Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
BAB 5 ANALISIS HASIL
5.1 ANALISIS HASIL IN-PLACE
Hasil run program SACS untuk analisis in-place pada kondisi operasional dan ekstrem untuk beberapa keadaan tinggi muka air laut yang berubah akan dipaparkan di bawah ini.
5.1.1
Rasio Tegangan Member
Rasio tegangan merupakan perbandingan antara tegangan aktual member dengan tegangan ijin. Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis in-place pada kondisi operasional diberikan pada tabel-tabel berikut:
Tabel 5.1 Rasio Tegangan Maksimum Member Kondisi Operasional Lokasi
Deskripsi
Rasio Tegangan Member Maksimum Kondisi Operasional
Grup 0.00
(+)5 ft
(+)10 ft
(+)15 ft
(+) 20 ft
Horizontal Framing
Jacket
Dek
EL + 10.00 ft
HG1
0.24
0.27
0.30
0.33
0.36
EL - 24.00 ft
HG4
0.33
0.36
0.39
0.42
0.45
EL - 64.00 ft
JH6
0.17
0.20
0.23
0.26
0.29
EL - 89.00 ft
JH3
0.52
0.55
0.58
0.61
0.64
Vertical Bracing EL +12.00 ft to EL +10.00 ft
LG6
0.30
0.33
0.36
0.39
0.42
EL +10.00 ft to EL - 24.00 ft
JS4
0.47
0.50
0.53
0.56
0.59
EL - 24.00 ft to EL - 64.00 ft
JD3
0.49
0.52
0.55
0.58
0.61
EL - 64.00 ft to EL - 89.00 ft
JD1
0.30
0.33
0.36
0.39
0.42
Jacket Leg
PL1
0.54
0.57
0.60
0.63
0.66
Dek (EL +44.00 ft TOS)
HD4
0.29
0.32
0.35
0.38
0.41
5-1
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Batas maksimum rasio tegangan yang disyaratkan API RP2A edisi 21 untuk kondisi operasional adalah 1.00. Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.00, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21.
Rasio Tegangan Maksimum Member
0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.1 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Kondisi Operasional
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan pada kondisi operasional setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet).
5-2
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.2 Rasio Tegangan Maksimum Member Kondisi Ekstrem
Lokasi
Deskripsi
Rasio Tegangan Member Maksimum Kondisi Ekstrem
Grup 0.00
(+)5 ft
(+)10 ft
(+)15 ft
(+)20 ft
Horizontal Framing
Jacket
Dek
EL + 10.00 ft
HG1
0.33
0.36
0.39
0.42
0.45
EL - 24.00 ft
HG4
0.46
0.49
0.52
0.55
0.58
EL - 64.00 ft
JH6
0.25
0.28
0.31
0.34
0.37
EL - 89.00 ft
JH3
0.52
0.55
0.58
0.61
0.64
EL +12.00 ft to EL +10.00 ft
LG6
0.38
0.41
0.44
0.47
0.5
EL +10.00 ft to EL - 24.00 ft
JS4
0.73
0.76
0.79
0.82
0.85
EL - 24.00 ft to EL - 64.00 ft
JD3
0.75
0.78
0.81
0.84
0.87
EL - 64.00 ft to EL - 89.00 ft
JD1
0.36
0.39
0.42
0.45
0.48
Jacket Leg
PL1
0.68
0.71
0.74
0.77
0.8
Dek (EL +44.00 ft TOS)
HD4
0.32
0.35
0.38
0.41
0.44
Vertical Bracing
Batas maksimum rasio tegangan yang disyaratkan API RP2A edisi 21 untuk kondisi ekstrem adalah 1.33. Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.33, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21.
5-3
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Rasio Tegangan Member Maksimum
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.2 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Kondisi Ekstrem
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet).
5.1.2
Rasio Tegangan Sambungan Tubular
Hasil run program SACS berupa rasio kekuatan sambungan antar elemen tubular dengan dasar tegangan punching shear akan ditampilkan berikut ini. Ringkasan tegangan maksimum sambungan tubular untuk kondisi operasional diberikan pada tabel berikut:
5-4
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.3 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Operasional
Elevasi
Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Operasional
Sambungan
EL +10.00 ft EL -24.00 ft EL -64.00 ft EL -89.00 ft
0.00 0.22 0.15 0.25 0.11
401 309 201 113
(+)5 ft 0.26 0.19 0.29 0.15
(+)10 ft 0.30 0.23 0.33 0.19
(+)15 ft 0.34 0.27 0.37 0.23
(+)20 ft 0.38 0.31 0.41 0.27
Batas rasio tegangan sambungan pada kondisi operasional adalah 1.00. Sambungan yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.00 artinya tegangan yang terjadi pada sambungan tersebut berada di bawah tegangan ijin yang tercantum
Rasio Tegangan Sambungan Maksimum
dalam API RP2A.
0.4000 0.3500 0.3000 0.2500 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.3 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Kondisi Operasional
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
5-5
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh sambungan pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet). Tabel 5.4 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Ekstrem
Elevasi
Sambungan
EL +10.00 ft EL -24.00 ft EL -64.00 ft EL -89.00 ft
Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Ekstrem 0.00 0.44 0.68 0.47 0.08
401 309 201 113
(+)5 ft 0.48 0.72 0.51 0.12
(+)10 ft 0.52 0.76 0.55 0.16
(+)15 ft 0.56 0.80 0.59 0.20
(+)20 ft 0.60 0.84 0.63 0.24
Batas rasio tegangan punching shear untuk sambungan pada kondisi ekstrem adalah 1.33. Sambungan yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.33 artinya tegangan yang terjadi pada sambungan tersebut berada di bawah tegangan ijin
Rasio Tegangan Sambungan Maksimum
punching seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21.
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.4 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Kondisi Ekstrem
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan
5-6
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh sambungan pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet).
5.1.3
Faktor Keamanan Pile
Hasil run program SACS berupa rasio tegangan dan faktor keamanan untuk pile akan diberikan pada pembahasan berikut:
Tabel 5.5 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Operasional
PILE Kedalaman JOINT (ft) 102 104 106 108
21 21 21 21
0.00 0.49 0.49 0.51 0.51
Rasio Tegangan Maksimum Pile (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft 0.52 0.56 0.60 0.63 0.53 0.56 0.60 0.64 0.55 0.58 0.62 0.66 0.55 0.59 0.62 0.66
Pada Tabel 5.5, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu 1.00. Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar. Tabel 5.6 Faktor Keamanan Pile Kondisi Operasional
PILE JOINT 102 104 106 108
0.00 2.46 2.43 2.33 2.12
Faktor Keamanan (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft 2.43 2.39 2.36 2.40 2.36 2.33 2.30 2.26 2.23 2.09 2.05 2.02
(+)20 ft 2.33 2.30 2.20 1.99
Tabel 5.6 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban 5-7
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya permukaan air laut, berarti
besarnya beban yang bekerja meningkat seiring
dengan naiknya permukaan air laut. Nilai faktor keamanan pile besarnya harus di atas 2.0 sesuai dengan yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi operasional. Namun, pada pile 108 pada kenaikan air laut 20 ft, nilai faktor keamanan kurang dari 2.0. Tabel 5.7 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Ekstrem
PILE Kedalaman JOINT (ft) 102 104 106 108
21 21 21 21
0.00 0.70 0.71 0.71 0.72
Rasio Tegangan Maksimum Pile (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft 0.74 0.77 0.81 0.85 0.74 0.78 0.82 0.85 0.75 0.79 0.82 0.86 0.76 0.79 0.83 0.87
Pada Tabel 5.7, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu 1.33. Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar.
Tabel 5.8 Faktor Keamanan Pile Kondisi Ekstrem
PILE JOINT 102 104 106 108
0.00 1.41 1.39 1.37 1.35
Faktor Keamanan (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft 1.38 1.34 1.31 1.36 1.32 1.29 1.34 1.30 1.27 1.32 1.28 1.25
(+)20 ft 1.28 1.26 1.24 1.22
Tabel 5.8 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya permukaan air laut, berarti
besarnya beban yang bekerja meningkat seiring
dengan naiknya permukaan air laut. 5-8
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Nilai faktor keamanan pile besarnya harus di atas 1.5 sesuai dengan yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi operasional. Namun, terlihat bahwa tidak ada satu pile pun yang memiliki faktor keamanan lebih dari 1.5. Hal ini memperlihatkan bahwa beban yang terjadi masih lebih kecil dari kapasitas pile, namun faktor keamanannya lebih rendah dari yang disyaratkan API RP2A.
5.1.4
Periode Natural
Analisis modal dilakukan pada struktur untuk mengetahui ragam getar (mode shape) dari beberapa mode pertama. Dari sini dapat diketahui periode struktur untuk masing-masing mode. Periode dari mode pertama struktur diambil sebagai periode natural. Tabel 5.9 memberikan periode natural struktur untuk analisis inplace.
Tabel 5.9 Periode Natural pada Analisis In-place
Kondisi Operasional Kondisi Ekstrem
0.00 2.55 2.75
Periode Natural (detik) (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft 2.71 2.86 3.02 2.94 3.09 3.25
(+)20 ft 3.18 3.41
Tabel 5.9 menunjukkan bahwa periode natural pada tiap perubahan ketinggian muka air laut berbeda. Semakin tinggi muka air laut, periode natural juga semakin besar.
5-9
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Periode Natural (detik)
4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.5 Grafik Perubahan Periode Natural
Dapat dilihat bahwa kondisi ekstrem memiliki periode natural yang berbeda dibandingkan kondisi operasional. Untuk kedua kondisi tersebut, massa dan kekakuan struktur adalah sama besar, tetapi kekakuan tanah pada kedua kondisi tersebut berbeda. Tanah berperilaku non-linier dan besarnya kekakuan tanah dipengaruhi oleh beban lingkungan yang terjadi untuk masing-masing kondisi. Beban lingkungan yang berbeda untuk kedua kondisi tersebut mengakibatkan kekakuan tanah yang berbeda dan periode natural yang berbeda juga.
Periode natural struktur kemudian digunakan untuk menghitung DAF (Dynamic Amplification Factor).
5.2 ANALISIS HASIL SEISMIK
Hasil run program SACS untuk analisis seismik pada strength level dan ductility level akan dipaparkan di bawah ini.
5 - 10
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
5.2.1
Rasio Tegangan Member (Unity Check)
Rasio tegangan merupakan perbandingan antara tegangan aktual member dengan tegangan ijin. Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis seismik pada strength level diberikan pada Tabel 5.10 berikut:
Tabel 5.10 Rasio Tegangan Maksimum Member Strength Level Seismik
Lokasi
Deskripsi
Rasio Tegangan Member Maksimum Strength Level Seismik
Grup 0.00
(+)5 ft
(+)10 ft
(+)15 ft
(+)20 ft
Horizontal Framing
Jacket
Dek
EL + 10.00 ft
HG1
0.36
0.40
0.44
0.48
0.52
EL - 24.00 ft
HG4
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40
EL - 64.00 ft
JH6
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
EL - 89.00 ft
JH3
0.14
0.18
0.22
0.26
0.30
EL +12.00 ft to EL +10.00 ft
LG6
0.17
0.21
0.25
0.29
0.33
EL +10.00 ft to EL - 24.00 ft
JS4
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
EL - 24.00 ft to EL - 64.00 ft
JD3
0.18
0.22
0.26
0.30
0.34
EL - 64.00 ft to EL - 89.00 ft
JD1
0.13
0.17
0.21
0.25
0.29
Jacket Leg
PL1
0.55
0.59
0.63
0.67
0.71
Dek (EL +44.00 ft TOS)
HD4
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
Vertical Bracing
Batas ijin tegangan pada perhitungan rasio tegangan untuk kondisi strength level dinaikkan sebesar 70% sesuai rekomendasi API RP2A edisi 21. Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.0, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21.
5 - 11
Rasio Tegangan Member Maksimum
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft) Gambar 5.6 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Strength Level Seismik
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan periode ulang 100 tahun (strength level). Beban gempa ini tergolong ke dalam gempa kecil dan sedang. Pada kondisi ini, struktur diharapkan tahan terhadap gempa dan masih berperilaku linier.
Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis seismik pada ductility level diberikan pada Tabel 5.11 berikut:
5 - 12
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.11 Rasio Tegangan Maksimum Member Ductility Level Seismik
Lokasi
Deskripsi
Rasio Tegangan Maksimum Member Ductility Level Seismik
Grup 0.00
(+)5 ft
(+)10 ft
(+)15 ft
(+)20 ft
Horizontal Framing
Jacket
HG1
0.77
0.81
0.85
0.89
0.93
EL - 24.00 ft
HG4
0.47
0.51
0.55
0.59
0.63
EL - 64.00 ft
JH6
0.52
0.56
0.60
0.64
0.68
EL - 89.00 ft
JH3
0.52
0.56
0.60
0.64
0.68
EL +12.00 ft to EL +10.00 ft
LG6
0.54
0.58
0.62
0.66
0.70
EL +10.00 ft to EL - 24.00 ft
JS4
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
EL - 24.00 ft to EL - 64.00 ft
JD3
0.59
0.63
0.67
0.71
0.75
EL - 64.00 ft to EL - 89.00 ft
JD1
0.49
0.53
0.57
0.61
0.65
Jacket Leg
PL1
1.05
1.09
1.13
1.17
1.21
Dek (EL +44.00 ft TOS)
HD4
0.77
0.81
0.85
0.89
0.93
Vertical Bracing
Rasio Tegangan Member Maksimum
Dek
EL + 10.00 ft
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft)
Gambar 5.7 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Ductility Level Seismik
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan
5 - 13
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
Nilai rasio tegangan tersebut telah memperhitungkan kenaikan batas ijin tegangan untuk kondisi ductility level, menunjukkan bahwa terdapat satu member yang memiliki rasio tegangan lebih dari 1.0, yaitu member dengan rasio tegangan sebesar 1.05. Member ini adalah member yang juga memiliki rasio tegangan tertinggi pada strength level seismic. Pada strength level, member ini juga memiliki rasio tegangan tertinggi. Pada ductility level, beban gempa yang terjadi lebih kuat sehingga rasio tegangan member akan meningkat pula. Meskipun demikian, selisih rasio tegangan member ini dapat dikatakan relatif kecil terhadap rasio tegangan batas, yaitu 1.0.
Secara umum, dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan periode ulang 800 tahun (Ductility Level). Beban gempa ini tergolong ke dalam gempa kuat. Pada kondisi ini, struktur boleh mengalami kerusakan permanen tetapi tidak boleh runtuh (collapse).
5.2.2
Rasio Tegangan Sambungan Tubular
Hasil run program SACS berupa rasio kekuatan sambungan antar elemen tubular dengan dasar tegangan punching shear akan ditampilkan berikut ini. Ringkasan tegangan maksimum sambungan tubular untuk strength level diberikan pada Tabel 5.12 berikut:
5 - 14
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.12 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismik
Elevasi
Sambungan
EL +10.00 ft EL -24.00 ft EL -64.00 ft EL -89.00 ft
Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismik 0.00 0.24 0.39 0.18 0.25
401 309 201 113
(+)5 ft 0.28 0.43 0.22 0.29
(+)10 ft 0.32 0.47 0.26 0.33
(+)15 ft 0.36 0.51 0.30 0.37
(+)20 ft 0.40 0.55 0.34 0.41
Member yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.0 artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin punching shear yang dinaikkan batasnya sebesar 70% seperti yang tercantum dalam API RP2A
Rasio Tegangan Sambungan Maksimum
edisi 21.
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft) Gambar 5.8 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Strength Level Seismik
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
5 - 15
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Hasil run program SACS menunjukkan bahwa pada strength level semua sambungan tubular memiliki rasio tegangan sambungan kurang dari 1.0. Hal ini sesuai dengan persyaratan API RP2A edisi 21.
Sambungan juga dianalisis terhadap beban gempa ductility level. Rasio tegangan maksimum sambungan tubular pada ductility level disajikan sebagai berikut: Tabel 5.13 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismik
Elevasi EL +10.00 ft EL -24.00 ft EL -64.00 ft EL -89.00 ft
Sambungan 401 309 201 113
Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismik 0.00 0.46 0.89 0.37 0.56
(+)5 ft 0.50 0.93 0.41 0.60
(+)10 ft 0.54 0.97 0.45 0.64
(+)15 ft 0.58 1.01 0.49 0.68
(+)20 ft 0.62 1.05 0.53 0.72
Dari tabel di atas, ditunjukkan bahwa pada ductility level sebagian besar sambungan tubular memiliki rasio tegangan kurang dari 1.0. Sambungan dengan rasio tegangan punching shear kurang dari 1.0 dapat dikatakan aman dan kuat terhadap beban gempa, sedangkan dengan rasio tegangan lebih dari 1.0 perlu diperkuat. Sambungan dapat diperkuat dengan mempertebal wall thickness, memberikan perkuatan dengan baja tubular.
5 - 16
Rasio Tegangan Sambungan Maksimum
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft) Gambar 5.9 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Ductility Level Seismik
Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air.
5.2.3
Faktor Keamanan Pile
Hasil run program SACS berupa rasio tegangan dan faktor keamanan untuk pile akan diberikan pada pembahasan berikut. Ringkasan rasio tegangan maksimum dan faktor keamanan pile untuk kondisi strength level diberikan pada Tabel 5.19 dan Tabel 5.20.
Tabel 5.14 Rasio Tegangan Pile Maksimum Strength Level
PILE Kedalaman JOINT (ft) 102 104 106 108
21 21 21 21
0.00 1.00 0.99 1.05 1.06
Rasio Tegangan Maksimum Pile (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft 1.04 1.07 1.11 1.15 1.03 1.06 1.10 1.14 1.09 1.12 1.16 1.20 1.10 1.13 1.17 1.21
5 - 17
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.15 Faktor Keamanan Pile Strength Level
Faktor Keamanan
PILE JOINT
0.00 3.66 3.73 3.50 3.41
102 104 106 108
(+)5 ft 3.63 3.70 3.47 3.38
(+)10 ft 3.59 3.66 3.43 3.34
(+)15 ft 3.56 3.63 3.40 3.31
(+)20 ft 3.53 3.60 3.37 3.28
Pada Tabel 5.4, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu 1.00. Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini
Faktor Keamanan Pile
disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar.
3.6 3.58 3.56 3.54 3.52 3.5 3.48 3.46 3.44 3.42 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft) Gambar 5.10 Grafik Perubahan Faktor Keamanan Pile
Tabel 5.14 menunjukkan rasio tegangan maksimum yang terjadi pada pile. Dapat dilihat bahwa rasio tegangan pile besarnya sekitar 1.0 dengan nilai maksimum 1.048. Meskipun demikian, selisih rasio tegangan batas yaitu 1.0.
Tabel 5.15 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya
5 - 18
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
permukaan air laut, berarti
besarnya beban yang bekerja meningkat seiring
dengan naiknya permukaan air laut.
Pile juga dianalisis terhadap beban gempa ductility level. Run program SACS untuk ductility level memperlihatkan bahwa iterasi yang dilakukan antara nilai gaya dalam struktur atas dengan pile tidak konvergen. Hal tersebut biasa terjadi antara lain karena jumlah iterasi yang terbatas, data tanah yang tidak memadai, atau karena kapasitas pile yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, untuk memeriksa kemampuan layan pile pada ductility level sebaiknya dilakukan analisis mendetail tersendiri.
5.2.4
Base Shear
Base shear merupakan total gaya gempa yang terjadi pada struktur yang bekerja di permukaan tanah. Gaya gempa pada dasarnya merupakan gaya inersia yang terjadi karena adanya percepatan gempa yang bekerja pada massa struktur. Base shear diperoleh dengan menjumlahkan gaya inersia struktur pada seluruh mode yang ditinjau pada arah X, Y, dan Z, dengan metode tertentu, dalam hal ini menggunakan CQC (Complete Quadratic Combination). Besarnya base shear akibat beban gempa disajikan pada Tabel 5.16 berikut:
Tabel 5.16 Base Shear Akibat Gempa
Base Shear Strength Level Ductility Level 5.2.5
Arah X (kips) 10 67
Arah Y (kips) 16.3 74.5
Periode Natural
Analisis modal dilakukan pada struktur untuk mengetahui ragam getar (mode shape) dari beberapa mode pertama. Dari situ dapat diketahui periode struktur untuk masing-masing mode. Periode dari mode periode pertama struktur diambil sebagai periode natural. Tabel 5.17 memberikan periode natural struktur untuk analisis seismik.
5 - 19
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.17 Periode Natural Analisis Seismik
Periode Natural (detik) 2.56 2.65
Strength Level Ductility Level
5.3 ANALISIS HASIL FATIGUE
5.3.1
Periode Natural
Periode natural dari struktur ini didapat dari Modal Analysis. Tabel 5.18 Periode Natural Analisis Fatigue
Mode 1 Mode 2 Mode 3
0.00 2.342 sec 2.188 sec 1.253 sec
(+)5 ft 2.541 sec 2.322 sec 1.437 sec
(+)10 ft 2.740 sec 2.456 sec 1.621 sec
(+)15 ft 2.939 sec 2.590 sec 1.805 sec
(+)20 ft 3.138 sec 2.724 sec 1.989 sec
Nilai periode natural akan digunakan sebagai input data dalam analisis fatigue akibat gelombang. Apabila periode natural dari struktur mendekati periode dari gelombang maka nilai DAF akan mengalami pertambahan yang cukup tinggi. Berdasarkan teori tersebut, periode natural akan memberikan respon maksimum dalam perhitungan fatigue. Besarnya pengaruh periode natural struktur terhadap besarnya beban siklik dapat dilihat dari kurva transfer function.
5.3.2
Usia Layan Fatigue
Terdapat 4 sambungan yang memiliki usia layan kurang dari 60 tahun, baik pada kondisi awal, maupun pada setiap penurunan. Berikut akan disajikan usia layan member-member tersebut pada tiap penurunan yang terjadi.
5 - 20
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
5 - 21
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 5.19 Perbedaan Usia Layan Fatigue per Penurunan
JOINT MEMBER 301 301 401 401 401 401 401 401 401 401 401 401 401 401 414 414 414 303 303
301-493 301- 487 401-1055 401- 501 401-462 401-501 401-508 401-501 401-415 401-501 491-401 487-401 401-468 401-501 414-499 417-414 430-414 303-315 303-488
GRUP ID
TYPE ID
JS3 LG3 DD1 LGS HS1 LGS HS1 LGS JH1 LGS JS1 LGS JX1 LGS JH9 JH1 JH9 JF3 LG3
TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB TUB
0.00 44.39640 33.49832 53.61251 50.69987 51.89891 48.99913 49.86633 46.33697 57.48613 52.96446 48.51651 53.51866 56.46547 39.56464 42.52165 37.54561 52.56164 49.65466 56.85466
Usia Layan Fatigue (tahun) (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft 41.85080 39.95134 38.62817 30.95272 29.05326 27.73009 51.06691 49.16745 47.84428 48.15427 46.25481 44.93164 49.35331 47.45385 46.13068 46.45353 44.55407 43.23090 47.32073 45.42127 44.09810 43.79137 41.89191 40.56874 54.94053 53.04107 51.71790 50.41886 48.51940 47.19623 45.97091 44.07145 42.74828 50.97306 49.07360 47.75043 53.91987 52.02041 50.69724 37.01904 35.11958 33.79641 39.97605 38.07659 36.75342 35.00001 33.10055 31.77738 50.01604 48.11658 46.79341 47.10906 45.20960 43.88643 54.30906 52.40960 51.08643
(+)20 ft 37.50696 26.60888 46.72307 43.81043 45.00947 42.10969 42.97689 39.44753 50.59669 46.07502 41.62707 46.62922 49.57603 32.67520 35.63221 30.65617 45.67220 42.76522 49.96522
5 - 22
Usia Layan Fatigue (tahun)
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 0
5
10
15
20
25
Penurunan (ft) Gambar 5.12 Grafik Perubahan Usia Layan Fatigue
Dari Tabel 5.25 dan Gambar 5.12 dapat terlihat bahwa semakin dalam penurunan, maka usia layan fatigue semakin pendek. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya bagian platform yang terdapat di bawah permukaan laut, maka beban gelombang dan arus akan lebih besar. Beban gelombang dan arus yang lebih besar akan menghasilkan damage yang lebih besar pula. Maka, dengan perhitungan: Usia Layan Fatigue = 1/D, akan didapatkan usia layan fatigue yang lebih singkat.
5 - 23
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
5 - 24
