http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v2.i1.38
Cara mensitasi artikel ini: Farokha,  D.R.N  (2019)  Analisis  desain corrugated  steel  pipe sebagai  konstruksi  gorong–gorong  pada  sistem drainase PT. Krakatau Posco – Cilegon. Buletin Profesi Insinyur 2(1) 041-044

## Analisis Desain Corrugated
Steel Pipe sebagai konstruksi gorong–gorong pada sistem drainase PT. Krakatau Posco– Cilegon
Seiring  dengan  perkembangan  jaman  dan  teknologi, pekerjaan  konstruksi  tidak  hanya  mengacu  pada  biaya murah  diawal,  namun  juga  mempertimbangkan kepraktisan  pelaksanaan  serta  kemudahan  dalam pemeliharaan  menjaga  usia  guna.  Dalam  sistem drainase,  penggunaan Corrugated  Steel  Pipe (CSP) sebagai  pengganti  box  culvert  cukup  efektif  dalam mengatasi  permasalahan  rentang  waktu  pelaksanaan konstruksi,  dan  permasalahan  terkait  maintenance jangka  panjangnya.  Pada  sistem  drainase  pelaksanaan proyek  pembangunan  PT.  Krakatau  Posco  di  Cilegon  – Banten,  digunakan  CSP  sebagai  konstruksi  gorong  – gorong.  Berdasarkan  data  kebutuhan  penampang saluran,  didapatkan  dimensi  pipa  dari  range  0,3  m sampai  dengan  2,7  m.  Pemeriksaan  kekuatan  struktur CSP terhadap beban kendaraan yang melalui di atasnya dilakukan  dengan  analisa  perbandingan  tegangan ultimate  dengan  tegangan  ijin  berdasarkan  propertis penampang profil. Dari hasil analisa tersebut didapatkan bahwa ketebalan lapisan tanah urug di atas konstruksi sangat berpengaruh terhadap kekuatan dari konstruksi CSP.
Kata kunci : Corrugated steel pipe , drainase, box culvert , soil cover , PT. Krakatau Posco-Cilegon
Diajukan: 1 Juli 2019 Direvisi: 29 Juli 2019 Diterima: 29 Juli 2019 Dipublikasikan online: 30 Juli 2019

## Dwi Ratna Nur Farokha
Staf Project Risk pada Subdit Management System & Risk Management, Kantor Pusat PT. Pelabuhan Indonesia III (Persero).
 dwi.farokha@pelindo.co.id

## Pendahuluan
Pipa  panjang  bergelombang  yang  disebut  juga Corrugated  Steel  Pipe (CSP) adalah  dimana  suatu  pipa yang  terbuat  dari  baja  lembaran  yang  mengalami proses  pembentukan  gelombang  ( corrugating )  dan pelengkungan  ( curving ),  dan  dilapisi  dengan Zink ( galvanizing ),  yang  antara  lain  digunakan  untuk konstruksi  gorong-gorong,  saluran,  terowongan,  serta penutup atas conveyor (ARMTE, 2016).
Corrugated  Steel  Pipe atau  dikenal  dengan  CSP terus  mengembangkan  perannya  dalam  teknologi rekayasa modern untuk sistem drainase. Struktur yang kuat  namun  fleksibel  membuat  semakin  diminati  baik diaplikasikan  sebagai  drainase  maupun  non-drainase. CSP  tersedia  dalam  berbagai  jenis  lapisan  sesuai dengan  kebutuhan  kondisi  penggunaannya  (lokasi maupun aplikasiannya).
Dalam  project  pembangunan  kawasan  pabrik  baja PT.  Krakatau  Posco  di  Cilegon–Banten,  direncanakan menggunakan  sistem  drainase  terbuka  pada  area seluas  400  Ha.  Dengan  area  yang  sangat  luas tersebut terdapat  banyak  cross  section  antara  saluran  dengan akses  jalan  di  dalam  kawasan  pabrik.  Adanya pertimbangan  mengenai  lintasan  kendaraan  berat ( special  heavy  vehicle )  dalam  proses manufacture sehingga  perlu  konstruksi  yang  kuat  namun  mudah dalam  proses  pemeliharaan  yang  berkelanjutan,  serta memiliki  masa  fungsi  yang  lama.  Sehingga  dibuat perencanaan  konstruksi  CSP  sebagai  gorong–gorong
pada  sistem  drainase  di  kawasan manufacture PT. Krakatau Posco.
Berdasarkan  data  debit  saluran  drainase  yang direncanakan  (m 3 /detik),  didapatkan  range  diameter CSP  dari  paling  kecil  yaitu  0,3  m  hingga  yang  paling lebar  yaitu  2,7  m.  Dalam  optimalisasi  biaya  dan kemudahan  pemasangan  CSP,  penentuan  diameter dikelompokkan  berdasarkan  pendekatan  kebutuhan luas penampung debit saluran.
Kontrol kekuatan struktur gorong–gorong menggunakan  CSP  dipengaruhi  oleh  beberapa  hal utama  yaitu  diameter  pipa,  ketebalan  pipa,  dan  tebal lapisan  tanah  di  atas  pipa  yang  dibahas  secara  detil dalam artikel ini.

## Metode
Analisis  kekuatan  struktur  CSP  sebagai  gorong–gorong pada  sistem  drainase  PT.  Krakatau  Posco  dihitung secara  matematis  menggunakan  aplikasi  Mathcad  (PT. Krakatau  Engineering,  2014).  Beban  yang  digunakan dalam  perhitungan  struktur  adalah  beban  as  roda kendaraan ( Axle load ) sebesar 19,2 Ton.
Perhitungan dikelompokkan pada rentang diameter pipa  0,3;  0,4;  0,5;  0,6;  0,7;  0,8;  0,9;  1,0;  1,1;  1,2;  1,3; 1,35; 1,4; 1,5; 1,6; 1,65; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,2; 2,3; 2,4; 2,7 m.
Spesifikasi  umum  material  dalam  analisis  struktur CSP meliputi:
Steel Construction : JIS g3101 SS-400
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v2.i1.38
Steel Density : 7.850 t/m 3 Elastic Modulus (E) : 200000 MPa Poisson’s Ratio : 0.3 Yield Strength (Fy) : 230 MPa Tensile Strength : 370 MPa Secant Modulus (Es) : 12 MPa

## Analisis Kekuatan CSP
Berdasarkan  data  perhitungan  kebutuhan  dimensi saluran,  didapatkan  tinggi soil  cover (H)  yang  dihitung dengan  mempertimbangkan  elevasi  dasar  saluran  dan dimensi  penampang  gorong–  gorong  CSP  (D)  seperti terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Data Dimensi Pipa dan Tebal Lapisan Tanah No. Diameter (m) Soil Cover (m) No.  Diameter (m) Soil Cover (m) 1 0,3 0,67 13 1,4 0,58 2 0,4 0,57 14 1,5 0,45 3 0,5 0,46 15 1,6 0,64 4 0,6 0,35 16 1,65 0,55 5 0,7 0,32 17 1,7 0,69 6 0,8 0,30 18 1,8 0,47 7 0,9 0,30 19 1,9 0,64 8 1,0 0,45 20 2,0 0,59 9 1,1 0,30 21 2,2 0,65 10 1,2 0,56 22 2,3 0,61 11 1,3 0,61 23 2,4 0,61 12 1,35 0,48 24 2,7 0,75
Untuk  diameter  pipa  ≤  1  m  digunakan  profile  68  x 13  (Gambar  1),  dan  diameter  >  1  m  digunakan  profile 76  x  25  (Gambar  2).  Menentukan  tebal  CSP berdasarkan ketersediaan katalog, kemudian ditentukan  section  properties  yaitu  area  penampang melintang  CSP  (A),  momen  inersia  CSP  (I)  dan  jari–jari lengkungan CSP (r) (Tabel 2 dan Tabel 3).
Analisis Faktor Kuat Tekan akibat Beban Mati (TD) Berdasarkan  NCSPA  ( National  Corrugated  Steel  Pipe Association )  (2008)  perhitungan  kuat  tekan  akibat beban mati adalah sebagai berikut :
Cs =
W = [ .
. . . + . ] . 
TD = 0,5 . [ 1 – 0,1 . Cs] . Af . W (kN/m) Dimana : Dv = Diameter vertikal (m) Dh = Diameter horisontal (m)
 = berat volume tanah urugan kg/m 3 Af = faktor kelengkungan pipa (Gambar 3)
Analisis Faktor Kuat Tekan  Akibat Beban Hidup (TL) Jika  bidang  kontak  ban  kendaraan  adalah  a  (sisi memanjang  jalan)  dan  b  (sisi  melintang  jalan),  maka didapatkan nilai TL dengan tahapan rumus berikut:
l i = a + 2.H w = b + 2.H
σL = . TL = 0,5 . Dh . σL . mf (kN/m) Dimana : li  =  distribusi  kontak  beban  roda  sisi  memanjang  jalan (m) w = adalah distribusi kontak beban roda sisi melintang jalan (m) Axle load = beban as roda (kg) mf = koefisien beban kendaraan = 1,0 (NCSPA,2008).
Analisis Faktor Kuat Tekan  Total  (Tf)
DLA = 0,4 –( 0,2 . )
Tf = 1,25.TD + 1,7.TL.(1+DLA)   (kN/m)
dimana: DLA = koefisien peredam beban hidup terdistribusi.  Kombinasi  faktor  beban  dalam  kondisi ultimate atau ULS.
Tegangan Tekan Ultimate  (σ ult ) = (MPa)
Dimana:
Tf = kuat tekan ultimate (kN/m) A = Luas area penampang profil (m 2 )
Tegangan Izin Profil CSP (σ ijin ) H’ = ! ;
R = Rc (jari-jari CSP) Em = Es.[1 – "# "#$ $ ] λ = 1,22 . [ 1,0 + 1,6 .% ."# & ',) ]
k = λ . .%
."# & ',)
ρ = $ "# ',) ............. jika ρ >1 maka diambil ρ = 1,0
Re = * + . ,. .- ./ ',)
Fm = 1,0 ....... faktor pengali untuk struktur tunggal Ø t = 0,8 ............... untuk R ≤ Re Sehingga :
σ ijin = Ø t . Fm . [Fy - ./.+." 0 . .* .- ] .....(MPa) maka struktur dinyatakan aman jika  σ ult  < σ ijin (NCSPA, 2008)
Jika  σ ult  > σ ijin , maka  dilakukan  perhitungan  ulang  dari awal  dengan  merubah  diameter  CSP  menjadi  lebih  kecil dan  menambah  tebal soil  cover .  Dalam  menentukan diameter  CSP  harus  tetap  memperhatikan  debit  air  pada saluran terkait. Untuk saluran dengan debit air yang tinggi sehingga  membutuhkan  diameter  CSP  yang  lebar,  dapat digantikan  dengan  CSP  berdiameter  lebih  kecil  dengan jumlah yang lebih banyak.

## Hasil Analisis
Berdasarkan  analisis  terhadap  semua  profil  CSP, didapatkan data yang dirangkum pada Tabel 4. Dengan perbandingan σ ult <  σ ijin , didapatkan bahwa  konstruksi, dengan  kombinasi  diameter  dan  tebal soil  cover yang ditentukan, dalam kondisi aman. Adapun  pada kondisi tertentu diperlukan penurunan elevasi untuk mendapatkan  tebal soil  cover yang  optimal  dengan diameter yang mampu menampung debit saluran pada titik yang bersangkutan (yaitu pada kondisi No. 12, 14, 18, 20, 21, 22, 23, dan 24).
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v2.i1.38
Gambar 1. Profil CSP 68 x 13 mm
Tabel 2 Propertis Profil CSP 68 x 13 mm (True North Steel, 2017)
Gambar 2. Profil 76 x 25 mm
Tabel 3 Propertis Profil CSP 76 x 25 mm (True North Steel, 2017)

## Kesimpulan
Dari  hasil  analisis  dapat  disimpulkan  beberapa  hal yaitu:
1. CSP  dapat  digunakan  sebagai  alternatif  konstruksi pada sistem drainase yang mampu melayani beban kerja yang direncanakan
2. Penggunaan  CSP  sebagai  alternatif  sangat  efektif dalam  pelaksanaanya,  karena  kekuatan  struktur hanya  dipengaruhi  oleh  ketebalan  soil  cover  di atasnya,  tanpa  perlu  perkuatan  struktur  pada lapisan di atasnya.
3. Ketebalan  lapisan  tanah  urug  di  atas  struktur  CSP sangat  mempengaruhi  kekuatan  dari  CSP  tersebut, dimana  ketebalan  minimumnya  relatif  kecil  yaitu 30  cm  untuk  diameter  CSP  0,3-2  m  dan  ketebalan 45 cm untuk diameter CSP 2,5–3 m.
4. Semakin besar diameter CSP maka kebutuhan tebal lapisan tanah urug di atasnya juga semakin tinggi.
5. Jika  kontrol  tegangan  struktur  tidak  memenuhi syarat, dapat dilakukan re-desain dengan mempertebal  lapisan  tanah  urug  ( soil  cover )  atau dengan mempertebal profil CSP.
Gambar 3 Grafik faktor kelengkungan pipa (Af)
Tabel 4 Hasil pengecekan terhadap semua dimensi CSP dengan tebal urugan terkecil

## Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih kepada PT. Pelabuhan Indonesia III (Persero)  sebagai  sponsor  dalam  mengikuti  Program Profesi Insinyur di Universitas Lambung Mangkurat.

## Referensi
ARMTE  (2016) Corrugated  Steel  Pipe  Effective  and durable drainage solution .
NCSPA (2008) Corrugated Steel Pipe Design Manual First Edition . National  Corrugated  Steel  Pipe  Association, Dallas.
PT.  Krakatau  Engineering  (2014) Calculation  Of Corrugated Steel Pipe All (1st, 2nd, 3rd, Last Order & Additional Work) Revisi 1. Cilegon. True North Steel (2017) Corrugated Steel Pipe Technical Specification Guide . No. Diameter (m) Soil Cover (m) σ ult (MPa) σ ijin (MPa) Check 1 0,3 0,67 36,628 181,324 Ok 2 0,4 0,57 14,74 166,1 Ok 3 0,5 0,46 19,77 129,84 Ok 4 0,6 0,35 30,12 128,629 Ok 5 0,7 0,32 37,59 127,83 Ok 6 0,8 0,30 45,019 126,909 Ok 7 0,9 0,30 45,5 126,046 Ok 8 1,0 0,45 43,895 131,269 Ok 9 1,1 0,30 42,046 144,059 Ok 10 1,2 0,56 38,4 145,26 Ok 11 1,3 0,61 31,228 143,308 Ok 12 1,35 0,48 42,528 141,463 Ok dengan penurunan elevasi 13 1,4 0,58 42,377 141,415 Ok 14 1,5 0,45 43,778 138,859 Ok dengan penurunan elevasi 15 1,6 0,64 44,119 138,959 Ok 16 1,65 0,55 44,909 143,812 Ok 17 1,7 0,69 45,575 138,00 Ok 18 1,8 0,47 33,122 125,84 Ok dengan penurunan elevasi 19 1,9 0,64 34,06 126,382 Ok 20 2,0 0,59 34,662 124,628 Ok dengan penurunan elevasi 21 2,2 0,65 36,432 123,623 Ok dengan penurunan elevasi 22 2,3 0,61 37,059 122,508 Ok dengan penurunan elevasi 23 2,4 0,61 37,855 121,672 Ok dengan penurunan elevasi 24 2,7 0,75 41,545 120,456 Ok dengan penurunan elevasi