18
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Minyak dan gas merupakan bahan bakar yang sangat penting di dunia. Meskipun saat ini banyak dikembangkan bahan bakar alternatif, minyak dan gas masih menjadi bahan bakar utama. Untuk menjadi energi yang siap pakai, minyak memerlukan berbagai proses, dari survei, pengambilan (pengeboran), pengolahan, penyimpanan, penjualan, hingga distribusi sampai ke tangan konsumen. Peran dari seorang engineer lebih pada 3 tahap yang pertama yaitu: (1) survei, (2) pengambilan, dan (3) pengolahan.
Untuk mengambil sumber minyak yang lebih banyak terdapat di laut lepas, peran ilmu teknik sipil sangat berarti untuk menyediakan anjungan yang aman untuk pengeboran. Berbagai pengembangan dan ilmu pengetahuan dikerahkan untuk mendesain suatu anjungan yang kuat dan mampu mendukung anjungan beroperasi selama masa layan. Adalah mutlak sebagai seorang engineer teknik sipil untuk mampu melakukan perancangan struktur secara efektif dan efisien, tetapi tetap aman sehingga tidak terjadi bencana yang dapat merugikan ekonomi,lingkungan, maupun jiwa.
Fenomena lingkungan di laut seperti gelombang, arus, angin dan gempa merupakan hal yang sangat kompleks untuk dikaji secara teknis/matematis, padahal fenomena tersebut mengambil peranan penting terhadap desain struktur platform yang akan digunakan. Berbeda dari struktur di darat, kondisi lingkungan struktur platform selalu berubah-ubah terhadap waktu. Oleh karena itu, selain kekuatan struktur dalam menerima beban lingkungan harus memenuhi, perlu dilakukan kajian mengenai respon struktur ketika bereaksi terhadap keadaan
19 lingkungan yang tidak pasti. Hal ini menjadi penting agar perilaku struktur ketika sudah diinstal dapat diperkirakan.
Dalam pemodelan struktur platform untuk keperluan analisis, sering kali terdapat kesulitan untuk memodelkan kondisi sesungguhnya secara detail. Baik karena sukarnya mengumpulkan data lingkungan yang berubah-ubah, maupun karena banyaknya perhitungan dengan minimnya metode/perangkat pembantu (software) yang memadai. Pada tahun 2013, sudah terdapat cukup banyak software yang mumpuni untuk dapat memodelkan secara detail kondisi struktur sesungguhnya, hanya saja diperlukan ketelitian dan pemahaman konsep analisis yang mendalam. Sangat disayangkan apabila eksistensi dari software dan alat bantu analisis yang sudah ada sekarang tidak dimanfaatkan sebaik-baiknya. Dalam tugas akhir ini dicoba penggunaan software SAP 2000. Agar hasil hitungan software SAP 2000 cukup dapat dipercaya untuk digunakan, penelitian ini juga mencantumkan beberapa pembuktian perhitungan yang dilakukan software dengan membandingkannya dengan hitungan manual.
Permasalahan fluid-soil-structure interaction adalah fenomena yang perlu disoroti secara khusus dalam struktur lepas pantai. Fluid di sekitar struktur tidak hanya membebani, tetapi juga mempengaruhi respon struktur. Kedalaman dan tipe fondasi yang digunakan tidak didesain hanya berdasarkan pada perbandingan beban yang terjadi dengan kuat dukung tanah, tetapi juga peristiwa-peristiwa yang mungkin terjadi pada fondasi struktur tersebut (scouring, defleksi, liquifaksi, dsb). Tugas akhir ini menitikberatkan pada perbedaan repon struktur ketika fluid diperhitungkan sebagai variabel yang mempengaruhi respon struktur dan penentuan letak virtual fixity point fondasi. Virtual fixity point fondasi merupakan titik dimana batang yang ditinjau mengalami defleksi yang sangat kecil sehingga dapat dianggap sebagai titik jepit virtual.
B. Pembatasan Masalah
Struktur fixed jacket platform lepas pantai termasuk dalam struktur yang relatif kompleks dengan pembebanan dan kondisi lingkungan yang ada. Tugas
20 akhir ini merupakan tugas akhir yang mengacu pada data tugas akhir Samudero (2008), dengan pengembangan tinjauan masalah yang ada. Pembatasan masalah dilakukan untuk memperuncing analisis. Batasan tersebut antara lain:
1. Struktur yang ditinjau dalam tugas akhir ini merupakan struktur Four Legged Steel Jacket Platform dengan konfigurasi struktur yang dimodelkan menyerupai struktur pada tugas akhir Samudero (2008), dengan data-data yang tidak dapat terbaca/tidak ada dimodelkan berdasar perkiraan yang logis,asumsi, dan pengumpulan dari sumber lain
2. Untuk pemodelan fluid sebagai variabel yang mempengaruhi respon struktur, hanya dimodelkan sebagai added mass dengan mengabaikan nilai damping dan stiffnessnya
3. Besarnya added mass yang dimodelkan tidak bergantung pada kedalaman struktur, hanya berdasarkan massa air yang dipindahkan oleh struktur
4. Perbandingan parameter dinamik struktur antara struktur terendam dan tidak ditinjau pada nilai frekuensi alami struktur
5. Pembebanan yang diperhitungkan berasal dari arus, gelombang, angin, tumbukan kapal, getaran mesin dan gempa, sesuai data yang tersedia
6. Penentuan letak virtual fixity point pada tiang fondasi dicari dengan metode beda hingga berdasarkan input kombinasi gaya lateral maksimum
C. Tujuan Tugas Akhir
1. Memodelkan struktur platform yang sudah ada ke dalam program SAP 2000 agar dapat menghemat waktu untuk melakukan analisis respon dinamik yang ingin ditinjau dalam tugas akhir ini
2. Membuktikan perhitungan input beban dan kapasitas yang dilakukan oleh program SAP 2000 dengan struktur sederhana (batang kantilever)
3. Membandingkan parameter dinamik struktur (frekuensi natural) antara struktur terendam dan tidak terendam untuk menggambarkan perilaku dinamik struktur 4. Membandingkan perbedaan respon displacement struktur ketika respon
struktur tidak dipengaruhi fluid dengan respon struktur ketika fluid diperhitungkan sebagai variabel yang mempengaruhi
21 5. Mengetahui letak virtual fixity point pada keempat tiang fondasi
D. Manfaat Tugas Akhir
1. Dapat memodelkan structure fixed jacket platform secara lengkap dari kondisi di lapangan ke dalam sofware SAP 2000 sehingga dapat menghemat waktu dalam melakukan analisis
2. Dapat mengetahui perbedaan hitungan input beban lingkungan dan kapasitas baja antara hasil perhitungan program SAP 2000 dengan perhitungan manual dalam struktur sederhana (batang kantilever)
3. Dapat membandingkan perbedaan frekuensi alami struktur antara struktur terendam air dan tidak
4. Dapat mengetahui seberapa besar pengaruh air laut dalam mengurangi respon displacement struktur
5. Dapat mengetahui letak virtual fixity point akibat kombinasi pembebanan yang terjadi
E. Keaslian Tugas Akhir
Analisis mengenai struktur platform sudah beberapa kali dilakukan di jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan UGM. Penulis mencoba mengumpulkan dan menggambarkan secara garis besar analisis yang sudah pernah dilakukan. Penelitian tugas akhir tersebut antara lain:
1. Andreas Hotmantri Simatupang (2011). Analisis dan Perancangan Fixed Four Legged Steel Structure Jacket Menggunakan Program SAP 2000 Versi 14. Pada tugas akhir ini, data-data yang diperlukan didapat dari joint ventur dari PT. Guna Nusa Utama Fabricator & AFCONS serta dari Oil & Natural Gas Corporation India & Arker Solutions, Malaysia. Analisis dilakukan meliputi analisis statik dan dinamik.
2. Antonius Widyatmoko (2002), Analisis dan Perancangan Anjungan Lepas Pantai Model Fixed Jacket Type dengan Pembebanan Dinamis. Pada tugas akhir ini, dilakukan analisis dinamik untuk menentukan konfigurasi struktur jacket. Metode yang digunakan adalah metode time history baik untuk
22 gelombang, angin, maupun gempa. Time history untuk gelombang dan angin dibuat berdasarkan data gelombang acak.
3. Supriyono (2002), Analisis dan Perancangan Anjungan Lepas Pantai Fixed Jacket-Type Steel Structure dengan Pembebanan Statis. Pada tugas akhir ini, dilakukan analisis statik untuk menentukan konfigurasi struktur jacket platform. Gaya gelombang dan angin dianggap sebagai pembebanan statik dan dipilih pada kondisi yang paling ekstrim. Analisis gempa juga dilakukan dengan menggunakan metode statik ekuivalen.
4. Muhamad Pandu Samudero (2008), Offshore Platform Reappraisal By Using SAP 2000 V.11 Software; Static, Seismic, and Fatigue Analyses. Pada tugas akhir ini, dilakukan evaluasi dari platform milik TOTAL E&P INDONESIE. Prosedur evaluasi mengacu pada API RP 2A edisi 21 dan megadopsi beberapa prosedur yang lazim digunakan oleh para praktisi. Analisa yang dilakukan yaitu analisa statik, seismik, dan fatigue. Data-data pembebanan diperoleh dari data perancangan struktur, beban lingkungan (angin, gelombang dan arus) didapat dari studi yang dilakukan oleh Raymond Nerzic (1997) pada area tersebut.
5. Kukuh Thoriq Ariefian (2009), Analisa Pergerakan Dinamis Bangunan Lepas Pantai Jenis Tension Leg Platforms dengan Pendekatan Decouple-Frequency Domain. Berbeda dari beberapa contoh tugas akhir diatas, tugas akhir ini menganalisis tentang gerakan dinamis Tension Leg Platfroms. Analisis cenderung mengarah kepada analisis hidrodinamika.
Mengingat sukarnya mendapatkan data-data struktur eksisting dan data lingkungan yang dibutuhkan dari perusahaan minyak dan gas di Indonesia, penulis melakukan analisis ulang terhadap struktur yang sama dalam tugas akhir Samudero (2008) di atas. Secara umum, analisis yang dilakukan dalam tugas akhir ini menitikkberatkan kepada analisis respon dinamik yang belum dilakukan Samudero (2008), sedangkan tugas akhir Samudero (2008) cenderung membahas mengenai screening, dan analisis kapasitas struktur. Analisis kapasitas struktur juga dilakukan dalam penelitian ini akan tetapi tinjauan kegagalan yang ada
23 dilakukan dengan lebih teliti. Peninjauan letak virtual fixity point belum dilakukan oleh Samudero (2008). Perbedaan analisis secara detail antara tugas akhir ini dengan tugas akhir Samudero (2008) dijelaskan pada Bab VI.
