PERENCANAAN GEDUNG TERMINAL PENUMPANG

Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
BAB 3
DESKRIPSI KASUS
3.1 UMUM
Anjungan lepas pantai yang ditinjau berada di Laut Jawa, daerah Kepulauan
Seribu, yang terletak di sebelah Utara kota Jakarta. Kedalaman laut rata-rata
adalah 89 ft. Anjungan lepas pantai ini dibangun untuk mengembangkan kawasan
Kepulauan Seribu yang mengandung sumber minyak dan gas. Konsep anjungan
lepas pantai yang ditinjau adalah platform tetap (fixed platform). Platform ini akan
dianalisis sensitivitasnya terhadap perubahan ketinggian muka air laut yang
dinaikkan tiap 1.5 meter (5 ft) hingga mencapai 6 meter (20 ft).
3.2 DESKRIPSI PLATFORM
Platform yang dianalisis merupakan fixed platform dengan 4 (empat) kaki baja
tubular dimana kedua kaki lurus vertikal, sedangkan kedua kaki lainnya miring.
Ketinggian platform dari dasar laut sekitar 106 kaki dengan penetrasi pile dari
mudline sekitar 5 kaki. Platform North yaitu arah Utara sumbu utama platform
adalah 45° Barat dari True North. Konfigurasi platform secara umum terdiri dari
jacket, pile, dek dan appartenances.
3.2.1
Jacket dan Pile
Jacket platform ini mempunyai 4 (empat) kaki baja tubular. Keempat leg (kaki)
membentuk persegi panjang dengan jarak horizontal 51.25 kaki dan 53.625 kaki.
Kaki jacket memiliki ukuran 34” OD x 0.5” WT. Di dalamnya terdapat conductor
yang dipancang atau dipenetrasi sampai pada kedalaman 5 kaki dari mudline.
Sambungan antarkaki vertikal jacket menggunakan joint can berupa baja tubular
dengan ukuran 34” OD x 1.0” WT.
3-1
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Kaki jacket memiliki tiga penahan lateral (horizontal framing) yaitu pada elevasi
(+)10 ft, (-)24 ft, dan (-)64 ft. Selain itu, juga terdapat penahan lateral pada elevasi
mudline, yaitu (-)89 ft. Pada elevasi (+)10 ft hingga (-)64 ft terdapat single
bracing pada setiap segmennya. Antara elevasi (-)64 ft dan (-)89 ft terdapat vbracing dengan ukuran 14” OD x 0.375” WT.
Pada beberapa titik sambung member, beberapa titik kerja (working point)
member tidak bertemu pada satu titik sehingga diperlukan pergeseran (offset) titik
kerja member-member tertentu.
3.2.2
Dek
Dek berada pada elevasi (+)15 ft. Dek ditopang oleh 4 (empat) deck support yang
menumpu pada horizontal framing pada elevasi (+)12 ft. Jarak antar deck support
adalah 24.75 ft dan 40.375 ft. Deck support menopang 4 (empat) frame utama dek
yang berbentuk profil IWF.
3.2.3
Appartenances
Komponen struktural lain yang terdapat pada platform ini adalah conductor,
bumpers, dan boat landing.
Platform didesain untuk dapat mengakomodasi sebanyak 8 (delapan) conductor
dengan rincian sebagai berikut:
•
4 × 30” conductor yang digunakan sebagai kaki platform, pile dan well
conductor.
•
4 × 30” conductor yang berada di bagian kanan tengah platform sebagai well
conductor.
Selain conductor, platform juga didesain untuk mengakomodasi appartenances
berikut:
Bumpers merupakan pipa yang dipasang dalam kelengkungan tertentu untuk
menyalurkan minyak dan gas dari platform menuju kapal produksi (production
3-2
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
barge). Bumpers juga menyalurkan gaya horizontal ke struktur platform yang
diakibatkan adanya pergerakan dari kapal produksi dan gaya vertikal akibat beban
gravitasi.
Komponen lain yang terdapat di platform yaitu boat landing. Boat landing ini
didesain dengan sederhana hanya berupa tangga akses dari muka air laut menuju
dek. Boat landing berada pada bagian barat platform. Beban impak yang terjadi
antara kapal yang merapat dengan kapal yang merapat dengan platform di sekitar
boat landing perlu diperhitungkan.
3.3 PARAMETER DESAIN
Parameter desain yang digunakan dalam analisis berikut adalah berdasarkan data
hasil pengukuran lapangan dan peraturan API RP2A edisi 21 (WSD).
3.3.1
Usia Layan
Platform ini didesain dengan usia layan 60 tahun. Apabila usia layannya
terlampaui dan platform masih dapat digunakan, dapat dilakukan rekualifikasi
untuk menilai kelayakan platform untuk diperpanjang masa pakainya.
3.3.2
Kedalaman Air
Data kedalaman air yang digunakan dalam analisis in-place, fatigue, dan seismik
disajikan dalam tabel berikut:
Tabel 3.1 Kedalaman Air
Operasi
Ektrem
Fatigue/
seismik
Permukaan Laut Rata-rata, (ft)
HAT, (ft)
LAT, (ft)
Badai, (ft)
Max
89
3.8
0
0.5
Min
89
0
-1.9
0
Max
89
3.8
0
0.8
Min
89
0
-1.9
0
89
0
0
0
Kedalaman Air, (ft)
93.3
87.1
93.3
87.1
89
3-3
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
3.3.3
Gelombang
Gelombang air laut terjadi pada bagian permukaan air laut akibat adanya
pergerakan angin. Gelombang harus diperhitungkan untuk berbagai kemungkinan
arah yang terjadi. Data gelombang untuk analisis in-place disajikan sebagai
berikut:
Tabel 3.2 Data Gelombang In-place
Tinggi Maksimum (ft)
Periode Maksimum (s)
Kondisi
Operasional Ekstrem
(1 tahun)
(1 tahun)
16.7
28.3
7.1
9.4
Untuk analisis fatigue, Jonswap wave spectrum akan digunakan untuk mengolah
data gelombang yang ada.
3.3.4
Arus
Arus merupakan pergerakan air laut di bawah permukaan air laut. Data arus
berupa kecepatan arus pada beberapa kedalaman air disajikan sebagai berikut:
Tabel 3.3 Data Arus
Return Per. 0
1 year
0.8
100 year
1.0
3.3.5
Percent of Depth Below Water Surface (%)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8
1.7 2.0 2.2 2.4 2.6 2.9 3.2 3.4 3.7
100
3.0
4.0
Wave Kinematic Factor dan Current Blockage Factor
Berdasarkan Design Basis digunakan Wave Kinematic Factor 1.0 dan Current
Blockage Factor 1.0 untuk semua analisis.
3.3.6
Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm)
Nilai Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm) yang digunakan adalah
berdasarkan API RP2A edisi 21 (WSD). Untuk memperhitungkan adanya anode
3-4
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
pada member maka nilai Cd dan Cm dapar dinaikkan sebesar 5%. Nilai dasar Cd
dan Cm disajikan sebagai berikut:
Tabel 3.4 Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm)
Smooth
Rough
Analisis In-place
Analisis Fatigue
3.3.7
Cd
0.65
1.05
0.70
Cm
1.6
1.2
2.0
Pertumbuhan Biota Laut (Marine Growth)
Marine Growth diterapkan pada member yang berada di bawah muka air laut.
Profil Marine Growth diterapkan dengan ketebalan 1.8” dan kerapatan sebesar
77.00 kips/ft3.
3.3.8
Angin
Data angin berupa kecepatan angin disajikan sebagai berikut:
Tabel 3.5 Data Angin
U 1 min (mph)
3.3.9
Kondisi
Operasional Ekstrem
38
63
Jarak Bebas (Air Gap)
Diperlukan adanya jarak bebas (air gap) antara tepi paling bawah dek dan puncak
gelombang pada kondisi ekstrem sebesar minimum 5 ft.
3.3.10 Peak Ground Acceleration (PGA)
Analisis seismik menggunakan data percepatan tanah maksimum sebagai berikut:
3-5
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Tabel 3.6 Peak Ground Acceleration
Kondisi
Strength Level (periode ulang 100 tahun)
Ductility Level (periode ulang 800 tahun)
PGA (g)
0.172
0.243
Peak Ground Acceleration dikombinasikan dengan Spektrum Standar Kurva C
yang sesuai dengan API RP2A, edisi 21 (WSD).
3.3.11 Data Tanah
Data karakteristik tanah yang untuk analisis pile berupa data aksial T-Z, data End
Bearing T-Z, dan data lateral P-Y. Data Aksial T-Z merupakan data yang
menunjukkan hubungan antara tegangan aksial dan kedalaman penetrasi. Data
End Bearing T-Z merupakan data yang menunjukkan pergerakan ujung tiang
pancang. Data Lateral P-Y merupakan data yang menunjukkan hubungan antara
tegangan lateral dan defleksi lateral.
3.3.12 Data Kejadian Gelombang
Data kejadian gelombang untuk analisis fatigue disajikan sebagai berikut:
Tabel 3.7 Data Kejadian Gelombang
Wave Height (H)
(Ft)
Reported Range
0 - 3.9
4 - 7.9
8 - 11.9
12 - 15.9
16 - 19.9
20 - 23.9
Mean Value
2.0
6.0
10.0
14.0
18.0
22.0
Wave Period (T)
(Ft)
Reported Value
4.6
6.4
6.8
7.3
7.7
7.9
Selected Value
4.6
6.4
6.8
7.3
7.7
7.9
3.3.13 Material
Baja tubular berstandar ukuran pipa digunakan untuk pipa dengan ukuran lebih
kecil atau sama dengan 18” diameter. Material ini diambil berdasarkan antara
ASTM A53 atau API 5L Grade B (Fy = 35 ksi). Baja tubular yang berdiameter
3-6
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
lebih besar, difabrikasi menggunakan ASTM A36 material (Fy = 36 ksi)
berdasarkan API Spec. 2B.
3.4 PEMBEBANAN
Platform menerima berbagai macam kondisi pembebanan seperti berat sendiri,
beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan. Data pembebanan diambil dari
gambar struktural platform, parameter desain yang terdapat dalam Design Basis
Report dan Laporan Kondisi Lingkungan yang dibuat oleh WNI Oceanographers
& Meteorologists. Data pembebanan tersedia untuk kondisi operasional (1 tahun)
dan kondisi ekstrem (100 tahun).
3.4.1
Beban Mati
Beban mati merupakan beban yang keberadaannya di platform bersifat permanen
dan akan ada pada semua kondisi pembebanan. Pada platform ini, yang termasuk
beban mati adalah berat sendiri struktur, beban dek, dan beban tambahan
(miscellaneous).
3.4.1.1 Berat Sendiri Struktur
Berat ini diperhitungkan secara otomatis oleh SACS dengan memasukkan input
yang diminta. Beberapa input data untuk perhitungan berat sendiri model struktur
diantaranya:
•
Berat jenis baja, sebesar 7850 kg/m3.
•
Berat jenis air laut, sebesar 1025 kg/m3 pada kondisi standar.
•
Keterangan flooded atau non flooded.
Flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular dianggap terisi oleh air
laut. Non-flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular kosong dan
hanya berisi udara. Member yang non-flooded apabila berada di bawah muka air
3-7
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
laut akan memberikan gaya apung ke atas (buoyancy). Besarnya berbanding lurus
dengan volume dari ruang kosong member.
SACS hanya akan menghitung berat sendiri struktur yang dimodelkan, sedangkan
pada pemodelan biasanya hanya struktur utama daja yang dimodelkan. Membermember kecil kadang-kadang tidak dimodelkan langsung tetapi keberadaannya
tetap diperhitungkan melalui perkalian dengan faktor pembebanan tertentu atau
dijadikan sebagai beban.
Faktor desain yang digunakan sebagai bentuk antisipasi terhadap member yang
tidak
dimodelkan
langsung
adalah
terhadap
ketepatan
item.
Faktor
penambahannya sebesar 5%.
Dengan demikian:
•
Total untuk topsides : 1 + 0.05 = 1.05
•
Total untuk struktur
: 1 + 0.05 = 1.30
Faktor pembebanan tersebut diterapkan pada jacket dan beban mati saja. Adanya
faktor ini juga meningkatkan gaya apung sehingga perlu adanya penyesuaian
besarnya kerapatan air (water density). Nilai kerapatan air yang digunakan adalah
mengambil keadaan nominal sebagai berikut:
•
Kerapatan air untuk berat struktur nominal: 1.025 / 1.00 = 1.025
3.4.1.2 Beban Dek
Beban yang termasuk dalam beban dek adalah berat dari struktur dek dan berat
dari equipment yang ada di atas dek. Seluruh beban dek dikategorikan ke dalam
beban mati karena platform ini termasuk sederhana sehingga semua equipment di
atas dek dianggap statis dan tidak ada beban hidup yang signifikan bergerak di
atas dek.
3-8
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
Sesuai Design Basis, berat dek didesain tidak boleh melebihi 80 ton. Berdasarkan
perhitungan otomatis SACS, berat sendiri dek yang dimodelkan adalah sebesar
300 lb/ft2.
3.4.2
Beban Lingkungan
Beban hidup merupakan beban yang keberadaan dan besarnya dapat berubah
bergantung pada kondisi yang terjadi. Pada platform ini yang termasuk beban
hidup adalah beban angin, beban gelombang, dan beban arus. Karena ketidak
pastian beban hidup yang cukup besar maka pada perhitungannya, beban harus
diperhitungkan untuk berbagai arah dan diperhitungkan dengan faktor pengali
tertentu. Analisis berikut menggunakan 8 mata angin untuk mendapatkan kondisi
pembebanan yang menghasilkan kondisi paling berbahaya bagi struktur.
3.4.2.1 Beban Angin
Beban angin bekerja pada bagian platform yang berada di atas permukaan air laut.
Daerah yang dianggap mengalami beban angin adalah sekitar dek. Berdasarkan
data parameter desain, perhitungan beban angin menggunakan data angin desain
pada ketinggian 10 m di atas permukaan laut dengan pencatatan per 1 menit
sebagai berikut:
Tabel 3.8 Data Angin Desain
U 1 min (mph)
Kondisi
Operasional
Ekstrem
38
63
Beban angin disebabkan karena adanya tekanan angin yang bekerja pada area
tertentu sehingga menghasilkan gaya angin. Area yang menjadi bidang terpa angin
dihitung dengan menggunakan konsep tributary area.
Sebagai input data untuk perhitungan otomatis beban angin oleh SACS,
diperlukan luas proyeksi angin pada arah X dan arah Y. Untuk penyederhanaan,
3-9
Sensitivity Analysis Struktur Anjungan Lepas Pantai Terhadap Penurunan Dasar Laut
tributary area arah X dan Y dianggap sama besar. Beban angin diaplikasikan
sebagai beban terpusat pada titik-titik penopang dek.
3.4.2.2 Beban Gelombang dan Arus
Beban gelombang dan arus merupakan beban hidup yang berasal dari pergerakan
air laut. Data gelombang berupa tinggi gelombang maksimum dan periode
gelombang telah diberikan pada Tabel 3.2. Data arus berupa kecepatan arus pada
berbagai kedalaman telah diberikan pada Tabel 3.3. Sesuai Design Basis, besarnya
Wave Kinematic Factor dan Current Blockage Factor adalah 1.0.
Untuk mendapatkan kondisi pembebanan terbesar bagi platform, beban
gelombang dan arus dikombinasikan ke berbagai arah. Agar mendapat nilai
terbesar, beban gelombang dan beban arus selalu dibuat searah. Beban gelombang
dan arus diperhitungkan pada kondisi operasional (1 tahun) dan ekstrem (100
tahun) untuk kemungkinan kedalaman air maksimum atau minimum.
3 - 10