4 Dasar untuk Analisis Struktur

Bab

4 4 Dasar untuk Analisis Struktur

4.1 Deskripsi Platform Anjungan yang dianalisis adalah sebuah struktur baja yang dirancang tidak berpenghuni, terdiri atas 4 kaki jacket dengan pile di dalam kaki jacket dan topside deck untuk mendukung peralatan di atasnya. Anjungan ini dirancang dengan luasan deck 40’ X 40’ pada titik kerjanya. Konstruksi jacket ini mendukung Cellar, Main deck atau Drilling deck dan 12 buah well conductors. Anjungan ini terletak di Selat Makassar dengan kedalaman perairan 172 ft. Keterangan umum dari platform yang akan dianalisis dapat dilihat pada berikut ini: 1. 2.

Kedalaman Perairan Level Deck

: :

172 ft Main Deck Well Head Access Cellar Deck Sub Cellar Deck

3.

Konduktor

:

12 buah ( 6 buah konduktor ∅ 30 inch dan 6 buah konduktor ∅ 14 inch)

55.833 ft 40.25 ft 33.833 ft 23.5 ft

4.2 Design Code Standar yang digunakan dalam desain anjungan adalah API RP 2A-WSD (21st Edition, December 2000) dan AISC 9th Edition.

4.2.1

Allowable Stress Factor

Berdasarkan API RP 2A-WSD, faktor pengali untuk tegangan ijin dapat ditambahkan pada berbagai kondisi desain. Faktor pengali tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1.

BAB 4

Dasar untuk Analisis Struktur

Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar

4

-1

Tabel 4.1 Allowable Stress Design Condition

Allowable Stresses

In-Place – Extreme Wave

1.33

In-Place – Operating Wave

1.00

Seismic

1.70 Sumber: API RP 2A–WSD, 21st Edition

4.2.2

Piles Safety Factors

Angka keamanan tiang pancang untuk berbagai kondisi desain diperlihatkan pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Angka Keamanan Tiang Pancang Design Condition

Safety Factor

In place – Operating

2.0

In place – Storm

1.5

Seismic

1.0 Sumber: API RP 2A–WSD, 21st Edition

4.3 Kriteria Desain 4.3.1

Usia Layan

Platform di desain dengan usia layan 10 tahun namun telah berjalan selama 19 tahun. Hal ini menunjukkan adanya perpanjangan dari masa layan anjungan.

4.3.2

A.

Data Lingkungan

Kedalaman Perairan

Kedalaman perairan ditinjau dari LAT (Low Astronomical Tide). Adapun kedalaman perairan di sekitar anjungan dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Data Elevasi Muka Air Elevasi Muka Air

Operating

Storm

1 year (ft)

100 year (ft)

Water Depth

-172

-172

Mean Sea Level (MSL)

172

172

Storm Tide Surge (ST)

0

1.6

½ Tidal Range (TR=8.2 ft)

4.1

4.1

Contigency

1.5

1.5

177.6

179.2

Analysis Water Depth (MSL+½TR+ST)

BAB 4



4

-2

B.

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 inplace disajikan sebagai berikut : Tabel 4.4 Data Gelombang Inplace Kondisi Operasional (1 tahun)

Ekstrim (100 tahun)

Tinggi Maksimum, [ft]

10.7

16.3

Periode Maksimum, [detik]

7.6

8.1

C.

Angin

Kecepatan rata-rata durasi angin pada perhitungan analisis struktur harus mengikuti kebutuhan standar API RP2A. Stuktur yang diproyeksikan sebagai daerah tangkapan beban angin adalah dimensi bangunan dan peralatan yang terkena langsung oleh angin. Data angin yang digunakan untuk menganalisis struktur adalah kecepatan angin dari berbagai arah yang diukur pada elevasi +10 m dari LAT. Tabel 4.5 Nilai Ekstrim Kecepatan Angin

D.

Return Period (years)

3 second gust (mph)

1 minute average (mph)

1 hour average (mph)

100

47.3

39.0

31.3

50

46.0

38.0

30.5

10

40.4

33.2

26.7

5

38.9

32.6

25.7

1

31.3

25.8

20.7

Arus

Pada umumnya di lokasi anjungan akan ditempatkan arus digerakkan oleh pengaruh pasang surut diurnal. Arus yang tidak dipengaruhi oleh pasang surut hanya berkontribusi 30% total kejadian arus selama 100 tahunan. Berikut adalah tabel perioda ulang arus untuk 1 tahunan dan 100 tahunan akibat pengaruh dari pasang surut (tidal flow currents) dan akibat pengaruh angin (wind driven currents).

BAB 4



4

-3

Tabel 4.6 Data Arus Akibat Pasang Surut % of water depth above mudline

Depth (ft)

100 yr (fps)

1 yr (fps)

100

172.00

1.76

1.35

90

154.80

1.73

1.33

80

137.60

1.70

1.30

70

120.40

1.67

1.28

60

103.20

1.64

1.26

50

86.00

1.59

1.22

40

68.80

1.54

1.18

30

51.60

1.48

1.14

20

34.40

1.40

1.07

10

17.20

1.27

0.97

0

0.00

0.00

0.00

Tabel 4.7 Data Arus Akibat Pengaruh Angin Dept bellow MSL (ft)

E.

100 yr (fps)

1 yr (fps)

1

0.54

0.40

2

0.46

0.34

5

0.36

0.27

10

0.28

0.21

20

0.20

0.15

40

0.12

0.09

60

0.07

0.05

Marine Growth

Analisis marine growth perlu dilakukan karena pertambahan luas melintang akan mengakibatkan beban gelombang yang diterima struktur akan bertambah besar. Profil marine growth dengan kerapatan 81.17 lb/ft3 yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Profil Marine Growth Water Depth MHW to El -50

176.1 -

126.1

3

El -50 to El -100

126.1 -

26.1

2

26.1 -

0.0

1

El -100 to Mudline

BAB 4

Radial Growth (inch)

Elevation



4

-4

F.

Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm)

Nilai Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm) yang digunakan adalah berdasarkan API RP2A, 21st edition (WSD). Untuk memperhitungkan adanya anode pada member maka nilai Cd dan Cm dapat dinaikkan sebesar 5%. Nilai dasar Cd dan Cm disajikan sebagai berikut : Tabel 4.9 Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm) Cd

Cm

Smooth

1.05

1.20

Marine Growth

0.65

1.60

Smooth

0.80

2.00

Marine Growth

0.50

2.00

Smooth

1.05

1.20

Marine Growth

0.65

1.60

Inplace :

Fatigue :

Seismik :

G.

Faktor Kinematik Gelombang (Wave Kinematic Factor)

Berdasarkan API RP 2A, 21st edition (WSD) mengijinkan penggunaan faktor kinematik pada kisaran 0.85 – 0.95 untuk badai tropis dan diterapkan pada kecepatan dan percepatan dari gelombang 2 dimensi. Pada analisis anjungan ini faktor kinematik yang digunakan sebesar 0.90 untuk kondisi badai 100 tahunan dan 1.00 untuk kondisi operasional 1 tahunan.

H.

Splash Zone

Daerah yang terpercik air laut (Splash Zone), berdasarkan data lapangan didefinisikan sebagai daerah diantara elevasi (-)8.33 m sampai dengan (+)8.3 m.

4.3.3

Bahan-bahan

Grade baja dan kekuatan leleh (kecuali diberikan pada gambar) untuk keperluan analisis diambil dari data berikut ini: All tubular < 18 inch OD

API 5L

All tubular ≥ 18 inch OD

ASTM A36

Rolled steel sections

ASTM A36

4.3.4

Grade B Grade C

Fy

= 35 ksi

Fy

= 36 ksi

Fy

= 36 ksi

Data Tanah

Data tanah yang digunakan pada analisis desain ini diambil dari Driven 36”∅ Generic Axial Pile Capacity yang dilaksanakan pada Oktober 1998. Data tanah dan data P-Y yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Tabel 4.11.

BAB 4



4

-5

Tabel 4.10 Data Tanah Lapisan

Penetrasi (ft)

Ketebalan (ft)

Deskripsi

I

0 – 14

14

Very soft gray clay

II

14 – 165

151

Soft-to-stiff gray clay

III

165 – 186

21

Gray silty fine sand, slightly clayey

IV

186 – 248

62

Very stiff-to-stiff gray clay

V

248 – 330+

82

Very stiff light gray

Tabel 4.11 P-Y Data

BAB 4



4

-6

Data Seismic

4.3.5

Analisis seismik menggunakan data percepatan tanah maksimum sebagai berikut : Tabel 4.12 Peak Ground Acceleration Peak Ground Acceleration (PGA) As a Function of Return Period Return Period

PGA

100 *200 1000 **2000 10000

0.044 0.061 0.103 0.125 0.191

Keterangan: *

Analisis strength harus didasrkan pada nilai PGA dengan perioda ulang 200 tahun

** Analisis ductility harus didasrkan pada nilai PGA dengan perioda ulang 2000 tahun

4.4 Data Beban Data beban yang bekerja pada anjungan dapat dilihat pada Tabel 4.13 – Tabel 4.16. Tabel 4.13 Data Equipment dari Masing-masing Deck No

Deskripsi

Jumlah

Berat

Berat Total

Jacket Walkway (+) 12.50 ft 1 Sump Pump

1

1.00 kips

1.00 kips

2 Sump Pump

1

2.00 kips

2.00 kips

3 Sump Caisson

1

1.00 kips

1.00 kips

4 Sump Tank

1

14.00 kips

14.00 kips

5 Transformer

1

7.50 lbs

7.50 lbs

6 Gross Separator

1

58.80 kips

58.80 kips

7 Test Separator

1

17.90 kips

17.90 kips

8 Vent Scrubber

1

41.60 kips

41.60 kips

9 Gas Lift Knock Out Drum

1

21.70 kips

21.70 kips

10 Inst. Air Receiver Tank

2

8.00 kips

16.00 kips

11 Diesel Fuel Tank

1

12.00 kips

12.00 kips

12 Degassing Hydrocyclone

1

8.00 kips

8.00 kips

13 Diesel Day Tank

1

3.00 kips

3.00 kips

14 Shipping Pump

3

2.50 kips

7.50 kips

15 Jet Water Booster Pump

1

3.00 kips

3.00 kips

Sub Cellar Deck (+) 23.50 ft

Cellar Deck (+) 33.83 ft

BAB 4



4

-7

Tabel 4.12 Data Equipment dari Masing-masing Deck (lanjutan) No

Deskripsi

Jumlah

Berat

Berat Total

16 Diesel Fire Water Pump

1

6.50 kips

6.50 kips

17 Electrical Fire Water Pump

1

5.00 kips

5.00 kips

18 Well Clean Pump

1

1.50 kips

1.50 kips

19 Emergency Generator

1

14.00 kips

14.00 kips

20 Air Compressor

1

7.30 kips

7.30 kips

21 Air Dryer

1

3.00 kips

3.00 kips

22 Dry Chemical Skid

1

4.30 kips

4.30 kips

23 Mod. Dual A/C & Press. Unit

1

8.00 kips

8.00 kips

24 5 Kv - Oil Switch

1

1.00 kips

1.00 kips

25 Hydraulic Control Panel

1

3.00 kips

3.00 kips

26 Life Raft

2

0.50 kips

1.00 kips

27 Fog Horn

1

0.20 kips

0.20 kips

28 VLP Compressor

1

34.00 kips

34.00 kips

29 VLP Discharge Air Fin Cooler

1

42.00 kips

42.00 kips

30 Fuel Gas Filter

1

1.50 kips

1.50 kips

31 VLP Suction Scrubber

1

15.00 kips

15.00 kips

32 VLP Discharge Scrubber

1

5.00 kips

5.00 kips

33 Fuel Gas Scrubber

1

2.00 kips

2.00 kips

34 Instrument Air Compressor Package

1

8.00 kips

8.00 kips

35 Washdown Hose Reel

4

0.30 kips

1.20 kips

36 Fire Water Hose Reel

4

0.30 kips

1.20 kips

37 Dry Chemical Hose Reel

2

0.30 kips

0.60 kips

38 Fire Detection Junction Box

2

0.50 kips

1.00 kips

39 Weel Head Manifold

1

46.00 kips

46.00 kips

40 Electrical Equipment

1

30.00 kips

30.00 kips

41 Wash Down Hose Reel

1

0.30 kips

0.30 kips

42 Fire Water Hose Reel

3

0.30 kips

0.90 kips

43 Dry Chemical Hose Reel

1

0.30 kips

0.30 kips

44 Fog Horn

1

0.20 kips

0.20 kips

45 Electronic Shut Down

2

0.20 kips

0.40 kips

Main Deck (+) 55.83 ft

BAB 4



4

-8

Tabel 4.14 Data Beban Hidup untuk Masing-masing Deck No.

Lokasi

Operating (psf)

Storm (psf)

Earhtquake (psf)

1

Main Deck Live Loads

100

75

75

2

Well Head Access Live loads

75

56.25

100

3

Sub Cellar Deck Live Loads

75

56.25

4

Jacket Walkway Live Loads

50

37.5

Tabel 4.15 Beban Crane No.

Deskripsi

Berat

1

Momen crane arah sb-x positif

9.238 in-kips

2

Momen crane arah sb-y positif

9.238 in-kips

3

Hook (crane vertikal)

26 kips

Tabel 4.16 Beban Work Over Rig NO

Deskripsi

Storm (kips)

Operation (kips)

1

WOR LIVE

-

285

2

WOR DEAD

253

253

4.5 Beban Dasar Beban-beban dasar yang digunakan dalam tugas akhir ini diperlihatkan pada Tabel 4.17 di bawah ini: Tabel 4.17 Beban Dasar LC no

BAB 4

Definisi

1

Self Weight (Max WD)

2

Equipment and Piping

3

Main Deck Live Loads

6

Sub Cellar Deck Live Loads

7

Jacket Walkway Live Loads

8

Moment Crane X direction

9

Moment Crane Y direction

10

Hook (Crane Vertical)

11

Wind on Deck X-dir (1 yr)



4

-9

Tabel 4.16 Beban Dasar (lanjutan) LC no

BAB 4

Definisi

12

Wind on Deck Y-dir (1 yr)

13

Wind on Deck X-dir (100 yr)

14

Wind on Deck Y-dir (100 yr)

15

Work Over Rig #1 Dead

16


17


18


19


20


21


22


23


24


25


26


27

Work Over Rig #1 Live

28


29


30


31


32


33


34


35


36


37


38


39

1 Year Wave + Current 0⁰

40


41


42


43


44


45


46


47




4

- 10

Tabel 4.16 Beban Dasar (lanjutan) LC no

BAB 4

Definisi

48


49


50


51


52


53


54




4

- 11

4 Dasar untuk Analisis Struktur

Recommend Documents