BAB 3 DESKRIPSI KASUS

Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut

BAB 3 DESKRIPSI KASUS

3.1 UMUM

Anjungan lepas pantai yang ditinjau berada di Laut Jawa, daerah Kepulauan Seribu, yang terletak di sebelah Utara kota Jakarta. Kedalaman laut rata-rata adalah 89 ft. Anjungan lepas pantai ini dibangun untuk mengembangkan kawasan Kepulauan Seribu yang mengandung sumber minyak dan gas. Konsep anjungan lepas pantai yang ditinjau adalah platform tetap (fixed platform). Platform ini akan dianalisis sensitivitasnya terhadap perubahan ketinggian muka air laut yang dinaikkan tiap 1.5 meter (5 ft) hingga mencapai 6 meter (20 ft).

3.2 DESKRIPSI PLATFORM

Platform yang dianalisis merupakan fixed platform dengan 4 (empat) kaki baja tubular dimana kedua kaki lurus vertikal, sedangkan kedua kaki lainnya miring. Ketinggian platform dari dasar laut sekitar 106 kaki dengan penetrasi pile dari mudline sekitar 5 kaki. Platform North yaitu arah Utara sumbu utama platform adalah 45° Barat dari True North. Konfigurasi platform secara umum terdiri dari jacket, pile, dek dan appartenances.

3.2.1

Jacket dan Pile

Jacket platform ini mempunyai 4 (empat) kaki baja tubular. Keempat leg (kaki) membentuk persegi panjang dengan jarak horizontal 51.25 kaki dan 53.625 kaki. Kaki jacket memiliki ukuran 34” OD x 0.5” WT. Di dalamnya terdapat conductor yang dipancang atau dipenetrasi sampai pada kedalaman 5 kaki dari mudline. Sambungan antarkaki vertikal jacket menggunakan joint can berupa baja tubular dengan ukuran 34” OD x 1.0” WT.

3-1


Kaki jacket memiliki tiga penahan lateral (horizontal framing) yaitu pada elevasi (+)10 ft, (-)24 ft, dan (-)64 ft. Selain itu, juga terdapat penahan lateral pada elevasi mudline, yaitu (-)89 ft. Pada elevasi (+)10 ft hingga (-)64 ft terdapat single bracing pada setiap segmennya. Antara elevasi (-)64 ft dan (-)89 ft terdapat vbracing dengan ukuran 14” OD x 0.375” WT.

Pada beberapa titik sambung member, beberapa titik kerja (working point) member tidak bertemu pada satu titik sehingga diperlukan pergeseran (offset) titik kerja member-member tertentu.

3.2.2

Dek

Dek berada pada elevasi (+)15 ft. Dek ditopang oleh 4 (empat) deck support yang menumpu pada horizontal framing pada elevasi (+)12 ft. Jarak antar deck support adalah 24.75 ft dan 40.375 ft. Deck support menopang 4 (empat) frame utama dek yang berbentuk profil IWF.

3.2.3

Appartenances

Komponen struktural lain yang terdapat pada platform ini adalah conductor, bumpers, dan boat landing. Platform didesain untuk dapat mengakomodasi sebanyak 8 (delapan) conductor dengan rincian sebagai berikut: •

4 × 30” conductor yang digunakan sebagai kaki platform, pile dan well conductor.

•

4 × 30” conductor yang berada di bagian kanan tengah platform sebagai well conductor.

Selain conductor, platform juga didesain untuk mengakomodasi appartenances berikut:

Bumpers merupakan pipa yang dipasang dalam kelengkungan tertentu untuk menyalurkan minyak dan gas dari platform menuju kapal produksi (production

3-2


barge). Bumpers juga menyalurkan gaya horizontal ke struktur platform yang diakibatkan adanya pergerakan dari kapal produksi dan gaya vertikal akibat beban gravitasi.

Komponen lain yang terdapat di platform yaitu boat landing. Boat landing ini didesain dengan sederhana hanya berupa tangga akses dari muka air laut menuju dek. Boat landing berada pada bagian barat platform. Beban impak yang terjadi antara kapal yang merapat dengan kapal yang merapat dengan platform di sekitar boat landing perlu diperhitungkan.

3.3 PARAMETER DESAIN

Parameter desain yang digunakan dalam analisis berikut adalah berdasarkan data hasil pengukuran lapangan dan peraturan API RP2A edisi 21 (WSD).

3.3.1

Usia Layan

Platform ini didesain dengan usia layan 60 tahun. Apabila usia layannya terlampaui dan platform masih dapat digunakan, dapat dilakukan rekualifikasi untuk menilai kelayakan platform untuk diperpanjang masa pakainya.

3.3.2

Kedalaman Air

Data kedalaman air yang digunakan dalam analisis in-place, fatigue, dan seismik disajikan dalam tabel berikut: Tabel 3.1 Kedalaman Air Operasi

Ektrem

Fatigue/ seismik

Permukaan Laut Rata-rata, (ft) HAT, (ft) LAT, (ft) Badai, (ft)

Max 89 3.8 0 0.5

Min 89 0 -1.9 0

Max 89 3.8 0 0.8

Min 89 0 -1.9 0

89 0 0 0

Kedalaman Air, (ft)

93.3

87.1

93.3

87.1

89

3-3


3.3.3

Gelombang

Gelombang air laut terjadi pada bagian permukaan air laut akibat adanya pergerakan angin. Gelombang harus diperhitungkan untuk berbagai kemungkinan arah yang terjadi. Data gelombang untuk analisis in-place disajikan sebagai berikut:

Tabel 3.2 Data Gelombang In-place

Tinggi Maksimum (ft) Periode Maksimum (s)

Kondisi Operasional Ekstrem (1 tahun) (1 tahun) 16.7 28.3 7.1 9.4

Untuk analisis fatigue, Jonswap wave spectrum akan digunakan untuk mengolah data gelombang yang ada.

3.3.4

Arus

Arus merupakan pergerakan air laut di bawah permukaan air laut. Data arus berupa kecepatan arus pada beberapa kedalaman air disajikan sebagai berikut:

Tabel 3.3 Data Arus

Return Per. 0 1 year 0.8 100 year 1.0 3.3.5

Percent of Depth Below Water Surface (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 1.7 2.0 2.2 2.4 2.6 2.9 3.2 3.4 3.7

100 3.0 4.0

Wave Kinematic Factor dan Current Blockage Factor

Berdasarkan Design Basis digunakan Wave Kinematic Factor 1.0 dan Current Blockage Factor 1.0 untuk semua analisis.

3.3.6

Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm)

Nilai Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm) yang digunakan adalah berdasarkan API RP2A edisi 21 (WSD). Untuk memperhitungkan adanya anode 3-4


pada member maka nilai Cd dan Cm dapar dinaikkan sebesar 5%. Nilai dasar Cd dan Cm disajikan sebagai berikut:

Tabel 3.4 Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm)

Smooth Rough

Analisis In-place Analisis Fatigue 3.3.7

Cd 0.65 1.05 0.70

Cm 1.6 1.2 2.0

Pertumbuhan Biota Laut (Marine Growth)

Marine Growth diterapkan pada member yang berada di bawah muka air laut. Profil Marine Growth diterapkan dengan ketebalan 1.8” dan kerapatan sebesar 77.00 kips/ft3.

3.3.8

Angin

Data angin berupa kecepatan angin disajikan sebagai berikut: Tabel 3.5 Data Angin

U 1 min (mph)

3.3.9

Kondisi Operasional Ekstrem 38 63

Jarak Bebas (Air Gap)

Diperlukan adanya jarak bebas (air gap) antara tepi paling bawah dek dan puncak gelombang pada kondisi ekstrem sebesar minimum 5 ft.

3.3.10 Peak Ground Acceleration (PGA) Analisis seismik menggunakan data percepatan tanah maksimum sebagai berikut:

3-5


Tabel 3.6 Peak Ground Acceleration

Kondisi Strength Level (periode ulang 100 tahun) Ductility Level (periode ulang 800 tahun)

PGA (g) 0.172 0.243

Peak Ground Acceleration dikombinasikan dengan Spektrum Standar Kurva C yang sesuai dengan API RP2A, edisi 21 (WSD).

3.3.11 Data Tanah Data karakteristik tanah yang untuk analisis pile berupa data aksial T-Z, data End Bearing T-Z, dan data lateral P-Y. Data Aksial T-Z merupakan data yang menunjukkan hubungan antara tegangan aksial dan kedalaman penetrasi. Data End Bearing T-Z merupakan data yang menunjukkan pergerakan ujung tiang pancang. Data Lateral P-Y merupakan data yang menunjukkan hubungan antara tegangan lateral dan defleksi lateral.

3.3.12 Data Kejadian Gelombang Data kejadian gelombang untuk analisis fatigue disajikan sebagai berikut:

Tabel 3.7 Data Kejadian Gelombang

Wave Height (H) (Ft) Reported Range 0 - 3.9 4 - 7.9 8 - 11.9 12 - 15.9 16 - 19.9 20 - 23.9

Mean Value 2.0 6.0 10.0 14.0 18.0 22.0

Wave Period (T) (Ft) Reported Value 4.6 6.4 6.8 7.3 7.7 7.9

Selected Value 4.6 6.4 6.8 7.3 7.7 7.9

3.3.13 Material Baja tubular berstandar ukuran pipa digunakan untuk pipa dengan ukuran lebih kecil atau sama dengan 18” diameter. Material ini diambil berdasarkan antara ASTM A53 atau API 5L Grade B (Fy = 35 ksi). Baja tubular yang berdiameter 3-6


lebih besar, difabrikasi menggunakan ASTM A36 material (Fy = 36 ksi) berdasarkan API Spec. 2B.

3.4 PEMBEBANAN

Platform menerima berbagai macam kondisi pembebanan seperti berat sendiri, beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan. Data pembebanan diambil dari gambar struktural platform, parameter desain yang terdapat dalam Design Basis Report dan Laporan Kondisi Lingkungan yang dibuat oleh WNI Oceanographers & Meteorologists. Data pembebanan tersedia untuk kondisi operasional (1 tahun) dan kondisi ekstrem (100 tahun).

3.4.1

Beban Mati

Beban mati merupakan beban yang keberadaannya di platform bersifat permanen dan akan ada pada semua kondisi pembebanan. Pada platform ini, yang termasuk beban mati adalah berat sendiri struktur, beban dek, dan beban tambahan (miscellaneous).

3.4.1.1 Berat Sendiri Struktur Berat ini diperhitungkan secara otomatis oleh SACS dengan memasukkan input yang diminta. Beberapa input data untuk perhitungan berat sendiri model struktur diantaranya: •

Berat jenis baja, sebesar 7850 kg/m3.

•

Berat jenis air laut, sebesar 1025 kg/m3 pada kondisi standar.

•

Keterangan flooded atau non flooded.

Flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular dianggap terisi oleh air laut. Non-flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular kosong dan hanya berisi udara. Member yang non-flooded apabila berada di bawah muka air

3-7


laut akan memberikan gaya apung ke atas (buoyancy). Besarnya berbanding lurus dengan volume dari ruang kosong member.

SACS hanya akan menghitung berat sendiri struktur yang dimodelkan, sedangkan pada pemodelan biasanya hanya struktur utama daja yang dimodelkan. Membermember kecil kadang-kadang tidak dimodelkan langsung tetapi keberadaannya tetap diperhitungkan melalui perkalian dengan faktor pembebanan tertentu atau dijadikan sebagai beban.

Faktor desain yang digunakan sebagai bentuk antisipasi terhadap member yang tidak

dimodelkan

langsung

adalah

terhadap

ketepatan

item.

Faktor

penambahannya sebesar 5%.

Dengan demikian: •

Total untuk topsides : 1 + 0.05 = 1.05

•

Total untuk struktur

: 1 + 0.05 = 1.30

Faktor pembebanan tersebut diterapkan pada jacket dan beban mati saja. Adanya faktor ini juga meningkatkan gaya apung sehingga perlu adanya penyesuaian besarnya kerapatan air (water density). Nilai kerapatan air yang digunakan adalah mengambil keadaan nominal sebagai berikut: •

Kerapatan air untuk berat struktur nominal: 1.025 / 1.00 = 1.025

3.4.1.2 Beban Dek Beban yang termasuk dalam beban dek adalah berat dari struktur dek dan berat dari equipment yang ada di atas dek. Seluruh beban dek dikategorikan ke dalam beban mati karena platform ini termasuk sederhana sehingga semua equipment di atas dek dianggap statis dan tidak ada beban hidup yang signifikan bergerak di atas dek.

3-8


Sesuai Design Basis, berat dek didesain tidak boleh melebihi 80 ton. Berdasarkan perhitungan otomatis SACS, berat sendiri dek yang dimodelkan adalah sebesar 300 lb/ft2.

3.4.2

Beban Lingkungan

Beban hidup merupakan beban yang keberadaan dan besarnya dapat berubah bergantung pada kondisi yang terjadi. Pada platform ini yang termasuk beban hidup adalah beban angin, beban gelombang, dan beban arus. Karena ketidak pastian beban hidup yang cukup besar maka pada perhitungannya, beban harus diperhitungkan untuk berbagai arah dan diperhitungkan dengan faktor pengali tertentu. Analisis berikut menggunakan 8 mata angin untuk mendapatkan kondisi pembebanan yang menghasilkan kondisi paling berbahaya bagi struktur.

3.4.2.1 Beban Angin Beban angin bekerja pada bagian platform yang berada di atas permukaan air laut. Daerah yang dianggap mengalami beban angin adalah sekitar dek. Berdasarkan data parameter desain, perhitungan beban angin menggunakan data angin desain pada ketinggian 10 m di atas permukaan laut dengan pencatatan per 1 menit sebagai berikut:

Tabel 3.8 Data Angin Desain

U 1 min (mph)

Kondisi Operasional Ekstrem 38 63

Beban angin disebabkan karena adanya tekanan angin yang bekerja pada area tertentu sehingga menghasilkan gaya angin. Area yang menjadi bidang terpa angin dihitung dengan menggunakan konsep tributary area.

Sebagai input data untuk perhitungan otomatis beban angin oleh SACS, diperlukan luas proyeksi angin pada arah X dan arah Y. Untuk penyederhanaan, 3-9


tributary area arah X dan Y dianggap sama besar. Beban angin diaplikasikan sebagai beban terpusat pada titik-titik penopang dek.

3.4.2.2 Beban Gelombang dan Arus Beban gelombang dan arus merupakan beban hidup yang berasal dari pergerakan air laut. Data gelombang berupa tinggi gelombang maksimum dan periode gelombang telah diberikan pada Tabel 3.2. Data arus berupa kecepatan arus pada berbagai kedalaman telah diberikan pada Tabel 3.3. Sesuai Design Basis, besarnya Wave Kinematic Factor dan Current Blockage Factor adalah 1.0.

Untuk mendapatkan kondisi pembebanan terbesar bagi platform, beban gelombang dan arus dikombinasikan ke berbagai arah. Agar mendapat nilai terbesar, beban gelombang dan beban arus selalu dibuat searah. Beban gelombang dan arus diperhitungkan pada kondisi operasional (1 tahun) dan ekstrem (100 tahun) untuk kemungkinan kedalaman air maksimum atau minimum.

3 - 10

BAB 3 DESKRIPSI KASUS

Recommend Documents