BAB 5 ANALISIS Elemen yang Tidak Memenuhi Persyaratan Kekuatan API RP 2A WSD

(1)

BAB 5 ANALISIS

5.1 ANALISIS LINIER

Penurunan yang terjadi pada dasar laut menyebabkan peningkatan beban lingkungan,, terutama beban gelombang yang dibebankan pada struktur anjungan lepas pantai. Hal ini terjadi karena luas tangkapan gelombang pada struktur bertambah dan bagian struktur yang terpengaruhi oleh beban gelombang semakin bertambah. Peningkatan beban gelombang mengubah perilaku struktur tersebut, dalam kasus ini material struktur terbuat dari baja. Dengan analisis linier, akan ditunjukkan bahwa subsidence akan mempengaruhi elemen-elemen pada struktur anjungan lepas pantai. Analisis yang akan dilakukan adalah membandingkan rasio tahanan (unity check) pada saat sebelum dan sesudah penurunan. Bila rasio bertambah, hal tersebut menunjukkan peningkatan persentase dari pengaruh beban pada elemen tersebut. Peningkatan rasio pada tiap elemen berbeda-beda tergantung pada peningkatan beban lingkungan pada tiap elemen.

5.1.1 Elemen yang Tidak Memenuhi Persyaratan Kekuatan API RP 2A WSD

Elemen yang mengalami kelelehan ditampilkan pada tabel berikut ini:

(2)

Akhmad Rafiudin – 15004060

Harry Firmansyah – 15004096 5‐2 Tabel 5. 1 Elemen yang Tidak Memenuhi Persyaratan Kekuatan API RP 2A WSD

Group ID

Critical Member

Unity Check

Rasio Original (%)

Tahun 1994

Tahun 2018

CD1 3101‐3165 0.600 1.029 71.5

CD1 3205‐3206 0.848 1.088 28.3

CD1 3206‐3210 0.520 1.014 95.0

CD1 3250‐3256 0.465 1.128 142.6

CD1 3257‐3267 0.963 1.214 26.1

D4A 303L‐ 520 0.525 1.065 102.9

DL1 701‐3101 0.789 1.073 36.0

DL1 705‐3205 0.698 1.129 61.7

DL1 707‐3257 0.791 1.129 42.7

PL2 101P‐201P 0.966 1.116 15.5

PL2 103P‐203P 0.900 1.148 27.6

PL2 105P‐205P 0.964 1.139 18.2

PL2 107P‐207P 0.917 1.134 23.7

Elemen yang telah mengalami kelelehan terjadi bila kapasitas lelehnya telah tercapai. Kondisi ini menyebabkan perilaku struktur berubah sehingga perlu dilakukan analisis lebih lanjut. Pada tugas akhir ini telah dilakukan analisis non- linier dengan static pushover pada struktur hingga mengalami keruntuhan.

(3)

Gambar 5. 1 Lokasi Elemen yang Mengalami Kelelehan

(4)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐4 5.2 ANALISIS NON LINIER (PUSHOVER)

5.2.1 Beban Desain

Menurut API RP-2A LRFD setiap elemen, joint, dan komponen pondasi harus diperiksa tahanan gaya dalam Q yang diakibatkan oleh beban terfaktor berikut:

Q = 1.1D1 + 1.1D2 + 1.1L + 1.35We (5.1)

Dimana Q adalah Gaya dalam yang bekerja akibat beban terfaktor, D1 adalah berat sendiri platform, D2 adalah berat akibat peralatan, L adalah beban hidup dan We adalah kombinasi beban gelombang ekstrim, arus, dan angin pada struktur.

Kombinasi beban untuk beban gelombang dengan berbagai arah disajikan pada tabel sebagai berikut:

Tabel 5. 2 Kombinasi Beban Pada Kondisi Storm (100 tahun)

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Berat sendiri, dead load, dan life load 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 2 Gelombang, arus, angin arah 0 derajat 1.35

3 Gelombang, arus, angin arah 30 derajat 1.35 4 Gelombang, arus, angin arah 90 derajat 1.35 5 Gelombang, arus, angin arah 150 derajat 1.35

6 Gelombang, arus, angin arah 180 derajat 1.35

0 30 90 150 180 210 270 330

Load

Case Load Load Combination

Arah Gelombang

(5)

5.2.2 Resume Mekanisme Kegagalan

Analisis non-linier statik dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama, beban gravitasi diberikan pada struktur dan respon akibat gravitasi dihitung. Penyusunan rangka belum berkontribusi pada sistem kekakuan. Pada tahap ini, kekakuan struktur tetap linier.

Tahap kedua, beban lingkungan diberikan pada struktur. Penyusunan rangka diaktifkan (berkontribusi dalam sistem kekakuan). Pola beban mewakili beban lingkungan diberikan bertahap. Untuk tiap langkah, kekakuan struktur berkumpul dan penambahan perpindahan global dihitung. Penambahan elemen gaya dihitung dengan menggunakan kekakuan matriks tangensial dan penambahan perpindahan elemen. Pada setiap tingkat, sendi plastis diberikan pada elemen pada posisi dimana kapasitas telah dicapai. Matriks kekakuan modifikasi yang dihitung untuk sendi plastis dihitung dan prosesnya berlanjut pada tahap beban berikutnya.

Penampang yang telah mencapai kapasitas plastis tetap berada pada kondisi plastis, permukaan interaksi berpindah secara tangensial ke permukaan ini. Beban gelombang bertambah bertahap hingga beban lingkungan ekstrem didapat.

Gambar 5. 2 Rangkaian Pembebanan Analisis Tegangan Sisa Akibat Beban Lingkungan

(6)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐6 Gambar 5. 3 Beban VS Displacement Analisis Non Linier (Pushover)

Pada grafik ini menjelaskan bahwa hubungan antara beban terhadap displacement pada analisis pushover pada struktur anjungan lepas pantai. Grafik ini menunjukkan perilaku respon struktur yang dibebani beban lingkungan dengan penambahan beban lingkungan sampai struktur anjungan lepas pantai tersebut runtuh total. Analisis ini disebut sebagai analisis non linier/ analisis pushover.

Hasil dari grafik analisis pushover akan dibahas secara rinci sebagai berikut:

a. Grafik bagian Y1 merupakan kondisi saat struktur mengalami kelelehan pertama pada elemen struktur, perilaku yang terjadi pada struktur adalah linier sampai grafik mencapai titik Y1. Pada kondisi linier ini kekakuan struktur belum berubah sampai struktur mencapai kapasitas leleh dan kurva pertambahan beban - displacement bertambah secara linier. Setelah melewati titik Y1 kondisi non-linier tercapai sehingga terdapat elemen yang mencapai kapasitas leleh. Pada kondisi ini, tegangan struktur masih dapat ditingkatkan sampai kondisi ultimate meskipun telah tercapai kapasitas leleh pada struktur.

Hal ini disebabkan karena beban-beban yang diberikan pada struktur Y1

B1

B2

C

(7)

didistribusikan ke elemen-elemen struktur lainnya yang belum mencapai kapasitas leleh.

Perilaku Struktur dan Contoh distribusi tegangan Von Mises sebagai hasil dari beban lingkungan pada arah 0 derajat saat struktur tingkat kelelehan pertama pada salah satu elemen strukturnya ditunjukkan pada Gambar 5.4.

(8)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐8 Gambar 5. 4 Distribusi tegangan Von Mises’s Stress dan perilaku kerusakan struktur pada grafik titik Y1

(9)

b. Pada grafik titik B1, kondisi struktur mengalami awal tekuk (buckling) pada elemennya, struktur sempat mengalami ketidakstabilan sehingga terjadi penurunan beban pada grafik, tetapi kegagalan pada satu elemen tidak mempengaruhi batas kapasitas ultimate pada struktur sehingga kapasitas tegangan masih dapat meningkat hingga mencapai kondisi buckling pada elemen lainnya yaitu pada titik B2, namun peningkatan tegangan yang terjadi pada kondisi B2 ini ternyata lebih rendah dari kondisi tegangan pada B1 dan berangsur-angsur turun setelah terjadi buckling pada kondisi B2, sehingga dapat dikatakan bahwa kapasitas ultimate struktur telah tercapai pada titik B1.

Hal yang mempengaruhi kondisi struktur kembali stabil saat terjadi awal buckling adalah adanya redundansi pada struktur sehingga beban-beban yang terjadi bisa didistribusikan ke elemen-elemen yang lain.

Gambar perilaku struktur dan distribusi tegangan Von Mises saat terjadi buckling sebagai hasil dari beban lingkungan yang diberikan pada arah 0 derajat ditampilkan pada Gambar 5.5. dan Gambar 5.6.

(10)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐10 Gambar 5. 5 Distribusi tegangan Von Mises’s Stress dan perilaku kerusakan struktur pada grafik titik B1

(11)

(12)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐12 Pada grafik titik C yaitu kondisi buckling yang terjadi pada beberapa elemen dan menyebabkan struktur secara bertahap menjadi tidak stabil sampai kondisi runtuh terjadi. Pada kondisi ini struktur tidak mampu untuk menahan peningkatan beban yang dilakukan.

Gambar perilaku struktur dan distribusi tegangan Von Mises saat terjadi buckling pada beberapa elemennya sebagai hasil dari beban lingkungan yang diberikan pada arah 0 derajat ditampilkan pada Gambar 5.7.

(13)

(14)

Harry Firmansyah – 15004096 5‐14 Gambar 5. 8 Lokasi elemen-elemen yang mengalami buckling sehingga kondisi collapse tercapai

(15)

5.2.3 Reserve Strength Ratio (RSR)

Reserve Strength Ratio (RSR) pada struktur anjungan lepas pantai ini adalah

1.843. Menurut API RP-2A LRFD, Reserve Strength Ratio (RSR) minimum untuk struktur anjungan lepas pantai adalah 1,6 sehingga struktur anjungan lepas pantai tersebut masih aman untuk dioperasikan meskipun struktur anjungan lepas pantai telah mengalami subsidence.