TUGAS AKHIR - RC 091380
STUDI PERBANDINGAN PERFORMA TOWER SST KAKI TIGA DENGAN TOWER
SST KAKI EMPAT SEBAGAI PILIHAN DALAM PERENCANAAN TOWER
BERSAMA
MASCA INDRA TRIANA NRP 3106 100 039 Dosen Pembimbing : Ir. R. Soewardojo, MSc. Ir. Isdarmanu, MSc
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
1
STUDI PERBANDINGAN PERFORMA TOWER SST KAKI TIGA DENGAN TOWER SST KAKI EMPAT SEBAGAI PILIHAN DALAM PERENCANAAN TOWER BERSAMA
Nama Mahasiswa : Masca Indra Triana
NRP : 3106 100 039
Jurusan : Teknik Sipil FTSP-ITS Dosen Pembimbing : Ir. R. Soewardojo, MSc Ir. Isdarmanu, MSc
ABSTRAK
Meningkatnya kebutuhan terhadap teknologi komunikasi yang murah dan mudah, memaksa penyedia layanan telepon seluler untuk memperbaiki sinyal jaringan telepon seluler. Sebagai konsekuensi dari perkembangan ini, maka harus diiringi dengan bertambahnya jumlah konstruksi menara di daerah pemukiman dan perkotaan. Dengan bertambahnya jumlah menara di pemukiman dan perkotaan berakibat buruk terhadap keindahan kota dan mengganggu sinyal dari radio dan televisi. Dan dengan keluarnya peraturan menteri mengenai kebijaksanaan perencanaan menara bersama, diharapkan adanya solusi untuk pemilihan mode menara secara struktural dan ekonomis.Studi ini dilakukan dengan cara membandingkan performa dari Tower SST kaki tiga dengan Tower SST kaki empat yang memiliki ketinggian yang sama yaitu 72 meter dan memiliki beban angin yang sama terhadap struktur tower.
Untuk analisis struktur digunakan program bantu SACS 5.2 dan untuk kontrol tekan dan tarik pada elemen struktur menggunakan LRFD dibantu dengan fasilitas design pada program SACS 5.2. Beban yang bekerja pada struktur ini terdiri dari beban mati yang berupa berat menara sendiri, berat antena dan berat perangkat.Beban angin dihitung berdasarkan TIA/EIA-222-F Standard : Structural Standard forSteel Antenna Towers and Antenna
Supporting Structure. Tujuan akhir dari studi perbandingan ini adalah, adanya kejelasan dalam pemilihan konstruksi
menara/tower secara struktural dalam pemilihan konstruksi menara bersama.
Dan dari hasil perhitungan beban mati, beban perangkat dan beban angin didapatkan sebuah hasil defleksi dari tiap jenis struktur tower. Untuk tower dengan kaki tiga didapatkan defleksi makimum hingga 21.15 cm dan pada tower kaki empat didapatkan defleksi maksimum sebesar 16.83 cm. Dari hasil perhitungan beban struktur didapatkan beban berat sebesar 14526,04 Kg untuk tower kaki tiga dan 18156,3 Kg untuk tower kaki empat.Dari hasil yang didapat maka tower kaki tiga lebih mampu menahan beban angin yang ada dengan defleksi mkasimum dan memiliki beban yang lebih ringan sehingga tower kaki tiga lebih ekonomis dan berperforma baik dalam perencanaaan tower bersama.
Kata Kunci : Tower, SST, Sway, Displacement, Kaki Tiga, Kaki Empat, Circular, Rectangular
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangPerkembangan teknologi komunikasi saat ini di Indonesia berkembang dengan pesat. Beberapa vendor telepon seluler berlomba-lomba untuk meningkatkan pelayanan kepada masyarakat. Peningkatan tersebut diantaranya dengan memperluas jaringan sinyal telepon seluler hingga ke pelosok daerah dan kecamatan. Selain meningkatkan jaringan sinyal, vendor telepon seluler juga meningkatkan teknologi telekomunikasi seluler.
Salah satu cara untuk meningkatkan jaringan sinyal telepon seluler adalah dengan memperluas coverage area. Dalam memperluas coverage area, tower telekomunikasi seluler /
tower BTS (Base Transceiver Station) adalah alat yang berfungsi untuk menempatkan antena pemancar sinyal (jaringan akses) untuk memberikan layanan kepada pelanggan di sekitar tower. Selain itu penggunaan tower juga berfungsi untuk penempatan antena pemancar sinyal transmisi untuk menghubungkan pelanggan di daerah tersebut melalui BSC (Base Station
Controller).
Sebagai akibat dari peningkatan teknologi telekomuniksi seluler ini terdapat beberapa kendala dalam pelaksanaan di lapangan. Tower telekomunikasi seluler ini semakin mempunyai jarak antar tower yang relatif dekat yaitu dengan sekitar radius antar tower 20 km. Oleh karena itu untuk daerah perkotaan pembangunan tower sedikit terkendala oleh beberapa faktor, diantaranya adalah masalah lahan yang berdekatan dengan pemukiman warga, masalah mengurangi keindahan lingkungan kota, masalah terganggunya siaran radio dan televisi.
Pada akhir tahun 2009 ini, pemerintah daerah juga telah mengeluarkan regulasi baru tentang perencanaan dan pelaksanaan tower BTS
2
di dalam kota,dikarenakan semakin maraknya tower BTS di dalam kota dan itu memberi dampak buruk terhadap lingkungan sekitar. Dan tak lama lagi pemerintah daerah akan mengeluarkan peraturan mengenai cell coverageplanning atau perencanaan cakupan seluler, yang
mengatur juga lokasi dan jumlah tower. Regulasi baru ini berisi tentang penggunaan tower bersama yang mengharuskan adanya kerjasama dari beberapa vendor telepon untuk menggunakan satu tower.
Tower telekomunikasi dapat dibedakan dari bentuk dan jenis konstruksi. Ada empat macam bentuk tower :
1. Tower MT (Mini Tower)
2. Tower SST ( Self Supporting Tower) 3. Tower Minipole
4. Tower Monopole
Dari keempat bentuk tower diatas yang paling sering dan umum digunakan untuk perencanaan tower BTS adalah tower SST. Karena tower SST merupakan tower yang memiliki pola batang yang disusun dan disambung sehingga membentuk rangka yang berdiri sendiri tanpa adanya sokongan lainnya. Sehingga didesain mampu menerima beban-beban yang berat seperti beban antena, kabel dan tangga (mati), manusia (hidup),gempa dan angin.
Ketinggian tower BTS berkisar pada 20 – 120 meter berdasarkan rencana penggelaran jaringan oleh pihak vendor seluler terkait, menyangkut kepada coverage jaringan dan sistem transmisi, dua hal ini pun terkait kepada kondisi lingkungan sekitar
(terrain,interferrence, fresnel zone dll). Dan jika
melihat berdasarkan jenis lokasinya, tower dapat diklasifikasikan kepada dua jenis, yaitu rooftop (tower yang berdiri diatas atap sebuah gedung) dan greenfield (tower yang berdiri langsung diatas tanah).
Dalam tulisan ini akan dikaji perbandingan performance melalui analisa struktur dari jenis konstruksi tower SST tipe kaki tiga dengan tower SST tipe kaki empat. Apa saja keunggulan dan kekurangan dari kedua sistem itu dalam memenuhi kriteria sebagai tower bersama. Karena dua jenis konstruksi ini yang sering dipakai di lapangan dan hingga sekarang masih ada ketidakpahaman secara struktural dalam pemilihan sistem konstruksi untuk perencanaan tower bersama. Sehingga didapatkan pilihan secara ekonomis dan struktural terhadap perencanaan tower bersama dan masyarakat bisa memilih dengan tepat tower SST yang sesuai dengan kriteria yang diinginkan.
1.2 Perumusan Permasalahan
1. Survey dan data apa saja yang diperlukan dalam perencanaan tower SST?
2. Dasar apa saja yang digunakan dalam perencanaan tower SST?
3. Kriteria apa saja yang dibutuhkan dalam perencanaan tower Bersama?
4. Apa saja keunggulan dan kelemahan dari sistem kaki tiga dibandingkan dengan keunggulan dan kelemahan dari sistem kaki empat?
1.3 Tujuan Tugas Akhir
1. Didapatkan data yang akurat dalam perencanaan tower SST.
2. Bisa merencanakan tower SST yang memenuhi
standart berdasarkan data dan peraturan yang
ada.
3. Didapatkannya dasar,syarat dan ketentuan dalam perencanaan tower bersama.
4. Kita bisa mendapatkan data secara detail dari keunggulan dan kelemahan kedua sistem tersebut.
1.4 Pembatasan Masalah
Untuk lebih fokus pada masalah yang akan dibahas, maka pambahasan pada tulisan ini akan dibatasi sebagai berikut:
1. Jenis tower yang dikaji dalam penulisan ini adalah tower SST (Self Supporting Tower). 2. Jenis tower yang ditinjau dalam penulisan ini
adalah tower SST kaki tiga dan tower SST kaki empat. Untuk jenis pole ( tower one leg ) tidak dibahas.
3. Perencanaan tower SST ini dengan ketinggian 72 meter yang berfungsi sebagai tower BTS dan jenis tower Greenfield ( tower yang berdiri langsung di atas tanah). Untuk pondasi tidak dibahas.
4. Beban yang bekerja hanya beban hidup,mati dan angin.Beban gempa tidak berpengaruh kepada tower SST berdasarkan hasil studi yang dilakukan Sumargo (2007)
5. Beban angin yang digunakan adalah sebesar 84 - 120 KpH (no ice) berdasarkan beban angin yang mengacu pada TIA/EIA-222-F Standard :
Structural Standard forSteel Antenna Towers and Antenna Supporting Structures.
6. Dalam perencanaan analisis struktur ini efek adanya baut dan las tidak diperhitungkan begitu juga dengan sambungan.
3
1.5 ManfaatManfaat yang dapat diberikan dari penulisan ini adalah sebagai berikut :
1. Didapatkan pilihan baik secara ekonomis dan structural terhadap pemilihan sistem kaki pada tower SST sebagai tower bersama.
2. Masyarakat bisa mengetahui perencanaan tower SST secara structural dan bisa memilih dengan tepat tower SST yang sesuai dengan kriteria yang diinginkan.
3. Menambah ilmu dan wawasan baru bagi bidang studi struktur, sehingga kedepannya akan dikembangkan lagi menjadi lebih baik.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Tentang Tower PemancarMenara pemancar yang digunakan secara umum dapat digolongkan ke dalam tiga jenis, yaitu:
a) Self - Supporting Tower, sesuai dengan Gambar 1 adalah menara yang memiliki pola batang yang disusun dan disambung sehingga membentuk rangka yang berdiri sendiri tanpa adanya sokongan lainnya. b) Guyed Tower, sesuai dengan Gambar 2 adalah jenis
menara yang disokong dengn kabel-kabel yang diangkurkan pada landasan tanah, menara ini juga disusun atas pola batang sama halnya dengan
self-supporting tower, akan tetapi menara jenis guyed
tower memiliki jenis dimensi batang yang lebih kecil
dari pada jenis menara self-supporting tower.
Gambar 2.1 Self - Supporting Tower
(Sumargo,2007)
Gambar 2.2 Guyed Tower (Sumargo,2007) c) Monopole menara ini adalah jenis menara yang hanya
terdiri dari satu batang atau satu tiang yang didirikan atau ditancapkan langsung pada tanah. Dari penampangnya menara tipe monopole ini dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
1) Cilcular-pole seperti Gambar 3 adalah jenis monopole ini memiliki diameter penampang /panel yang seragam dari bawah sampai atas.
2) Tapered-pole seperti Gambar 4 adalah jenis monopole ini memiliki ukuran diameter penampang yang bervariasi yaitu diameter yang digunakan semakin keatas akan semakin kecil.
Jenis menara Guyed Tower dan Monopole biasanya memiliki ketinggian menara lebih rendah dari menara pemancar jenis self-supporting tower dan dirancang untuk menerima beban-beban yang lebih ringan dari pada jenis menara pemancar
self-supporting tower, sehingga kedua jenis menara
pemancar ini tidak dapat menerima beban seperti beban antena yang memiliki dimensi dan berat yang besar. (Sumargo,2007)
4
Gambar 2.4 Tapered-pole (Sumargo,2007)Ketinggian suatu menara pemancar biasanya mulai dari 20 – 120 meter ketinggian dari menara pemancar tersebut didasarkan atas kebutuhannya serta jangkauan dalam menerima sinyal, menara pemancar komunikasi mempunyai beberapa macam kegunaan yaitu menara pemancar untuk radio AM (Amplitudo Modulasi), radio FM ( Frekuensi Modulasi ), dan BTS (Base Transmite Satelite). Selain itu juga lokasi dimana menara pemancar itu berada sangat mempengaruhi terhadap terhadap struktur menara tersebut.
Hasil studi yang dilakukan oleh Sumargo (2007) menunjukkan bahwa menara komunikasi tipe SST E-60 dan super heavy 120 tidak berpengaruh oleh beban gempa sehingga hasil perancangan dapat ditempatkan diseluruh zona gempa di Indonesia. Hal tersebut dikarenakan gempa bukanlah kombinasi yang menentukan untuk jenis struktur menara telekomunikasi.
2.2
Antena PemancarSecara umum antena pemancar (Gambar 5) yang dipakai untuk menara komunikasi ada dua macam yaitu antenna jenis solid ( microwave ) dan jenis grid, untuk ukuran diameter yang sama antena jenis sectoral memiliki berat yang lebih ringan dibandingkan dengan antena jenis solid. Antena yang digunakan juga memiliki bentuk yang beragam seperti bentuk lingkaran dan persegi, namun biasanya antena yang digunakan memiliki bentuk standar berupa lingkaran. Selain itu juga antena memiliki ukuran diameter dan panjang yang beragam, seperti 80 cm, 100 cm, 120 cm, 150 cm, 180 cm, dan lainnya, berat antenna juga beragam tergantung pada ukuran diameter lingkarannya.
Ini adalah beberapa jenis antenna yang dipakai dalam perencanaan tower BTS:
2.2.1 Microwave antenna
Antenna yang berbentuk seperti genderang rebana yang berfungsi sebagai alat yang menerima dan memancarkan gelombang dari radio BTS ke BSC atau dari BTS ke BTS lainnya.
Gambar 2.5 jenis antenna Microwave( andrews,2008 )
2.2.2 Sectoral antenna ( grid )
Gambar 2.6 Gambar jenis antenna Sectoral(andrews,2008 )
Antenna yang berbentuk persegi panjang, terpasang pada tower dengan ketinggian tertentu berfungsi sebagai penghubung antara BTS dengan Handphone.
Gambar 2.7 Jangkauan dari sebuah antenna sectoral ( andrews,2008 )
Tiap antenna memiliki spesifikasi yang berbeda, yang dipakai dalam perencanaan tower bersama adalah jenis antenna multisektoral dan multiband. Antenna multisektoral adalah antenna yang memiliki jangkauan frekwensi lebih dari satu polarisasi sehingga mampu mencakup daerah yang lebih luas. Untuk antenna multiband adalah antenna yang mampu menerima sinyal lebih dari satu frekwensi.
2.3
Bagian Utama StrukturPada struktur tower SST terdapat banyak jenis metode perencanaan dan pemodelan struktur dalam pelaksanaannya. Dibawah ini adalah beberapa metode perencanaan yang banyak digunakan :
5
Gambar 2.8 Tower dengan tubular leg(pipa)(Rohn,2009)
Gambar 2.9 Tower dengan angle leg (siku) (Dok.pribadi)
2.4
Pembebanan pada tower SSTKombinasi beban yang ditinjau didasarkan pada pasal 2.3.2 TIA/ EIA-222-F berdasarkan beban-beban yang terjadi, memberikan beberapa kombinasi pembebanan sebagai berikut:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
D = adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen pada tower, termasuk beban tangga, bordes, antena dan peralatan layan tetap.
Dg = adalah beban mati dari struktur tambahan seperti antenna dan kabel.
Wo = adalah beban angin tanpa es.
Wi = adalah beban angin yang dikalikan dengan faktor es.
2.5
Toleransi Desaina. Allowable stress ratio : 1
b. Slendernees ratio leg ≤ 150 Bracing ≤ 200 Redudant ≤ 250 c. Allowable sway : 0.5˚
d. Allowable horizontal displacement : H/200 BAB III
METODOLOGI
Dalam penyusunan tugas akhir diperlukan adanya pendalaman untuk mempelajari materi-materi yang terkait dengan judul tugas akhir. Hal tersebut diperoleh dengan mempelajari buku-buku, data lapangan, peraturan-peraturan perencanaan dan informasi dari internet.
6
Gambar 3.1 Bagan Alir Metodologi3.2
Penjelasan sistematika bagan alir metodologi : 1. Data yang dikumpulkan untuk perencanaan yaitu:
Gambar (Denah, tampak samping dan detail-detail)
Data material yang dipakai
Data pembebanan (Kecepatan angin, berat profil, berat tangga dll)
Data model dan berat antena rencana
2. Mempelajari standard peraturan yang dipakai dalam mendesain SST yang meliputi:
TIA/EIA-222-F-1996 STANDARD : Structural Standarad for Steel Antenna Towers and Antenna Supporting Structures
ANSI/AISC 360-05 : American Institute of Steel Construction
SNI – 1729 - 2002
Peraturan perencanaan tower bersama 3. Pembebanan yang digunakan yaitu :
Beban mati
Beban mati meliputi berat sendiri dari struktur,berat antenna dan aksesoris tower.
Beban angin
Dihitung berdasarkan standard TIA/EIA-222-F1996 STANDARD :
(1)
qz = Velocity Pressure (Pa)
= 613 Kz for V in m/s
Kz = Exposure Coefficient
= for z in meters
1.00 Kz 2.58
V = basic wind speed for the structure
location( )
z = height above average ground level to midpoint of
panel of the structure and apputtenances (m)
= gust response factor (1.00 1.25)
= 0.65+0.6/(h/10 for h in meters
= Structure force coefficient
= (for square cross section)
= (for triangular cross section)
e = solidity ratio =
= projected area of flat structural component in
one face of the section
= gross area of one tower face
= projected area of round structural
component in one face of the section
= effective projected area of structural component
in one face
=
(Note : For tubular steel pole structure, AE shall be the actual projected area based on diameter or overall width. )
=
= The reduction factor for round structural
component
= Wind direction factor
1; for square cross section
and normal wind direction
1+0,75e; for square cross section
and 45 normal wind direction ( 1.2 max )
= Wind direction factor for round structural
components
1; for square cross section
and normal wind direction
1+0,75e; for square cross section
and 45 normal wind direction ( 1.2 max )
= Linear or discrete appurtance force coefficient is depended on Aspect ratio
Aspect ratio = Overall length/width ratio in plane normal to wind direction
= project area of a linear appurtance
Beban Antenna
Beban antenna diperhitungkan berdasarkan rumus yang ada pada TIA/EIA-222-F-1996 STANDARD dan koefisien angin berdasarkan tabel C1 – C4, Annex C.
= x x Qz x = x x Qz x
7
= ( x X) + ( x Y) +L = Jarak axis antenna ke frame joint
= Faktor respon hembusan ( dengan h = tinggi total dari tower )
= 0.65 + 0.6 / (h/10 untuk h dalam meter (1.00 1.25)
A = Outside aperture area of parabolic
reflector, grid, or horn antenna
= Plate area of passive reflector ( )
D = Outside diameter of parabolic reflector,
grid, or horn antenna ( m )
= Width or length of passive reflector ( )
V = basic wind speed ( m.p.h ) from 2.3.3
Kz = Koefisien terlindung / tidak terhadap udara
= untuk z dalam meter (1.00 Kz 2.58)
= axial force (Kg ) = side force ( Kg )
M = Twisting moment (Kgm)
, , = Koefisien beban angin terhadap sudut arah angin berdasarkan tabel C1 sampai C4
Ha = resultant of FA and FS ( Kg ) Mt = Total twisting moment ( Kgm ) X = The offset of the mounting pipe ( m ) Y = The distance on the reflector axis from the
reflector vertex to the center of the mounting pipe ( m ).
4. Kombinasi pembebanan yang dipakai sesuai dengan TIA/EIA-222-F-1996 STANDARD :
Digunakan kombinasi beban pada nomer dua pada pasal 2.3.2 TIA/EIA-222-F-1996 yang ditentukan sebagai kombinasi pembebanan pada saat cek struktur pada tower Self Supporting Tower.
Dan pada saat pengecekan batas sway dan horizontal displacement. Maka digunakan kombinasi beban pada saat beban servis yaitu pada pasal 2.8.3 TIA/EIA-222-F-1996 yaitu :
3.3
Analisa Perbandingan DesainPada tahap analisa perbandingan desain ini, akan dibandingkan kedua sistem tower antara kaki tiga dengan kaki empat bedasarkan:
1. Berat total
Dari perbandingan berat total keseluruhan dari tiap sampel akan didapat tower jenis mana yang memiliki berat teringan dan dari hasil perbandingan ini akan didapat tower mana yang ekonomis. Karena pada perencanaan tower bersama dibutuhkan tower yang kuat dan ekonomis.
2. Sway / goyangan
Salah satu syarat untuk memenuhi bahwa struktuk kuat menahan beban angin adalah sway yang diijinkan tidak boleh lebih dari 0.5˚ berdasarkan TIA/EIA-222-F1996 STANDARD pada saat beban servis. Sehingga tower yang memenuhi sway tidak lebih dari 0.5˚ adalah tower yang memenuhi kriteria tower bersama.
3. Horizontal displacement
Horizontal displacement adalah jarak horizontal sebuah struktur dari posisi belum ada beban ke posisi dalam keadaan beban servis. Syarat yang diperbolehkan adalah tidak lebih dari H/200.
BAB IV
DESAIN STRUKTUR UTAMA 4.1. Analisa Pembebanan
4.1.1. Umum
Di dalam analisa struktur, struktur utama
merupakan komponen utama dimana
kekakuannya mempengaruhi perilaku dari tower tersebut. Struktur utama ini berfungsi untuk menahan pembebanan yang berasal dari beban gravitasi dan beban lateral berupa beban angin. Komponen strtuktur utama ini terdiri dari kolom, bracing, dan siku horizontal.
Di dalam analisa struktur utama dari beberapa tower ini , pemodelan mengacu pada peraturan TIA/ EIA-222-F Standard : Structural
Standard for Steel Antenna Towers and Antenna
Supporting Structures. dan perencanaan struktur
baja untuk bangunan baja menggunakan netode LRFD.
8
4.1.2. Permodelan StrukturPerencanaan tower ini dimodelkan dengan mengacu pada beberapa model tower milik Indosat dan Telkomsel, juga dengan standart ketinggiannya setinggi 72 meter.
4.1.2.1. Perhitungan Beban Angin untuk Tower Kaki Empat dengan Kaki Siku dengan kecepatan angin operasional ( 84 Kph )
Elemen angin untuk elevasi 0.00 ~ + 5.00 meter akan dijadikan acuan untuk contoh urutan perhitungan beban angin, dan kecepatan angin dipakai kecepatan opersional 84 kph ( 23.33 m/s). Berdasarkan rata – rata kecepatan operasional.
Lebar antara kaki bawah tower = 6.497 m Lebar antara kaki tower elv. 5.00 = 5.500 m Tinggi elemen yang ditinjau = 5.00 m
Gambar 4.1 Penampang tower kaki empat pada segmen W
= Luasan bersih untuk permukaan segmen satu sisi tower yang ditinjau ( )
Luas Segmen Tower = lebar x panjang x jumlah
1. Horisontal Tower ( L70.7 ) = 0.07 x 5.500 x 1 = 0.430 2. Bracing Tower ( L70.7 ) = 0.07 x 5.626 x 2 = 0.787 3. Sub Bracing 1( L60.6 ) = 0.06 x 2.530 x 2 = 0.303 4. Sub Bracing 2( L50.5 ) = 0.05 x 1.844 x 2 = 0.184 5. Redudant 1 ( L50.5 ) = 0.05 x 1.968 x 2 = 0.197 6. Redudant 2 ( L40.4 ) = 0.04 x 0.969 x 2 = 0.077 7. Leg ( L150.15 ) = 0.15 x 5.030 x 2 = 1.509 Jumlah total ( ) =3.359
= Luas bruto untuk permukaan satu sisi tower yang ditinjau (m2)
= Luas trapesium
= ½ x ( lebar bawah + lebar atas ) x tinggi = ½ x ( 6.497 + 5.500 ) x 5.00
= 30.549
Kz = Koefisien terlindung / tidak terhadap udara
= untuk z dalam meter (1.00 Kz
2.58)
= = 0.826 dipakai Kz = 1.00
Qz = Tekanan percepatan (Pa)
= 0,613 x Kz x untuk V dalam m/s
= 0.613 x 1.00 x = 333.08 Pa = 33.3 kg/
= Faktor respon hembusan ( dengan h = tinggi total dari tower )
= 0.65 + 0.6 / (h/10 untuk h dalam meter (1.00 1.25) = 0.65 + 0.6 / ( 72/10 = 1.102 e = rasio kepadatan = = ( 3.3509 ) / 30.54 = 0.109
= Koefisien gaya struktur
= ( untuk struktur dengan cross section persegi )
= ( 4 x ( 0.109 ) – ( 5.9 x ( 0.109 ) ) + 4 = 3.39
= faktor arah angin untuk komponen flat pada kaki empat( Tabel 2. TIA/ EIA-222-F.Gambar 4.2)
= 1 untuk arah angin normal
= 1 + 0.75e (1.2max) untuk arah angin ± 45º = 1.081
Gambar 4.2 Tabel 2.TIA/ EIA-222-F Horizontal Redudant
Sub bracing
Bracing bracing
Leg 5.5 Meter 6.497 meter Meter
9
Gambar 4.3 Arah angin untuk faktor arah angin= Luas proyeksi efektif pada satu sisi komponen struktural (m2) dengan kecepatan angin normal =
= ( 1 x 3.338 ) = 3.359
= luas proyeksi linier dari perangkat tower
= jumlah luasan x tinggi penampang = 4 x 0.25 x 5
= 0.5
= Tergantung pada aspek rasio ( tabel 3.TIA/ EIA-222-F .Gambar 4.4)
= Aspek rasio adalah perbandingan tinggi struktur dengan `diameter penampang leg
= Pada tabel 3 didapatkan sebesar 2
Gambar 4.4 Table 3. TIA/ EIA-222-F
= 33.308 x 1.102 x [ ( 3.399 x 3.359 ) + ( 2 x 0.5 ) ] = 456.09 Kg
Dan didapatkan gaya angin sebesar 456.08 Kg pada segmen W.
Grafik 4.1 Elevasi dengan Beban F pada tower kaki Empat
10
Grafik 4.2 E levasi dengan Beban F pada tower kaki TigaGrafik 4.3 Elevasi dengan Beban Qz pada tower Kaki tiga
Grafik 4.4 Elevasi dengan Beban Qz pada tower Kaki Empat
Jenis antenna yang akan digunakan dalam perancangan menara tower ini adalah antenna jenis multiband/dualpol yang memiliki jangkauan frekwensi antara 750Mhz – 1900Mhz. Kapasitas antenna ini mampu mencakup hingga 3 band. Untuk letak dan instalasi pemasangan antenna pada tubuh tower biasanya terletak pada ketinggian antara 45 meter hingga 65 meter.
Dan setiap provider memiliki standart untuk elevasi antenna sesuai dengan kebutuhan. Dalam studi ini akan dilakukan beberapa kombinasi elevasi peletakan antenna sehingga nantinya akan didapatkan parameter kondisi peletakkan elevasi antenna yang sesuai.
4.2. METODE PEMODELAN STRUKTUR Pemodelan struktur jacket dilakukan dengan bantuan
software SACS 5.2. Semua data yang digunakan pada
pemodelan struktur jacket dalam tugas akhir ini, baik Tabel 4.1 Spesifikasi antenna yang dibutuhkan pada satu
jenis tower BTS
sisi tinggi antenna berat
m Kg 1 67.5 triband 18.6kg 62.5 triband 18.6 kg 60 dual band 22 kg 45 microw ave 36 kg 50 microw ave 36 kg 2 67.5 triband 18.6kg 62.5 triband 18.6 kg 60 dual band 22 kg 45 microw ave 36 kg 50 microw ave 36 kg 3 67.5 triband 18.6kg 62.5 triband 18.6 kg 60 dual band 22 kg 45 microw ave 36 kg 50 microw ave 36 kg
11
berupa data beban, data lingkungan, maupun data struktur merupakan data asli sesuai dengan kondisi yang ada dilapangan dan berdasarkan pada hasil perhitungan pembebanan.4.2.1
Data pembebananBerikut adalah hasil dari data pembebanan terhadap struktur, baik beban vertikal ( gravitasi maupun beban lateral.
A.
Data beban matiBeban mati / Self weight dari tower terdiri dari beban profil,tangga,bordes,dan perangkat kabel.Pada beban mati dibagi menjadi beban:
Berat sendiri
Berat perangkat dan antenna
B.
Data beban anginBeban angin yang diterima oleh struktur dan antenna ditentukan di kecepatan 84 Kph – 120 Kph atau sekitar 23.3 m/s – 33.3 m/s. Pada kecepatan 84 Kph adalah kecepatan untuk operasional sedangkan untuk 120 Kph untuk kecepatan maksimum.
Pada pembeban angin dibagi menjadi :
Beban angin terhadap struktur
Karena pada studi ini dilakukan perbandingan maka akan ada dua jenis struktur yang akan menerima beban angin.
1. Struktur tower Kaki Empat
111111111 1 Gambar 4.5 Hasil pemodelan struktur 3D dari tower
kaki empat
2. Struktur tower Kaki Tiga
Gambar 4.6 Hasil pemodelan struktur 3D dari tower kaki tiga
Tabel 4.3 Total berat sendiri
Tower Beban
Tower Kaki Tiga Jetis 8559.2 Kg
Tower Kaki Empat Sukorame 12104.2 kg
Tabel 4.3 Total Berat antenna
sisi antenna berat
Kg 1 triband 18.6 triband 18.6 dual band 22 microwave 36 microwave 36 2 triband 18.6 triband 18.6 dual band 22 microwave 36 microwave 36 3 triband 18.6 triband 18.6 dual band 22 microwave 36 microwave 36 Total 393.6
12
Pembebanan angin pada antenna MW Struktur kaki tiga
Jenis antenna : with cylindrical shroud
Sudut datang angin : 0° ( normal ) Determined from table 2 (TIA/EIA-222-F) Koefisien beban angin : Determined from table C3 (TIA/EIA-222-F)
Ca : 1.1563 Ca : 0.9453 Ca : -1.0156
Cs : -0.2813 Cs : 0.3672 Cs : 0
Cm : 0.048 Cm : -0.0086 Cm : 0
Diameter penampang : 1 m
Luasan penampang antenna : 0.785398 m2
sisi tinggi antenna berat A Kz Qz Gh Fa Fs Mm
m Kg m2 Kg/m2 faktor R Kg Kg Kgm 1 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 51.19 -24.4 2.124796 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 52.75 -25.9 2.189731 2 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 41.85 31.81 -0.38069 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 43.12 33.78 -0.39233 3 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 -45 0 0 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 -46.3 0 0
Pembebanan angin pada antenna MW Struktur kaki empat
Jenis antenna : with cylindrical shroud
Sudut datang angin : 0° ( normal ) Determined from table 2 (TIA/EIA-222-F) Koefisien beban angin : Determined from table C3 (TIA/EIA-222-F)
Ca : 1.1563 Ca : 1.089 Ca : -0.9336
Cs : 0.2813 Cs : -0.3047 Cs : -0.2305
Cm : -0.0488 Cm : 0.0324 Cm : -0.0777
Diameter penampang : 1 m
Luasan penampang antenna : 0.785398 m2
sisi tinggi antenna berat A Kz Qz Gh Fa Fs Mm
m Kg m2 Kg/m2 faktor R Kg Kg Kgm 1 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 51.19 24.37 -2.16021 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 52.75 25.88 -2.22623 2 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 48.21 -26.4 1.434237 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 49.68 -28 1.478068 3 67.5 triband 18.6kg - 1.72562 57.42702 1.102 - - -62.5 triband 18.6 kg - 1.68808 56.17804 1.102 - - -60 dual band 22 kg - 1.66851 55.52662 1.102 - - -45 microwave 36 kg 0.785398163 1.53685 51.14515 1.102 -41.3 -20 -3.43951 50 microwave 36 kg 0.785398163 1.58382 52.70818 1.102 -42.6 -21.2 -3.54463
Sisi 1 ( arah 45° ) Sisi 2 ( arah 315° ) Sisi 3 ( arah 225° ) Sisi 3 ( arah 180° ) Sisi 2 ( arah 60° ) Sisi 1 ( arah -60° ) 1 2 3 1 2 3 4
Tabel 4.4 Analisa perhitungan beban angin terhadap Struktur antenna MW
Gambar 4.1 Konsep pembebanan pada struktur Pada pembebanan struktur, beban angin yang diterima oleh komponen struktur akan disalurkan pada joint – joint yang ada pada tiap segmen. Sehingga beban angin akan terbagi – bagi menjadi beberapa segmen sesuai dengan elevasi struktur. Pada tower kaki tiga dan kaki empat memiliki beberapa tata cara dan peraturan pembebanan yang berbeda.Dibawah akan dijelaskan konsep pembebanan untuk tiap jenis tower :
1. Pembebanan angin pada struktur tower kaki empat
Pada tower Kaki Empat, arah datang angin dibagi menjadi dua arah yaitu :
Gambar 4.2 Arah datang angin pada struktur tower kaki empat
Dibagi menjadi arah normal dan arah ± 45°. Karena arah yang berbeda maka memiliki koefisien yang berbeda. Dari hasil perhitungan beban yang diterima oleh segmen struktur terbawah,dengan koefisien arah angin normal didapat sebesar 456.08 Kg. Beban tersebut akan didistribusikan melalui joint – joint yang ada pada segmen tersebut. Dibawah adalah penggambaran pendistribusian beban pada elemen struktur.
Gambar 4.3 Pendistribusian beban untuk arah angin normal
4.2.2
Perhitungan kemampuan beban servis(sway dan Horizontal displacement)
Sway dan horizontal displacement untuk elevasi ± 0.00 ~ + 5.00 akan dijadikan acuan untuk contoh urutan perhitungan, digunakan kecepatan angin operasional sebesar 84 Kph (23.3 m/s). Pada saat memntukan kemapuan beban servis dipakai kombinasi beban :
Arah angin normal 228.04 Kg
228.04 Kg
13
1. Struktur tower Kaki tiga Sway
Tinggi elemen = 6.0 m Displacement elv. 6.00 = 0.00 cm Displacement elv. 12.00 = 0.0625 cm ∆D = Disp. elv.6.00 – Disp. elv. 12.00 = 0.0625 cm
∆H = Tinggi elv. 6.00 – tinggi elv. 12.00 = 6.00 m
Tan β = ∆D/∆H
= 0.0625/( 100 x 6.00 ) = 0.0001042
= 0.0060°
Dari perhitungan keseluruhan didapatkan: Sway maksimum sebesar : 0.3587° 0.3587° < 0.5°…..( OK )
Horizontal Displacement
Tinggi keseluruhan struktur = 72 m
Standart maksimum = H/200
= 72/200 = 0.36m = 36 cm
Displacement maksimum = 21.15 cm 21.15 cm < 36 cm…( OK )
2. Struktur tower Kaki empat Sway
Tinggi elemen = 5.0 m Displacement elv. 0.00 = 0.00 cm Displacement elv. 5.00 = 0.14375 cm ∆D = Disp. elv.0.00 – Disp. elv. 5.00 = 0.14375 cm
∆H = Tinggi elv. 0.00 – tinggi elv. 5.00 = 5.00 m
Tan β = ∆D/∆H
= 0.14375/( 100 x 5.00 ) = 0.0002875
= 0.0165°
Dari perhitungan keseluruhan didapatkan: Sway maksimum sebesar : 0.2865°
0.2865° < 0.5°…..( OK )
Horizontal Displacement
Tinggi keseluruhan struktur = 72 m
Standart maksimum = H/200
= 72/200 = 0.36m = 36 cm
Displacement maksimum = 16.83 cm 16.83 cm < 36 cm…( OK )
14
Grafik 4.1 Elevasi dengan sway pada towerkaki Tiga
Grafik 4.2 Elevasi dengan sway pada tower kaki Empat
Tabel sway sruktur
Dengan kondisi service load : 1.0 D + 1.0 Dg + 1.0 Wo Determined from 2.8.3 (TIA/EIA-222-F) Tower Kaki tiga dengan nilai displacement maksimum pada output combo 1001
Kaki tiga
Level Height joint Length ( ∆H ) Displacement 1 Displacement 2 ∆D Tg β Sway
m m cm cm cm ∆D/∆H Derajat I 6 A 6 0 0 0 0 0.0000 H 12 7 6 0 0.0625 0.0625 0.000104167 0.0060 G 18 B 6 0.0625 0.3875 0.325 0.000541667 0.0310 F 24 1I 6 0.3875 1.3375 0.95 0.001583333 0.0907 E 30 2M 6 1.3375 2.125 0.7875 0.0013125 0.0752 D2 33 3Q 3 2.125 2.625 0.5 0.001666667 0.0955 D1 36 4V 3 3.25 3.93125 0.68125 0.002270833 0.1301 C4 39 5Z 3 3.93125 4.69375 0.7625 0.002541667 0.1456 C3 42 6U 3 4.69375 5.5625 0.86875 0.002895833 0.1659 C2 45 6L 3 5.5625 6.525 0.9625 0.003208333 0.1838 C1 48 6R 3 6.525 7.5875 1.0625 0.003541667 0.2029 B6-4 54 6N 6 7.5875 10.4625 2.875 0.004791667 0.2745 B3-1 60 9Q 6 10.4625 13.44375 2.98125 0.00496875 0.2847 A10-6 66 93 6 13.44375 17.39375 3.95 0.006583333 0.3772 A5-1 72 1 6 17.39375 21.15 3.75625 0.006260417 0.3587
Kaki 3.comb 1001(kritis dan maks)
Tabel sway sruktur
Dengan kondisi service load : 1.0 D + 1.0 Dg + 1.0 Wo Determined from 2.8.3 (TIA/EIA-222-F) Tower Kaki Empat dengan nilai displacement maksimum pada output combo 1002
Kaki empat
Level Height joint Length ( ∆H ) Displacement 1 Displacement 2 ∆D Tg β Sway
m m cm cm cm ∆D/∆H Derajat W 5 B 5 0 0.14375 0.14375 0.0002875 0.0165 V 10 19 5 0.14375 0.4375 0.29375 0.0005875 0.0337 U 15 27 5 0.4375 0.86875 0.43125 0.0008625 0.0494 T 20 32 5 0.86875 1.6875 0.81875 0.0016375 0.0938 S 25 3Y 5 1.6875 2.5 0.8125 0.001625 0.0931 R 30 4Y 5 2.5 3.48125 0.98125 0.0019625 0.1124 Q,P 37 6I 7 3.48125 4.64375 1.1625 0.001660714 0.0952 O,N 42.5 7S 5.5 4.64375 6.04375 1.4 0.002545455 0.1458 M,L 47.5 8J 5 6.04375 7.66875 1.625 0.00325 0.1862 K,J 52.5 99 5 7.66875 9.55625 1.8875 0.003775 0.2163 I,H 57.5 9X 5 9.55625 11.18125 1.625 0.00325 0.1862 G,F 62.5 AT 5 11.18125 12.75 1.56875 0.0031375 0.1798 E,D,C 68.75 C7 6.25 12.75 15.20625 2.45625 0.00393 0.2252 B,A 72 4U 3.25 15.20625 16.83125 1.625 0.005 0.2865
15
BAB VPENUTUP 5.1 Kesimpulan
KESIMPULAN DAN SARA Dari hasil perhitungan dan analisa pada bab –
bab sebelumnya, beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :
1. Dalam studi ini dilakukan perbandingan dua jenis tower SST yaitu Tower SST Kaki Tiga dan Tower SST Kaki Empat, kedua jenis tower ini sangat sering digunakan dalam perencanaan tower telekomunikasi. Berdasarkan data perhitungan perencanaan tower SST didapatkan beberapa data yaitu: ukuran profil yang dipakai, berat sendiri dari tower, berat dari perangkat,luasan permukaan beban angin, beban per satuan luas untuk tiap segmen,beban angin untuk struktur dan perangkat antenna. Dari semua data yang didapat dari seluruh perhitungan akan digunakan sebagai input beban dalam perencanaan tower SST.
.
2. Dalam studi perbandingan ini dipakai peraturan dari TIA/EIA yaitu TIA/EIA-222-F Standard : Structural Standard forSteel Antenna
Towers and Antenna Supporting Structures yang
digunakan sebagai acuan dalam metode desain perencanaan Tower SST. Selain itu metode perencanaan dipengaruhi juga oleh kondisi di lapangan, kecepatan angin dan beban perangkat. Dari data yang didapatkan pada saat perhitungan perencanaan dan dengan berdasarkan peraturan yang ada, bisa dihasilkan perencanaan tower yang kuat dan memenuhi standart. Syarat sebuah tower adalah besarnya horizontal displacement tidak boleh melebihi dari H/200 dan sway dari tower tidak melebihi dari 0.5°. Dalam menentukan arah beban angin terhadap tower, tower kaki tiga memiliki 3 jenis arah angin yaitu arah normal,arah 60° dan arah 90°. Sedangkan untuk tower kaki empat dibagi menjadi 2 jenis yaitu arah normal dan arah 45°. Dan setiap jenis arah pembebanan angin juga berpengaruh pada pembebanan angin di antenna. Pada pembebanan antenna arah angin berpengaruh juga pada koefisien arah angin. 3. Dalam perencanaan tower bersama perlu
diperhatikan beberapa aspek yaitu: Kondisi pembebanan perangkat tower, arah polarisasi dari antenna, jumlah dan jenis antenna yang berada pada tower, pembagian frekwensi tiap provider dan arah datang angin.dikarenakan tower bersama adalah tower telekomunikasi yang berisi lebih dari 1 provider, sehingga tiap operator harus bisa berbagi dan menyesuaikan dengan standart tower
bersama. Tower bersama biasanya berisi 3 hingga 4 provider itu pun tergantung dengan bagaimana sistem kontrak dan perjanjian antar provider. Dalam pengaplikasian antenna tiap provider memiliki jenis dan kemampuan yang berbeda, yang sering dijumpai adalah tiap provider membutuhkan 3cell( sektor ) dan tiap sector berisi dengan 3 jenis antenna, yaitu : GSM 900, DCS 1800, CDMA 800 dan beberapa antenna microwave. Jika diwakilkan dalam jenis antenna maka akan didapatkan 2 jenis antenna dualpol/triband, 1 jenis antenna dualpol/dualband dan 2 jenis antenna microwave. Diharapkan dalam penambahan beban ini, sruktur mampu menahan lebih maksimal tanpa harus melanggar peraturan pembebanan tower, sehingga akan meminimalisir biaya pembuatan tower baru.
4. Dari studi yang dilakukan didapatkan beberapa data pembanding untuk mengetahui performa dari kedua jenis tower ini sebagai pilihan dalam perencanaan tower bersama. Hasil yang didapatkan adalah dari berat tower itu sendiri, pada tower Kaki Tiga didapatkan beban total sebesar ± 14525.04 Kg sedangkan untuk tower Kaki Empat didapatkan berkisar ± 18156.3 Kg sehingga bisa disimpulkan bahwa tower kaki lebih ekonomis dalam perencanaannya karena memiliki berat beban yang lebih ringan dari tower Kaki Empat. Lalu dilihat dari hasil displacement dikarenakan beban servis pada struktur, didapatkan displacement maksimum sebesar 21.15 cm dan pada tower Kaki Empat didapatkan displacement maksimum sebesar 16,83 cm, syarat dari tower dengan ketinggian 72 meter adalah displacement tidak boleh melebihi dari 36 cm sehingga dapat disimpulkan bahwa tower kaki tiga lebih mampu menahan beban perangkat secara maksimal daripada tower kaki Empat. Dengan mempertimbangkan keekonomisan dari sebuah struktur dan syarat yang harus dipenuhi dari sebuah tower telekomunikasi maka tower Kaki Tiga lebih berperforma dengan baik dibandingkan dengan Tower Kaki Empat.
5.2 Saran
1. Diharapkan adanya kerjasama antara pihak penyelenggara tower bersama dengan pihak provider, sehingga terjadi kerjasama dalam penyelenggaraan frekwensi, dan pembagian elevasi antenna.
2. Perlu diperhatikan untuk masalah besarnya kecepatan angin, bila disesuaikan dengan hasil riset kondisi besarnya kecepatan angin di suatu lokasi tertentu maka akan mempermudah dalam mencari nilai keekonomisan dalam mendesain tower.
16
diharapkan tiap provider tidak hanya berbagi tower tetapi berbagi frekwensi dan antenna. Dengan konsep seperti itu diharapkan dapat menekan biaya operasional.4. Perlu adanya green tower, yaitu tower yang didesain dan dibentuk sehingga sedap di pandang mata dan tidak mengganggu pemandangan.
