ANALISIS STRUKTUR PADEYE PADA PROSES LIFTING JACKET EMPAT KAKI DENGAN PENDEKATAN DINAMIK

(1)

ANALISIS STRUKTUR PADEYE

PADA PROSES

LIFTING JACKET EMPAT KAKI DENGAN

PENDEKATAN DINAMIK

OLEH:

HENNY GUSTI PRAMITA 4309 100 007

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA DOSEN PEMBIMBING:

Ir. Handayanu, M.Sc, Ph.D

(2)

(3)

DATA JACKET PLATFORM

Deep Water : 199.5’

Elevasi : (+) 15’-0”, (-) 30’-0”, (-) 80’–0”, (-) 140’-0” dan (-) 199’-6”.

Jarak kaki : 40 feet antara Row-1 dan Row-2 30 feet antara Row-A and Row-B

Working Point : Elevasi (+)20’-0”

Jacket Walkway : Elevasi (+) 15’-0”

Konduktor : 1. Konduktor yang terdapat di dalam jacket = 9 – 30”Ø x 1.00”

2. Konduktor yang terdapat di luar jacket = 3 – 30”Ø x 1.00”

(4)

1. Bagaimana kekuatan struktur dan respon dinamis dari struktur

yang disebabkan oleh gaya angin pada jacket platform ketika

diangkat dengan sudut hook point 60º terhadap horisontal?

2. Bagaimana desain dimensi padeye yang sesuai dengan codes

API RP 2A-WSD (2007) untuk lifting jacket empat kaki?

3. Bagaimanakah analisis struktur padeye saat pengangkatan

dengan sudut sling 60°?

(5)

TUJUAN

1. Mengetahui kekuatan struktur dan respon dinamis dari struktur

yang disebabkan oleh gaya angin pada jacket platform ketika

diangkat dengan sudut hook point 60º terhadap horisontal

2. Mendesain dimensi padeye yang sesuai dengan codes API RP

2A-WSD (2007) untuk lifting jacket empat kaki.

3. Menganalisis pengaruh struktur padeye saat pengangkatan

dengan sudut sling 60°.

(6)

MANFAAT

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah dapat

digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam analisa

proses lifting dengan pendekatan yang lebih mendalam

(pendekatan dinamik) dan mengetahui kekuatan padeye

dengan analisis lokal pada padeye saat proses lifting jacket

(7)

BATASAN MASALAH

1. Analisis dilakukan terbatas terhadap beban struktur itu sendiri dan terhadap

motion akibat angin.

2. Analisis dilakukan pada lifting module jacket, sementara desain padeye,

shackle, dan sling dilakukan kemudian secara manual.

3. Analisis tegangan pada struktur padeye dilakukan dengan menggunakan analisis lokal.

4. Tidak dilakukan variasi ketebalan pada dimensi padeye.

5. Analisis yang dilakukan pada jacket hanya meliputi motion pada jacket, tanpa memperhatikan motion pada vessel dan barge.

6. Analisis lifting yang dilakukan tidak menggunakan spreader bar.

7. Pembebanan dinamik menggunakan data angin daerah Laut Jawa, skala beaufort, dan kecepatan angin 20 knots sesuai dengan codes GL Noble Denton.

8. Software yang digunakan dalam pemodelan dan analisa struktur adalah

(8)

DASAR TEORI

Loadout adalah proses pemindahan struktur dari yard ke atas barge. Loadout ada beberapa macam cara. Berdasarkan API RP 2A, operasi

Loadout dapat dilakukan dengan tiga metode

1. Launching / metode skidding 2. Metode Lifting

(9)

BEBAN DINAMIS

Tabel 1. Dynamic Ampification Factor (DAF) Berdasarkan API RP 2A

WSD (2005), beban dinamis dapat

ditransformasikan menjadi faktor pada beban statis.

Dynamic Amplification Factor (DAF) ini

dikategorikan berdasar hubungan antara member pada struktur dengan titik angkatnya.

(10)

Berdasarkan DNV Pt2 Ch5-Lifting (1996), beban lingkungan juga dapat dikategorikan sebagai beban dinamis dan dapat ditransformasikan menjadi faktor beban pada beban statis.

BEBAN DINAMIS

Tabel 2. Dynamic Ampification Factors (DNV Pt2 Ch5-Lifting, 1996)

(11)

BEBAN DINAMIS

Pergeseran COG (Center of Gravity)

Berdasarkan dokumen lifting analysis dari PT. Tripatra Engineering, pergeseran COG dapat diperhitungan sebagai faktor beban statis. Reaksi pada setiap titik dari pergeseran COG akan diperhitungan sebagai faktor beban statis. Pergeseran COG ini diperhitungkan berubah hingga 1 – 2 m.

(12)

BEBAN DINAMIS

Beban Angin

Hubungan antara kecepatan angin dan kekuatan dimana drag force angin dari sebuah obyek dihitung dengan persamaan

F = 0.5 ρCAV

Dimana F adalah kekuatan angin, ρ adalah massa jenis udara, A menunjukkan luasan area, dan V adalah kecepatan angin tersebut. Sementara C adalah koefisien bentuk dari benda yang terkena angin.

(13)

RESPON DINAMIS

EK_A + EP_A = EK_B + EP_B

Dimana saat di A, V_A= 0 dan h ≠ 0 kemudian untuk pada posisi B, VB ≠ 0

dan h = 0, sehingga didapat persamaan lain yaitu, EK_A + EP_A = EK_B + EP_B

0 + mg (1-cosθ) L = 0.5 mV_B2 _{+ 0}

2g (1-cosθ)L = V_B2

(14)

METODOLOGI PENELITIAN

Pemodelan dengan bantuan GTStrudl Studi Literatur Pengumpulan Data - Ukuran Jacket - Material Jacket - Data Angin Mulai

A

Perhitungan - Beban Struktur - Lifting Weight

(15)

A

Analisis Statis dan Dinamik

Lifting Process

Analisis Kekuatan pada Padeye dengan analisis lokal

Validasi :

Check With Rules

Berdasarkan AISC Penentuan Ukuran

Shackle, Sling, Padeye

Selesai TIDAK

YA

(16)

PEMODELAN

(17)

TERIMA KASIH...

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Koordinat COG dari Struktur

(18)

Pemilihan Dimensi Sling dan Shackel Lifting weight

Hitung maksimal sling load

Menghitung Desain sling load = 4 x maksimal sling load

Ditemukan diameter sling dengan desain sling load

yang sesuai

selesai Mulai

Diagram Alir Pemilihan Ukuran Sling

Terdapat safety factor guna memenuhi dari desain kriteria yang kemudian dikalikan pada lifting weight. Safety factor pada sling

adalah 4 sehingga beban sling sebesar 413,03 Ton. Untuk safety

factor pada shackle adalah 2, sehingga untuk beban shackle

(19)

(20)

Dari hasil analisis didapatkan critical ratio terbesar pada member 84. Pada analisis ini ada 4 member yang gagal. Berikut adalah 5 member pada jacket

lifting dengan load factor 1.35 untuk member selain

berhubungan langsung dengan lifting point dan 2.0 untuk member yang berhubungan langsung dengan

lifting point.

(21)

Analisis dengan menggunakan Load Factor 1.5. Dari hasil tersebut, untuk faktor 1.50 member tersebut dinyatakan aman. Sehingga untuk faktor 1.35 bisa dikatakan aman.

Tabel 4. Rangkuman Hasil Analisis Statis pada

(22)

Hasil Punching Shear

Punching shear adalah gaya

yang terjadi pada koneksi atau sambungan struktur. Gaya yang terjadi pada sambungan-sambungan ini mempunyai peluang terjadi kegagalan yang besar dikarenakan pada daerah sambungan tersebut menghasilkan konsentrasi tegangan.

Tabel 5. Hasil Punching Shear dengan Beban Self Weight dan Faktor DAF 2.00

(23)

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Pergeseran Center of Gravity

Beban tambah dari pergeseran COG ini akan dikalikan dengan beban statis. Dan dalam perhitungan COG struktur akan digeser sejauh 1-2 meter kearah NE (north east), NW (north west), SE (south east), SW (south west).

Gambar 2. Pergeseran Center of Grafity pada

(24)

Perbedaan tersebut tersebut

mengalami kenaikan beban 17.92%. Sehingga didapatkan nilai perkalian faktor beban untuk pergeseran COG adalah :

F = 1 + 17.92% = 1.18 Tabel 6. Koordinat Perubahan

(25)

Dari adanya perpindahan Center

of Grafity maka terdapat

pergeseran titik tengah dan juga mengakibatkan reaksi tiap titik angkat berbeda pula. Sehingga perlu diperhatikan punching shear. Titik atau joint yang tercantum

adalah joint yang diperkirakan memiliki tegangan akibat proses

lifting. Berikut adalah

ringkasannya.

Tabel 7. Hasil Punching Shear dengan Tambahan Beban

(26)

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting Beban Angin

Yang dimaksud dengan angin normal adalah angin yang terjadi pada lokasi tersebut dan untuk perhitungannya menggunakan perhitungan pada SPM (Shore Protection Manual) Tahun 1984, dari angin normal ini didapatkan kecepatan angin sebagai berikut:

(27)

Data sesuai dengan GL Nobel Denton, pada persyaratan ini dikatakan bahwa untuk angin pada saat transportasi dikatakan sebesar 30 knots, kemudian saat proses lifting

kecepatan angin

diperkirakan kurang dari 30 knots. Sehingga dalam perhitungan untuk respon dinamis akan menggunakan kecepatan angin 20 knots.

(28)

Hasil Respon Dinamis

EK_A + EP_A = EK_B + EP_B

Dimana saat di A, V_A= 0 dan h ≠ 0 kemudian untuk pada posisi B, VB ≠ 0

dan h = 0, sehingga didapat persamaan lain yaitu, EK_A + EP_A = EK_B + EP_B

0 + mg (1-cosθ) L = 0.5 mV_B2 _{+ 0}

2g (1-cosθ)L = V_B2

V_B = √2gL(1-cosθ)

Kemudian untuk mengetahui gaya yang timbul pada titik B adalah :

ƩFB = m x a

FR - W = m x a FR = m x a + W Dengan a sama dengan

percepatan sentrifugal dengan persamaan dibawah ini,

(29)

Hasil Respon Dinamis

Apabila melihat hasil perhitungan respon struktur akibat adanya gaya angin pada saat pengangkatan dilakukan, apabila disesuaikan dengan pernyataan pada API RP 2A-WSD tepat pada kecepatan angin 12,71 m/s. dan DNV Pt2 Ch5 Lifting (1996) mengenai Dynamic Amplification Factor yang telah mereka tetapkan tepat pada kecepatan angin 8,07 m/s pada Onshore, kecepatan angin 9,5 m/s pada Inshore.

(30)

Analisis Tegangan pada Padeye

Gambar 3. Model Padeye pada Struktur

Jacket

gaya terbesar yang diterima padeye adalah pada join 8 sebesar 734.765kips atau sebesar 7205.59N. maka, dalam analisis lokal, gaya yang diterima padeye adalah 7205.59N

Equivalent Stress yang menghasilkan

5,0185 Mpa. Dan deformasi paling maksimal sebesar 0,023m. Tegangan ijin untuk baja A36 adalah sebesar 165Mpa.

Gambar 4. Hasil Analisis Lokal pada

(31)

Meshing dan Sensitivity Analysis

Meshing dan Sensitivity analysis dilakukan untuk mengetahui tegangan yang

dihasilkan dari hasil analisis sesuai atau mendekati nilai yang sebenarnya atau tidak. Sensitivity analysis ini dilakukan pada titik yang sama dengan variasi kerapatan meshing yang berbeda-beda. Dari hasil tegangan yang dihasilkan, yaitu equivalent stress didapatkan perbedaan hasil yang kurang dari 5%. Sensitivity

(32)

Tabel 19. Tabulasi Hasil Maximum Stress untuk Variasi

Kerapatan Mesh

(33)

KESIMPULAN

1. Dalam kondisi ini jacket struktur 4 kaki pada saat dilakukan analisis statis memiliki

member unity check paling besar adalah 0.849 dengan faktor 1.5 pada member 84.

1.5 merupakan faktor yang dicari setelah member unity check pada faktor 2.00 mengalami kegagalan dengan hasil sebesar 1.314.

2. Gaya tambah yang timbul pada struktur sebesar 4091,97 KN pada saat kecepatan angin 5,13 m/s kecepatan angin lokal). Gaya sebesar 4633,42 KN pada saat kecepatan angin 20 knots (GL Noble Denton). Dan gaya sebesar 4207,52 KN pada saat kecepatan angin 7,4 m/s (Skala Beaufort). Apabila melihat hasil perhitungan respon struktur akibat adanya gaya angin pada saat pengangkatan dilakukan, apabila disesuaikan dengan pernyataan pada API RP 2A-WSD tepat pada kecepatan angin 12,71 m/s. dan DNV Pt2 Ch5 Lifting (1996) mengenai Dynamic

Amplification Factor yang telah mereka tetapkan tepat pada kecepatan angin 8,07

m/s pada Onshore, kecepatan angin 9,5 m/s pada Inshore.

3. Analisis lokal pada struktur padeye dilakukan dengan menggunakan ANSYS Workbench dan didapatkan hasil equivalent stress sebesar 5,0185 Mpa, dengan tegangan ijin pada material Baja A36 sebesar 165 Mpa.

(34)

SARAN

1. Perlu dilakukan analisis secara statis maupun dinamis pada struktur

jacket saat proses lifting apabila struktur padeye digantikan dengan

struktur trunion.

2. Perlu dilakukan analisis lifting pada saat intalasi pada site dengan modul

(35)

DAFTAR PUSTAKA

API RP 2A WSD 21st Edition, 2007, Recomanded Practice for Planning, Designing, and

Constructing Fixed Offshore Platform, Washington DC, American Petroleum Institute.

Battacharyya, S. Kumara, Idichandy, V.G., 1985, On Experimental

Investigation of Loadout, Launching and Upending of Offshore Steel Jacket, Applied

Ocean Reaserch, Vol. 7 No.1.

DNV Part 2 Chapter 5 – Lifting, 1996, Rules of Planning and Execution of Marine

Operations, Norway, Det Norske Veritas.

GL Noble Denton 0027/ND REV9, 2010, Guidelines For Marine Lifting Operation, Technical Policy Board.

Novanda, A. Krisna, 2012, Analisis Lifting Topside Platform dengan Pendekatan Dinamik

Berbasis Resiko, Laporan Tugas Akhir, Surabaya, Jurusan Teknik Kelautan-ITS.

Rajasekaran, S., Annet, D., Choo, Y. Sang, 2008, Optimal Location for

Heavy Lifts for Offshore Platform, Asian Journal of Civil Engineering, Vol.9 No.6:

605-627.

Simatupang, R. Perma, 2008, Analisa Struktur Padeye pada Proses Lifting Deck

(36)