Prediksi beban gelombang laut pada struktur
Prediksi beban gelombang laut pada struktur
Jacket Platform
Jacket Platf
orm
Bab 1
Bab 1
Pendahuluan
Pendahuluan
1.1
1.1 LatLatar ar BeBelaklakangang Beban gelomb
Beban gelombang ang hidrohidrodinamdinamik ik pada struktur lepas pada struktur lepas pantai menjadi hal pantai menjadi hal yang sangatyang sangat dip
diperherhituitungkngkan an untuntuk uk indindustustri ri minminyayak k dan dan gas gas leplepas as panpantai. tai. DesDesain ain dan dan konkonstrstruksuksii struktur lepas pantai merupakan salah satu tugas yang menuntut analisis menyeluruh struktur lepas pantai merupakan salah satu tugas yang menuntut analisis menyeluruh ter
terhadhadap ap berberbagbagai ai kemkemungungkinkinan an resiresiko ko yanyang g mumungkngkin in terterjadjadi. i. AtAtas as konkondisdisi i tertersebsebutut struktur lepas pantai memiliki komplikasi tambahan yang ditempatkan di lingkungan laut struktur lepas pantai memiliki komplikasi tambahan yang ditempatkan di lingkungan laut di mana efek interaksi hidrodinamik dan respon dinamik menjadi pertimbangan utama di mana efek interaksi hidrodinamik dan respon dinamik menjadi pertimbangan utama dal
dalam am desdesainain. . KebKeberaderadaan aan gelgelombombang ang dan dan aruarus s dan dan intinterakeraksinysinya a memmemainainkan kan perperanan penting
penting dalam dalam banyak banyak proses proses dinamis dinamis laut laut dan dan penting penting untuk untuk diperhitungkan. diperhitungkan. BerbagaiBerbagai kemu
kemungkinngkinan an desain struktur menimbuldesain struktur menimbulkan kan tuntutuntutan tan tersendtersendiri iri dalam hal dalam hal efek efek bebanbeban hidrodinamik, kondisi respon dinamis tidak hanya pada struktur itu s
hidrodinamik, kondisi respon dinamis tidak hanya pada struktur itu s endiri tetapi juga dariendiri tetapi juga dari sistem
sistem riser riser untuk ekstraksi minyak. untuk ekstraksi minyak. Struktur lepas
Struktur lepas pantai bisa pantai bisa saja saja terpancang ataupun terpancang ataupun terapung. terapung. Keduanya Keduanya sama- sama-sama bisa
sama bisa dipergdipergunakan sebagai tempat unakan sebagai tempat penyimppenyimpanan, produkanan, produksi, maupun si, maupun pemindpemindahanahan muatan
muatan minyak minyak dan gas. Hal dan gas. Hal itu dilakukan untuk menduitu dilakukan untuk mendukung suatu proses eksplkung suatu proses eksplorasi.orasi. Salah satu contoh struktur lepas pantai terpancang adalah
Salah satu contoh struktur lepas pantai terpancang adalah jacket platform. jacket platform. Bany
Banyak ak perspersyaryaratan atan dan dan krikriteriteria a yang yang harharus us dipedipertimrtimbanbangkan gkan daldalam am sebsebuahuah instalasi
instalasi struktustruktur lr lepas pepas pantai antai terpancterpancang. ang. Selain Selain kemampukemampuan san struktur truktur lepas lepas pantaipantai dalam
dalam menerima menerima beban beban sendiri sendiri maupun maupun beban beban lingklingkungan, ungan, daya daya dukudukung ng tanah tanah jugajuga merupak
merupakan salah an salah satu faktor satu faktor terpentterpenting. Kecelaking. Kecelakaan pada aan pada saat operasi juga saat operasi juga sangatsangat menentukan umur struktur lepas pantai.
menentukan umur struktur lepas pantai. Salah
Salah satu jenis struktur bangunan lepas pantai yang sering digunakan adalahsatu jenis struktur bangunan lepas pantai yang sering digunakan adalah jacket
jacket .. Jacket Jacket dikembangk dikembangkan untuk operasi di an untuk operasi di laut dangkal dan laut laut dangkal dan laut sedang yangsedang yang dasarny
diinginkan, pile dimasukkan melalui kaki bangunan dan dipancang dengan hammer sampai menembus lapisan tanah keras kemudian deck dipasang dan dilas.
Berdasar jenis konstruksi, maka struktur anjungan lepas pantai offshore platform! dapat dibedakan atas"
1. Struktur #erpancang 2. Struktur #erapung 3. Struktur $entur
Dalam tugas ini yang akan dibahas tentang struktur terpancang dalam cakupan ilmu konstruksi anjungan lepas pantai offshore structure!.
%enis struktur lepas pantai yang digunakan sekarang ini sangat banyak, namun sebagian besar struktur lepas pantai yang ada pada saat ini digunakan untuk eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi dan gas alam. Di &ndonesia, jenis struktur lepas pantai didominasi oleh tipe jacket platform. Sebagai contoh struktur anjungan lepas pantai terpancang ialah jacket steel platform, gravity platform, monopod, triangle. dll. Struktur anjungan terpancang sebagian besar digunakan sebagai fasilitas produksi'pengolahan minyak'gas maupun sebagai fasilitas anjungan pendukung produksi supporting structure!.
Jacket merupakan suatu struktur yang digunakan pada bangunan lepas pantai. Di dalam perhitungannya, analisa inplace merupakan salah satu aspek penting yang harus diperhatikan didalam merencanakan stuktur jacket .
Jacket berfungsi untuk melindungi pile agar tetap pada posisinya, menyokong deck dan melindungi konduktor serta menyokong sub-struktur lainnya seperti boat landing , barge bumper dan lain-lain.
Jacket dikembangkan untuk operasi di laut dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Setelah jacket ditempatkan di posisi yang diinginkan, pile dimasukkan melalui kaki bangunan dan dipancang dengan hammer sampai menembus lapisan tanah keras kemudian dek dipasang dan dilas.
Bahan baku atau material utama struktur jacket yang digunakan adalah baja. Baja memiliki sifat-sifat yang menguntungkan untuk dipakai sebagai bahan struktur yang mampu memikul beban statik maupun beban dinamik.
(embebanan akibat gelombang laut pada struktur-struktur lepas pantai dipengaruhi oleh faktor-faktor internal struktur dan kondisi eksternal yang mengikutinya. )elombang laut, angin, gempa bumi, pergerakan tanah, benturan dengan kapal, korosi,
badai, pertumbuhan organik adalah faktor eksternal yang sangat acak di alam dan sulit untuk dimodelkan.
*. +an den Abeele dan %. +ande +oorde !, menyatakan bah/a untuk pengetahui stabilitas struktur terhadap beban gelombang digunakan persamaan "
• Euler Lagrangian 01$! pendekatan ditunjukkan untuk menggabungkan efek dari aliran fluida pada respon struktural struktur lepas pantai. (endekatan ini digunakan untuk memprediksi aliran fluida di sekitar platform.
• Fluid Dynamics 0*D! analisis Komputasi dilakukan untuk menghitung turbulensi +on Karman dari struktur. (ada bilangan 2eynolds yang lebih tinggi, aliran turbulen ini dapat menimbulkan Vorte !hedding dan "yclic Loading . &nteraksi struktur dan fluida diselidiki untuk menge3aluasi kerentanan terhadap
vorte induced vibrations. (engaruh gelombang, dampak dan gerakan tanah akan dipertimbangkan dalam analisis dinamis dari struktur lepas pantai.
Struktur-struktur yang dibebani oleh gelombang laut perlu dilakukan analisa dengan cermat, terutama pada saat terjadinya respons struktur yang didominasi oleh interaksi antara struktur dengan fluida di sekelilingnya. &nteraksi struktur dengan fluida tersebut dimanifestasikan oleh munculnya massa tambahan added mass! dalam dinamika responsnya.
4enurut Shehata 1. Abdel 2aheem, 5! persyaratan desain struktural platform lepas pantai dalam mengalami beban gelombang memainkan peran utama dalam desain struktur lepas pantai. 1stimasi yang baik dari beban gelombang sangat penting. Analisis respon nonlinier dari platform lepas pantai menggunakan Finite Element . (erhitungan kecepatan partikel dan percepatannya didapat menggunakan teori ke 6 Stoke dan intensitas gelombang dari persamaan 4orison. Beban hidrodinamika horisontal dan 3ertikal dan respon dinamik dari struktur lepas pantai bersama-sama dengan distribusi perpindahan, gaya aksial dan momen lentur pada struktur diselidiki untuk kondisi biasa dan ekstrim, di mana struktur harus mampu menahan beban dengan kondisi pengulangan gelombang laut 7 tahun. Beban dari arus dan dan beban dari angin juga merupakan elemen yang harus diperhitungkan.
&nteraksi antara struktur dengan fluida dalam pembebanan gelombang dapat dirumuskan melalui persamaan )aya 4orison, yaitu dalam bentuk penjumlahan gaya inersia dan gaya seret.
8. Haritos 9!, menyatakan beban gelombang yang dialami oleh elemen struktur lepas pantai tergantung pada geometri struktur, elemen-elemen ini relatif terhadap panjang gelombang dan propagasi gelombang, kondisi hidrodinamik dan sistem struktur kompatibel atau tetap. Simulasi diinstrumentasikan pada silinder uji berbentuk horisontal tabung : dengan kolom air berosilasi yang dikendalikan. (ersamaan 4orison digunakan untuk membentuk dasar untuk desain dari sebagian besar platform lepas pantai secara umum. 2espon struktur terhadap gelombang yang diukur adalah #nertia Force dan Drag Force.
4enurut Aliyu Baba ;!, struktur bangunan laut mendapat beban tambahan yang ada di lingkungan laut di mana efek interaksi hidrodinamika dan respon dinamik menjadi pertimbangan utama dalam desain struktur. Secara umum, gelombang dan arus dapat diketahui dalam bentuk yang berbeda di laut. Keberadaan gelombang dan arus dan interaksinya memainkan peran penting dalam banyak proses dinamis laut. #eori yang digunakan dalam mengukur beban gelombang terhadap struktur yaitu $ave %heories, &iry $ave, !toke's !econd (rder $ave %heory%heories.
4enurut Anis &. )ohamad &li, &hmed &l*+adhimi and )ajed !haker, -/-0,untuk platform lepas pantai, beban yang paling penting adalah beban hidrodinamik dan beban dampak. Beban hidrodinamik disebabkan oleh gelombang laut, sementara beban dampak biasanya terjadi selama berlabuh kapal. (endekatan yang paling banyak digunakan untuk menentukan beban hidrodinamik yang bekerja pada struktur biasanya menggunakan persamaan semi-empiris 4orison.
(enelitian dititikberatkan kepada pengaruh gelombang dan respons dari jacket steel platform. Analisa dan perhitungan dibuat untuk memperoleh ri/ayat /aktu perpindahan, yaitu yang searah dengan gelombang dimana bekerja )aya 4orison. (ola pergerakan di ujung atas anjungan dibuat dengan ri/ayat /aktu tersebut.
1.2. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah :
. 4engenal struktur jacket pada bangunan lepas pantai khususnya struktur jacket
. Suatu struktur jacket harus didesain kuat, artinya mampu menahan semua gaya yang dikenakan pada struktur. Baik gaya akibat beban mati, beban hidup, beban akibat gelombang air laut, beban gempa, maupun pada kondisi paling ekstrim saat terjadi badai. Sehingga, besarnya simpangan yang terjadi akibat pembebanan tersebut sesuai dengan simpangan yang telah direncanakan.
5. 4enghasilkan perencanaan struktur jacket yang memenuhi syarat-syarat keamanan struktur berdasarkan peraturan A(& 2(A- <SD dan A&S0.
;. 4ampu untuk merencanakan dan menganalisa kekuatan struktur jacket tipe
triangle dengan menggunakan program bantu SA0S 6..
6. (enggunaan secara maksimal persamaan $ave %heories, &iry $ave, !toke's !econd (rder $ave %heory%heories, 4orison, Euler Lagrangian, Fluid Dynamics dan teori ke 6 Stoke dalam merancang dan analisis struktur bangunan
lepas pantai serta menemukan kelebihan dan kekurangan masing-masing persamaan dalam penggunaannya.
1.3. Ruang Lingkup
Analisa dalam domain /aktu mengacu kepada penyelesaian langsung persamaan kesetimbangan dinamik sebuah struktur, di mana dalam persamaan kesetimbangan tersebut sudah termasuk komponen gaya titik point load ! sebagai representasi beban )aya 4orison. (ersamaan kesetimbangan dinamik akan diselesaikan dengan metoda numerik. 4etoda yang dipilih untuk dipergunakan pada masalah ini adalah metoda integrasi 8e/mark. Alasan pemilihan metoda ini karena integrasi 8e/mark menyediakan kondisi stabil tanpa syarat yang dapat diatur melalui konstanta integrasinya. Demikian juga hasil integrasi ini memiliki tingkat akurasi yang lebih baik dibandingkan dengan metoda lain. Struktur lepas pantai yang dipilih adalah Jacket !teel 1latform, karena struktur lepas pantai ini banyak dijumpai di perairan &ndonesia,
khususnya pada laut dangkal.
Berdasarkan A.A. Khalifa, S.=. Aboul Haggag, dan 4.8. *ayed ;!. Fatigue
telah lama dikenal sebagai pertimbangan penting untuk merancang struktur lepas pantai dan penelitian. (enilaian umur fatigue untuk platform secara numerik dinilai sebagai bagian dari penentuan umur dan antisipasi bencana pada (latform. (rosedur analisis untuk mengetahui nilaian fatigue menggunakan metode !implified Fatigue &nalysis dan
!pectral Fatigue &nalysis dengan parameter fatigue !tress "oncentration Factor !"F0
untuk !imple %ubular dan S-8 "urve untuk sambungan las pada struktur. (enentuan dari spektrum energi gelombang dilakukan untuk mengetahui beban terhadap struktur menggunakan persamaan (ierson 4asko3it> dan %?8S<A(.
(emodelan struktur dari !teel Jacket 1latform dibebani oleh gaya arah horisontal berupa )aya 4orison akibat gelombang acak. (ersamaan gelombang dibangun berdasarkan teori dasar gelombang &iry dan spektrum gelombang yang digunakan adalah spektrum %?8S<A(. Spektrum ini ditranformasikan ke ri/ayat /aktu dengan menggunakan fasilitas **# Fast Fourier %ransform!
Analisa non*linier seperti yang pernah dilakukan oleh (atel dan %esudasen pada tahun @ untuk sebuah riser , didasarkan pada 4etoda 1lemen Hingga dalam pemodelan strukturnya. (enyelesaian persamaan dinamik strukturnya juga dilaksanakan dalam domain /aktu. Dalam penyelesaian persamaan dinamik digunakan iterasi sesuai dengan metoda 8e/mark dan program yang digunakan menggunakan 4A#$AB.
(emodelan struktur yang dibahas dalam dilakukan dengan 4etoda 1lemen Hingga. (enyusunan gaya yang merepresentasikan )aya 4orison dilakukan dengan cara yang serupa dengan yang dilakukan oleh (atel, yaitu dengan menggunakan 3ektor fungsi bentuk shape function! dan mengintegralkannya bersamaan dengan )aya 4orison.
