OLEH : Firmansyah Raharja NRP Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko, M.Sc., Ph.D. Dr. Ir. Wisnu Wardhana, SE., M.

(1)

Sidang (P-3) Tugas Akhir

TeknikKelautan, FTK,Surabaya 2014

”Studi Karakteristik Respon Struktur Akibat

Eksitasi Gelombang pada Anjungan Pengeboran

Semi-Submersible dengan Tiga Kolom Miring

dan Pontoon Berbentuk Persegi Empat”

OLEH :

Firmansyah Raharja

NRP 4309.100.076

Dosen Pembimbing :

Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko, M.Sc., Ph.D.

Dr. Ir. Wisnu Wardhana, SE., M.Sc

(2)

Rumusan Masalah

1. Bagaimana karakteristik respon struktur

(shear force

dan

bending moment)

dari variasi kemiringan kolom

semi-submersible

akibat eksitasi gelombang regular pada saat

terapung bebas?

2. Bagaimana karakteristik respon struktur

(shear force

dan

bending moment)

dari variasi kemiringan kolom

semi-submersible

akibat eksitasi gelombang acak khususnya

(3)

Tujuan

1. Mengetahui karakteristik respon struktur

(shear force

dan

bending moment)

dari variasi kemiringan kolom

semi-submersible

akibat eksitasi gelombang regular pada saat

terapung bebas.

2. Mengetahui karakteristik respon struktur

(shear force

dan

bending moment)

dari variasi kemiringan kolom

semi-submersible

akibat eksitasi gelombang acak pada saat

(4)

4

• Ukuran utama variasi semi-submersible berlambung persegi empat akan ditentukan dengan acuan parameter utama semi-submersible Essar Wildcat, khususnya meliputi displasemen, panjang dan lebarnya.

• Ukuran kolom dan ponton yang digunakan akan dirancang guna memenuhi parameter utama displasemen.

• Konfigurasi semi-submersible akan ditetapkan mempunyai bentuk yang simetri antara bagian haluan dan buritan.

• Berdasar komposisi jumlah kolom per sisi, akan di tinjau bentuk komposisi rancangan tiga kolom miring dengan sudut kemiringan 100_{, 20}0_{, dan 30}0_.

• Analisa akan dilakukan terhadap semi-submersible pada kondisi bebas terapung dan tertambat.

• Pengaruh arah gelombang yang dikaji mulai dari arah haluan (sudut gelom-bang 180o

sampai dengan 90o_{) serta sudut propagasi lainnya yaitu : 165}o_{, 135}o _{dan 120}o_{. Sudut arah}

gelombang dari buritan tidak ditinjau dikarenakan bentuk semi-submersible yang simetri antara haluan dan buritan.

• Semi-submersible akan ditinjau dalam enam derajat kebebasan (full degree of freedom).

• Prediksi gerakan struktur pada gelombang regular dilakukan dengan menerapkan teori difraksi 3-dimensi.

• Prediksi gerakan struktur pada gelombang acak akan dilakukan dengan menerapkan analisis spektra menggunakan formulasi spektra JONSWAP.

• Beban angin dan beban arus diabaikan karena tidak memiliki dampak yang signifikan terhadap respon struktur serta penelitian ini hanya meninjau dampak respon struktur akibat eksitasi gelombang.

• Daerah operasi semi-submersible ditetapkan di perairan Natuna.

• Perhitungan gerak dan respon struktur (Shear Force dan Bending Moment) pada semi-submersible dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak MOSES 7.

(5)

Tinjauan Pustaka

• Bangunan Apung

5 Anjungan terapung merupakan anjungan yang mempunyai karakter

bergerak mengikuti gerakan gelombang (Djatmiko, 2003)

Beban Hidup Beban Kecelakaan Beban Arus Beban Gelombang Beban Angin Beban Lingkungan

(6)

6 Teori Gelombang

Metode penghitungan beban gelombang terbagi atas dua

metode di bedakan berdasarkan ukuran dari struktur yang akan

di analisa (Chakrabarti, 1987).

Teori Difraksi

Bilamana suatu struktur mempunyai ukuran yang relatif besar,

yakni memiliki ukuran yang kurang lebih sama dengan panjang

gelombang, maka keberadaan struktur ini akan mempengaruhi

timbulnya perubahan arah pada medan gelombang disekitarnya

(7)

7 Respon Amplitude Operator

Fungsi respon terbentuk ketika frekuensi gelombang yang

mengenai struktur, hal inilah yang di sebut dengan

Response

Amplitude Operator

(RAO) atau di sebut juga dengan fungsi

transfer.

Menurut Chakrabarti (1987), persamaan RAO dapat dicari

dengan rumus sebagai berikut :

(8)

8 Sedangkan amplitudo struktur (respon struktur) dapat

dirumuskan :

(9)

9 Spektrum Energi Gelombang

(10)

10 komputasi dari bangunan

semi-submersible

akibat beban

gelombang pada dasarnya dapat dilakukan melalui integrasi

sejumlah komponen tekanan seperti yang timbul pada benda

berosilasi.

M4 M6 M5 V3 V2 V1 x y z

Respon Struktur Bangunan Apung

Semi-Submersible

(11)

11 Modulus Section

(12)

Metodologi Penelitian

(13)

Lanjutan

(14)

Masing-masing semisubmersible memiliki jumlah tiga kolom per

sisi serta sudut kemiringan 10

o

, 20

o

, 30

o

14

Gelombang Reguler dan acak

Respon Struktur

(Shear Force danBending Moment)

Konfigurasi Terbaik Respon Gerak Struktur

(15)

15

DESKRIPSI TRIVAR 10 TRIVAR 20 TRIVAR 30 Satuan

Panjang Pontoon 108.2 108.2 108.2 m Tinggi Pontoon 6.71 6.71 6.71 m Lebar Pontoon 11.1 11.1 11.1 m

Panjang Kolom 30.33 31.78 34.49 m Jarak Memanjang Antar Kolom 30.22 30.22 30.22 m Jarak Melintang Antar Kolom 55.78 66.99 79.74 m Lebar Kolom 8.88 8.88 8.88 m Tinggi Kolom 26.2 26.2 26.2 m

Sarat Air 21.19 20.41 19.44 m Diameter Bracing 1.6 1.6 1.6 m

(16)

(17)

17

(18)

18

(19)

19

(20)

20

(21)

21

(22)



VALIDASI DISPLASMEN MODEL

22 Essar

Wildcat

Output

MOSES

24173

24173.6

24173

24173.3

24173

24173.9

TRIVAR 20

0.000 TRIVAR 30

0.000 ERROR (ERROR

≤ 0,05)

Displacement

VALIDASI

SEMI-SUBMERSIBLE

TRIVAR 10

0.000

(23)



RAO TRANSLASIONAL TRIVAR 10

(24)

24

(25)

25

90 deg 120 deg 135 deg 165 deg 180 deg

Surge m/m 0.089 0.451 0.63 0.852 0.882 Sway m/m 0.921 0.794 0.648 0.244 0.096 Heave m/m 1.208 1.206 1.202 1.187 1.173 Roll deg/m 1.105 0.906 0.705 0.472 0.449 Pitch deg/m 0.337 0.47 0.679 0.975 1.022 Yaw deg/m 0.095 0.452 0.203 0.377 0.093 MODA GERAKAN Unit RAO MAKSIMUM

(26)



RAO TRANSLASIONAL TRIVAR 20

(27)

27

(28)

28 Nilai maksimum RAO

semi-submersible

TRIVAR 20

0

90 deg 120 deg 135 deg 165 deg 180 deg Surge m/m 0.13 0.407 0.585 0.819 0.859 Sway m/m 0.94 0.815 0.669 0.255 0.048 Heave m/m 1.233 1.224 1.219 1.215 1.217 Roll deg/m 1.015 0.869 0.711 0.341 0.165 Pitch deg/m 0.442 0.534 0.654 0.964 1.002 Yaw deg/m 0.367 0.499 0.375 0.306 0.279 MODA GERAKAN Unit RAO MAKSIMUM

(29)



RAO TRANSLASIONAL TRIVAR 30

(30)

30

(31)

31 Nilai maksimum RAO

semi-submersible

TRIVAR 30

0

90 deg

120 deg 135 deg 165 deg 180 deg

Surge

m/m

0.378

0.501

0.644

0.863

0.886 Sway

m/m

0.905

0.788

0.639

0.214

0.112 Heave

m/m

1.503

1.487

1.469

1.433

1.422 Roll

deg/m

1.007

0.927

0.774

0.31

0.323 Pitch

deg/m

0.357

0.463

0.61

1.011

1.092 Yaw

deg/m

0.121

0.586

0.367

0.385

0.113 MODA GERAKAN

Unit

RAO MAKSIMUM

(32)

32

(33)

33

(34)

34

(35)

35 ANALISIS RESPON STRUKTUR (SHEAR FORCE DAN BENDING MOMENT)

(36)

(37)

Nilai ekstrem

shear force

dan

bending moment

pada satu puncak gelombang

37 Nilai ekstrem

shear force

dan

bending moment

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

45

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 M N.m e(rad/sec)

Respon Maksimum Yaw Torsional Moment 90⁰ (World wide)

TRIVAR 10 TRIVAR 20 TRIVAR 30

(46)

Nilai Modulus Penampang

46

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Perairan Natuna)

TRIVAR 100 TRIVAR 200 TRIVAR 300

Tranverse Bending Moment

0.12 0.26

M3

0.58 0.62 0.77

Longitudinal Bending Moment 0.11 0.25 0.28

Yaw Torsional Moment 0.06

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Similarity)

M3

1.67 1.76 2.18

Yaw Torsional Moment 0.16 0.35 0.72

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Perairan Worldwide)

M3

2.85 3.00 3.71

(47)

47 KESIMPULAN

1. Karakteristik respon struktur ketiga semi-submersible di atas gelombang reguler relatif

bervariasi untuk tiaptiap variasi semi-submersible, dimana tiaptiap variasi semi-submersible

memiliki keunggulan masingmasing , yang di tunjukkan dengan nilailongitudinal shear force,

transverse shear force, vertical shear fore, transverse bending moment, longitudinal bending momentdanyaw torsional momentberturutturut :

TRIVAR 10 : 6113 kN/m, 6220.91 kN/m, 9367.18 kN/m, 43210 kN.m/m, 36475.64 kN.m/m dan 4013.17 kN.m/m TRIVAR 20 : 4849 kN/m, 5658.41 kN/m, 6650.2 kN/m, 33285.82 kN.m/m, 43659.99 kN.m/m dan 6165 kN.m/m TRIVAR 30 :9716.51 kN/m, 5441.61 kN/m, 22582.33 kN/m, 30911.6 kN.m/m, 30894.63 kN.m/m dan 13670.73 kN.m/m

2. Karakteristik respon struktur Transverse Bending Moment maksimum ketiga semi-submersible

di atas gelombang acak berturutturut:

TRIVAR 10 : 356.58 MN.m

TRIVAR 20 : 376.02 MN.m

TRIVAR 30 : 463.95 MN.m

Nilai moment maksimum di atas berbanding lurus dengan nilai modulus section,dimana nilai

modulus penampang TRIVAR 10 adalah yang terkecil, sehingga struktur geladak melintang

semi-submersible TRIVAR 30 dapat dirancang dengan material yang lebih ringan, dari hal ini

dapat di simpulkan bahwa semi-submersible TRIVAR 10 merupakan konfigurasi yang paling

(48)