Perencanaan Blp

7/15/2019 Perencanaan Blp

http://slidepdf.com/reader/full/perencanaan-blp 1/68

Perencanaan Bangunan Lepas Pantai

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Negara Indonesia merupakan Negara kepulauan yang terdiri dari 17.508

pulau dengan luas seluruh wilayahnya dengan jalur 12 mil adalah 5 juta km 2, dan

62 persen dari luas wilayahnya adalah lautan.

Di balik itu semua, Indonesia menyimpan berbagai potensi sumber daya

alam yang berlimpah ruah, terutama bahan tambang. Indonesia diduga

menyimpan milyaran barrel minyak yang tersebar di seluruh kepulauan Indonesia.

Para ahli memperkirakan terdapat 50 cekungan potensial yang dapat

menghasilkan minyak bumi.

Untuk mengeksploitasi sumber devisa tersebut, diperlukan teknologi yang

memadai, mengingat pengeboran minyak bumi merupakan pekerjaan dengan

tingkat resiko yang sangat tinggi. Selain itu, tentu saja dibutuhkan sumber daya

manusia yang tangguh, sehingga dapat mendesain bangunan lepas pantai yang

memenuhi kaidah-kaidah keamanan struktur dengan melihat nilai ekonomisnya.

Sampai saat ini terdapat bermacam-macam jenis konstruksi bangunanlepas 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.

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

concrete/steel gravity, tripod, dll.

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

Guyed Tower, dll.

Di antara jenis struktur-struktur di atas, 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.

Jackson agung pD 321 07 008 - 1 -




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 struktur

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

perangkaan kombinasi dari ketiga tipe tersebut.

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan dan manfaat pembuatan laporan ini antara lain :

• Tujuan :

Mendesain struktur Fixed Offshore Platform yang memiliki

produktivitas dengan nilai ekonomis yang tinggi.

Mendesain struktur Fixed Offshore Platform yang memiliki

nilai keamanan yang cukup untuk mencapai tujuan

sebelumnya.

• Manfaat :

Memberikan wawasan dan pengalaman tentang bagaimana

mendesain sebuah struktur tipe Fixed Offshore Platform

yang memenuhi kaidah-kaidah struktur yang berlaku.





1.3 SISTEMATIKA PERANCANGAN

Agar penulisan ini menjadi lebih terarah dan sistematis, secara umum

pokok-pokok pembahasan setiap bab diuraikan sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan

Terdiri dari Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan dan Manfaat,

Sistematika Perancangan dan Kerangka Perencanaan.

BAB II : Landasan Teori

Bab ini berisi :

A. Landasan Teori Prarancangan berisi teori Penentuan Lokasi Geografis

dan Karaterisrik Lingkungan serta Pemilihan Konfigurasi Struktur

(Pemilihan Konstruksi, Penetuan Berat Dan Luasan Geladak, Pemilihan

Bahan Struktur, Tiang Pancang, Perangkaan, Rangka Tubular Dan

Perencanaan Geladak).

B. Landasan Teori Analisa Beban Lingkungan berisi teori Beban

Gelombang ( Penentuan Karateristik Gelombang, Penenuan Teori

Gelombang yang Sesuai, Teori yang Dipergunakan, Teori Gaya

Gelombang ), Beban Arus ( Kecepatan Arus, Gaya Arus ), Beban Angin,

Kedalaman Perairan, dan Pasang Surut.BAB III : Prarancangan dan Analisa Beban Lingkungan

Bab ini berisi tentang deskripsi perencanaan, penentuan elevasi muka air

rencana, penentuan teori gelombang yang sesuai, tinjauan kondisi lingkungan,

penentuan luas dan berat geladak, desain struktur dan material element jacket,

perhitungan berat jacket, estimasi beban gelombang dan arus, stabilitas

struktur, serta perencanaan pondasi tiang ancang.

BAB IV : Kesimpulan

Bab ini berisi kesimpulan tentang kemampuan struktur untuk menahan beban

lingkungan yang bekerja terhadapnya.





BatasanPembahasanPerencanaan BLP


START

Pengumpulan informasi lokasiSumber minyak Jumlah kandungan minyak

Data lingkunganGelombang, Pasut, Arus, Angin

PRARANCANGANKONFIGURASI PERANGKAAN

• Pemilihan konstruksi

• Penentuan berat dan luas geladak

• Pemilhan bahan sruktur • Tiang pancang

• Pola perangkaan

• Rangka tubular

• Perencanaan geladak

PENENTUAN UKURAN AWAL

ANALISA BEBAN

• Analisa beban operasional

• Analisa beban lingkungan

• Penentuan karateristik gelombang• Penentuan teori gelombang yang sesuai

• Beban gelombang

• Beban arus

INPUT DATAPROGRAM

OUTPUT DATAPROGRAM

ANALISA

IR < 1

YA

TIDAK

KONFIGURASI OPTIMAL

• Type perangkaan

• Gemetri struktur

• Berat material

STOP




BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 PRARANCANGAN

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 untukperancangan 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 :

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 terdiridari 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





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

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.





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

Gambar 2.1 Grafik Estimasi Berat Kering Fixed Jacket Platform


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 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 :

n

W P = . . . .

(2.4)

Dengan : P = beban oleh tiang pancang

W = berat total

n = jumlah tiang pancang

1. Penentuan Ukuran Tiang Pancang

a) Diameter Tiang Pancang

Tabel 2.1 Penentuan Diameter Tiang Pancang Berdasarkan Kapasitas Axial

D tiangpancang

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





Sumber : planning and design of fixed offshore platform

b ) Tebal Dinding Tiang Pancang

Tabel 2.2 Tebal Minimum Dinding Tiang Pancang

Sumber : BKI (1991)

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 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)


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 34120 3048 11/2 37




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 85Pantai 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 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/t

Kaki Struktur 45Sambungan Kaki 30 – 35

Brace 40 – 60Sambungan Brace 35 – 40

Kaki Geladak 35 – 40Brace 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 1,0o Portal (without bracing) 1,0

Jacket Leg and Piling : o Grouted Composite section 1,0o Ungrouted Jacket Leg 1,0o Ungrouted Piling between Shim Points 1,0

Deck Truss Web Members :

o In Action Plane 0,8o 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 0,9o Secondary Horizontals 0,7

o Deck Truss Chord Members 1,0Sumber :Pedoman rancang bangun bangunan lepas pantai di perairan Indonesia

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 γ (R/T)

Nilai γ memberikan gambaran ketipisan dari struktur turbular. Kegagalan

yang sering terjadi adalah bentuk tekukan (buckling), akibat dari hoop





stres. Nilai γ untuk struktur tipis seperti bejana minimal 7,0. Untuk

bangunan lepas pantai nilai γ yang digunakan minimal 10.

3. Aspek Parameter τ (t/T)Nilai τ memberikan gambaran kemungkinan terjadi kerusakan dinding

chord yang mendahului kepecahan penampang brace. Hasil penelitian

harga τ 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-alatyang 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)

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. 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 = lt

2

(m)/6) . . . . (2.9) dengan :

Mmaks = Momen maksimum yang bekerja pada geladak 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





Sumber : Perencanaan Bangunan Lepas Pantai , Catatan Kuliah, ITB, Bandung

Gambar 2.3 Tahapan Fabrikasi Struktur Jacket

Sumber : Perencanaan Bangunan Lepas Pantai , Catatan Kuliah, ITB, Bandung

Gambar 2.4 Prosedur Instalasi Struktur Jacket





2.2 ANALISA BEBAN LINGKUNGAN

2.2.1 Beban Lingkungan

Analisa teknik yang utama untuk menentukan kemampuan kerja suatu

struktur khususnya struktur bangunan lepas pantai, dimulai pada analisa kondisi

pembebanan yang bekerja. Perhatian khusus ditujukan pada hal ini terutama yang

menyangkut ketepatan atau akurasi pada kondisi pembebanan terhadap struktur

bangunan lepas pantai.

Pada struktur bangunan lepas pantai, terdapat beberapa kondisi pembebanan

yang bekerja yakni :

• Beban Mati (Dead Load): merupakan beban-beban dari komponen-

komponen struktur pada keadaan kering serta beban dari peralatan,perlengkapan dan permesinan yang tidak berubah terhadap kondisi operasi

yang bagaimanapun.

• Beban Hidup (live load): merupakan berat keseluruhan peralatan,

perlengkapan dan permesinan yang dapat mengalami perubahan selama

kondisi operasional berlangsung.

• Beban Lingkungan (Environmental Load): merupakan beban yang

ditimbulkan oleh lingkungan (alam) dimana struktur bangunan lepas pantai

tersebut dioperasikan.

• Beban Fabrikasi (Fabrication Load); merupakan beban-beban yang

diakibatkan oleh pembuatan/fabrikasi, pengangkutan, peluncuran dan

pemasangan/instalasi di lokasi operasi.

• Beban Dinamis (Dynamic Load): merupakan beban yang ditimbulkan oleh

reaksi terhadap gelombang, arus, angin, gempa bumi, permesinan dan lain-

lain yang bersifat siklis.

Khusus untuk kondisi pembebanan lingkungan, dikategorikan dalam dua kondisi

khusus yakni :

1. Kondisi pembebanan lingkungan normal; merupakan kondisi yang sering

terjadi di lokasi operasi struktur bangunan lepas pantai.

2. Kondisi pembebanan lingkungan ekstrim; merupakan kondisi yang jarang

terjadi di lokasi operasi struktur bangunan lepas pantai.





Terdapat dua tipe beban lingkungan dalam tahap perancangan, yakni:

1. Beban lingkungan rancang; yang diperhitungkan berdasarkan kondisi

lingkungan yang telah ditentukan dalam perancangan dengan mengambil

tolak ukur dampak pembebanan yang terburuk.

2. Beban lingkungan operasional; yang diperhitungkan berdasarkan kondisi

lingkungan yang lunak atau bahkan merupakan kondisi batas yang bila

dilamapui akan menghentikan operasional struktur bangunan lepas

pantai.

Kedua tipe beban tersebut harus dikombinasikan dengan beban hidup dan beban

mati serta beban lingkungan lain untuk memperoleh perhitungan beban yang

akurat.

Untuk beban temporer atau beban sementara (beban akibat fabrikasi dan

instalasi) harus dikombinasikan juga dengan beban mati serta beban lingkungan

lain, berdasarkan kemungkinan-kemungkinan yang diperkirakan. Adapun beban

pada konstruksi harus diperhitungkan berdasarkan pembebanan yang

menimbulkan tegangan maksimum dengan memperhatikan tegangan izin.

Berikut ini adalah bagian dari beban lingkungan tempat bangunan lepas

pantai beroperasi, yakni :

a. Beban Angin; baik kondisi normal maupun ekstrim

b. Beban Gelombang Laut: untuk tipe gelombang normal dan ekstrim.

c. Beban Arus; baik arus yang diakibatkan oleh pasut, badai maupun sirkulasi

variabel-variabel fisik laut.

d. Beban akibat pasut; baik pasut astronomis maupun pasut karena angin

e. Beban Akibat Efek Geologis; seperti gempa bumi, runtuhan, penggerusan,

pelepasan gas dangkal, dan lain-lain.

f. Beban Akibat Organisme Laut; yang menimbulkan penambahan gaya

gelombang dan massa konstruksi.

g. Beban Gelombang Minor; seperti pengendapan, fogging, peningkatan

salinitas dadakan dan lain-lain.





Beban yang diperhitungkan dalam perencanaan struktur bangunan lepas pantai,

pada umumnya didominasi oleh salah satu beban lingkungan yakni gelombang.

Adapun arus dan angin merupakan beban lingkungan sekunder yang turut

diperhitungkan. Untuk itu, perancangan konstruksi anjungan lepas pantai, harus

memperhitungkan kondisi beban gelombang, beban arus dan beban angin serta

kombinasi antara ketiganya, bila terjadi bersamaan.

Perhitungan dan penentuan beban rancang sangat diperlukan dalam

mengontrol ukuran material struktur yang digunakan. Perhitungan beban dapat

dianalisis dengan dua cara, yaitu:

1. Analisa beban statis (Static Load Analysis)

2. Analisa Beban Dinamis (Dynamic Load Analysis)

Analisa beban statis umumnya dilakukan pada struktur yang tidak terlalu dalam,

namun untuk laut yang lebih dalam di mana untuk pengoperasiannya anjungan

cenderung bersifat lebih lentur (akibat hantaman gelombang secara terus-

menerus), maka disamping analisa statis juga perlu dilakukan analisa dinamis

(BKI , 1991).

Dalam analisa statis, beban-beban yang bekerja adalah pembebanan pada

struktur jacket misalnya beban geladak, beban beban bentur kapal (boat landing

load ) dan beban lingkungan (gelombang, arus dan angin). Adapun unsur-unsur

yang berpengaruh dalam analisa tersebut adalah gelombang laut, arus dan

kecepatan angin yang berpengaruh pada struktur bangunan atas.

Pada perencanaan bangunan lepas pantai ini, analisa beban difokuskan

pada beban-beban lingkungan diantaranya beban gelombang, beban arus dan

beban angin.

2.2.2 Beban Gelombang

1. Penentuan Karakteristik Gelombang

Yang termasuk karakteristik gelombang adalah :

1. Panjang Gelombang ( ) ; terukur dalam satuan jarak secara horizontal

arah jalaran dari puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya





2. Periode gelombang (T) ; terukur dalam satuan waktu, berupa waktu

yang diperlukan partikel fluida cair untuk berada pada kedudukan

serupa dalam rangkaian pergerakan gelombang

3. Tinggi gelombang (H) ; terukur dalam satuan jarak secara vertikal Zdari puncak tertinggi sampai lembah terdalam profil gelombang yang

terjadi dalam rangkaian pergerakan gelombang.

Sedangkan parameter yang digunakan dalam menganalisa gelombang

adalah karakteristik gelombang, kedalaman laut, serta parameter lainnya seperti

percepatan dan kecepatan gelombang yang diperoleh dari persamaan teori

gelombang.

λ)

Gambar 2.5

2. Penentuan Teori Gelombang yang Sesuai

Pada umumnya gelombang di alam adalah sangat kompleks dan sangat

sulit dinyatakan dalam persamaan matematis. Untuk itu digunakanlah berbagai

teori gelombang yang merupakan pendekatan-pendekatan permasalahan

tersebut.

Teori gelombang tersebut antara lain; Teori Gelombang Airy, Teori Stokes,

Teori Cnoidal, Teori Gelombang Cappelear, dan Teori Gelombang Solitary.

Penentuan teori gelombang yang digunakan dalam analisa struktur

bangunan lepas pantai didasari berbagai parameter yang telah diketahui.

Parameter tersebut antara lain grafik hubungan h/λ dengan H/λ (Gambar 3.2).

Dengan h menyatakan kedalaman perairan, H menyatakan tinggi gelombang, λ

menyatakan panjang gelombang dan T menyatakan periode gelombang.





Gambar 2.6 Grafik Hubungan Panjang Gelombang, Tinggi Gelombang,

dan Kedalaman

Selain grafik hubungan tersebut, terdapat kondisi yang disyaratkan dalam

penggunaan teori gelombang. Kondisi tersebut dinyatakan dalam tabel 3.1.

Tabel 2.6 Kondisi yang Disyaratkan dalam Penentuan Teori Gelombang

Teori Gelombang Kondisi Yang disyaratkanConidal h/λ < 0,1 Hλ2/h3 > 15

Solitary h/λ <0,02 Hλ2/h3 > 15

Stokes h/λ > 0,1

Airyh/λ <0,05 (air dangkal)

Hλ2/h3<15h/λ >0,5 (air dalam)

Sumber : Teknik pantai

3. Teori Gelombang Laut

Pada umumnya bentuk gelombang di alam sangat kompleks dan sulitdigambarkan secara matematis ; karena ketidak-linieran, efek tiga dimensi dan

bentuk yang random (suatu deret gelombang mempunyai tinggi dan periode yang

berbeda). Terdapat beberapa teori dengan berbagai derajat 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 partikel air (Horizontal dan Vertikal)

• Percepatan partikel air (Horizontal dan Vertikal)

• Bilangan, Frekuensi dan Dispersi Relasi Gelombang

• Kecepatan Gelombang (Celeritas)

• Tekanan Gelombang

1. 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.

Teori Gelombang Airy selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran.

2. Teori Gelombang Stokes

Dalam proses linearisasi di teori Airy, persamaan gelombang diturunkan

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

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

Olehnya diterapkan teori Stokes, dengan memperhitungkan besara-besaran yang

berorde lebih tinggi; sehingga didapatkan nilai tambahan dari kompenen

persamaan yang berorde lebih tinggi tersebut, seperti orde dua ,orde tiga dan

seterusnya.

Teori Gelombang Stokes selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran.

3. Teori Gelombang Cnoidal

Untuk memformulasi 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 λ /h <1/8 dan nilai parameter Ursell (UR = )/ 32 h H λ lebih dari 26.

Teori Gelombang Cnoidal selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran.

4. Teori Gelombang Soliton

Gelombang soliton adalah gelombang berjalan yang terdiri dari satu puncak

gelombang. Jika gelombang memasuki perairan yang sangat dangkal, amplitudo

gelombang menjadi sangat tinggi, puncaknya menjadi sangat tajam dan

lembahnya menjadi semakin datar. Gelombang Soliton merupakan gelombang

translasi, dimana kecepatan partikel air hanya bergerak dalam penjalaran

gelombang.

4. Teori Gaya Gelombang

a) Gaya Gelombang Pada Tiang Vertikal

Gaya gelombang permukaan yang membebani sebuah tiang silinder

vertikal pertama kali diungkapkan oleh Morison dkk. (1950) dengan syarat D/λ-nya

kecil, katakanlah 1/8 atau kurang, sehingga distorsi oleh tiang bisa diabaikan. Jika

f menunjukkan gaya gelombang per unit panjang yang bekerja pada sebuah tiang

vertikal berdiameter D, maka persamaan Morisonnya, yang sekarang banyak

diterapkan dalam perhitungan-perhitungan keteknikan, adalah :

x I D a D

C uu DC f 4

212

π ρ ρ += . . . . (2.10)

dimana : ρ = Kerapatan Fluida

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

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

u = Kecepatan Air Horizontal

ax = Percepatan Air Horizontal.

Beban gelombang pada tiang vertikal dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

F = FD + FI . . . . (2.11)

Nilai FD dan FI menyatakan gaya gesek dan gaya inersia yang bekerja pada

selinder yang masing-masing mempunyai persamaan :

FD = k

DC D

32

ρ

(H ω

)2

t t kh

ky

kh

kyω ω coscos

sinh

2

sinh

sinh22

2

+

. . . . (2.12)

dan





FI = t kh

ky H

D

k

C I ω ω π ρ

sinsinh

sinh

42

22

. . . . (2.13)

b) Gaya Gelombang Pada Tiang Silinder Arah Sembarang

Penggunaan persamaan Morison pada silinder dengan kedudukan

sembarang utamanya digunakan pada penentuan gaya gelombang pada brace-

brace melintang dari struktur serta tiang-tiang pancang yang kedudukannya

miring. Beberapa metode pendekatan untuk penggunaan persamaan Morison

pada kasus seperti ini telah dikembangkan oleh Wade dan Dwyer (1976), namun

yang paling konsisten adalah hasil pengembangan yang dilakukan oleh

Chakrabarti dkk. (1975) yang membagi kecepatan dan percepatan air ke

komponen normal dan komponen tangensial terhadap sumbu silinder dan hanyamemakai komponen-komponen normal dalam persamaan Morison untuk

menghitung gaya gelombang per unit panjang silinder. Arah gaya gelombang

pada silinder miring adalah normal terhadap sumbu silinder, tapi dapat dibagi ke

komponen-komponen horizontal dan vertikal.

y

Ф

x

θ

z

Gambar 2.7 Gaya Gelombang pada Tiang Silinder

Jika gelombang dalam arah +x, resultan gerak air akan mempunyai

kecepatan horizontal u dan kecepatan vertikal v, serta percepatan horizontal ax

dan percepatan vertikal ay.dengan koordinat polar (θФ) yang menggambarkan

posisi sumbu silinder, kecepatan normal partikel air untuk sumbu silinder dapat

ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :





v = ( )[ ] 21222

vC uC vu y x +−+ . . . . (2.14)

dimana :

Cx = sinφ cos

Cy = cosCz = sin θ φ sin

Komponen kecepatan air dalam arah x, y, dan z adalah :

vC uC C uu y x xn +−= . . . . (2.15)

vC uC C vv y x yn +−= . . . . (2.16)

vC uC C ww y x z n +−= . . . . (2.17)

Komponen percepatan air dalam arah x, y, dan z adalah :

anx = ax - cx (cx ax + cy ay) . . . . (2.18)

any = ay - cy (cy ax + cy ay) . . . . (2.19)

anz = - cz (cx ax + cy ay) . . . . (2.20)

Dengan hubungan-hubungan ini, komponen gaya per unit panjang silinder yang

bekerja dalam arah x, y, dan z dari pengembangan persamaan Morison adalah :

f x =nx I n D a

DC vuC

4

2/12π

ρ ρ + . . . . (2.21)

f y = ny I n D a D

C vuC 4

2/12π

ρ ρ + . . . . (2.22)

f z =nz I n D a

DC vuC

42/1

2π ρ ρ + . . . . (2.23)

Jika L menunjukkan panjang silinder, maka gaya yang bekerja adalah :

Fx = f xL ; Fy = f yL ; Fz = f zL

Nilai CD dan CI merupakan koefisien gaya gesek dan koefisien gaya inersia, yang

nilainya bervariasi sesuai dengan besarnya angka Reynold (RE), namun untuk

perhitungan ini kita menggunakan nilai CD = 1,0 dan CI = 2,0.

2.2.3 Beban Arus





1. Kecepatan Arus

Arus merupakan kondisi lingkungan yang penting untuk diperhitungkan

dalam perancangan anjungan lepas pantai karena mempunyai pengaruh pada :

a. Letak dan arah kedudukan sandaran kapal dan dampra tongkang.

b. Gaya yang diderita anjungan

Arus pada umumnya dikategorikan ke dalam :

a. Arus pasang surut (terkait dengan pasang surut astronomi)

b. Arus sirkulasi (terkait dengan pola sirkulasi skala laut)

c. Arus yang ditimbulkan oleh badai/ angin

Hasil penjumlahan vektor dari ketiga arus tersebut merupakan arus total.

Besaran relatif dari semua komponen vektor ini sangat tergantung pada kondisi

lepas pantai setempat.

Arus laut dapat memberikan pengaruh pada beban dinamis, yaitu pada

gaya drag dalam persamaan Morrison. Besar dan arah dari arus pasang surut

pada permukaan air umumnya diperoleh dengan mengukur besarnya arus pada

daerah setempat.

Variasi kecepatan arus dapat dihitung dengan persamaan :

UT = Uo (y/h)

1/7

. . . . (2.24)

Dengan :

UT = kecepatan arus pada ketinggian y dari permukaan (m/s)

Uo = kecepatan arus di permukaan laut (m/s)

h = kedalaman laut (m)

y = kedalaman yang ditinjau (m)

2. Gaya Arus

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

gaya drag. Gaya lift baru diperhitungkan bila pembebanan terjadi pada slinder

panjang dengan perbandingan panjang diameter yang besar. Besar gaya arus

pada struktur adalah :

f L = 0,5 . ρ . CL . D . UT2 . . . . (2.25)

f D = 0,5 . ρ . CD . D . UT2 . . . . (2.26)

dengan: f L = gaya angkat persatuan panjang (N/m)





f D = gaya drag persatuan panjang (N/m)

CL = koefisien gaya angkat

= CD/3 (Buku Pedoman Rancang Bangun, PII.22)

CD = koefisien gaya drag

D = Diameter batang struktur

2.2.4 Beban Angin

1. Kecepatan Angin

Kecepatan angin terbesar yang diharapkan akan terjadi di suatu lokasi

tertentu dapat diestimasikan dari pemantauan cuaca lokal yang dicatat tiap hari.

Kecepatan angin pada umumnya dicatat dengan alat pengukur yang diletakkan

pada ketinggian 10 meter diatas permukaan laut. Untuk menentukan kecepatan

angin pada ketinggian berbeda maka digunakan persamaan yang terdapat dalam

buku “Applied Offshore Structural Engineering, hal. 8”, yaitu sebagai berikut :

V = V10 (Y /10)X . . . . (2.27)

dimana :

V = Kecepatan angin pada ketinggian Y

V10 = Kecepatan angin pada ketinggian 10 m dari permukaan air laut

Y = Ketinggian konstruksi di atas permukaan air lautX = 1/8 untuk angin sustained

2. Bidang Tangkap Angin

Dari gambaran sketsa perencanaan bangunan lepas pantai (terlampir)

bidang tangkap angin dibagi atas tiga bidang proyeksi, yaitu:

a. Production deck.

b. Drilling deck.

c. Perlengkapan lainnya.

3. Gaya Angin

Gaya angin yang bekerja pada sebuah struktur bangunan lepas pantai

merupakan penjumlahan gaya-gaya yang diterima oleh masing-masing komponen

struktur. Gaya angin tersebut timbul akibat adanya hambatan kekentalan udara

dan adanya perbedaan distribusi tekanan di sisi komponen yang menghadap

kearah angin dan sisi-sisi komponen lainnya. Besarnya gaya angin tergantung

pada kecepatan hembusan angin dan ukuran serta bentuk dan struktur.





Dalam buku Offshore Structural Engineering hal. 93 diberikan persamaan

untuk menghitung gaya angin yang bekerja pada satu obyek :

F = 0,5 . ρ . C . A . V2 (N) . . . . (2.28)

Dengan: ρ = masaa jenis udara = 1,29 kg/m3

C = koefisien gaya angin

A = luas bidang angin (m2)

V = kecepatan angin (m/det)

Tabel 2.7 Nilai-Nilai untuk Koefisien Gaya Angin

Obyek Koefisien gayaangin

Balok 1,5Silinder 0,5

Sisi – sisi bangunan 1,5

Proyeksi area platform 1,0

Sumber : data API 1980

Untuk obyek yang kedudukannya miring maka persamaan gaya angin yang

lebih konservatif adalah :

F = 0,5 . ρ . C . A . V2 . cosα . . . . (2.29)

BAB III

PROSES PERANCANGAN DAN





ANALISA BEBAN LINGKUNGAN

Penentuan Lokasi Geografis

Lokasi pembangunan anjungan lepas pantai yang akan dirancang di

Perairan Laut Jawa, dengan asumsi bahwa lokasi ini dapat menghasilkan produksi

minyak mentah perhari sebesar 150.000 BOPD (Barrel Oil Per Day).

Pemilihan Konstruksi dan Kemiringan Struktur

Jenis konstruksi yang akan digunakan pada perancangan struktur lepas

pantai ini adalah jenis struktur terpancang “Jacket Steel Platform” dengan

konstruksi yang permanen dan berfungsi sebagai anjungan produksi dan anjungan

pengeboran (self contained drilling and production platform). Sebagai

penunjangnya, konstruksi ini direncanakan menopang empat geladak : geladak

produksi, geladak pengeboran, geladak akomodasi dan geladak helikopter.

Karakteristik Lingkungan

Adapun karakteristik lingkungan di Perairan Laut Jawa adalah sebagai

berikut :

Kedalaman air (m) = 35,57

Tinggi gelombang (m) = 9,2

Periode gelombang (sekon) = 9.7

Panjang gelombang (m) = 139,05Pasang astronomi tertinggi (m) = 1,4

Pasang badai (m) = 0.15

Kecepatan angin (MPH) = 90

Koefisien Drag (CD) = 1.0

Koefisien inersia (CM) = 2.0

Koefisien bentuk (CB) = 1.0

Kecepatan angin pada ketinggian 10m V10 (MPh) = 90

Oil Production rate (BOPD) = 150.000

Limit Production OIL/Day = Low Limit

Batter = 1/10

Metode Pemancangan





Metode pemancangan yang digunakan disesuaikan dengan struktur jacket

rancangan yaitu metode pemancangan pile melalui kaki jacket ( pile throught leg ).

Gambar 2.8 proses penanaman tiang pancang

Elevasi Muka Air Rencana

Parameter lingkungan Kondisi

Ekstrim Operasional

Elevasi muka air m m

Kedalaman air tenang 35,57 35,57Mean water level (MWL) 0 0

Pasang astronomi tertinggi

( HAT )

3,16 1,40

Pasang badai 0,15 0,15

Elevasi muka air rencana (SWL) = kedalaman air tenang + HAT + pasang badai

= 35,57 + 3,16 + 0,15

= 38,88 m = 39 m

Selanjutnya untuk perhitungan yang menggunakan nilai kedalaman air

dipergunakan nilai elevasi muka air rencana ( SWL ) = 39 m dari mudline atau

3,43 m dari MSL.





Klasifikasi Gelombang

Berdasarkan kedalaman relatif yaitu perbandingan kedalaman air ( d ) dan

panjang gelombang ( L ), (d/L), gelombang diklasifikasikan menjadi 3 macam

yaitu:

1. gelombang di laut dangkal jika : d/L ≤ 0,05 ; d/gT2 < 0,003

2. gelombang di laut transisi jika : 0,05 < d/L < 0,50

3. gelombang di laut dalam jika : d/L ≥ 0,50 ; d/gT2 < 0,08

Untuk nilai

d/L = 0,25 dan

d/gT2 = 0,038

maka gelombang berada pada laut transisi.

Penentuan Teori Gelombang

Dari data di atas maka diperoleh :

d/ L = 0,25 dan H/ L = 0,066

Dari nilai tersebut maka teori gelombang yang cocok adalah Teori

Gelombang Stokes yang diperoleh dari grafik hubungan h/T 2 dan H/T2 .

Gambar 2.9 Grafik hubungan h/λ dengan H/λ (Dawson. 1981)

Maka menurut grafik diatas teori gelombang yang digunakan adalah Teori

Gelombang Stokes.

Fluktuasi muka air

Persamaan permukaan gelombang stokes dapat dituliskan :





Untuk d/L = 0,25, maka dengan interpolasi parameter profil gelombang,

parameter kecepatan serta parameter frekuensi dan tekanan dapat diperolehsebagai berikut :

F22 = 0,596G11 = 1,000 C1 = 1,108

F24 = 0,888G13 = -0,959 C2 = 1,794

F33 = 0,482G15 = -1,505 C3 = -0,021

F35 = 1,641G22 = 0,181 C4 = 0,008

F44 = 0,475G24 = 0,789

F55 = 0,508 G33 = -0,023G35 = 0,218

G44 = -0,001

G55 = 0,000

Untuk parameter nilai a dapat ditentukan sebagai berikut :

a =

+−−

5535

5

33

3

2 F F a F a

kH

dimana : k = 2л/λ = 0,045 m-1

k.H/2 = 0, 207

Nilai a = 0,0451 diambil sebagai nilai awal proses iterasi untuk memperoleh nilai a,

sehingga dari persamaan di atas diperoleh a = 0,2032

Untuk memperoleh nilai F1, F2, F3, F4 dan F5 adalah dengan rumus di bawah ini

F1 = a

F2 = a2F22 + a4F24

F3 = a3F33 + a5F35

F4 = a4F44

F5 = a5F55

Dari persamaan di atas maka dapat diperoleh nilai sebagai berikut ;

F1 = 0,203





F2 = 0,0261

F3 = 0,00461

F4 = 0,0008

F5 = 0,00017

Setelah nilai a diketahui, persamaan permukaan gelombang Stokes ditentukan

dengan menggunakan persamaan berikut :

maka :

Л = 1/kFn

cos n (kx –

ωt)= 0,22 cos ө + 0,58 cos 2ө + 0,1 cos3ө + 0,0455 cos 4ө + 0,0037

cos 5ө

Dimana : ө = kx – ωt

Frekuensi gelombang ditentukan dengan persamaan dibawah ini

ω = gk (1 + a2C1 + a4C2) tanh kh

= 0,46 det-1

Tabel nilai η untuk t = 0 dan x = 1 hingga 2L

O n O n

0 4,98417 3604,9841

7

10 4,86989 3704,8698

9

20 4,53856 3804,5385

6

30 4,02194 3904,0219

4

40 3,36491 4003,3649

1

50 2,61654 4102,6165

4

60 1,82237 4201,8223

7

70 1,01993 430

1,0199

3





80 0,23765 4400,2376

590 -0,50386 450 -

0,50386

100 -1,18986 460 -1,1898

6110 -1,80984 470 -

1,80984

120 -2,35654 480 -2,3565

4130 -2,82528 490 -

2,82528

140 -3,21315 500 -3,2131

5150 -3,51808 510 -

3,51808

160 -3,73811 520 -3,7381

1170 -3,87124 530 -

3,87124

180 -3,91583 540 -3,9158

3190 -3,87124 550 -

3,87124

200 -3,73811 560 -3,7381

1210 -3,51808 570 -

3,51808

220 -3,21315 580 -3,2131

5230 -2,82528 590 -

2,8252

8240 -2,35654 600 -

2,35654

250 -1,80984 610 -1,8098

4260 -1,18986 620 -

1,18986

270 -0,50386 630 -0,5038

6





280 0,23765 6400,2376

5

290 1,01993 6501,0199

3

300 1,82237 6601,8223

7

310 2,61654 6702,6165

4

320 3,36491 6803,3649

1

330 4,02194 6904,0219

4

340 4,53856 7004,5385

6

350 4,86989

Kecepatan Angin

Kecepatan angin dalam laporan cuaca adalah hasil pengukuran pada ketinggian

10 meter di atas permukaan laut atau tanah. Kemudian jika pengukuran dilakukan

di pantai maka kecepatan angin akan ditambahkan sebesar 10 %.

Kecepatan angin rata-rata ( V ) pada elevasi z dengan durasi waktu satu jam

dapat didekati dengan persamaan berikut :





V ( 1hr,z ) = V ( 1hr,z R ) ( z/z R )m

Dengan :

V ( 1hr,z R )= kecepatan angin rata-rata selama satu jam pada elevasi acuan

z R = elevasi acuan ( 33 ft )

m = 131 for gusts

=81 for sustained wind

Dari data awal diperoleh kecepatan angin ( V ) = 90 mph ≈ 40,23 m/s yang

diasumsikan kecepatan angin rata-rata pada elevasi acuan. Maka dengan

persamaan di atas diperoleh kecepatan rata-rata angin pada elevasi z = 50 m

adalah :

V50 = V33 8

1

33

z

= 40,238

1

33

50

V50 = 42,37 m/s

Dengan persamaan yang sama, maka akan diperoleh kecepatan angin rata-rata

pada berbagai tingkat elevasi yang disajikan dalam tabel berikut :

yV

Sustained Gustsm m/s0 0 05 115,49236 136,603399

10 230,98473 273,2679820 461,96946 546,5359630 692,95419 819,8039440 923,93891 1093,071950 1154,9236 1366,339960 1385,9084 1639,607970 1616,8931 1912,875980 1847,8778 2186,143890 2078,8626 2459,4118

100 2309,8473 2732,6798





Gambar : Grafik hubungan ketinggian dengan kecepatan angin

Tabel Kondisi lingkungan

Hasil dari perhitungan dan analisa data lingkungan disajikan secara lengkap

dalam tabel kondisi lingkungan sebagai berikut :

Tabel 3.1 kondisi lingkungan perencanaan

Parameter

kondisi

Ekstrim operasionalElevasi Muka Air m m

Kedalaman Air Tenang 35,57 35,57Mean Water Level (MWL) 0 0Pasang Astronomi Tertinggi(HAT) 3,16 3,16Pasang Badai 0.15 0.15Muka Air Rencana 39 39

Gelombang Tinggi 9,2 9,2

Periode 9,7 detik 9,7 detikPanjang 139,05 139,05Kecepatan Angin Sustained Gusts

Ketinggian m/s m/s0 0 05 115,49236 136,6339910 230,98473 273,2679820 461,96946 546,5359630 692,95419 819,8039440 923,93891 1093,071950 1154,9236 1366,3399

60 1385,9084 1639,6079





70 1616,8931 1912,875980 1847,8778 2186,143890 2078,8626 2459,4118

100 2309,8473 2732,6798Sumber : Data tugas rekayasa

Estimasi Luas dan 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 150.000

BOPD, dari kurva tengah (Estimated median) diperoleh luas geladak sebesar

26.050 ft2 atau sekitar 2420m2.

Syarat dari metode ini adalah dengan mengasumsikan bahwa kantilever

section termasuk dalam area deck dan mengaplikasikan beban merata

(uniform load) sebesar 500 psf pada type anjungan di teluk Meksiko, 750 –

1000 psf untuk tipe anjungan di lingkungan laut utara. Dalam hal ini, kondisi

perairan selat makassar dianggap tipikal dengan Perairan Teluk Meksiko.


Dari grafik diperoleh luas geladak= 26.050 ft²





Dimana luas ini terdiri setidaknya 2 level geladak, yaitu main deck dan r deck

Estimasi Berat Geladak

Estimasi berdasarkan Luasan

Kemudian akan dihitung beban total pada geladak berdasarkan luasnya dengan

beban merata (uniform load) pada deck =500 psf

Anjungan diasumsikan memiliki type yang sama dengan anjungan di Teluk

Meksiko.

Tabel 3.2 perhitungan total load pada deck berdasarkan luas geladak

Geladak Luas Uniform LoadTotal Load On

Deckft² m² psf tons/m² Kips Tons

Produksi 13050 1210 500 2,7 6512,5 3267

Pengeboran 13050 1210 500 2,7 6512,5 3267total 26050 2420 13025 6534

Dari perhitungan beban terdistribusi terhadap luas diperoleh berat deck

operasional = 6534 tons.

Estimasi dengan Grafik

Dengan menggunakan estimated median curve pada warm climate anjungan

diasumsikan sebagai anjungan bertekanan rendah.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 terbawah (Estimated Lower Limit ) pada daerah

Warm Climate. Sehingga dari grafik diperoleh berat kering untuk 150.000

BOPD adalah sebesar 5000 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 :

1,35 x 5000 = 6750 ton

Berat operasional akan digunakan sebagai beban pada analisa struktur

anjungan pada kondisi normal pada saat anjungan beroperasi.

c) Berat Alat Angkat(WL)

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 :

8% x 5000 = 400 ton

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 = 6750 ton + 400 ton = 7150 ton

Perbandingan Hasil Estimasi Berat

Dari perbandingan estimasi berat geladak berdasarkan luas di mana diperoleh

berat total sebesar.

W = 6534 ton

Tidak terdapat perbedaan yang jauh dari hasil estimasi berat yang diperoleh

dengan menggunakan grafik yaitu untuk berat operasional yang akan digunakan

dalam analisa struktur anjungan saat beroperasi.

W = 6750

Sehingga penggunaan beban merata (unifoarm load) pada proses disain

konseptual/preliminary sebesar q = 500 psf dapat diterima.

Pemilihan Bahan Struktur





Untuk kaki struktur, jacket braces dan kaki geladak digunakan baja group I

spesifikasi API M Grade B Class C dengan kekuatan luluh 35 ksi (240MPa). Untuk

sambungan turbular (chord, brace, joint X) digunakan baja group II Class C API

5XL Grade X-52-SR5 dengan kekuatan luluh 52 ksi (360 MPa). Sedangkan untuk

pelat dan balok geladak digunakan baja group I Class C spesifikasi ASTM mutu

A36 dengan kekuatan luluh 36 ksi (“Planning and Design of Fixed Offshore

Structure” : 693-694 dan 702 & “Pedoman Rancang Bangunan Lepas Pantai di

Perairan Indonesia” : V2-V6 ).

Tiang Pancang

Jumlah Kaki Struktur dan Ukuran Pile

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.

Untuk itu besarnya kapasitas aksial (P) yang dapat didukung oleh tiap pile

adalah :

P = Beban total geladak/jumlah pile

= 7150 ton / 8

= 893,75 ton / kakiDari tabel 2.1 dengan asumsi kapasitas aksial adalah 500-1000 ton maka

didapatkan diameter pile adalah 36 inch. Berdasarkan tabel berikutnya didapatkan

ketebalan dinding pile sebesar 16 mm.

Kemiringan Struktur dan Pola Perangkaan

Kemiringan kaki struktur berkisar antara 1/20 -1/8, diambil kemiringan 1/16.

Dengan kemiringan tersebut, maka sudut kemiringan adalah :

tan α = 10/1

α = tan-1 10

α = 84,3 o

10

1





Sedangkan pola perangkaan yang digunakan adalah pola rangka X,N

dengan mempertimbangkan kekuatan struktur dan lokasi perencanaan yang

berada di Perairan selat makassar dimana daerah tersebut merupakan daerah

yang rawan gempa tanpa mengabaikan biaya produksi.

Desain Struktur Geladak

Estimasi Elevasi Struktur

Elevasi Deck

Menurut API RP 2A menyatakan bahwa elevasi aman bagi geladak untuk

menghindari gaya gelombang pada deck framing dan peralatan adalah

diberlakukannya air gap setinggi 1,5 m di atas pasang tertinggi. Berdasarkan data

gelombang dan data elevasi muka air rencana, maka elevasi geladak produksi

dihitung dari MSL adalah :

Elevasi Cellar Deck = HAT + Storm Tide + Hmax + Air gap

= 1,4 + 0,15 + 9,2 + 1,5

= 12,25 m

Tetapi untuk keamanan akan diambil elevasi geladak produksi 13 meter

dari MSL.

Elevasi Main Deck = Elevasi Geladak Produksi + 9,144 m

= 13 + 9,144

= 22,144 m

= 22,5 m

Elevasi Boat Landing

Elevasi Boat Landing sangat tergantung pada perilaku pasang surut, di

mana agar saat pasang tidak terendam dan saat surut tidak menggantung.

Berdasarkan data elevasi muka air, maka Elevasi Boat Landing adalah :

Elevasi Boat Landing = HATekstrim + Storm Tideekstrim + 0,5 m

= 1,4 + 0,15 + 0,5= 2,05 m = 3 m

Maka boat landing didesain 3m di atas MSL dan 3 m di bawah MSL.

Top Level Jacket Bracing

Top Level Jacket Bracing atau elevasi brace puncak jacket akan dimulai

pada elevasi sekitar 0,5 m dari elevasi boat landing agar boat landing, stairways





dan walkways dari dan ke boat landing tidak terendam saat pasang sehingga Top

Level Jacket Bracing adalah :

Top Level Jacket Bracing = Elevasi Boat Landing + 0,5

= 3 + 0,5

= 3,5 m

Pemilihan Tipe Struktur Geladak

Terdapat dua kemungkinan alternative pemilihan tipe system struktur dari

geladak/deck yaitu :

1. Type truss atau rangka;

2. Type frame atau portal

Pemilihan type ini bergantung pada keputusan dari posisi longiotudinal struktur

dalam arah memotong. Untuk lebar deck antara 20 – 25 m (65,6 – 82 ft), type

truss lebih disarankan.

Dalam perencanaan ini akan dipilih tipe truss atau deck rangka denga

pertimbangan kekakuan yang lebih tinggi.

Mekanisme Transfer Beban

Berdasarkan mekanisme transfer beban dapat dilihat pada bagian diagramberikut :

Rangka deck berfungsi mentrasfer beban dari area deck ke kaki-kaki deck, dari

kaki akan diteruskan ke jacket dan berakhirpada system pondasi yang ditopang

oleh daya dukung tanah.

Berdasarkan mekanisme transfer beban maka perencanaan akan dilakukan

berdasarkan urutan tersebut.

Rencana Perangkaan Geladak

Rencana perangkaan deck dapat dilihat pada gambar berikut


Deck Load area

Deck Truss

Deck Leg

Jacket Foundation SoilBearingCapacity




Top View

Tampak row B,D,dan F Tampak Column 2 dan 4

Deck Structur Arrangement

Susunan/arrangement struktur deck dapat dilihat pada gambar berikut :

Deck Structur Arrangement

Plat Geladak

Pemilihan Ukuran Plat Geladak





q = 500 psf = 0,0035 ksi

Lebar bentang ( span ) = 5ft

Beban per inch lebar plat = 0,0035 ksi

Momen maksimum

78,012

)860(0035.0

12

22

=−

×==qL

M maks ksi

Coba/pilih plat baja = A 36 tebal = ½ inch

Tegangan izin

Fb = 0,67 x 36 = 24,0 ksi

Modulus penampang

042,06

5,0

6

22

===

t

S inch

3

Tegangan akibat momen maksimum

ksiksiS

M f maks

b 2457,18042,0

78,0<=== OK

Interaction ratio (unity check)

77,024

57,18===

b

b

F

f IR OK

Maka plat baja A36 ; dengan ketebalan t = ½ inch, dapat digunakan sebagai platgeladak.

Balok Geladak

Daerah Pembebanan pada Balok Geladak

Gambar berikut menunjukkan rencana pembalokan deck dan area pembebanan

yang ditopang oleh tiap balok deck dengan jarak = 1.5 m tiap balok deck akan

menerima beban area setengah dari kiri dan setengah dari kanan dari jarak antar

balok deck/bentangan plat. Beban ini merupakan beban area yang diteruskan dari

plat deck.

W = 23,98 kn/m2 x 1,5 m = 35,975 kn/m





Rencana Pembalokan Geladak dan Area Pembebanan

Pemilihan Ukuran Balok Geladak

Untuk perencanaan praktis, dalam perencanaan balok geladak, akan diambil

bentangan terpanjang sebagai acuan penentuan ukuran balok geladak, seperti

yang digambarkan pada diagram benda bebas (freebody diagram) di atas di mana

w bekerja sepanjang bentangan terpanjang. Selanjutnya akan dihitung momen

dan modulus penampang dari balok.

Dari gambar di atas :

w = 5q = 1,5 m x 23,98 kn/m2 = 35,975 kn/m

L = 13 m

Momen maksimum

60810

13975,35

10

22

=×==wL

M maks kN m = 5381 kip - in

Sebagai dasar digunakan baja A36 dengan Fb = 24 ksi, kemudian hitung

modulus penampang

21,22424

5381===

b

maks

perlu F

M S inch3

Coba W33x152; Sx = 487 inch3

d = 53,82 inch

bf = 19,98 inch

tw = 0,98 inch

tf = 1,5 inch

Cek syarat penampang terpadu

83,1066,66

65

3

98,1965

2≤→≤→≤

fytf

bf OK

67,10691,546

640

98,0

82,53640≤→≤→≤

fytw

d OK

Cek tegangan momen maksimum





ksiksiS

M f maksb

2499,2321,224

5381<=== OK

Interaction ratio (Unity check)

999,024

99,23

=== b

b

F

f

IR OK

Maka profil W33x152 dengan S = 460,1 inch baja A36 Dapat digunakan

sebagai balok geladak.

Pemilihan Ukuran Kaki Geladak

Telah direncanakan bahwa elevasi Cellar Deck adalah 13 m di atas MSL,

sehingga dengan dasar tersebut dapat dihitung tinggi kaki geladak. Dalam

perencanaan ini tinggi kaki geladak sama dengan elevasi Cellar Deck yaitu 13 m.

Untuk menentukan ukuran dari kaki geladak terlebih dahulu perlu diketahui bebanyang bekerja padanya, antara lain :

1. Gaya angin pada geladak.

2. Gaya gelombang pada kaki geladak.

Beban Operasional

Pada geladak telah diaplikasikan beban merata sebesar 500 psf, di mana beban

ini telah mencakupi berat struktur, berat peralatan dan berat suplay. Kemudian

dari perhitungan luasan geladak diperoleh berat operasional geladak adalah 6750

tons

Beban Lingkungan

Gaya Angin Pada Geladak

Arah Terpa Angin

Untuk memperoleh gaya maksimum pada geladak maka arah terpa angin

diterapkan tegak lurus dengan diagonal bidang horizontal geladak pada

gambar berikut :





Tampak Atas Deck

Sedangkan titik tangkap gaya angin ditunjukkan pada gambar berikut :

Titik Tangkap Gaya Angin

Asumsi elevasi peralatan pada main deck = 6 m

Dari analisis di atas maka struktur geladak yang dikenai beban angin dapat

dilihat pada table berikut :

Struktur Elevasi (m )Panjang bidang tangkap

angin

Cellar Deck

(+) 13 s/d (+)

22,5 √( 55² + 22² ) = 59,2 m





Main Deck(+) 22,5 s/d (+)

28,5 √( 55² + 22² ) = 59,2 m

Maka gaya angin pada geladak adalah :

Main DeckLuas bidang tangkap angin pada geladak produksi adalah :

AMain Deck = 222 4,5625,9)2255( m=×+

Titik tangkap angin dan kecepatan pada geladak adalah :

YMain Deck = m75,172

135,2213 =

−+

Kecepatan angin pada ketinggian 17,75 m adalah :

V33= 90 mph = 46,305 m/s

smV

V

yV V

/15,44

33

75,17305,46

33

75,17

131

75,17

131

3375,17

=

=

=

Dengan menggunakan formula API RP2A, maka gaya angin pada geladak

produksi adalah :

AC v F s

200256,0=

F = gaya total

Dengan Cs ( koefisien bentuk ) = 1,0 untuk overall projected area of

platform, maka :

FMain Deck = 0,00256 x ( 44,15 )2 x 1,0 x 562,4

FMain Deck = 2806 N

FMain Deck = 2,806 kN

Cellar Deck

Luas bidang tangkap angin pada geladak pengeboran adalah :

ACellar Deck = 222 4,5625,9)2259( m=×+

Titik tangkap angin dan kecepatan pada geladak adalah :

YCellar Deck = m5,672

5,225,285,22 =

−+

Kecepatan angin pada ketinggian 67,5 m adalah :





smV

V

yV V

/92,48

33

5,67305,46

33

5,67

131

5,67

131

335,67

=

=

=

Dengan menggunakan formula API RP2A, maka gaya angin pada geladak

pengeboran adalah :

AC v F s

200256,0=

Dengan Cs ( koefisien bentuk ) = 1,0 untuk overall projected area of

platform, maka :

FGeladak Pengeboran = 0,00256 x ( 48,92 )2 x 1,0 x 562,4

FCellar Deck = 3445,5 N

FCellar Deck = 3,4455 kN

Sehingga total gaya angin pada geladak adalah :

Ftotal = FMain Deck + FCellar Deck

= 2806 N + 3445,5 N

= 6251,5 N

Elevasi titik tangkap gaya angin total = ( 17,572 + 26,7 + 31,5) / 3

= 25,26 m dari MSL

Elevasi titik tangkap gaya angin total = 27,25 – 13

= 14,25 m dari geladak produksi

Gaya Gelombang pada Kaki Geladak

Diketahui tinggi elevasi gelombang maksimum pada saat pasang adalah :

Elevasi gelombang maksimum = 0,5Hmax + HAT + Storm Tide

= 0,5 ( 9,2 ) + 1,4 + 0,15= 6,15 m di atas MSL

Sedangkan elevasi kaki jacket dimulai pada elevasi 3,6 m di atas MSL. Sehingga

geladak tidak akan menerima beban gelombang.

Perhitungan Rangka Turbular

Kaki Geladak

Penentuan ukuran kaki geladak dapat dihitung dari beban aksial yang

bekerja. Ukuran kaki geladak dihitung dengan cara sebagai berikut :





Jumlah kaki geladak dipilih sama dengan jumlah tiang pancang.

Diameter luar kaki geladak dipilih sama dengan diameter luar tiang

pancang yaitu 39 inchi.

Ketebalan kaki geladak

Ketebalan kaki geladak direncanakan berdasarkan tabel 2.4, diambil nilai

D/t = 40, maka :

D/t = 40

t = 39/40 = 0,97 inch ≈ 1”

Kaki Jacket

Ukuran awal kaki jacket diambil berdasarkan kapasitas aksial dan lateral.

Untuk jacket di mana pile akan digrout di dalam kaki jacket, harus disediakan

ruang cukup antara kaki jacket dan pile sehingga dapat mengakomodasi proses

pemancangan dan grouting. Pada kebanyakan jacket, jarak 2 inch dapat

memenuhi kebutuhan ruang ini. Sehingga ukuran kaki jacket :

Dinner = Diameter tiang pancang (inch) + 2”

= 39” + 2“

= 41”

maka :Dout = Dinner + t di mana t = ketebalan dinding kaki jacket

dari rasio D/t = 45 untuk kaki jacket maka : t = Dout/45

Dout = Dinner + 2t

Dinner = Dout - 2Dout /45

Dinner = 1 Dout - 2Dout /45

41 = 43/45 Dout

Dout = 39,5”

dan t = 1 inch

Sehingga ukuran kaki jacket adalah :

Dout = 39,5”

t = 1”





Sambungan Kaki Jacket

Dengan menggunakan angka perbandingan D/t = 35 , diperoleh ukuran

sambungan kaki jacket :

Do chord = Dinner jacket leg + 2 tchord → Do chord = 35 tchord

35 t chord = 41” + 2 tchord

33 t chord = 41”

t chord = 1,24”

t chord = 1,5” → Do chord = 41” + 3” = 44”

Pengikat Kaki Jaket ( Brace )

Untuk menentukan ukuran awal brace, digunakan rumus pendekatan

dengan rasio kL/r ( Planning and design of Fixed Offshore Platform; 564 ).

a. Brace Horisontal

Diambil nilai perbandingan kL/r = 70, k = 0,7.

L = panjang brace ( bagian terpanjang pada kaki struktur )

= 21 m = 830,71”

kL/r = 70

70 = 0,7 x 830,71” / 0,35d

d = 23,73”

r = 8,31”

Ketebalan brace dapat ditentukan menurut tabel 4, dipilih rasio D/t = 40,

sehingga :

D/t = 40

t = 23,73” / 40t = 0,59” = 0,75”

Ketebalan sambungan brace ditentukan menurut tabel 4, dipilih rasio D/t =

30, sehingga :

D/t = 30

t = 23,73” / 30

t = 0,79” ≈ 1”

Kontrol Nilai Perencanaan





β = d/D(0,4 < β < 0,8)

γ = D/2T

(γ ≥ 10)

τ = t/T

(0,3 < τ < 0,7)


Chord Size ParameterD T d t β γ τ

in in in innilai

rangecheck nilai

rangecheck

nilai

rangecheck

44

1,5 23,7 1

0,53 OK

14,67 OK 0,6 OK

b. Brace N


L = panjang tak ditumpu yang terpanjang= 22,11m = 940,942”

kL/r = 80

80 = 0,8 x 940,942” / 0,35d

d = 26,88”

r = 9,41”


sehingga :

D/t = 40

t = 26,88” / 40

t = 0,65” ≈ 0,75”


35,

sehingga :

D/t = 35

t = 26,88” / 35

t = 0,77” ≈ 1”


β = d/D(0,4 < β < 0,8)

γ = D/2T

(γ ≥ 10)

τ = t/T

(0,3 < τ < 0,7)


Chord Size Parameter





D T d t β γ τ

in in inin

nilai

rangecheck nilai

rangecheck

nilai

rangecheck

44 1,5

26,88 1

0,61 OK

14,67 OK 0,6 OK

c. Brace X


L = panjang tak ditumpu yang terpanjang

= 20,05 m = 842,56”

kL/r = 80

80 = 0,8 x 842,56” / 0,35d

d = 24,07”

r = 8,42”


sehingga :

D/t = 40

t = 24,07” / 40

t = 0,6” ≈ 0,75”


35,sehingga :

D/t = 35

t = 24,07” / 35

t = 0,68” ≈ 0,75”


β = d/D(0,4 < β < 0,8)

γ = D/2T

(γ ≥ 10)

τ = t/T

(0,3 < τ < 0,7)



D T d t β γ τ

in in in innilai

rangecheck nilai

rangecheck

nilai

rangecheck

44 1,5

24,07

0,75

0,54 OK

14,67 OK 0,5 OK

d. Brace k






L = panjang tak ditumpu yang terpanjang

= 16,95 m = 842,56”

kL/r = 80

80 = 0,8 x 842,56” / 0,35d

d = 24,07”

r = 8,42”


sehingga :

D/t = 40

t = 24,07” / 40

t = 0,6” ≈ 0,75”


35,

sehingga :

D/t = 35

t = 24,07” / 35

t = 0,68” ≈ 0,75”

Kontrol Nilai Perencanaanβ = d/D

(0,4 < β < 0,8)γ = D/2T

(γ ≥ 10)

τ = t/T

(0,3 < τ < 0,7)



D T d t β γ τ

in in in innilai

rangecheck nilai

rangecheck

nilai

rangecheck

4

4 1,5

24,0

7

0,7

5

0,5

4 OK

14,6

7 OK 0,5 OK




T a m p a k

D e p a n

T a m p a k S a m p i n g

e l e v a s i m u k a a i r

T a m p a k A t a s


Rencana Perangkaan/Konfigurasi Jacket

Berikut ini rencana pola rangka/ konfigurasi dari jacket yang akan direncanakan :





Perhitungan Beban Lingkungan

Perhitungan Gaya Gelombang

Untuk h/λ = 0,25, maka dengan interpolasi parameter profil gelombang,

parameter kecepatan serta parameter frekuensi dan tekanan dapat diperoleh

sebagai berikut :

F22= 0,543872683 G11 = 1 C1 = 1,046684797

F24= 0,790636281 G13 = -0,734411933 C2 = 1,490720958

F33= 0,427575712 G15 = -1,009587464 C3 = -0,010515142

F35= 1,405927075 G22 = 0,059369595 C4 = 0,003406057

F44 = 0,396309025 G24 = 0,579321079

F55 = 0,406042338 G33 = -0,010218171

G35 = 0,141605997

G44 = 0,001703028

G55 = 0

Untuk parameter nilai a dapat ditentukan sebagai berikut

a = (kH/2) – a2F33- a5(F35 + F55)





dimana k = 2л/λ = 0,0474 m

kH/2 = 0,21093

Nilai a = 0,1diambil sebagai nilai awal proses iterasi untuk memperoleh nilai a,

sehingga dari persamaan diatas diperoleh a = 0,2063.

Untuk memperoleh nilai F1, F2, F3, F4 dan F5 adalah dengan rumus dibawah ini

F1 = a

F2 = a2F22 + a4F24

F3 = a3F33 + a5F35

F4 = a4F44

F5 = a5F55

Dari persamaan diatas maka dapat diperoleh nilai sebagai berikut ;

F1= 0,206292718

F2= 0,024577317

F3= 0,004279014

F4= 0,000717744

F5= 0,000151702

Kecepatan gelombang c dapat dicari dengan menggunakan persamaan di bawah

ini :

C = [ g/k (1+ a2C1 + a4C2) tanh kh]1/4

= 14,58 ft/dtk

Untuk memperoleh nilai dari G14 sampai G5 dapat diperoleh dengan persamaan

sebagai berikut :

G1 = aG11 + a3G13 + a5G15

= 0,199468

G2 = 2(a2G22 + a4G24)

= 0,0071515

G3 = 3(a3G33 + a5 G35)

= -0.0001104

G4 = 4a4G44

= 0.0000123

G5 = 5a5

G55





= 0

Untuk menentukan 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 air dan sebagian di atas garis air, letak titik pusat

beban pada permukaan air titik pusat beban pada permukaan air.

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

dan x dapat digunakan rumus sebagai berikut :

Y = yj + (Ly/2) . cos ө

x = xj + (Lx/2) . cos ө

untuk elemen yang sebahagian dibawah air dan sebahagian diatas permukaan,

maka

y = h

x = xj + (Ly . tg φ)

dimana ө dan φ adalah sudut kemiringan elemen terhadap sumbu x dan y.

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

pada lampiran. Perhitungan kecepatan partikel air dapat ditentukan dengan

persamaan di bawah ini.

Sebagai contoh elemen 76 dengan x = 20,25 m dan y = 2,84375 dan G1 =0,199468 (untuk t = 0) :

u = (ω/k) . ∑5

1

Gn .nkh

nxy

sinh

coshcos n(kx - ωt)

u = 0,3430302 m/s

Dengan cara yang sama kecepatan arah vertikal dapat dihitung,

V = (ω/k) . ∑5

1

Gn .nkh

nxy

sinh

sinhsin n(kx - ωt)

v = -0,066119 m/s

Untuk selanjutnya pada elemen yang lain dapat dilihat pada Lampiran.

Sesuai dengan persamaan di bawah

Un = Gn (cosh nky/sinh nkh)

Vn = Gn (sinh nkhy/sinh nkh)

Dan harga dari :

R1 = 2U1 – U1U2 – V1V2 – U2U3 – V2V3





R2 = 4U2 – U12 + V1

2 -2U1U2 – 2V1V3

R3 = 6U3 – 3U1U2 + 3V1V2 – 3U1U4 – 3V1V4

R4 = 8U4 – 2U22 + 2V2

2 – 4U1U3 + 4V1V3

R5 = 10U5 – 5U1U4 – 5U2U3 + 5V1V4 + 5V2V3

Dan harga dari :

S1 = 2V1 – 3U1U2 – 3U2V1 – 5U2V3 – 5U3V2

S2 = 4V2 – 4U1V3 – 4U3V1

S3 = 6V3 – U1V2 + U2V1 – 5U1V4 – 5U4V1

S4 = 8V4 – 2U1V2 + 2U3V1 + 4U2V2

S5 = 10V5 – 3U1V4 – 3U4V1 – 5U2V3 + 5U3V2

Dari persamaan di atas maka dapat diperoleh harga sebagai berikut :

U1 U2 U3 U4 U5

0,041048 0,00015 -2,458E-07 2,94E-09 0

V1 V2 V3 V4 V5

0,005494 3,97211E-05 -9,42283E-08 1,45E-09 0

R1 R2 R3 R4 R5

0,0820899 -0,001111 -1,94194E-05 1,93E-08 -3,96954E-10

S1 S2 S3 S4 S5

0,0109815 0,000158905 -1,36638E-06 4,06E-08 -1,25227E-10

Percepatan partikel air horizontal dan vertikal dapat dicari untuk tiap elemen.

Sebagai contoh elemen 76 dengan x = 20,25 m dan y = 2,84375 (untuk t = 0

detik):

ax = kc2/2 . ∑5

1

Rn sin n(kx - ωt)

ax = 0,33292211

ay = (-kc2/2) . ∑5

1

cos n(kx - ωt)





ay = -0,03148

Gaya Gelombang (Silinder pada kedudukan Sembarang)

Untuk silinder yang memiliki kedudukan sembarang, sebelum menentukan

kecepatan dan percepatan partikel air serta gaya gelombang pada masing-masing

elemen, terlebih dahulu ditentukan sudut kemiringan terhadap sumbu x dan

sumbu y (ө dan φ), berikut ini rumus yang dapat digunakan :

ө = arc cos (Lx/Lxz) φ = arc cos (Ly/L)

Lx = xk - x j

Ly = yk - y j

Lz = zk - z j

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

Sebagai contoh elemen 76 dengan sudut 90 0-;860, sesuai dengan persamaan di

bawah maka dapat diperoleh harga dari :

Cx = sin ө . cos φ cy = cos φ cz = sin ө sin φ

= sin 90o . cos 86o = cos 86o = sin 90o . sin 86o

= 6,11381E-17 = 0,0624 = 0,99805

Selanjutnya kecepatan dan percepatan dapat ditentukan sesuai persamaan di

bawah dengan contoh elemen 76 dengan x = 20,25 m dan y = 2,84375 adalah

sebagai berikut :

Wn = [u2 – v2 – (cxu + cyv)2]1/2

W76 = 0,336572486 m/s2

unx = u – cx (cxu + cyv)

u76x = 0,343030231m/s2

vny = v – cy (cxu + cyv)

v76y = 0,065861486 m/s2

wnz = -cz (cxu + cyv)

w76z = -0,004116343 m/s

anx = ax – cx (cxax + cyay)

= 0,332922107 m/s2

any = ay – cy (cxax + cyay)





= -0,031360531 m/s2

anz = -cz (cxax + cyay)

= 0,001960033 m/s2

Untuk selanjutnya pada elemen yang lain dapat dilihat pada lampiran dengan

berbagai elemen.

Gaya persatuan panjang pada elemen 76 (D = 1,1176 m, L = 13,02537 m) dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

(CD = 1.0; C1 = 2.0; ρ = 0.01005525 kN/m³)

f x = ½. ρ. CD.D.Wn.unx + ρ.C1.(π.D2/4)

f x = 0,735642125 kN

f y = ½. ρ. CD.D.Wn.uny + ρ.C1.(π.D2/4)

f y = -0,05036999 kN

f z = ½. ρ. CD.D.Wn.unz + ρ.C1.(π.D2/4)

f z = 0,003148124 kNDengan persamaan di bawah, maka gaya normal persatuan panjang pada

elemen 76 adalah :

f = (f x2 + f y2 + f z2)1/2

= 0,328913361 kN

Gaya total pada elemen 76 dengan L= 13,02537 m dan dengan persamaan di

bawah untuk masing-masing arah adalah :

Fx = f x . L

= 9,5633476 N

Fy = f y . L= -0,6548099 N

Fz = f z . L

= 0,04092562 N

Untuk elemen yang sebagian di bawah dan sebagian di atas permukaan air, maka

L = (h – yj) /cosφ.





Untuk selanjutnya perhitungan gaya gelombang pada elemen yang lain secara

lengkap diberikan dalam bentuk tabel pada lampiran.

Perhitungan Gaya Arus

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

drag. Gaya angkat baru diperhitungkan bila pembebanan terjadi pada silinder

panjang dengan perbandingan panjang-diameter (d/t) yang besar. Besarnya gaya

arus yang terjadi pada struktur adalah :

FL = 0,5 ρ .CL.D.UT2

FD = 0,5 ρ .CD.D.UT2

dimana :

FL = gaya angkat per satuan panjang

FD = gaya drag per satuan panjang

CL = koefisien gaya angkat = 0,333

CD = koefisien gaya drag = 1,0

D = diameter batang struktur (0,965 m)

Karena perhitungan ini menggunakan metode massa terkumpul, maka luasan titik

kumpul dari struktur yang tercelup merupakan nilai yang berpengaruh, sehinggapersamaan diatas menjadi :

FL = 0,5 ρ .CL.A.UT2

FD = 0,5 ρ .CD.A.UT2

dimana A menunjukkan nilai luas area titik kumpul.

Misalnya untuk titik kumpul 4 dengan diameter batang adalah 0,603 m, UT sebesar 0,167 m/s

Luas area titik kumpul A = 0,25 x 3,14 X (0,167)2

= 0,021 m2

sehingga :

f L = 0,5 ρ .CL.A.UT2

= 0,0000281 kN/m

f D = 0,5 ρ .CD.A.UT2

= 0,0000845 kN/m

Ftotal = f L + f D





= 0,0001127 kN/m

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

pada lampiran.

Perhitungan Gaya Angin

Untuk elemen yang sebagian berada di bawah permukaan air, maka penentuan

panjang elemen adalah:

L=(yk-h)/ cos Φ

Sebagai contoh untuk elemen 43 (L = 17 m, D = 0,602742 m, Φ = 90 o) dengan

kecepatan angin V = 80 mph; C=0,5 (untuk silinder); ρ = 0.01005525 kN/m³),

maka besar gaya angin (pers. (2.25)) pada elemen adalah :

F = ½. ρ.Cw.A.V2

= 196,7601 N

Selanjutnya perhitungan elemen yang lain secara lengkap diberikan dalam bentuk

tabel.

SPESIFIKASI HASIL PERENCANAAN

BOPD/Lokasi : 105.000/Selat Makassar

Jenis Konstruksi : Jacket Steel Platform ( terpancang)Fungsi Konstruksi : Anjungan produksi dan pengeboranBerat Total Geladak : 10010 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 gradeN52

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 16,5 mmPola perangkaan : Rangka X dan N

Struktur Jacket :

Kaki jacket : Diameter 39,5 inchi, tebal 1 inchi

Sambungan Kaki Jacket : Diameter 44 inchi, tebal 1.5inchi

Brace Horizontal : Diameter 23,73 inchi, tebal 0.75 inchi

Brace N : Diameter 26,88 inchi, tebal 0.75 inchi

Brace X : Diameter 24,7 inchi, tebal 0.75 inchi





Luasan geladak :

Geladak Produksi : 59 x 22 m²

Geladak Pengeboran : 59 x 22 m²

Geladak tempat tinggal : 23 x 20 m²

Geladak Helikopter : 14 x 14 m²Struktur Geladak :

Kaki Geladak : Diameter 39 inchi, tebal 1 inchi

Balok geladak : Profil WF baja mutu A36,

Fb = 36 ksi (250 Mpa)

Pelat Geladak : Pelat baja mutu A36,

Fb = 36 ksi(250 Mpa)

BAB IV

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan beban-beban lingkungan yang bekerja pada struktur

anjungan lepas pantai, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

Untuk memperoleh elemen struktur yang terkoreksi oleh kontrol ukuran,

maka dipergunakan berbagai diameter pile, sesuai dengan ukuran

panjangnya.

Beban gelombang maksimum akibat gaya drag dan gaya inersia tidak

terjadi secara bersamaan, sehingga untuk memperolehnya, maka perlu

ditinjau beberapa fase gelombang. Beban gelombang terbesar terjadi pada

daerah permukaan laut sebesar 1,177681621 kN pada elemen 56 hal ini

disebabkan karena kecepatan dan percepatan partikel air yang semakin

besar pada daerah permukaan.

Jika ditinjau dari arah datangnya gelombang, maka gelombang terbesar

dari arah samping anjungan (sudut 900 terhadap anjungan) karena jumlah

kompenenn struktur yang terkena hempasan gelombang lebih banyak.





Arus yang terjadi pada permukaan lebih besar dari pada arus yang terjadi di

kedalaman hal ini dipengaruhi oleh media pembangkit arus yang lebih

banyak dan besar berada dipermukaan yaitu gelombang dan angin. Beban

arus terbesar terjadi pada elemen yang kurang lebih tegak lurus terhadap

arah datang angin yaitu sebesar 0,00025324113005 kN

Beban angin terbesar terjadi pada geladak pengeboran sebesar 1,8372 kN

DAFTAR PUSTAKA

API Recomended Practice for Planning, Designing, and Constructing Fixed

Offshore Platforms, 1980, American Petroleum Institute RP – 2A, Dallas, Texas.

Ardiansyah, Muh., 2004, Perencanaan Bangunan Lepas Pantai tipe Fixed Jacket

Platform, Tugas Rekayasa, PS Teknik KElautan Unhas, Makassar.

Baeda, A.Y., 2005, Panduan Pengerjaan Tugas Rekayasa Kelautan, Makassar.

Graff, W.J., 1981, Introduction to Offshore Structures, Gulf Publishing Co,

Houston, Texas.

G. S., Charles dkk, 1994, Struktur Baja, Erlangga, Jakarta.

Hsu Teng H., 1984, Applied Offshore Structure, Gulf Publishing Co, Houston,

Texas.

H.D. Thomas, 1983, Offshore Structural Engineering , Prentice-Hall Inc.,

Englewood Cliffs, New Jersey.

Juswan dan Taufiqur Rachman, 2003, Struktur Bangunan Laut , Proyek Kerjasama

Segitiga Biru, Makassar.

Juswan, 1999, Pengantar Rekayasa Lepas Pantai , Proyek Kerjasama Segitiga

Biru, Makassar.

L. T., Ricky. Perencanaan Bangunan Lepas Pantai , Catatan Kuliah, ITB, Bandung.





McLelland, Bralamette and Refelt D. Michael., 1979, Planning and Design of

Fixed Offshore Platform, Van Nostrand Reinhold Company, New York.

Proceeding Kursus Segitiga Biru Fakultas Teknik Kelautan – ITS Surabaya, 1996.

Triadmodjo, Bambang, 1999, Teknik Pantai , Beta Offset, Yogyakarta.

Lampiran - Lampiran

Perencanaan Blp

Documents

Transcript of Perencanaan Blp