KRITERIA PERANCANGAN
4.7 Penentuan Ukuran Deck Leg
Perancangan struktur deck dimulai dengan estimasi beban yang akan bekerja pada deck akibat drilling, peralatan produksi, beban hidup, dan lain-lain. Penentuan awal (preliminary) ukuran deck leg dilakukan sebagai berikut:
a. Diameter luar deck leg yang biasanya dipilih sama dengan diameter luar pile.
b. Pendekatan nilai radius of gyration (r) deck leg dihitung berdasakan asumsi untuk bentuk silinder tipis (thin wall cylinders), yaitu 0,35D. Diasumsikan suatu nilai buckling length factor (k) berdasarkan kondisi ujung peletakan deck leg. Harga yang konservatif dari k umumnya diambil antara 1.5 – 2.0. Kemudian dihitung harga rasio slenderness (kerampingan) dari deck leg sebagari (K.L)/r, dimana L adalah panjang deck leg. Allowable axial stress, Fa, didapat dari AISC (American Institute of Stell Construction) Manual dan berdasarkan angka rasio slenderness.
c. Perkiraan gaya aksial dan momen maksimum pada deck leg dihitung dengan menggunakan beban yang konservatif dari struktur dan peralatan deck, gaya angin, dan gaya gelombang.
d. Dengan mengambil suatu harga ketebalan dinding deck leg sebagai proses iterasi pertama, axial dan bearing stress dan selanjutnya AISC interaction ratio bisa dihitung.
Proses ini dilakukan secara berulang sampai mendapatkan harga interaction ratio lebih kecil dari satu.
Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 34 4.8 Penentuan Konfigurasi Jacket
Jacket adalah tiang-tiang yang menghubungkan dan menahan pile agar tetap pada posisinya. Jacket juga berfungsi melindungi pompa-pompa, sumur pengeboran dll. Jacket dipasang mulai dari garis mudline sampai deck substructure. Kaki jacket mengarahkan pile sewaktu pemancangan pile. Jacket termasuk elemen struktur yang mendasar pada platform yang memberikan dukungan terhadap boat landings, mooring bitts, barge bumpers, sistem proteksi terhadap korosi, sistem navigasi dll.
Komponen utama struktur jacket terdiri dari:
a. Jacket legs
b. Braces (vertikal, horizontal, and diagonal).
c. Joints merupakan titik perpotongan antara legs dan braces. Bracing dan Can dapat mengurangi tegangan dan meningkatkan efek ductile pada sambungan.
d. Launch runners dan trusses. Digunakan jika jacket akan ditransportasikan dan diluncurkan dari barge, proses ini menggunakan skid dan tilting beams.
e. Skirt pile sleeves and braces (jika dibutuhkan skirt pile).
f. Appurtenances (boat landings, barge bumpers, conductors bracing and guides, risers, clamps, grout and flooding lines, j-tubes, walkways, mud-mats, etc).
Komponen (braces) vertikal, horizontal, dan diagonal jacket yang menghubungkan kaki-kaki jacket dan membentuk sistem kekakuan jacket. Sistem jacket meneruskan gaya-gaya yang bekerja pada platform kepada sistem pondasi. Jenis-jenis brace yang biasa digunakan yaitu:
a. Pola K-brace
Pola ini mempunyai jumlah titik pertemuan batang (joint) yang lebih sedikit sehingga mengurangi jumlah biaya pengelasan. Tetapi, pola ini tidak mempunyai bentuk simeteris dan sistem redundansi. Pola K-brace digunakan untuk lokasi yang tidak membutuhkan kekakuan tinggi dan tidak ada gaya seismik.
b. Pola V-brace
Seperti halnya dengan tipe K-brace, tipe ini mempunyai joint yang lebih sedikit dan tidak mempunyai sistem redundansi. Selain itu, pola ini tidak mempunyai sistem transfer beban yang baik dari satu level ke level lainnya sehingga membutuhkan batang horisontal yang besar. Pola ini jarang digunakan.
c. Pola N-brace
Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 35 Tipe ini tidak mempunyai sistem redundansi sehingga kegagalan buckling pada salah satu batang tekan akan dengan cepat menyebkan pada batang lain dan menyebabkan struktur collapse (runtuh). Tipe ini tidak dianjurkan untuk digunakan.
d. Pola Plus X-brace
Pola ini adalah yang paling banyak digunakan untuk struktur lepas pantai di lokasi yang tidak dalam. Pola ini mempunyai bentuk simetri, redundansi, dan daktilitas yang cukup.
Kekurangan dari pola ini hanya pada jumlah joint yang lebih banyak dan bentuk cabang V pada sisi transversal akan menyebakan ukuran horizontal brace yang lebih besar.
e. Pola X-brace
Pola ini mempunyai kekakuan horisontal, daktilitas, dan redundansi yang tinggi.
Jumlah titik pertemuan (joint) dan batang yang dibutuhkan lebih banyak sehingga membutuhkan lebih banyak pengelasan. Pola ini banyak digunakan untuk struktur lepas pantai di laut dalam dan didaerah gempa yang membutuhkan kekakuan dan daktilitas yang tinggi untuk mengurangi perioda goyangan yang dialami struktur.
4.9 Penentuan Dimensi Jacket a. Jacket Leg
Penentuan diameter jacket legs yang sesuai merupakan bagian penting dalam desain struktur jacket. Kondisi tanah dan persyaratan fundasi menegang peranan penting dalam penentuan ukuran jacket legs. Umumnya pemilihan dimensi jacket legs berdasarkan data struktur jacket yang telah ada dengan sedikit perubahan atau revisi.
Jika pekerjaan desain awal untuk bagian deck telah dilakukan dan diperoleh ukuran kaki-kaki deck, maka perkiraan diameter awal dari pile dapat diambil sama dengan ukuran kaki-kaki deck tersebut, perlu diperhatikan juga dalam pemilihan ukuran tubular member pada daerah permukaan air (high wave-zone), dimana gaya gelombang yang terjadi sangat dipengaruhi oleh proyeksi luasan dari member tersebut.
Pada kasus dimana pile utama berada didalam jacket, diameter kaki jacket diambil sedemikian rupa sehingga dapat mengakomodasi proses pemancangan dan grouting pile. Jika digunakan skirt pile (digunakan untuk jacket laut dalam), diameter kaki jacket ditentukan berdasarkan persyaratan rangka brace dan efek bouyancy.
Ketebalan didnding jacket diperlukan untuk menahan gaya aksial, tegangan akibat bending, deformasi akibat komponen struktur jacket yang berpotongan (joint).
Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 36 Ketebalan dinding yang umum digunakan berkisar antara ½ inchi - 2 ½ inchi.
Ketebalan dinding yang kurang dari ½ inchi akan mendapaktan masalah dengan korosi.
Pembuatan pipa tubular dengan ketebalan dinding yang lebih dari 2 ½ inchi akan sulit.
Selain itu, akan mudah mengalami thickness crack (retakan) pada tempat pengelasan.
Tambahan ketebalan sebanyak 1/8 inchi biasanya diberikan untuk komponen struktur jacket di daerah splash zone untuk menghadapi masalah korosi (corrosion allowance).
Stress (tengangan) yang tinggi dan persyaratan pengelasan yang rumit pada titik pertemuan komponen struktur jacket yang konfigurasinya kompleks akan menyebabakan kebutuhan pembuatan-pembuatan profil baja yang khusus (ductile, high through thickness strength, no laminations). Untuk itu, dibuat profil baja khusus pada joint (cans) dan pada ujung bracing (stubs). Grouting pile dalam jacket leg juga mempengaruhi penentuan ketebalan dinding jacket leg.
b. Jacket Bracing
Gaya-gaya bekerja pada member brace pada dasarnya berupa gaya aksial/ perilaku dari member brace menyerupai balok kolom. Dalam menentukan dimensi dari member brace, faktor-faktor yang perlu diperhatikan antara lain:
i. Diameter brace ditentukan berdasakan nilai rasio kelangsingan. Rasio kelangsingan (KL/r) didefinisikan sebagai panjang efektif kolom dibagi radius girasi penampang (r). Dalam desain nilai KL/r diambil 60 s/d 90.
ii. Pengecekan punching shear yang terjadi antara brace dan jacket legs. Pada beberapa kasus, besarnya punching shear yang terjadi dapat menentukan pemilihan diameter brace.
iii. Untuk diameter brace >18 inchi, digunakan ketebalan dinding berdasarkan standar untuk pipa tubular. Jika diameter brace >27 inchi dapat digunakan ketebalan ½ inchi, dan untuk diameter 30 s/d 36 inchi, dapat dimulai dengan ketebalan 5/8 inchi.
iv. Nilai D/t diusahakan bernilai 19 s/d 90. Untuk D/t <19 kemungkinan tidak ada dipasarkan karena kesulitan pembuatan. Untuk baja A-36 dimana rasio Dt bernilai sekitar 90 dapat menimbulkan masalah buckling.
v. Pengecekan efek hidrostatik dilakukan jika D/t > 250/h1/3, dimana h adalah kedalaman perairan.
Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 37 4.10 Data Tanah
Data tanah yang digunakan adalah data tanah tipe B berdasarkan tipe tanah pada buku
“Planning and Design of Fixed Offshore Platforms” oleh McClelland (1986) seperti pada gambar berikut,
Gambar 4.2 Tipe tanah
(sumber: Planning and Design of Fixed Offshore Platforms, McClelland (1986))