## PEMILIHAN FIXED HEAD ATAU FREE HEAD DALAM DESAIN FUNDASI TANGKI REAKTOR KAP. 2000 M3 PILOT PLANT BIOGAS POME SETARA 700 KW DI
PTPN V RIAU
oleh :
Samdi Yarsono, Lan Marrakup TN, Ika Wulandari, Eva Nur Septinia, Giman Balai Teknologi Bahan Bakar dan Rekayasa Desain, BPPT Email : samdi.yarsono@bppt.go.id

## Mohammad Imamuddin, Juda Suwandi, Basit Al Hanif
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Jakarta Email : imamuddin@umj.ac.id
Abstrak  : Kebutuhan  energi  terbarukan  di  Indonesia  sangatlah  penting,  saat  ini  sumber  energi terbarukan porsinya relatif kecil. BPPT ( Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) dalam kegiatannya melakukan  pembangunan pilot  plant Biogas  Pome  setara  700  kW  berkerjasama  dengan  PTPN  V  (PT. Perkebunan Nusantara V) dengan sistim tangki berpengaduk secara kontinu yang mana hasil gas tersebut dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler pabrik PMKS di sei pagar. Metode pemilihan pondasi tangki reaktor dengan kapasitas 2000m3, kami melakukan perbandingan perhitungan antara menggunakan free head atau fix  head dengan  memakai  diameter  50cm  dan  60cm  dengan  melihat  banyaknya  jumlah, diameter pile dan  ketebalan  mat  yang  digunakan.  Diameter  rencana  tangki  reactor  direncanakan berukuran 16.8m dengan ketinggian 9m, dengan beban tangki sekitar 2174.2ton dan berdasarkan data dari soil test didapat nilai N-SPT di kedalaman 10-15m, untuk itu kami merumuskan bahwa fundasi pile yang kita pilih. Perbandingan fix and free head pada pile ukuran 50cm dimana perbedaan fix and free head 44  berbanding  65,  dengan  ketebalan  mat  foundation  1.1m  berbanding  0.6m  sedangkan  dengan mengunakan diameter 60cm jumlah pile 32 berbanding 50 dengan ketebalan mat 1.3m berbanding 0.6m. Dari  analisa  tersebut  dengan  memperhatikan  kekuatan  dan  keekonomisan  maka  dipilih pile dengan diameter 50cm dengan mengunakan free head.
Kata kunci : fix and free head , diameter 50cm, diameter 60cm, mat, ekonomis
Abstract :  The  need  for  renewable  energy  in  Indonesia  is  very  important,  currently  the  source  of renewable energy is relatively small. BPPT (Agency for Assessment and Application of Technology) in its activities  to  build  a  Biogas  Pome  pilot  plant  equivalent  to  700  kW  in  collaboration  with  PTPN  V  (PT. Perkebunan Nusantara V) with a continuous stirred tank system in which the results of the gas are used as fuel for PMKS plant boilers in sei pagar area. The method of selecting the foundation of the reactor tank with a capacity of 2000m3, we made a comparison between using free head or fix head using 50cm and 60cm  diameters  by  looking  at  the  number,  pile diameter  and  thickness of  the  mat used.  The  planned diameter of the reactor tank is 16.8m with a height of 9m, with a tank load of around 2174.2 tons and based on data from the soil test N-SPT values obtained at a depth of 10-15m, for that we formulate that the  pile  foundation  that  we  choose.  Comparison  of  fix  and  free  head  on  a  50cm  pile  size  where  the difference of fix and free head 44 to 65, with a mat thickness of foundation 1.1m to 0.6m while using a diameter of 60cm the number of piles of 32 to 50 with mat thickness 1.3m to 0.6m. From this analysis by taking into account the strength and economics, a pile with a diameter of 50cm is selected using the free head.
Keywords : fix and free head, 50cm diameter, 60cm diameter, mat, economical

## Pendahuluan
Continuous  Stirred  Tank  Reactor (CSTR) adalah  bioreaktor  kimia  yang  berbentuk tabung  yang  berbentuk  silinder  dirancang untuk melakukan produksi biogas. CSTR ini adalah waktu retensi dapat diperpendek dan kontak dengan POME lebih mudah. Dengan kapasitas  tangki reactor 2000  m 3 . Perencanaan  tipe  pondasi  sangat  lah penting, pondasi ini di desain menggunakan pondasi  dalam  dengan  mengunakan  tiang pancang  dengan  sistem free  head atau fix head dengan melihat ekonomian dan waktu pemasangan.

## Tujuan Dan Keluaran
Tujuan dari studi ini adalah:
a. Melakukan  kajian  perhitungan  fundasi dalam  dengan  sistem free  head dan fix head
b. Melakukan  analisa  ekonomian  yang terbaik dalam ke 2 sistem tersebut
Keluaran Yang Ditargetkan:
a. Kajian  teknis  perhitungan  analisa fundasi dalam free head dan fix head
b. Kajian perbandingan ekonomian antara sistem free head atau fix head
Metodologi  Dan  Tahapan Kegiatan:
Metodologi  dan  Tahapan  Kegiatan  yang dilakukan  dalam  studi  kajian  ini, meliputi:
a. Melakukan  Studi  Literatur  mengenai sistim perhitungan fundasi pile dengan
cara free head dan fix head ;
b. Merumuskan  data  beban  dan  data tanah;
c. Melakukan  perbandingan  perhitungan analisa  fundasi pile antara free  head dengan fix head ;
d. Menyusun  rekomendasi  dari  hasil perhitungan pile  free  head dengan fix
head dengan  tetap  mengikuti  standar keamanan bangunan.

## Perencanaan  Tangki  Reactor  CSTR
Kapasitas 2000 m 3
Pekerjaan  fundasi  reaktor  ini  terdiri  dari 2 item pekerjaan antara lain :
a. Fundasi Pile
b. MAT Fundasi
Desain  fondasi  reaktor  kapasitas  2000  m 3 tahun  seperti  gambar  di  bawah  ini  pada gambar 1.
Gambar 1. Desain fundasi tangki reactor
Direncanakan  diameter  tangki  =  16.8m, dengan tinggi 9m, dimana C.o.G = 4.5m.

## Analisa Fundasi Pile
Data  pembebanan  terdiri  atas  berat  tangki itu  sendiri  dan  berat  saat  operasional sebagai berikut:
Berat kosong = 91.8 ton Berat operasi = 1811.8 ton Berat test = 2174.2 ton
Data  rencana  ukuran  pondasi  dengan free head dan fix  head dilakukan  percobaan rencana dengan menggunakan diameter pile 50cm  dan  60cm.  Rencana  pondasi  dengan ukuran  pile  diameter  50cm  dengan free head ,  bisa  dilihat  pada  gambar  2  dibawah ini:

## Gambar 2. Ukuran Pondasi dengan
diameter 50cm Free Head
Desain pondasi dengan fix head seperti pada gambar 3 dibawah ini:
Gambar 3. Ukuran Pondasi dengan diameter 50cm Fix Head
Desain pondasi diameter 60cm dengan free head seperti pada gambar 4 dibawah ini:
Gambar 4. Ukuran Pondasi dengan diameter 60cm Free Head
Desain  pondasi  diameter  60cm  dengan fix head seperti pada gambar 5 dibawah ini:
Gambar 5. Ukuran Pondasi dengan diameter 60cm Fix Head
Dari  rencana  desain  pondasi pile diameter 50cm  dan  60cm,  dengan free  dan  fix  head , didapat  ukuran  paling  ekonomis  dengan menggunakan free  head dengan  ketebalan pile head 60cm, sedangkan dengan fix head 1,1m dan 1.3m.

## Analisa Perhitungan Pondasi
Berat volume beton ( γc ) = 2.40 t/m3 Berat volume tanah   ( γs ) = 1.70t/m Berat Ring Wall (Wrw)  = 0.0 ton Berat Footing (Wft)  = 750.45 ton Berat tanah di atas Footing (Ws) = 0.00  ton Total Berat Pondasi  (Wf)  = Wrw + Wft + Ws = 750.4ton

## Perhitungan Momen Guling
Momen  Guling  Akibat  Beban  Angin (Mw)Mw = M1 + H1 x hf  = 41.62 tm (Empty Condition)
Momen Guling Akibat Beban Gempa  (Me) Me = M2 + H2 x hf  =  2147.9 tm  (Operating Condition)
Gaya  Geser  dan  Momen  Guling  Akibat Gempa pada Pondasi (Mef) Koefisien Gempa, Cs = SDS/R/I =  0.204 Hef = Co x Wf  =
153.39 ton
Mef =Co x Wf x hf/2 = 99.70  tm
(Kondisi Operasi) Beban Kombinasi Tidak Berfaktor di Bawah Footing 1. Kosong : D+E(E) 2. Kosong + Angin : D+E(E)+W 3. Normal / Operasi  : D+E(O) 4. Normal / Operasi + Angin : D + E(O) + W 5. Normal / Operasi + Gempa : D + E(O) + V 6. Test D + E(T) 7. Test + Angin : D + E(T) + 0.25W dimana : D =  Beban  Mati  =  Berat  Pondasi  (Wf) E(O)  = Beban Operasi W = Beban Angin V = Beban Gempa
E(E)   = Kosong / Erection E(T)  = Beban Test

## Analisa Desain Pondasi Pile

## Gambar 6. Analisa detail pondasi pile
Dari  rencana  desain  pondasi  free  head dengan diameter 50cm didapat jumlah pile 65  pcs.  Perhitungan  jumlah  pondasi  pile dengan free dan fix head seperti pada tabel 1 dibawah ini:

## Tabel 1. Jumlah Pile
Diameter Pile Analisa Pondasi Fix Head Free Head 50cm 44 65 60cm 32 50
Panjang  pile  yang  direncanakan  12m berdasarkan rekomendasi dari hasil soil test. Selanjutnya melakukan perbandingan analisa  biaya  dari  desain  yang  sudah dilakukam  baik  menggunakan free  head maupun fix head .
Dimana  penawaran  harga  pile  sampai dilokasi  didapat  dari  PT.Kunango  Jantan, Pekanbaru,  Riau  seperti  pada  tabel  2  di bawah ini:
Tabel 2. Harga Pile Ukuran Qty Harga Satuan (Rp.) Harga Total (Rp.) Spun Pile 50cm 44 596.000 314.688.000 Spun Pile 50cm 65 596.000 387.000.000 Spun Pile 60cm 32 754.000 289.000.000 Spun Pile 60cm 50 754.000 452.000.000
Untuk harga pemancangan bisa dilihat pada tabel 3 dibawah ini:
Tabel 3. Harga Pemancangan Ukuran Qty Harga Satuan (Rp.) Harga Total (Rp.) Spun Pile 50cm 44 175.000 92.500.000 Spun Pile 50cm 65 175.000 136.500.000 Spun Pile 60cm 32 350.000 134.400.000 Spun Pile 60cm 50 350.000 210.000.000
Untuk  harga  mobilisasi  alat  pancang  jika menggunakan diameter 50cm, harga angkut Rp.  40.000.000  sedangkan  menggunakan
alat pancang dengan menggunakan diameter 60cm, harga angkut Rp. 57.400.000.
Untuk harga head pile bisa dilihat pada tabel 4  dibawah  ini,  dengan  menggunakan  K250 dengan  diameter  tulangan  22mm,  dimana diameter pondasi 17.5m.
Tabel 4. Harga Head Pile Ukuran Qty Harga Satuan (Rp.) Harga Total (Rp.) Spun Pile 50cm 1.3m 2.328.125 727.604.541 Spun Pile 50cm 0.6m 2.328.125 335.814.596 Spun Pile 60cm 1.1m 2.328.125 615.665.381 Spun Pile 60cm 0.6m 2.328.125 335.814.596
Dari  hasil  analisa  rencana  anggaran pekerjaan pondasi tangki reaktor bisa dapat disimpulkan pada tabel 5 dibawah ini :
Tabel 5. Perbandingan Harga Pondasi Fix Head dan Free Head Ukuran Harga Pile Harga Head Pile Harga Total Spun Pile 50cm 407.188.000 727.604.541 1.134.792.541 Spun Pile 50cm 523.500.000 335.814.596 859.314.000 Spun Pile 60cm 423.400.000 615.665.381 1.040.065.381 Spun Pile 60cm 662.000.000 335.814.596 997.814.596
Maka berdasarkan harga total yang akan di keluarkan  dalam  kegiatan  pekerjaan pondasi  reactor  di  sei  pagar,  Riau  maka menggunakan  spun  pile  dengan  diameter 50cm dengan kedalaman 12m sebanyak 65 batang.

## Kesimpulan
Dari  kajian  diatas  dapat  disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
1. Analisa  pondasi  yang  diambil  adalah diameter  spun  pile  50cm  dengan panjang  12m  dengan  jumlah  pile sebanyak 65.
2. Nilai  harga  total  pekerjaan  pondasi senilai Rp. 859.314.000.
3. Menentukan  perhitungan  pondasi  pile apakah free head atau fix head dengan selalu memperhitungkan data yang ada dan  kondisi  tanah  sangat  lah  penting dalam perencanaan yang akan di ambil lihat  dari  segi  kekuatan  struktur  dan keekonomian biaya.
4. Lihat kondisi lapangan dalam perencanaan  pondasi,  bukan  karena jumlah pile saya yang sedikit tapi biaya pemancangan  sangat  mempengaruhi total biaya pemancangan.

## Daftar Pustaka
SNI  2847  :  2013.  Persyaratan  Beton Struktural untuk Bangunan Gedung ASCE  7-05.  Minimum  Design  Loads  for Buildings and other structures ACI 318- 05.  Building  Code  Requirements  for Reinforced Concrete ACI 315. Standard
Practice for Detailing Concrete Structure
SNI  1726  :  2012.  Tata  Cara  Perencanaan Ketahanan  Gempa  untuk  Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
SNI  1727  :  2013.  Beban  Minimum  untuk
Perancangan  Bangunan  Gedung  dan Struktur Lain
SNI  2847  :  2013.  Persyaratan  Beton
Struktural untuk Bangunan Gedung
SNI  1729  :  2015.  Spesifikasi  Untuk Bangunan Gedung Baja Struktural ASME Section 8 Div.1 : Pressure Vessel AISC-ASD  9th.  Specification  for  the  Design,
Fabrication  and  Erection  of  Structure SteelforBuilding,Allowable StressDesign Laporan  Kemajuan.  Konstruksi  Pondasi Pilot Plant Biogas Pome 700kW. Insinas Flagship. 2019 PT Kunango Jantan.  Penawaran Harga Pile, Pekanbaru 01 April 2019.