BLP padink
-
Upload
supriadin-t-said -
Category
Documents
-
view
1.234 -
download
9
description
Transcript of 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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