ANALISIS STRUKTUR ANJUNGAN LEPAS PANTAI
TIPE TETAP JENIS TRIPOD DI SELAT MAKASSAR
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai syarat memperoleh gelar sarjana teknik pada
Program Studi Teknik Kelautan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan
Disusun oleh :
Wistie Annelya
155 03 019
Dosen Pembimbing :
Andojo Wurjanto, Ph.D
NIP. 131 473 923
PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2008
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini
Laporan Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat menyelesaikan tahap pendidikan sarjana (strata-1) di Program Studi Teknik Kelautan, Institut Teknologi Bandung.
Tugas akhir ini berjudul “Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di
Selat Makassar” . Desain dan analisis struktur dilakukan menggunakan program komputer
SACS 5.1 berdasarkan konsep analisis kehandalan yang mengacu kepada API RP2A 20thWSD untuk mendapatkan kombinasi pembebanan. Struktur yang direncanakan diharapkan dapat beroperasi sesuai dengan tujuan struktur itu dibuat.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis memohon maaf atas segala kesalahan dan kekurangan dari laporan ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bandung, Februari 2008
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar ii
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyusun tugas akhir ini.
1. Allah SWT Sang Maha Segala yang telah memberikan semua kebahagiaan hidup kepadaku. Thanks God for all Your Blessing.
2. Andojo Wurjanto, Ph.D., selaku dosen pembimbing, yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan memberi pengarahan kepada penulis serta bantuan dan fasilitas yang diberikan selama pengerjaan tugas akhir ini.
3. Harman Ajiwibowo, Ph.D, dan Rildova, Ph.D., atas kesediannya menjadi dosen penguji, serta untuk arahan, pertanyaan dan jawaban, selama seminar dan sidang tugas akhir penulis.
4. Ir. Priyono selaku Direktur Pembinaan Usaha Hulu Migas dari Ditjen Migas; yang telah memberikan kemudahan bagi penulis dalam mencari bahan tugas akhir.
5. Bapak Syarif M. dari Chevron Indonesia yang telah bersedia memberikan bahan-bahan untuk penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Seluruh dosen KL yang telah memberikan ilmu dan bimbingannya kepada penulis selama penulis menjalankan kuliah di Teknik Kelautan.
7. Seluruh staf Tata Usaha PST Kelautan ITB, Pak Yatno, Bu Nunung, Bu Witri, Pak Tumin, Pak Isep, yang telah banyak direpotkan dan banyak membantu penulis selama penulis berkuliah di Teknik Kelautan ITB.
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar iii
Selain itu, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada seluruh kerabat yang selalu memberi dukungan dan dorongan kepada penulis.
Papa dan Bunda yang sangat tersayang yang sudah dengan sabar merawatku dari lahir sampai sebesar sekarang, atas semua dukungannya, doanya, dan kesabaran tanpa batas yang telah diberikan selama ini. I love U…
Mas Pimpi, Mba Mella, Bang Mey, Belva dan Adik Kiko (my two little angle) atas semua bantuan, kebaikan, nasihat dan keceriaan yang telah dibagi bersama Wistie. Sigit Wibowo, my lovely one, tempat aku bersandar di saat sedih ataupun senang.
Yang selalu bersabar atas semua kemanjaan-kemanjaan Tie, yang selalu berbagi segalanya bersamaku. Love you mas..
Anna (Bestari) Sahabat dari Pertama Menginjakan kaki di ITB sampai lulusnya pun di hari yang sama.. Anna yang udah berbagi banyak hal banget sama wistie.. Na thanks banget buat semuanya yah.. Semoga kita sama-sama bisa bahagia di masa depan. Keluarga besar (Alm.) Ngabasar dan (Alm.) Koesno Tanoyo atas seluruh doa,
harapan dan bantuan yang telah diberikan pada Wistie.
Temen-temen Cewek Kael 03 : Ami buat semua keceriaan dan tebengannya selama di Bandung (semoga ami bisa kembali ceria ☺), Icha sang partner KP yang udah sabar banget ngadepin tie yang males.. (Cha,, semangat selalu yah! Ayo kejar lulus Julinya..), Nana temen seperjuangan dari TPB yang udah lulus duluan ( Gud Luck y Na..), Rahma buat jadi tempat curhat, minjem catetan dan muter-muter di Jogja (Ma, pindah-pindah mulu..)
Anatona Lase, si bocah Nias yang sibuk pacaran terus.. Makasih ya bang buat semua kejahilan, traktiran dan perhatiannya.. Ayo cepet ngerjain TA-nya..
Temen-temen di BJ-29, Teh Erni (buat traktiran dan pengertiannya), Ka Rika (buat semua keceriaan dan nasehatnya), Andes, Amri, Leo (Trio pencipta lagu Jestang yang bikin gw ketawa terus), Meecow, Ayip, Diana, Ridho, Gusti, Pak Wendi, Pa Slamet, Yudi, Manuntun, dan Andri. Leman, Dero, Pa Agus dan Mang odeg buat pesenan makanan dan nganterin pulang semalam apapun..
Temen-temen HMS 03, susah dan senang selama ospek dan di himpunan. Luki, Tantra, Anto, Mono, Pandu, Tyo, Dini, Jenary, Sofie, Rahmat, Reza, Rangga, Doyo, Edi, Tofan, Ipe, Wijono, Didit, dan semuanya yang ga bisa disebutin satu persatu. Temen-temen Kael 03, Bogel, Ganjar, Zaenal, Fantri, Yasser, Reza (atas pinjeman
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar iv
Kuncen-kuncen Kael: Chirul 02, Dado 02, Betok 00, Badje 00, Jenggo 00, arya 99, Renal 02, Bram 00, Ryan 02, Anin 02, renal 02, Jerry 99, Kakek 97, Ersa 02, Bangun 02, Yebe 98, Dani 00, Om Indro 98, Teh Air 01, Maknyes 01, Alex 98, Balia 96, Hafiz 02, dll sebagainya yang udah berbagi keceriaan dan pengalaman.
Sohib-sohib tercinta nan jauh disana Indra (si gendut, ayo ndra cepet lulus), Dara (preman yang jadi manajer), Obby (calon direktur keuangan), Guteh (Supir abadi), Guruh (si dosen bokep), etha, nagin, one, sarah.
Tim Olahraga Ceria Kael, inon, imo, peye, tasya, mela, dll. Ayo terus berlatih girl.. Temen2 main TPB, Heri, Bogel, Adji, Aplo, (kapan ya bisa main bareng lagi???) Temen2 Kael smuanya.
Temen2 HMS semuanya.
Temen2 se-ITB raya yang udah pernah berbagi keceriaan sama wistie: Reza abang OS, Anit Tekim, Kelompok 92 OSKM 03, Cewek2 Bio, Pasukan Keamanan Kimia, Cowok2 Tambang yang baik hati, Temen2 OHU, dll.
Temen2 Kamasutra (Keluarga Alumni SMUN 1 Tangerang) Temen2 kosan wistie dan kosan sigit.
Ibu kos-ibu kos ku yang perhatian banget, makasih bu buat semua kebaikannya. Temen-temen sekolah wistie dari SD sampe SMU, atik, risma, nurul, lia, ari, dian, wili,
dll.
Terakhir, semua orang yang pernah jadi bagian dari hidup wistie..
For you all..
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar v
1
Daftar Isi
Kata Pengantar ... iDaftar Isi ... v
Daftar Gambar ... viii
Daftar Tabel ... x
Daftar Lampiran ... xii Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang ... 1-1 1.2 Tujuan ... 1-6 1.3 Lingkup Pekerjaan ... 1-6 1.4 Sistematika Laporan ... 1-7
Bab 2 Dasar Teori
2.1 Pengkajian Ulang Struktur Anjungan Lepas Pantai ... 2-1 2.1.1 Tahapan Analisa Struktur ... 2-2 2.1.2 Kriteria Desain ... 2-3 2.1.3 Kriteria Lingkungan ... 2-3 2.1.4 Kriteria Operasional ... 2-3 2.1.5 Faktor Pondasi ... 2-3 2.1.6 Faktor Struktural ... 2-4 2.1.7 Fabrikasi dan Instalasi ... 2-4 2.2 Struktur Anjungan Tipe Tetap (Jacket) ... 2-4 2.2.1 Desain Jacket ... 2-5 2.2.2 Penentuan Ukuran Kaki Jacket ... 2-6 2.2.3 Susunan Rangka ... 2-6 2.2.4 Bracing ... 2-6 2.3 Perencanaan Pembebanan ... 2-8 2.3.1 Definisi Pembebanan ... 2-9 2.3.2 Angin ... 2-10 2.3.3 Gelombang ... 2-12 2.3.4 Arus ... 2-21 2.3.5 Gaya Apung ... 2-23 2.3.6 Ketinggian Aman Deck ... 2-24 2.3.7 Kombinasi Pembebanan ... 2-24 2.4 Sambungan Baja Tubular ... 2-26 2.4.1 Sambungan Sederhana ... 2-26 2.4.2 Sambungan Overlap ... 2-30 2.4.3 Penyaluran Beban Melintasi Chord ... 2-31 2.5 Sambungan Grouting Pile dan Leg ... 2-31 2.6 Pondasi Pile ... 2-34 2.6.1 Umum ... 2-34
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar vi
2.6.2 Tipe Pondasi Strukur Lepas Pantai ... 2-34 2.6.3 Daya Dukung Aksial Pile ... 2-35 2.6.4 Reaksi Tanah Untuk Pile dengan Beban Aksial ... 2-37 2.6.5 Reaksi Tanah Untuk Pile dengan Beban Lateral ... 2-37 2.6.6 Daya Dukung Lateral pada Tanah Lempung Halus ... 2-38 2.6.7 Daya Dukung Lateral pada Tanah Pasir ... 2-38
Bab 3 Kriteria Desain dan Pemodelan
3.1 Deskripsi Anjungan Lepas Pantai ... 3-1 3.1.1 Jacket dan Pile ... 3-1 3.1.2 Dek ... 3-2 3.1.3 Appurtenances ... 3-2 3.2 Parameter Desain ... 3-2 3.2.1 Kedalaman Air ... 3-2 3.2.2 Gelombang ... 3-3 3.2.3 Arus ... 3-3 3.2.4 Faktor Kinematika Gelombang dan Current Blockage Factor ... 3-4 3.2.5 Koefisien Hidrodinamik ... 3-4 3.2.6 Pertumbuhan Biota Laut (Marine Growth) ... 3-5 3.2.7 Angin ... 3-5 3.2.8 Korosi ... 3-5 3.2.9 Data Tanah ... 3-5 3.2.10 Data Kejadian Gelombang ... 3-6 3.3 Pembebanan ... 3-6 3.3.1 Beban Mati ... 3-6 3.3.2 Beban Hidup ... 3-11 3.4 Pemodelan ... 3-17 3.4.1 Penjelasan Singkat Program ... 3-19 3.4.2 Pemodelan Deck ... 3-22 3.4.3 Pemodelan Jacket ... 3-24 3.4.4 Pemodelan Pondasi ... 3-32 3.4.5 Pemodelan Struktur Tambahan ... 3-34 3.4.6 Sistem Penamaan Member ... 3-35 3.4.7 Dimensi Member ... 3-35 3.4.8 Modal Analisis ... 3-37
Bab 4 Analisa In-Place
4.1 Definisi... 4-1 4.1.1 Rasio Tegangan Member ... 4-2 4.1.2 Joint Punching Shear Check ... 4-2 4.1.3 Faktor Keamanan Pile ... 4-2 4.1.4 Perioda Natural Struktur ... 4-2 4.2 Metode Analisa ... 4-2 4.3 Kombinasi Pembebanan ... 4-3 4.4 Hasil Analisa In-Place ... 4-8 4.4.1 Rasio Tegangan member (Unity Check) ... 4-8 4.4.2 Joint Punching Shear ... 4-14 4.4.3 Faktor Keamanan Pile ... 4-15
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar vii
Bab 5 Analisa Fatigue
5.1 Definisi... 5-1 5.1.1 Kurva S-N ... 5-2 5.1.2 Aturan Miner ... 5-4 5.1.3 Stress Concentration Factor (SCF) ... 5-5 5.1.4 Dynamic Amplification Factor (DAF) ... 5-5 5.1.5 JONSWAP Spectra ... 5-6 5.2 Metoda Analisis Fatigue ... 5-7 5.2.1 Analisis Fatigue Deterministik ... 5-8 5.2.2 Analisis Fatigue Spektral ... 5-10 5.3 Analisis Fatigue ... 5-11 5.3.1 Acuan Pemodelan ... 5-11 5.3.2 Prosedur Analisis Fatigue ... 5-12 5.3.3 Prosedur Pembuatan Tegangan Siklus ... 5-14 5.3.4 Beban Fatigue (Fatigue Loading) ... 5-14 5.4 Hasil Analisa Fatigue ... 5-15 5.4.1 Periode Natural ... 5-15 5.4.2 Usia Layan Fatigue ... 5-16
Bab 6 Analisa Seismik
6.1 Definisi... 6-1 6.1.1 Analisis Strength Level ... 6-2 6.1.2 Analisis Ductility Level ... 6-3 6.1.3 Respon Spektra ... 6-3 6.2 Analisa Seismik ... 6-4 6.2.1 Linearisasi Pondasi ... 6-4 6.2.2 Analisis Modal ... 6-5 6.2.3 Respon Dinamik ... 6-5 6.3 Hasil Analisa Seismik ... 6-6 6.3.1 Rasio Tegangan Member (Unity Check) ... 6-6 6.3.2 Rasio Tegangan Sambungan Tubular ... 6-8 6.3.3 Faktor Keamanan Pile ... 6-9 6.3.4 Base Shear ... 6-10
Bab 7 Penutup
7.1 Kesimpulan ... 7-1 7.2 Saran ... 7-2
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar viii
2
Daftar Gambar
Gambar 1.1 Anjungan tipe jacket template. ... 1-2 Gambar 1.2 Semi-submersible platform. ... 1-3 Gambar 1.3 Jack-up platform... 1-4 Gambar 1.4 Tension Leg platform. ... 1-5 Gambar 1.5 Daerah pengoperasian platform. ... 1-6 Gambar 2.1 Peraturan anjungan lepas pantai di Indonesia. ... 2-2 Gambar 2.2 Komponen template platform baja. ... 2-4 Gambar 2.3 Bentuk umum pola brace. ... 2-7 Gambar 2.4 Pembebanan pada anjungan. ... 2-9 Gambar 2.5 Proyeksi bidang angin. ... 2-12 Gambar 2.6 Kinematika gelombang 2 Dimensi... 2-13 Gambar 2.7 Grafik penentuan Tapp dari API. ... 2-14 Gambar 2.8 Grafik pemilihan teori gelombang dari API. ... 2-15 Gambar 2.9 Gaya gelombang pada silinder tegak. ... 2-16 Gambar 2.10 Pembagian segmen gaya gelombang. ... 2-19 Gambar 2.11 Variasi arus. ... 2-21 Gambar 2.12 Diagram perhitungan arus dan gelombang. ... 2-22 Gambar 2.13 Tipe-tipe sambungan tubular. ... 2-26 Gambar 2.14 Detail sambungan sederhana. ... 2-27 Gambar 2.15 Gaya aksial nominal, lentur in-plane, lentur out of plane. ... 2-28 Gambar 2.16 Detail sambungan overlap. ... 2-30 Gambar 2.17 Sambungan grouting dengan shear key. ... 2-32 Gambar 2.18 Tipe shear key. ... 2-33 Gambar 2.19 Parameter desain untuk tanah non-kohesif. ... 2-37 Gambar 2.20 Grafik modulus inisial reaksi subgrade. ... 2-39 Gambar 2.21 Grafik koefisien tahanan ultimit berdasar φ. ... 2-40 Gambar 3.1 Plating, Grating, dan Stair load pada jaket walkway. ... 3-8 Gambar 3.2 Plating, Grating, dan Stair load pada cellar deck. ... 3-8 Gambar 3.3 Plating, Grating, dan Stair load pada main deck. ... 3-9 Gambar 3.4 Piping load pada main deck. ... 3-9 Gambar 3.5 Piping load pada cellar deck. ... 3-10 Gambar 3.6 Equipment load pada cellar deck. ... 3-10 Gambar 3.7 Equipment load pada main deck. ... 3-11 Gambar 3.8 Live Load pada main deck. ... 3-12 Gambar 3.9 Live Load pada cellar deck. ... 3-12 Gambar 3.10 Live Load pada jacket walkway. ... 3-13 Gambar 3.11 Validasi teori gelombang. ... 3-15
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar ix
Gambar 3.12 Grafik pembagian teori hidrodinamika gelombang. ... 3-17 Gambar 3.13 Ilustrasi model anjungan lepas pantai. ... 3-19 Gambar 3.14 Diagram alir analisis SACS. ... 3-21 Gambar 3.15 Model main deck. ... 3-22 Gambar 3.16 Model cellar deck. ... 3-23 Gambar 3.17 Model deck 3D... 3-23 Gambar 3.18 Model jacket keseluruhan. ... 3-25 Gambar 3.19 Model jacket pada Row A ... 3-26 Gambar 3.20 Model jacket pada Row B ... 3-27 Gambar 3.21 Model jacket pada Row C. ... 3-28 Gambar 3.22 Plan view pada EL – 194.5 ft (mudline). ... 3-29 Gambar 3.23 Plan view pada EL – 174.5 ft. ... 3-29 Gambar 3.24 Plan view pada EL – 127,5 ft s/d – 130,06 ft. ... 3-30 Gambar 3.25 Plan view pada EL – 87,5 ft ... 3-30 Gambar 3.26 Plan view pada EL –52.5 ft. ... 3-31 Gambar 3.27 Plan view pada EL – 22.5 ft. ... 3-31 Gambar 3.28 Plan view pada EL + 2.5 ft ... 3-32 Gambar 4.1 Lokasi member dengan UC >1.0 untuk kondisi operating. ... 4-10 Gambar 4.2 Lokasi member dengan UC >1.0 untuk kondisi storm. ... 4-13 Gambar 5.1 Fatigue life plot pada Plan -127.5 ft. ... 5-18 Gambar 5.2 Fatigue life plot pada Plan -87.5 ft. ... 5-18 Gambar 5.3 Fatigue life plot pada Plan -52.5 ft. ... 5-19
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar x
3
Daftar Tabel
Tabel 2.1 Koefisien panjang efektif (k) ... 2-8
Tabel 2.2 Koefisien Hidrodinamika API untuk Berbagai Diameter ... 2-17
Tabel 2.3 Nilai Qq ... 2-29
Tabel 2.4 Nilai Qu... 2-30
Tabel 3.1 Kedalaman Air ... 3-2
Tabel 3.2 Data Gelombang ... 3-3
Tabel 3.3 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Pasang Surut ... 3-3
Tabel 3.4 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Angin ... 3-4
Tabel 3.5 Nilai Koefisien Hidrodinamik ... 3-4
Tabel 3.6 Data Profil Marine Growth ... 3-5
Tabel 3.7 Data Kecepatan Angin ... 3-5
Tabel 3.8 Data Kejadian Gelombang ... 3-6
Tabel 3.9 Beban Hidup Akibat Angin pada Deck ... 3-14
Tabel 3.10 Sistem Penamaan Grup Member pada Anjungan ... 3-35
Tabel 3.11 Dimensi Member Group ... 3-36
Tabel 4.1 Kombinasi pembebanan untuk kondisi operating (1 tahun) ... 4-4
Tabel 4.2 Kombinasi pembebanan untuk kondisi storm (100 tahun) ... 4-6
Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Untuk Joint Can ( SACS Output ) ... 4-11
Tabel 4.4 Perhitungan Untuk Nominal Loads Check ... 4-11
Tabel 4.5 Perhitungan Untuk Joint Punching Shear Check ... 4-12
Tabel 4.6 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Operating (Tekan) ... 4-12
Tabel 4.7 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Operating (Tarik) ... 4-13
Tabel 4.8 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Storm (Tekan) . 4-13
Tabel 4.9 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Storm (Tarik) ... 4-13
Tabel 4.10 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Operasional ... 4-14
Tabel 4.11 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Storm ... 4-14
Tabel 5.1 Kejadian Gelombang Di Sekitar Platform Dalam 1 Tahun. ... 5-15
Tabel 5.2 Nilai Dynamic Amplification Factor (DAF) ... 5-16
Tabel 6.1 Nilai PGA untuk Setiap Zona Gempa ... 6-2
Tabel 6.2 Rasio Tegangan Maksimum Hasil Analisa Seismik Untuk Kondisi Strength ... 6-6
Tabel 6.3 Rasio Tegangan Maksimum Hasil Analisa Seismik Untuk Kondisi Ductility ... 6-7
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar xi
Tabel 6.4 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismic ... 6-8
Tabel 6.5 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismic ... 6-8
Tabel 6.6 Rasio Tegangan Pile Maksimum Strength Level ... 6-9
Tabel 6.7 Faktor Keamanan Pile Strength Level ... 6-9
Tabel 6.8 Rasio Tegangan Pile Maksimum Ductility Level ... 6-10
Tabel 6.9 Faktor Keamanan Pile Ductility Level ... 6-10
Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap
Jenis Tripod di Selat Makassar xii
