BLP padink

89
FIXED OFFSHORE PLATFORMS BAB I PENDAHULUAN 1.1. Prolog Sebagai Negara kepulauan, Indonesia kaya akan sumber daya laut. Sumber daya tersebut masih banyak yang belum terjemah sama sekali. Untuk itu guna mengeksplorasi dan mengeksploitasi sumber daya laut, Khususnya hidro karbon yang ada di laut lepas (offshore area) dibuatlah beberapa jenis anjungan misalnya jack up, semisubmersible, submersible, driil ship, jacket platform, graffiti platform, tension leg platform, tower platform dan lain-lain yang merupakan hasil dari rekayasa bangunan lepas pantai. Teknologi bangunan lepas pantai merupakan salah satu rekayasa yang masih muda bila dibandingkandengan ilmu rekayasa-rekayasa lainnya. Pada tahun 1974 dibangun untuk pertama kalinya struktur platform baja terpancang dengan berat 1200 ton yang instalasinya diperuntukkan di teluk mexico dengan kedalaman laut 20 feet (6 meter). Dalam konstruksi terpancang ini yang selanjutnya dikenal dengan tipe jacket steel platform. Berawal dari situlah dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, konstruksi bangunan lepas pantai mengalami perkembangan sangat pesat hingga sekarang ini sudah dibangun sekitar 3000 unit bangu8nan terpancang dan 2000 unit vbangunan terpancang SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 1

description

Perencanaan Bangunan Lepas Pantai (Offshore Fixed Jacket Platform)

Transcript of BLP padink

Page 1: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Prolog

Sebagai Negara kepulauan, Indonesia kaya akan sumber daya laut.

Sumber daya tersebut masih banyak yang belum terjemah sama sekali. Untuk

itu guna mengeksplorasi dan mengeksploitasi sumber daya laut, Khususnya

hidro karbon yang ada di laut lepas (offshore area) dibuatlah beberapa jenis

anjungan misalnya jack up, semisubmersible, submersible, driil ship, jacket

platform, graffiti platform, tension leg platform, tower platform dan lain-lain yang

merupakan hasil dari rekayasa bangunan lepas pantai.

Teknologi bangunan lepas pantai merupakan salah satu rekayasa yang

masih muda bila dibandingkandengan ilmu rekayasa-rekayasa lainnya. Pada

tahun 1974 dibangun untuk pertama kalinya struktur platform baja terpancang

dengan berat 1200 ton yang instalasinya diperuntukkan di teluk mexico dengan

kedalaman laut 20 feet (6 meter). Dalam konstruksi terpancang ini yang

selanjutnya dikenal dengan tipe jacket steel platform. Berawal dari situlah

dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, konstruksi bangunan lepas

pantai mengalami perkembangan sangat pesat hingga sekarang ini sudah

dibangun sekitar 3000 unit bangu8nan terpancang dan 2000 unit vbangunan

terpancang berupa struktur jackety steel platform yang menyebar diseluruh

dunia.

Pengertian daerah lepas pantai itu sendiri adalah suatu daerah landas

kontinen yang membentang dari pantai sampai dengan jarak kira-kira 300 km

ke arah laut dalam. Daerah lepas pantai dapat dibagi atas tiga bagian

Shelf, membentang dari pantai ke kedalaman air laut sekitar 200 m.

Slope, membentang dari batas self ke kedalaman air laut sekitar 2500

m.

Rise, membentang dari batas slope ke kedalaman air laut sekitar 4500

m.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 1

Page 2: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Sampai saat ini terdapat bermacam-macam jenis konstruksi bangunan lepas

pantai sesuai dengan kebutuhan., yaitu :

1. Anjungan terapung (Mobile Offshore Drilling Units/MODU atau Floating

Production Platform/FLS) seperti semi submersible, drilling ships, tension

legs platform, jack up dsb.Contoh gambarnya sbb:

a. Tension Leg Platform

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 2

Page 3: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

b.

Semi

Submersible

c. Drilling Ship

d. Jack up

2. Anjungan terpancang (Fixed Offshore Platform /FOP) seperti jacket,

concrete/steel gravity, tripod, dll.Contoh gambarnya sbb:

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 3

Page 4: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

a. Jacket Steel Gravity

b. Jacket Concrete Gravity

3. Anjungan struktur lentur (Compliant Platform) seperti Articulated Tower,

Guyed Tower, dll.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 4

Page 5: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Guyed Tower

Gambar struktur bangunan lepas pantai yang berdasarkan kedalamanya:

Diantara jenis struktur-struktur diatas, jenis anjungan terpancang (Fixed

Offshore Platform) dengan tipe jacket yang saat ini paling banyak digunakan di

dunia, walaupun jenis ini hanya ekonomis beroperasi di perairan terbatas, yakni

dengan kedalaman sekitar 400-500 meter saja.

Sesuai dengan perairan Indonesia, yang rata-rata kedalamannya kurang

dari 100 meter, maka jenis anjungan yang paling cocok digunakan adalah

bangunan lepas pantai terpancang, atau Fixed Offshore Platform tipe jacket.

Struktur jacket adalah struktur dengan struktur rangka baja yang terdiri

dari kaki struktur dan rangka penunjang (brace) yang dikonfigurasikan dengan

berbagai tipe perangkaan. Tipe perangkaan ini berguna untuk membentuk

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 5

Page 6: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

struktur jacket yaitu; brace tipe X, brace tipe K, brace tipe diagonal tunggal,

maupun tipe perangkaan kombinasi dari ketiga tipe tersebut.

1.2. Batasan Masalah

Dalam perencanaan suatu struktur bangunan lepas pantai banyak

permasalahan yang dihadapi. Hal ini disebabkan struktur bangunan laut

dirancang dan dibangun disuatu tempat di daratan kemidian di bawah ke laut

untuk didirikan, dimana karakteristik lingkungannya sangat berbeda dengan

tempat pembuatan struktur tersebut. Untuk memepermudah perencanaan

permasalahan difokuskan pada :

a. Perajncangan yang meliputi

1.pemilihan konstruksi,

2. penentuan berat dan luas geladak,

3. pemilihan bahan struktur,

4. tiang pancang,

5. perangkaan,

6. rangka tubular, dan

7. perencanaan geladak

b. Analisa beban lingkungan yang meliputi :

1. penentuan karakteristihk gelombang,

2. penentuan teori gelombang,

3. beban arus,

4. beban angin, dan

5. perhitungan beban lingkungan

1.3. Tujuan dan Manfaat Tugas Perencanaan BLP

Penyelesain tugas ini merupakan persyaratan untuk lulus mata kuliah

BLP dan bahan untuk ujian seminar tugas rekayasa. Adapun tujuannya adalah

melati perencanaan serta menganalisis beban-beban yang dialami oleh struktur

bangunan lepas pantai.

1.4. Skema Alur Pemikiran Pngerjaan Tugas Rekayasa

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 6

Start

Page 7: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

1. Penentuan lokasi 2. Kapasitas produksi

3. Karakteristik lingkungan

Tidak

Ya

Analisa kemampuan struktur > Beban lingkungan

BAB II PRARANCANGAN

2.1. Landasan Teori

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 7

Prarancangan

Resume perancangan dan sketsa awal

Resume analisa beban lingkungan

Output data

Finish

Page 8: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

2.1.1 Pemilihan Lokasi

Pemilihan lokasi pembangunan struktur BLP didasarkan pada sedikit

banyaknya persediaan minyak bumi yang ada pada lokasi tersebut. Pemilihan

lokasi ini dapat ditentukan dengan mengadakan survey dan pengecekan pada

lokasi. Hasil survey ini selain menentukan ada tidaknya minyak bumi juga

berperan dalam penentuan letak dan jenis konstruksi yang akan dibangun,

pemilihan pondasi yang sesuai dan juga penentuan metode pengangkutan

konstruksi dan atau minyak bumi itu sendiri menuju tempat pemasaran

(distribusi).

2.1.2 Karakteristik Lingkungan Penentuan kondisi lingkungan untuk perancangan anjungan harus

dikonsultasikan dengan baik antara pihak perancang dengan pihak dinas

meteorologi dan geofisika.

Hal ini disebabkan terdapat dua jenis kondisi lingkungan untuk

perancangan bangunan lepas pantai, yaitu :

1. Kondisi (Lingkungan) Normal, adalah kondisi yang diperkirakan akan

sering terjadi di lokasi lepas pantai setempat. Kondisi ini penting baik

selama anjungan masih dalam tahap pemasangan, maupun selama

umur kerja anjungan di lokasi yang dimaksud.

2. Kondisi (Lingkungan) Ekstrim adalah kondisi yang jarang terulang di

lokasi lepas pantai setempat selama umur kerja anjungan di lokasi

tersebut. Kondisi ini penting untuk penentuan beban rancang.

Semua data yang didapat mengenai karakteristik lingkungan untuk

kondisi normal dan ekstrim harus didokumentasikan dengan baik, dan sumber

data harus dicatat.

Adapun karakteristik lingkungan yang dimaksud adalah :

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 8

Page 9: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

1. Angin.

2. Gelombang.

3. Pasang Surut.

4. Arus.

5. Proses geologi aktif berupa gempa bumi, patahan,

ketidakstabilan dasar laut, penggerusan, gas dangkal.

6. Tumbuhan Laut.

7. Data lingkungan lainnya seperti; sedimentasi, kabut, udara

dan suhu air laut.

2.1.3 Pemilihan konfigurasi struktur

2.1.3.1 Pemilihan Konstruksi

Ada beberapa jenis fungsi anjungan lepas pantai, antara lain anjungan

pengeboran, anjungan produksi, anjungan akomodasi, anjungan instalasi, dan

lain-lain. Struktur rancangan anjungan lepas pantai ini direncanakan berfungsi

sebagai gabungan dari anjungan produksi dan anjungan pengeboran yang

dikenal dengan nama “self-contained drilling and production platform “. Struktur

ini terdiri dari sumur-sumur beserta persediaan dan peralatan pengeboran, dan

ditambahkan dengan fasilitas-fasilitas produksi. “Self contained platform”

standar memiliki dua buah geladak, empat tiang pancang, menggunakan jenis

struktur template, dan melayani sekitar 12 – 24 buah sumur. Peralatan

pengeboran umumnya dipasang pada geladak atas (upper deck), dan peralatan

produksi ditempatkan pada geladak bawah (lower deck).

Ada dua jenis struktur yang biasa menopang “self-contained platform”,

yaitu anjungan template/jacket dan anjungan menara (tower platform),

keduanya merupakan struktur terpancang. Dalam rancangan ini akan

digunakan struktur terpancang tipe “jacket steel platform”. Struktur ini, yang

sekarang paling banyak digunakan, terdiri dari struktur jacket dan struktur

geladak yang diletakkan diatasnya.

Geladak ditumpu oleh tiang pancang yang dipancangkan ke dasar laut

melalui kaki jacket. Tiang pancang bukan hanya sebagai penumpu geladak saja

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 9

Page 10: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

tetapi juga untuk membuat struktur tetap di tempat terhadap beban horizontal

seperti angin, gelombang, dan arus.

Tipe ini sudah digunakan sejak tahun 60-an dan cocok untuk platform

yang menginginkan peralatan dan platform yang efisien. Kemampuan

pengeborannya mencapai 25.000 ft atau sekitar 7500 meter, dengan peralatan

yang tidak terlalu membutuhkan ruangan yang besar. Tanki dan ruangan

penampungan sesuai untuk jenis sumur minyak yang belum diketahui pasti

jumlahnya (Hypothetical Well). Kelebihan yang lainnya adalah, mampu

beroperasi selama seminggu tanpa diresupply kembali, dengan asumsi

persyaratan yang dipakai adalah persyaratan minimum.

Tipikal standar rigs ini antara lain; dapat didirikan dalam waktu 24 jam,

dan siap untuk memulai pengeboran dalam jangka waktu lima hari setelah

pemasangan peralatan-peralatan, sudah termasuk peralatan derrick

substructure, skid base, mud tank, fuel and water tank, engine package, pump

package, dan tempat tinggal (quarter building).

Ukuran standar rig biasanya 72’x150’ atau sekitar 21mx45m untuk 18-24

sumur minyak. Untuk jumlah sumur yang lebih kecil, ukuran tersebut dapat

berkurang.

2.1.3.2 Penentuan Berat dan Luas Geladak

1. Berat Geladak

a) Berat Kering

Berat kering merupakan berat fasilitas/peralatan kosong sesuai dengan

data perhitungan dari pabrik, yaitu terdiri dari peralatan utama, peralatan

tersebar dan baja struktur geladak atas.

b) Berat Operasional

Berat ini terdiri dari berat kering ditambah dengan bahan–bahan yang

dikonsumsi serta cairan yang terdapat dalam bejana dan perpipaan. Pada

anjungan kombinasi besarnya beban operasional dapat mencapai 1,30 – 1,35

dari berat kering, termasuk baja struktur bangunan atas.

Wo = (1,30 - 1,35) Wk . . . . (2.1)

c) Berat Alat Angkat

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 10

Page 11: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Berat alat angkat bagian–bagian geladak atau modul–modul bangunan

atas merupakan berat yang menentukan jenis derek katrol yang akan dipakai

untuk mengangkat fasilitas–fasilitas produksi. Besarnya berat cadangan bagi

alat–alat angkat, pengikat dan penganut (bracing) yang akan dipasang

sementara pada saat dilakukan pengangkatan untuk pemasangan komponen–

komponen struktur di atas adalah sekitar 5 % - 8 % dari berat kering.

Wa = (5%- 8%) Wo . . . . (2.2)

d) Berat Pengetesan

Merupakan berat tambahan yang timbul pada saat pengetesan

yang perlu dilakukan pada peralatan, bejana–bejana atau perpipaan

di atas anjungan. Berat pengetesan menentukan beban temporer

yang harus disangga geladak atas. Jenis berat ini mungkin relatif

kecil karena pengetesan pada saat tertentu biasanya hanya

dilakukan untuk satu jenis peralatan atau sistem perpipaan saja.

Jadi berat total geladak

(Wt) = Wo + Wl + Wt . . . . (2.3)

2. Luas Geladak

Sebuah metode praktis dalam menentukan berat kering dan luasan

geladak adalah menggunakan grafik dari buku “Planning and Designing of

Fixed Offshore Platform ” halaman 39. Grafik tersebut merupakan fungsi dari

kapasitas produksi yang diukur dalam BOPD (Barrrel Oil Per-Day). Terlihat ada

tiga buah kurva di dalam grafik, yaitu :

- Estimated Upper Limit : digunakan jika anjungan berada di daerah dingin

yang dilengkapi dengan dua buah rig (sistem pengeboran) dan dirancang

secara konservatif.

- Median : digunakan untuk anjungan biasa yang dioperasikan di daerah

panas dengan GOR (Gas-Oil Ratio) rata–rata 300 sampai dengan 600 dan

perancangannya konservatif.

- Estimated Lower Limit : digunakan pada anjungan untuk pengolahan gas

atau tidak memerlukan banyak pengaturan tekanan.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 11

Page 12: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Sumber ; Planning and Design of Fixed Offshore Platform, hal 39

Gambar 2.1 Grafik Estimasi Berat Kering Fixed Jacket Platform

Sumber ; Planning and Design of Fixed Offshore Platform, hal 39

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 12

Page 13: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gambar 2.2 Grafik Estimasi Luas Geladak Fixed Jacket Platform

2.1.3.3 Pemilihan Bahan Struktur

Pemilihan baja yang layak digunakan pada anjungan lepas pantai sangatlah

rumit. Untuk anjungan lepas pantai disyaratkan untuk menggunakan baja tahan korosi,

dapat dibentuk, dan mudah disambung dengan cara pengelasan. Karena mengalami

pembebanan yang tinggi, struktur anjungan lepas pantai harus dibuat dari material

yang kuat dengan karakteristik yang sesuai untuk penggunaan di bawah laut.

Menurut tingkat kekuatan dan karakteristik pengelasan dapat dikelompokkan

menjadi tiga yaitu :

Group I dirancang untuk baja lunak dengan spesifikasi kuat luluh 40 ksi (280

MPa) atau kurang. Karbon ekivalen 0,4% atau kurang dan harus dapat dilas

dengan beberapa proses pengelasan.

Group II dirancang untuk baja kekuatan menengah dengan spesifikasi kuat

luluh minimum 40 ksi (280 MPa) hingga 52 ksi (360 MPa), karbon ekivalen

0,45% lebih dan semua proses pengelasan harus menggunakan elektroda

hidrogen rendah.

Group III dirancang untuk baja berkekuatan tinggi dengan spesifikasi kuat luluh

minimum 52 ksi (360 MPa). Baja ini dapat dipakai jika sudah diketahui

kemampuannya dalam hal :

- Mampu las dan prosedur khusus yang disyaratkan.

- Umur kelelahan dengan beban tegangan kerja yang tinggi.

- Ketahanan takik, kontrol kepecahan, prosedur inspeksi, tegangan kerja dan

temperatur lingkungan.

2.1.3.4 Tiang Pancang

Standard Self–Contained Rigs Platforms telah dirancang dan

dikonstruksi dalam banyak bentuk dan ukuran. Struktur ini awalnya dibuat

dengan jumlah kaki yang banyak beserta brace–brace horisontal dan

diagonalnya. Dalam perkembangan selanjutnya, di Teluk Meksiko, kebanyakan

anjungan dikonstruksi dengan dua klasifikasi, klasifikasi yang satu memakai 10

atau 12 kaki sedang klasifikasi yang lain memakai 8 kaki. Dewasa ini, dengan

adanya ukuran pipa yang lebih besar, anjungan–anjungan cenderung

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 13

Page 14: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

dikonstruksi dengan 8 kaki. Jenis ini dapat dipakai sampai kedalaman 400 feet

(122 meter).

Struktur jacket berdiri mulai dari dasar laut (mudline) sampai ketinggian

10–14 feet (3–4 meter) di atas MWL (Mean Water Level). Hal tersebut

dimaksudkan agar walkway (lorong untuk berjalan), yang dipasang persis di

tempat mulainya kemiringan kaki struktur, berada di atas gelombang normal

harian.

Dalam arah melintang, di bagian atas jacket, jarak antara kaki kira–kira

36– 45 feet (12–13,7 meter). Sedangkan dalam arah memanjang jaraknya 40–

60 feet (12–18,3 meter). Jarak antara kaki dalam arah melintang sering

ditentukan oleh ukuran dari layout perlengkapan pengeboran dan atau produksi

yang akan ditempatkan di atas geladak. Geladak pengeboran dan geladak

produksi biasanya mempunyai ukuran yang melebihi area kaki–kaki jacket

(memiliki cantilever). Panjang cantilevernya kira–kira 12–15 feet.

Diameter pile dapat ditentukan dari tabel 1 dengan terlebih dahulu

menentukan besar kapasitas aksial yang dapat didukung oleh tiap pile dengan

pendekatan sebagai berikut :

. . . . (2.4)

Dengan : P = beban oleh tiang pancang

W = berat total

n = jumlah tiang pancang

1. Penentuan Ukuran Tiang Pancang

1. Diameter Tiang Pancang

Tabel 2.1 Penentuan Diameter Tiang Pancang Berdasarkan Kapasitas

Axial

D tiang pancang

Kapasitas lateral Kapasitas axial

(inchi) (ton) (ton)

30 50-75T 250-750

36 70-90 500-1000

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 14

Page 15: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

39 80-110 1000-1750

42 110-125 1500-2250

48 120-150 2000-2500

54 150-200 2500-2750

60 200-250 2750-3000

72 250-275 3000-4000

84 275-350 4000-5000

b ) Tebal Dinding Tiang Pancang

Tabel 2.2 Tebal Minimum Dinding Tiang Pancang

Kaki–kaki jacket dimiringkan agar memiliki ruangan yang lebih besar pada

dasar laut yang kemudian membantu dalam menahan momen guling yang

timbul. Kemiringan kaki jacket berkisar 1/8-1/10.

2.1.3.5 Perangkaan

Banyak pola yang biasanya dipakai pada perangkaan jacket bangunan

lepas pantai, antara lain pola K, T, N, X, Y, dan kombinasi dari pola-pola

tersebut. Pemilihan pola perangkaan yang digunakan ditentukan berdasarkan

kedalaman perairan dan lokasi bangunan lepas pantai yang direncanakan.

Tetapi pola perangkaan X seringkali dijumpai saat ini, karena pola perangkaan

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 15

Diameter Tiang Tebal Minimal

Inch Mm Inch Mm

24 610 0.5 13

30 762 3/16 14

36 914 - 16

42 1067 11/16 17

48 1219 3/4 19

60 1529 3/8 22

72 1829 1 23

84 2134 11/8 28

96 2438 11/4 31

108 2743 13/8 34

120 3048 11/2 37

Page 16: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

tersebut dapat memperpendek panjang efektif tanpa mengurangi kekakuan

struktur rangka penyangga. Bila satu kaki rangka X dalam keadaan tertekan

dan maka bagian yang lain tertarik dari lendutan ke luar bidang pada

pertemuan kedua rangka tersebut. Keuntungan lainnya adalah diameter kedua

rangka tersebut dapat dikurangi sehingga mengurangi beban gelombang pada

anjungan, dan pola perangkaan ini cocok pada daerah rawan gempa seperti di

Perairan Laut Jawa.

2.1.3.6 Rangka Tubular

Parameter utama dari suatu sambungan tubular antara lain :

D = diameter luar chord (m)

d = diameter luar brace (m)

T = tebal chord (m)

t = tebal brace (m)

α = sudut kemiringan brace terhadap chord (dalam derajat atau

radian)

L = panjang chord (m)

G = jarak terpendek antara ujung brace yang berhadapan yang

terletak pada penampang sambungan chord-brace (m).

Parameter yang paling menentukan dalam penentuan ukuran awal

rangka tubular adalah rasio kerampingan.

Tabel 2.3 Rasio Kerampingan

AREA kl/r

Teluk Meksiko 85

Pantai Timur USA 80Pantai Barat USA 80

Alaska 75Laut Utara 75

Timur Tengah 110

Asia Tenggara 110

Selain rasio kerampingan, karakteristik penting lainnya dari rangka

tubular adalah kestabilan penampang yang dinyatakan dalam radio diameter

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 16

Page 17: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

berbanding tebal dinding yang juga menentukan kestabilan terhadap buckling

lokal. Untuk memperoleh tebal minimum ini digunakan tabel berikut :

Tabel 2.4. Rasio D/t

Komponen Struktur Rangka D/tKaki Struktur 45

Sambungan Kaki 30 – 35Brace 40 – 60

Sambungan Brace 35 – 40

Kaki Geladak 35 – 40

Brace Truss Geladak 35 – 45

Sedang nilai K dapat ditentukan dari tabel :

Tabel 2.5 Nilai Faktor Panjang K

Part of Stuctur value of k

Top Deck Leg :  o With Bracing 1,0

o Portal (without bracing) 1,0

Jacket Leg and Piling :  

o Grouted Composite section 1,0

o Ungrouted Jacket Leg 1,0

o Ungrouted Piling between Shim Points 1,0

Deck Truss Web Members :  

o In Action Plane 0,8

o Out of Plane Action 1,0

Jacket Braces :  

o Face to face Length of Main Diagonals 0,8

o Face of Leg to Centerline of Joint Length of K Brace 0,8

o Longer Segment Length of X Brace 0,9

o Secondary Horizontals 0,7

o Deck Truss Chord Members 1,0

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 17

Page 18: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Di samping parameter sambungan di atas, juga sering dikenal beberapa

parameter sambungan yang tidak berdimensi.

1. Aspek Parameter β (d/D)

Nilai β antara 0,4 < β , 0,7. Bila β , 0,3 memberikan gambaran

kemungkinan kegagalan sambungan terutama dalam bentuk

kerusakan sambungan las akibat tarikan atau desakan brace pada

sisi chord, atau kegagalan desakan geser (punching shear failures).

Bila β > 0,8 kemungkinan kegagalan terjadi dalam bentuk keruntuhan

(collaps) pada chord. Bila 0,3 < β < 0,8 kemungkinan kegagalan

dalam bentuk interaksi antara punching shear dan collaps.

2. Aspek Parameter (R/T)

Nilai memberikan gambaran ketipisan dari struktur turbular.

Kegagalan yang sering terjadi adalah bentuk tekukan (buckling),

akibat dari hoop stres. Nilai untuk struktur tipis seperti bejana

minimal 7,0. Untuk bangunan lepas pantai nilai yang digunakan

minimal 10.

3. Aspek Parameter (t/T)

Nilai memberikan gambaran kemungkinan terjadi kerusakan

dinding chord yang mendahului kepecahan penampang brace. Hasil

penelitian harga untuk struktur bangunan lepas pantai berkisar 0,5

– 0, 7.

2.1.3.7 Perencanaan Geladak

1. Jenis Geladak

Geladak Produksi (Production Deck)

Geladak ini terletak paling bawah dari susunan geladak, karena alat-alat yang

digunakan untuk kegiatan produksi tidak membutuhkan ruang yang luas.

Geladak ini dimaksudkan sebagai tempat pengolahan dan pemisahan antara

minyak dan gas sebelum didistribusikan ke darat.

Geladak Pengeboran (Drilling Deck)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 18

Page 19: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Geladak ini terletak di atas geladak produksi. Pada geladak ini

ditempatkan fasilitas-fasilitas pengeboran seperti drilling derrick yang

membutuhkan ruangan terbuka dan bebas.

Geladak Instalasi (Instalation Deck)

Geladak ini digunakan sebagai tempat instalasi-instalasi pembantu

proses ekspoitasi, seperti bengkel dan fasilitas derek.

Geladak Tempat Tinggal (Quarter Deck)

Pada anjungan lepas pantai perlu pengawasan yang harus selalu

dikontrol, untuk itu disiapkan tempat tinggal yang direncanakan dengan

memperhatikan keselamatan dan kenyamanan untuk para pekerja.

Geladak Helikopter (Helideck)

Helikopter digunakan untuk mempermudah pengangkutan pekerja dari

darat ke anjungan dan sebaliknya yang terletak di tengah laut.

Bentuknya dapat berupa lingkaran ataupun persegi.

2. Kaki Geladak

Seperti halnya perencanaan pile, perencanaan kaki geladak juga

mempertimbangkan beban aksial yang akan ditumpu selain pertimbangan beban lain

dari lingkungan sekitarnya. Penentuan ukuran kaki geladak diusahakan agar geladak

terbawah tidak terkena puncak gelombang air laut, persamaannya

adalah : H = 0,5 Hm + PAT + PB . . . . (2.5)

Untuk ketebalan tiang kaki geladak dapat ditentukan sesuai rasio D/t

pada Tabel 2.3. Sedangkan pengukuran pengikat tiang geladak (brace) dapat

didekati dengan rasio kerampingan kl/r = 70-90 (Planning and Design of Fixed

Jacket Platform :564) dan ketebalannya sesuai dengan Tabel 2.3. Ukuran

pengikat tiang geladak yang diperoleh harus diuji dengan aspek parameter

sambungan tubular.

3. Balok dan Pelat Geladak

Beban yang bekerja pada pelat geladak didistribusikan ke penumpu

utama geladak (main truss) kemudian ke kaki geladak oleh balok geladak.

Geladak yang tidak ditutup dengan sebuah modul, maka bagian lantai geladak

ditutup dengan pelat baja yang ketebalannya tergantung jarak balok geladak.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 19

Page 20: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Adapun persamaan yang dipakai dalam penentuan ukuran balok dan pelat

geladak adalah sebagai berikut :

Mmaks = ql2 / 12 (untuk balok geladak) . . . . (2.6)

Fb = Mmax/S . . . . (2.7)

Mmaks = ql² / 10 (untuk pelat geladak) . . . . (2.8)

fb = Mmax/ S (S = lt2 (m)/6) . . . . (2.9)

dengan :

Mmaks = Momen maksimum yang bekerja padageladak untuk tiap 1 meter lebar pelat geladak.

q = distribusi beban geladak l = jarak antara balok geladak fb = tegangan kerja pada pelat FB = tegangan ijin, Syarat memenuhi fb < FB

Gambar 2.3 Tahapan Fabrikasi Struktur Jacket

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 20

Page 21: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gambar 2.4 Prosedur Instalasi Struktur Jacket

2.2. Karakteristik Lingkungan dan proses perancangan

2.2.1. Karakteristik Lingkungan

Adapun karakteristik lingkungan di Perairan Laut Jawa adalah sebagai

berikut :

٭ Kedalaman : 116,7 ft ; 35,5 meter

٭ Tinggi gelombang : 30,2 ft ; 9,2 meter

٭ Periode gelombang : 9,7 sekon

٭ Panjang gelombang : 456,2 ft ; 139,04 meter

٭ Pasang astronomi : 4,6 ft ; 1,4 meter

٭ Pasang badai : 0,5 ft ; 0,15 meter

٭ Tinggi pasang total : 5,1 ft ; 1,55 meter

٭ Kecepatan angin (mph) : 90 mph

٭ Kecepatan arus

Permukaan laut : 1 m/s ; 3,28 ft/s

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 21

Page 22: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Dasar laut : 0,2 m/s ; 0,66 ft/s

2.2.2. Proses perancangan

a). Penentuan berat geladak

Estimasi Luas Geladak

Dengan menggunakan metode ringkas ( rapid/thumb method ) dapat

ditentukan luas geladak dari grafik pada buku “Planning and Design of Fixed

Offshore Platforms” halaman 39. Untuk kapasitas produksi sebesar 67.500

BOPD, dari kurva teratas (Estimated upper Limit) diperoleh luas geladak

sebesar 40.000 ft2 atau sekitar 3716 m2.

Sumber ; Planning and Design of Fixed Offshore Platform, hal 39

Dari grafik diperoleh luas geladak = 40.000 ft²

Dimana luas ini terdiri setidaknya 4 level geladak, yaitu geladak produksi,

geladak pengeboran, geladak akomodasi dan helideck.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 22

Page 23: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

a) Berat kering (WD)

Berat kering yaitu berat yang dihitung berdasarkan berat pabrik

peralatan saat kosong yang dibagi ke dalam tiga komponen yaitu : 1.

Peralatan utama ; 2. Bulks ; 3. Struktur baja geladak.

Berat kering secara keseluruhan ditentukan berdasarkan grafik

hubungan jumlah produksi minyak perhari (BOPD) dengan berat

kering. Kurva yang digunakan adalah kurva teratas (Estimated Upper

Limit) pada daerah Warm Climate. Sehingga dari grafik diperoleh berat

kering untuk 67.500 BOPD adalah sebesar 9000 ton.

Berat kering akan digunakan sebagai beban pada analisa struktur

anjungan pada kondisi badai di mana pada saat itu anjungan tidak

beroperasi.

b) Berat Operasional (WO)

Berat operasional adalah berat yang terdiri dari bahan habis pakai

dan kandungan bahan cair pada bejana dan pipa, yang ditambahkan.

Dalam perencanaan struktur, berat operasional dapat mencapai (1,30–

1,35) dari berat kering, dengan mengambil nilai tertinggi maka

diperoleh :

1,30 x 9000 = 11700 ton

Berat operasional akan digunakan sebagai beban pada analisa

struktur anjungan pada kondisi normal pada saat anjungan beroperasi.

c) Berat Alat Angkat

Berat alat angkat yaitu berat section deck atau modul pada saat

diangkat. Berat alat angkat section deck ini akan menentukan tipe dan

kapasitas kren derek yang digunakan untuk mengangkat deck

section/fasilitas produksi. Kalkulasi dari berat kering modul atau deck

diambil sekitar (5%-8%) untuk memenuhi berat rangka baja sementara,

alat bantu angkat dan rigging. Dengan mengambil presentasi tertinggi

maka diperoleh :

5% x 9000 = 450 ton

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 23

Page 24: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Berat angkat akan digunakan sebagai beban pada analisa struktur

anjungan saat struktur geladak dalam kondisi terangkat.

d) Berat Pengetesan

Berat pengetesan diasumsikan relatif kecil karena pada saat

tertentu pengetesan biasanya dilakukan untuk satu jenis peralatan atau

sistem perpipaan saja sehingga berat pengetesan ini dapat diabaikan.

e) Berat Total

Beban yang bekerja pada konstruksi geladak yaitu berat

operasional ditambah berat pengangkatan, diperoleh :

Berat total = berat kering + berat alat angkat = 12150 ton

b). Penentuan luas geladak

Estimasi Berat Geladak

Sumber ; Planning and Design of Fixed Offshore Platform, hal 39)

Untuk kapasitas produksi sebesar 67.500 BOPD, dari grafik upperlimit

diperoleh luas geladak sebesar 40.000 ft atau sekitar 3716 m

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 24

Page 25: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Dari luas tersebut di atas akan dibagi atas empat geladak sebagai

berikut :

Geladak Produksi

: ( 60 x 24 ) m2 = 1440 m2

Geladak pengeboran

: ( 60 x 24 ) m = 1440 mGeladak akomodasi

: ( 29 x 20 ) m2 = 580 mGeladak helikopter (helideck)

: ( 16 x 16 ) m2 = 256 m

c). Penentuan tinggi Kaki geladak

Tinggi kaki geladak terhadap garis air rata-rata (MWL) adalah

H = 0.5 Hm + P + PB

Dimana :

o Tinggi gelombang maksimum (Hm) = 9.06 meter

o Pasang astronomi tertinggi = 1.38 meter

o Pasang badai (PB) = 0.15 meter

Jadi ketinggian maksimum yang dapat dicapai air laut dari MWL :

H = 0.5 HM + P + PB

= 0.5 x 9.06 + 1.38 + 0.15

= 6.06 meter

Sehingga untuk menjaga agar geladak tidak terjangkau oleh air laut,

maka rangka geladak di tambah 4 m diatas tinggi maksimum air laut

yang dapat dicapai oleh gelombamg air laut.

Geladak Produksi

Geladak produksi digunakan sebagai tempat pengolahan dan

pemisahan antara minyak, gas, dan air laut.

Geladak pengeboran

Geladak pengeboran ditempatkan 6 meter di atas geladak

Produksi.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 25

Page 26: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Geladak akomodasi dan helideck

Geladak ini di tempatkan di atas geladak pengeboran dengan

ketinggian 6 m diatas geladak pengeboran dengan mempertimbangan

keamanan tempat tinggal.

d). Penentuan jumlah kaki geladak

Mengingat dengan adanya ukuran pipa yang lebih besar dewasa

ini, anjungan-anjungan cenderung dikonstruksikan dengan 8 kaki. Jenis

ini dapat dipakai sampai kedalaman 122 m (400 ft). Maka dalam

perancangan konstruksi kali ini dipakai jumlah kaki struktur sebanyak 8

kaki yang melayani 12 sumur.

Dari hasil berat total yang diperoleh dapat ditentukan besarnya

beban yang didukung oleh 8 tiang pancang (kapasitas axial), sebagai

berikut :

dimana : P = beban oleh tiang pancang

W = berat total

n = jumlah tiang pancang

1519 Ton/kaki tiang pancang.

e. Penentuan jarak dan kemiringan kaki struktur

Jarak antara kaki struktur berkisar antara 10 - 18 m tergantung

dari jumlah tiang pancang sehingga diperoleh jarak antara kaki yang

sama yaitu sebesar 18 m sedangkan kemiringan kaki berkisar antara

1/8 – 1/20 dipilih kemiringan sebesar 1/16

f. Rangka Tubular

Pola perangkaan yang digunakan adalah pola rangka NX, N, dan

K dengan mempertimbangkan kekuatan struktur dan lokasi

perencanaan yang berada di Perairan Laut Jawa dimana daerah

tersebut merupakan daerah yang rawan gempa tanpa mengabaikan

biaya produksi.

g. Penentuan ukuran tiang pancang

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 26

Page 27: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Diameter dan tebal tiang pancang berdasarkan tabel kapasitas aksial

dan kapasitas lateral diperoleh ;

Diameter Tiang Pancang

Tabel 2.1 Penentuan Diameter Tiang Pancang Berdasarkan

Kapasitas Axial

D tiang pancang

Kapasitas lateral Kapasitas axial

(inchi) (ton) (ton)

30 50-75T 250-750

36 70-90 500-1000

39 80-110 1000-1750

42 110-125 1500-2250

48 120-150 2000-2500

54 150-200 2500-2750

60 200-250 2750-3000

72 250-275 3000-4000

84 275-350 4000-5000

Tebal Dinding Tiang Pancang

Tabel 2.2 Tebal Minimum Dinding Tiang Pancang

Untuk kapasitas axial 1519 ton diperoleh kapasitas lateral sebesar 80

- 110 ton dengan diameter tiang pancang sebesar 39 inchi

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 27

Diameter Tiang Tebal Minimal

Inch Mm Inch Mm

24 610 0.5 13

30 762 3/16 14

36 914 - 16

42 1067 11/16 17

48 1219 3/4 19

60 1529 3/8 22

72 1829 1 23

84 2134 11/8 28

96 2438 11/4 31

108 2743 13/8 34

120 3048 11/2 37

Page 28: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Untuk diameter tiang pancang diatas, dari tabel diperoleh tebal tiang

pancang (T) = 17 mm

Kaki Jacket

Karena tiang pancang pada struktur bangunan lepas pantai akan

dibungkus dengan kaki jacket sehingga diameter luar kaki jacket

direncanakan dengan menambah paling tidak 5 cm dari diameter luar tiang

pancang, menurut D. M. Rosyid dalam makalahnya berjudul “Perencanaan

Struktur Anjungan Lepas Pantai” halaman 14. jadi diameter luar kaki jacket

adalah :

D = 39 inchi (99.06 cm ) + 5 cm

=103,98 cm (41 inchi)

Tebal kaki jacket diperoleh dari rasio D/T yang ada dalam buku

“Planning and Designing Of Fixed Offshore Platforms…” halaman 539.

D/T = 45

T = 40,97 / 45 = 0,91 inchi

Komponen Struktur Rangka D/t

Kaki Struktur 45

Sambungan Kaki 30 – 35

Brace 40 – 60

Sambungan Brace 35 – 40

Kaki Geladak 35 – 40

Brace Truss Geladak 35 – 45

Sambungan Kaki Jacket

Diameter sambungan kaki diperoleh dengan penambahan sebesar 1

inchi pada diameter kaki jacket.

D = 41 inchi + 1 inchi

= 42 inchi

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 28

Page 29: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Rasio D/T untuk sambungan kaki, dari buku “Planning and Designing

Of…”halaman 539, adalah 30-35.

D/T = 30

T = 42 / 30

= 1,4 inchi.

Jadi diameter luar sambungan kaki = 42 inchi (107 mm)

Pengikat Kaki Jacket (Brace)

a. Bidang Vertikal

-. Brace horisontal

Diameter brace horizontal ditentukan dengan menentukan rasio

kerampingan KL/r, dimana

KL/r = 85

L = panjang brace (bagian terpanjang pada kaki struktur

= 22,4 meter

= 881,89 inchi

k = 0,7

sehingga diperoleh :

0,7 x 881,88 ----------------- = 85 0,35 d

d = 21 inchi ( 0,5 m)

Ketebalan brace dapat ditentukan menurut tabel rasio D/T yang ada

dalam buku “Planning and Designing Of Fixed Offshore Platforms…”

halaman 539, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 21 / 40

t = 0.52

Untuk ketebalan sambungan brace dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 29

Page 30: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

D/t = 40

t = 21 / 40

t = 0,52

Kontrol ukuran :

0,4 < ß < 0,7 ; = minimal 10 ; = 0,5 – 0,7

ß = d / D = r / T = t / T21 / 41 21 x 0,5 / 0,91 0.52 / 0,91

0,51 11 0,6

-. Brace N

Diameter brace N ditentukan dengan menentukan rasio kerampingan

KL/r, dimana

KL/r = 85

L = panjang brace (bagian terpanjang pada kaki struktur)

= 25,37 meter

= 998,82 inchi

k = 0,8

sehingga diperoleh :

0,8x 998,82 ----------------- = 85 0,35 d d = 27 inchi (68 cm)

Ketebalan brace dapat ditentukan menurut tabel rasio D/T yang ada

dalam buku “Planning and Designing Of Fixed Offshore Platforms…”

halaman 539, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 27 / 40

t = 0,67

Untuk ketebalan sambungan brace, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 27 / 40

t = 0,67

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 30

Page 31: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Kontrol ukuran :

0,4 < ß < 0,7 ; = minimal 10 ; = 0,5 – 0,7

ß = d / D = r / T = t / T27 / 41 27 x 0,5 / 0.91 0.67 / 0,910,66 15 0,7

b. Bidang Horisontal

-. Brace N,X

Diameter brace N,x ditentukan dengan menentukan rasio

kerampingan KL/r, dimana

KL/r = 85

L = panjang brace (bagian terpanjang pada kaki struktur)

= 23,20 meter

= 925,20 inchi

k = 0,8

sehingga diperoleh :

0,8 x 925.20 ----------------- = 85 0,35 d d = 25 inchi ( 63 cm)

Ketebalan brace dapat ditentukan menurut tabel rasio D/T yang ada

dalam buku “Planning and Designing Of Fixed Offshore Platforms…”

halaman 539, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 25 / 40

t = 0,62

Untuk ketebalan sambungan brace, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 31

Page 32: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

t = 25 / 40

t = 0,62

Kontrol ukuran :

0,4 < ß < 0,7 ; = minimal 10 ; = 0,5 – 0,7

ß = d / D = r / T = t / T25 / 41 25 x 0,5 / 0.91 0.62 / 0.910,61 14 0,7

c. Bidang Dalam

-, Brace K

Diameter brace k ditentukan dengan menentukan rasio kerampingan

KL/r, dimana

KL/r = 85

L = panjang brace (bagian terpanjang pada kaki struktur)

= 20,10 meter

= 791,34 inchi

k = 0,8

sehingga diperoleh :

0,8 x 791,34 ----------------- = 85 0,35 d d = 21 inchi ( 53 cm)

Ketebalan brace dapat ditentukan menurut tabel rasio D/T yang ada

dalam buku “Planning and Designing Of Fixed Offshore Platforms…”

halaman 539, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 21 / 40

t = 0,52

Untuk ketebalan sambungan brace, dipilih rasio D/t = 40, sehingga :

D/t = 40

t = 21 / 40

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 32

Page 33: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

t = 0,52

Kontrol ukuran :

0,4 < ß < 0,7 ; = minimal 10 ; = 0,5 – 0,7

ß = d / D = r / T = t / T21 / 41 21 x 0,5 / 0.91 0.52 / 0.910,52 12 0,6

Rencana Perangkaan/Konfigurasi Jacket

Berikut ini rencana pola rangka/ konfigurasi dari jacket yang akan

direncanakan:

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 33

Tampak depan

Tampak Atas

Tampak Samping

Page 34: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Penentuan Ukuran Struktur Geladak

Kaki Geladak

Diameter kaki geladak diambil sama dengan diameter tiang pancang.

D = 39 inchi

Dari tabel pada buku “Planning and Designing of…” halaman 539, rasio

D/T untuk kaki geladak adalah 35-45. maka tebal kaki geladak adalah :

D/T = 40

T = 39 / 40

T = 0,98 inchi (2,5 cm)

Penentuan Ukuran Pelat dan Balok Geladak

Ukuran balok dan pelat dapat ditentukan bila beban-beban yang

bekerja pada geladak sudah ditentukan. Beban yang dialami tiap

geladak tergantung peralatan dan perlengkapan yang terdapat pada

geladak tersebut.

1. Balok Geladak

Rumus yang digunakan untuk menetukan profil balok geladak adalah :

Mmaks = qL2/12

fb = Mmaks/Sx

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 34

Page 35: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Dengan Mmaks adalah momen maksimum yang bekerja tiap 1 m lebar pelat

geladak, q adalah beban balok geladak (distribusi beban geladak dikalikan

jarak antar balok geladak), L adalah panjang balok, fb adalah tegangan

yang bekerja pada pelat, Sx adalah modulus penampang pelat dan Fb

adalah tegangan akibat momen lengkung yang diizinkan (syarat batas

adalah fb < Fb).

- Balok geladak pada daerah produksi

Luas geladak = 1440 m2

Berat geladak ini diestimasikan sebesar 50 % dari berat total = 6075 ton,

sehingga beban yang bekerja pada geladak produksi :

=

=

= 41385.94 N/m2

q = 41385.94 x 0,705 = 29177.09 N/m2

L = 24 m

Mmaks =

Mmaks = = 1.400.500 N/m2

= 1400.50 kNm

= 1032.55 kip-ft

Dipakai profil WF W16x100 baja mutu A36 dengan Fy = 36 ksi,

Fb = 0.66 x 36 ksi = 24 ksi

Sx = 175 inchi3

fb =

fb =

= 5.90 ksi (39.28 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 35

Page 36: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

- Balok geladak pada daerah pengeboran

Luas geladak = 1440 m2

Berat geladak ini diestimasikan sebesar 40 % dari berat total = 4860 ton,

sehingga beban yang bekerja pada geladak produksi :

=

=

= 33108.75 N/m2

q = 33108.75 x 0,705 = 23341.67 N/m2

L = 24 m

Mmaks =

Mmaks = = 1120400 N/m2

= 1120.40 kNm

= 826.04 kip-ft

Dipakai profil WF W18x60 baja mutu A36 dengan Fy = 36 ksi,

Fb = 0.66x Fy = 24 ksi

Sx = 108 inchi3

fb =

fb =

= 7.65 ksi (50.92 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

- Balok geladak pada daerah lainnya (akomodasi dan

heliport)

Luas geladak = 580 m2

Berat geladak ini diestimasikan sebesar 10 % dari berat total = 1215 ton,

sehingga beban yang bekerja pada geladak produksi :

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 36

Page 37: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

=

=

= 20550.26 N/m2

q = 20550.26 x 0,705 = 14487.93 N/m2

L = 20 m

Mmaks =

Mmaks = = 482931 N/m2

= 482.93 kNm

= 356.05 kip-ft

Dipakai profil WF W14x48 baja mutu A36, dengan Fy = 36 ksi

Fb = 0.66 x 36 = 24 ksi

Sx = 70.3 inchi3

fb =

fb =

= 5,06 ksi (33,72 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

2. Pelat Geladak

Rumus yang bisa digunakan untuk menentukan jenis baja pelat geladak

adalah:

Mmaks = ql2/l2 (2.9)

fb = Mmaks/ S (2.10)

S = l . t2 / 6 (2.11)

Dengan Mmaks adalah momen maksimum yang bekerja tiap 1 m lebar pelat

geladak, q adalah beban balok geladak (distribusi beban geladak dikalikan

jarak antar balok geladak), l adalah jarak antar balok geladak, fb adalah

tegangan yang bekerja pada pelat, S adalah modulus penampang pelat dan

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 37

Page 38: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Fb adalah tegangan akibat momen lengkung yang diijinkan (syarat batas

adalah fb < Fb).

- Pelat geladak pada daerah produksi

q = 41385.94 x 0,705 = 29177.09 N/m2

l = jarak antar balok geladak

= 0.6 m (24 inch)

Mmaks =

Mmaks =

= 1.050 kNm

= 0.774 kip-ft

Digunakan pelat baja mutu A36, t = 3/4 inch (19 mm)

Fy = 36 ksi

Fb = 0.66 x Fy = 24 ksi

S =

= = 0.056 inch3

fb =

=

= 13.77 ksi (91.65 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

- Pelat geladak pada daerah pengeboran

q = 33109 x 0,705 = 23341.67 N/m2

l = jarak antar balok geladak

= 0.6 m (24 inch)

Mmaks =

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 38

Page 39: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Mmaks =

= 0.840 kNm

= 0.620 kip-ft

Digunakan pelat baja mutu A36, t = 3/4 inch (19 mm)

Fy = 36 ksi

Fb = 0,66 x Fy = 24 ksi

S =

= = 0.056 inch3

fb =

=

= 11.01 ksi (73.32 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

- Pelat geladak pada daerah lainnya (akomodasi dan heliport)

q = 20550.26 x 0,705 = 14487.93 N/m2

l = jarak antar balok geladak

= 0.6 m (24 inch)

Mmaks =

Mmaks =

= 0.522 kNm

= 0.385 kip-ft

Digunakan pelat baja mutu A36, t = 0,5 inch (13 mm)

Fy = 36 ksi

Fb = 0,66 x Fy = 24 ksi

S =

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 39

Page 40: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

= = 0.025 inch3

fb =

fb =

= 15.38 ksi (102.39 MPa)

Sehingga didapatkan fb < Fb (perancangan aman dan memenuhi)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 40

Page 41: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Rencana Perangkaan/Konfigurasi Geladak

Berikut ini adalah konfigurasi Geladak yang akan direncanakan :

Geladak Produksi : ( 60 x 24 ) m2

Geladak pengeboran : ( 60 x 24 ) m

Geladak akomodasi : ( 29 x 20 ) m2

Geladak helikopter (helideck) : ( 16 x 16 ) m2

`

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 41

Tampak Depan

Tampak Samping

Page 42: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

RESUME PERENCANAAN

BOPD/Lokasi : 67.500/Laut Jawa

Jenis Konstruksi : Jacket Steel Platform ( terpancang)

Fungsi Konstruksi : Anjungan produksi dan pengeboran

Berat Total Geladak : 12150 ton

Material Struktur ;

Kaki struktur & geladak, jacket brace : Baja Group I kls C spes. API M grade B

Joint chord, joint brace, brace X : Baja Group II kls B spes. API 5L grade N52

Balok geladak dan pelat geladak : Baja Group I kls C spes. ASTM mutu A36

Jumlah Kaki Struktur / Kemiringan : 8 buah / 1 : 16

:

Ukuran Pile : Diameter = 39 inchi, tebal 23 mm

Pola perangkaan : Rangka NX, N, DAN K

Struktur Jacket :

Kaki jacket : Diameter 41 inchi, tebal 1 inchi

Brace Horizontal : Diameter 21 inchi, tebal 0.52 inchi

Brace N : Diameter 27 inchi, tebal 0.67 inchi

Brace N,X : Diameter 25 inchi, tebal 0.62 inchi

Brace K : Diameter 25,4 Inchi, tebal 0,64 inchi

Luasan geladak :

Geladak Produksi : 60 x 24 m²

Geladak Pengeboran : 60 x 24 m²

Geladak tempat tinggal : 29 x 20 m²

Geladak Helikopter : 16 x 16 m²

Struktur Geladak :

Kaki Geladak : Diameter 39 inchi tebal 1 inchi

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 42

Page 43: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Balok geladak : Profil WF baja mutu A36, Fb = 24 ksi (158 Mpa)

Pelat Geladak : Pelat baja mutu A36, Fb = 24 ksi(158 Mpa)

BAB III

ANALISA BEBAN LINGKUNGAN

3.1 Landasan Teori

3.1.1 Beban Gelombang

Gaya gelombang yang bekerja pada elemen struktur untuk kondisi yang

sebenarnya memiliki bentuk non linier. Dalam hal ini penentuan gaya gelombang

pada tiap elemen harus dihitung dengan peninjauan lebih dari satu titik ordinat

gelombang. Selain itu penentuan letak garis air permukaan gelombang pada

elemen sulit untuk diketahui tanpa menggambarkan posisi dari gelombang dan

elemen tersebut.

3.1.1.1 Penentuan Karakteristik Gelombang

Adapun karakteristik gelombang antara lain:

Panjang Gelombang (); terukur

dalam satuan jarak secara horisontal arah jalaran dari puncak gelombang ke

puncak gelombang berikutnya.

Periode Gelombang (T); terukur

dalam satuan waktu, merupakan waktu yang diperlukan oleh partikel fluida cair

untuk berada pada kedudukan serupa dalam rangkaian pergerakan gelombang.

Tinggi Gelombang (H); terukur

dalam satuan jarak secara vertikal arah Z dari puncak tertinggi sampai lembah

terdalam profil gelombang yang terjadi.

Adapun parameter yang digunakan dalam menganalisa gelombang adalah kedalaman

perairan serta parameter-parameter lain (percepatan dan kecepatan gelombang) yang

diperoleh dari teori gelombang.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 43

Page 44: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gambar 3.1 Profil Gelombang

3.1.1.2 Penentuan Teori Gelombang

Salah satu parameter yang digunakan untuk mengetahui teori

gelombang yang sesuai dalam perhitungan adalah nilai perbandingan

kedalaman perairan dengan panjang gelombang (h/λ) dimana nilainya

adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1. Hubungan h/λ

Teori gelombang

Kondisi yang disyaratkan

Knoidal h/λ < 0,1 hλ2 / h3 > 15 Solitary h/λ < 0,02 hλ2 / h3 > 15 Stoke h/λ > 0,1  

hλ2 / h3 < 15 Airy

h/λ < 0,05 ( air dangkal)h/λ > 0,5 ( air dalam )

Bila diketahui : h = 32.01 m; H = 10.21 m ; λ = 146,57 m

diperoleh : h/λ = 0,21 , H/λ = 0,0696

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 44

Page 45: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Dari nilai tersebut maka teori gelombang yang cocok adalah Airy dan Stokes.

Sumber : Offshore Structural Engineering,hal. 113.

Dari grafik diperoleh bahwa teori gelombang yang mendekati adalah

teori gelombang stokes. Oleh kedua kondisi teori gelombang yang diisyaratkan

tersebut maka teori gelombang yang digunakan adalah teori gelombang stokes

3.1.1.3 Teori Gelombang Laut

Pada umumnya bentuk gelombang di alam sangat kompleks dan sulit

digambarkan secra matematis; karena ketidak-linieran, efek tiga dimensi dan bentuk

yang random (mempunyai tinggi dan periode yang berbeda).

Adapun teori gelombang dengan berbagai derjat kompleksitas dan ketelitian

untuk menggambarkan gelombang di alam, antara lain Airy, Stokes, Cnoidal, dan

Soliton.

Karakteristik gelombang yang diperlukan dalam proses perencanaan bangunan lepas

pantai adalah:

Elevasi gelombang permukaan

Kecepatan partikal air (horisontal

dan vertikal)

Percepatan partikel air

(horisontal dan vertikal)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 45

Page 46: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Bilangan, frekuensi dan dispersi

relasi gelombang

Kecepatan gelombang (celeritas)

Tekanan gelombang

a. Teori Gelombang Airy

Teori gelombang Airy merupakan teori gelombang paling sederhana dari

semua teori gelombang yang ada. Teori ini berdasar atas batasan bahwa

amplitudo gelombang yang terjadi, sangatlah kecil dibanding kedalaman laut dan

panjang gelombangnya. Teori ini diturunkan dari persamaan Laplace untuk

Irrotasional Flow dengan kondisi batas dasar laut dan permukaan air.

b. Teori Gelombang Stokes

Dalam proses linierisasi di teori Airy, persamaan gelombang diturunkan

dengan mengabaikan suku (u2 + v2) dari persamaan Bernoulli. Jika tinggi

gelombang relatif besar, maka suku tidak linier tersebut, tidak boleh diabaikan.

Oleh karena itu, dengan memperhitungkan besaran-besaran yang berorde lebih

tinggi; sehingga didapatkan nilai tambahan dari komponen persamaan yang

berorde lebih tinggi tersebut, seperti orde dua (Stokes orde 2), orde tiga (Stokes

orde 3) dan seterusnya.

c. Teori Gelombang Cnoidal

Untuk memformulasikan gelombang panjang dengan amplitudo berhingga di

laut dangkal, akan lebih sesuai jika digunakan teori gelombang Cnoidal.

Gelombang Cnoidal adalah gelombang periodik yang lazimnya mempunyai

puncak tajam yang dipisahkan oleh lembah yang cukup panjang. Teori ini berlaku

apabila nilai h/ =1/8 dan nilai parameter Ursell (UR = H2/h3) lebih dari 26.

d. Teori Gelombang Soliton

Gelombang Soliton merupakan gelombang berjalan yang terdiri dari satu

puncak gelombang. Jika gelombang memasuki perairan yang sangat dangkal,

amplitudo gelombang menjadi semakin tinggi, puncaknya menjadi sangat tajam

dan lebahnya menjadi semakin datar. Gelombang Soliton merupakan gelombang

translasi, dimana kecepatan partikel air hanya bergerak dalam penjalaran

gelombang.

3.1.1.4 Teori Gaya Gelombang

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 46

Page 47: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gaya gelombang yang berpengaruh pada struktur bangunan lepas pantai dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan Morison, Fruode-Krillof dan Difraksi.

Persamaan Morison digunakan bila diameter struktur lebih kecil jika dibandingkan

dengan panjang gelombang (D/ < 0,2). Teori Fruode-Krillof digunakan untuk suatu

keadaan dimana gaya gesek (drag force) kecil dibanding dengan gaya inersianya.

Teori difraksi digunakan jika bentuk atau diameter struktur cukup bear dibandingkan

dengan panjang gelombang (D/ > 0,2)

Persamaaan Morison menyatakan gaya yang timbul persatuan panjang pada

suatu elemen dari tiang yang terletak/terendam pada suatu aliran fluida yang bergerak.

Persamaan Morison dapat ditulis dalam;

(3.1)

dimana ρ = Kerapatan Fluida (Kg/m3)

CD = Koefisien Gesek (menurut API, 1980 = 0,6 ~ 1,0)

CI = Koefisien Inersia (menurut API, 1980 = 1,5 ~ 2,0)

u = Kecepatan flluida pada titk yang ditinjau (m/dtk)

ax = Percepatan fluida pada titik yang ditinjau (m/dtk2)

D = Diameter pile (m)

= harga mutlak kecepatan fluida (m/dtk)

Adapun gaya yang bekerja sepanjang pile dari y = 0 sampai y = y adalah

F = (3.2)

Dengan demikian dapat diperoleh model distribusi gaya gelombang yang bekerja

pada tiang pancang sebagai berikut:

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 47

Page 48: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gambar 3.2 Ilustrasi Distribusi Gaya Gelombang

Bila keadaan tiang pancang dalam air memiliki kedudukan seperti Gambar 3.2

berkoordinat polar (,) maka gaya gelombang yang bekerja terbagi dua seperti

Gambar 3.3 di bawah ini:

Gambar 3.3 Ilustrasi Pile Pada Kedudukan Sembarang

Gambar 3.3 di atas dapat ditentukan kecepatan dan percepatan air pada pile yaitu:

o Kecepatan Partikal Air Arah Normal (m/dtk)

(3.3)

o Kecepatan Partikal Air Arah Sumbu X (m/dtk)

(3.4)

o Kecepatan Partikal Air Arah Sumbu Y (m/dtk)

(3.5)

o Kecepatan Partikal Air Arah Sumbu Z (m/dtk)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 48

Page 49: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

(3.6)

dengan

(3.7)

Adapun komponen perceptan dapat dihitung dengan:

o Percepatan Partikel Air Arah Sumbu X (m/dtk2)

(3.8)

o Percepatan Partikel Air Arah Sumbu Y (m/dtk2)

(3.9)

o Percepatan Partikel Air Arah Sumbu Z (m/dtk2)

(3.10)

Hubungan antara persamaan-persamaan tersebut dirumuskan oleh Morison, yakni

besar gaya persatuan panjang pile (N/m), untuk kedua arah yaitu:

(3.11)

(3.12)

(3.13)

Sehingga gaya normal persatuan panjang pada elemen (N/m) adalah:

F = (fx2 + fy

2 + fz2)1/2 (3.14)

Gaya total (N) dari elemen untuk masing-masing arah sepanjang L pile, yaitu:

Fx = fx . L

Fy = fy . L (3.15)

Fz = fz . L

3.1.1 Beban Arus

3.1.2.1 Kecepatan Arus

Arus mempunyai kondisi lingkungan yang penting untuk diperhitungkan dalam

perancangan anjungan karena mempunyai pengaruh pada:

Letak dan arah kedudukan

sandaran kapal dan dampar tongkang.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 49

Page 50: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Gaya yang diderita anjungan

Pada umumnya dikategorikan ke dalam:

Arus pasut (terkait pasut

astronomis)

Arus sirkulasi (terkait dengan

pola sirkulasi laut)

Arus yang ditimbulkan oleh

badai/ angin.

Hasil penjumlahan vektor dari ketiga arus tersebut merupakan arus total. Arus laut

pada dasarnya memberikan pengaruh pada beban dinamis, yaitu pada gaya drag

dalam persamaan Morison.

Besar dan arah dari arus pasut pada permukaan air umumnya diperoleh dengan

mengukur besarnya arus pada daerah setempat. Adapun variasi kecepatan arus

dapat dihitung dengan persamaan:

UT = U0 (y/h)1/7 (3.16)

dengan UT : Kecepatan arus pada ketinggian y dari permukaan (m/dtk)

U0 : kecepatan arus di permukaan laut (m/dtk)

h : kedalaman laut (m)

y : kedalaman yang ditinjau (m)

3.1.2.2 Gaya Arus

Gaya arus pada struktur mempunyai kombinasi dari gaya angkat (lift) dan gaya

drag. Gaya lift baru diperhitungkan bila pemebebanan terjadi pada silinder panjang

dengan perbandingan panjang-diameter yang besar. Besarnya gaya arus pada struktur

adalah;

(3.17)

(3.18)

dengan fL : gaya angkat persatuan panjang (N/m)

fD : gaya drag persatuan panjang (N/m)

CL : Koefisien gaya angkat

UT : CD/3 (BKI, 1991)

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 50

Page 51: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

CD : Koefisien gaya drag

D : diameter batang struktur (m).

3.1.3 Beban Angin

Besarnya gaya angin tergantung pada kecepatan hembusan angin dan ukuran

serta bentuk dari struktur. Dalam buku Offshore Structural Engineering, hal 93,

diberikan persamaan untuk menghitung gaya angin (N) yang bekerja pada suatu

obyek;

(3.19)

dengan : massa jenis udara; 1,29 Kg/m3

Cw : Koefisien gaya angin

A : luas bidang tangkap angin (m2)

V : kecepatan angin (m/dtk)

Nilai koefisien gaya angin dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut.

Tabel 3.2 Koefisien gaya Angin

Obyek Koefisien gaya Angin

Balok 1,50

Silinder 0,50

Sisi –sisi bangunan 1,50

Proyeksi Area Patform 1,00

Untuk obyek yang kedudukannya miring maka persamaan gaya angin yang lebih

konservatif (N) adalah;

F = ½ . . CW. A.V2. cos (3.20)

3.2 Perhitungan Beban Lingkungan

3.2.1 Beban Gelombang

Beberapa asumsi digunakan untuk menyederhanakan perhitungan, asumsi

tersebut adalah:

Gaya yang bekerja pada

tiap elemen dianggap senagai beban merata.

Penentuan sumbu global

struktur, untuk arah vertikal sumbu Y dan arah horisontal sumbu X dan sumbu

Z.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 51

Page 52: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Penentuan arah gelombang

searah sumbu X, jadi sudut datang gelombang 0o terhadap sumbu X atau 90o

terhadap anjungan.

3.2.1.1 Penentuan Karakteristik Gelombang

Dari data-data yang ada maka karakteristik gelombang tempat operasional

struktur adalah sebagai berikut

Kedalaman perairan (h) =

35,48 m

Tinggi gelombang (H) = 9.2

m

Periode gelombang (T) =

10 detik

Panjang gelombang () =

138,68 m

3.2.1.2 Penentuan Teori Gelombang

Dengan h = 35,48 m; H = 9,2 m; = 138,68 m

Diperoleh h/ = 0,25 , H/ = 0,066

Dari nilai tersebut, maka teori gelombang yang memenuhi adalah teori

gelombang Stokes (Tabel 3.1).

3.2.1.3 Parameter Gelombang Stokes

Untuk h/ = 0,21, maka dengan interpolasi (Tabel A.1, A.2 dan A.3 pada lampiran

A) parameter profil gelombang, parameter kecepatan serta parameter frekuensi dan

tekanan dapat diperoleh sebagai berikut:

F22 = 0.5962 G11 = 1,00 C1 = 1.108

F24 = 0.8887 G13 = -0.9590 C2 = 1.794

F33 = 0.4821 G15 = -1.5045 C3 = -0.021

F35 = 1.6414 G22 = 0.1815 C4 = 0.008

F44 = 0.4748 G24 = 0.7385

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 52

Page 53: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

F55 = 0.5085 G33 = -0.0233

G35 = 0.2179

G44 = 0.0039

G55 = 0

Dari persamaan (9) pada lampiran A, maka dapat sitentukan parameter a

sebagai berikut:

a = (kH/2) – a3F33 – a5(F35 + F55)

dimana k = 2π/λ = 0.0453 m-1

kH/2 = 0.4170

nilai kH/2 = 0.4170 diambil nilai awal proses iterasi untuk memperoleh nilai a,

sehingga dari persamaan di atas diperoleh a = 0.2037

Dari persamaan (8) pada lampiran A , diperoleh harga F1 sampai F5 sebagai

berikut

F1 F2 F3 F4 F5

0.203670116 0.026260407 0.004648108 0.000816987 0.000178212

Dengan persamaan (7) pada lampiran A, free-surface water deflection η adalah

sebagai berikut:

η = 0.203670116 cos θ + 0.026260407 cos 2θ + 0.004648108 cos 3θ

+ 0.000816987 cos 4θ + 0.000178212 cos 5θ

dimana θ = kx - t

frekuensi gelombang ditentukan dari persamaan (12) pada lampiran A dan parameter

frekuensi dan tekanan sebagai berikut:

= gk (1 + a2C1 + a 4 C2 ) tanh kh

Dengan g = 9,81 m/s2, maka :

= 0.6561 t-1

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 53

Page 54: BLP padink

PROFIL GELOMBANG

-6.00000

-4.00000

-2.00000

0.00000

2.00000

4.00000

6.00000

0 100 200 300 400 500 600 700

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Untuk t = 1 detik, dan x = 1 hingga 2, diperoleh:

profil gelombangO n 350 5.074830 5.19740 360 5.1974010 5.07483 370 5.0748320 4.72008 380 4.7200830 4.16877 390 4.1687740 3.47093 400 3.4709350 2.68068 410 2.6806860 1.84747 420 1.8474770 1.01124 430 1.0112480 0.20140 440 0.2014090 -0.56135 450 -0.56135

100 -1.26266 460 -1.26266110 -1.89263 470 -1.89263120 -2.44488 480 -2.44488130 -2.91577 490 -2.91577140 -3.30360 500 -3.30360150 -3.60742 510 -3.60742160 -3.82616 520 -3.82616170 -3.95835 530 -3.95835180 -4.00260 540 -4.00260190 -3.95835 550 -3.95835200 -3.82616 560 -3.82616210 -3.60742 570 -3.60742220 -3.30360 580 -3.30360230 -2.91577 590 -2.91577240 -2.44488 600 -2.44488250 -1.89263 610 -1.89263260 -1.26266 620 -1.26266270 -0.56135 630 -0.56135280 0.20140 640 0.20140290 1.01124 650 1.01124300 1.84747 660 1.84747310 2.68068 670 2.68068320 3.47093 680 3.47093330 4.16877 690 4.16877340 4.72008 700 4.72008

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 54

Page 55: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Profil Gelombang

Gambar 3.4 Profil Gelombang Terpaan

Kecepatan gelombang c dapat dicari dengan menggunakan persamaan (13)

pada lampiran A, yakni:

C = [ g/k ( 1+ a2C1 + a4C2) tanh kh ]1/2

= 14.4755 dtk

Dari persamaan (11) pada lampiran A, harga G1 sampai G5 diperoleh sebagai

berikut:

G1 G2 G3 G4 G5

0.1950410 0.0175957 -0.0003614 0.0000267 0

Untuk menentukan kecepatan partikel air, terlebih dahulu ditentukan pusat

beban (y dan x) pada masing-masing elemen. Elemen yang berada di bawah

garis air, letak titik pusat beban terletak pada bagian tengah elemen tersebut;

sedangkan elemen yang berada sebagian di bawah garis air dan sebagian di

atas garis air, letak titik pusat beban pada permukaan air titik pusat beban pada

permukaaan air.

Dengan mengetahui titik awal (j) dan titik akhir (k) joint tiap elemen, maka

harga y dan x dapat digunakan rumus berikut:

y = yj + (L/2) . cos θ x = xj + (Lxz/2) . cos θ

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 55

Page 56: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

untuk elemen yang sebagian di bawah air dan sebagian di atas

permukaan, maka:

y = h x = xj + (Ly . tg )

dimana θ dan adalah sudut kemiringan elemen terhadap sumbu x dan y.

Penentuan titik pusat beban pada masing-masing elemen struktur dapat dilihat

pada lampiran B. Perhitungan kecepatan partikel air dapat ditentukan dengan

persamaan (10.a).

Misalkan kita mengambil contoh dari elemen 135 dengan x = 29,20 y =

39,48 m untuk t = 0 detik dari dasar laut dengan nilai sebagai berikut:

1. Kecepatan partikel air horizontal (u) dalam satuan m/s

2. kecepatan partikel air arah vertikal (v) dalam m/s

Sesuaai dengan persamaaan (15.a),(15.b),(16.a) dan (16.b), maka diperoleh:

U1 = 2.078823628

U2 = -0.240916628

U3= 0.009856877

V1 = 3.597271272

V2= 0.342002867

V3= 0.001301071

R1= 0.501262188

R2= -0.02289106

R3= -0.005388045

S1= 0.427123471

S2= 0.096219064

S3= -0.004090769

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 56

Page 57: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

U4 = -0.000291467

U5 = 0

V4= -0.000802036

V5= 0

R4= 0.000434209

R5= -5.80905

S4= 0.002691713

S5= -3.64773

Percepatan partikel air horisontal dan vertikal dapat dicari untuk tiap

elemen. Sebagai contoh elemen 135 dengan x = 29,8337 m; y = 32,03 m

untuk t = 0 detik

untuk arah Vertikal (ax)

ax = 1.668329555 m/s2

untuk arah horizontal (ay)

ay = -0.567979062 m/s2

3.2.1.3 Gaya Gelombang (Selinder pada Kedudukan Sembarang)

Untuk selinder yang memiliki kedudukan sembarang, sebelum menetukan

kecepatan dan percepatan partikel air serta gaya gelombang pada masing-

masing elemen, terlebih dahulu ditentukan sudut kemiringan terhadap sumbu x

dan sumbu y (θ dan ), berikut rumus yang digunakan:

Lx = Xk – Xj Ly = Yk – Yj Lz = Zk – Zj

L = (Lx2 + Ly2 + Lz2)1/2

Θ = arc cos (Lx/Lxz)

= arc cos (Ly/L)

Sebagai contoh elemen 135 dengan x = 29.2 m; y = 39.48 m untuk t = 0

detik dengan Θ = 00 dan = 900

maka sesuai dengan pers. 2.13 diperoleh:

Cx = sin cos θ = 1

Cy = cos = 6.13

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 57

Page 58: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Cz = sin sin θ = 0

1. Menghitung kecepatan normal partikel air terhadap sumbu

silinder yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

W = [u2 - v2 –(cxu + cyv)2]1/2

= -446488.64 m/s

2. Menghitung kecepatan normal partikel air pada sumbu lokal x (Un), y (Vn),

dan z (Wn) sebagai berikut.

= 0 m/s

= 3.939773174 m/s

= 0 m/s

3. Menghitung komponen percepatan normal partikel air pada sumbu

x (anx), y (any), dan z (anz).

= 0 m/s2

= -0.567979062 m/s2

= 0 m/s2

Gaya persatuan panjang pada elemen 135 (D = 0.602 m, L = 18 m) dapat

dihitung dengan persamaan (3.11), (3.12), (3.13) sebagai berikut:

= 0 kN

= 4.459058385 kN

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 58

Page 59: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

= 0 kN

Gaya tottal elemen 27 (persamaan (3.15) untuk masing-masing arah

Fx = fxL

= 0 kN

Fy = fyL

= 80.26 kN

Fz = fzL

= 0 kN

Maka Total gaya gelombang yang bekerja (pers. 3.14) adalah :

Ftotal = (Fx2 + Fy2 + Fz2)0,5

= 1 kN

Data lengkap mengenai gaya gelombang pada elemen lainnya yang

terdapat pada tiang pancang dapat dilihat pada lampiran.

3.2.3 Beban Arus

Arus adalah gerakan air secara horizontal dari suatu tempat ke tempat lain

yang disebabkan oleh adanya angin dipermukaan laut, pasang surut,

perbedaan temperatur dan salinitas air laut, maupun oleh adanya perbedaan

tekanan air laut.

Arus laut dapat mamberikan pengaruh pada beban dinamis, yaitu pada

gaya drag dalam persamaan Morisson.

a. Kecepatan arus

Kecepatan arus (pers.3.16) pada elemen 135 dengan y = 32,03 m dan Uo =

0.21 m/dtk adalah sebagai berikut

UT = Uo (y/h)1/7

= 0.64 (0 /35.48 )1/7

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 59

Page 60: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

= 0 m/dtk

b. Gaya arus

Perhitungan gaya arus, sebagai contoh elemen 135 (y =32,03 m dan D =

0.694) dengan = 1.025 ton/m2 Cd = 1.0 dan CL Cd/3 = 0.333, maka gaya

angkat (fL) dan gaya Drag (fD) (pers.(3.17) dan (3.18) adalah sebagai berikut:

fL = 0,5 .CL.D.UT2

= 0 kN/m

fD= 0,5 .CD.D.UT2

= 0 kN/m

Jadi gaya totalnya yaitu :

F total = fD + fL

= 0 kN/m

Gaya arus pada seluruh titik kumpul yang terdapat pada tiang utama dapat

dilihat pada lampiran.

3.2.4 Beban Angin

Untuk menyederhanakan perhitungan , angin dianggap bergerak horisontal

dengan arah searah sumbu global-X (nol derajat). Gaya angin dihitung pada

elemen diatas permukaaan air, panjang yang diukur mulai dari perpotongan

garis air ke atas untuk elemen yang sebagian di bawah dan sebagaian di atas

permukaan air.

Untuk penentuan sudut datang angin ()terhadap elemen, dapat digunakan

ketentuan sebagai berikut:

Untuk elemen yang miring terhadap arah datang angin, =

Untuk elemen yang tegak lurus terhadap arah datang angin,

= 0o

Untuk elemen yang sejajar bidang xz dan bersudut terhadap

sumbu x, = 0o

Untuk elemen yang sejajar dan searah sumbu global x, = 90o

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 60

Page 61: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

Untuk elemen yang sebagaian berada di bawah permukaaan air, maka

penentuan panjang elemen adalah:

L = (yk – h)/ cos

Sebagai contoh untuk elemen 135 (L = 18 m, D= 0.602234 , = 0 o) dengan

kecepatan angin V = 27,71 m/dtk, C =0,5 (untuk Selinder), = 1.025 Kg/m3,

maka besar gaya angin (pers.(3.19)) pada elemen tersebut adalah:

= 196.76 kN

Gambar 3.5 Ilustrasi Bidang Tanagkap Angin Arah Depan dan Samping

Sesuai gambar di atas maka dapat ditentukan gaya angin pada geladak dan

bangunan atas seperti berikut:

o Kaki Geladak (C = 0,5)

L = 7 m; D = 0.9906 m; A = L x D = 6,7242 m2 , V = 27,71 m/dtk, maka

untuk 8 kaki geladak A = 55,4736 m2

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 61

62 m 26 m

7 m

4 m

3 m

14 m

36 m

Page 62: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

= 10914.988 N

o Geladak (C = 1,5); luas tower hingga ketinggian 6 m = 37.5m2

a. tampak depan

A = (62. 6) + ((62. 6) -37,5) + (36 x 6 ) + (14 . 1)

= 936.5 m2

b. tampak samping

A = (26. 6) + ((26. 6) -37,5) + (26 x 6 ) + (14 . 1)

= 444.5 m2

Atotal = 2(936,5 + 444,5)

= 2762 m2

= 543451.2598 N

o Deck Tower (C = 0,5)

A total = 74,831m2

= 14723751.35 N

Gaya angin total yang bekerja pada geladak dan bangunan atas:

F = 10914.988 +543451.2598 + 14723751.35

= 15278117.6 kN.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 62

Page 63: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan gaya gelombang pada fixed offszhore platform yang

direncanakan, yaitu dengan asumsi ωt = 6, maka dapat diambil suatu

kesimpulan bahwa gelombang terbesar yang terjadi terdapat pada elemen

nomor 24

Gambar distribusi beban gelombang arah x pada kaki jacket

NO. KETERANGAN RUMUS MENYATAKAN

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Elemen

Φ

Θ

X (meter)

η

Y (meter)

u (m/s)

h/2 cos (kx – ωt)

Nomor elemen

Sudut kemiringan

elemen terhadap sumbu

y

Sudut kemiringan

elemen terhadap sumbu

x

Jarak elemen terhadap

sumbu x

Fluktuasi muka air laut

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 63

Page 64: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

v (m/s)

ax (m/s2)

ay (m/s2)

l (meter)

D (meter)

CD

CI

anx (m/s2)

any (m/s2)

anz (m/s2)

0,6 – 1

1,5 – 2

anx = ax -cx (cx ax+cy ay)

any = ay - cy (cy ax + cy ay)

anz = - cz (cx ax + cy ay)

un = u - cx (cx u + cy v)

Kedudukan komponen

struktur dari dasar laut

Kecepatan gelombang

arah sumbu x

Kecepatan gelombang

arah sumbu y

Percepatan gelombang

arah sumbu x

Percepatan gelombang

arah sumbu y

Panjang elemen

Diameter elemen

Koefisien gaya gesek

Koefisien gaya inersia

Percepatan normal

partikel air pada sumbu

local x

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 64

Page 65: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

Un (m/s)

Vn (m/s)

Wn (m/s)

V (m/s)

fx (kN/m)

fy (kN/m)

fz (kN/m)

Fx (kN)

Fy (kN)

Fz (kN)

F (kN)

vn = v - cy (cx u + cy v)

wn = - cz (cx u + cy v)

v

fx =

fy =

fz =

fx x l

fy x l

fz x l

F = (Fx2 + Fy2 + Fz

2)0,5

Percepatan normal

partikel air pada sumbu

local y

Percepatan normal

partikel air pada sumbu

local z

Kecepatan normal

partikel air pada sumbu

local x

Kecepatan normal

partikel air pada sumbu

local y

Kecepatan normal

partikel air pada sumbu

local z

Kecepatan normal

elemen

Gaya gelombang tiap

satuan panjang arah x

Gaya gelombang tiap

satuan panjang arah y

Gaya gelombang tiap

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 65

Page 66: BLP padink

FIXED OFFSHORE PLATFORMS

satuan panjang arah z

Gaya gelombang arah x

Gaya gelombang arah y

Gaya gelombang arah z

Total gaya yang bekerja

pada elemen

Daftar Pustaka

Graff, W.J., Introduction to Offshore Structure, Gulf Publishing Company, Houston,

1984.

Hsu, T.H., Applied Offshore Structural Engineering, Gulf Publishing Company,

Houston, 1984.

Mc Clelland, Barmlette, Planning and Designing of Fixed Offshore Platforms, Van

Nostrand Reinhold Co., New York, 1986.

Biro Klasifikasi Indonesia dan ITS, Buku Pedoman Rancang Bangun Bangunan Lepas

Pantai di Perairan Indonesia, Surabaya, 1991.

Salmon, Charles G. and Johnson, J.E., Struktur Baja, University of Wisconsin,

Madison, 1991.

SUPRIADIN D 321 05 007 Halaman 66