JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7
1
Analisis Pengaruh Peninggian Platform Akibat Subsidence Dengan Pendekatan Dinamis Berbasis Keandalan
Sulung Fajar Samudra, Murdjito, dan Daniel M. Rosyid Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrak—Subsidence adalah penurunan tanah dasar laut yang disebabkan oleh pembebanan berlebih atau pengambilan material-material dari dalam tanah yang berlebihan. Subsidence akan menyebabkan air gap berkurang sehingga perlu dilakukan peninggian struktur. Hal ini tentu akan berpengaruh terhadap umur kelelahan struktur. Pada awalnya dilakukan pemodelan struktur untuk setiap peninggian hingga 4 meter atau 13.12 ft, untuk struktur yang mengalami subsidence dimodelkan dengan variasi water depth. Setelah didapatkan UC tiap joint, dilakukan analisis kelelahan pada joint dengan UC tertinggi untuk mengetahui umur kelelahan setiap struktur menggunakan metode deterministik. Setelah itu dilakukan analisis keandalan struktur dengan menggunakan metode AFOSM. Berdasarkan analisis yang dilakukan, didapatkan periode natural struktur setelah mengalami subsidence ialah 1.3811 s dan setelah ditinggikan 13.12 ft menjadi 1.7454 s. Umur kelelahan yang didapatkan setelah struktur mengalami subsidence ialah 88.95 tahun sedangkan umur kelelahan struktur sesudah ditinggikan 13.12 ft ialah 88 tahun. Umur kelelahan setelah peninggian 3.28 ft ialah 88.8 tahun, peninggian 6.56 ft menyebabkan fatigue life berkurang menjadi 88.43 tahun, sedangkan pada peninggian 9.84 ft umur kelelahan menjadi 88.31. Untuk peninggian 13.12 ft, umur struktur menjadi 88 tahun. Indeks keandalan struktur sebelum ditinggikan ialah 3.2502 dengan keandalan 0.99942 dan setelah dilakukan peninggian 13.12 ft memiliki indeks keandalan 3.2329 dengan keandalan 0.99938. dapat disimpulkan bahwa peninggian struktur mengurangi umur kelelahan dan keandalan struktur itu sendiri. Kata Kunci—deterministik, subsidence
J
fatigue
life,
menanggulangi subsidence yang terjadi pada jacket platform adalah meninggikan kaki jacket. Setelah jacket ditinggikan maka akan terjadi perubahan, salah satunya adalah pada umur kelelahan struktur tersebut. Karena itulah perlu dilakukan analisis ulang untuk mengetahui apakah struktur tersebut masih aman beroperasi. Pada struktur L-PRO ini akan dilakukan analisis ketika mengalami subsidence dan pasca subsidence yaitu ketika telah mengalami peninggian. Pada platform pasca subsidence, analisis dilakukan dengan variasi ketinggian hingga didapatkan umur kelelahan struktur untuk kemudian dihitung keandalannya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh peninggian platform terhadap umur kelelahan struktur berbasis keandalan.
keandalan,
I. PENDAHULUAN
ACKET platform merupakan salah satu dari struktur bangunan lepas pantai (Offshore Structure) yang berfungsi untuk mengeksplorasi dan mengeksploitasi minyak dan gas bumi lepas pantai. Struktur jacket platform banyak digunakan dalam eksplorasi migas di Indonesia, khususnya dilaut Jawa.
Seiring dengan berjalannya waktu struktur Jacket platform mengalami berbagai macam permasalahan yang salah satunya adalah subsidence. Subsidence adalah penurunan tanah dasar laut yang disebabkan oleh pembebanan berlebih atau pengambilan material-material dari dalam tanah yang berlebihan. Subsidence menyebabkan naiknya MSL (Mean Sea Level) platform dan meningkatkan potensi deck terbanjiri akibat kondisi ekstrem. Selain itu, subsidence juga dapat menyebabkan berkurangnya gap antara deck terbawah dengan puncak gelombang tertinggi. Salah satu cara untuk
Gambar 1. L-PRO platform
II. DASAR TEORI A. Subsidence Penurunan tanah alami terjadi secara regional yaitu meliputi daerah yang luas atau terjadi secara lokal yaitu hanya sebagian kecil permukaan tanah. Hal ini biasanya disebabkan oleh adanya rongga di bawah permukaan tanah, biasanya terjadi didaerah yang berkapur (Whittaker and Reddish, 1989)[1]. Secara garis besar penurunan tanah bisa disebabkan oleh beberapa hal antara lain (Whittaker and Reddish, 1989), sebagai berikut: 1. Penurunan muka tanah alami (natural subsidence) yang disebabkan oleh proses-proses geologi seperti aktifitas vulkanik dan tektonik, siklus geologi,
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7
2. 3.
4.
2
adanya rongga di bawah permukaan tanah dan sebagainya. Penurunan muka tanah yang disebabkan oleh pengambilan bahan cair dari dalam tanah seperti air tanah atau minyak bumi. Penurunan muka tanah yang disebabkan oleh adanya beban-beban berat diatasnya seperti struktur bangunan sehingga lapisan-lapisan tanah dibawahnya mengalami kompaksi/konsolidasi. Penurunan muka tanah ini sering juga disebut dengan settlement. Penurunan muka tanah akibat pengambilan bahan padat dari tanah (aktifitas penambangan).
B. Periode Natural Periode getar T adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran lengkap dari suatu getaran ketika terganggu dari posisi keseimbangan statis dan kembali ke posisi aslinya. Periode getar juga sering disebut secara lengkap dengan “periode getar alami struktur” (natural fundamental period), dimana istilah “alami” tersebut digunakan untuk menggambarkan setiap getaran untuk menekankan fakta bahwa hal tersebut merupakan properti alami dari struktur yang bergantung pada massa dan kekakuan yang bergetar secara bebas tanpa adanya gaya luar. Dari teori kuliah, telah kita ketahui, rumus periode getar adalah: (1) dengan: ω : frekuensi sirkular m : massa struktur k : kekakuan struktur C. Teori Gelombang Teori gelombang laut non-linier dihasilkan oleh serangkaian parameter kecuraman, H/L dan pertama kali dirumuskan oleh Stokes. Kecepatan dan percepatan merupakan fungsi dari tinggi gelombang (H), periode gelombang (T), kedalaman perairan (d), jarak partikel dari dasar laut (z), dan waktu (t). Penentuan teori gelombang disesuaikan dengan grafik validitas teori gelombang yang berdasarkan parameter H/gT2 dan d/gT2.(Chakrabarti, 1987)[2] Validitas teori gelombang dikembangkan oleh Dean and LeMehaute (1970)[3] dalam Chakrabarti (1987). Penentuan teori gelombang ini berdasarkan pada data lingkungan dimana struktur beroperasi, seperti tinggi gelombang H ( ft, m), kedalaman d (ft, m) dan periode gelombang T (detik). D. Analisis Kelelahan (Fatigue Analysis) Bangunan lepas pantai banyak sekali mengalami beban yang sifatnya berulang (siklis) yang menyebabkan berkurangnya kekuatan. Fenomena ini dikenal dengan fatigue, dan secara esensial ditandai dengan proses keretakan (crack) dan pada proses selanjutnya terjadi penjalaran (propagation) dan kerusakan (failure) (Soedjono, 1989)[4]. Analisis kelelahan penting dilakukan untuk memprediksi besar relatif dari fatigue life pada sambungan kritis.
Beberapa pendekatan yang digunakan dalam analisis umur kelelahan pada struktur antara lain: metode analisis deterministik, termasuk dalam hal ini metode analisis kelelahan penyederhanaan (simplified method), dan analisis spektral penuh (Spectral Fatigue Analysis). Selain itu perlu dilakukan penentuan stress concentration factor. Penentuan SCF dipengaruhi oleh parameter geometris suatu sambungan tubular joint. E. Tipe Sambungan Dalam API RP-2A WSD[5] sambungan tubular dapat diklasifikasikan menjadi tipe K, T, Y, dan cross joint. Parameter-parameter dalam tubular joint adalah:
Gambar 2. Parameter tubular joint
α = 2L/D τ = t/T β = d/D ξ =g/D γ = D/2T θ = sudut antara brace dan chord dengan: L = panjang chord D = diameter terluar chord d = diameter terluar brace T = tebal chord t = tebal brace g = jarak ujung antar brace terluar dari joint K-T g1 = jarak ujung ke ujung brace terluar pertama dan brace T dari joint K-T g2 = jarak ujung ke ujung a ntara brace terluar kedua dan brace T joint K-T F. Faktor Konsentrasi Tegangan (SCF) Faktor konsentrasi tegangan atau Stress Concentration Factor (SCF) merupakan perbandingan antara tegangan hot spot stress dan tegangan nominal pada brace, yang secara sistematis dinyatakan dengan (API RP 2A WSD): (2) SCF = 10B
Untuk mencari besar SCF dapat dilakukan dengan pengukuran langsung yaitu dengan eksperimen menggunakan strain gage atau dengan menggunakan rumusrumus pendekatan (Kuang, Smedly, dan lainnya). Adapun persamaan yang digunakan pada perhitungan ini adalah persamaan Kuang. Persamaan Kuang diberikan dengan parameter batas sebagai berikut: 7 ≤ α ≤ 40 0.3 ≤ β ≤ 0.8 8.3 ≤ γ ≤ 33.3 0.2 ≤ τ ≤ 0.8 30o ≤ θ ≤ 90o Untuk chord 3
SCFAX / T ,Y = 1.981α 0.057 −1.2 β γ 0.08τ 1.33 sin1.694 θ
(4)
SCFIPB / T ,Y = 0.702 β −0.4γ 0.6τ 8.860 sin 057 θ SCFOPB / T ,Y = 1.020 β
γ
τ
0.787 1.014 0.889
sin
1.557
(3)
θ
(5)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7 Untuk brace
3
SCFAX / T ,Y = 3.751α 0.120 −1..35 β γ 0.550τ 1.33 sin1.94 θ
(6)
SCFIPB / T ,Y = 1.301β 0.23γ 0.6τ 0.38 sin 021 θ
(7)
SCFOPB / T ,Y = 1.522 β 0.801γ 0.852τ 0.543 sin 2.033 θ
(8)
3
fx(x) dan fy(y)
G. Kurva S-N Kurva S-N digunakan untuk karakteristik fatigue pada material yang mengalami pembebanan yang berulang pada magnitude konstan. Dengan N adalah jumlah cycle pada tegangan S yang menyebabkan kerusakan pada struktur. Untuk sambungan tubular yang mengalami variasi tegangan disebabkan oleh beban lingkungan atau beban operasional maka kurva S-N pada Gambar 3 dapat digunakan.
I. Analisis Kelelahan Menurut Rosyid(2007)[7] Keandalan sistem pada dasarnya dapat ditunjukkan sebagai problematika antara Demand (tuntutan atau beban) dan Capacity (kapasitas atau kekuatan). Secara tradisional didasarkan atas safety factor. Ukuran konvensional untuk angka keamanan adalah perbandingan antara asumsi nilai nominal kapasitas, X*, dan beban, Y*, yang dirumuskan sebagai berikut: X* (12) Z* = * Y Mengingat nilai nominal dari kapasitas, X* dan beban, Y* tidak dapat ditentukan dengan pasti, fungsi-fungsi kapasitas dan beban perlu dinyatakan sebagai peluang sebagimana ditunjukkan pada gambar 8 D engan demikian, angka dari keamanan dinyatakan dengan perbandingan Z = X Y dua variabel acak X dan Y. Berikut adalah kurva kerapatan peluang untuk kapasitas X Tuntutan Y.
ymin
xmin µy
yµmax x x dan y
fx(x)
xmax
Gambar 4. Fungsi Kerapatan Peluang Kapasitas X Tuntutan Y (Sumber: Rosyid, 2007)
Gambar 3. Kurva S-N (Sumber: API RP 2A WSD)
Sedangkan ekspresi analitis dari kurva S-N adalah: NSm = A atau log N = log A – m log S dengan: A = intersepsi sumbu log M = kemiringan kurva S-N
µx µy
fy(y)
(9)
H. Metode Palmgren-Miner Kerusakan akibat fatigue pada struktur lepas pantai secara dominan disebabkan oleh beban gelombang. Stress yang disebabkan oleh beban ini selalu berubah arah dan besarnya dan berlangsung secara random. Stress ini terbagi menjadi variasi pengelompokkan stress yang secara kumulatif mengakibatkan “total fatigue damage”. Gesekan pada fatigue lifetime diasumsikan oleh range tegangan yang diberikan dalam satu tahun didefinisikan oleh Miner (1945)[6] sebagai perbandingan jumlah cycles dalam range tegangan itu yang menyebabkan kerusakan. Total kerusakan per tahun yang diberikan oleh jumlah gesekan pada umur pakai (consume life) adalah sebagai berikut: (10) dengan: ni = Jumlah cycle kolom interval rentang tegangan i dari rentangan distribusi tegangan jangka panjang. NI = Jumlah cycle untuk gagal pada perhitungan tegangan yang sama, didapatkan dari S-N diagram. K = ∑ total dari interval-interval rentang tegangan D = Rasio kerusakan kumulatif Hubungan antara Ni dan Si dapat diambil dari fatigue curve (S-N Curve). Formulasi umur kelelahan dari suatu struktur: (11) Umur kelelahan = 1/D
a) Moda Kegagalan Dalam bidang analisis resiko dan keandalan, kegagalan sebuah sistem atau struktur diukur berdasarkan persamaan: M = R-L (7) dengan: M = ambang keselamatan R = faktor ketahanan (resistance) L = faktor beban (load) Menurut Djatmiko (2006)[8], bila persamaan diatas diaplikasikan dalam ruang lingkup bahasan analisis kelelahan, maka persamaan diatas akan menjadi: D=
Г( + 1)
(13)
dengan: D = Closed form fatigue damage equation = Total siklus tegangan Se = Maksimum stress range dari total siklus tegangan M = kemiringan kurva S-N ξ = Parameter bentuk Weibull A = interaksi dari absis log N kurva S-N Δ = batas kerusakan berkaitan dengan kegagalan b) Advanced First Orde Second Moment Beban dan ketahanan diasumsikan sebagai variabel acak serta beberapa informasi statistik diperlukan untuk menentukan distribusi peluang yang akan digunakan. Model matematis yang diturunkan dari veribel ketahanan dan beban untuk kondisi batas diberikan: (14) g (X1,X2,....Xn) = 0 dengan Xi = variabel ketahanan atau beban (mewakili R dan Q). Kegagalan dapat terjadi ketika g<0 untuk kondisi batas ultimate ataupun pada kondisi operasi. Dalam penggunaan
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7
4
metode AFOSM, variabel Xi ditranformasikan dengan mengurangkan variabel yang ada dengan zero mean dan varians melalui persamaan: Xi= (Xi - µxi)/σxi (15) Indeks keandalan pada struktur (β) didefinisikan sebagai jarak terpendek antara permukaan, g1= 0 dan titik asal. Titik-titik (X1*,X2*,....Xn*) pada g1 ( )= 0 merupakan jarak terpendek dengan titik asal yang sering disebut sebagai titik desain yang ditentukan dengan menyelesaikan persamaan berikut ini :
α=
∂g1 / ∂Xi
[∑(∂g / ∂Xi) ]
2 1/ 2
menentukan umur kelelahan sambungan struktur yang ditinjau. 6. Analisis Keandalan dengan Metode AFOSM Setelah diperoleh umur kelelahan, maka dilakukan analisis keandalan yaitu menentukan indeks keandalan dan peluang kegagalan akibat kelelahan dari struktur tersebut. A. Data Berikut merupakan data struktur dan data lingkungan tenpat struktur beroperasi: Tabel 1. Data Struktur LPRO
(16)
i
(17) Xi* = -αiβ Titik-titik (X1*,X2*,....Xn*) berada diatas rentang distribusi peluang untuk parameter beban dan berada di bawah rentang distribusi peluang untuk variabel ketahanan. Jika perlu, faktor beban dan ketahanan γi untuk desai ditentukan dengan: (18) γi = Xi*/Xn,i dimana Xn,i adalah parameter desain beban dan ketahanan sesuai spesifikasi pada standar perancangan. Kejadian ini kemungkinan berupa rata-rata kejadian selama N tahun, rata-rata pembebanan maksimum selam T tahun dan variabel-variabel yang lain. III. METODOLOGI PENELITIAN Adapun beberapa tahap sistematika yang dilakukan dalam analisis pengaruh peninggian platform akibat subsidence dengan pendekatan dinamis adalah: 1. Data Struktur Data yang telah diperoleh dan dikumpulkan meliputi data konfigurasi struktur, appurtenances, material, serta lingkungan (gelombang, angin, arus, dan kedalaman). Termasuk data sebaran gelombang, kemudian di analisis dan dimasukkan dalam proses pemodelan struktur dan beban pada jacket L-PRO platform dengan GT-Strudl. Berdasarkan mass case, melalui eigen value analysis maka dapat ditentukan periode natural dari struktur. 2. Pemodelan Struktur dengan Software GTStrudl Pemodelan dilakukan untuk kemudian dilakukan analisis beban gelombang dan respons dinamis. Adapun beban gelombang dihitung dengan memasukkan teori gelombang reguler. Teori gelombang reguler yang dipakai pada analisis ini adalah stokes. 3. Penentuan Tipe Klasifikasi Joint Penentuan tipe klasifikasi joint diperlukan pada pehitungan Stress Concentration Factor. Berdasarkan klasifikasi joint, maka dapat ditentukan persamaan yang sesuai untuk perhitungan Stress Concentration Factor. Klasifikasi joint dapat dilakukan dengan berdasarkan geometri atau dengan memberikan beban (create load case) berupa beban gelombang pada 8 arah. 4. Penentuan Hot Spot Stress. Hot Spot Stress dipengaruhi oleh gaya aksial, gaya ipb (inplane bending), dan gaya opb ( out of plane bending) terbesar pada tubular joint yang ditinjau. 5. Perhitungan umur kelelahan (estimation of damage). Perhitungan umur kelelahan dilakukan dengan mengkolerasikan hasil analisis dengan data kelelahan kurva S-N memakai hukum Palmgren-Miner untuk
Beban yang terjadi pada struktur terdiri dari beban angin, beban gelombang, beban arus, beban peralatan, dan beban struktur itu sendiri. Tabel 2. Data Arus
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7
5
Tabel 3. Data Gelombang
Tabel 4. Perhitungan Kedalaman Air Pasca Subsidence Gambar 6. Struktur dengan Peninggian 1m dan 2m
B. Periode Natural Struktur Pada kondisi nyata, gelombang laut mempunyai periode antara 3 sampai dengan 12 detik atau dalam frekuensi antara 0.33 Hz sampai dengan 0.083 Hz (Ridloudin, 2000). Dengan mengetahui periode natural dan nilai frekuensi struktur, akan menentukan jenis analisis yang diperlukan. Berikut merupakan hasil perbandingan periode natural untuk tiap subsidence yang terjadi: IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Pemodelan Struktur Berikut merupakan hasil pemodelan struktur dengan software GT-Strudl:
Gambar 5. Detailed Model Struktur LPRO
Pemodelan struktur dilakukan untuk semua peninggian struktur. Untuk struktur yang mengalami subsidence, pemodelan dilakukan dengan variasi water depth. Untuk pemodelan struktur dengan variasi peninggian dapat dilihat pada Gambar 4. Setelah dilakukan pemodelan maka dilakukan validasi sebagai berikut: Berat Struktur (Report) = -746.74 kips Berat Struktur Model = -751.19 kips Koreksi = 4.45 % Dengan demikian, maka struktur tersebut dinyatakan valid untuk digunakan dalam analisis selanjutnya.
Tabel 4. Periode Natural pada Tiap Subsidence
Peninggian (ft) Subsidence (ft) 0 10.77 0 14.57 0 10.77 3.28 14.57 0 10.77 6.56 14.57 0 10.77 9.84 14.57 0 10.77 13.12 14.57
Natural Period (sec) 1.378319 1.3799 1.3811 1.378941 1.38013 1.38321 1.464524 1.49467 1.50135 1.58149 1.59132 1.61169 1.689661 1.719381 1.745361
Berdasarkan tabel di atas, dapat diketahui bahwa subsidence menyebabkan periode natural struktur naik. Semakin dalam subsidence yang terjadi, maka periode natural struktur tersebut akan semakin besar. Hal ini dikarenakan bertambahnya bagian struktur yang terkena air sehingga menyebabkan added mass struktur bertambah dan mempengaruhi periode natural struktur tersebut.
Gambar 7. Grafik Periode Natural Setiap Peninggian
Gambar di atas merupakan grafik hasil analisis periode natural struktur untuk setiap peninggian yang dilakukan. Dapat disimpulkan bahwa peninggian struktur juga memberi
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7 dampak pada periode natural struktur. Penambahan tinggi ini menyebabkan kenaikan periode natural struktur, hanya saja lebih signifikan jika dibandingkan dengan subsidence. Semakin tinggi peninggian yang dilakukan, kenaikan periode natural struktur juga akan kian tinggi. Peninggian struktur berarti memperbesar air gap, hal ini berarti memperbesar air gap akan menyebabkan periode natural struktur meningkat. Karena subsidence dan peninggian struktur menyebabkan perubahan pada periode natural, maka perlu dilakukan juga analisis terhadap Dynamic Amplification Factor yang mana Tn merupakan faktor yang mempengaruhi DAF. Berikut ialah hasil perhiitungan DAF:
6 Adapun untuk hasil umur kelelahan terkecil disajikan pada Tabel 5 berikut ini: Tabel 5. Fatigue Life Terkecil Tiap Struktur
Skenario
Direction
struktur awal struktur peninggian 3.28 ft struktur peninggian 6.56 ft struktur peninggian 9.84 ft struktur peninggian 13.12 ft
deg 60 deg 60 deg 60 deg 60 deg 60
Joint (670), Chord (1287) Cumulative damageFatigue life (years) 0.1124282 88.95 0.1125609 88.8 0.1130844 88.43 0.113236 88.31 0.1133 88
Berdasarkan tabel di atas, dapat disimpulkan bahwa peninggian struktur menyebabkan umur kelelahan struktur tersebut berkurang. Hal ini dikarenakan adanya penambahan massa struktur sehingga beban yang diterima struktur pun menjadi bertambah. Pertambahan beban inilah yang mengakibatkan fatigue life struktur berkurang. Akan tetapi pengurangan umur kelelahan struktur tersebut tidak terlalu signifikan. Setelah diketahui fatigue life semua struktur yang mengalami subsidence maupun peninggian, kemudian dilakukan perhitungan safety factor setiap struktur tersebut. Safety factor didapatkan dengan cara membagi antara fatigue life struktur dengan design life awal struktur tersebut dibuat. Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan grafik seperti pada Gambar 10.
Gambar 8. Grafik Prosentase Kenaikan DAF
Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui bahwa tren kenaikan DAF hamper menyerupai tren kenaikan periode natural struktur. Semakin dalam subsidence akan memnyebabkan DAF meningkat, namun tidak terlalu besar, hanya 0.19 persen. Akan tetapi peninggian menyebabkan kenaikan DAF yang lebih besar, yaitu hingga 3.023 persen. C. Analisis Kelelahan Struktur Berdasarkan hasil periode natural struktur yang didapatkan, yaitu kurang dari 3, maka analisis kelelahan dilakukan dengan menggunakan metode Deterministik. Analisis kelelahan ini dilakukan pada semua struktur yang telah ditinggikan dan menggunakan joint dengan UC terbesar. Hasil analisis menunjukkan bahwa joint dengan UC terbesar, yaitu joint 670 memiliki umur kelelahan terkecil sebesar 88.95 tahun. Letak member dengan umur kelelahan terkecil dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 10. Hubungan antara Subsidence dengan Safety Factor Struktur
Diketahui safety factor struktur awal ialah 2, jika melihat pada Gambar 4.8, maka dapat diketahui bahwa sejalan dengan terjadinya subsidence, safety factor struktur akan terus menurun hingga pada satu titik dimana safety factor struktur tepat pada nilai 2, yaitu ketika struktur mengalami subsidence 13.8 feet. Selebihnya, jika terus terjadi subsidence, maka safety factor struktur tersebut akan kurang dari safety factor yang disarankan sehingga perlu dilakukan modifikasi pada struktur, termasuk peninggian itu sendiri. Selain analisis terhadap perubahan safety factor, perlu juga dianalisis perubahan umur kelelahan struktur ketika dilakukan peninggian sehingga dapat diprediksi perpanjangan umur struktur tersebut. Hasil analisis perpanjangan umur kelelahan adalah sebagai berikut:
Gambar 9. Letak Member dengan Umur Kelelahan Terkecil Gambar 11. Prediksi Penambahan Umur Operasi Struktur
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) 1-7 Pada grafik di atas, dapat dijelaskan bahwa prediksi penambahan umur operasi terbesar ialah pada struktur awal yang tidak mengalami subsidence dan tanpa ditinggikan. Selanjutnya, penambahan umur operasi terkecil ialah pada struktur yang telah mengalami subsidence dan peninggian Dalam hal ini, dapat kita simpulkan bahwa peninggian struktur berdampak pada perpanjangan umuroperasi.Dengan dilakukannya peninggian struktur, maka perpanjangan umur operasi struktur tersebut juga akan berkurang. D. Analisis Keandalan Setelah menentukan moda kegagalan dan variabel acak untuk mengetahui keandalan struktur, maka dilakukan iterasi hingga didapatkan nilai indeks keandalan yang konvergen (Haldar and Mahadevan, 2000). Hasil iterasi variabel acak dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 6. Hasil Iterasi Variabel Acak
Iterasi variabel acak dilakukan untuk tiap struktur yang ditinggikan dengan variasi rentang tegangan yang terjadi. Setelah didapatkan nilai indeks keandalan untuk masingmasing struktur yang ditinggikan, maka dapat dihitung keandalan struktur. Hasil perhitungan tersebut tersaji dalam tabel dan grafik berikut:
7 V. KESIMPULAN/RINGKASAN Kesimpulan yang dapat diambil dari pengerjaan Tugas Akhir ini antara lain: 1. Peninggian platform berpengaruh terhadap periode natural struktur. Setelah struktur mengalami subsidence sebelum ditinggikan, periode natural struktur ialah 1.3811 s, setelah peninggian 3.28 ft, periode natural struktur menjadi 1.3832 s, setelah peninggian 6.56 ft menjadi 1.5013 s, peninggian 9.84 ft menjadi 1.6117 s, dan peninggian 13.12 ft menyebabkan periode natural struktur menjadi 1.7454 s. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi peninggian struktur akan menyebabkan periode natural struktur juga semakin tinggi, 2. Umur kelelahan yang didapatkan setelah struktur sebelum subsidence ialah 89.41tahun sedangkan umur kelelahan struktur sesudah subsidence ialah 88.95 tahun. 3. Berdasarkan analisis umur kelelahan struktur didapatkan hasil umur kelelahan untuk struktur setelah mengalami subsidence ialah 88.95 tahun. Setelah dilakukan peniggian 3.28 ft umur kelelahan menjadi 88.8 tahun, peninggian 6.56 ft menyebabkan fatigue life berkurang menjadi 88.43 tahun, sedangkan pada peninggian 9.84 ft umur kelelahan menjadi 88.31. Untuk peninggian 13.12 ft, umur struktur menjadi 88 tahun. Peninggian struktur menyebabkan umur kelalahan struktur berkurang. Hal ini dikarenakan adanya perubahan massa struktur sehingga mempengaruhi umur kelelahan. 4. Hasil perhitungan keandalan struktur menunjukkan bahwa sebelum ditinggikan stuktur memiliki indeks keandalan 3.2502 dengan keandalan 0.99942. berbanding terbalik dengan peninggian struktur, indeks keandalan semakin turun hingga pada peninggian 13.12 ft, indeks keandalan menjadi 3.232 dan keandalan struktur menjadi 0.99938. Hal ini menunjukkan bahwa peninggian struktur berpengaruh terhadap keandalan struktur itu sendiri. Semakin tinggi peninggian yang dilakukan, maka akan semakin berkurang keandalan struktur tersebut. DAFTAR PUSTAKA
Gambar 12. Hubungan β dengan Peninggian Struktur
Berdasarkan gambar di atas, dapat diketahui bahwa indeks keandalan struktur menurun sejalan dengan peninggian struktur. Hal ini terjadi karena semakin tinggi peninggian struktur yang dilakukan, maka rentang tegangan yang terjadi juga semakin besar. Tabel 7. Hasil Perhitungan Keandalan Struktur
[1] [2] [3] [4] [5] [6]
Keandalan struktur menurun seiring dengan peninggian yang dilakukan. Hal ini diakibatkan karena perubahan nilai indeks keandalan. Indeks keandalan berbanding lurus dengan keandalan struktur sehingga semakin rendah indeks keandalan akan berdampak semakin rendah pula keandalan struktur tersebut. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi peninggian struktur, maka akan semakin menurun keandalannya
[7] [8]
Whittaker, Barry N. and David J. Reddish. 1989. “Subsidence: Occurence, Prediction, and Control”. California: Elsevier. Chakrabarti, S.K..1987. “Hydrodynamics of Offshore Structures”. USA: Computational Mechanics Publications Southampton. Dean and LeMehaute. 1970. “An Introduction to Hydrodynamics and Water Waves”. Dusseldorf: Springer-Verlag Soedjono, J. J., 1989, “Kuliah Perencanaan Sistem Bangunan Laut 1”, Surabaya: Jurusan Teknik Kelautan. API RP 2A-WSD 21st Edition. 2007. “Reccomended Practise for Planning, Designing, and constructing Fixed Offshore Platform”. Washington DC: American Petroleum Institute. Miner, Palmgren. 1945. ”Rule States that Fatigue Failure Occurs”. http://www.am.chalmers.se. Rosyid, Daniel M. 2007. “Pengantar Rekayasa Keandalan”. Surabaya: Airlangga University Press. Djatmiko. 2006. “Analisa Kelelahan Struktur Bangunan Laut”. Surabaya: Jurusan Teknik Kelautan.
