bab i pendahuluan 1.1. latar belakang 1.2. perumusan masalah 1.3

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Indonesia terletak pada 6o LU - 11o LS dan
95 BT - 141o BT , merupakan sebuah negara
kepulauan yang berada pada pertemuan 3
lempeng bumi, lempeng Asia, lempeng
Australia, dan lempeng Pacific. Letak geografis
tersebut membuat Indonesia mempunyai
kandungan hasil alam yang sangat melimpah,
menjadikan Indonesia berada pada 5 besar
negara penghasil minyak dan gas bumi terbesar
di dunia. Sebagian besar kandungan minyak dan
gas bumi terletak di kawasan perairan Indonesia,
salah satunya berada di daerah perairan
kepulauan Natuna. Kondisi tersebut membuka
peluang untuk dibangunnya fasilitas lepas pantai
untuk eksplorasi kandungan alam yang berada di
perut bumi.
o
struktur tersebut berdiri. Dalam perencanaannya,
struktur telah diberikan beban gempa rencana
namun, kadangkala pada kenyataannya gempa
yang terjadi dapat lebih besar dibandingkan
gempa rencana. Hal itu menyebabkan kekuatan
umur yang direncanakan dapat berkurang akibat
beban gempa yang berlebih.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan
modifikasi perancangan struktur platform
dengan menggunakan beberapa bracing yang
berbeda dengan pembahasan ditujukan pada
fixed platform yang dititik beratkan pada analisa
perhitungan jacket terhadap gempa beserta
dengan perhitungan pondasi. Jacket merupakan
bagian dari fixed platform, yaitu bangunan lepas
pantai (offshore) yang terpancang didasar laut
sehingga mempunyai kekuatan agar tidak
bergoyang. Kekuatan struktur tersebut juga
mempunyai batasan dalam menerima beban,
akan tetapi untuk lebih memaksimalkan kinerja
dapat dilakukan analisa pushover / ultimate.
Menurut ISSC (2006), kekuatan ultimate dari
member dan sistem struktur adalah ukuran
sebenarnya dalam penilaian kekuatan yang
berarti, bahwa kekuatan ultimate adalah
kapasitas maksimal yang dapat dimiliki struktur.
Tidak ada penambahan beban yang dapat
dibawa melebihi kekuatan ultimate.
1.2.
Gambar 1.1. Lokasi Anjungan Migas Di
Indonesia
( blog.wawangsetiawan, 2010 )
Pembangunan struktur offshore merupakan
salah satu cara yang dilakukan untuk dapat
mengeksplorasi kekayaan alam yang berada di
kawasan perairan, struktur tersebut dapat berupa
fixed platform dan floating platform. Struktur
yang terletak pada perairan kepulauan Natuna
merupakan struktur fixed platform yang
menggunakan jacket sebagai struktur penopang
beban, akan tetapi letak Indonesia yang berada
pada pertemuan lempeng tersebut membuat
daerah – daerah di Indonesia menyimpan
kekuatan gempa yang besar pula dan hal
tersebut berpengaruh langsung pada struktur
fixed platform.
Struktur fixed platform sangat dipengaruh
oleh terjadinya gempa pada daerah dimana
PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang yang telah
dipaparkan sebelumnya, penulis perlu untuk
memberikan
perumusan masalah
dalam
pengerjaan tugas akhir ini. Adapun perumusan
masalah tersebut sebagai berikut :
1. Bagaimana cara melakukan perancangan
fixed platform dengan penopang jacket
menggunakan beberapa bracing yang
berbeda ?
2. Bagaimana kondisi fixed platform
apabila terjadi beban gempa berlebih ?
3. Bagaimana cara menganalisis kekuatan
struktur terhadap beban gempa berlebih,
dengan Ultimate / Pushover Analisis
sampai batas runtuh ?
4. Berapa kali kekuatan gempa yang dapat
diterima oleh struktur tersebut ?
1.3.
BATASAN MASALAH
Batasan masalah dalam Tugas Akhir yang
berjudul Analisa Ultimate Fixed Platform
Terhadap Beban Gempa di Perairan Kepulauan
Natuna adalah sebagai berikut :
2
1. Pemodelan stuktur utama tetap mengunakan
4 kaki dengan menggunakan kombinasi
beberapa bracing yang berbeda,
2. Beban yang dianalisis hanya meliputi beban
gempa, beban – beban lain khususnya beban
gravitasi dan lingkungan digunakan untuk
pembebanan pada tahap pemodelan dengan
menggunakan analisis In - Place,
3. Digunakan analisa ultimate menggunakan
metode non linear / pushover,
4. Perhitungan dengan mempertimbangkan
kekuatan pondasi struktur.
1.4.
TUJUAN
Penulisan Tugas Akhir kali ini mempunyai
tujuan sebagai berikut:
1. Mampu menganalisa kekuatan subuah
struktur fixed platform terhadap beban gempa
berlebih termasuk dengan perhitungan
pondasi.
2. Mampu merencanakan pondasi suatu struktur
akibat beban – beban yang ada dengan
menyesuaikan terhadap karakteristik daerah
yang akan dibangun sruktur tersebut.
3. Mampu mengoperasikan program SACS.
4. Membuka wawasan bahwa struktur Rig juga
merupakan bagian dari bidang ke-Teknik
Sipil-an yang kurang tereksplorasi.
1.5.
dari dasar laut yang diolah hingga menghasilkan
sumber energy alam, Offshore platform pertama
berdiri pada tahun 1947 di pantai Lousiana dengan
kedalaman hanya 6 meter. Sekarang ini lebih dari
7000 offshore platform berdiri di dunia dengan
kedalaman mencapai 1.850 meter dan hampir
sebagian besar merupakan fixed platform.
MANFAAT
Manfaat yang akan diperoleh dalam pekerjaan
Tugas Akhir ini adalah dapat mengetahui cara
perencanaan, dan perancangan fixed platform serta
mampu menganalisis kejadian – kejadian yang dapat
terjadi akibat fenomena alam.
Serta dapat menjadi nilai jual kita dalam
memasuki dunia kerja, serta dapat pula digunakan
sebagai bahan referensi oleh :
1. Perusahaan pengeboran minyak ataupun BPMIGAS dalam perencanaan Rig
2. Pembelajaran bagi mahasiswa Teknik Sipil
ITS dalam merencanakan Rig
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. UMUM
Offshore Platform merupakan anjungan yang
digunakan untuk pengeksplorasian minyak dan gas
Gambar 2.1. Offshore Drilling Platform
( NaturalGas.org.htm, 2010 )
Dalam 2 dekade terakhir, katagori dari fixed
platform berkembang dengan pesat dimulai dari
tambang di teluk Mexico kemudian berkembang
menjadi tipe concrete gravity yang berada di laut
utara Mexico dan tipe platform yang ketiga adalah
the tension leg platform yang sedang berkembang
pada saat ini dimana bangunan tersebut mengapung
dengan kabel yang berada dibawah bangunan
tersebut yang mempunyai fungsi menarik bangunan
apung agar tidak goyang. Perencanaan bangunan
lepas pantai ( offshore ) mempunyai beberapa bagian
dalam operasionalnya yaitu eksplorasi, eksplorasi
pengeboran, pengembangan pengeboran, operasi
produksi, serta transportasi.
2.2 FIXED PLATFORM
Merupakan struktur terpancang yang memiliki
beberapa jenis berdasarkan struktur penopangnya,
antara lain :
1.
Jacket Platform
Anjungan tipe ini digunakan untuk
beroperasi di perairan laut dangkal dan perairan
laut sedang ( maksimal pada kedalaman 320 m )
yang mempunyai dasar tebal, lunak, dan
berlumpur. Terdapat 3 bgian utama yaitu deck,
jacket, dan pile. Dek merupakan bagian struktur
yang tidak terendam air, digunakan sebagai pusat
aktifitas operasional. Struktur penopang disebut
dengan Jacket, struktur seperti ini dikembangkan
untuk operasi di laut dangkal dan laut sedang
yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur yang
dikunci oleh pile sebagai pemancang struktur
3
pada dasar laut. Umumnya, bagian – bagian dari
fixed platform telah dibuat dipabrik sesuai dengan
perhitungan kapasitas yang telah dilakukan
sebelumnya yang kemudian dilakukan perakitan
di lokasi pengeboran.
Gambar 2.4. Proses Peluncuran Jacket
( Wikipedia, 2011 )
2.2.1 STRUKTUR JACKET
Gambar 2.2. Fixed Platform
( wikipedia, 2011 )
Pengangkutan bagian – bagian dari fixed
platform
dilakukan
menggunakan
kapal,
kemudian setelah pada koordinat yang
derencanakan jacket ditempatkan pada posisi yang
telah ditentukan kemudian dluncurkan dari kapal,
setelah struktur jacket berdiri pile dimasukkan
melalui kaki bangunan dan dipancang dengan
hammer sampai menembus lapisan tanah keras
kemudian dek dipasang dan dilas. Bahan baku
atau material utama struktur
jacket yang
digunakan adalah baja. Baja memiliki sifat-sifat
yang menguntungkan untuk dipakai sebagai bahan
struktur yang mampu memikul beban statik
maupun beban dinamik.
Struktur Jacket merupakan bagian utama
jacket platform yang berfungsi menopang
banggunan atas ( deck ) sehingga mampu
melakukan kegiatan pengeskplorasian sesuai
dengan yang direncanakan. Menurut Hastanto
(2000), struktur jacket merupakan bentuk struktur
terpancang (fixed Structure) yang terdiri atas
beberapa komponen utama yaitu:
1. Deck / Geladak yang berfungsi sebagai
penunjang seluruh kegiatan, tempat fasilitas
dan tempat bekerja para personel.
2. Template / jacket yang berfungsi sebagai
penerus beban baik beban vertikal dari
geladak maupun beban lateral dari angin,
gelombang, arus dan boat impact ke
pondasi.
3. Pondasi yang berfungsi untuk meneruskan
beban dari jacket ke tanah.
DECK
JACKET
Gambar 2.3. Pengangkutan Jacket Ke Lokasi
PILE
Gambar 2.5. Komponen Utama Jacket
Selain itu juga ada subkomponen dari masingmasing komponen utama dari jacket yaitu:
a. Subkomponen dari struktur geladak antara
lain: skid beam, plat geladak deck beam,
4
kaki geladak, longitudinal trusses dan wind
girders.
b. Subkomponen dari jacket antara lain : legs,
horizontal dan vertical bracing, launch
runner dan detail element (boat landing,
barge bumpers dan walkways).
Gambar 2.7. Jenis Sambungan Tubular
Deckbeam
a)
2.2.1.2. Pile
Skidbeam
Merupakan elemen utama dalam fixed
platform yang berfungsi sebagai penerima
beban aksial serta penahan struktur atas.
Pemasangan pile dilakukan dengan cara
memasukkan pile melalui kaki jacket
kemudian
dipancangkan
menggunakan
hammer samapai menembus lapisan tanah
keras.
Windgirders
Longitudinaltrusses
b)
Boatlanding
Kaki Geladak
Legs
Horizontalbracing
Verticalbracing
Bargebumper
Gambar 2.6. Detail Komponen Geladak ( a ) dan
Jacket ( b )
Beberapa sistem jacket yang ada di dunia,
mempunyai perbedaan utama mengenai jumlah
kaki, konfigurasi sistem bracing serta fungsinya.
Jumlah kaki pada setiap jacket bervariasi dari satu
hingga delapan kaki dengan membentuk
konfigurasi tertentu. Demikian juga dengan sistem
konfigurasi bracingnya dari yang sederhana
sampai yang kompleks (McClelland, 1986)
2.2.1.1. Bracing
Merupakan bagian dari Jacket yang
menghubungkan kaki utama satu dengan
lainnya, memiliki fungsi sebagai pengaku serta
penyalur beban menuju beberapa kaki dengan
tujuan beban tersebar dan ditopang oleh
struktur utama, pada kali ini bracing yang
digunakan adalah jenis tubular. Jenis seperti
ini dipilih karena memiliki bentuk simetris
yang dapat menghasilkan kekakuan merata,
beban yang diterima oleh bracing merupakan
kombinasi dari beban tekan, tarik, tekuk atau
geser. Beberapa jenis dari sambungan bracing
adalah sebagai berikut :
T - JOINT
Y - JOINT
K - JOINT
TK - JOINT
N - JOINT
OLN - JOINT
GUSSET K - JOINT GUSSET K - JOINT
Gambar 2.8. Pemasangan Pile dan
Pemancangan menngunakan hammer
( wikipedia, 2011 )
2.3.
PEMBEBANAN STRUKTUR
Dalam tahap perencanaan, untuk menghasilkan
dimensi dari sebuah struktur diperlukan beban yang
bekerja mengenai struktur tersebut. dalam struktur
fixed platform beban yang digunakan meliputi beban
vertikal dan horizontal, antara lain :
1.
Beban Vertikal
Beban yang dihasilkan oleh berat sendiri
struktur, beserta kegiatan operasional yang
berada pada struktur tersebut
2. Beban Horizontal
Beban yang dihasilkan oleh beban
lingkungan, yaitu beban angin, beban arus,
dan beban gempa.
2.4.
GEMPA
Merupakan suatu proses pergerakan lempeng
bumi yang mengakibatkan getaran baik secara
langsung pada asal pergerakan maupun daerah
disekitar terjadinya gempa. Hal itu dapat terjadi
5
tanpa dapat diketahui pasti kapan akan terjadinya,
dan berapa kekuatan yang dihasilkannya. Kejadian
gempa yang memiliki kekuatan sedang dapat
mempengaruhi struktur yang berada di atas
permukaan bumi, salah satu yang menyebabkan
gempa bumi dipelajari dikarenakan dampak yang
diakibatkan oleh gempa tersebut dimana yang paling
utama dikarenakan oleh terjadinya korban jiwa dan
kerusakan materil saat gempa bumi terjadi, beberapa
pengaruh gempa bumi dapat merusakkan struktur
dengan berbagai cara seperti ini :
1.
Gaya – gaya dalam yang terjadi akibat
goncangan pada tanah yang cukup kuat.
2.
Gempa yang menginduksikan terjadinya api
(Volkanoes,electric short etc).
3.
Terjadinya perubahan sifat – sifat fisik dari
tanah sebagai fondasi (consolidation, settling
dan liquefaction).
4.
Akibat perpindahan patahan secara langsung
pada daerah ditempat berdirinya bangunan.
5.
Akibat longsor, atau pergerakan permukaan
yang lainnya.
6.
Gempa yang menginduksikan gelombang air
seperti tsunami atau pergerakan air pada
bendungkan atau danau.
7.
Terjadi perubahan besar – besaran pada
lempeng tektonik yang menyebabkan elevasi
permukaan berubah drastis.
Saat terjadi gempa bumi, gelombang gempa akan
menjalar dari suatu pusat dibawah permukaan bumi
dan menyebar melalui medium batuan untuk
mengurangi energi tekanan pada batuan. Titik ini
disebut sebagai fokus gempa, sedangkan titik pada
permukaan tanah yang tegak lurus diatas fokus
gempa disebut epicentrum gempa. dalam tugas akhir
ini, struktur akan dianalisa dengan menggunakan
parameter ground acceleration yang biasa dinyatakan
dalam g ( g=percepatan gravitasi ).
Gambar 2.12. Ilustrasi penyebaran Gelombang
Gempa
2.4.1. JENIS GEMPA
Gempa mempunyai beberapa jenis yang dibedakan
berdasarkan penyebab terjadinya, antara lain :
1. Gempa Tektonik
Terjadi dikarenakan oleh pergeseran lempeng
pada muka bumi dimana lempeng tersebut
sebagai pelat yang saling bertabrakan hingga
salah satunya masuk kebawah (subduction)
pelat yang lainnya (dipping zone).
Distribusi gempa yang terjadi di dunia dapat
dilihat pada gambar dibawah ini, distribusi tersebut
diambil dari beberapa pembacaan seismograf yang
ditempatkan diseluruh dunia sehingga letak gempa
bumi dapat di kalkulasi.
Gambar 2.13. Subduction dan Dipping Zone
Pergeseran lempeng yang satu dengan yang
lainnya mencapai 13 cm per tahunnya, pada
gambar dibawah dapat dilihat pelat lempeng
india bergeser mulai dari 71 juta tahun yang
lalu hingga saat ini.
Gambar 2.11. Distribusi Gempa di dunia
6
Gambar 2.14. Pergeseran Pelat Lempeng India
Gempa bumi yang terjadi pada daerah
tektonik aktif (pertemuan lempeng) biasanya
disebut gempa tektonik atau plate-edge
Earthquake.
Permasalahan yang terjadi dalam hal ini
disebabkan oleh adanya air yang menyebabkan
terjadinya kegagalan secara tiba – tiba yang
diakibatkan terjadinya pengurangan panjang
bidang geser pada daerah retak. Pada saat
batuan tertekan maka retak lokal akan terjadi
dan volume dari batu tersebut akan meningkat
dan
membesar.
Retak
yang
terjadi
mengakibatkan air akan masuk kedalam pori –
pori batuan. Pada saat terjadi retak tekanan
pori batuan akan menurun sehingga kecepatan
P-Wave akan berkurang sedangkan pada saat
pori terisi air tekanan pori akan meningkat
sehingga kecepatan P-Wave akan mengalami
kenaikan. Aktifitas seperti inilah yang disebut
dengan Dilatansi In The Crustal Rocks
2. Gempa Vulkanik
Merupakan gempa yang biasanya terjadi
secara bersamaan dengan gunung meletus
terutama pada margin pertemuan lempeng di
bumi. Apabila keaktifan semakin tinggi maka
akan menyebabkan timbulnya ledakan yang
juga akan menimbulkan terjadinya gempa
bumi
Gambar 2.16. Dilatansi In The Crustal Rock
4. Explosion
Getaran pada tanah bisa disebabkan oleh
terjadinya detonasi kimia atau peralatan nuklir.
Pada saat peralatan nuklir diaktifkan pada
sebuah lubang bor dibawah tanah, energi yang
sangat besar dari nuklir dilepaskan. Beberapa
percobaan nuklir yang dilakukan pada
beberapa dekade ini menyebabkan terjadinya
gempa hingga skala 6.0 Richter.
Gambar 2.15. Gempa Vulkanik
3. Dilatansi In The Crustal Rocks
Ketebalan kerak bumi pada benua kurang
lebih mencapai 30 km tapi pada daerah
pegunungan bisa mencapai hingga 50 km, pada
daerah lautan ketebalannya hanya 5 km. Pada
kedalaman 5 km tekanan pada litosphere
(Akibat berat dari batuan diatasnya) sudah
sama dengan kapasitas kekuatan batuan yang
tidak retak pada temperatur 500 derajat celcius.
Selama tidak ada faktor luar yang menganggu,
gaya geser yang diperlukan hingga terjadinya
kegagalan yang tiba – tiba maupun kegagalan
friksi (slip) sepanjang retak tidak akan pernah
tercapai.
Gambar 2.17. Ledakan Nuklir yang
mengakibatkan gempa
7
5. Gempa Akibat
Earthquake )
Keruntuhan
(
Collapse
mempengaruhi fixed platform antara lain
sebagai berikut :
Gempa jenis ini terjadi pada saat keruntuhan
pada gua – gua ataupun pada penggalian
tambang, hal ini biasa terjadi pada saat
tegangan pada batuan yang menunjang gua
ataupun tambang sudah tidak kuat lagi
menahan beban yang ada akan menyebabkan
batuan tersebut meledak dan jatuh sambil
mengeluarkan gelombang getaran. Gempa ini
mencapai 4.5 skala Richter diikuti longsor
pada tahun 1974 di sungai Montaru pada 25
April 1974.
1. Aktifitas Gempa
Untuk kawasan yang berada di kawasan
aktif gempa, dalam tahapan desain
diharuskan melakukan evaluasi mengenai
intensitas dan karateristik dari gerakan
gempa pada tanah dasar.
2. Zona Gempa
Dalam tahapan desain perlu diketahui di
kawasan gempa berapa struktur berdiri
3. Keadaan Tanah
Keadaan tanah dimana striktur berdiri
sangat menentukan berapa kekuatan yang
sanggup diberikan oleh tanah untuk
menopang beban diatasnya ketika terjadi
gempa.
6. Gempa Akibat Induksi
Air yang dibendung oleh bendungan akan
memberikan tekanan tambahan kepada batuan
dibawahnya, hal ini dapat menyebabkan
gempa yang dikarenakan hancurnya batuan
yang berada dibawahnya. Walaupun secara
teoritis tekanan yang diberikan oleh air
tersebut relatif kecil untuk menghancurkan
batuan dibawahnya, sehingga salah satu teori
yang menyebabkan terjadinya gempa ini
adalah sebelumnya batuan dibawah air yang
dibendung tersebut sudah tertekan terlebih
dahulu oleh lempeng yang ada sehingga
penambahan sedikit tekanan tersebut akan
menyebabkan kehancuran pada batuan
tersebut. Hal tersebut ditambah lagi dengan
terisinya pori – pori batuan yang menyebabkan
naiknya tekanan air pori dan menurunkan
kekuatan dari patahan. Perilaku ini dapat
dilihat pada bendungan Koyna dimana di catat
gempa yang terjadi dan dihubungkan dengan
ketinggian muka air pada bendungan
2.4.2. Gaya Gempa Pada Struktur Jacket
Kekuatan gempa menjadi pertimbangan
dalam desain anjungan terpancang ( fixed
platform ) yang akan dibangun pada kawasan
gempa, baik dalam kawasan aktif gempa
maupun kawasan sekitar yang masih menerima
efek dari pusat gempa.
Hal tersebut
dikerenakan
struktur
terpancang
pasti
menerima goncangan akibat gempa bumi
langsung maupun magnitude. Penyebab utama
kerusakan struktur pada saat gempa
berlangsung disebabkan oleh respon bangunan
terhadap gerakan tanah yang menggerakkan
dasar struktur Beberapa hal yang perlu
dipertimbangkan mengenai gempa yang dapat
F
F
F
F
F = Gaya Gempa Tiap Lantai
V = Gaya Gempa Dasar
V
Gambar.2.18. Gaya Gempa Pada Jacket
2.4.3. ANALISIS RESPON GEMPA
2.4.3.1. Analisa
Respon
Dinamik
Riwayat Waktu Linear
Suatu cara analisis untuk menentukan
riwayat waktu respons dinamik struktur
gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik
penuh terhadap gerakan tanah akibat
Gempa Rencana pada taraf pembebanan
gempa nominal sebagai data masukan, di
mana respons dinamik dalam setiap interval
waktu dihitung dengan metoda integrasi
langsung atau dapat juga melalui metoda
analisis ragam.
8
bangunan lepas pantai yang digunakan
sebagai tempat penambangan ( offshore
platform )
 Permasalahan
 Dari studi literature, didapatkan topik
mengenai bangunan lepas pantai dengan
struktur jacket platform dengan beban
gempa berlebih
 Bahasan yang dilakukan pada tugas
akhir ini adalah mengenai perancangan
ulang dengan memodifikasi bagian
bracing dengan menggunakan beberapa
kemungkinan
 Pengumpulan Data
 Platformyang digunakan adalah Anoa
Platform, yang terletak di perairan
kepulauan Natuna.
 Data yang digunakan antara lain, letak
koordinat Anoa Platform, beban
lingkungan, dan beban sendiri,
2.4.3.2. Analisis
Respon
Dinamik
Riwayat Waktu Non-Linear
Suatu cara analisis untuk menentukan
riwayat waktu respons dinamik struktur
gedung dimensi yang berperilaku elastik
penuh (linier) maupun elasto-plastis (nonlinier) terhadap gerakan tanah akibat
Gempa Rencana sebagai data masukan, di
mana respons dinamik dalam setiap interval
waktu dihitung dengan metoda integrasi
langsung.
BAB III
METODOLOGI
3.1. FLOWCHART
Tahap – tahap yang dilakukan dalam
penyelesaian tugas akhir ini adalah sebagai
berikut :
 Analisa In- Place
 Analisa
yang
digunakan
untuk
melakukan pemodelan struktur jacket
dengan beban lingkungan dan beban
sendiri.
 Analisa Seismic
 Analisa mengenai keadaan platform
yang dibebani dengan beban gempa.
 Analisa Ultimate
 Analisa yang dilakukan untuk
mengetahui kemampuan ultimate jacket
platform dengan membebani platform
dengan beban gempa berulang samapi
keadaan runtuh.
 Kesimpulan
 Ringkasan dari hasil analisa ultimate
3.1.1. FLOW CHART PEKERJAAN
TUGAS AKHIR
MULAI
STUDY LITERATUR
PERMASALAHAN
PENGUMPULAN DATA
ANALISA IN-PLACE
3.2.
STUDI LITERATUR
ANALISA SEISMIC
ANALISA ULTIMATE
KESIMPULAN
SELESAI
 Uraian Flow Chart :
 Studi Literatur :
 Mencari hal yang baru / yang yang dapat
digunakan sebagai perumusan masalah
dalam pengerjaan tugas akhir, pada kali
ini ruang lingkup studi literatur adalah
Studi literature dilakukan untuk memahami
lebih detail mengenai konsep perancangan,
pembebanan, desain kekuatan, dan segala hal yang
berkaitan dengan penyelesaian tugas akhir ini.
3.3.
DATA DAN STRUKTUR
LINGKUNGAN
1. Nama
2. Lokasi
35” 40’” E )
3. Fungsi
4. Jumlah dek
: ANOA PLATFORM
: NATUNA ( 5o 13” 55’” N, 103o
: PRODUCTION
: 4 Lantai
9
3.4.
R = Faktor Reduksi Beban Gempa
W = Berat Struktur Bangunan
PEMODELAN STRUKTUR
Pemodelan menggunakan data yang telah
diperoleh seperti diatas, dengan menggunakan
program bantu SACS.
Menurut pasal 6.1.2 - SNI 1726 – 2002, gaya
geser dasar harus dibagikan sepanjang tinggi
struktur gedung menjadi beban – beban gempa Fi
yang menangkap pada pusat massa lantai ke – i
menurut persamaan :
( 3.3 )
Dimana,
Wi = Berat lantai ke-i
zi = Ketinggian lantai di-i
V = Gaya Geser Dasar
Gambar 3.1. Pemodelan Anoa Platform
N = Jumlah lantai bangunan
Tabel 3.1. Karakteristik Berdasarkan Jenis Tanah
Gambar 3.2. Kombinasi Bracing
3.5.
KONSEP PERHITUNGAN GEMPA
Pada dasarnya apabila suatu struktur dapat
mengikuti gerakan yang disebabkan oleh gempa
sampai batas kekakuan struktur tersebut hingga
menyebabkan keruntuhan, hal tersebut dapat
diketahui dari persamaan dasar keseimbangan static
yang digunakan dalam analisa metoda perpindahan
yang memiliki bentuk sebagai berikut :
P=kv
( 3.1 )
Tabel 3.2. Percepatan Tanah Dasar Pada Zona
Gempa Indonesia
Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’)
Wilayah
Gempa
Percepatan
puncak batuan
dasar (‘g’)
Tanah Keras
Tanah
Sedang
Tanah Lunak
1
0.03
0.04
0.05
0.08
2
0.10
0.12
0.15
0.20
3
0.15
0.18
0.23
0.30
4
0.20
0.24
0.28
0.34
5
0.25
0.28
0.32
0.36
6
0.30
0.33
0.36
0.38
Tanah Khusus
Diperlukan
evaluasi
khusus di
setiap lokasi.
dimana :
P = beban yang bekerja
k = kekakuaan dari tahanan
v = perpindahan yang dihasilkan
dalam SNI 1726-2002, besaran gaya geser
dasar didapatkan menggunakan rumus :
V
CI
W
R
Dimana :
V = Gaya Geser Dasar
C = Koefisien Faktor Respon Gempa
I = Faktor Keutamaan Gempa
Gambar 3.3. Peta Wilayah Gempa Di Indonesia
( 3.2 ) Faktor Gempa ( C )
3.5.1. Koefisien
Koefisien faktor respon gempa, C,
merupakan pengukuran terhadap percepatan
tanah yang diharapkan pada lokasi bangunan
dan nilainya bervariasi sesuai dengan waktu
getar alami (Tc). Waktu getar alami (Tc)
diambil sebesar 0.5 dtk, 0.6 dtk, 1.0 dtk
10
untuk jenis tanah berturut-turut tanah keras,
tanah sedang, tanah lunak. (Ps. 4.7.6 SNI
1726-2002)
 Untuk T < Tc :
C = Am
(Am = Respon Maksimum =
2.5 Ao)
 Untuk T > Tc :
C = Ar / T
Ar = Am Tc
Tabel.3.3. Spektrum Respons Gempa
Rencana
Tabel.3.5. Koefisien  Berdasarkan Wilayah
Gempa
3.5.2. Faktor Keutamaan Bangunan ( I )
Tabel 3.6. Faktor Keutamaan Bangunan ( I )
Kategori Gedung
Faktor Keutamaan
I1
I2
I3
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan
perkantoran
1.0
1.0
1.0
Monumen dan bangunan monumental
1.0
1.6
1.6
Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih,
pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat,
fasilitas radio dan televisi.
1.4
1.0
1.4
Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk
minyak bumi, asam, bahan beracun.
1.6
1.0
1.6
Cerobong, tangki diatas menara
1.5
1.0
1.5
 Taksiran Waktu Getar Alami ( T ),
Secara Empiris
T = Cc hn x
( 3.4 )
Dimana Cc = Koefisien Empiris
hn = Tinggi Bangunan ( m )
x = Koefisien Empiris
Tabel.3.4. Koefisien Empiris
 Pembatasan Waktu Getar alami Fundamental
( T1)
Waktu getar alami fundamental dibatasi
agar struktur gedung tidak terlalu
fleksibel
T1 <  n ( 3.5 )
Dimana
 = koefisien letak wilayah gempa
n = jumlah tingkat
Gambar 3.4. Grafik Koefisien Gempa
3.5.3.
Analisis Respon
Dalam melakukan analisis terhadap
respon dari struktur bisa digunakan metoda
Complete Quadratik Combination ( CQC )
atau bisa juga digunakan metode Square
Root of the Sun of the Square ( SRSS ).
Apabila menggunakan CQC, waktu getar
alami mempunyai nilai selisih kurang dari
15% antara modal yang satu dan yang
lainnya, untuk penggunaan SRRS dilakukan
apabila waktu getar alami yang berjauhan.
11
3.5.4.
Spektrum Respons Gempa
Secara sederhana dijelaskan bahwa
spectrum respons gempa adalah plot respon
maksimum ( perpindahan, kecepatan,
percepatan maksimum ) dari suatu fungsi
beban tertentu untuk semua kemungkinan
system berderajat kebebasan tunggal.
Dengan menggunakan satu grafik skala
logaritmis, kita dapat memplot respon
maksimum dalam besaran percepatan,
perpindahan relatif, dan kecepatan palsu
relative ( pseudovelocity ). Tiga besaran ini
adalah spectrum percepatan, spectrum
perpindahan, dan spectrum kecepatan.
Dimana SD adalah perpindahan relative
maksimum yang selaras dengan percepatan
absolute ( SA ), dan kecepatan maksimum (
SV ). Adapun hubungan ketiganya adalah :
SA = - SD (3.6)
Dimana  =  k/m (3.7)
adalah frekuensi natural dari struktur
SV =  SD (3.8)
bekerja pada pondasi pada saat terjadi gempa bisa
lebih besar atau melebihi beban pada kondisi beban
vertikal statik bahkan dapat menimbulkan uplift.
Sebagai tambahan akan terjadi gaya – gaya
horizontal dan momen yang cukup besar pada tingkat
pondasi.
Kondisi lokasi tanah setempat sangat penting
dalam hubungannya dengan perilaku struktur pada
saat terjadi gempa, hal ini dikarenakan tanah atau
batuan dilokasi memiliki karakteristik yang spesifik
dan memiliki kemampuan untuk mengamplifikasi
gerakan gelombang gempa yang berjalan dari pusat
gempa Lapisan tanah yang ada di Indonesia dibagi
menjadi tiga kategori yaitu Tanah keras, Tanah
sedang, Tanah lunak, dimana lapisan dengan tebal
maksimum 30 m paling atas dipenuhi.
Kekuatan Pile untuk beban aksial
Qd= Qf + Qp = fAs + qAp ( 3.9 )
Dimana
3.6. KONSEP PERHITUNGAN PONDASI
( PILE )
Pondasi merupakan bagian dari
struktur
secara
keseluruhan
yang
menyalurkan gaya dari struktur atas melalui
pondasi ke tanah atau batuan yang ada
dibawahnya.
Dalam keadaan statik,
umumnya hanya bekerja beban – beban
vertikal yang bekerja pada struktur yang
perlu ditransfer
ke tanah atau batuan
penopang yang ada dibawahnya.
BEBAN
GEMPA
BEBAN VERTIKAL
Reaction Forces
Gambar 3.5. (a) Ilustrasi Kondisi keadaan
Struktur Statik
(b)Ilustrasi Kondisi Struktur Pada saat
Gempa terjadi
Struktur bangunan yang berada dalam
wilayah zona gempa yang cukup besar, beban yang
Tabel 3.5. Parameter Tanah
12
Gambar. 4.1. Site Anoa Platform
3.7.
KONSEP KEKUATAN STRUKTUR
3.7.1. Konsep Analisis Nonlinear
Analisa inelastis global dilakukan untuk
mengetahui apakah anjungan memiliki cukup
kekuatan dan stabilitas untuk tetap menahan
kriteria pembebanan dengan overstress lokal
dan kerusakan ijin, namun tanpa keruntuhan.
Pada level analisa ini, tegangan telah
melampaui level elastis dan pemodelan
overstress member, sambungan dan pondasi
harus mengenali kapasitas ultimate atau juga
perilaku post buckling dari batas pembeban
elastis (API, 2002). Pada analisa ultimate,
elemen struktur dibiarkan untuk menerima
beban yang melebihi kapasitasnya, elemenelemen dapat meneruskan beban untuk
mencapai kapasitasnya, tergantung pada
ductility dan perilaku pasca elastis elemenelemen tersebut. Beberapa elemen mungkin
menunjukkan gejala kerusakan dan mengalami
inelastis yielding.
Terletak pada perairan kepulauan Natuna, dengan
kedalaman air sekitar 80 meter memiliki kondisi
geografis berada pada daerah gempa 1, yaitu daerah
dengan tingkat gempa paling rendah.
Dari data tanah yang diambil PT.
Soilmaklelan Report,
diperoleh hasil sebagai berikut :
BAB IV
ANALISIS DATA
4.1. DATA LOKASI
Anoa Platform berada pada posisi lateral 5o 13”
55’” N dan longitudinal 105o 35” 40’” E, seperti yang
tampak pada gambar dibawah ini :
Grafik 4. 1. Ultimate Pile Capacity
13
Tabel 4. 1. Karakteristik dan Kekuatan Tanah
C. Deep Strong Alluvium
competent sand, silt and stiff clays
with thicknesses in excess of about
200 ft ( 61 m ) and overlying rock like materials
sesuai dengan API RP 2A WSD bahwa tanah yang
berada pada lokasi Anoa platform adalah tanah type
C
Untuk percepatan muka tanah, API RP 2A WSD
memberikan besaran sebagai berikut :
Tabel 4. 2. PGA menurut API RP 2A WSD
Sedangkan dalam SNI 1726-2002,
percepatan muka tanah sebagai berikut :
 Kesimpulan Data tanah diatas :
1. Kedalaman 0,00 – 11,5 ft : Very Soft Clay
2. Kedalaman 11,5 – 32,5 ft : Firm Clay
3. Kedalaman 32,5 – 66,0 ft : Very Stiff
Clay
4. Kedalaman 66,0 – 94,0 ft : Very Stiff to
Hard Clay
5. Kedalaman 94,0 – 160 ft : Very Stiff to
Hard Clay
6. Kedalaman 160 – 488 ft : Very Stiff to
Hard Clay
 Dapat disimpulkan bahwa site Anoa Platform
berada pada lapisan Hard Clay, yaitu lapisan
tanah keras, yang berada pada daerah gempa
1
diberikan
Tabel 4. 3. PGA menurut SNI 1726-2002
4.2. KRITERIA DESIGN
Desain awal merupakan jacket degan
menggunakan bracing K, dengan tampilan sebagai
berikut :
Menurut API RP 2A WSD, soil type yang
digunakan dalam perhitungan pondasi dibedakan
menjadi 3 jenis, yaitu :
A. Rock : crystalline, conglomerat, or shale like materials generally having
shear wave velocities in excess of
3000 ft/sc ( 914 m/sec )
B. Shallow Strong Alluvium
competent sand, silt and stiff clays
with shear strength in excess of
about 1500 psf ( 72 kPa ). Limited
to depths of less than about 200 ft (
61 m ) and overlying rock - like
materials.
Gambar 4. 2. Jacket dengan susunan bracing K
1. Memiliki susunan bracing K
2. Dengan ukuran member utama ( jacket ) :
 LG5(leg) : D = 137.16 cm = 54 inch
: T = 3.810 cm = 1.5 inch
14

DB3(brc) : d = 86.36 cm = 34 inch
: t = 2.54 cm = 1 inch
: l = 246.75 cm = 9.72 inch
Penentuan besarnya ukuran diameter serta
ketebalan member yang direncanakan didasarkan
pada beberapa aspek berikut :
D
 1.588
d
D
 36
T
d
 34
t
kl
 5.997
r
dengan :
D = diameter leg
d = diameter bracing
T = ketebalan leg
t = ketebalan bracing
k = faktor panjang efektif = 1
l = panjang bebas
r = radius gyration = 0,35 D
dengan hasil yang didapatkan, ukuran bracing
selanjutnya mengikuti perbandingan seperti diatas.
Atau dapat disimpulkan menggunakan ukuran yang
sama dengan perencanaan awal.
LC
Description
Units
value
1
Self Weight
Kn
2
Work Over Rig
Kn
8366
3
Plating, Grating, Handrail
Kn
1466.45
Equipment All Deck
Kn
6058.19
Live Load All Deck
Kn
6615.36
Piping All Deck
Kn
1391.60
4
5
6
TABEL 4. 5. Beban Yang Berada Pada Platform
4.3.3. Work Over Rig Loads
Beban yang akan bekerja akan bertambah
seiring dengan waktu, pada perencanaan yang
dilakukan oleh PT. Tripatra Engineering beban
tersebut diberikan sebagai berikut :
Tabel 4. 6. Beban Work Over Rig
1 Year Case Total Operating Load
10591
Kn
100 Year Storm Case Total Load
8366
Kn
4.3. PEMBEBANAN
4.3.1. Kategori Beban Platform
4.3.4. Jacket Loads
Dalam API RP2A 2.3. diatur mengenai
beban yang bekerja dalam analisis platform yang
ditabelkan sebagai berikut :
Beban jacket didefinisikan sebagai self
weight seperti beban permanen lainnya termasuk baja
boat landing, deck beam. Beban sendiri dari struktur
akan diaplikasikan secara otomatis oleh program
SACS, serta beban ini telah ditambah 5 % dari beban
kombinasi untuk sambungan las.
TABEL 4. 4. Beban Yang Digunakan Untuk Analisa
Struktur
Basic Load Condition
Structural Dead Weight
Area Live Loads
Storm Wind, Wave, & Current Loads
Operating Wind, Wave, & Current
Loads
Buoyancy
Miscellaneous & appurtenances
Earthquake Induced Force
4.3.5. Load Case
Seismi
c
In Place
Operating
Storm
X
X
X
X
X
X
-
-
X
-
X
-
X
X
X
X
X
X
X
-
-
4.3.2. Beban Pada Top Side
Pada perencanaan yang dilakukan oleh PT.
Tripatra Engineering, beban yang akan diletakkan
pada platform ditabelkan sebagai berikut :
Dalam pembebanan yang akan dilakukan,
diperlukan
pengelompokan
beban
sehingga
mempermudah dalam proses input beban dan
analisis.
TABEL 4. 7. Load Case
LC
LOAD CASE DESCRIPTION
1
Self Weight
2
Work Over Rig
3
Plating, Grating, Handrail
4
Equipment All Deck
5
Live Load All Deck
6
Piping All Deck
15
4.4. MATERIAL KELAS BAJA
Hasil Yang Diperoleh :
Periode Pada 4 Susunan Bracing
Berdasarkan jenis dan ukuran, material baja
dibagi seperti berikut :
TABEL 4. 8. Material Kelas Baja
 Bracing K
MODE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS
FREQ.(CPS)
GEN. MASS
EIGENVALUE
0.533041 2.3700202E+03 8.9149687E-02
0.559257 2.4402986E+03 8.0987303E-02
0.962771 4.0619608E+03 2.7327165E-02
1.785738 2.0124489E+03 7.9433696E-03
1.921011 3.1009715E+03 6.8640489E-03
2.390910 2.3573874E+03 4.4311222E-03
3.007658 2.3107428E+03 2.8001635E-03
3.089728 3.1369102E+03 2.6533822E-03
3.521125 1.5321096E+03 2.0430420E-03
3.636478 2.1014564E+03 1.9154827E-03
PERIOD(SECS)
1.8760301
1.7880858
1.0386690
0.5599926
0.5205591
0.4182508
0.3324846
0.3236531
0.2840001
0.2749913
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS
FREQ.(CPS)
GEN. MASS
EIGENVALUE
0.165073 2.0426516E+03 9.2958055E-01
0.324209 1.4516799E+03 2.4098565E-01
0.513409 1.8028858E+03 9.6097746E-02
0.592332 2.3107117E+03 7.2195350E-02
1.003823 1.9191291E+03 2.5137725E-02
1.235542 2.2724138E+03 1.6593000E-02
1.559538 1.8041572E+03 1.0414735E-02
1.808912 1.7441118E+03 7.7411452E-03
2.216123 3.3982968E+03 5.1576571E-03
2.761958 1.8108568E+03 3.3205196E-03
PERIOD(SECS)
6.0579181
3.0844339
1.9477647
1.6882412
0.9961916
0.8093611
0.6412155
0.5528184
0.4512385
0.3620620
 Bracing A
4.5. PERHITUNGAN GEMPA
4.5.1. Pembatasan Waktu Getar Alami
 Digunakan untuk mencegah struktur bangunan
yang terlalu fleksibel, nilai batas T1 sesuai
SNI 1726 ps 5.6
T1 <  n
= 0,20 x 6
= 1,2 dt
4.5.2. Perhitungan Gaya Geser Dasar ( V )
 Pada perhitungan gaya geser dasar ( V )
dilakukan oleh program SACS 5.2 dengan
memasukkan nilai PGA yang terjadi. Untuk
masing-masing
platform
dilakukan
perhitungan terhadap 4 PGA, yaitu 0,05 ; 0,2 ;
0,4 ; dan 0,5.
MODE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 Bracing N
MODE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PERIOD(SECS)
1.9989020
1.8079602
1.1060429
0.6022962
0.5412125
0.4571798
0.3419631
0.3241431
0.2932826
0.2886080
 Bracing X
MODE
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS
FREQ.(CPS)
GEN. MASS
EIGENVALUE
PERIOD(SECS)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4.6. PERHITUNGAN PONDASI
Pondasi yang digunakan pada masing –
masing platform memiliki ukuran sesuai dengan
diameter dalam tubular pada kaki ( leg ) platform.
Dengan keadaan tanah yang telah ditinjau memiliki
beberapa lapisan tanah, dengan lapisan tanah keras
ada kedalaman 66ft.
SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS
FREQ.(CPS)
GEN. MASS
EIGENVALUE
0.500275 3.1642266E+03 1.0120996E-01
0.553110 3.1646859E+03 8.2797641E-02
0.904124 4.2226419E+03 3.0987333E-02
1.660313 2.2150302E+03 9.1888358E-03
1.847703 2.8143949E+03 7.4195204E-03
2.187323 2.6899043E+03 5.2943702E-03
2.924292 2.6012493E+03 2.9620931E-03
3.085057 2.4270384E+03 2.6614228E-03
3.409680 2.7550856E+03 2.1787780E-03
3.464908 1.5625144E+03 2.1098757E-03
0.540079
0.564125
1.058487
1.987788
2.511923
3.056070
3.158415
3.534076
3.973557
4.650310
3.2529741E+03
3.2148575E+03
3.0084275E+03
2.7946695E+03
2.7486592E+03
3.7019261E+03
2.3151785E+03
1.6919112E+03
1.3284834E+03
2.3814213E+03
8.6841232E-02
7.9595680E-02
2.2608370E-02
6.4106186E-03
4.0144652E-03
2.7121499E-03
2.5392295E-03
2.0280962E-03
1.6042839E-03
1.1713225E-03
1.8515817
1.7726567
0.9447448
0.5030717
0.3981014
0.3272177
0.3166145
0.2829594
0.2516637
0.2150394
Hasil UC :
Bracing A
Bracing K
PGA
Bracing N
Bracing X
UC Max
0.05
0.91
0.24
0.29
0.25
0.2
1.54
0.68
0.67
0.6
0.4
2.38
1.3
1.3
1.14
0.5
3.4
3.3
3.31
1.42
16
Kesimpulan :
1. Bracing A memiliki periode paling tinggi yang
berarti memiliki kekakuan paling rendah,
kemudian disusul oleh K, N, dan X
2. Kekuatan Struktur K,N, X pada PGA dibawah 0,4
memiliki kekuatan yang hamper sama