LATAR BELAKANG Indonesia merupakan 5 negara terbesar penghasil MIGAS di dunia, Letak sumur penghasil mayoritas berada pada perairan dangkal, < 100 m Indonesia terletak pada 6o LU - 11o LS dan 95o BT - 141o BT, lempeng Asia, Lempeng Australia, dan Lempeng Pacifik, Berada pada kawasan gempa Pengaruh Gempa terhadap kekuatan platform
PERUMUSAN MASALAH 1. 2. 3. 4.
5.
Bagaimana cara melakukan perancangan fixed platform dengan bracing yang berbeda ? Bagaimana cara memodelkan platform dengan menggunakan program SACS 5.2. ? Bagaimana kondisi platform apabila terjadi gempa yang melebihi perencanaan ? Bagamana cara menganalisis kekuatan struktur terhadap beban gempa berlebih sampai mengalami batas keruntuhan ? Berapa kekuatan gempa yang dapat ditopang oleh struktur tersebut ?
BATASAN MASALAH 1.
2. 3.
4.
Pemodelan struktur utama mengacu pada keadaan sebenarnya di lapangan menggunakan 4 kaki, Pemodelan detail tidak seluruhnya dimodelkan, Beban yang ditinjau berdasarkan beban rencana yang diinputkan dengan metode blanked load, Analisis yang dilakukan adalah padabagian jacket.
TUJUAN 1.
2. 3. 4. 5.
Mampu membuat model dengan menggunakan program SACS 5.2., serta mengoperasikan untuk melakukan analisis platform terhadap beban gempa Mampu menganalisis kekuatan struktur fixed platform terhadap beban gempa berlebih, Mampu merencanakan sambungan las pada platform Mampu merencanakan pondasi dari platform Membuka wawasan bahwa offshore memiliki banyak kesamaan dengan teori Teknik Sipil
Offshore Platform : Anjungan Lepas Pantai Tempat yang digunakan untuk melakukan pengeksplorasian SDA yang terletak di laut lepas Jenis Offshore Platform Berdasarkan Kedalaman: 450 m Fixed Platform 450 – 910 m Compilant Tower ( CT ) 150 – 1060 m SeaStar 450 – 1800 m FPS 450 – 2100 m TLP 610 – 3050 m Truss Spar / Classic Spar FPSO
JENIS ANJUNGAN BERDASARKAN KEDALAMAN DASAR LAUT
•
OFFSHORE PLATFORM MAMPU MENDUKUNG BANGUNAN ATAS
PARAMETER PERANCANGAN : 1. TEKNIK PENAHAN BEBAN VERTIKAL BEBAN FUNGSIONAL, BERAT STRUKTUR 2. TEKNIK MENAHAN BEBAN HORIZONTAL BEBAN LINGKUNGAN GELOMBANG, ANGIN, ARUS, GEMPA •
JACKET PLATFORM
GEMPA •
Proses pergerakan lempeng bumi yang mengakibatkan getaran baik secara langsung didaerah asal pergerakan ataupun daerah disekitar titik asal gempa
•
Dipengaruhi oleh : • Jarak terhadap daerah asal gempa • Daerah gempa ( PGA ) • Karakteristik bangunan tersebut ( tinggi, massa, fungsi )
PETA WILAYAH GEMPA 500 th
PERCEPATAN BATUAN DASAR SNI 1726 - 2002 Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)
Wilayah Gempa
Percepatan puncak batuan dasar (‘g’)
Tanah Keras
Tanah Sedang
Tanah Lunak
1
0.03
0.04
0.05
0.08
2
0.10
0.12
0.15
0.20
3
0.15
0.18
0.23
0.30
4
0.20
0.24
0.28
0.34
5
0.25
0.28
0.32
0.36
6
0.30
0.33
0.36
0.38
Tanah Khusus
Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi.
API RP 2A Wil. Gempa 0 1 2 3 4 5
PGA ( g ) 0 0.05 0.1 0.2 0.25 0.4
Angin
Gelombang
Arus
Gempa
BEBAN ARAH HORIZONTAL
BEBAN YANG BEKERJA Basic Load Condition Structural Dead Weight Area Live Loads Storm Wind, Wave, & Current Loads Operating Wind, Wave, & Current Loads Buoyancy Miscellaneous & appurtenances Earthquake Induced Force
Seismic
In Place Operating
Storm
X
X
X
X
X
X
-
-
X
-
X
-
X
X
X
X
X
X
X
-
-
KONSEP GEMPA
Kesetimbangan Statik P = K. V P = Beban yang bekerja K = Kekakuan dari tahanan V = Perpindahan yag dilakukan
Gedung V=CIW R V = Gaya Geser Dasar I = Faktor Keutamaan
W = berat total R = Faktor Reduksi
METODOLOGI
FLOWCHART TUGAS AKHIR MULAI STUDY LITERATUR PERMASALAHAN PENGUMPULAN DATA
ANALISA IN-PLACE
ANALISA SEISMIC
ANALISA ULTIMATE
KESIMPULAN
SELESAI
Kekuatan Ultimate Fixed Platform
FLOWCHART SEISMIC MULAI
DATA TANAH DAN LINGKUNGAN
DATA GEOMETRI DAN BAHAN
MASSA TAMBAH
KOMBINASI BEBAN PEMODELAN STRUKTUR DAN PONDASI
BEBAN MATI, BEBAN HIDUP DAN PERALATAN
BEBAN DINAMIS
EIGEN VALUE DAN PERIODE NATURAL DATA GEMPA LINGKUNGAN RESPON SPEKTRUM ANALISIS AXIAL LOAD & PILE STRESS NOT OKE KONTROL DESAIN OKE KESIMPULAN
SELESAI
HASIL PERHITUNGAN
FLOWCHART PUSHOVER MULAI
PEMODELAN STRUKTUR
INPUT BEBAN GEMPA PERHITUNGAN KEKUATAN MAMPU MENAHAN KONTROL DESAIN GAGAL KESIMPULAN
SELESAI
DATA DAN STRUKTUR LINGKUNGAN 1. 2.
NAMA LOKASI
: ANOA PLATFORM : NATUNA : 5’13’’55’” N, 105’35”40’” E
3. 4. 5. 6.
FUNGSI LWS TINGGI JACKET JUMLAH DEK
: PRODUCTION : 77 METER : 85 METER : 4 LANTAI
LETAK ANOA PLATFORM
22.48
22.48
24.31
24.31 10 : 1
10 : 1
7.77
26.14
28.27
85.04
77.27
85.04
26.14
28.27
30.65
30.65
TAMPAK SISI ROW A
TAMPAK SISI ROW B
37.67
17.83
17.83
21.49
85.04
78.03
76.20
10 : 1
10 : 1
77.27
10 : 1
14.18
10 : 1
14.18
21.49
25.76
25.76
30.51
30.51
TAMPAK SISI ROW 1
TAMPAK SISI ROW 2
85.04
PEMODELAN PLATFORM
PEMODELAN STRUKTUR
Horizontal Brace
Model Top Side 3D
Model 3D
Properties Member ID
MODEL
OD ( Cm )
WT ( Cm )
LG2
TUBULAR
139.7
5.08
LG3
TUBULAR
135.89
3.175
LG4
TUBULAR
139.7
5.08
LG5
TUBULAR
137.16
3.81
MODEL PROPERTIES +5,44 m -12,8 m -31,1 m
-52,4m
-76,2 m
Deck Platform 1. 2. 3. 4.
Properties Deck MD 36 x 230 ( 12’/4’ ) MD 36 x 130 ( 12’ /4’ ) MD 36 x 150 ( 12’ /4’ )
Main Deck Cellar Deck Sub Cellar Deck Living Quarter
PEMBEBANAN
Load Description LC
Description
Units
value
1
Self Weight
Kn
2
Work Over Rig
Kn
8366
3
Plating, Grating, Handrail
Kn
1466.45
4
Equipment All Deck
Kn
6058.19
5
Live Load All Deck
Kn
6615.36
6
Piping All Deck
Kn
1391.60
Load Condition 2
Load Condition 3 Fz = - 1466,45 Kn
Load Condition 4
Load Condition 5
Load Condition 6
Load Combination
LC 1 2 3 4 5 6
LOAD CASE DESCRIPTION Self Weight Work Over Rig Plating, Grating, Handrail Equipment All Deck Live Load All Deck Piping All Deck
LOAD COMBINATION 3001 100 % 100 % 105 % 100 % 75 % 100 %
Kriteria Modifikasi Desain Awal : -Memiliki Susunan Bracing K -Dengan Perbandingan Member Utama -LG5 : D = 137,16 cm / T = 3,810 cm -DB3 : d = 86,36 cm / t = 2,54 cm - Kriteria Modifikasi : - D / d = 1,588 - D / T = 36 - Kl/r = 5,997 - d / t = 34 Dimana: - K = Faktor Panjang efektif - l = panjang batang - r = radius gyration ( 0,35 D )
Kombinasi Bracing
Bracing K
Bracing A
Bracing X
Bracing N
Kombinasi 4 Bracing
Input PGA ( 0,05 ; 0,2 ; 0,4 ; 0,5 )
Static Running •Superelement •Input : Sacinp. for superelement Psinp. for superelement •Output : Psilist Psiinpf Dynsef* Seaoci Psvdb Psicf Psi run •Static Analysis •Input : Sacinp. for static Dynsef* from superelement •Output : Sacilist Saccsf* Sac run Sea oci
Dynamic Running •Extrac Mode Shape ( Dyamic Analysis ) •Input : Sacinp. for dynamic Dyninp for dynamic •Output : Dynlist Dynmass* Dynmod* Dyn run Seaoci PSVDB •Earthquake Analysis •Input : Dyrinp for DLE Dynmass* from dynamic Dynmod* from dynamic Saccsf from static •Output : Dyrlist Dyrcsf* Dyr run
•Joint Punching Shear Stress •Input : Jcpinp for joint can Dyrcsf* from DLE •Output : Jcnlist Jcn run •Element Stress Code Check •Input : Pstinp for post Dyrcsf* from DLE •Output : Pstlist Pstcsf* Pst run
PERIODE STRUKTUR •Bracing K
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) 1 0.533041 2.3700202E+03 8.9149687E-02 1.8760301 2 0.559257 2.4402986E+03 8.0987303E-02 1.7880858 3 0.962771 4.0619608E+03 2.7327165E-02 1.0386690 4 1.785738 2.0124489E+03 7.9433696E-03 0.5599926 5 1.921011 3.1009715E+03 6.8640489E-03 0.5205591
•Bracing A
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) 1 0.165073 2.0426516E+03 9.2958055E-01 6.0579181 2 0.324209 1.4516799E+03 2.4098565E-01 3.0844339 3 0.513409 1.8028858E+03 9.6097746E-02 1.9477647 4 0.592332 2.3107117E+03 7.2195350E-02 1.6882412 5 1.003823 1.9191291E+03 2.5137725E-02 0.9961916
PERIODE STRUKTUR •Bracing N
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) 1 0.500275 3.1642266E+03 1.0120996E-01 1.9989020 2 0.553110 3.1646859E+03 8.2797641E-02 1.8079602 3 0.904124 4.2226419E+03 3.0987333E-02 1.1060429 4 1.660313 2.2150302E+03 9.1888358E-03 0.6022962 5 1.847703 2.8143949E+03 7.4195204E-03 0.5412125
•
Bracing X
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) 1 0.540079 3.2529741E+03 8.6841232E-02 1.8515817 2 0.564125 3.2148575E+03 7.9595680E-02 1.7726567 3 1.058487 3.0084275E+03 2.2608370E-02 0.9447448 4 1.987788 2.7946695E+03 6.4106186E-03 0.5030717 5 2.511923 2.7486592E+03 4.0144652E-03 0.3981014
Base Shear Bracing A ( 37747.123 Kn ) PGA 0,05
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.102E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.149E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.671E+05 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.380E+05 KN-M
PGA 0,2
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.407E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.596E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.268E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.152E+06 KN-M
PGA 0,4
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.815E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.119E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.537E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.304E+06 KN-M
PGA 0,5
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.102E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.149E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.671E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.380E+06 KN-M
Base Shear Bracing K ( 36439.858 Kn ) PGA 0,05
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.224E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.227E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.120E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.113E+06 KN-M
PGA 0,2
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.896E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.909E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.479E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.454E+06 KN-M
PGA 0,4
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.179E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.182E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.959E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.907E+06 KN-M
PGA 0,5
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.224E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.227E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.120E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.113E+07 KN-M
Base Shear Bracing N ( 36439.858 Kn ) PGA 0,05
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.212E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.221E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.116E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.109E+06 KN-M
PGA 0,2
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.391E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.794E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.416E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.200E+06 KN-M
PGA 0,4
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.170E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.177E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.927E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.872E+06 KN-M
PGA 0,5
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.212E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.221E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.116E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT =
0.109E+07 KN-M
Base Shear Bracing X ( 42225.354 Kn ) PGA 0,05
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.243E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.262E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.132E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.123E+06 KN-M
PGA 0,2
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.973E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.105E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.530E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.492E+06 KN-M
PGA 0,4
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.195E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.210E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.106E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.984E+06 KN-M
PGA 0,5
** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.243E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.262E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.132E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.123E+07 KN-M
Bracing K, Static V Dynamic
UC Seismic 0,24 UC Static 0,16
Hasil UC Max 4 PGA Bracing A PGA 0.05 0.2 0.4 0.5
0.91 1.54 2.38 3.4
Bracing K Bracing N UC Max 0.24 0.29 0.68 0.67 1.3 1.3 3.3 3.31
Bracing X 0.25 0.6 1.14 1.42
Kontrol LG5
-
-
Gaya yang terjadi : 20395200 N Tegangan yang terjadi : Aksial : 259 N/mm Bending Y : 19,52 N/mm Bending X : 61,90 N/mm
Perencanaan Batang Tubular : Fy = 2339,28 Kg / cm2 D = 133,350 cm T = 1,905 cm A = 797,66 cm I = 866600 cm4 k =1 l = 1847 cm
- r = 0,35 D = 46,672 cm - E = 2000000 kg/cm2 - D/T = 70 - kl/r = 39,574
1. Tarik Aksial Tegangan Tarik Ijin ( Ft ) = 0,6 x Fy = 1403,568 kg/cm2 2. Tekan Aksial, untuk D/T > 60 Fy diganti oleh Fxe yaitu : Fxe = 2 x 0,3 x E x ( T/D) = 1,714 x 10^4 kg / cm2
Cc = 117,488 > kl/r = 39,574 maka fa pake rumus diatas fa = 1,308 x 10^3 kg/cm2 3. Bending 1500/36 < 70 < 3000/36 41,67 < 70 < 83,34 ( oke )
Maka dipakai Fb seperti rumus diatas, Fb = 1,632 x 10^3 kg/cm2 4. Kontrol UC menghasilkan 1,37 < 1,00 Terjadi selisih 0,05 dari UC SACS 5.2.
Output SACS : EFFECTIVE
MAX. DIST CM
GRUP CRITICAL LOAD UNITY FROM * APPLIED STRESSES * ID MEMBER COND CHECK END M LG5 499L-599L
AXIAL BEND-Y BEND-Z
N/MM2 N/MM2 N/MM2
2 1.42 16.4 -259.26 19.52 61.90
Sambungan Las * ACTING STRESSES **** PUNCHING SHEAR COMMON CHORD BRACE *CHORD** BRACE * ALLOWABLE STRESSES JOINT JOINT JOINT SRSS **** 499L 399L 381L 85.63
(N/MM2) 79.22
FA
OPB
**** **
42.94 1.49
IPB
(N/MM2)
FA
OPB
IPB
**
4.69 54.70 93.90 168.78
-48.16 1.49 4.69 51.32 89.84 167.49
Gaya Geser yang terjadi ( Fz ) = 7,6 Kn = 760 Kg Tegangan yang dipikul = √ IPB2 + OPB2 = √ 1.492 + 4.692 = 4,92 N/mm2 Member detail yang berada pada joint 499L antara lain : HBE = OD : 66,040 cm / WT : 1,905 cm DB2 = OD : 91,440 cm / WT : 2,540 cm LG2 = OD : 139,70 cm / WT : 5,080 cm Luas Permukaan DB2 = 729,289 cm2
Syarat Ketebalan Las
Syarat Ketebalan Maksimum Tebal Plat ( t )
Tebal Las ( a )
< 6,4 mm
a< t
> 6,4 mm
a < ( t - 1,6 mm )
Perhitungan - Gaya Geser yang terjadi = 4,92 x 72928,9 = 358810,188 N = 35881 Kg - Panjang Bidang Las = 287, 12 cm - Tebal Bidang Las = 2 cm - Digunakan, a = 1,84 cm - te = 0,707 a = 1,3008
Kekuatan Nominal Las Mutu las Fe70xx Kuat tarik min = 70 Ksi = 4921 Kg/cm2 φ = 0,75 Kuat Sambungan Las per cm 1cm las = Ru = φ x 0,6 x fu x te = 2880,73 kg/cm Kontrol Kekuatan Kekuatan Las > Gaya 287,12 x 2880,73 kg/cm 35881 kg 827116 kg > 35881 kg Ratio : 0,043
( oke )
Pondasi Data Tanah Kedalaman Tanah ( cm ) 0 350.75 991.25 2013 2867 4880 14884
JENIS TANAH
Unit Skin Friction ( Mpa )
Unit End Bearing (MPa )
Very Soft Clay Very Soft Clay Firm Clay Very Stiff Clay Very Stiff to Hard Clay Very Stiff to Hard Clay Very Stiff to Hard Clay
0.6894 0.6894 4.8258 6.894 6.894 6.894 30.3336
0 0 0 198.5472 155.115 124.092 333.6696
Rumus Qd = Qf + Qp 2 3 = kel*kedalaman*friction + Ap*Unit end 2 3
Pondasi menggunakan D : 127 cm T : 5,08 cm Ap = 3,14* 127 * 5,08 = 2025,802 cm2 Kel = 3,14 * 127 = 398,78 cm Kedalaman Tanah
QP
QS
QL
( cm )
Kn
Kn
Kn
0
0
0
0
350.75
0
96427.82
32142.61
991.25
0
1329027
443008.9
2013
402217.394
4138011
1580446
2867
314232.339
6485819
2319056
4880
251385.871 12019937
4132339
14884
675948.676 1.33E+08 44682192
Untuk Beban Aksial Platform X : 42226 Kn - Digunakan Pile dengan Kedalaman 3,5 meter
KESIMPULAN Dan SARAN
Kesimpulan 1. Parameter kekakuan bangunan baja untuk lepas pantai juga dapat dilihat dari periode struktur yang terjadi, semakin besar periode maka semakin elastis struktur tersebut dan memiliki kekuatan yang semakin kecil pula. Pada offshore structure, periode yang diijinkan adalah 1,0-3,0 detik 2. Untuk perencanaan plaform dengan PGA dibawah 0,4 sebaiknya melakukan pemilihan antara platform bracing K, N, dan X.
Saran 1. Untuk kawasan Indonesia, platform K, N, dan X dapat dipertimbangkan karena maksimum PGA Indonesia 0,36 2. Untuk pemilihan bracing, disarankan agar melakukan beberapa analisis lanjutan agar diperoleh hasil yang paling maksimal. 3. Adakalanya bangunan lepas pantai juga diajarkan di dalam perkuliahan teknik sipil, agar untuk dunia pekerjaan para alumnus teknik sipil juga dapat berkecimpung di dunia oil and gas.
TERIMA KASIH
