Studi Analisis Lifting dan Design Padeye pada pengangkatan Deck Jacket Wellhead Tripod Platform menggunakan Floating Crane Barge

(1)



Abstrak—

Lifting Operation merupakan salah satu metode pengangkatan struktur dengan bantuan Crane. Pada studi kasus ini, Operasi Lifting mencakup transportasi pada Load Out dan Instalation dari Struktur dengan menggunakan bantuan Crane Barge. Operasi Lifting disimulasikan pada struktur Deck Jacket Wellhead Tripod Platform dengan berat 206,375 ton dari lokasi Fabricator untuk ditransportasikan ke daerah ardjuna field, laut jawa. Untuk mendukung operasi Lifting, maka dilakukan design Padeye sebagai “Lifting Support tool” pada deck jacket. Design Padeye dimodifikasi dengan memenuhi standar yang sesuai dengan API RP 2A dan juga berdasarkan pada Thesis Li Liang (Heavy Lift Instalation Study of Offshore Structures). Maka design Padeye dilengkapi dengan safety factor 2.0. Selain itu, pada operasi Lifting dilakukan juga analisa ballasting dan stabilitas pada Crane Barge selama proses transportasi deck jacket wellhead tripod platform berlangsung. Dari hasil design padeye diperoleh stress maksimum yang masih dalam batas aman sebesar 15,4 Ksi atau < 36 ksi (Padeye dibuat menggunakan baja A36). Serta pada analisa Ballasting pada Barge diperlukan waktu 25 menit untuk mengubah kondisi awal draft crane barge 2,4 m ke kondisi akhir draft 2,7 m. Pada analisa stabilitas diperolah perbandingan Area Ratio kritis terjadi pada Operasi Lifting-Tahap Load Out step 6 sebesar 1,55 (dimana kondisi safety-nya harus ≥ 1,4 berdasarkan pada kriteria American Bureau of Shipping).

Kata Kunci—Lifting Operation

,

Design Padeye, Ballasting & Stability of Crane Barge.

I. PENDAHULUAN

Lifting Operation adalah satu metode yang digunakan untuk

instalasi sebuah anjungan lepas pantai. Lifting dengan menggunakan specialized Crane Vessel merupakan salah satu kegiatan yang paling penting di laut (Soegiono,2004). Pemasangan padeye akan mempermudah proses pengangkatan struktur selama lifting yang dilakukan dari fabrication yard sampai dengan lokasi instalasi. Design padeye harus direncanakan dengan tepat untuk meminimalisir terjadinya kecelakaan selama proses lifting berlangsung.

Analisa Lifting Stability merupakan analisa simulasi stabilitas yang dilakukan pada crane barge ketika melakukan operasi pengangkatan beban berupa struktur yang berlangsung di tengah laut. Didalam Lifting Stability terdapat beberapa evaluasi pada kualitas kinerja pada struktur terapung (dalam hal ini Crane Barge) selama melakukan operasi pengangkatan. Evaluasi yang dilakukan berupa analisa Ballasting dan stabilitas pada Crane Barge. Dimana, Kinerja dari Crane

Barge itu sendiri dipengaruhi oleh beberapa hal seperti adanya

beban lingkungan dan beban yang diangkat struktur itu sendiri.

II. URAIANPENELITIAN

A. Studi Literatur

Dalam tugas akhir ini, Literatur yang mengacu pada tugas akhir yang pernah dilakukan sebelumnya, handbook , jurnal dan Thesis yang berkaitan langsung dengan penelitian, Serta

Code & Regulation yang merupakan referensi tambahan

dalam penyelesaian masalah.

B. Pengumpulan Data

Data-data yang digunakan adalah data-data tersebut diantaranya adalah:

1. Data as build drawing struktur Jacket Wellhead Tripod

Platform yang didapatkan dari laporan milik Tripatra Engineers Constructors.

2. Data Lingkungan

Data Lingkungan yang dipakai adalah data lingkungan

Ardjuna Field untuk 100 tahunan.

I. Letak Geografis

Koordinat dari platform ini adalah 005˚ 54’ 24.96” Lintang Selatan dan 108˚ 04’ 43.03” Bujur Timur II. Gelombang, arus, & angin

Data gelombang, arus , & angin yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah data pada Laporan Metocean

Ardjuna Field dengan periode ulang 100 tahun.

3. Data Crane Barge

Data Crane Barge yang digunakan harus memiliki kemampuan dan kapasitas dalam melakukan operasi

Lifting pada struktur.

Studi Analisis Lifting dan Design Padeye pada pengangkatan Deck

Jacket Wellhead Tripod Platform menggunakan Floating Crane Barge

Rizal, Handayanu, dan J.J. Soedjono

Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

(2)

I. Data Barge

Data Barge yang dipakai merupakan Deck Cargo/Tank Barge dengan dimensi 280’ x 80’ x 16’ dengan kapasitas Deck Loading 15 MT/M2 .

II. Data Crane

Data Crane yang digunakan merupakan jenis Hydraulic Crawler Crane yang memiliki Long Range Boom dengan Kapasitasnya mampu mengangkat 207.4 ton dan Radius Crane Boom sebesar 20 m.

C. Pemodelan Deck Jacket Wellhead Tripod Platform

Pada Bagian ini, dilakukan pemodelan pada struktur Deck

Jacket Wellhead Tripod Platform yang akan di lifting.

Pemodelan ini bertujuan untuk mendapatkan Bobot mati dari struktur Deck beserta dengan equipment yang berada diatas deck.

Gambar 1. Model struktur Deck jacket wellhead tripod platform. Dari hasil pemodelan didapat :

Tabel 2.1 Koordinat COG Deck

DAF Center Of Gravity Koordinat Total Berat (kips) Total Berat (kips) X (ft) Y (ft) Z (ft) 1.0 -0.24 -6.05 13.01 305.744 158.875 1.35 -0.24 -6.05 13.01 412.7546 206.375

E. Beban pada Lift Point

Beban pada tiap-tiap lifting Point (lihat gambar 1) dapat dilihat dalam tabel berikut :

Tabel 2.4 Beban Lift Point Lift Point Joint Force (z)

(kips) Force (z) (ton) I 471 – 1 -204,62 -92,6 II 472 – 2 -151,73 -68,7 III 473 – 3 -56,39 -25,5

Dapat dilihat bahwa beban maksimummpada lift Point sebesar 92,6 ton. Pada design padeye, beban maksimum tersebut dikalikan dengan safety factor 2.0 menjadi 185,18 ton. maka nilai 185,18 ton tersebut akan digunakan dalam design Padeye sebagai beban maksimum yang harus ditampung oleh Padeye.

III. HASILDANDISKUSI

A. Analisa Design Padeye

Padeye adalah sebuah benda berbentuk setengah lingkaran

yang terbuat dari logam dan dilas pada sebuah plat (Brady,1979). Dalam studi kasus ini, Padeye akan dilas pada

Lift Point Pada Struktur Deck Jacket (lihat Gambar.1). Gaya

yang diterima oleh padeye terdiri dari bobot mati dari Deck beserta Beban equipment yang berada diatas Deck. Dalam proses design dimensi Padeye digunakan safety factor sebesar 2.0 (Berdasarkan pada kriteria API RP 2A). Sehingga, dalam hasil perhitungan, diperoleh bahwa salah satu Lift Point harus mampu menahan Beban sebesar 185,18 ton.

Gambar 2. Pemodelan Sistem Rigging pada Deck Jacket.

Untuk menentukan Dimensi dari Padeye, maka dilakukan pemilihan Sling dan Shackle. Shackle merupakan alat penghubung antara tali sling dan padeye, dan Sling adalah tali kawat atau kabel yang digunakan untuk mengikatkan shackle pada padeye dengan “Hook” yang terdapat pada Crane. Berdasarkan Beban Maksimum pada Lift Point, diperoleh spesifikasi pada :

 Sling.

Sling yang digunakan memiliki Tipe CSBL dengan

diameter tali sling 2.13 inchi dan Working Load Limit 200 ton

 Shackle.

Shackle yang digunakan memiliki Tipe G-2160

dengan pin diameter 4.13 inchi dan Shackle Working

Load Limit 200 ton

Dari hasil pemilihan Sling dan Shackle, serta Beban maksimum 185,18 ton pada lift point, maka diperoleh design dimensi Padeye yang memenuhi kriteria dan kapasitas design tersebut. Berikut adalah Dimensi atau Ukuran Padeye:

(3)

Gambar 3. Ukuran Padeye

Dari design dimensi Padeye tersebut dilakukan validasi berupa analisa lokal untuk melihat penyebaran tegangan pada padeye, sebagai berikut :

Gambar 4. Penyebaran Tegangan pada Padeye

Hasil analisa lokal pada Padeye diperoleh hasil sebaran

stress (tegangan) & nilai tegangan maksimum 15405.3 lb/in2

atau setara dengan 15,4 ksi. Penyeberan tegangan pada

padeye juga terlihat dari perubahan warna biru (warna biru

melambangkan bahwa terjadi konsentrasi tegangan yang kecil) sampai ke warna merah yang menandakan terjadinya konsentrasi tegangan yang besar. Besarnya tegangan maksimum yang terjadi pada Padeye masih dalam kondisi aman karna nilainya masih dibawah tegangan ijin 27 ksi (padeye menggunakan baja A36 dengan yield Force Fy = 36 Ksi dan allowable stress 0,75 Fy)

B. Meshing Sensisivity

meshing sensisivity Bertujuan untuk memberikan ukuran meshing yang akurat sehingga hasil output yang dihasilkan

relatif stabil/tepat dan tidak terlalu fluktuatif terhadap perubahan meshing. Jumlah elemen Meshing divariasikan menjadi dua, sedangkan nilai beban sebagai input adalah tetap. Berikut adalah hasil analisa sensitivitas meshing :

Tabel 3.1 Hasil meshing sensisivity analysis

Jumlah Elemen Tegangan maksimum (ksi) Selisih tegangan (Δσ) Error (Δσ ≤ 5%) 13880 14,938 0,467 3,03 % 17350 15,405

C. Analisa Load Out

Setelah proses pembangunan struktur dan pemasangan

padeye di fabrication yard selesai, maka akan dilanjutkan

dengan proses instalasi. Proses instalasi pada bangunan lepas pantai terdiri dari peluncuran (load out), proses tranportasi dari tempat fabrikasi menuju tempat instalasi, dan penempatan platform pada lokasi instalasi. Metode dari load out itu sendiri ada beberapa macam, yaitu skidding, rolling, dan lifting. Salah satu metode yang digunakan dalam studi kasus ini adalah

lifting. Proses Lifting menggunakan Crane Barge, dimana

struktur deck jacket yang berada didarat akan dipindahkan keatas Barge dengan bantuan Crane yang berada diatas Barge itu sendiri. Selama proses ini Berlangsung akan dilakukan analisa Ballasting dan Stabilitas pada Crane Barge. Berikut Step-step dari Proses Load Out Deck Jacket Wllehead Tripod

Paltform :

(Longitudinal view)

(Transversal view)

\

(4)

(Transversal view)

(Longitudinal view)

Gambar 6. Proses Lifting Operation Pada Tahap Load Out

Keterangan :

1) Lifting Operation – Load out Step 0

 Crane Barge dalam kondisi Intact  Draft Barge 2,4 m

 Crane Barge dalam Kondisi Intact mendekati lokasi darat.

 Draft Barge berubah dari 2,4 m ke 2,7 m  Craneboom mulai diangkat setinggi 22,5 m

terhadap posisi Barge

 Proses Ballasting dari Step 1 ke Step 2 membutuhkan waktu 25 menit

 Craneboom mulai digerakkan 20m pada posisi horizontal mendekati area didarat  Draft Barge berubah dari 2,4 m ke 2,5 m

 Proses lifting Crane pada Deck mulai dilakukan dengan sistem rigging. Deck mulai diangkat 8 m (pada posisi vertikal).  Draft Barge berubah dari 2,5 m ke 2,6 m 5) Lifting Operation – Load out Step 4

 Craneboom mulai memindahkan Deck 11 m (pada posisi horizontal) mendekati Barge.  Draft Barge 2,6 m.

 Deck dipindahkan lagi 11 m (pada posisi horizontal) sehingga posisi Deck telah berada diatas Longitudinal centerline Barge.  Draft Barge berubah dari 2,6 m ke 2,65 m 7) Lifting Operation – Load out Step 6

 Deck Mulai diturunkan 2 m (pada posisi vertikal) untuk mulai dilakukan Seafastening pada Barge.

 Draft Barge berubah dari 2,65 m ke 2,7 m Maka total waktu untuk melakukan operasi Lifting di tahap

Load out adalah 25 menit.

Selain itu, untuk menjaga agar proses Lifting pada tahap Load Out ini berjalan aman, maka dilakukan Analisa Stabilitas Crane Barge. Hasilnya bahwa Analisa Stabilitas - Tahap Load

Out pada Step 6 memiliki nilai yang paling kritikal

dibandingkan Step-Step lainnya. Dengan detail analisanya :

(5)

Load Out Step VI

With the Following Intact Condition :

Draft = 2,7 m

Roll = 0,06 Deg

Pitch = 0,02 Deg

VCG = 3,05 m

Axis Angle = 0.00 Deg

Wind Velocity = 70,0 Knots

Tabel 3.2 Stability Requirment pada Lifting Operation

Load Out Step VI

D. Analisa Lifting Stability pada Instalation Deck di Jacket

Pada Tahap ini, tidak dilakukan lagi proses Ballasting, karena telah dilakukan analisa stabilitas dalam proses lifting yang menyimpulkan bahwa tidak lagi diperlukan proses ballasting untuk melakukan operasi instalation Deck ke

Jacket , berikut detail mengenai Tahap-tahap dalam proses

lifting pemasangan Deck ke lokasi Jacket :  Lifting Operation – Instalation Step 1

Gambar 5. Ilustrasi Lifting Operation-Instalation Step 1

 Posisi Deck dipindahkan dengan jarak vertikal 24m dan jarak horizontal 12m ke arah sisi starboard  Lifting Operation – Instalation Step 2

Gambar 6. Ilustrasi Lifting Operation-Instalation Step 2

 Posisi Deck dipindahkan dengan jarak vertikal 24m dan jarak horizontal 20m ke arah sisi starboard  Pada Step ini, Deck akan diturunkan perlahan-lahan

untuk dilakukan instalasi pada Jacket Tripod

Pada hasil analisa operasi lifting - tahap Instalation Deck di

jacket, diperoleh bahwa kondisi stabilitas kritis terjadi pada step 1 dengan Detail stabilitasnya sebagai berikut :

Grafik 2. Stabilitas pada Lifting Operation

Instalation Deck di Jacket Step I

With the Following Intact Condition :

Draft = 2,7 m

Roll = 2,74 Deg

Pitch = 0,03 Deg

VCG = 3,45 m

Axis Angle = 0.00 Deg

(6)

Tabel 3.3 Stability Requirment pada Lifting Operation

Instalation Deck on Jacket Step I

IV. KESIMPULANDANRINGKASAN

Dari analisa yang telah dilakukan maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada konfigurasi Rigging, menggunakan

 Sling yang memiliki Tipe CSBL dengan diameter tali sling 2.13 inchi dan Working Load

Limit 200 ton

 Shackle yang memiliki Tipe G-2160 dengan pin diameter 2.13 inchi dan Shackle Working Load

Limit 200 ton.

2. Padeye di-design untuk menahan beban 185,18 ton. Dimana pada hasil analisa lokal stress pada Padeye diperoleh nilai tegangan maksimum 15405.3 lb/in2 atau setara dengan 15,4 ksi, dan masih dalam kondisi aman karna nilainya masih dibawah tegangan ijin ( ≤ 27 ksi). 3. Analisa Ballasting & Stabilitas Pada Crane Barge, dibagi

menjadi 2 tahap :

a) Hasil analisa Lifting Operation-Load out

 Pada analisa ballasting memerlukan waktu 25 menit untuk mengubah Draft Barge dari 2,4m ke 2,7m

 Pada analisa Stability of Barge, diperoleh kondisi kritikal terjadi pada Step-6 yaitu pada saat dilakukan proses Seafastening pada Deck dengan perbandingan Area Rationya 1,55.

b) Hasil analisa lifting Operation-Instalation Deck on

Jacket

 Ballasting pada Barge tidak diperlukan. Karna tidak ada perubahan draft pada Barge.

 Pada analisa Stability of Barge, diperoleh kondisi kritikal terjadi pada Step-1 dengan perbandingan Area Rationya 1,92.

Lifting Operation pada Tahap Load Out & Instalation Deck on Jacket dapat berlangsung dengan baik karna telah

memenuhi kriteria dari American Bureau of Shipping (ABS) dan International Maritime Organization (IMO).

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam pengerjaan penelitian ini, Penulis mengucap banyak terima kasih atas bantuan serta dorongan moral maupun material dari banyak pihak yang baik secara langsung maupun tidak langsung terlibat dalam pengerjaan Studi kasus ini.

DAFTARPUSTAKA

AISC ASD. American Institute of Steel Construction, Specification for Structural Steel Building – Allowable Stress Design and Plastic Design. (Codes)

API RP 2A WSD 21th_{Edition. 2005. Recommended Practice for Planning,}

Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. American Petroleum Institute. Washington. (Codes)

Dawson, Thomas H. 1983. Offshore Structural Engineering. Prentice-Hall. Inc.. Englewood Cliffs. New Jersey. (Book with paper title and editor) DNV No.2.22. 2008. Lifting Appliances. Det Norske Veritas. Norway.

(Codes)

DNV RP H103. 2010. Modelling and Analysis of Marine Operation. Det Norske Veritas. Norway. (Codes)

DNV Pt2 Ch5-Lifting. 1996. Marine Operation. Det Norske Veritas. Norway. (Codes)

IMO Resolution A.749(18). 2002. Intact Stability. International Maritime Organization. London. (Codes)

Liang Li. 2004. Heavy Lift Instalation Study of Offshore Structure. Thesis. Department Of Civil Engineering. National University Of Singapore. Singapore. (Thesis)

Noble Denton. 2009. Guidelines For Marine Lifting Operations. (Codes) Rengga, Bagus. 2003. Analisa Konfigurasi Rigging Pada Proses Lifting

Deck Structure. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project)

Simatupang, Reni. 2008. Analisa Struktur Padeye pada Proses Lifting Deck Structure. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project)

Soegiono.2004. Teknologi Produksi dan Perawatan Bangunan Laut. Airlangga Universitiy Press. Surabaya. (Book)

Syamdatu Perdana, Khoiron. 2012. Analisa Damage Stability dari Accomodation Barge selama melakukan Operasi pada Crawler Crane. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project) Viviany.s, Adhel. 2012. Evaluasi Unjuk Kerja Crane Barge KGM-23 pada

saat operasi pengangkatan dan pemasangan Boom Burner di lokasi Peciko Field Platform MWP-B. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project)