PENENTUAN FAKTOR BEBAN LINGKUNGAN LRFD ANJUNGAN LEPAS PANTAI DI PERAIRAN MAKASSAR DENGAN METODE ANALISIS KEHANDALAN

PENENTUAN FAKTOR BEBAN LINGKUNGAN LRFD ANJUNGAN LEPAS PANTAI DI PERAIRAN MAKASSAR DENGAN METODE

ANALISIS KEHANDALAN

Mochammad Fathurridho Hermanto ¹, Paramashanti ², Rildova³, dan Alamsyah Kurniawan ⁴

Program Studi Magister Teknik Kelautan

Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha No.10, Bandung 40132

1 fathurridho2611@gmail.com, ² parama@ocean.itb.ac.id,

3rildova@ocean.itb.ac.id, ⁴alamsyah@ocean.itb.ac.id

Sebagai negara dengan jumlah penduduk terbesar keempat di dunia, kebutuhan Indonesia akan energi sangatlah besar. Sebagai, negara kepulauan terbesar di dunia, Indonesia memiliki potensi laut yang sangatlah besar, diantaranya minyak dan gas bumi. Untuk dapat memperoleh minyak dan gas bumi dibutuhkan fasilitas anjungan lepas pantai. Untuk dapat menjalankan fungsinya, anjungan lepas pantai harus kuat dan stabil menahan seluruh beban yang bekerja. Desain struktur anjungan lepas pantai dapat mengacu kepada API RP-2A dengan dua metode berbeda, WSD atau LRFD.

Metode WSD mengasumsikan seluruh variabel beban dan kekuatan struktur memiliki nilai deterministik. Sedangkan metode LRFD memperhitungkan faktor ketidakpastian terhadap variabel beban dan kekuatan struktur. Pertimbangan tersebut diwujudkan dalam bentuk load factor dan resistance factor. Oleh karena itu metode LRFD dinilai lebih sesuai karena pada kenyataannya beban yang bekerja dan kapasitas struktur bersifat acak. API RP-2A LRFD mendapatkan environmental load factor (𝛾_𝐸) dari kondisi lingkungan di perairan Teluk Meksiko. Tinggi gelombang signifikan di Teluk Meksiko mencapai 12.05 m (Korobkin dan D’Sa, 2008) dibandingkan tinggi gelombang signifikan di Perairan Makassar yang hanya mencapai 3.73 m berdasarkan data SEAFINE. Karena karakteristik yang berbeda jauh tersebut, dibutuhkan environmental load factor yang lebih sesuai untuk perairan Indonesia sehingga struktur yang dihasilkan dari desain lebih optimal.

Pada penelitian ini, base shear dianalisis untuk menggambarkan kekuatan struktur berupa collapase base shear (CBS) dan beban yang bekerja berupa wave base shear (WBS). CBS didapatkan melalui analisis pushover dengan keacakan yield strength. WBS didapatkan melalui analisis inplace dengan keacakan tinggi gelombang. Konsep ini diaplikasikan kepada struktur anjungan lepas pantai tipe Monopod dan Braced Monopod yang terletak di Perairan Selat Makassar yang telah dioptimasi terhadap metode desain WSD dan LRFD. Kehandalan struktur tersebut dianalisis berdasarkan nilai CBS dan WBS dengan metode First Order Reliability Method (FORM) II. Hasil analisis kehandalan berupa indeks kehandalan (𝛽). Dengan target kehandalan 3.09, rekomendasi faktor beban struktur Monopod tidak dapat ditentukan karena struktur hasil desain memiliki indeks kehandalan diatas target dengan indeks kehandalan LRFD 3.53 dan WSD 3.54. Sedangkan struktur Braced Monopod memenuhi target indeks kehandalan dengan indeks kehandalan LRFD 4.99 dan WSD 5.13. Struktur Monopod dan Braced Monopod pada Perairan Makassar direkomendasikan menggunakan beban lingkungan dengan periode ulang kurang dari 100 tahunan agar lebih efisien berdasarkan target indeks kehandalan 3.09.

Kata kunci: anjungan lepas pantai, environmental load factor, analisis pushover, analisis kehandalan.

PENDAHULUAN

Indonesia adalah negara dengan jumlah penduduk terbesar keempat di dunia.

Dengan jumlah penduduk yang sangat banyak, kebutuhan Indonesia akan energi sangatlah besar. Secara geografis, Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia. Luas perairan Indonesia lebih besar dibandingkan dengan luas daratannya.

Indonesia memiliki potensi laut yang sangatlah besar. Salah satu potensi laut yang banyak terdapat di laut Indonesia adalah minyak dan gas bumi.

Untuk dapat memperoleh minyak dan gas bumi yang tersimpan di bawah laut dibutuhkan fasilitas anjungan lepas pantai atau offshore platform. Anjungan lepas pantai diletakkan di laut lepas yang memiliki karakteristik lingkungan tertentu, sehingga anjungan lepas pantai akan menerima berbagai macam gaya lingkungan dari laut dan juga tentunya beban operasi. Untuk dapat menjalankan fungsinya, anjungan lepas pantai harus kuat dan stabil menahan seluruh beban yang bekerja.

Desain struktur fixed offshore platform dapat mengacu kepada API RP-2A dengan dua metode berbeda. Kedua metode tersebut adalah Working Stress Design (WSD) dan Load Resistance Factor Design (LRFD). Dalam metode WSD, safety factor digunakan tanpa memperhitungkan faktor ketidakpastian dengan layak. Metode WSD mengasumsikan seluruh variabel beban dan kekuatan struktur memiliki nilai yang tetap atau deterministik. Sedangkan dalam metode LRFD, safety factor digunakan dengan memperhitungkan faktor ketidakpastian terhadap variabel beban dan kekuatan struktur dengan layak. Pertimbangan tersebut diwujudkan dalam bentuk faktor beban (load factor) dan faktor reduksi kekuatan struktur (resistance factor). Metode LRFD dinilai lebih sesuai karena pada kenyataannya beban yang bekerja dan kapasitas struktur tidak determinisik melainkan memiliki ketidakpastian.

API RP-2A LRFD yang digunakan sejauh ini, mendapatkan load factor beban lingkungan yang diturunkan dari kondisi lingkungan di perairan Teluk Meksiko.

Tentunya karakteristik perairan Teluk Meksiko berbeda dengan perairan Indonesia.

Tinggi gelombang signifikan di Teluk Meksiko bisa mencapai 12.05 m (Korobkin dan D’Sa, 2008) dibandingkan tinggi gelombang signifikan di Perairan Makassar yang hanya mencapai 3.73 m berdasarkan data SEAFINE. Karena karakteristik yang berbeda jauh tersebut, dibutuhkan load factor yang lebih sesuai untuk perairan Indonesia sehingga struktur yang dihasilkan dari desain lebih optimal.

METODOLOGI

Metodologi analisis yang dilakukan pada penelitian ini ditunjukkan oleh flowchart pada Gambar 1. Data gelombang yang digunakan pada penilitian ini berasal dari SEAFINE (SEAMOS South Fine Grid Hindcast). SEAFINE merupakan pemodelan data gelombang berbasis data angin (hindcasting) di Laut Cina Selatan.

Pemodelan dilakukan pada area laut yang dibagi dengan grid. Ukuran grid berkisar antara 6 km sampai 25 km. Data gelombang yang dihasilkan adalah data gelombang signifikan setiap jam.

Data gelombang yang digunakan merupakan data signifikan setiap jam. Data tersebut dapat dianalisis parameter statistiknya dan dianalisis frekuensi kemunculannya dengan histogram. Data gelombang di Selat Makassar selama 57 tahun dengan parameter statistiknya didekati dengan teori distribusi teoritis.

Distribusi teoritis yang digunakan antara lain Normal, Log Normal, Gumbel dan Weibull. Distribusi teoritis yang paling sesuai ditentukan berdasarkan goodness of fit test. Terdapat 2 metode goodness of fit test yang dilakukan pada penelitian ini.

Kedua test tersebut adalah Kolmogorov-Smirnov (KS) dan Chi-Square.

No

No Mulai

Data Gelombang

(SEAFINE)

Data Struktur (Basic Desain)

Penentuan Parameter Statistik dan Analisis

Distribusi

Generate Data Tinggi Gelombang

Pemodelan Struktur dengan Kriteria WSD (Operasi dan Badai)

Pemodelan Struktur dengan Kriteria LRFD

(Operasi dan Badai)

Analisis Statik Struktur In-Place

Analisis Statik Struktur In-Place

Memenuhi Kriteria WSD?

Memenuhi Kriteria LRFD?

Desain Member Optimum?

Desain Member Optimum?

Analisis Statik Pushover

Analisis In-Place (Base Shear Gelombang)

Analisis Kehandalan

Perhitungan Faktor Beban Lingkungan Selesai

Collapse Base Shear

Wave Base Shear

Faktor Beban Lingkungan Parameter

Acak Gelombang

Desain

Yes Yes

Yes Yes

No

No

Indeks Kehandalan β

Gambar 1. Metodologi penelitian.

Dengan menggunakan teori distribusi yang paling sesuai, nilai tinggi gelombang ekstrim dapat ditentukan berdasarkan nilai tinggi gelombang maksimum pertahun.

Setelah mendapatkan nilai tinggi gelombang ekstrim dengan periode ulang 100 tahunan, tinggi gelombang acak dari tinggi gelombang tersebut dapat dibangkitkan.

Pemodelan struktur pada penelitian ini menggunakan perangkat lunak SACS. Pada penelitian ini, struktur anjungan lepas pantai dimodelkan untuk memiliki nilai kapasitas yang acak. Parameter pada struktur yang dimodelkan keacakannya adalah yield strength (𝐹_𝑦). Yield strength adalah kapasitas tegangan material saat mengalami perubahan elastis.

Model struktur anjungan lepas pantai Monopod dan Braced Monopod didesain secara optimal dengan menggunakan metode LRFD dan WSD berdasarkan API RP2A berdasarkan analisis inplace. Struktur didesain menggunakan beban gelombang periode ulang 100 tahunan. Dari analisis inplace juga dapat diperoleh wave base shear.

Model struktur anjungan lepas pantai Monopod dan Braced Monopod yang sudah optimal dianalisis dengan pushover. Beban pushover gelombang diaplikasikan dengan faktor beban beragam. Beban gelombang saat struktur mengalami collapse (collapse base shear) dibandingkan dengan beban gelombang (wave base shear) desain disebut Reserve Strength Ratio (RSR). Hasil analisis pushover akan diolah untuk mendapatkan indeks kehandalan (𝛽) struktur. Persamaan performansi yang digunakan ditunjukkan pada persamaan di bawah ini.

𝑔 = 𝐶𝐵𝑆(𝐹_𝑦) − 𝐵𝑆(𝐻) = 0 (1)

Metode yang digunakan untuk menghitung kehandalan yang digunakan adalah First Order Reliability Method (FORM) II. Berdasarkan nilai indeks kehandalan struktur (𝛽) yang dihasilkan, faktor beban lingkungan dapat ditentukan untuk target indeks kehandalan 3.09. Target indeks kehandalan tersebut ekuivalen dengan probabilitas kegagalan 10^-3 untuk struktur unmanned.

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Gelombang

Data tinggi gelombang signifikan jam-an dan signifikan jam-an maksimum tahunan ditunjukkan pada Gambar 2. Data gelombang signifikan jam-an maksimum tahunan memiliki rerata 2.248 m, standar deviasi 0.446 m, dan koefisien varian 0.198.

Gambar 2. Histogram tinggi gelombang.

Hubungan tinggi dengan periode gelombang ditentukan dengan cara mencari persamaan yang paling mendekati hubungan tinggi gelombang dengan periode gelombang atau biasa disebut curve fitting. Berdasarkan nilai kecocokan terhadap data (𝑅²), dapat disimpulkan bahwa persamaan logaritmic merupakan persamaan yang paling baik mendekati. Hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.

Analisis distribusi gelombang dilakukan terhadap distribusi teoritis Normal, Log- Normal, Gumbel dan Weibull. Analisis distribusi dilakukan dengan metode Chi- Square dan Kolmogorov-Smirnov. Grafik PDF dan CDF ditunjukkan pada Gambar 4. Perhitungan nilai error dengan kedua metode tersebut ditunjukkan pada Tabel 1.

Gambar 3. Hubungan tinggi gelombang dengan periode gelombang.

Gambar 4. PDF dan CDF tinggi gelombang.

Tabel 1. Error Analisis Distribusi Tinggi Gelombang Distribusi Error CS Error KS

Normal 5.382 0.132 Log Normal 2.111 0.077 Gumbel 1.409 0.041 Weibull 9.480 0.176 Batas Error 11.07 0.179

Berdasarkan hasil tersebut, distribusi Gumbel menghasilkan nilai error paling kecil dan memenuhi batas nilai error. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa

T = 2.6205ln(H) + 4.2946 R² = 0.7863

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Ts (s)

Hs (m)

Hs - Ts Maksimum Tahunan

distribusi teoritis yang paling mendekati distribusi gelombang adalah Gumbel.

Hubungan tinggi gelombang signifikan dengan tinggi gelombang maksimum dapat ditentukan berdasarkan persamaan (2) untuk desain struktur lepas pantai (Goda, 2000). Berdasarkan pertimbangan tersebut dan hubungan tinggi gelombang dengan periode gelombang, tinggi gelombang maksimum hasil analisis ekstrim 100 tahunan sebesar 7.29 m dengan periode gelombang 9.502 detik.

𝐻_𝑚𝑎𝑥 = 2 ∙ 𝐻_𝑠 (2)

Analisis Inplace

Berdasarkan data gelombang SEAFINE yang digunakan, perairan Selat Makassar memiliki kedalaman 50 m. Lokasi data pada Selat Makassar ditunjukkan pada Gambar 5. Desain model struktur Monopod dan Braced Monopod beserta elevasi penting ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 5. Lokasi data SEAFINE.

(Sumber: Google Earth)

Desain model struktur memiliki modulus elastisitas 20,000 kN/cm², modulus geser 7722 kN/cm², massa jenis 7.849 ton/m³, dan tegangan leleh 24.8 kN/cm². Untuk analisis kehandalan struktur dengan keacakan tegangan leleh, distribusi data tegangan leleh ditunjukkan pada Gambar 7.

Pembebanan yang dimodelkan pada penelitian ini antara lain berat sendiri struktur beserta bouyancy, beban mati peralatan dan beban lingkungan. Beban lingkungan yang dimodelkan hanya berupa beban gelombang yang dimodelkan pada 12 arah datang.

Gambar 6. Model struktur Monopod dan Braced Monopod.

Gambar 7. Histogram tegangan leleh material.

Dengan menggunakan kombinasi pembebanan yang akan memberikan beban paling maksimum, didapatkan hasil unity check seperti ditunjukkan pada Tabel 2 untuk struktur Monopod dan Braced Monopod. Pada tabel tersebut juga ditunjukkan penampang yang digunakan pasa setiap member group.

Tabel 2. Penampang LRFD

No Member

Group Deskripsi Monopod Braced Monopod Penampang LC UC Penampang LC UC 1 LEG Monopod 165 x 1.66 B02 0.99 165 x 1.13 B09 0.99 2 LEH Deck Support 35.56 x 0.953 A07 0.70 35.56 x 0.953 A07 0.70

3 LEI Monopod Brace - 45 x 0.65 B01 0.64

4 LEJ Horizontal Brace - 40 x 0.40 A10 0.08

5 MB Deck Main Beam W16X45 A06 0.72 W16X45 A06 0.72 6 MB2 Deck Secodary Beam W14X38 A06 0.78 W14X38 A06 0.78 7 MB3 Deck Tertiary Beam W10X26 A05 0.60 W10X26 A05 0.60

Untuk digunakan pada analisis pushover, dibutuhkan juga struktur yang didesain dengan metode LRFD dengan faktor beban lingkungan 1.00, 1.10 dan 1.20. Masing masing struktur yang didesain dengan faktor beban lingkungan tersebut hanya memiliki perbedaan pada penampang member group LEG. Rekapitulasi perbedaan penampang tersebut untuk struktur Monopod dan Braced Monopod ditunjukkan pada Tabel 3.

Pada analisis in-place juga dibutuhkan untuk mendapatkan nilai wave base shear untuk beban gelombang acak. Parameter gelombang acak yang digunakan berasal dari nilai tinggi gelombang. Nilai wave base shear gelombang acak hasil analisis in-place struktur Monopod dan Braced Monopod ditunjukkan pada Gambar 8.

Tabel 3. Penampang LEG

Metode Faktor Beban OD (cm) Monopod Braced Monopod WT (cm) UC WT (cm) UC

WSD 165 1.67 0.99 1.18 0.99

LRFD

1.35 165 1.66 0.99 1.13 0.99

1.20 165 1.57 0.99 1.08 0.99

1.10 165 1.50 0.99 1.05 0.99

1.00 165 1.44 0.99 1.01 0.99

Gambar 8. Grafik hubungan tinggi gelombang dengan wave base shear.

y = 0.8236x^2.2306 R² = 0.9999

30 40 50 60 70 80 90

5.0 6.0 7.0 8.0

Wave Base Shear (kN)

H (m)

Tinggi gelombang terhadap WBS (kN) Monopod

y = 0.7695x^2.3295 R² = 0.9999

30 40 50 60 70 80 90

5.0 6.0 7.0 8.0

Wave Base Shear (kN)

H (m)

Tinggi gelombang terhadap WBS (kN) Braced Monopod

Hubungan antara tinggi gelombang dengan wave base shear harus didekati dengan persamaan matematis agar dapat diolah untuk mendapatkan indeks kehandalan struktur. Fungsi matematis yang dapat mendekati hubungan tersebut dengan baik adalah fungsi eksponensial. Persamaan tersebut ditunjukkan pada kedua grafik.

Berdasarkan hasil tersebut, wave base shear semakin tinggi secara eksponensial seiring dengan tinggi gelombang yang semakin tinggi.

Analisis Pushover

Analisis pushover dilakukan dengan cara menaikkan beban lingkungan secara bertahap dengan penambahan nilai yang kecil sampai struktur mengalami keruntuhan (collapse). Analisis pushover akan dilakukan terhadap arah kritis struktur. Arah kritits struktur ditentukan berdasarkan nilai reserve strength ratio (RSR) terkecil. RSR didefinisikan sebagai rasio dari beban lateral ultimate (CBS) yang diterima dengan beban lingkungan 100 tahunan (WBS) (Bai dan Jin, 2016).

RSR dapat ditentukan berdasarkan persamaan (3).

𝑅𝑆𝑅 = 𝐶𝐵𝑆

𝑊𝐵𝑆 (3)

Berdasarkan hasil analisis pushover, hasil RSR berdasarkan arah untuk struktur Monopod dan Braced Monopod ditunjukkan pada Tabel 4. Berdasarkan hasil tersebut, struktur Monopod memiliki arah ekstrim 0˚ sedangkan Braced Monopod memiliki arah ekstrim 180˚.

Tabel 4. Hasil Pushover Arah Ekstrim

No Arah WBS (kN)

CBS

(kN) RSR No Arah WBS (kN)

CBS

(kN) RSR 1 0˚ 69.03 125.58 1.8192 1 0˚ 78.70 436.41 5.5451 2 30˚ 69.22 126.01 1.8204 2 30˚ 79.17 446.11 5.6349 3 60˚ 69.22 126.01 1.8204 3 60˚ 79.17 446.11 5.6349 4 90˚ 69.03 125.59 1.8194 4 90˚ 78.70 428.87 5.4493 5 120˚ 69.22 126.01 1.8204 5 120˚ 78.58 451.62 5.7475 6 150˚ 69.22 126.00 1.8202 6 150˚ 78.59 399.93 5.0886 7 180˚ 69.03 125.58 1.8192 7 180˚ 78.62 363.04 4.6179 8 210˚ 69.22 126.00 1.8202 8 210˚ 78.84 379.83 4.8177 9 240˚ 69.22 126.01 1.8204 9 240˚ 78.84 379.82 4.8176 10 270˚ 69.03 125.59 1.8194 10 270˚ 78.62 363.03 4.6178 11 300˚ 69.22 126.01 1.8204 11 300˚ 78.59 399.93 5.0886 12 330˚ 69.22 126.01 1.8204 12 330˚ 78.58 451.63 5.7476

Hasil analisis pushover terhadap keacakan tegangan leleh untuk setiap struktur dan setiap metode desain berupa collapse base shear dirangkum pada Tabel 5. Pada tabel tersebut juga dicantumkan hasil analisis inplace dengan hasil berupa wave base shear.

Tabel 5. Rangkuman Fungsi Matematis WBS dan CBS

No Komponen Metode Fungsi

Monopod Braced Monopod 1 Wave base

shear 𝑊𝐵𝑆 = 0.8236 ∙ 𝐻^2.2306 𝑊𝐵𝑆 = 0.7695 ∙ 𝐻^2.3295 2

Collapse base shear

LRFD 1.00 𝐶𝐵𝑆 = 3.4723 ∙ 𝐹𝑦1.0613 𝐶𝐵𝑆 = 10.400 ∙ 𝐹_𝑦^1.0443 3 LRFD 1.10 𝐶𝐵𝑆 = 3.7258 ∙ 𝐹_𝑦^1.0592 𝐶𝐵𝑆 = 11.144 ∙ 𝐹_𝑦^1.0431 4 LRFD 1.20 𝐶𝐵𝑆 = 4.0047 ∙ 𝐹_𝑦^1.0582 𝐶𝐵𝑆 = 12.101 ∙ 𝐹_𝑦^1.0373 5 LRFD 1.35 𝐶𝐵𝑆 = 4.4908 ∙ 𝐹_𝑦^1.0486 𝐶𝐵𝑆 = 13.302 ∙ 𝐹_𝑦^1.0346 6 WSD 𝐶𝐵𝑆 = 4.4504 ∙ 𝐹𝑦1.0538 𝐶𝐵𝑆 = 14.734 ∙ 𝐹_𝑦^1.0279

Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tebal penampang yang digunakan maka struktur akan memiliki nilai collapse base shear semakin besar. Hal tersebut dikarenakan penampang berdiameter seragam dengan tebal yang meningkat akan memiliki kekuatan secacra keseluruhan yang meningkat juga untuk menahan beban yang terjadi.

Selain itu, bentuk struktur juga memperngaruhi nilai collapse base shear struktur.

Struktur Braced Monopod memiliki collapse base shear lebih besar dibandingkan dengan struktur Monopod. Hal tersebut dikarenakan struktur Braced Monopod lebih stabil dibandingkan dengan Monopod. Braced Monopod memiliki brace yang dapat ikut menahan beban yang terjadi. Sedangkan Monopod, hanya memiliki satu buah leg saja yang menahan seluruh beban yang terjadi.

Analisis Kehandalan dan Penentuan Faktor Beban

Analisis kehandalan struktur digunakan untuk mengevaluasi kegagalan struktur dengan mempertimbangkan probabilitas sistem kekuatan dengan beban. Dengan adanya ketidakpastian, desain struktur harus tetap memenuhi limit-state untuk mendapatkan selisih antara beban terbesar dengan kemungkinan tahanan terkecil dari struktur cukup besar (Bai dan Jin 2016). Limit-state yang digunakan dalam analisis keandalan dikembangkan berdasarkan ultimate limit state. Limit-state direpresentasikan dengan sebuah fungsi. Fungsi tersebut selain dapat disebut limit- state function juga dapat disebut dengan performance function. Performance function yang digunakan pada penelitian kali ini ditunjukkan pada persamaan (4).

𝐶𝐵𝑆(𝑓_𝑦) − 𝑊𝐵𝑆(𝐻) = 0 ⁽⁴⁾

Analisis kehandalan dilakukan dengan data tahanan struktur yang berasal dari keacakan yield strength dan beban lingkungan yang berasal dari keacakan gelombang. Tujuan akhir analisis kehandalan adalah untuk mendapatkan indeks kehandalan. Analisis kehandalan dilakukan menggunakan metode FORM II. Nilai indeks kehandalan untuk struktur Monopod dan Braced Monopod ditunjukkan pada Tabel 6. Plot hubungan antara faktor beban dengan indeks kehandalan setiap struktur ditunjukkan pada Gambar 9.

Tabel 6. Indeks Kehandalan

Metode OD (cm) Monopod Braced Monopod WT (cm) 𝜷 WT (cm) 𝜷 LRFD 1.00 165 1.44 3.166 1.01 4.624 LRFD 1.10 165 1.50 3.273 1.05 4.734 LRFD 1.20 165 1.57 3.390 1.08 4.841 LRFD 1.35 165 1.66 3.530 1.13 4.988

WSD 165 1.67 3.543 1.18 5.126

Struktur Monopod dan Braced Monopod yang akan dioperasikan secara unmanned merupakan struktur yang harus memenuhi normal safety class karena berdasarkan Bai dan Jin (2016) jika terdapat kegagalan pada struktur tidak menimbulkan resiko pada manusia dan kerusakan pada lingkungan yang besar. Target indeks kehandalan untuk struktur jenis ini sebesar 3.09 atau dengan probabilitas kegagalan sebesar 10⁻³.

Berdasarkan grafik tersebut, struktur Monopod dengan metode LRFD faktor beban 1.00 memiliki indeks kehandalan yang melebihi target. Oleh karena itu untuk struktur Monopod pada perairan Makassar dapat menggunakan beban lingkungan desain lebih kecil dari beban lingkungan dengan periode ulang 100 tahunan.

Struktur Monopod yang didesain dengan LRFD memiliki indeks kehandalan yang lebih rendah dibandingkan WSD.

Berdasarkan grafik tersebut, struktur Braced Monopod dengan metode LRFD faktor beban 1.00 memiliki indeks kehandalan yang melebihi target. Oleh karena itu untuk struktur Braced Monopod pada perairan Makassar dapat menggunakan beban lingkungan desain lebih kecil dari beban lingkungan dengan periode ulang 100 tahunan. Struktur Braced Monopod yang didesain dengan LRFD memiliki indeks kehandalan yang lebih rendah dibandingkan WSD.

Gambar 9. Faktor beban lingkungan.

3.00 3.10 3.20 3.30 3.40 3.50 3.60

1 1.1 1.2 1.3 1.4

Indeks Kehandalan

Faktor Beban Lingkungan Faktor Beban Monopod

LRFD WSD

Target (Normal Class) Linear (LRFD)

3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

0.9 1.1 1.3 1.5

Indeks Kehandalan

Faktor Beban Lingkungan

Faktor Beban Monopod

LRFD WSD

Target (Normal Class) Linear (LRFD)

KESIMPULAN

Berdasarkan studi kasus yang tetlah dilakukan pada struktur Monopod dan Braced Monopod di Perairan Makassar didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Nilai indeks kehandalan struktur Monopod di Perairan Makassar dengan metode LRFD faktor beban 1.35 adalah 3.53 dan metode WSD adalah 3.54.

2. Nilai indeks kehandalan struktur Braced Monopod di Perairan Makassar dengan metode LRFD faktor beban 1.35 adalah 4.99 dan metode WSD adalah 5.13.

3. Rekomendasi faktor beban lingkungan kondisi badai (𝛾_𝐸) Perairan Makassar metode LRFD berdasarkan struktur Monopod dan Braced Monopod tidak dapat ditentukan karena struktur hasil desain memiliki indeks kehandalan diatas target.

4. Struktur Monopod dan Braced Monopod pada Perairan Makassar direkomendasikan menggunakan beban lingkungan dengan periode ulang kurang dari 100 tahunan agar lebih efisien berdasarkan target indeks kehandalan 3.09.

SARAN

Berdasarkan studi kasus yang telah dilakukan pada struktur Monopod dan Braced Monopod di Perairan Makassar ditemukan beberapa hal yang dapat membuat penelitian kedepannya dapat lebih baik sebagai berikut:

1. Menambahkan variasi beban topside agar dapat dilihat pengaruh beban topside terhadap kehandalan struktur.

2. Menambahkan variasi struktur, baik jumlah leg maupun bentuk struktur itu sendiri agar didapat nilai pembanding.

3. Menahbahkan pertimbangkan parameter lain sebagai parameter acak, baik parameter beban maupun parameter kapasitas struktur agar hasil analisis dapat semakin mendekati kenyataan.

DAFTAR PUSTAKA

Bai, Y., dan Jin, W.-L. (2016): Marine Structural Design, Elsevier.

Chakrabarti, S. K. (2005): Handbook of Offshore Engineering, Elsevier, Illinois, 1.

Cossa, N. J., Potty, N. S., dan Liew, M. S. (2013): Development of Partial Environmental Load Factor for Design of Tubular Joints of Offshore Jacket Platforms in Malaysia, The Open Ocean Engineering Journal, 6(1), 8–15. https://doi.org/10.2174/1874835X01306010008

Goda, Y. (2000): Random seas and design of maritime structures, World Scientific, Singapore.

Haldar, A., dan Mahadevan, S. (2000): Probability, Reliability and Statistical Methods in Engineering Design, John Wiley & Sons, Inc., New York.

Hess, P. E., Bruchman, D., Assakkaf, I. A., dan Ayyub, B. M. (t.t.): Uncertainties in Material Strength, Geometric, and Load Variables, 54.

Korobkin, M., dan D’Sa, E. (2008): SIGNIFICANT WAVE HEIGHT IN THE GULF OF MEXICO: VALIDATION OF JASON-1 MEASUREMENT AGAINST BUOY DATA, 4.

Nandalianadhira, N. (2020): Penentuan Faktor Beban Lingkungan LRFD Anjungan Lepas Pantai di Perairan Madura dengan Metode Analisis Kehandalan, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Nichols, N., Khan, R., Rahman, A., Akram, M., dan Chen, D. K. (2014): Load resistance factor design (LRFD) calibration of load factors for extreme storm loading in Malaysian waters, Journal of Marine Engineering and Technology, 13(2), 15.

Nizamani, Z., Kurian, V. J., dan Liew, M. S. (2014): Determination of

environmental load factors for ISO 19902 code in offshore Malaysia using FORM structural reliability method, Ocean Engineering, 92, 31–43.

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2014.09.046

Paramashanti, dan Tawekal, J. R. (2018): ENVIRONMENTAL LOAD FACTOR CALIBRATION FOR A FIXED PLATFORM IN THE JAVA SEA, International Journal of GEOMATE, (49), 8.

Tawekal, Ricky L (2004): PERHITUNGAN FAKTOR BEBAN GAYA

LINGKUNGAN UNTUK ANALISA STRUKTUR ANJUNGAN LEPAS PANTAI DENGAN METODA LRFD, MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL, 12(3), 16.

Tawekal, Ricky L, Baskara, A. R., dan Adriadi, R. (2004): Studi Kehandalan Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Brace Monopod, Jurnal Teknik Sipil, 11(4), 12.

Tawekal, Ricky Lukman (2017): Catatan Kuliah KL-4120 Anjungan Lepas Pantai, Penerbit ITB, Bandung.

Tawekal, Ricky Lukman, Baskara, A. R., dan Adriadi, R. (2004): Studi

Kehandalan Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Brace Monopod, 11(4).