PERENCANAAN BANGUNAN LEPAS PANTAI STATIS (TRB II) - MO091320

PERENCANAAN BANGUNAN LEPAS PANTAI STATIS (TRB II) - MO091320

PERANCANGAN STRUKTUR JACKET TIGA KAKI PADA LEIGEN Z-10 WELLHEAD PLATFORM

FAUZAN AWAL RAMADHAN NRP. 4313 100 129 MUHAMMAD ADIMAS HASNAN HABIB NRP. 4313 100 130 JAMHARI HIDAYAT BIN MUSTOFA NRP. 4313 100 149

DOSEN PEMBIMBING :

Nur Syahroni, S.T., M.T., Ph.D.

Ir. Murdjito, M.Sc.

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2016

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | ii

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN TUGAS RANCANG BESAR (TRB) II (MO141315) Perancangan Struktur Lepas Pantai Statis – Wellhead Platform

Sehubungan dengan tugas mata kuliah Tugas Rancang Besar (TRB) II dalam merancang struktur lepas pantai statis tipe Wellhead Platform yang dilaksanakan pada semester ganjil tahun ajaran 2016/2017 di Jurusan Teknik Kelautan – FTK ITS, maka kami:

FAUZAN AWAL RAMADHAN NRP 4313.100.129

M. ADIMAS HASNAN HABIB NRP 4313.100.130

JAMHARI HIDAYAT MUSTOFA NRP 4313.100.149

Dengan ini telah menyelesaikan laporan TRB II dan diketahui/disetujui oleh dosen pembimbing.

Surabaya, 5 Januari 2017

Mengetahui/menyetujui,

Dosen Pembimbing I

Nur Syahroni, ST., MT., Ph.D.

NIP. 197306021999031002

Dosen Pembimbing II

Ir. Murdjito, M.Sc. Eng, NIP. 196501231996031001

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | iii

RINGKASAN

Dalam mata kuliah Tugas Rancang Besar (TRB II) mahasiswa diberi tugas untuk membuat suatau perancangan struktur lepas pantai statis. Di dalam pembuatan perancangan struktur ini diperlukan langkah-langkah perancangan yang tepat dan sesuai standar yang diajukan.

Platform yang dirancang adalah platform yang berfungsi sebagai Wellhead Platform dengan jumlah kaki 3 dan berorientasi +60⁰ dari arah True North. Platform ini ditempatkan pada kedalaman 160 ft, dengan fasilitas yang dipasanng pada dua deck yaitu main deck (80x80 ft) dan cellar deck (80x90 ft) yang mengakomodasi 5 conductor dan 6 riser serta helideck yang dirancang untuk helikopter Boeing Tipe Vertol BK-117. Platform ini memiliki tinggi total 236 ft dari mudline.

Hasil perancangan yang telah dilakukan secara perhitungan manual kemudian diinputkan untuk pemodelan numerik dengan bantuan software SACS 5.7 lalu dilakukan berbagai analisis yakni analisis pada Member Unity Check (UC), Beban Vertikal dan Horizontal, dan Joint Displacement. Namun yang terpenting atau acuan dalam melakukan redesign agar memiliki struktur yang kaut adalah berdasarkan hasil analisis UC sebab akan mengetahui hasil dari rasio tegangan sebenarnya dengan tegangan izin (A36).

Berikut ini adalah tabel dari hasil konfigurasi akhir untuk profil girder dan tubular member pada Wellhead Platform,

Deck Profil Girder

Main Girder Secondary Girder Cellar Deck W 36 x 652 W 12 x 210

Main Deck W 36 x 800 W 12 x 170 Heli Deck W 10 x 88 W 6 x 12

Tubular Member Diameter (in) Ketebalan (in)

Heli Deck Leg 15 3/4

Main Deck Leg 35 1 1/2

Cellar Deck Leg 45 1

Jacket Leg 65 1 3/4

Jacket Brace 24 1

Pile 60 1 3/4

Conductor 20 3

Riser 20 2

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | iv Berikut ini adalah tabel hasil UC akhir untuk setiap kondisi berdasarkan aturan ISO 19902 yang dapat memberikan gambaran bahwa dengan konfigurasi akhir profil struktur Wellhead Platform dari tabel sebelumnya dapat dikatakan telah aman berdasarkan analisis global karena nilai UC pada member-member utama dari struktur telah di atas satu atau memenuhi tegangan izin (A36)

Load ID Deskripsi

Nilai UC Redesign Maksimum

OP I OP II ST I ST II

MGM Main Deck Main Girder 0.53 0.75 0.36 0.25

MGC Cellar Deck Main Girder 0.44 0.98 0.46 0.32

MGH Heli Deck Main Girder 0.86 0.72 0.89 0.88

SGM Main Deck Secondary Girder 0.64 0.94 0.6 0.43 SGC Cellar Deck Secondary Girder 0.79 0.96 0.88 0.58 SGH Heli Deck Secondary Girder 0.59 0.6 0.77 0.49

DLM Main Deck Leg 0.7 0.82 0.47 0.33

DLC Cellar Deck Leg 0.38 0.48 0.5 0.36

DLH Heli Deck Leg 0.21 0.31 0.23 0.21

CON Conductors 0.34 0.61 0.29 0.25

RSR Risers 0.21 0.3 0.18 0.16

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanallahu wa ta’ala yang telah memberikan rahmat, berkat, nikmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Perancangan Struktur Lepas Pantai Statis (TRB II) ini dengan baik. TRB II ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib diambil oleh setiap mahasiswa Teknik Kelautan untuk mengerti dan memahami tentang konstruksi bangunan laut terutama Struktur Lepas Pantai Statis atau Fixed Jacket Offshore Platform.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak–pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan TRB II ini, antara lain:

1. Bapak Nur Syahroni, S.T., M.T., Ph.D. dan Bapak Ir. Murdjito, M.Sc.Eng. selaku dosen pembimbing TRB II selama dua semester.

2. Keluarga penulis yang telah memberikan support baik moril maupun materiil.

3. Teman–teman penulis angkatan 2013 (Valtameri L-31) dan senior-senior penulis yang banyak membantu dalam menyelesaikan tugas TRB II ini baik dalam perhitungan maupun pemodelan struktur dengan bantuan software SACS 5.7.

4. Dan semua pihak yang telah memberikan kontribusi untuk menuntuaskan Tugas Mata Kuliah Perancangan Struktur Lepas Pantai Statis (TRB II) ini.

Penulis menyadari bahwa di dunia ini tidak ada yang sempurna sehingga saran dan kritik yang membangun pada laporan ini sangat diharapkan agar dapat memberikan kebermanfaatan seluas-luasnya bagi pembaca manapun.

Surabaya, 5 Januari 2017

Penulis

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

RINGKASAN ... iii

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah... 2

1.5 Manfaat ... 3

BAB II DASAR TEORI 2.1 Perancangan Struktur Jacket ... 4

2.1.1 Perencanaan ... 4

2.1.2 Kriteria Perancangan... 4

2.1.3 Code dan Standard... 4

2.1.4 Struktur Pancang ... 5

2.2 Desain untuk Kondisi Statis (In-place Situation) ... 5

2.2.1 Design Action (Fd) ... 6

2.2.2 Beban Mati (Dead Loads)... 6

2.2.3 Beban Hidup (Live Loads) ... 7

2.2.4 Beban Lingkungan ... 7

2.2.5 Beban Konstruksi ... 7

2.2.6 Beban Pemindahan dan Pemasangan Kembali ... 7

2.2.7 Beban Dinamis ... 7

2.3 Kondisi Pembebanan dan Penentuan Beban Kombinasi ... 8

2.4 Penentuan Teori Gelombang ... 9

2.5 Persamaan Morison ... 11

2.6 Gaya Gelombang pada Silinder Langsing Terpancang Miring... 12

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | vii

2.7 Perhitungan Gaya Arus ... 14

2.8 Perhitungan Gaya Angin ... 15

2.9 Desain Struktur Baja ... 16

2.9.1 Desain Pelat ... 16

2.9.2 Desain Beam ... 16

2.9.3 Desain Tubular Member (Deck Leg) ... 19

2.9.4 Desain Tubular Member (Jacket Leg) ... 20

2.9.5 Desain Tubular Member (Jacket Braces) ... 21

2.10 Desain Pondasi (Pile) ... 21

2.11 Ukuran Awal Struktur Jacket ... 23

2.11.1 Cylindrical Member Design... 24

2.12 Desain Pondasi Pile dan Kapasitas Dukung Ultimate Tanah ... 26

2.12.1 Metode Klasifikasi Tanah dalam Perancangan Fondasi ... 26

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Bagan Alir Perancangan ... 27

3.2 Penjelasan Bagan Alir ... 29

BAB IV KRITERIA PERANCANGAN 4.1 Jenis Platform ... 31

4.2 Arah Orientasi Platform... 31

4.3 Kondisi Lingkungan ... 31

4.4 Koefisien Hidrodinamika ... 32

4.5 Studi Layout Equipment ... 32

4.6 Elevasi Deck ... 33

4.7 Penentuan Ukuran Deck Leg ... 33

4.8 Penentuan Konfigurasi Jacket ... 34

4.9 Penentuan Dimensi Jacket ... 35

4.10 Data Tanah ... 37

4.11 Marine Growth ... 37

4.12 Splash Zone ... 37

BAB V PERANCANGAN AWAL 5.1 Deck ... 38

5.2 Deck Leg ... 39

5.3 Jacket ... 40

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | viii

5.4 Pile ... 40

BAB VI PEMODELAN NUMERIK DENGAN SACS 6.1 Umum ... 41

6.2 Tahapan Pemodelan Leigen Z-10 dengan SACS 5.7 Structure Definition Wizard ... 41

6.3 Penentuan Pembebanan ... 46

BAB VII HASIL PEMODELAN NUMERIK DAN ANALISIS 7.1 Member Unity Check ... 50

7.2 Beban Vertikal dan Horizontal ... 53

7.3 Joint Displacement ... 55

BAB VII KONFIGURASI AKHIR DAN KESIMPULAN ... 57

DAFTAR PUSTAKA ... 63 LAMPIRAN

A – PERHITUNGAN & ANALISIS DESAIN WELLHEAD PLATFORM B – DESAIN DECK LAYOUT & RENCANA ELEVASI

C – PEMODELAN NUMERIK WELLHEAD PLATFORM

D – INPUT PEMODELAN NUMERIK WELLHEAD PLATFORM E – OUTPUT PEMODELAN NUMERIK WELLHEAD PLATFORM F – LEMBAR ASISTENSI TRB II

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Faktor pembebanan untuk empat kondisi ... 8

Gambar 2.2 Perbedaan faktor pembebanan dari berbagai code kondisi operasi ... 9

Gambar 2.3 Perbedaan faktor pembebanan dari berbagai code kondisi badai ... 9

Gambar 2.4 Grafik area penentuan aplikatif teori gelombang ... 10

Gambar 2.5 Silinder terpancang miring dalam medan propagasi gelombang ... 12

Gambar 2.6 Beban merata tumpuan Sederhana ... 16

Gambar 2.7 Beban terpusat tumpuan jepit ... 17

Gambar 2.8 Beban merata tumpuan jepit ... 18

Gambar 2.9 Tabel C-C2.2 kolom ... 19

Gambar 2.10 Parameter desain untuk tanah terentu ... 22

Gambar 3.1 Bagan alir perancangan ... 29

Gambar 4.1 Arah orientasi anjungan ... 31

Gambar 4.2 Tipe tanah ... 37

Gambar 5.1 Distribusi beban pada Main Deck Leg ... 39

Gambar 5.2 Distribusi beban pada Cellar Deck Leg ... 39

Gambar 6.1 Dialog elevation ... 42

Gambar 6.2 Dialog leg ... 42

Gambar 6.3 Model jacket tiga kaki tanpa topside structure tampak isometri ... 43

Gambar 6.4 Dialog joint dan member ... 43

Gambar 6.5 Memberi properties dan groupings... 44

Gambar 6.6 Input ‘Load Members’ dan pembebanan ‘Load Properties’ ... 45

Gambar 6.7 Cek model ... 45

Gambar 7.1 Keterangan member pada UC ‘merah’ saat kondisi OP II awal ... 52

Gambar 8.1 Layout equipment dan girders untuk heli deck ... 57

Gambar 8.2 Layout equipment dan girders untuk cellar deck ... 58

Gambar 8.3 Layout equipment dan girders untuk main deck ... 58

Gambar 8.4 Rencana elevasi pada tampak samping ... 59

Gambar 8.5 Rencana elevasi pada tampak depan ... 59

Gambar 8.6 Graphic hasil running akhir kondisi badai I dan II ... 61

Gambar 8.7 Graphic hasil running akhir kondisi operasional I dan II ... 62

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor pembebanan untuk empat kondisi ... 8

Tabel 2.2 Faktor pembebanan dari berbagai code untuk kondisi operasi ... 9

Tabel 2.3 Faktor pembebanan dari berbagai code untuk kondisi badai ... 9

Tabel 2.4 Effective length factor and reduction factor ... 25

Tabel 6.1 Tabel penamaan beban terhadap Leigen Z-10 pada SACS 5.7. ... 46

Tabel 6.2 Pengelompokkan beban berdasarkan ISO 19902 ... 47

Tabel 6.3 Matriks pembebanan untuk kondisi operasi I (OP I) ... 47

Tabel 6.4 Matriks pembebanan untuk kondisi operasi II (OP II) ... 48

Tabel 6.5 Matriks pembebanan untuk kondisi badai I (ST I) ... 48

Tabel 6.6 Matriks pembebanan untuk kondisi badai II (ST II)... 49

Tabel 7.1 Perbandingan UC awal maksimum dan redesign ... 50

Tabel 7.2 UC dengan member pada kondisi OP II awal ... 51

Tabel 7.3 UC dengan member pada kondisi OP II redesign... 51

Tabel 7.4 Gaya-gaya kondisi operasi I dan II desain awal ... 53

Tabel 7.5 Gaya-gaya kondisi operasi I dan II redesign ... 53

Tabel 7.6 Gaya-gaya kondisi badai I dan II desain awal ... 54

Tabel 7.7 Gaya-gaya kondisi badai I dan II redesign ... 54

Tabel 7.8 Joint Displacement Maksimum Kondisi Operasi I desain awal ... 55

Tabel 7.9 Joint Displacement Maksimum Kondisi Operasi II desain awal ... 55

Tabel 7.10 Joint Displacement Maksimum Kondisi Operasi I redesign ... 55

Tabel 7.11 Joint Displacement Maksimum Kondisi Operasi II redesign ... 55

Tabel 7.12 Joint Displacement Maksimum Kondisi Badai I desain awal ... 56

Tabel 7.13 Joint Displacement Maksimum Kondisi Badai II desain awal ... 56

Tabel 7.14 Joint Displacement Maksimum Kondisi Badai I redesign ... 56

Tabel 7.15 Joint Displacement Maksimum Kondisi Badai II redesign ... 56

Tabel 8.1 Properti Secondary Girder Awal & Akhir ... 60

Tabel 8.2 Properti Main Girder Awal & Akhir ... 60

Tabel 8.3 Properti Pelat Awal & Akhir ... 60

Tabel 8.4 Properti Tubular Member Awal & Akhir ... 60

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi perancangan bangunan lepas pantai berkembang pesat seiring meningkatnya kebutuhan dunia akan minyak dan gas bumi. Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak di dunia. Sehingga teknologi perancangan bangunan lepas pantai sangat dibutuhkan untuk proses eksplorasi di Indonesia.

Salah satu teknologi untuk keperluan eksplorasi adalah anjungan lepas pantai, baik yang tipe terpanjang (fixed structure) seperti jacket structure maupun yang bersifat terapung (floating strucure) seperti semisubmersible. Struktur jacket adalah salah satu jenis struktur lepas pantai terpancang yang terdiri dari struktur deck (main deck, cellar deck dan heli deck), jacket leg sebagai penyangga deck, dan tiang pancang sebagai penyalur gaya – gaya yang bekerja pada struktur ke dalam tanah. Pada perairan Indonesia, struktur anjungan lepas pantai yang umum digunakan adalah struktur jacket karena lebih ekonomis dan sesuai dengan kedalaman perairan yang relatif dangkal.

Pada Tugas Rancang Besar II ini, akan dirancang sebuah Wellhead Platform. Proses perancangan platform ini didasarkan pada beberapa pedoman yang digunakan pada dunia nyata, yaitu ISO 19902 (2007), AISC ASD Manual 13^th Edition , ASTM, dan beberapa buku pedoman lainnya.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam pengerjaan Tugas Rancang Besar II Lepas Pantai ini diangkat beberapa permasalahan antara lain:

1. Bagaimana menentukan ukuran dan konfigurasi awal pada Cellar Deck, Main Deck, dan Heli Deck.

2. Bagaimana menentukan posisi awal peralatan yang ada untuk tipe Wellhead Platform pada Cellar Deck dan Main Deck berdasarkan titik berat?

3. Bagaimana menentukan profil awal untuk scantlings struktur tiap deck, rencana elevasi, deck leg, pile, jacket leg, dan jacket braces?

4. Bagaimana menentukan pemodelan 3D secara numerik untuk desain awal dari seluruh struktur Wellhead Platform dengan bantuan software SACS 5.7?

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 2 5. Bagaimana menentukan dimensi untuk redesign dari hasil analisis numerik SACS 5.7

agar memiliki ketahanan struktur yang aman?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan pada perancangan Wellhead Platform ini adalah:

1. Mengaplikasikan dari hasil pengetahuan tentang mekanika teknik untuk perhitungan struktur Wellhead Platform.

2. Menentukan dimensi pada tiap deck dan tata letak peralatan yang ada untuk Wellhead Platform.

3. Menentukan dimensi awal untuk scantlings struktur tiap deck, rencana elevasi, deck leg, pile, jacket leg, dan jacket braces.

4. Memodelkan dengan bantuan software SACS 5.7 berdasarkan hasil perhitungan untuk desain awal.

5. Mengetahui ketahanan struktur berdasarkan hasil analisis numerik dari SACS 5.7 dan dimensi yang aman untuk digunakan struktur pada Wellhead Platform

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan dalam perancangan ini adalah : 1. Bangunan lepas pantai yang akan dirancang adalah Wellhead Platform.

2. Satuan yang diterapkan adalah satuan English atau Imperial Units dimana satuan panjang adalah foot (ft) atau inch (in), kecepatan adalah ft/s, dan gaya adalah pounds (psf) atau kilopounds (kips).

3. Material yang digunakan untuk keseluruhan struktur adalah baja A36 (ASTM) dengan tegangan leleh (yield stress) 36 ksi.

4. Perhitungan dan analisis untuk menentukan dimensi awal terhadap struktur secara keseluruhan didasarkan pada mekanika statis elastis yang mengabaikan dampak dinamis (beban lingkungan).

5. Pembebanan konstruksi untuk loadout, seafastening, lifting, dan instalasi tidak dipertimbangkan dalam perancangan awal struktur Wellhead Platform ini.

6. Properti untuk struktur penopang peralatan yang ada dan aktivitas pada deck didasarkan katalog dari AISC (American Institute of Steel Construction) 13^th Edition (2005).

7. Seluruh hasil perhitungan telah disesuaikan dengan aturan pada International Standard ISO 19902 (2007).

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 3 8. Analisis berbasis metode elemen hingga dengan SAC 5.7 hanya sebatas pada analisis global untuk dapat mengetahui Unity Check (UC) dari setiap member untuk struktur Wellhead Platform.

9. Redesign dilakukan secara bertahap untuk konfigurasi dan dimensi terhadap scantlings dan member baja silindris.

1.5 Manfaat

Manfaat dari mata kuliah perancangan struktur bangunan lepas pantai statis ini adalah agar mahasiswa teknik kelautan dapat menerapkan pengetahuan dari mata kuliah Mekanika Teknik, Mekanika Tanah, Perancangan dan Konstruksi Bangunan Laut dan Hidrodinamika dengan melakukan perhitungan secara bertahap agar dapat memahami dalam perancangan struktur lepas pantai untuk Wellhead Platform.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 4

BAB II DASAR TEORI

Struktur jacket adalah salah satu jenis struktur lepas pantai terpancang yang terdiri dari struktur deck (main deck, cellar deck, dan heli deck), jacket leg sebagai penyangga deck, dan tiang pancang sebagai penyalur gaya – gaya yang bekerja pada struktur ke dalam tanah.

Penggunaan struktur jacket hanya terbatas untuk perairan – perairan yang tidak terlalu dalam dan konfigurasi deck yang sederhana.

2.1 Perancangan Struktur Jacket 2.1.1 Perencanaan

Tahap perencanaan dalam pembangunan struktur lepas pantai merupakan suatu tahapan awal yang akan menentukan bagaimana seharusnya pengolahan berbagai data dilakukan. Dalam tahapan ini perlu diperhitungkan dengan matang segala hal mulai dari awal sampai hasil akhir, dengan memasukkan berbagai beban-beban yang bekerja pada struktur tersebut. Perhitungan pada proses perencanaan berfungsi untuk menentukan srtruktur yang efisien dari berbagai aspek sesuai dengan fungsi dan beban-beban yang bekerja. Selain perhitungannya, aspek kesetimbangan dalam desain juga digunakan dalam tahapan ini.

Berbagai pertimbangan mengenai pengambilan keputusan tentang tata letak equipment pada masing-masing deck hingga akses yang mudah digunakan dalam sebuah bangunan lepas pantai tersebut.

2.1.2 Kriteria Perancangan

Kriteria perancangan yang digunakan adalah meliputi semua persyaratan operasional dan kriteria lingkungan yang berpengaruh pada platform, baik dalam kondisi operasi maupun dalam kondisi badai (storm).

2.1.3 Codes dan Standard

Perancangan harus mengacu pada aturan/code tertentu yang sudah berlaku dalam dunia perancangan struktur. Code dan standard ini berguna kelak dalam setiap pengambilan sebuah keputusan yang berkaitan dengan perencanaan perancangan. Code yang direkomendasikan untuk kasus ini adalah code ISO 19902 atau API RP 2 LRFD. Untuk material struktur mengacu pada AISC ASD dan ASTM.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 5 2.1.4 Struktur Pancang

Sebuah konstruksi jacket steel platform pada umumnya terdiri atas tiga bagian utama (McClelland, B., 1986) yaitu:

a. Geladak (deck) dan Bangunan Atas (superstructure)

Geladak adalah bagian yang berada diatas permukaan air dan merupakan fasilitas utama jacket yang menentukan fungsi struktur. Konstruksi geladak jacket platform berada pada ketinggian tertentu dari permukaan air tenang (LWL) sehingga tidak terjangkau gelombang laut. Konstruksi geladak terdiri atas beberapa kelompok jenis konstruksi (modules) dimana jumlah, kelengkapan, dan fasilitas yang ada pada geladak tergantung pada fungsi utama yang harus dilaksanakan oleh jacket platform itu sendiri.

b. Jacket

Jacket merupakan badan jacket steel platform yang sebagian besar berupa konstruksi pipa (tubular). Struktur jacket sebagian besar terendam air hingga dasar laut. Fungsi utama struktur jacket adalah menopang konstruksi geladak dan fasilitas produksi yang ada, menahan struktur dari beban lateral, dan momen guling akibat beban lingkungan (gelombang, arus, pasang surut).

c. Tiang Pancang (piles)

Tiang pancang merupakan struktur jacket platform yang dipancangkan ke dalam dasar laut hingga kedalaman 30 – 150 m. Fungsi utama tiang pancang adalah sebagai fondasi struktur jacket yang menahan beban lateral dan aksial yang ditransformasikan ke tanah.

Untuk itu karakteristik fondasi jacket platform selain ditentukan oleh perancangan tiang pancang itu sendiri juga ditentukan oleh kondisi tanah yang ada (soil mechanics).

2.2 Desain untuk Kondisi Statis (In-place Situation)

Berdasarkan ISO 19902 bahwa struktur bangunan lepas pantai harus didesain yang dapat menahan beban permanen (self weight, beban pelat, dsb), beban variabel (peralatan tiap deck, dsb), dan beban lingkungan atau beban dinamis yang terjadi baik kondisi operasi maupun kondisi badai agar menghasilkan efek yang paling buruk terhadap struktur.

Untuk itu faktor pembebanan harus diterapkan untuk setiap beban internal (interna force) seperti member, joint, dan fondasi struktur fixed jacket platform agar dapat mengetahui kekuatannya telah memenuhi Unity Check (UC) yang diinginkan dari hasil pemodelan numerik (SACS 5.7) dimana UC adalah rasio antara tegangan yang sebenarnya tiap member terhadap tegangan izin sehingga ketika rasionya lebih dari satu maka diperlukan redesign.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 6 2.2.1 Design Action (Fd)

Faktor beban permanen, beban variabel, dan beban lingkungan yang digunakan dapat dilihat pada persamaan berikut ini:

𝑭_𝒅 = 𝜸_{𝒇,𝑮𝟏}𝑮_𝟏+ 𝜸_{𝒇,𝑮𝟐}𝑮_𝟐+ 𝜸_{𝒇,𝑸𝟏}𝑸_𝟏+ 𝜸_{𝒇,𝑸𝟐}𝑸_𝟐+ 𝜸_𝒇,𝑬𝑬 (2.1) Keterangan,

𝜸_{𝒇,𝑮𝟏}, 𝜸_{𝒇,𝑮𝟐}, 𝜸_{𝒇,𝑸𝟏}, 𝜸_{𝒇,𝑸𝟐}, 𝜸_𝒇,𝑬 : adalah faktor pembebanan dari beban permanen, beban variabel, dan beban lingkungan.

Untuk selengkapnya penjelasan mengenai G1, G2, Q1, Q2, dan E akan dibahas pada sub-bab berikutnya.

2.2.2 Beban Mati (Dead Loads/Permanent Actions)

Beban mati merupakan beban yang berasal dari berat struktur platform sendiri dan berat berbagai peralatan yang permanen serta struktur peralatan tambahan yang beratnya tidak berubah dalam kondisi operasi. Berdasarkan ISO 19902, beban mati pada struktur meliputi:

a. Permanent Actions 1 (G1)

Beban mati untuk variabel G1 terdiri dari:

i. Berat struktur platform di udara, termasuk berat pipa, grout, dan ballast.

ii. Berat peralatan dan struktur peralatan tambahan yang menyatu secara permanen pada platform.

iii. Gaya hidrostatis yang berlaku pada struktur di bawah garis air termasuk tegangan eksternal dan gaya apung (buoyancy).

b. Permanent Actions 2 (G2)

Beban mati untuk variabel G2 adalah beban pada platform yang meliputi berat equipment dan objek-objek lainnya. Beban ini dapat berubah dari beberapa macam moda operasi namun ada juga beberapa equipment yang tetap konstan untuk periode waktu yang lama. Antara lain: berat peralatan pengeboran dan peralatan produksi yang portable, berat living quarters, peralatan menyelam, heliport dan peralatan lainnya yang bisa dipindah-pindahkan.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 7 2.2.3 Beban Hidup (Live Loads/Variable Actions)

Beban hidup merupakan beban yang berlaku pada struktur selama operasinya saja dan bisa berubah-ubah selama kondisi operasi atau dari kondisi operasi ke kondisi yang lain.

Berdasarkan ISO 19902, beban hidup meliputi:

1. Variable Actions 1 (Q1) meliputi berat fluida dan suplai yang dikonsumsi yang berada pada pipa dan tangki storage.

2. Variable Actions 2 (Q2) adalah gaya-gaya dengan durasi pendek bekerja pada struktur selama operasi, misalnya drilling, material handling, vessel mooring, dan helicopter loading, akibat penggunaan crane.

2.2.4 Beban Lingkungan (Environmental Actions)

Beban lingkungan merupakan beban yang berlaku pada platform melalui fenomena alam meliputi angin, arus, gelombang, gempa bumi, salju, es, dan pergeseran lempeng bumi.

Beban lingkungan termasuk juga variasi tekanan hidrostatis dan gaya apung pada tiap member yang disebabkan oleh perubahan tinggi muka air laut akibat gelombang dan pasang surut. Beban lingkungan harus diantisipasi dari berbagai arah kecuali jika pengetahuan tentang kondisi spesifik menjadikan sebuah asumsi yang berbeda lebih masuk akal.

2.2.5 Beban Konstruksi

Beban konstruksi timbul dari proses fabrikasi, loadout, transportasi, dan instalasi.

Berat konstruksi ini juga harus diperhitungkan dalam perancangan.

2.2.6 Beban Pemindahan dan Pemasangan Kembali

Khusus untuk platform yang akan dipindahkan ke lokasi yang baru, beban yang berasal dari pemindahan, onloading, transportasi, upgrading, dan pemasangan kembali harus juga dipertimbangkan sebagai tambahan beban konstruksi.

2.2.7 Beban Dinamis

Beban dinamis merupakan beban yang berlaku pada platform dalam kaitan dengan respons terhadap eksitasi siklis natural atau reaksi terhadap tumbukan. Eksitasi dari platform dapat berasal oleh gelombang, angin, gempa bumi atau permesinan sedangkan tumbukan dapat berasal dari barge atau kapal yang merapat ke platform maupun dari proses pengeboran.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 8 2.3 Kondisi Pembebanan dan Penentuan Beban Kombinasi

Kondisi pembebanan harus meliputi kondisi lingkungan yang dikombinasikan dengan beban hidup dan beban mati yang sesuai melalui cara-cara berikut:

a. Kondisi lingkungan saat operasi dikombinasikan dengan beban mati dan beban hidup minimum atau bahkan ditiadakan sesuai dengan kondisi operasi normal pada platform.

b. Kondisi lingkungan saat operasi dikombinasikan dengan beban mati dan beban hidup maksimum sesuai dengan kondisi operasi normal pada platform.

c. Kondisi lingkungan saat badai dikombinasikan dengan beban mati dan beban hidup maksimum sesuai kondisi ekstrem pada platform.

d. Kondisi lingkungan saat badai dikombinasikan dengan beban mati dan beban hidup minimum sesuai kondisi ekstrem pada platform.

Tabel 2.1 Faktor pembebanan untuk empat kondisi (Sumber: International Standard ISO 19902 1^st Edition)

Berikut ini penjelasan dari masing-masing Design Situation dari Tabel 2.1:

a. Kondisi Operasi I (OP I)

Hanya beban mati (G1) dan beban hidup (G2).

b. Kondisi Operasi II (OP II)

Situasi operasi dengan kondisi angin, gelombang, dan arus yang sesuai.

c. Kondisi Badai I (ST I)

Kondisi ekstrem ketika efek beban karena beban mati dan beban hidup ‘tambahan’.

d. Kondisi Badai II (ST II)

Kondisi ekstrem ketika efek beban karena beban mati dan beban hidup ber’lawanan’.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 9 Selain itu, berikut ini Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 mengenai perbedaan faktor pembebanan antar standard dan rules yang dikenal luas sekaligus mengetahui nilai faktor pembebanan lingkungan yang ingin diketahui terhadap kondisi operasi dan ekstrem (badai).

Tabel 2.2 Faktor pembebanan dari berbagai code untuk kondisi operasi (Sumber: ‘Marine Structural Design Calculations’ hal. 74 oleh M. El-Reedy)

Tabel 2.3 Perbedaan faktor pembebanan dari berbagai code untuk kondisi badai (Sumber: ‘Marine Structural Design Calculations’ hal. 73 oleh M. El-Reedy) Catatan dari Tabel 2.3 :

𝜸_𝑬𝑳𝒔 adalah faktor pembebanan yang sesuai untuk substruktur berdasarkan lokasi instalasi suatu bangunan lepas pantai tetapi ISO 19902 membolehkan nilai 𝜸_𝑬𝑳𝒔 dengan 1.35 jika tidak memiliki informasi yang tersedia.

2.4 Penentuan Teori Gelombang

Teori gelombang yang digunakan dalam perancangan suatu struktur ditentukan berdasarkan parameter tak berdimensi dari kedalaman dan tinggi gelombang yang terjadi dengan bantuan grafik region of validity atau applicability menurut code yang ada pada API RP 2A – LRFD sebagaimana pada Gambar 2.1.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 10 Gambar 2.4 Grafik area penentuan aplikatif teori gelombang

(Sumber: ‘Marine Structural Design Calculations’ hal. 48 oleh M. El-Reedy) Keterangan, 𝑑 𝑔⁄ 𝑇_𝑎𝑝𝑝² : parameter kedalaman relative (relative depth)

𝐻⁄ 𝑇𝑔 _𝑎𝑝𝑝² : parameter kecuraman gelombang (wave steepness)

d : kedalaman laut

H : tinggi gelombang

g : percepatan gravitasi

Tapp : periode gelombang (apparent)

Untuk mengetahui teori gelombang yang akan digunakan berdasarkan data gelombang berupa variabel d, H, g, dan T maka harus dilakukan perhitungan terhadap kedua parameter tak berdimensi lalu mencari titik temu pada grafik Gambar 2.1 dengan koordinat parameter-parameter tak berdimensi yang telah dihitung. Sehingga titik temu akan berada pada suatu area tertentu yang dapat menerapkan teori gelombang yang sesuai dan mempresentatifkan kondisi perairannya.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 11 Teori gelombang ini digunakan untuk perhitungan manual beban lingkungan terhadap Welhead Platform jika diperlukan dan sebagai penginputan untuk pemodelan numerik dengan software SACS 5.7.

Berdasarkan Gambar 2.1 pada penentuan teori gelombang menggunakan region of applicability of stream function maka dari data yang ada baik pada saat operasi maupun ekstrem (storm) diperoleh teori gelombang Stokes orde 5 (lima) setelah melakukan perhitungan pada kedua parameter tak berdimensi. Persamaan teori gelombang Stokes orde 5 diberikan notasi yang sama dengan notasi yang digunakan pada teori Airy (Gelombang Reguler).

2.5 Persamaan Morison

Gaya total [F(y)] yang bekerja pada pile dengan tinggi y di atas seafloor dapat ditunjukkan menjadi komponen gaya drag dan inersia (FD dan FI) pada persamaan (2.12) sesuai ISO 19902.

𝑭(𝒚) = 𝑭_𝑫(𝒚) + 𝑭_𝑰(𝒚) = 𝑪_𝒅∙𝟏

𝟐𝝆_𝒘∙ 𝑨 ∙ 𝑼 ∙ |𝑼| + 𝑪_𝒊∙ 𝝆_𝒘∙ 𝑽 ∙𝝏𝑼

𝝏𝒕 (2.2)

Keterangan, F : Vektor gaya hidrodinamis per satuan panjang (kN) FD : Vektor gaya drag per satuan panjang (kN)

FI : Vektor gaya inersia per satuan panjang (kN) Cd : Koefisien drag

ρw : Berat jenis air (ton/m³)

A : Luas silinder per satuan panjang (diameter bidang frontal) (m²) V : Volume silinder per satuan panjang (m³)

D : Diameter efektif dari silinder termasuk marine growth (m) U : Komponen vektor kecepatan dari air

U : Harga mutlak dari U Ci : Koefisien inersia

U : Komponen vektor percepatan lokal

t : Komponen vektor waktu Berdasarkan ISO 19902 didapatkan nilai Cd dan Cm:

Permukaan halus : Cd = 0.65, Ci = 1.6 Permukaan kasar : Cd = 1.05, Ci = 1.2

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 12 2.6 Gaya Gelombang pada Silinder Langsing Terpancang Miring

Gambar 2.5 Silinder terpancang miring dalam medan propagasi gelombang (Sumber: Kuliah Hidrodinamika oleh Eko Djatmiko)

Dari parameter-parameter kinematis dan dinamis yang terlah diperhitungkan berdasarkan data lingkungan, teori gelombang, dan persamaan Morison yang sesuai kemudian dapat juga menghitung gaya-gaya yang terjadi pada struktur atau silinder terpancang sebagaimana pada Gambar 2.4 akibat dari gaya gelombang.

Dawson dalam bukunya, Offshore Structural Engineering (1986) dan Chakrabarti dalam bukunya, Hydrodynamics of Offshore Structures (1987) telah menentukan persamaan umum untuk gaya gelombang pada sebuah struktur terpancang miring dalam medan propagasi gelombang (baik secara 2D atau 3D). Namun dengan bantuan software SACS 5.7, gaya gelombang telah diperhitungkan dengan penginputan berdasarkan data lingkungan yang ada.

Untuk langkah-langkah perhitungan manualnya adalah sebagai berikut:

i. Vektor satuan panjang silinder

Pertama menghitung vektor satuan panjang silinder dengan rumus pada persamaan 2.3.

𝒄_𝒙 = 𝐬𝐢𝐧 𝜷 𝐜𝐨𝐬 𝜶 𝒄_𝒚 = 𝐜𝐨𝐬 𝜷 𝒄_𝒛 = 𝐬𝐢𝐧 𝜷 𝐬𝐢𝐧 𝜶

(2.3)

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 13 ii. Kecepatan gelombang normal

Berikutnya menghitung dalam arah x, y, dan z dari persamaan 2.4 untuk kemudian persamaan 2.5.

𝒖_𝒏𝒙= 𝒖 − 𝒄_𝒙(𝒄_𝒙𝒖 + 𝒄_𝒚𝒗) 𝒖_𝒏𝒚= 𝒗 − 𝒄_𝒚(𝒄_𝒙𝒖 + 𝒄_𝒚𝒗) 𝒖_𝒏𝒛= −𝒄_𝒛(𝒄_𝒙𝒖 + 𝒄_𝒚𝒗)

(2.4)

𝒖_𝒏 = √𝒖𝒏𝒙𝟐+ 𝒖_𝒏𝒚^𝟐+ 𝒖_𝒏𝒛^{𝟐 (2.5)}

iii. Percepatan gelombang normal

Dengan yang sama dari sebelumnya untuk menghitungan percepatan gelombang normal dalam arah x, y, dan z pada persamaan 2.7

𝒂_𝒏𝒙 = 𝒂_𝒙− 𝒄_𝒙(𝒄_𝒙𝒂_𝒙+ 𝒄_𝒚𝒂_𝒚) 𝒂_𝒏𝒚 = 𝒂_𝒚− 𝒄_𝒚(𝒄_𝒙𝒂_𝒙 + 𝒄_𝒚𝒂_𝒚) 𝒂_𝒏𝒛 = −𝒄_𝒛(𝒄_𝒙𝒂_𝒙+ 𝒄_𝒚𝒂_𝒚)

(2.6)

iv. Persamaan umum Morison

Setelah menghitung parameter-parameter kinematis dan dinamis gelombang sebelumnya maka subsitusikan pada persamaan 2.7 untuk arah x, y, dan z yang kemudian akan diketahui gaya gelombang per satuan panjang silinder setelah disubsitusikan kembali pada persamaan 2.8.

𝒇_𝒙 =𝟏

𝟐𝝆𝑪_𝒅𝑫|𝒖_𝒏|𝒖_𝒏𝒙+ 𝝆𝑪_𝒊𝝅𝑫^𝟐 𝟒 𝒂_𝒏𝒙 𝒇_𝒚 =𝟏

𝟐𝝆𝑪_𝒅𝑫|𝒖_𝒏|𝒖_𝒏𝒚+ 𝝆𝑪_𝒊𝝅𝑫^𝟐 𝟒 𝒂_𝒏𝒚 𝒇_𝒛 =𝟏

𝟐𝝆𝑪_𝒅𝑫|𝒖_𝒏|𝒖_𝒏𝒛+ 𝝆𝑪_𝒊𝝅𝑫^𝟐 𝟒 𝒂_𝒏𝒛

(2.7)

𝒇_𝒏= √𝒇_𝒙^𝟐+ 𝒇_𝒚^𝟐+ 𝒇_𝒛^𝟐 (2.8)

Untuk keterangan mengenai persamaan Morison dapat dilihat kembali pada sub-bab 2.5.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 14 2.7 Perhitungan Gaya Arus

Arus merupakan faktor yang sangat penting dalam mendesain suatu platform karena mempengaruhi gaya yang bekerja pada platform dan elevasi terhadap boat landings, fenders dan deck. Total arus merupakan jumlah vektor dari pasang surut, sirkulasional, dan badai yang membangkitkan arus. Arus pasang surut biasanya lemah di perairan dalam setelah shelf break. Arus sirkulasional relatif tetap, sedang skala besar menonjol untuk sirkulasi oceanic secara umum. Badai pembangkit arus biasanya disebabkan oleh tegangan angin dan tekanan atmosfer dengan gradien keseluruhannya mengikuti badai.

a. Profil Arus

Terlebih dahulu menentukan variasi dari kecepatan arus dan arah dengan kedalaman.

b. Gaya Arus

Gaya akibat arus terbagi atas dua gaya yaitu gaya angkat (lifting) pada kaki jacket yang bergerak vertikal dan gaya drag yang bergerak horizontal. Persamaan gaya inersia dan gaya drag ditunjukan oleh persamaan 2.9 dan 2.10.

𝑭_𝒊 =𝟏

𝟐∙ 𝑪_𝒊∙ 𝝆 ∙ 𝑽_𝒄^𝟐∙ 𝑨 (2.9)

𝑭_𝒅 =𝟏

𝟐∙ 𝑪_𝒅∙ 𝝆 ∙ 𝑽_𝒄^𝟐∙ 𝑨 (2.10)

Keterangan, Fi : gaya angkat (kN) Fd : gaya drag (kN) Ci : koefisien gaya angkat Cd : koefisien drag

 : massa jenis air (kg/m³) A : luas yang ditinjau (m²) Vc : kecepatan arus (m/s²)

Nilai Cd dan Ci bisa didapatkan sebagaimana pada sub-bab 2.5 sebelumnya.

Sedangkan variabel kecepatan arus dapat dihitung pada persamaan 2.11.

𝑽 = 𝑽_{𝒘𝒊𝒏𝒅}(𝒉_𝟎+ 𝒛

𝒉_𝟎 ) (2.11)

Keterangan, Vwind : kecepatan angin di permukaan (knots) ho : kedalaman referensi pengaruh angin (m) c. Hubungan Arus dengan Gelombang

Jika gelombang mengalami superposisi maka kecepatan arus harus ditambahkan secara vektor dengan kecepatan parsial gelombang sebelum gaya total dihitung.

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 15 2.8 Perhitungan Gaya Angin

Kriteria angin dalam mendesain struktur ditentukan oleh analisis kumpulan data angin yang tepat. Gaya angin mempengaruhi struktur di atas permukaan air seperti deck houses dan derricks yang ada di atas platform. Beban angin merupakan beban dinamis, tapi beberapa struktur akan meresponnya pada model statis yang paling mendekati. Pada perairan yang lebih dalam dan untuk compliant structure beban angin yang sangat signifikan harus dianalisa secara detail. Analisa dinamis platform diindikasikan ketika area angin berisi energi pada frekuensi yang mendekati frekuensi natural platform.

a. Gaya Drag Angin

Gaya drag angin pada suatu struktur dapat dihitung dengan persamaan 2.12 (ISO 19902).

𝑭 = (𝝆/𝟐) ∙ 𝑽_𝒘^𝟐 ∙ 𝑪_𝒔∙ 𝑨 (2.12)

Keterangan, F : gaya angin (kips)

ρ : berat jenis udara (0.0023668 lb sec²/ftuntuk temperatur dan tekanan standar)

Vw : kecepatan angin (ft/s) CS : koefisien bentuk A : luas area ( ft²)

Kecepatan angin (V) yang dimaksud disini adalah kecepatan angin yang merupakan hasil pengukuran pada ketinggian 10 m di atas permukaan laut didapatkan dari:

𝑽_𝒘 = 𝑽_𝟏𝟎(𝒚 𝟏𝟎)

𝒙

(2.13) Keterangan, V : kecepatan angin pada ketinggian y (m)

V10 : kecepatan angin pada ketinggian 10 m

Y : ketinggian dimana kecepatan angin dihitung (m) X : faktor eksponen (ISO 19902, 1/3-1/8)

Bila harga x tidak ditentukan maka diambil x = 1/7 sebagai pendekatan.

b. Koefisien

Koefisien (Cs) bentuk untuk sudut pendekatan angin perpendicular sebagai berikut:

Beam : 1.5

Sisi bangunan : 1.5

Bagian silinder : 0.5

Seluruh luas proyek pada platform : 1.0

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 16 2.9 Desain Struktur Baja

Seluruh baja yang diterapkan pada perhitungan ini berdasarkan baja tipe A36 dimana baja yang memiliki tegangan leleh/yield (σy) senilai 36 ksi dengan modulus elastisitas/Young (E) senilai 29000 ksi. Seluruh baja yang digunakan memiliki tegangan izin/allowable (σa atau σmax) tertentu. AISC Steel Construction Manual and Specifications: Allowable Stress Design oleh American Institute of Steel Construction (1989) dan API Recommended Practice 2A Working Stress Design 21^st Edition oleh American Petroleum Institute (2000) memberikan nilai tegangan izin tarik (σa) senilai,

𝝈_𝒂 = 𝟎. 𝟔×𝝈_𝒚 ( 2.14)

Seluruh tegangan yang terjadi pada baja tidak boleh melebihi tegangan izin yang telah ditentukan sesuai persamaan 2.14. Tegangan inilah yang menjadi batasan dalam desain profil struktur baja, khususnya untuk desain pelat dan girder pada tiap deck serta tubular member (jacket leg, pile, dan deck leg).

2.9.1 Desain Pelat

Pelat didesain sebagai pijakan personel dan beban perpipaan namun tidak untuk menumpu equipment. Pelat diasumsikan memiliki tumpuan sederhana pada semua sisinya.

Berikut ini persamaan umum untuk pelat yang memiliki tumpuan sederhana pada semua sisinya dan dapat dilihat pada gambar di bawah ini,

Gambar 2.6 Beban merata tumpuan sederhana

(sumber: ‘Roark’s Formulas for Stress and Strain’ hal. 502 oleh Roark)

2.9.2 Desain Beam

Desain beam atau girder harus memiliki kapasitas untuk mendukung equipment, pelat/grating, dan berat dari beam itu sendiri (self weight beam). Secara umum pada anjungan lepas pantai terpancang terdapat dua komponen girder, yaitu secondary girder dan main girder. Main girder umumnya memiliki profil dan kapasitas yang lebih besar dibanding

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 17 secondary girder karena beban yang diterima oleh secondary girder akan disalurkan pada main girder untuk selanjutnya disalurkan pada jacket dan pile.

Ada dua tipe umum terkait peletakkan dari main girder dan secondary girder sebagaimana berikut penjelasannya:

a. Tipe Flush

Tipe flush adalah secondary girder dilas pada web main girder sehingga secondary girder dan main girder berada pada 1 permukaan datar (selevel) namun tipe ini membutuhkan banyak bagian yang dilas sehingga cukup rumit.

b. Tipe Stack

Tipe stack adalah tipe di mana secondary girder diletakkan di atas main girder, sehingga main girder harus menumpu banyak secondary girder yang berada di atasnya. Tipe ini seperti menjadikan seluruh pelat ditumpu oleh secondary girder.

Dalam mendesain profil awal girder, ditinjau per satuan girder dan dimodelkan sesuai dengan tipe yang telah ditentukan di awal. Untuk tipe stack maka tumpuan yang dimodelkan adalah tumpuan sendi biasa dan untuk tipe flush maka tumpuan yang dimodelkan adalah tumpuan jepit. Lalu untuk beban-beban yang dimodelkan, digunakan metode envelope dan dijadikan beban garis (beban terdistribusi merata). Momen yang terjadi pada girder dihitung dengan menggunakan mekanika teknik dasar menyesuaikan dengan asumsi tumpuan yang dimodelkan (dalam laporan ini digunakan asumsi jepit karena tipe yang digunakan adalah konfigurasi flushed). Untuk momen dan reaksi pada tumpuan yang diakibatkan oleh beban terpusat (lihat Gambar 2.6), dapat digunakan persamaan berikut, (arah momen positif untuk putaran berlawanan arah jarum jam – CCW positive) dengan momen-momen maksimum untuk tumpuan jepit-jepit akan selalu terjadi pada jepit-jepit itu sendiri,

Gambar 2.7 Beban terpusat tumpuan jepit (Sumber: ‘Mechanics of Material’ hal. 629 oleh Popov)

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 18 dengan rumus momen dan reaksi sebagai berikut:

𝑴_𝑨 = −𝑷𝒂𝒃^𝟐

𝑳^𝟐 ( 2.15)

𝑴_𝑩 = 𝑷𝒃𝒂^𝟐

𝑳^𝟐 ( 2.16)

𝑹_𝑨 = −𝑷𝒃^𝟐

𝑳^𝟑 (𝑳 + 𝟐𝒂) ( 2.17)

𝑹_𝑨 = −𝑷𝒂^𝟐

𝑳^𝟑 (𝑳 + 𝟐𝒃) ( 2.18)

Untuk momen dan reaksi pada tumpuan yang diakibatkan oleh beban merata pada bagian tertentu dari bentang batang, dapat digunakan persamaan berikut, (arah momen positif untuk putaran berlawanan arah jarum jam – CCW positive)

Gambar 2.8 Beban merata tumpuan jepit

(sumber: Dok. pribadi dari link – engineersedge.com/beam_bending/beam_bending52.htm) 𝑴_𝑨 = − 𝒘𝒄

𝟐𝟒𝑳(𝟐𝟒𝒅^𝟑

𝑳 −𝟔𝒃𝒄^𝟐 𝑳 +𝟑𝒄^𝟑

𝑳 + 𝟒𝒄^𝟐− 𝟐𝟒𝒅^𝟐) (2.19)

𝑴_𝑩 = − 𝒘𝒄

𝟐𝟒𝑳(𝟐𝟒𝒅^𝟑

𝑳 −𝟔𝒃𝒄^𝟐 𝑳 +𝟑𝒄^𝟑

𝑳 + 𝟐𝒄^𝟐− 𝟒𝟖𝒅^𝟐+ 𝟐𝟒𝒅𝑳) (2.20) 𝑹_𝑨 = 𝒘𝒄

𝟒𝑳^𝟐(𝟏𝟐𝒅^𝟐−𝟖𝒅^𝟑

𝑳 +𝟐𝒃𝒄^𝟐 𝑳 −𝒄^𝟑

𝑳 − 𝒄^𝟐) (2.21)

𝑹_𝑩 = 𝒘𝒄 − 𝑹_𝑨 (2.22)

Keterangan, W : beban, total beban (lbs; kips) w : beban unit (lbs/in; kips/in) a, b, c, d, L : jarak tertentu (in)

Laporan TRB II Leigen Z-10 Wellhead Platform | 19 Tegangan lentur kemudian dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

𝝈 =𝑴

𝑺 (2.23)

Setelah menghitung momen karena equipment, akan diketahui bahwa tegangan yang terjadi karena momen tadi haruslah lebih kecil daripada tegangan izin yang telah dihitung. Maka variabel tetap dalam persamaan di atas adalah momen (M) dan tegangan (σy). Dengan begitu akan didapat menghitung nilai S (sectional modulus) minimum yang diperlukan dari profil girder agar tegangan yang terjadi lebih kecil daripada tegangan izin.

2.9.3 Desain Tubular Member (Deck Leg)

Deck Leg adalah struktur yang menyalurkan beban-beban aksial dan lateral dari struktur geladak ke jacket. Deck leg merupakan struktur kolom yang sangat rentan terhadap buckling, AISC (1989) menyatakan bahwa pendekatan sederhana untuk mendesain profil deck leg dengan memodelkan sistemnya sebagai sebuah rangka portal di mana kolomnya memiliki tumpuan sederhana di satu ujung dan di ujung lainnya bebas (namun tidak berotasi), lihat gambar di bawah ini untuk kasus f,

Gambar 2.9 Tabel C-C2.1 kolom

(Sumber: ‘Chapter C, Commentary of AISC WSD Specifications’ hal. 240 oleh API) Dengan menghitung rasio kerampingan atau slenderness ratio (Sr) dan slenderness ratio of half yield (Cc) maka akan didapat untuk menghitung berapa tegangan izin yang bisa diterima oleh struktur kolom dengan slenderness ratio tersebut. Berdasarkan standar ISO 19902, 2007 pada halaman ke-87 memberikan persamaan umum untuk menghitung rasio dari tegangan aktual terhadap tegangan izin sebagai berikut: