BUKU PANDUAN PERANCANGAN STRUKTUR LEPAS PANTAI DINAMIS (TRB III)

(1)

Page 1 of 17

BUKU PANDUAN

PERANCANGAN STRUKTUR LEPAS PANTAI DINAMIS

(TRB III)

Semester Gasal 2014 - 2015

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2014

(2)

Page 2 of 17

1.Dasar Teori dan Pengertian Dasar

UMUM

Bangunan lepas pantai tipe jacket adalah bangunan dengan pondasi tiang pancang (pile) sehingga dalam perhitungannya dianggap bahwa kaki struktur jacket adalah jepit dengan memperhatikan kekakuan/dukungan tanah yang menyangganya.

Lingkungan lepas pantai adalah lingkungan dengan kondisi beban dinamis, sehingga penyelesaian perhitungan analisa struktur jacket adalah penyelesaian dinamis.

Analisa dinamis memperhitungkan faktor dinamis yang terdiri dari distribusi massa dan kekakuan struktur yang ditunjukkan oleh eigenvalue (periode alami struktur), dan beban dinamis itu sendiri (besarnya beban dan periodenya). Pengaruh faktor dinamis ini ditunjukkan oleh dynamic amplification factor (DAF) yang didefinisikan sebagai perbandingan defomasi analisa dinamis terhadap deformasi analisa statis.

Pada kondisi tertentu analisa statis diijinkan untuk digunakan mengacu pada API RP2A WSD 21th edition, 2000, Bab 5 sub bab 5.1, bahwa:

a. Pada kedalaman perairan yang lebih dangkal dari 400 ft (122 m) b. Tebuat dari baja ductile

c. Mempunyai struktur frame redundant (API RP2A WSD, C2.3.6d) d. Mempunyai periode alami lebih kecil dari 3 detik

ANALISA SEISMIC

Analisa seismic adalah analisa dinamis, dinama massa struktur dan beban, kekakuan, damping dari stuktur dan jenis tanah pendukung struktur jacket diperhitungkan dalam perhitungan analisa seismic. Faktor beban berupa percepatan seismic pada dasar struktur yang telah ditetapkan besaran desainnya dalam API RP2A WSD 21th ed., C2.3.6c) sesuai karakteristik periode alami struktur jacket. Dalam analisa sesmic perlu melakukan cek kekuatan struktur yang meliputi: Unity check (UC), Punching shear check, cek kapasitas dukung piles, cek UC pada pile dan cek tegangan geser pada piles. Cek ratio harus memenuhi kriteria yang telah ditetapkan dalam API RP2A WSD 21th ed.

ANALISA FATIGUE

Analisa kelelahan (fatigue) adalah analisa ketahanan struktur akibat beban dinamis, yang dipengaruhi oleh faktor dinamis struktur dan karakteristik beban dnamis seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Hasil analisa fatigue berupa lama waktu (tahun) struktur mampu menerima/tahan terhadap beban dinamis yang bekerja dilingkungan dimana struktur berada. Analisa fatigue adalah analisa dinamis karena sifat beban lingkungan laut

(3)

Page 3 of 17 yaitu beban gelombang yang setiap saat menerpa struktur. Namun pada kondisi tertentu dapat diselesaikan dengan analisa statis dengan ketentuan seperti disebutkan sebelumnya.

ANALISA LOAD OUT

Analisa Load out meliputi analisa struktur pada kondisi struktur jacket saat dilakukan laod out pada barge yang mengangkut jacket kelokasi penempatannya ditengah laut, dan analisa desain skid shoe. Kondisi struktur jacket saat load out adalah kondisi ‘tidur’. Struktur penyangga saat proses load out adalah skid shoe sebagai sepatu pada sejumlah tumpuan yang direncanakan untuk menyangga struktur jacket saat meluncur dijalur loadout menuju barge. Analisa strutur pada kondisi ‘tidur’ harus memenuhi syarat desain yang meliputi: UC, punching shear. Bila perlu ditambahkan struktur penyangga sementara agar syarat desain terpenuhi.

Perlu dipastikan kapasitas barge: daya angkut dan stabilitas barge yang cukup untuk mengangkut struktur jacket.

Dalam analisa load-out perlu dilakukan tahapan analisa stabilitas statis berkaitan dengan ballast saat proses naiknya jacket pada barge. Untuk tahapannya bisa membagi 7 sd 10 tahapan dari saat pertama jacket naik ke barge hingga posisi akhirnya di barge.

(4)

Page 4 of 17

2. SISTEMATIKA DAN MUATAN STANDAR LAPORAN PERANCANGAN STRUKTUR LEPAS

PANTAI DINAMIS (TRB III)

Executive Summary

Berisi deskripsi singkat: jenis struktur jacket (well head, production, acomodation, kombinasi), kondisi struktur (jumlah kaki), kondisi lingkungan (kedalaman perairan, orientasi arah, koordinat), permasalahan (analisa seismic, analisa fatigue, dan load out), rules yang dipakai (API RP2A WSD, API RP2A LRFD, AISC), asumsi dan batasan perancangan, serta hasil/kesimpulan analisa/perancangan.

BAB I Pendahuluan

Berisi rumusan permasalahan perancangan, tujuan perancangan, deskripsi platform: nama, lokasi servis, kedalaman perairan, orientasi/arah platform, latitude dan longitude, struktur deck, apurtenance (dari TRB II), dan ruanglingkup serta asumsi dalam analisa/perancangan.

BAB II Ringkasan dan Kesimpulan Ringkasan

1. Analisa Seismic pada bagian struktur: Deck, Jacket, Piles a. Member stress check (unity check)

b. Joint Punching shear check c. Pile capacity check

d. Pile member strength check

2. Analisa Fatigue

a. Daftar Fatigue life dari critical members

3. Analisa Load Out

1. Analisa struktur jacket kondisi ‘tidur’: a. Member stress check (UC check) b. Joint Punching shear check 2. Analisa/perancangan skid shoe

3. Analisa Stabilitas balasting proses Load-out Kesimpulan

(5)

Page 5 of 17 BAB III Kriteria Desain

1. Beban-beban (Loadings)

a. Beban struktur (structure dead load) b. Beban Apurtenance c. Beban Lingkungan d. Beban Topside e. Beban Kombinasi 2. Kriteria Lingkungan a. Kedalaman perairan b. Angin

c. Kriteria gelombang untuk analisa fatigue d. Profil Arus

e. Blackage factor arus f. Wave kinematic factor g. Marine growth h. Koefisien hidrodinamik 3. Kriteria Gempa 4. Data tanah 5. Steel material 6. Allowable stress 7. Corrosion allowance

BAB IV CODES, STANDARDS, SPECIFICATIONS, REFERENCES API-RP2A WSD/LRFD, API RP2L, AISC,

BAB V MODEL KOMPUTER

Model 3D, Model 2D Jacket (tampak setiap baris dan kolom, tampak setap level jacket)

BAB VI ANALISA SEISMIC UMUM

BEBAN (loading) METODE ANALISA

PEMBEBANAN (load case)

a. Percepatan seismic (PGA) b. Massa

c. Beban statis

d. Periode alami struktur dan frekuensi (min. 20 modes) e. Member stress check (UC check)

f. Joint punching shear stress check

(6)

Page 6 of 17 Gambar model dengan lokasi member kritis, joint kritis

BAB VII ANALISA FATIGUE UMUM

METODE ANALISA 1. Model FEM

2. Pembebanan Fatigue dan Kombinasi Pembebanan 3. S-N curve material

4. Stress concentration factor (SCF)

5. Dynamic Amplification factor (DAF) (bila pelu, khususnya untuk platform dengan T  3 detik) 6. Fatigue life member kritis

Gambar model dengan lokasi member kritis dengan fatigue life terkecil (min 5 lokasi kritis/life terkecil)

BAB VIII ANALISA LOAD-OUT

1. Analisa struktur jacket kondisi ‘tidur’: a. Member stress check (UC check) b. Joint Punching shear check 2. Analisa/perancangan skid shoe

3. Analisa Stabilitas balasting proses Load-out

Gambar model dengan lokasi member kritis dengan fatigue life terkecil (min 5 lokasi kritis/life terkecil)

LAMPIRAN A MODEL KOMPUTER

LAMPIRAN B INPUT DAN OUTPUT KOMPUTER

- INPUT: yang menunjukkan input penting (kombinasi pembebanan, data seismic, data spektrum gempa, data fatigue, dan load out)

- OUTPUT: yang menunjukkan beberapa hasil kritis LAMPIRAN C GAMBAR STRUKTUR (pada kertas A3)

Lay-out tiap dek, gambar konfigurasi balok girder tiap dek, gambar 2d jacket (tiap baris dan kolom/arah x dan y, tiap elevasi jacket)

LAMPIRAN D DATA AWAL DARI HASIL TRB II LAMPIRAN E LEMBAR ASISTENSI

(7)

Page 7 of 17

3.DAFTAR KELOMPOK TRB III SEMESTER GASAL 2014 – 2015

NRP Nama Status 1 2

No.

Kelompok No.Data

Anggota Kelompok Dosen Pembimbing

4311100055 BALUQIA AKHBAR B.Z. 4311100065 INTIFADA FIKRI MUHAMAD 4311100096 M ARIF WICAKSONO

4311100051 MUHAMMAD ALDHIANSYAH RIFQI FAUZI 4311100053 MUHAMMAD HAFIZ AZIZ 4311100108 MUHAMMAD AL FARISI 4311100040 MARYANTO SATRIO 4311100077 MINO MARIHOT TUA TOGATOROP 4311100085 ASHARVIYAN RIDZKY H

4311100020 Eva Juniati

4311100080 RIYAN AFIF AL IHSAN 4311100100 HARDIMUKO SETO AJI 4311100066 NURILLAH ANGGRAINI 4311100067 RACHMAT ALTAVILLAH

4311100068 OEI ALPIN N.W

4311100031 BUNGA SEPTYA WINATA SARI 4311100033 TEUKU ABDUL MANAN SYAHPUTRA 4311100034 ANDAMARI OKTIA ARUTI 4311100030 MUHAMAD DINARYO 4311100038 DINI TRI MART 4311100104 M ALTRA PARAMA ADHIKARA 4311100001 WIRADHANI PRATAMA 4311100028 YANI NURITA PURNAWANTI 4311100037 PUTIKA ASHFAR KHOIRI 4311100057 BANGUN KARYA MAS`UD 4311100073 ADITYA RAMADHANI WIDIATMA 4311100083 LINTANG GHEA MAYOMI 4310100702 ADE LIDO TANIZAR 4310100063 GREONDY RACHARIAS P. 4310100071 DONNY YUSUF MIMBAR 4309100047 IAN VITO RAHMAD PERDANA 4309100015 IRVIANTO YUDHO WICAKSONO

4311100075 URFAN HIDAYAT

4311100087 FARIS RASYADI

11 11 BARU Wisnu Wardhana Handayanu

8 8 BARU Joswan J. Sudjono Daniel M. Rosyid

6 6 Joswan J. Sudjono Daniel M. Rosyid

7 7 BARU Joswan J. Sudjono Daniel M. Rosyid

5 5 BARU Eko Budi Djatmiko Yoyok Setyo H

BARU

4 4 BARU Eko Budi Djatmiko Yoyok Setyo H

3 3 BARU Murdjito Rudi Waluyo P.

2 2 Murdjito Rudi Waluyo P.

1 1 BARU Murdjito Rudi Waluyo P.

BARU

Catatan:

a. Hanya kelompok yang terdaftar dalam daftar mahasiswa ambil TRB III pada SIM akademik yang dicatat dalam daftar Kelompok TRB III.

b. Kelompok yang anggotanya tidak ambil TRB III pada SIM akademik tidak dapat dicatat dalam daftar Kelompok TRB III.

c. Hanya kelompok TRB III dalam daftar ini yang dapat asistensi pada dosen pembimbingnya pada semester ini.

d. Untuk kelompok yang mengulang, data dan dosen pembimbingnya tetap.

e. Data struktur dan data lainnya: data lingkungan, data struktur, data peralatan, dst., didapat dari data TRB II.

(8)

Page 8 of 17

4.DATA TUGAS PERANCANGAN BANGUNAN LEPAS PANTAI DINAMIS (TRB III)

1. Analisa Seismik/Gempa

No. Kelompok Asumsi Tipe Tanah SLE (100 th) DLE (800 th) PGA (g) Damping ratio (%) Cx,Cy,Cz PGA (g) Damping ratio (%) Cx,Cy,Cz 1 1 C 0.014 5 1.0, 1.0, 0.5 2 2 B 0.012 4 1.0, 1.0, 0.5 3 3 A 0.015 6 1.0, 1.0, 0.5 4 4 C 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 5 5 B 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 6 6 A 0.012 4 1.0, 1.0, 0.5 7 7 A 0.015 6 1.0, 1.0, 0.5 8 8 C 0.016 4 1.0, 1.0, 0.5 9 9 B 0.018 7 1.0, 1.0, 0.5 10 10 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 11 11 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 12 12 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 13 13 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 14 14 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 15 15 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 16 16 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 17 17 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 18 18 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 19 19 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 20 20 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 21 21 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 22 22 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 Keterangan:

SLE: Strength Level Earthquake Cx, Cy, Cz: factor gempa arah sumbu x, y, z. DLE:Ductility Level Earthquake PGA: Peak Ground Acceleration

(9)

Page 9 of 17 No. Kelompok Asumsi

Tipe Tanah SLE (100 th) DLE (800 th) PGA (g) Damping ratio (%) Cx,Cy,Cz PGA (g) Damping ratio (%) Cx,Cy,Cz 23 23 C 0.014 5 1.0, 1.0, 0.5 24 24 B 0.012 4 1.0, 1.0, 0.5 25 25 A 0.014 6 1.0, 1.0, 0.5 26 27 C 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 27 28 B 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 28 29 A 0.012 4 1.0, 1.0, 0.5 29 30 A 0.015 6 1.0, 1.0, 0.5 30 31 C 0.016 4 1.0, 1.0, 0.5 31 32 B 0.018 7 1.0, 1.0, 0.5 32 33 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 33 34 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 34 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 35 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 36 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 37 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 38 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 39 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 40 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5 41 B 0.015 4 1.0, 1.0, 0.5 42 B 0.016 5 1.0, 1.0, 0.5 43 C 0.012 5 1.0, 1.0, 0.5 44 A 0.015 5 1.0, 1.0, 0.5

(10)

Page 10 of 17 2. Analisa Kelelahan/Fafigue

DATA TANAH, DATA ARUS, DATA KEDALAMAN PERAIRAN, MARINE GROWTH, CORROSION ALLOWANCE dari data TRB II.

1 1 1 atau 3 23 23 2 atau 3 2 2 1 atau 3 24 24 2 atau 3 3 3 2 atau 3 25 25 LAMA 4 4 2 atau 3 25 27 1 atau 3 5 5 2 atau 3 26 28 1 atau 3 6 6 1 atau 3 27 29 1 atau 3 7 7 1 atau 3 28 30 1 atau 3 8 8 1 atau 3 29 31 1 atau 3 9 9 1 atau 3 30 32 1 atau 3 10 10 2 atau 3 31 33 1 atau 3 11 11 2 atau 3 32 34 1 atau 3 12 12 2 atau 3 33 13 13 1 atau 3 34 14 14 1 atau 3 35 15 15 1 atau 3 36 16 16 2 atau 3 37 17 17 2 atau 3 38 18 18 2 atau 3 39 19 19 1 atau 3 40 20 20 1 atau 3 41 21 21 1 atau 3 42 22 22 2 atau 3

Semua Jacket Tipe Tripod menggunakan data 3 gelombang fatigue

No. Kelompok Data Gelombang

Fatigue No. Kelompok

Data Gelombang Fatigue

Semua Jacket Tipe Tripod menggunakan data 3 gelombang fatigue

(11)

Page 11 of 17 Data 1 Gelombang Analisa Fatigue:

Tinggi Gelombang (ft) Periode gelombang (dtk) Kejadian selama 10 th 0o ₄₅o ₉₀o ₁₃₅o ₁₈₀o ₂₂₅o ₂₇₀o ₃₁₅o _Total 0.0 – 3.9 4.6 8083600 19296200 8996200 6714600 8996200 9713300 1546600 1825300 65172000 4.0 – 7.9 6.4 276740 660750 308050 229880 308050 332600 54490 63640 2234200 8.0 – 11.9 6.8 9336 22270 10390 7752 10390 11212 910 1060 73320 12.0 – 15.9 7.2 314 754 348 260 348 375 0 0 2399 16.0 – 19.9 7.5 10 25 11 8 11 13 0 0 78 20.0 – 23.9 7.8 0 1 1 0 1 0 0 0 3 Total 67482000

Arah sudut berlawanan jarum jam dari sumbu X.

Data Gelombang analisa fatigue untuk semua kelompok sama.

Data Angin gunakan data dari TRB II. X

0o

(12)

E (45o) NE (90o) N (135o) NW (180o) 0.0 - 3.9 4.6 21.803.900 10.614.200 12.916.100 18.606.800 63.941.000 4.0 - 7.9 6.4 1.151.950 560.790 682.370 983.090 3.378.200 8.1 - 11.9 6.9 58.776 28.216 34.222 50.396 171.610 12.1 - 15.9 7.4 2.738 1.679 2.147 259 6.823 16.0 - 19.9 7.8 133 107 148 55 443 20.0 - 23.9 8.1 3 8 12 23 24.0 - 27.9 8.4 1 1 Total 23.017.500 11.205.000 13.635.000 19.640.600 67.498.100

Arah sudut berlawanan jarum jam terhadap sumbu X (horisontal kekakan) Arah gelombang direduksi dan merupakan jumlahan dariarah berlawanannya

misal: 180 dengan 0 derajat; 135 dengan 330 derajat; 90 dengan 270 derajat; 45 dengan 225 derajat Tinggi Gelombang (ft) Periode Gelombang (s) Total

(13)

16 - 45 46 - 75 76 - 105 106 - 135 136 - 165 166 - 195 196 - 225 226 - 255 256 - 285 286 - 315 316 - 345 346 - 15 0.0 - 2.0 3.3 189.084.160 56.022.715 6.834.416 3.826.891 6.206.268 40.716.595 260.918.682 66.885.361 13.994.646 4.298.346 2.390.425 3.961.485 2.1 - 4.0 4.0 120.821.198 40.300.581 2.483.592 1.056.426 530.560 4.083.626 37.905.232 12.461.026 3.014.674 529.517 528.473 1.427.686 4.1 - 6.0 6.4 48.303.347 15.639.981 629.167 143.837 71.918 844.924 7.478.589 2.929.513 701.086 71.918 71.918 485.329 6.1 - 10.0 6.8 26.080.398 7.846.554 96.137 1.794 897 98.828 799.610 609.289 97.034 897 897 94.342 > 10 7.0 3.444.154 1.323.340 287 - - 287 2.299 13.368 287 - - 287 Total 387.733.257 121.133.171 10.043.599 5.028.948 6.809.643 45.744.260 307.104.412 82.898.557 17.807.727 4.900.678 2.991.713 5.969.129

Arah sudut searah jarum jam terhadap sumbu X (horisontal kekakan)

Kejadian gelombang selama 10 th pada pias sudut terhadap True North

Tinggi Gelombang (ft) Periode Gelombang (s)

X

Arah sudut

(14)

Page 14 of 17 3. Analisa Load Out

Data Barge untuk analisa load out:

Data lengkap pada website personal dosen: Dr.Ir.Handayanu,M.Sc

No. Nama LOA (m) DWT (Ton) Deck Strength (t/m2₎ _{Keterangan Detil} 1 BB29 124 17478 Lihat data lengkap Lihat data lengkap 2 BB30/35/36 124 17500 Lihat data lengkap Lihat data lengkap 3 BB31/32/41/42 65 2790 Lihat data lengkap Lihat data lengkap 4 BB7 122 15000 Lihat data lengkap Lihat data lengkap 5 BB17/18 79.2 5191 Lihat data lengkap Lihat data lengkap

6 BB15 33.8 940 12 Lihat data lengkap

7 BB21/22 92 11178 20 Lihat data lengkap

8 Viking Barge 1-8 91.44 9700 25 Lihat data lengkap 9 10 11 12 13 14

a. Tentukan barge yang akan digunakan dengan memperhatikan factor ekonomis dan kesesuaian ukuran jacket, serta dimensi barge, kapasitas pompa, daya angkut, deck strength, stabilitas, dst.

b. Tentukan Desain skid shoe untuk jacket struktur pada skidway menuju barge saat proses load out c. Analisa stabilitas barge dan balasting saat proses load-out

(15)

Page 15 of 17

TUGAS RANCANG

STRUKTUR LEPAS PANTAI DINAMIS SEMESTER GASAL 2014 – 2015

Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, ITS

LEMBAR ASISTENSI

POKOK MATERI: ANALISA SEISMIK

DOSEN PEMBIMBING: 1. 2. NO. GRUP : ANGGOTA 1: ... NRP: ... ANGGOTA 2: ... NRP: ... ANGGOTA 3: ... NRP: ... ANGGOTA 4: ... NRP: ...

NO. MATERI ASISTENSI PENUGASAN BERIKUTNYA TTD

DOSEN/TANGGAL

Menimbang, memperhatikan dan berdasarkan asistensi pekerjaan tugas yang telah dilakukan sebagaimana tertera diatas, maka grp tugas ini saya nyatakan Belum/ Sudah * mencukupi persyaratan pekerjaan perancangan pokok materi.

Surabaya, ...2014 Dosen Pembimbing,

(16)

Page 16 of 17

TUGAS RANCANG

STRUKTUR LEPAS PANTAI DINAMIS SEMESTER GASAL 2014 – 2015

POKOK MATERI: ANALISA FATIGUE

DOSEN/TANGGAL

Menimbang, memperhatikan dan berdasarkan asistensi pekerjaan tugas yang telah dilakukan sebagaimana tertera diatas, maka grup tugas ini saya nyatakan Belum/ Sudah * mencukupi persyaratan pekerjaan perancangan pokok materi.

(17)

Page 17 of 17

TUGAS RANCANG

STRUKTUR LEPAS PANTAI DINAMIS SEMESTER GASAL 2014 – 2015

POKOK MATERI: ANALISA LOAD OUT

DOSEN/TANGGAL

Menimbang, memperhatikan dan berdasarkan asistensi pekerjaan tugas yang telah dilakukan sebagaimana tertera diatas, maka grup tugas ini saya nyatakan Belum/ Sudah * mencukupi persyaratan pekerjaan perancangan pokok materi.