Well Tripod Platform Berbasis Resiko "

(1)

”Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket

Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket

Well Tripod Platform Berbasis Resiko "

Nasta Ina Robayasa

Oleh

4308 100 095

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Rudi Walujo P, ST., MT Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, Ph.D, CPM Dr. Eng. Rudi Walujo P, ST., MT Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, Ph.D, CPM

1961070219880310003 197105081997031001

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

(2)

Latar Belakang Masalah

• Ultimate Limit State (ULS) didefinisikan sebagai suatu kondisi dimana struktur member tertentu atau seluruh struktur gagal untuk menjalankan fungsi yang diharapkan. Analisa batas tegangang g ultimate dilakukan untuk mengetahui kekuatang maksimum struktur menahan beban yang terjadi. Dalam analisa ini menggunakan metode push-over dengan cara penambahan ini menggunakan metode push over dengan cara penambahan beban lateral sampai struktur mengalami keruntuhan

.

Dari hasil

b k dik h i R S h R i (RSR) i

tersebut akan diketahui Reserve Strength Ratio (RSR) atau rasio kekuatan cadangan struktur.

(3)

Ad l h j di k k b h d l

Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang menjadi pokok bahasan dalam tugas akhir ini adalah:

1. Berapa besar RSR (Reserve Strength Ratio) dari struktur jacket EWY?

2. Berapa PoF (Probability of Failure) akibat kondisi ultimate? 3. Bagaimana matriks resiko struktur jacket EWY?

(4)

Tujuan

Tujuan

Berdasarkan perumusan masalah di atas, tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan RSR (Reserve Strength Ratio) dari struktur jacket EWY dengan metode non-linier pushover analisis

menggunakan software SACS 5.2.

2. Mengetahui UC (Unity Check) berdasarkan beban statis. 3. Mengetahui PoF (Probability of Failure) akibat kondisi

ultimate.

(5)

Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari analisa yang dilakukan adalah dapat

Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari analisa yang dilakukan adalah dapat diketahuinya nilai RSR (Reserve Strength Ratio) dan peluang

k l (P b bilit f F il ) t kt j k t EWY d

kegagalan (Probability of Failure) struktur jacket EWY dengan metode analisis keandalan dan monte carlo. Kemudian dengan

melakukan analisa resiko, maka akan diketahui matrik resiko struktur jacket EWY.

(6)

Untuk memfokuskan ruang lingkup dari permasalahan, maka

Batasan Masalah

g g p p ,

permasalahan akan dibatasi pada hal-hal berikut: 1 Pemodelan Struktur jacket EWY

1. Pemodelan Struktur jacket EWY.

• Software yang digunakan dalam pemodelan dan analisa struktur

adalah SACS 5 2 adalah SACS 5.2.

• Kaki jacket terpancang dengan tumpuan fixed.

2 M d k l d l li h d k l

2. Moda kegagalan dalam analisa hanya satu macam moda kegagalan, yaitu disebabkan oleh beban ultimate combine stress akibat beban lingkungan.

(7)

Batasan Masalah

3 Struktur yang ditinjau untuk analisa adalah struktur pada bagian 3.Struktur yang ditinjau untuk analisa adalah struktur pada bagian

jacket.

4 P l k l

4.Peluang kegagalan.

Menggunakan metode analisis keandalan simulasi Monte Carlo dibantu dengan software MATLAB 7.0.

5. Analisa resiko yang dilakukan adalah untuk mendapatkan matrik resiko.

6. Tidak meninjau biaya pada struktur jacket terpancang.

(8)

Metodologi Penelitian

Dalam Tugas Akhir ini secara umum proses pengerjaannya meliputi: START

STUDI LITERATUR

PENGUMPULAN DATA :

•STRUKTURJACKET PLATFORM

•DATA LINGKUNGAN

PEMODELAN JACKET PLATFORMDENGAN SOFTWARE

SACS 5.2

ANALISIS STATIS INPLACE •Input : 1. Sacinp 2. psiinp 3. Jcninp UC (UNITY CHECK) API RP‐2A LRFD Memenuhi? YA

(9)

Metodologi Penelitian

A

ANALISIS PUSHOVER

•Input : 1. Sacinp (model input)

2 Load Increment (lateral loads) 2. Load Increment (lateral loads) 3. Clpinp (collapse input)

MENENTUKAN RSR

MENENTUKAN MODA KEGAGALAN MENENTUKAN MODA KEGAGALAN

STRUKTUR JACKET

ANALISIS KEANDALAN metode ANALISIS KEANDALAN metode

simulasi Monte Carlo UNTUK MENDAPATKAN PoF MEMBER dengan

SoftwareMATLAB 7.0

MENGHITUNG PoF SISTEM STRUKTUR JACKET

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER A

(10)

Metodologi Penelitian

A MENENTUKAN KRITERIA KONSEKUENSI MENENTUKAN MATRIK RESIKO Selesai

(11)

Pemodelan Struktur

PN 24” Conductor Luar _TN 45.00 24” Conductor Luar 24” Conductor Luar _24”__Conductor Dalam A Luar Dalam 10 3/4” Riser 10 3/4” Riser Boatlanding 6 5/8” Riser  B

Keterangan Profil Member

3 2 Main Deck : Main girder Secondary girder W 33 x 201 W 14 x 48 Cellar Deck: Main girder Secondary girder W 24 X 104 W 14 X 30 Jacket : Jacket : Horizontal brace Diagonal brace Jacket leg OD 12,75 in; t =0,75in OD 20in; t = 0,5 in OD 34 in; t = 1 in

(12)

Data Lingkungan

Tabel 3.1– Water Depth yang digunakan dalam In-Place Analysis

Deskripsi Periode Ulang Deskripsi 1-tahun 100-tahun Highest Astronomical Tid (HAT) 3.8 ft 3.8 ft Tide (HAT) Storm Tide 0.30 ft 0.50 ft Water Depth (MSL + 144 2 ft 144 4 ft

Sumber : berdasarkan data dari TRIPATRA ENGINEERING Water Depth (MSL +

½ HAT + Storm Tide)

(13)

METODOLOGI

Metode analisis Pushover

Beban pada analisa pushover ini dibedakan menjadi dua arah beban, yaitu beban Vertical Loads yang terdiri dari beban pada Selfweight, beban deck, Appurtenances dan live load, sedangkan beban lateralnya terdiri dari Environmental Loads (Gelombang, Angin dan Arus). Beban terdiri dari Environmental Loads (Gelombang, Angin dan Arus). Beban lateral kemudian dinaikkan (increment) dan beban vertical dijadikan beban konstan. Berikut ini adalah contoh pemodelan Full Plastic

ll l i k SACS 5 2

(14)

Pemodelan Collapse Input pada Software SACS 5 2 Pemodelan Collapse Input pada Software SACS 5.2

(15)

Alur pemodelan Collapse pada Software SACS 5 2 Alur pemodelan Collapse pada Software SACS 5.2

START

Collapse Input

Load sequence

Penentuan non‐linear

member

Run Full Plastic Collapse analysis

(16)

PEMBAHASAN

4.1 Analisa Design level

B d k API RP 2A LRFD k Tabel 4.1 Nilai UC (Unity Check) Berdasarkan API RP 2A LRFD struktur

EWY well platform dikategorikan dalam

Low Consequense karena produksi

utama pada EWY jacket platform

LOCATION

100-YEARS STORM GROUP UC MEMBE

R LC Leg LG6 0.74 699L-_799L 104

utama pada EWY jacket platform

adalah gas dan merupakan kategori

sumur tua Setelah dilakukan proses

running linier static analysis with pile

Pile Above Mudline PL1 0.75 199P-299P 104 Diagonal Brace :

El. (-) 142 ‘ - (-)97’-4" B44 0.53 319L-_299L 105 El. (-) 97’-4" - (-)57’-4" B33 0.58 401L-_399L 103

running linier static analysis with pile soil interaction, maka didapatkan nilai UC terbesar pada kondisi 100-years storm adalah sebagai berikut :

399L El. (-) 57’-4" - (-)22’-4" B22 0.55 519L-_499L 105 El. (-) 22’-4" - (+)12’-8" B11 0.41 601L-599L 103 Horizontal Plan Brace:

El ( ) 142’ BC2 0 21 201L 8207 106

adalah sebagai berikut : El. (-) 142 BC2 0.21 201L-8207 106 El. (-) 97’-4" BC1 0.29 302-319L 101 El. (-) 57’-4" BC1 0.21 8453-8413 103 El. (-) 22’-4" ( ) BC1 0.12 8432-8429 101 El. (+) 12’-8" (Walkway) BC1 0.15 8429-519L 110 Main Deck MG2 0.22 2019-8115 105 Cellar Deck SG1 0.28 1007-1042 105 Deck Leg DL 0.15 4001-1000 104 Crane DL2 0.01 8603-8001 102

(17)

PEMBAHASAN

• Reserve Strength Ratio

Berikut hasil analisa Ultimate strength (push over analysis) yang berupa kekuatan cadangan struktur RSR (Reserve Strength Ratio) disajikan dalam table 4.2 berikut:j

RSR = Beban Struktur Collapse Beban kondisi awal

Tabel 4.2 Nilai RSR Directions RSR 0 1 6323 3096 0 1.632353096 30 1.063866103 60 1.351494443 90 1 49004005 90 1.49004005 120 2.073121168 150 1.374111469 180 1.331144914 210 2.045899071 240 2.139333502 270 1.04445312 300 3.200677975 330 _2.032835188

(18)

PEMBAHASAN

(19)

PEMBAHASAN

• Proses Analisa Keandalan

START

Pushover analysis Design Level Analysis

Output Member Force

Output Ultimate Strength

(resistance)

RNG _Moda_Kegagalan

RNG

SimulasiMonte

Carlo

(20)

PEMBAHASAN

Persamaan untuk moda kegagalan untuk combined axial dan

bending stress berdasarkan API RP 2A LRFD, dapat ditulis sebagai berikut: 1-cos π P + √ (M_y)2 _{+ (M} z)2 2 Pn M_p Di Dimana:

P = axial load pada elemen member, dalam satuan unit force

(Kips).

P_n = ultimate axial capacity, dalam satuan unit force (Kips).

M_y = bending moment pada elemen member arah y axis,

dalam satuan unit moment (Kips-in)( p )

M_z = bending moment pada elemen member arah z axis,

dalam satuan unit moment (Kips-in)

M = plastic bending moment pada elemen member dalam

M_P plastic bending moment pada elemen member, dalam

satuan unit moment (Kips-in)

(21)

PEMBAHASAN

(22)

(23)

PEMBAHASAN

• Menentukan PoFMenentukan PoF Tabel 4.4 hasil perhitungan keandalan (Probablity of Failure) Sistem

Dari perhitungan hasil keandalan tingkat member pada EWY

Probability of Failure (PoF) 90 degree Probability

Tabel 4.4 hasil perhitungan keandalan tingkat member.

tingkat member pada EWY jacket platform diatas, kemudian dilakukan perhitungan tingkat sistem menggunakan metode

Increment Member Plasticity Probability of Failure (pof) Kean dalan gg RBD (Reliability Block

Diagram). Dimana untuk

rangkaian sistem seri adalah saat

Increment 21 499L-599L 0.0080 0.992 Increment 28 499L-599L 0.0040 0.996 member mengalami kegagalan

pada kondisi incremental load yang sama sedangkan untuk

Increment 28 699L-799L 0.0020 0.998 Increment 29 299L-399L 0.6150 0.385 rangkaian system parallel adalah

saat member mengalami kegagalan pada kondisi

l l d b b d

Increment 29 499L-399L 0.1220 0.878 Increment 31 299L-399L 0.2600 0.74 incremental load yang berbeda.

Berikut ini sebagai contoh perhitungan keandalan system 90 d j t

Increment 33 499L-399L 0.3790 0.621 Increment 35 401L-501L 0.0010 0.999 derajat :

(24)

PEMBAHASAN

G b 4 1 RBD h 90o

Gambar 4.1 RBD arah 90o

(25)

(26)

PEMBAHASAN

S t l h dil k k li P F i t k RBD k

Setelah dilakukan analisa PoF sistem menggunakan RBD maka didapatkan PoF sistem pada masing-masing arah pembebanan:

Arah Pembebanan

(Derajat) PoF Sistem

0 1.8E‐08 30 0 60 3.38953E‐07 90 3 12689E‐09 90 3.12689E 09 120 4.71601E‐12 150 4.984E‐10 180 0 00E 00 180 0.00E+00 210 1.56541E‐14 270 0 300 6.47E‐07 330 2.3645E‐06

(27)

PEMBAHASAN

• System Redundancy

SR = Beban pada saat struktur collapse SR Beban pada saat struktur collapse Beban pada saat 1 member collapse

Arah

Pembebanan System Redundancy

Dari tabel 4.6. harga system

d d 1 008 d h 270° Pembebanan (Derajat) System Redundancy 0 1.146253233 30 2.149694174

redundancy 1.008 pada arah 270°.

Harga ini divalidasi dengan harga yang pernah diteliti oleh Bomel.Ltd (2003) di perairan North Sea

60 1.640129582

90 1.2767503

120 1.21284804

150 1.144995684

( ) p

sebesar 1.04, harga ini masih bisa diterima untuk kondisi perairan di Indonesia yang memang beban

l k l tif l bih k il

180 1.563108052

210 2.049268486

270 1.00833

300 1 455432804

lungkungannya relatif lebih kecil.

300 1.455432804

(28)

PEMBAHASAN

(29)

PEMBAHASAN

(30)

PEMBAHASAN

a) Matriks Resiko Keandalan Struktur dan Safety

Personel

EWY wellhead platform merupakan platform drilling dengan personel (drilling crew) kategori API RP-2A, yaitu : L-1 : adanya

personel tanpa evakuasi (manned non evacuated). Berdasarkan

p p ( )

kriteria tersebut, maka CoF safety personel menurut ISO 2000

termasuk dalam kategori CoF ranking A (Insignificant). Harga PoF

terbesar adalah 2.36 x 10-6 _{berdasarkan matriks resiko ISO 2000}

maka harga PoF sistem struktur jacket termasuk dalam PoF no.1

(Negligible) tidak signifikan. Berdasarkan kesimpulan dari matriks resiko diatas, maka EWY platform tidak menyebabkan fatality yang

signifikan terhadap kerusakan struktur maupun keselamatan

(31)

PEMBAHASAN

b) Matriks Resiko Kerusakan lingkungan (Environmental Damage)

Produksi utama pada EWY jacket platform adalah gas. Dengan

tekanan operasi 90 psf, temperature hasil produksi 85 F, dengan

kandungan CO2 yang sangat rendah dan H2S 0,5 ppm (Part Per

Minion). Berdasarkan data ini maka EWY jacket platform termasuk

dalam kategori CoF ranking A (no pollution) dengan PoF terbesar

adalah 2.36 x 10-6 _{berdasarkan matriks resiko ISO 2000 maka}

harga PoF termasuk dalam ranking PoF no.1 (Negligible).

Berdasarkan kesimpulan diatas maka EWY platform tidak

(32)

KESIMPULAN DAN SARAN

5 1 K i l

5.1 Kesimpulan

1. Unity Check (UC) terbesar pada struktur EWY platform adalah

0 75 d b PL1 k di i 100 t

0.75 pada member grup PL1 kondisi 100-years storm.

2. Reserve Strength Ratio (RSR) dari struktur EWY adalah terkecil adalah 1.044 pada arah pembebanan 270 derajat. RSR ini masih dalam batas aman karena masih lebih besar dari RSR minimum dalam batas aman karena masih lebih besar dari RSR minimum yang telah disyaratkan dalam API RP 2A LRFD untuk platform

kategori Low Consequence yaitu 0.8.

3 Probability of Failure (PoF) sistem struktur jacket terbesar adalah

3. Probability of Failure (PoF) sistem struktur jacket terbesar adalah

2.36 x 10-6_{pada arah pembebanan 330 derajat. PoF ini termasuk}

dalam kategori peluang kegagalan (Negligible) tidak signifikan

PoF ranking no 1 berdasarkan matriks resiko ISO 2000 PoF ranking no.1 berdasarkan matriks resiko ISO 2000.

4. Berdasarkan hasil analisa matriks resiko ISO 2000 dapat diambil

kesimpulan bahwa EWY platform tidak menyebabkan kerusakan

yang signifikan terhadap struktur jacket dan tidak menimbulkan

fatality terhadap personel (drilling crew). Berdasarkan kriteria lingkungan platform ini juga tidak menyebabkan kerusakan yang signifikan terhadap lingkungan.g p g g

(33)

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Saran

Pada penulisan tugas akhir kedepannya penulis menyarankanp g p y p y kepada mahasiswa yang mengambil tugas akhir tentang fixed

offshore structure supaya mengembangkan lagi tentang

analisa nonlinear untuk kasus-kasus seperti Ship Impact,

analisa nonlinear untuk kasus kasus seperti Ship Impact,

(34)

Daftar Pustaka

American Bureau of Shipping. (2003). Risk Evaluations for the Classification of

Marine-Related Facilities. Houston. USA

American Petroleum Institute. (1993). Recommended Practice For Planning and

Constructing Fixed Offshore Platform – Load and Resistance Factor Design. API

Recommended Practice 2A (RP 2A) LRFD( )

.

Andrews J. D, Moss T. R. (2002). Reliability and Risk Assessesment, Second Edition, ASME

PRESS, Three Park Avenue, USA

BOMEL Consultants. (2001). Joint Industry Project: Methodology for system-based

calibration of North West European Annex Environmental load factor to ISO fixed steel

structures code 19902. Report No C925\04\016R Rev 0, November 2001, BOMEL

Consultants, Ledger House, Maidenhead, Berkshire, SL6 2NR, UK.g

Brockenbrough, R.L & Johnston, B.G. (1981). USS stell design manual. USC Corp., Pittsburgh,

PA.

Ghosn, M., and Moses, F. (1986). Reliability calibration of a bridge design code. J. Struct.

Eng., 112 (4), 745–763.

Harinaldi. (2005). ( ) Prinsip-prinsip Statistik. Erlangga, Jakarta.gg

Hastanto, E. S. (2005). Analisa Ultimate Strenght Struktur Jacket LE Berbasis Keandalan.

(35)

Daftar Pustaka

ISSC (2006) Ultimate Strength Volume 1 Southampton UK

ISSC. (2006). Ultimate Strength. Volume. 1. Southampton, UK

McClelland, Bramlette. (1986). Planning and Design of Fixed Offshore Platform. Van

Nostrand Reinhold Company.

NTS (1998). Design of steel structures, N-004. Norwegian Technology standards

Institution, Oslo.

Onoufriou T (2000) Developments in structural system reliability assessments of

Onoufriou, T. (2000). Developments in structural system reliability assessments of

fixed steel offshore platforms. Journal of Reliability and Safety, Guilford UK

Popov, E. P. (1993). Mekanika Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Rosyid, D.M. (2007). Pengantar Rekayasa Keandalan, Airlangga University Press,

Surabaya.

Soedjono J J (1999) Perancangan Sistem Bangunan Laut Fakultas Teknologi

Soedjono, J. J. (1999). Perancangan Sistem Bangunan Laut, Fakultas Teknologi

Kelautan, ITS, Surabaya.

Walker, S., 2005, Mumbai High North Accident, HSE Presentation to Marine Safety

Forum Mumbai Forum, Mumbai.

Yudhistira, 2008, Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket LWA Berbasis Resiko