1
LAPORAN KERJA PRAKTEK
PT ENCONA INTI INDUSTRI
ANALISIS
IN-PLACE
PADA
PENGUATAN
STRUKTUR BREASTING DOLPHIN TERMINAL LPG
PETROCINA, SELAT BERHALA, OFFSHORE JAMBI
BAGAS PUMBARINO
4312 100 077
Dosen :
Dr.Eng Kriyo Sambodho S.T.,M.Eng
Jurusan Teknik Kelautan
Fakultas Teknologi Kelautan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2015
i
LEMBAR PENGESAHAN
MO141335 Kerja Praktek
Laporan kerja praktek 2 bulan langsung (1 Juli sampai dengan 31 Agustus 2015) di PT. Encona Inti Industri dengan judul laporan:
ANALISIS IN-PLACE PADA PENGUATAN STRUKTUR BREASTING DOLPHIN TERMINAL LPG PETROCINA, SELAT BERHALA, OFFSHORE JAMBI
Disusun Oleh: Bagas Pumbarino 4312100077 Surabaya,…. November 2015 Mengetahui/menyetujui :
Koordinator Kerja Praktek
Ir. Hasan Ikhwani, M. Sc. NIP. 19690121 199303 1 002
Dosen Wali/Pembimbing
Dr. Eng. Kriyo Sambodho S.T., M.Eng NIP: 19740127 199903 1 002
Ketua Jurusan
Dr. Eng. Rudi W. Prastianto, S.T. ,M.T. NIP: 19710508 199703 1 001
ii
SUMMARY
offshore structure has a function and purpose of each in support of offshore activities. one of them is the dolphin structure. dolphin structure ar fixed structures that support the oil transfer or offloading in port or offshore terminal. This structure consists of berthing dolphin and dolphin mooring. berthing dolphin used for tanker berthing and mooring structure used for mooring tankers.
PT Encona Inti Industri (EII) is engineering, procurement, construction company tha engaged in multi-disiplinary fields. On my internship in this company, I do inplace analysis on strengthening breasting dolphin in LPG terminal, berhala straits, offshore jambi. This analysis consists of two main stage, modeling and unity check analysis. All of this analysis using software SACS. At the first stage, the structure is modeled in three-dimensional form. 3D structural modeling is derived from engineering drawing which consists of geometrical structure and member properties. Modeling stage also defines loads that working on structure. The loads consist of dead loads, live loads, berthing loads, appurtenance loads and also environmental loads. The value of the loads depends on loading condition, operation and extreme condition. The second stage is unity check analysis, the unity check is comparison between member strength and member stress, due to loading. The result in this analysis is the value of UC in each members. If UC value less than 1, so the member could resist the load. But if UC value more than 1, the structure is failure.
The conclusion of this analysis is there is no member failure due to static loading. The highest UC value is on fender member by 0,555. This occurs when berthing load in line with environmental load direction on operational condition.
iii
KATA PENGANTAR
Segala Puji syukur bagi Allah SWT, atas berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan kerja praktek di PT. Encona Inti Industri pada bulan Juli – Agustus 2015. Sesuai dengan kurikulum yang telah disusun oleh Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS, kerja praktek merupakan mata kuliah wajib bagi seluruh mahasiswa Teknik Kelautan untuk menyelesaikan program Strata 1 (S1).
Bagi Penulis, Kerja Praktek bukan hanya sekedar kewajiban untuk diambil agar dapat lulus program S1. Tetapi banyak pengalaman yang penulis dapatkan selama kegiatan kerja praktek berlangsung. Bukan hanya dapat mengaplikasikan dan mempraktekkan ilmu akademik teknik kelautan tetapi juga penulis juga belajar ilmu lain yang tidak diajarkan di bangku kuliah. Ilmu seperti bagaimana kerja sebuah perusahaan, scope of work, hubungan dengan stakeholder dan pembuat kebijakan, cara berkomunikasi, bernegosiasi dan bekerja sama.
Pada akhirnya penulis selesai merangkum seluruh kegiatan kerja praktek dalam laporan kerja praktek ini. Laporan ini berisi laporan teknis mengenai salah satu proyek yang telah dikerjakan perusahaan. selain itu juga terlampir laporan kegiatan penulis setiap harinya. Semoga laporan ini dapat menjelaskan dengan lengkap bagaimana kerja praktek yang telah penulis lakukan dari awal hingga akhir dan dapat memberikan banyak manfaat bagi pembaca dan penulis sendiri.
Surabaya, Oktober 2015
iv
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan proses kerja praktek ini . diantaranya :
1. Orang tua penulis yang selalu memberikan doa dan dukungan.
2. Teman-teman angkatan 2012 Teknik Kelautan ITS yang telah memberikan banyak
informasi terkait kerja praktek.
3. Direksi dan karyawan PT.Encona Inti Industri khususnya Bapak Arya M. Nuhan dan
Mas Febri selaku pembimbing kerja praktek penulis yang telah memberikan kesempatan, bimbingan dan pembelajaran kepada penulis.
4. Bapak Suntoyo, S.T., M.Eng., P.h.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Kelautan atas
perizinan kerja praktek yang diberikan.
5. Bapak Dr. Eng Kriyo Sambodho, S.T., M.Eng , selaku dosen pembimbing dan dosen
wali penulis, yang telah memberikan saran dan pembelajaran.
6. Bapak Ir. Hasan Ikhwani, M.Sc., selaku Koordinator Kerja Praktek Jurusan Teknik
Kelautan yang telah memberikan banyak saran dan bimbingan.
7. Karyawan Tata Usaha Jurusan Teknik Kelautan ITS atas bantuan administrasi yang
diberikan kepada penulis.
8. Rekan –rekan kerja praktek PT. Encona Inti Industri yang selalu bekerja sama dan
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
SUMMARY ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
UCAPAN TERIMAKASIH ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB 1PENDAHULUAN ... 1 1. 1. LATAR BELAKANG... 1 1. 2. RUMUSAN MASALAH ... 1 1. 3. TUJUAN ... 2 1. 4. MANFAAT ... 2 1. 5. BATASAN MASALAH ... 2
1. 6. CODES DAN STANDAR YANG DIGUNAKAN ... 2
1. 7. WAKTU DAN TEMPAT ... 3
1. 8. LINGKUP KERJA ... 3
BAB 2PROFIL PERUSAHAAN ... 4
2. 1. TENTANG PERUSAHAAN ... 4
2. 2. LOGO PERUSAHAAN ... 4
2. 3. STRUKTUR ORGANISASI... 5
BAB 3DASAR TEORI ... 7
3. 1. BANGUNAN LEPAS PANTAI ... 7
3. 2. FUNGSI-FUNGSI ANJUNGAN LEPAS PANTAI ... 7
3. 3. STRUKTUR DOLPHIN ... 9
3. 4. PERENCANAAN BEBAN – API RP 2A WSD ... 10
3. 5. GAYA YANG BEKERJA PADA STRUKTUR ... 11
3. 6. TEGANGAN IJIN UNTUK MEMBER BERBENTUK SILINDER ... 17
3. 7. TEGANGAN KOMBINASI UNTUK MEMBER BERBENTUK SILINDER ... 20
3. 8. METODE ANALISIS MENGGUNAKAN SOFTWARE SACS ... 22
vi
4. 1. PENGENALAN UMUM ... 26
4. 2. KRITERIA UMUM STRUKTUR ... 27
4. 3. KRITERIA DESAIN DECK ... 28
4. 4. KRITERIA DESAIN JACKET ... 29
BAB 5ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 31
5. 1. PEMODELAN STRUKTUR ... 31
5. 2. ANALISIS IN-PLACE KONDISI 5 TAHUNAN ... 32
5. 3. ANALISIS IN-PLACE KONDISI 100 TAHUNAN ... 35
5. 4. OUTPUT PEMBEBANAN... 37 5. 5. UNITY CHECK ... 38 BAB 6PENUTUP ... 40 6. 1. Kesimpulan... 40 6. 2. Saran ... 40 DAFTAR PUSTAKA ... ix LAMPIRAN ... x
vii
DAFTAR GAMBAR
2.1 Logo Perusahaan PT Encona Inti Industri ... 12
3.1 Sketsa letak breasting dolphin dan mooring dolphin ... 18
3.2 Grafik región of validity ... 19
3.3 Gaya arus yang bekerja pada platform ... 24
3.4 Diagram alir dalam pembuatan model ... 31
3.5 Diagram alir dalam mendefinisikan parameter design ... 31
3.6 Diagram alir pembebanan struktur... 32
4.1 Design plan LPG terminal ... 34
4.2 Design plan oil terminal ... 35
4.3 Struktur Jacket BD-11 dan BD-13 ... 36
5.1 Model 3D struktur breasting dolphin ... 39
viii
DAFTAR TABEL
4.1 Deskripsi beban mati yang bekerja pada struktur ... 12
4.2 Deskripsi beban gelombang pada kondisi operasi dan ekstrim ... 29
4.3 Deskripsi beban arus pada kondisi operasi dan ekstrim ... 29
4.4 Deskripsi koefisien hidrodinamika ... 30
5.1 Detail properti member struktur... 32
5.2 Letak pembebanan beban mati... 33
5.3 Faktor beban kombinasi kondisi operasi ... 34
5.4 Faktor beban kombinasi kondisi ekstim ... 36
5.5 Total beban kondisi operasi ... 37
5.6 Total beban kondisi ekstrim ... 37
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1. 1. LATAR BELAKANG
Kerja Praktek adalah salah satu mata kuliah wajib dalam kurikulum Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS. Mata kuliah ini mewajibkan setiap mahasiswa untuk berkerja/magang di industri/Perusahaan/Instansi/Lembaga yang berkaitan dengan kelautan, perkapalan, bangunan lepas pantai, bangunan pantai, pelabuhan, pengembangan kawasan pantai (termasuk pesisir dan pulau-pulau kecil) (Pedoman KP JTK, 2012). Tujuan dari mata kuliah ini agar mahasiswa lebih mengenal lebih awal mengenai dunia kerja. Selain itu, mahasiswa berkesempatan untuk memahami, membandingkan, dan menerapkan pengetahuan akademiknya dengan praktis dunia kerja.
PT Encona Inti Industri adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang Engineering, Procurement, dan Construction yang telah berdiri sejak 1981. Dalam upaya mencapai visinya dalam membantu peningkatan kualitas pendidikan, PT Encona Industri memberikan kesempatan kerja praktek kepada 6 mahasiswa jurusan teknik kelautan.
Salah satu proyek yang dikerjakan oleh PT Encona Inti Industri adalah Penguatan struktur breasting dolphin pada terminal LPG dan minyak milik Petrocina di Selat Berhala, Jambi. Terminal ini terdiri dari 7 Dolphin mooring, 3 breasting dolphin, dan 1 FPU Platform. Penguatan ini perlu dilakukan karena penambahan kapasitas tanker yang bersandar. Pada LPG terminal terjadi penambahan dari 55.000 meter kubik ke 85.000 meter kubik dan pada Oil/Condensate terminal dari 1 juta barel menjadi 1.5 juta barel.
Dalam proyek ini, terdapat 2 analisis besar yang dilakukan yakni analisis inplace pada breasting dolphin yang diperkuat dan analisis gaya yang diberikan tanker saat bersandar (berthing load analysis). Analisis inplace dilakukan dengan menggunakan software SACS sedangkan berthing load tanker analysis menggunakan software Maxsurf dan MOSES.
Pada kerja praktek ini, penulis melakukan analisis inplace pada struktur breasting dolphin
1. 2. RUMUSAN MASALAH
Adapun rumusan masalah yang dijabarkan dalam kerja praktek ini adalah
2
1. 3. TUJUAN
Adapun tujuan dari penulisan laporan kerja praktek ini adalah
1. Untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah kerja praktek
2. Untuk membangun hubungan antara institusi pendidikan dan Industri, dalam hal ini
Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS dengan PT Encona Inti Industri
3. Mengetahui analisis Inplace pada struktur breasting dolphin menggunakan SACS
1. 4. MANFAAT
Adapun manfaat dari penulisan laporan kerja praktek in adalah
1. Dapat menyelesaikan mata kuliah Kerja Praktek.
2. Dapat mengetahui dan terlibat pada pekerjaan yang dilakukan oleh perusahaan, dalam
hal ini proyek yang dilakukan.
3. Dapat menguasai software SACS 5.6
1. 5. BATASAN MASALAH
Dengan alasan keterbatasan waktu dan untuk mempermudah analisis, maka perlu dilakukan batasan – batasan, sebagai berikut.
1. Struktur yang dianalisis adalah Breasting dolphin yang telah diperkuat dengan nama
“BD13”
2. Pemodelan dan Analisis Inplace menggunakan SACS 5.6
3. Analisis PSI (Pile Soil Iteraction) dan Joint Can tidak dilakukan.
4. Analisis inplace yang dilakukan adalah kondisi operasi 5 tahun dan kondisi badai 100
tahunan
5. Beban lingkungan yang bekerja adalah beban beban arus dan beban gelombang.
6. Beban gelombang menggunakan gelombang regular dengan teori stokes orde 7
1. 6. CODES DAN STANDAR YANG DIGUNAKAN
Analisis dan pemodelan dari struktur breasting dolphin yang diperkuat mengikuti codes dan standard berikut
3
1. API RP 2A 21st ed – Recommended Practice for Planning, Design and Construction
Fixed Offshore Platform – Working Stress Design.
2. AISC 9th ed – Manual Steel Construction – Working Stress Design.
3. BCD3 – 900 – 45 – CRT – 4 – 001- Design Criteria for Offshore Structure.
4. T-026-ZR-200- Export Tanker Berthing Load Analysis
1. 7. WAKTU DAN TEMPAT
Pelaksanaan Kerja Praktek ini telah dilaksanakan pada :
Perusahaan : PT. Encona Inti Industri
Alamat : Gedung Oleos 2 lt 8 – 10. Jalan Kebagusan 1 no 50, Jakarta Selatan
Waktu : 29 Juni – 29 Agustus 2015
1. 8. LINGKUP KERJA
Pada saat melaksanakan kerja praktek, Penulis ditempatkan di divisi oil and gas. di divisi ini penulis belajar mengenai manajemen proyek, cara kerja perusahaan EPC dan mengerjakan
studi kasus mengenai dolphin mooring yang dikerjakan menggunakan software SACS dan
4
BAB 2
PROFIL PERUSAHAAN
2. 1. TENTANG PERUSAHAAN
PT Encona Inti industri awalnya adalah Project & Construction, Divisi Manajemen dari PT Encona Engineering yang kemudian pada tahun 1981 Resmi menjadi anak perusahaan independen. Pada 1985, anak perusahaan ini resmi beroperasi berbadan hukum. Sebagai salah satu divisi dari Encona engineering, ENCONA bertanggung jawab mengatur dan
memanajerial proyek umum atau special, seperti pretrocehemical plants, industri
prosesing/produksi, power plants, infrastruktur dll. Kemudian secara bertahap, ENCONA
berkembang dengan membangun engineering sendiri. Setelah beberapa tahun berkembang, ENCONA mulai memasuki sektor minyak dan gas.
Beberapa mitra kerja ENCONA yang diakui sebagai penguatan beberapa sektor diantaranya PT Pertafenikki (sekaran PT JGC Indonesia) dalam sektor migas dan HSE, PT Adhimiz Precast Indonesia dalam sektor financial dan konstruksi, PT Adhi Karya dalam sektor fabrikasi, logistic, dan konstruksi.
Hingga kini, ENCONA dikenal sebagai perusahaan multidisiplin engineering yang menangani bidang sebagai berikut :
- Perencanaan wilayah kota
- Arsitektur, arsitektur lanskap dan desain interior
- Fasilitas transportasi
- Power dan telekomunikasi
- Production/ Processing industries
- Rekayasa lingkungan
2. 2. LOGO PERUSAHAAN
PT. Encona Inti Industri memiliki Logo Perusahaan Sebagai Berikut
5
7
BAB 3
DASAR TEORI
3. 1. BANGUNAN LEPAS PANTAI
Anjungan lepas pantai merupakan struktur atau bangunan yang di bangun di lepas pantai. Tujuan dari anjungan lepas pantai ini, selain untuk proses eksplorasi dan eksploitasi, anjungan lepas pantai juga digunakan untuk proses produksi dan akomodasi. Fungsi utama dari struktur anjungan lepas pantai (Offshore Platform) adalah mampu mendukung bangunan atas serta fasilitas operasionalnya diatas laut selama periode operasi dengan amam.
Terlepas dari jenis operasionalnya, gerakan horizontal dan vertical suatu struktur offshore platform merupakan kriteria penting yang sangat menentukan perilaku anjungan tersebut diatas air. Atas dasar hal tersebut, maka ada dua parameter utama yang perlu dipertimbangkan dalam rancang bangun struktur anjungan lepas pantai, yaitu
1. Teknik menahan beban vertical sebagai akibat dari beban fungsional dan berat
struktur serta fasilitas pendukung
2. Teknik menahan beban horizontal dan momen lentur (bending moment dan shear
force) sebagai akibat dari beban lingkungan (angin, gelombang, arus, dan lain-lain).
3. 2. FUNGSI-FUNGSI ANJUNGAN LEPAS PANTAI
Sebuah anjungan tidak dapat dibangun sendiri dalam menunjang kegiatan ekplorasi dan ekspoitasi minyak dan gas bumi. Sebuah anjungan dibangun dan dinamai berdasarkan 2 parameter, yakni fungsinya dan konfigurasinya. Kedua parameter ini diperhitungkan pula berdasarkan lokasi dibangun, kedalaman, kondisi lingkungan, biaya yang ada dan lain-lain. Berikut anjungan lepas pantai yang dibangun berdasarkan fungsinya.
3. 2. 1. Struktur Eksplorasi Pengeboran (Exploration Drilling Structures)
Karakterisitik dari Struktur pengeboran ini adalah memiliki gerakan struktur (motion structure ) yang terbatas dan station-keeping yang baik terhadap beban lingkungan yang ekstrim. Sebuah MODU (Mobile Offshore Drilling Unit) harus mengakomodasi beban deck yang terjadi akibat beban pengeboran yang berbeda. Anjungan yang termasuk dalam unit pengeboran adalah drillship, jack-up barge, dan mobile semisubmersibles. Drillship adalah anjungan yang berbentuk kapal yang menunjang perlengkapan pengeboran diatasnya dan
8
memiliki propeller sendiri (self-propeller). Keunggulan dari drillship ini adalah dapat
berpindah dengan cepat dari lokasi satu ke lokasi yang lain. Namun karena gerakannya yang besar sehingga terbatas pada kondisi lingkungan tertentu.
Jack-up barge adalah sebuah hull dengan memiliki kaki (biasanya tiga kaki) yang dapat dinaik-turunkan. Pada saat berpindah/ transit, kaki jack up dinaikkan dan kondisi hull yang mengapung kemudian ditarik menuju lokasi yang ditentukan. Pada saat pengeboran, kaki jack-up diturunkan hingga mengenai dasar laut dan lambung dari jack-up berada diatas
permukaan air. Jack-up pada kondisi pengeboran seperti halnya bangunan terpancang
lainnya. Kelemahan dari unit ini adalah terbatas pada perairan yang dangkal. Sedangkan semisubmersible drilling unit adalah sebuah bangunan dengan konfigurasi 4 atau 6 kolom yang terhubung dengan pontoon. Kebanyakan struktur ini tidak memiliki dynamic position sehingga perlu ditarik untuk dapat berpindah lokasi atau diangkut dengan transport vessel. Semisubmerisbles memiliki karakteristik gerakan yang bagus terhadap lingkungan yang ekstrim sehingga memiliki keunggulan dibandingkan dengan struktur pengeboran yang lain.
3. 2. 2. Struktur Produksi (Production Structures)
Struktur produksi dibangun untuk dapat diam dilokasi selama masa operasi, biasanya berkisar 20 hingga 30 tahun. Pada perairan yang dangkal, tipe anjungan yang paling umum digunakan adalah struktur terpancang, atau dikenal dengan jacket platform. Sedangkan untuk perairan yang dalam, dapat digunakan compliant tower atau struktur produksi terapung (floating production platform). Struktur produksi terapung diantaranya Tension Leg Platform, Spars, dan Semisubmersible.
Pada Sturktur terpancang dan compliant tower, konduktor dan riser terlindungi dari terpaan beban dinamis gelombang karena terpasang sepanjang kaki struktur. Sedangkan pada struktur terapung tidak. Salah satu pertimbangan yang paling penting pada struktur terapung adalah desain risernya. Riser harus didesain untuk dapat menahan tekanan akibat sumur pada semua kondisi operasi. Hal ini mengharuskan sebuah produksi platform yang memiliki gerakan heave yang kecil. Sehingga Tension Leg Platform dan Spars yang cocok. Namun apabila riser tersebut merupakan fleksibel riser yang lebih toleran terhadap gerakan vessel, maka semua tipe bangunan apung dapat digunakan.
9
Selama proses produksi di lepas pantai, diperlukan penyimpanan sementara crude oil
(minyak mentah) di lepas pantai sebelum dikirim di darat untuk processing. Kapasitas penyimpanan bergantung pada ukuran tanker pengangkut dan frekuensi pelayarannya. Seacara umum, biasanya kapasitas penampungan untuk dapat menampung 15 hingga 25 hari. Struktur penyimpanan lepas pantai yang umum adalah FPSO (Floating Production Storage Offloading). FPSO adalah struktur yang berbentuk kapal dimana topsidenya dilakukan untuk aktivitas produksi dan mempunyai tangki untuk penyimpanan sebelum diangkut ke processing unit. Meskipun berbentuk kapal, FPSO dirancang untuk bertahan pada satu daerah operasi pada jangka waktu yang cukup panjang. Selain FPSO ada pula unit lepas pantai yang digunakan hanya untuk kegiatan penyimpanan, yakni FSO, Floating Storage Offloading. Dalam FPSO atau FSO, pengaturan cargo dan ballast tank adalah aspke yang paling penting agar stabilitas platform tetap terjaga.
3. 2. 4. Sistem Ekspor (Export Systems)
Minyak mentah atau yang telah diproduksi di lepas pantai harus ditransportasikan ke darat
untuk proses selanjutnya. Metode transport tersebut salah satunya adalah pipeline / pipa
bawah laut. Pipeline ini terpasang dibawah laut dimana mengkoneksikan dari sumur produksi ke daratan atau ke platform lain.
Metode transport lain yang lebih ekonomis adalah dengan menggunakan shuttle tanker. Untuk dapat sandar di laut lepas, tanker tersebut biasanya ditambat langsung pada struktur produksi atau menggunakan struktur tambat (mooring structure). Struktur mooring terdiri dari banyak macam diantara single point mooring tower dan dolphin mooring untuk struktur
terpancang, single point mooring (SPM) dan Single buoy mooring (SBM) untuk struktur
terapung.
3. 3. STRUKTUR DOLPHIN
Dolphin adala struktur terpancang yang digunakan untuk menambat kapal tanker pada saat melakukan offloading. Struktur ini direncakana untuk dapat menahan beban horizontal yang timbul akibat benturan kapal, angin, arus dan gelombang. Dolhin dibedakan menjadi 2
macam yakni breasting Dolphin (dolphin penahan) dan mooring Dolphin (dolphin
10 Gambar 3.1 Sketsa letak breasting dolphin dan mooring dolphin
Breasting dolphin mempunyai ukuran yang lebih besar karena struktur ini menahan langsung benturan kapal dan menahan tarika kapal akibat angin, arus dan gelombang. Pada struktur ini terdapat fender untuk menahan benturannya. Sedangkan mooring dolphin hanya sebagai penambat kapal saja.
3. 4. PERENCANAAN BEBAN – API RP 2A WSD
API (American Petroleum Institute) adalah badan / asosiasi yang berasal dari amerika serikat yang membuat standard untuk berbagai kegiatan industri minyak dan gas. termasuk diantaranya standar desain bangunan lepas pantai. Dalam API beban-beban yang diterima oleh struktur lepas pantai adalah sebagai berikut.
1. Beban Mati, merupakan beban dari struktur itu sendiri yang terdiri dari perlengkapan permanen yang selama operasi tidak akan berubah lokasinya dan gaya hidrostatis di bawah permukaan garis air, termasuk tekanan dan gaya angkat.
2. Beban Hidup, merupakan beban yang dapat berubah besar dan lokasinya selama operasi berlangsung. Diantaranya beban perlengkapan, berat suplai dan benda cair dalam tangki penyimpanan
3. Beban Lingkungan, beban yang terjadi akibat fenomena alam seperti angin, arus, gelombang, gempa bumi, salju, es dan pergerakan kerak bumi.
4. Beban Konstruksi, Beban – beban yang dihasilkan sebelum platform beroperasi, yakni pada saat fabrikasi, loadut, transportasi dan instalasi.
11 5. Beban Dinamis, Beban yang terjadi akibat adanya gaya yang berulang-ulang seperti
gelombang, angin, gempa bumi, getaran mesin, dan juga benturan kapal.
3. 5. GAYA YANG BEKERJA PADA STRUKTUR
Adapun gaya yang bekerja pada struktur dolphin adalah sebagai berikut
3. 5. 1. Gaya Gelombang
Gelombang pada dasarnya adalah manifestasi dari gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Karena dalam bahasan ini fluida air adalah media perambatan gelombang. Gelombang yang dibangkitkan oleh angin adalah gaya dominan yang berpengaruh pada platform. Dengan melihat kenyataan di laut gelombang bersifat acak, sehingga panjang dan tinggi gelombang bervariasi. Hal ini mengakibatkan sulitnya menentukan intensitas dan distribusi gelombang tersebut.
a. Pemilihan Teori Gelombang
Teori gelombang yang digunakan dalam perancangan suatu struktur ditentukan
berdasarkan region of validity menurut code yang ada. Code yang digunakan dalam
perancangan platform ini adalah API RP2A-WSD. Grafik region of validity tampak
seperti dibawah ini. Data-data yang diperlukan antara lain : tinggi gelombang (H), periode (T), kedalaman perairan (d). Pada grafik region of validity, sumbu axis dinyatakan dengan
2
gT
d sedangkan sumbu ordinat dinyatakan dengan
2
gT H .
12
b. Teori Gelombang yang digunakan
Berdasarkan API RP-2A LRFD pada penentuan teori gelombang menggunakan region of applicability of stream function maka dari data yang ada baik pada saat
operasi maupun ekstrim (Storm) diperoleh teori gelombang Stokes orde 5 (lima).
Persamaan teori gelombang Stokes orde 5 diberikan notasi yang sama dengan notasi
yang digunakan pada teori Airy. Untuk tinggi gelombang H, angka gelombang k, dan
frekuensi dengan arah-x positif, fluktuasi permukaan bebas air dari SWL,
menurut teori Stokes fifth-order, dideskripsikan dengan persamaan (Dawson ,1991) :
= 1 cos( ) 5 1 t Kx F K n n
(3.1) dengan, F1, F2, dst diberikan : F1 = a F2 = a2 F22 + a4F24 F3 = a3F33 + a5 F35 F4 = a4F44 F5 = a5F55dengan F22, F24, dst, adalah parameter profil gelombang yang tergantung kh dan a,
untuk a diperoleh dari persamaan :
kh = 2 ( a +a3 F33 + a5 ( F35 + F55)) (3.2)
Kecepatan partikel air horizontal u, dan vertikal v (pada jarak x, waktu t,dan tinggi y diatas seafloor) diekspresikan :
) ( cos sinh cosh 5 1 t kx n nkh nky Gn k u n
(3.3) ) ( sin sinh sinh 5 1 t kx n nkh nky Gn k v n
(3.4) dimana G1, G2, dst diberikan : G1 = a G11 + a3 G13 + a5 G15 G2 = 2 (a2 G22 + a4 G24) G3 = 3 (a3 G33 + a5G35) G4 = 4 a4G44 G5 = 5 a5 G5513
Dengan G11, G13, G15, dst merupakan parameter kecepatan gelombang yang
bergantung nilai kh.Berikut tabel 1, harga parameter profil gelombang, dan tabel 2, parameter kecepatan gelombang.
Tabel 3.1 Parameter profil gelombang
h/λ F22 F24 F33 F35 F44 F55 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.50 0.60 3.892 1.539 0.927 0.699 0.599 0.551 0.527 0.507 0.502 -28.61 1.344 1.398 1.064 0.893 0.804 0.759 0.722 0.712 13.09 2.381 0.996 0.630 0.495 0.435 0.410 0.384 0.377 -138.6 6.935 3.679 2.244 1.685 1.438 1.330 1.230 1.205 44.99 4.147 1.259 0.676 0.484 0.407 0.371 0.344 0.337 163.8 7.935 1.734 0.797 0.525 0.420 0.373 0.339 0.329
Tabel 3.2 Parameter Kecepatan
h/ G11 G13 G15 G22 G24 G33 G35 G44 G55 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.50 0.60 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 -7.394 -2.320 -1.263 -0.911 -0.765 -0.696 -0.662 -12.73 -4.864 -2.266 -1.415 -1.077 -0.925 -0.850 2.996 0.860 0.326 0.154 0.076 0.038 0.020 0.006 0.002 -48.14 -0.907 0.680 0.673 0.601 0.556 0.528 0.503 0.502 5.942 0.310-0.017 -0.030 -0.020 -0.012 -0.006 -0.002 -0.001 -121.7 2.843 1.093 0.440 0.231 0.152 0.117 0.092 0.086 7.671 -0.167 -0.044 -0.005 0.002 0.002 0.001 0.000 0.000 0.892 -0.257 0.006 0.005 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000
14 -0.635 -0.628 -0.790 -0.777
Selain itu ada penambahan lain yang berhubungan dengan frekuensi gelombang dan angka gelombang. Hubungan ini diberikan oleh persamaan :
kh C a C a gk(1 2 1 4 2)tanh 2 (3.5)
dengan C1 dan C2 adalah parameter frekuensi :
Tabel 2.3 Parameter frekuensi dan tekanan
h/ C1 C2 C3 C4 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.50 0.60 8.791 2.646 1.549 1.229 1.107 1.055 1.027 1.008 1.002 383.7 19.82 5.044 2.568 1.833 1.532 1.393 1.283 1.240 -0.310 -0.155 -0.082 -0.043 -0.023 -0.012 -0.007 -0.001 -0.001 -0.060 0.257 0.077 0.028 0.010 0.004 0.002 0 0
Stokes orde 5 memberikan solusi untuk hubungan c=/k,
2 / 1 2 4 1 2 tanh ) 1 ( a C a C kh k g c (3.6)
Koefisien kecepatan ditulis, Un = nky GnCoshnky sinh (3.7) Vn = nky GnSinhnky sinh (3.8) n = 1,2,3 , ……
Untuk Sn = sinh nkh dan koefisien Amn untuk m≠n dan Ann untuk m = n diberikan :
Amn= SmSn GmGn 2 m nGm n untukm n n m V n m S n Gm n m n m V n m S ; ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( (3.9)
15 Ann = /2 2 4 2 2 2 2 Ky n nG n nV S Sn Gn untuk m=n (3.10) NB : m+n 5 diabaikan
A12 = A21; A41 = A14
Koefisien Sn diberikan :
S0 = -2U1 V1
S1 = 2 V1 – 3 U1 V2 – 3 U2 V1 – 5 U2 V3 S2 = 4 V2 – 4 U1 V3 – 4 U3 V1
S3 = 6V3 – U1V2 + U2 V1 – 5 U1V4 –5U4 V1 S4 = 8V4 – 2 U1 V3 + 2 U3V1 + 4 U2V2
S5 = 10 V5 – 3 U1V4 + 3U4V1 – U2V3 + U3V2
Koefisien Bn diberikan : B1 = 3 2 1 1 G G G 2 1 3 S S S V3 – 1/10 5 3 3 G G G 3 2 5 S S S V5 B2 = V2 – ½ 2 2 1 1 S G Ky – ¼ 4 3 1 G G G 3 1 4 S S S V4 B3 = V3 – 3/2 2 2 S G V1 – 3/10 5 4 1 G G G 4 1 5 S S S V5 B4 = V4 – ½ 2 2 2 2 S G Ky -3 1 2 2 3 1 S S S G G G V2 B5 = V5 – 5/2 1 3 2 G G G 3 2 1 S S S V1- 5/6 3 4 1 G G G 4 1 3 S S S V3 3. 5. 2. Gaya Arus
Gaya akibat arus terbagi atas dua gaya yaitu gaya angkat(lifting) pada kaki jacket yang bergerak vertikal dan gaya drag yang bergerak horisontal. Dimana gaya–gaya ini memiliki rumusan yaitu : Fl = ½ cl Vc2 A (3.11) Fd = ½ cd Vc2 A (3.12) dengan : Fl = gaya angkat (N) Fd = gaya drag (N)
cl = koefisien gaya angkat
16
= massa jenis air(kg/m3)
A = luas yang ditinjau (m2)
Vc = kecepatan arus (m/dt2)
Untuk menentukan Cd, Cm, dan Cl didapatkan dari American Petroleum Institut (API-RP2A) sebagai berikut :
Cm = 0.2, untuk struktur silinder
= 2.4, untuk bentuk struktur persegi panjang
Cd = 0.7, untuk struktur silinder
= 1.5-2.0, untuk struktur persegi panjang
Perhitungan kecepatan arus per kedalaman diperoleh dari persamaan :
Gambar 3.3 Gaya arus yang bekerja pada platform
V(z) = Vwind ho z ho (3.13) dengan :
Vwind = kecepatan angin dipermukaan
ho = kedalaman referansi pengaruh angin
3. 5. 3. Gaya Benturan Kapal
Dalam perencanaan, dianggap bahwa benturan maksimum terjadi apabila kapal bermuatan
penuh menghantam dermaga dengan sudut 100 terhadap sisi depan dermaga. Besarnya
energi benturan yang diberikan oleh kapal adalah
17
𝐶
𝑚= 1 +
𝜋𝑑2 𝐶𝑏 𝐵 (3.15)
Dimana,
E = Energi kinetic yang timbul akibat benturan kapal (ton.meter)
V = Kecepatan kapal pada saat sandar (m/s)
= Displacement tonnage (ton)
Cm = koefisien massa
Cs = koefisien eksentrisitas
Cc = Koefisien bentuk tambatan
Cb = Koefisien block
3. 6. TEGANGAN IJIN UNTUK MEMBER BERBENTUK SILINDER
3. 6. 1. Axial Tension
Menurut API RP 2A WSD untuk batang tubular yang kenai beban aksial sebagai berikut :
𝐹𝑡 = 0.6 𝐹𝑦 (3.16)
3. 6. 2. Axial Compression
1. Column Buckling
Untuk batang tubular dengan perbandingan D/t 60, tegangan tekan aksial yang
diijinkan adalah
(3.17)
18 Dimana
(3.19)
E = Modulus elastisitas (Ksi / MPa)
K = Faktor panjang efektif
l = Panjang Batang (in / m)
r = Radius girasi (in / m)
2. Local Buckling
a. Elastic Local Buckling Stress (Fxe)
𝐹𝑥𝑒 = 2𝐶𝐸 𝑡/𝐷 (3.20)
Secara teoritis, C = 0.6 namun reduksi nilai C = 0.3 diijinkan untuk memperhitungkan pengaruh ketidaksempurnaan geometri
b. Inelastic Local Buckling Stress
𝐹𝑥𝑐 = 𝐹𝑦 × 1.64 − 0.23 (𝐷𝑡)1/4 ≤ 𝐹
𝑥𝑒 (3.21)
𝐹𝑥𝑐 = 𝐹𝑦 𝑓𝑜𝑟 𝐷
𝑡 ≤ 60 (3.22)
3. 6. 3. Bending
Besar nilai tegangan bending, Fb, yang diijinkan adalah 𝐹𝑏 = 0.75 𝐹𝑦 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝐷𝑡 ≤ 1500𝐹 𝑦 (3.23) 𝐹𝑏 = 0.84 − 1.74𝐹𝑦𝐷 𝐸𝑡 𝐹𝑦 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 1500 𝐹𝑦 ≤ 𝐷 𝑡 ≤ 3000 𝐹𝑦 (3.24) 𝐹𝑏 = 0.72 − 0.58𝐹𝑦𝐷 𝐸𝑡 𝐹𝑦 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 3000 𝐹𝑦 ≤ 𝐷 𝑡 ≤ 300 (3.25) 3. 6. 4. Shear a. Beam Shear
Besar nilai tegangan geser maksimum untuk member tubular adalah
19 Dimana
Fv = tegangan geser maksimum (ksi /MPa)
V = Gaya geser transversal (kips, MN)
A = cross sectional area, (in2 / m2)
Sedangkan, besar nilai tegangan geser yang diijinkan adalah
𝐹𝑣= 0.4 Fy (3.27)
b. Torsional Shear
Nilai Maksimum tegangan geser torsional, Fvt untuk member tubular akibat torsi adalah
𝐹𝑣=Mt(D 2 )
Ip (3.28)
Dimana,
Fvt = Tegangan geser torsional maksimum (ksi /MPa)
Mt = Momen torsional (kips.in / MN-m)
Ip = momen inersia (in4 / m4)
3. 6. 5. Tekanan Hidrostatik
Untuk member tubular platform, membrane stress (fh) tidak boleh melebihi critical hoop buckling stress, Fhc, dibagi dengan faktor keamanan yang tepat yaitu:
𝑓 ≤ 𝑓𝑐/𝑆𝐹 (3.29)
𝑓 = 𝑝𝐷/2𝑡 (3.30)
a. Design Hidrostatic Head
Tekanan hidrostatis (ρ = γ Hz) yang akan digunakan harus ditentukan dari design head (Hz) yang didefinisikan sebagai berikut:
20 b. Hoop Buckling Stress
Elastic Hoop Buckling Stress
Penentuan didasarkan pada hubungan tegangan-regangan linear dari
𝐹𝑒 = 2𝐶𝐸 𝑡/𝐷 (3.32)
Dimana
Untuk nilau Ch dapat dilihat pada API Spec 2B. Parammeter geometric (M)
(3.33)
Critical Hoop Buckling Stress
Kekuatan yield relatif sebuah material ditentukan ketika elastic atau inelastic hoop buckling terjadi dan ctitical hoop buckling stress dapat dirumuskan:
(3.34)
3. 7. TEGANGAN KOMBINASI UNTUK MEMBER BERBENTUK SILINDER
3. 7. 1. Kombinasi axial compression dan bending
Dalam mendesain suatu batang tubular yang dikenai kombinasi tekan dan lentur harus memenuhi persyaratan berikut:
21 (3.35)
(3.36)
Apabila 𝑓𝑎
𝐹𝑎 ≤ 0.15 maka persamaan berikut yang digunakan menggantikan persamaan diatas
(3.37)
3. 7. 2. Kombinasi axial tension dan bending
Member yang berbentuk silinder mengalamin tension gabungan dan bending yang seharusnya proporsional untuk memenuhi persamaan kombinasi axial compression dan bending dimana semua titik pada panjangnya, dimana fbx dan fby dihitung dari bending tensile stress.
3. 7. 3. Axial Tension dan Tekanan Hidrostastik
Ketika tegangan regangan longitudinal dan hoop compressive stress terjadi bersamaan, maka persamaan yang digunakan adalah
(3.38)
Dimana,
(3.39) A harus dapat menunjukkan kombinasi regangan maksimum.
3. 7. 4. Axial Compression dan Tekanan Hidrostatik
Ketika tegangan tekan longitudinal dan tegangan tekan hoo terjadi bersamaan, maka persamaan yang digunakan adalah
22 (3.40)
(3.41)
Persamaan diatas seharusnya menunjukkan tegangan tekan terbesar. Pada saat fx > 0.5 fha, maka persamaannya menjadi
(3.42)
3. 8. METODE ANALISIS MENGGUNAKAN SOFTWARE SACS
3. 8. 1. Umum
SACS (Structural Analysis Computer System) adalah salah satu computer software
pendukung analisa struktur sipil. SACS dikembangkan untuk analysis tools offshore
structure. Software ini sangat umum digunakan pada engineering companies yang bergerak di design dan analysis offshore structure. SACS awalnya dikembangkan oleh Engineering Dynamic Inc. Namun, Bentley mengakuisisi SACS sehingga saat ini SACS di bawah kepemilikan Bentley.
SACS juga merupakan software populer yang digunakan untuk merancang dan memodelkan sebuah bangunan, fabrikasi, instalasi, maupun analisis gaya dan beban. Untuk mahasiswa Teknik Kelautan, software ini biasa dipakai untuk merancang sebuah deck, platform, maupun bangunan lainnya yang terletak di lepas pantai atau laut. SACS memiliki fitur yang cukup
lengkap ditambah lagi mempunyai kemampuan analisis linear, analisis fatigue dan lain-lain.
Disamping itu kemampuan SACS dalam memodelkan dan menggambarkan sebuah struktur cukup sederhana.
Kelebihan lain dari software ini adalah user friendly sehingga mudah untuk menjalankannya, seperti mempermudah dalam desain, memodelkan beban lingkungan seperti beban
gelombang, arus, angin, marine growth dan beban beban yang lain. Selain itu proses
23
analisa fatigue dan macam–macam output yang ingin ditampilkan berdasarkan codes yang
dipakai.
3. 8. 2. Tahap Modelisasi
Untuk modeling sebuah fixed offshore platform dilakukan dengan banyak tahapan. Berikut
akan dijabarkan tahapan dalam sebuah modeling menggunakan software SACS.
1. Membuat sebuah model
Tahapan ini adalah tahapan untuk membuat bentuk fisik dari model yang ditampilkan dalam 3D dimana bentuk, ukuran dan material property telah ditentukan melalui kalkulasi sebelumnya. Adapun tahapannya adalah sebagai berikut.
Gambar 3.4 Diagram alir dalam pembuatan model
2. Mendefinisikan Parameter design
Adapun tahapannya adalah sebagai berikut
24
3. Pembebanan Struktur
Tahapan ini adalah memberikan pembebanan pada struktur, diantaranya beban pada deck, beban lingkungan, beban struktur itu sendiri dan lain-lain.
Gambar 3.6 diagram alir pembeban struktur
4. Beban kombinasi dan Pemilihan Code Check
Pada SACS, beban kombinasi dan pemilihan Code Check dapat dijabarkan sebagai berikut:
Definisikan beban kombinasi.
Memilih beban kombinasi yang akan dianalisa. Atur Allowable Stress Modification Factor (AMOD). Tambahkan Unity Check Partition Line (UCPART).
5. Linear Static Analysis
Tahap akhir yang dilakukan pada modeling sebuah fixed offshore platform adalah linear static analysis. Sebelum melakukan tahap ini, ada beberapa tahap yang harus dilakukan yaitu
Create the static analysis directory and separate the model file.
Create a joint can input file.
25 Setelah itu dilakukan analyzing the model untuk melihat hasil akhir dari modeling tersebut.
6. In-Place Analysis
Analisa ini merupakan tahapan untuk mengetahui kemampulayanan struktur. Jika semua parameter di atas terpenuhi, maka struktur anjungan lepas pantai bisa dikatakan kuat menahan beban-beban yang bekerja.
Analisis in-place terdiri dari:
Static Analysis with PSI, dapat dilakukan dengan simulasi geometri, simulasi pembebanan, simulasi modal, simulasi pondasi, interaksi pile/tanah dan pengolahan hasil.
Wave Response Analysis, dilakukan dengan simulasi geometri, simulasi pembebanan, simulasi pondasi, analisa modal, analisa respon gelombang, penggabungan gravity dan respon gelombang, serta pengolahan hasil.
26
BAB 4
KRITERIA PERANCANGAN
4. 1. PENGENALAN UMUM
Terminal LPG dan Minyak di Selat Berhala, Jambi pertama kali dibangun pada tahun 2004.
Terminal ini terdiri atas 7 Mooring Dolphin, 3 Breasting Dolphin dan 1 FPU (Fixed
Processing Unit). Sedangkan Terminal minyak terdiri atas 7 mooring dolphin dan breasting dolphin.
Pada 2014 direncanakan penambahan kapasitias dari terminal ini sehingga struktur dolphin perlu diperkuat. Adapun penambahan kapasitas muatannya adalah sebagai berikut
LPG Terminal : 55.000 meter kubik menjadi 85.000 meter kubik
Oil Terminal : 1 juta barel menjadi 1.5 barel
Adapun struktur dolphin yang diperkuat adalah 2 Breasting Dolphin pada masing-masing terminal dengan nama BD1 dan BD3 untuk LPG terminal dan BD11 dan BD13 untuk oil terminal.
27 Gambar 4.2 Design Plan Oil Terminal
4. 2. KRITERIA UMUM STRUKTUR
4. 2. 1. Lokasi Platform
Struktur dolphin ini terletak di LPG Terminal dan Oil terminal milik Petrochina, Selat Berhala, Offshore Jambi.
4. 2. 2. Kedalaman Perairan
Adapun kedalaman perairan dari adalah 22 meter diukur dari MSL.
4. 2. 3. Struktur Topside
Topside terdiri atas 2 deck, main deck dan cellar deck. Elevasi dari topside adalah
Main Deck : TOS EL (+) 9.50
Cellar Deck : EL (+) 7.35
Subcellar Deck : EL (+) 5.2
4. 2. 4. Struktur Jacket
Struktur Jacket struktur ini termasuk free standing pile tanpa bracing dengan 6 kaki dengan diameter, OD = 121.9 cm dan tebal, t = 2.54 cm Adapun penambahan bracing dilakukan pada :
28
Diagonal Bracing : EL (+) 5.2 hingga EL (+) 0.0
EL (+) 0.0 hingga EL (-) 6.0 Horizontal Bracing : EL (+) 0.0 dan EL (-) 6.0
Gambar 4.3 Struktur Jacket BD-11 dan BD-13
4. 3. KRITERIA DESAIN DECK 4. 3. 1. Beban Mati (Dead Load)
Beban mati ini terdiri atas :
Tabel 4.1 Deskripsi beban mati yang bekerja pada struktur
NO DESKRIPSI BEBAN (KN) 1 Bollard 15.00 2 Grating 1 0.43 3 Grating 2 0.37 4 Handrail 0.25 5 W-Beam 0.42 6 Padeye 2.50
4. 3. 2. Beban Hidup (Live Load)
29
4. 3. 3. Beban Jembatan (Bridge Load)
Beban Jembatan sebesar 245 kN. Dan perlu dihitung juga beban akibat gesekan jembatan ke arah sumbu x dan y.
4. 3. 4. Beban Sandar Kapal (Berthing Load)
Pada dasarnya beban sandar kapal, berthing load dilakukan analisa tersendiri atau dapat menggunakan software MOSES dan ORCAFLEX, akan tetapi dalam batasan masalah yang telah dipaparkan sebelumnya, maka besar sandaran kapal diperoleh sebesar 774 kN untuk arah x dan 1742 kN untuk arah y.
4. 4. KRITERIA DESAIN JACKET 4. 4. 1. Beban Gelombang
Berikut ini adalah nilai beban gelombang signifikan untuk kondisi operasi 5 tahunan dan kondisi ekstrim 100 tahunan.
Tabel 4.2 Deskripsi beban gelombang pada kondisi operasi dan ekstrim
DESKRIPSI 6 TAHUN 100 TAHUN
Tinggi Maksimum Gelombang 3.64 meter 4.27 meter
Periode 7.1 detik 7.6 detik
4. 4. 2. Beban Arus
Berikut ini adalah kecepatan arus (m/s) untuk kondisi operasi 5 tahunan dan kondisi ekstrim 100 tahunan yang diukur relative terhadap kedalaman perairan.
Tabel 4.3 Deskripsi beban arus pada kondisi operasi dan ekstrim
KEDALAMAN 6 TAHUN 100 TAHUN
0 % 0.91 1.01
10 % 0.89 0.99
20 % 0.89 0.98
30 % 0.88 0.97
30 50 % 0.85 0.93 60 % 0.83 0.91 70 % 0.80 0.87 80 % 0.77 0.81 90 % 0.71 0.74 100 % 0.64 0.64 4. 4. 3. Koefisien Hidrodinamika
Koefisien Hidrodinamika digunakan untuk analisis in-place global yang dirangkum berikut ini.
Tabel 4.4 Deskripsi koefisien hidrodinamika
PERMUKAAN Cd Cm
Halus 0.65 1.5
Kasar 1.05 1.2
4. 4. 4. Marine Growth
Pertimbangan beban marine growth diukur pada mudline hingga MSL, ketebalan marine
growth sebesar 50 mm.
4. 4. 5. Corrosion Allowance
Toleransi korosi diberikan pada area splash, yakni pada EL (-) 3.05 m hingga EL (+)3.00 m sebesar 3.5 mm
31
BAB 5
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Pada Bab ini akan dilakukan analisis dan pembahasan terhadap tahapan pemodelan dan hasil dari simulasi dari software SACS. Simulasi dilakukan pada kondisi operasi 5 tahunan dan kondisi ekstrim 100 tahunan. Pembahasan pertama adalah pemodelan struktur breasting dolphin dalam bentuk 3D. kemudian pembahasan selanjutnya adalah unity check (UC) struktur terhadap pembebanan yang telah dilakukan.
5. 1. PEMODELAN STRUKTUR
Tahap ini dilakukan pemodelan dalam bentuk 3D berdasarkan data gambar teknik 2D (lampiran). Dalam pemodelan dilakukan geometri struktur dan pemberian property pada member. Pada tahap geometri struktur, koordinat 0,0,0 (x,y,z) terletak pada elevasi MSL dan sumbu pusat luas deck.
Gambar 5.1 Model 3D struktur breasting dolphin
1
2
3 A
32 Adapun detail dari member properties dari struktur tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 5.1 Detail Properti member struktur
Member
Group Nama Elevasi OD x t (cm) Section Fy
A11 horizontal bracing +0.00 35.56 x 1.27 35
A12 diagonal bracing +0.00 32.38 x 1.27 35
A21 A-B horizontal bracing -6.00 35.56 x 1.587 35
A22 diagonal bracing -6.00 40.64 x 1.587 35
A23 1-3 horizontal bracing -6.00 35.56 x 1.905 35
BR1 diagonal bracing +7.35 ke +9.50 45.72 x 2.57 35
BR2 diagonal bracing +5.20 ke +7.35 45.72 x 2.57 35
BR3 A-B diagonal bracing +0.00 ke +5.20 50.8 x 1.27 35
BR4 A-B X-bracing -6.00 ke +0.00 32.39 x 1.587 35
BRX 1-3 diagonal bracing +0.00 ke +5.20 45.72 x 1.27 35
BRY 1-3 diagonal bracing -6.00 ke +0.00 32.38 x 1.905 35
BRZ A-B diagonal bracing -6.00 ke +0.00 40.64 x 1.905 35
F01 main deck +9.50 50.8 x 2.54 35
F02 bracing main deck +9.50 50.8 x 2.54 35
F03 Penguat 1 main deck +9.50 H450 35
F04 Penguat 2 main deck +9.50 H450 35
FD1 Fender 45.7 x 1.905 35
PL Jacket / Deck leg -22.0 ke 9.50 121.9 x 2.54 35
SD1 Cellar Deck +7.35 50.8 x 2.54 35
SD2 Bracing Cellar Deck +7.35 50.8 x 2.54 35
TD 1 Subcellar Deck +5.20 50.8 x 2.54 35
TD2 Bracing Subcellar Deck +5.20 50.8 x 2.54 35
5. 2. ANALISIS IN-PLACE KONDISI 5 TAHUNAN
Desain struktur pada analisis in-place didasarkan pada analisis framing tiga dimensi. Tujuan dari analisis ini adalah untuk menyelidiki level tegangan pada member substruktur frame, tegangangan punching shear pada tubular joint sesuai dengan codes AISC dan API RP
2A-33 WSD. Dalam Program SACS, untuk melakukan analisis in-place tersebut dibutuhkan input seperti pembebanan pada struktur, faktor pembebanan, pembebanan kombinasi.
5. 2. 1. Beban Gelombang
Beban gelombang dianalisis dari 8 arah pembebanan dimana teori gelombang yang digunakan adalah teori gelombang stokes orde 5. Besar nilai tinggi dan periode gelombang pada kondisi operasi adalah
Hs = 3.64 meter Tp = 7.1 detik
Adapun faktor pembebanan gelombang dalam kondisi operasi 5 tahunan adalah 0.85
5. 2. 2. Beban arus
Beban arus dianalisis berdasarkan formulasi yang diberikan pada bab sebelum. Faktor pembebanan arus berdasarkan codes yang ditentukan untuk anjungan dengan free standing pile adalah 1.0
5. 2. 3. Beban Mati
Letak beban mati yang bekerja mayoritas pada main deck, kecuali anoda. Anoda diletakkan pada kaki struktur jacket dari EL (-) 6 m hingga (-) 22 m.
Tabel 5.2 Letak Pembebanan beban mati
NAMA BEBAN TIPE PEMBEBANAN LOKASI
Padeye Joint load joint pada deckleg
Bollard Joint Load Joint pada deckleg
Grating Member area load Area main deck
Handrail Distributed member load Semua member main deck
W-Beam Distributed member load Baris A-B member main deck
Adapun nilai dari faktor pembebanan beban mati dalam kondisi operasi adalah 1.13.
5. 2. 4. Beban Hidup
34
5. 2. 5. Beban Jembatan
Beban jembatan tidak hanya bekerja pada arah sumbu z, tetapi juga bekerja kea rah sumbu x dan y, artinya juga memiliki beban geser. selain itu nilai dari faktor pembebanan beban geser jembatan bergantung pada arah pembebanan.
5. 2. 6. Beban Export
Pada saat kapal sandar untuk transfer muatan, tentu juga memberikan beban export pada struktur. Beban tersebut bekerja arah x dan y. nilai faktor beban export diberikan 0.85
5. 2. 7. Beban sandar kapal
Beban sandar kapal tidak hanya bekerja tegak lurus terhadap fender, tetapi memberikan beban geser terhadap fender. Faktor beban sandar diberikan 0.3
5. 2. 8. Selfweight
Selain menerima beban yang bekerja pada strukutur, struktur tersebut juga menerima beban dari struktur itu sendiri seperti beban member dan lain-lain. Faktor beban selfweight diberikan sebesar 1.13
5. 2. 9. Beban Kombinasi
beban kombinasi adalah gabungan dari setiap pembebanan yang ada. Beban kombinasi perlu dilakukan karena pada kenyataannya setiap beban bekerja pada waktu yang bersamaaan. Analisis beban kombinasi dilakukan pada 8 arah pembebanan sesuai dengan arah pembebanan beban lingkungan.
Tabel 5.3 Faktor beban kombinasi kondisi operasi
Deskripsi beban Faktor beban kombinasi kondisi operasi
31 32 33 34 35 36 37 38
1 Selfweight 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13
2 Beban Mati 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13
3 Beban Jembatan 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
4 Beban geser jembatan Fx 1.00 0.71 -0.71 -0.71 -0.71 - 0.71
5 Beban geser jembatan Fy - 0.71 1.00 0.71 - -0.71 -1.00 0.71
6 Beban Expor Fx - - - -0.85 - -0.85
7 Beban Expor Fy - - - 0.85 1.20 0.85
35
9 Beban Sandar arah y - 0.30 1.00 0.30 -0.30 - - -
11 beban lingkungan arah 0 1.00 - - - -
12 beban lingkungan arah 45 - 1.00 - - - - -
13 beban lingkungan arah 90 - - 1.00 - - - -
14 beban lingkungan arah 135 - - - 1.00 - - -
15 beban lingkungan arah 180 - - - - 1.00 - -
16 beban lingkungan arah 225 - - - 1.00 -
17 beban lingkungan arah 270 - - - 1.00
18 beban lingkungan arah 315 - - - 1.00
5A beban hidup 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
5. 3. ANALISIS IN-PLACE KONDISI 100 TAHUNAN
5. 3. 1. Beban Gelombang
Beban gelombang dianalisis dari 8 arah pembebanan dimana teori gelombang yang digunakan adalah teori gelombang stokes orde 5. Besar nilai tinggi dan periode gelombang pada kondisi ekstrim adalah
Hs = 4.27 meter Tp = 7.6 detik
Adapun faktor pembebanan gelombang dalam kondisi ekstrim 100 tahunan adalah 1.00
5. 3. 2. Beban arus
Beban arus dianalisis berdasarkan formulasi yang diberikan pada bab sebelum. Faktor pembebanan arus berdasarkan codes yang ditentukan untuk anjungan dengan free standing pile adalah 1.0
5. 3. 3. Beban Mati
Letak beban mati yang bekerja mayoritas pada main deck, kecuali anoda. Anoda diletakkan pada kaki struktur jacket dari EL (-) 6 m hingga (-) 22 m. Adapun nilai dari faktor pembebanan beban mati dalam kondisi ekstrim adalah 1.13.
5. 3. 4. Beban Hidup
36
5. 3. 5. Beban Jembatan
Beban jembatan tidak hanya bekerja pada arah sumbu z, tetapi juga bekerja kea rah sumbu x dan y, artinya juga memiliki beban geser. selain itu nilai dari faktor pembebanan beban geser jembatan bergantung pada arah pembebanan.
5. 3. 6. Selfweight
Selain menerima beban yang bekerja pada strukutur, struktur tersebut juga menerima beban dari struktur itu sendiri seperti beban member dan lain-lain. Faktor beban selfweight diberikan sebesar 1.13
5. 3. 7. Beban Kombinasi
beban kombinasi adalah gabungan dari setiap pembebanan yang ada. Beban kombinasi perlu dilakukan karena pada kenyataannya setiap beban bekerja pada waktu yang bersamaaan. Analisis beban kombinasi dilakukan pada 8 arah pembebanan sesuai dengan arah pembebanan beban lingkungan.
Tabel 5.4 Faktor beban kombinasi kondisi ekstrim
Deskripsi beban Faktor beban kombinasi kondisi ekstrim
41 42 43 44 45 46 47 48
1 Selfweight 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13
2 Beban Mati 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13 1.13
3 Beban Jembatan 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
4 Beban geser jembatan Fx 1.00 0.71 -0.71 -0.71 -0.71 - 0.71
5 Beban geser jembatan Fy - 0.71 1.00 0.71 - -0.71 -1.00 0.71
11 beban lingkungan arah 0 1.00 - - - -
12 beban lingkungan arah 45 - 1.00 - - - - -
13 beban lingkungan arah 90 - - 1.00 - - - -
14 beban lingkungan arah 135 - - - 1.00 - - -
15 beban lingkungan arah 180 - - - - 1.00 - -
16 beban lingkungan arah 225 - - - 1.00 -
17 beban lingkungan arah 270 - - - 1.00
18 beban lingkungan arah 315 - - - 1.00
37
5. 4. OUTPUT PEMBEBANAN
Setelah pembebanan dilakukan, maka program SACS memberikan luaran berupa total gaya dan momen yang bekerja pada struktur tersebut.
5. 4. 1. Output Pembebanan Kondisi Operasi
Berikut ini adalah output dari pembebanan kombinasi kondisi operasi Tabel 5.5 total beban kondisi operasi
Deskripsi Beban total gaya (kN) total momen (kN.m)
Fx Fy Fz Mx My Mz
31 beban operasi arah 0 646.96 -12.11 -4010.07 -2484.9 15982.8 766.1
32 beban operasi arah 45 560.67 712.41 -3998.71 -22119.0 14260.0 1609.2
33 beban operasi arah 90 0.00 2197.42 -3984.64 -60828.5 1575.7 1717.3
34 beban operasi arah 135 -520.60 842.56 -3990.76 -24155.0 -10295.2 -74.1
35 beban operasi arah 180 393.45 -534.72 -4010.07 12.009.9 -5720.0 33.2
36 beban operasi arah 225 1012.00 -163.98 -4030.74 -470.6 -27146.7 -3002.6
37 beban operasi arah 270 0.00 -654.63 -4038.09 14089.0 1575.7 -585.0
38 beban operasi arah 315 1012.00 -222.20 -4030.74 1363.3 30298.1 3002.6
5. 4. 2. Output Pembebanan Kondisi Ekstrim
Berikut ini adalah output pembebaban dari pembebanan kombinasi kondisi ekstrim Tabel 5.6 total beban kondisi ekstrim
Deskripsi Beban total gaya (kN) total momen (kN.m)
Fx Fy Fz Mx My Mz
41 beban ekstrim arah 0 533.41 -13.56 -4020.27 -2486.7 11570.0 503.6
42 beban ekstrim arah 45 268.24 387.59 -3994.02 -10787.0 8350.8 7.3
43 beban ekstrim arah 90 0.00 549.65 -3985.69 -14058.9 1575.7 585.0
44 beban ekstrim arah 135 -368.24 387.59 -3994.02 -10787.0 -5199.5 823.4
45 beban ekstrim arah 180 -512.09 -13.56 -4020.27 -2486.7 -7747.3 581.7
46 beban ekstrim arah 225 -343.39 -389.59 -4048.21 5583.9 -4961.2 -132.6
47 beban ekstrim arah 270 0.00 -526.60 -4057.84 8629.7 1575.7 -585.0
38
5. 5. UNITY CHECK
Unity check adalah perbandingan tegangan yang bekerja pada elemen dengan tegangan ijin
elemen. nilai UC untuk kondisi operasi adalah UC 1 sedangkan untuk kondisi ekstrim UC
1.33.
Gambar 5.2 hasil kombinasi UC maksimal struktur breasting dolphin
Untuk efektifitas, nilai UC yang ditampilkan adalah nilai UC yang bernilai maksimal pada member baik dalam kondisi operasi maupun ekstrim. adapun nilai UC terbesar pada struktur tersebut tercantum dalam tabel berikut.
39 Tabel 5.7 Maximal Combined UC member
Komponen Struktur Group ID Max UC Member
Main Deck F01 0.168 A002 - A003 F02 0.057 A005 - A023 F03 0.049 A021 - A003 F04 0.024 A026 – A025 Cellar Deck SD1 0.108 B008 - B009 SD2 0.045 B016 - B008 Subcellar Deck TD1 0.078 C005 - C002 TD2 0.047 C016 -C008
Additional Bracing EL +0.0 A11 0.106 D001 - D003
A12 0.064 D005 - D008
Additional Bracing EL -6.0 A21 0.165 E002 - E003
A22 0.156 E005 - E007
Diagonal Bracing BRY 0.303 E001 - D001 BRX 0.142 D001 - C009 BR4 0.320 PC14 - E006 BR3 0.143 C009 - D006 BR2 0.107 B009 – C009 BR1 0.102 B009 – A013 Fender FD1 0.163 T020 – T015 FD2 0.555 T029 – T030 FD3 0.307 T040 - T041
40
BAB 6
PENUTUP
6. 1. Kesimpulan
Dari hasil analisis in-place yang telah dilakukan baik dalam kondisi operasi atau kondisi ekstrim, dapat disimpulkan bahwa,
1. Pemodelan struktur dilakukan dengan menggunakan software SACS. dari running
model yang dilakukan tidak terdapat kesalahan dalam pemodelan baik dalam input joint maupun member
2. Setelah melakukan pembebanan, hasil unity check struktur terhadap beban kondisi
operasi maupun badai tidak terdapat kegagalan struktur, atau nilai UC < 1. Komponen member yang menerima beban terbesar adalah komponenn member di fender dengan UC sebesar 0.555.
6. 2. Saran
1. Dalam melakukan analisis in-place perlu dilakukan analisis pile soil input (PSI) dan
joint can. Agar dapat melihat reaksi pile dan joint di masing-masing element
2. Perlu dilakukan analisis perbandingan antara struktur tanpa penguatan bracing dengan
struktur dengan penguatan bracing. Agar dapat diputuskan perlu tidaknya penguatan bracing
3. Lebih lanjut lagi, perlu dilakukan analisis dinamis, yakni analisis seismic dan analisis
ix
DAFTAR PUSTAKA
Chakrabarti, S. (2005). Handbook of Offshore Engineering - Volume 1. Elsevier. El-Reedy, M. A. (2015). Marine Structural Design Calculation. Elsevier.
Manual of Steel Construction - Allowable Stress Design. Chicago: American Institute of Steel Construction.
Recommended Practice for Planning, Designing dan Construction FIxed Offshore Platform - Working Stress Design. (2000). API RP 2A - WSD.
SACS Modelling Fundamentals (Metric). (2011). Bentley Institue.
(2014). T026-ZR-2000 Export Tanker Berthing Load Analysis. Jakarta: PT Encona Inti Industri.
(2014). T026-ZR-2001 Inplace Analysis for Dolphin Platform. Jakarta: PT Encona Inti Industri.
x
