2 PENGENAlAN BANGuNAN LEpAs PANtAi

Bab
2
2 Pengenalan Bangunan
Lepas Pantai
Semakin canggihnya teknologi yang dimiliki manusia membuat manusia selalu merasa
tidak puas akan keberhasilannya dan semakin sempit lapangan didaratan dan semakin
tipis pula cadangan-cadangan sumber energi di daratan membuat manusia untuk
melakukan ekspansi ke arah laut. Sehingga dibuatlah suatu bangunan/struktur yang
dapat berdiri kokoh di laut, contohnya yaitu dibuatnya anjungan lepas pantai untuk
melakukan kegiatan mencari minyak dan gas di laut. Lepas pantai memiliki arti yaitu
suatu bagian dari lautan yang permukaan dasarnya berada di bawah pasang surut
terendah atau bagian lautan yang berada di luar daerah gelombang pecah (breaker
zone) ke arah laut.
Ciri-ciri bangunan lepas pantai adalah:
1.
Tidak beroperasi di daratan.
2.
Beroperasi di daerah sekitar sumur minyak atau daerah pertambangan yang
terbatas, tidak dapat beroperasi di daratan dan tidak dapat berpindah-pindah.
3.
Struktur tidak dibangun langsung dilapangan tetapi komponen-komponennya dibuat
di darat lalu kemudian diangkut dan dirakit langsung di lapangan.
4.
Beroperasi di lapangan (laut) untuk perioda waktu yang lama sehingga bangunan
harus mampu bertahan dalam kondisi cuaca baik maupun kondisi cuaca buruk yang
mungkin terjadi selama beroperasi
2.1 Klasifikasi Pekerjaan di Lepas Pantai
Klasifikasi pekerjaan pada anjungan lepas pantai yang dibagi kedalam 5 (lima) bagian,
yaitu:
1. Exploration
2. Exploration drilling
3. Development drilling
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-1
4. Production operations
5. Tansportation
2.1.1
Exploration
Exploration adalah suatu kegiatan untuk mencari sumber minyak di bawah dasar laut.
Pekerjaan ini lebih banyak dilakukan oleh ahli-ahli dari bidang keahlian geologi dan
geofisika. Bidang keahlian geologi dan geofisika mempelajari formasi/bentuk dari
lapisan permukaan bumi berdasarkan contoh yang diambil dari permukaan dengan cara
pengeboran lapisan tanah dan juga mereka dapat mengetahui/memperkirakan di daerah
mana saja yang terkandung cadangan minyak di perut bumi dengan cara mengukur
medan gravitasi. Pengeboran dilakukan dengan bantuan sebuah kapal dengan peralatan
khusus yang biasanya mampu melakukan pengeboran sampai kedalaman 4000 ft (1200
m) pada kondisi tinggi gelombang 30 ft (9 m).
2.1.2
Exploratory Drilling
Setelah ditemukan daerah yang memiliki kandungan minyak lalu dilakukan pengeboran.
Pengeboran ini dilakukan untuk memastikan ada atau tidaknya minyak yang terkandung
di dalam lapisan tanah. Pengeboran biasanya dilakukan dengan mobile drilling rig yang
biasanya terpasang pada kapal khusus atau berbentuk platform yang dapat dipindahpindahkan (movable platform). Untuk kebutuhan pengeboran tersebut, jack-up mobile
rig biasanya digunakan di perairan dengan kedalaman 15 m sampai 76 m. Pengeboran di
perairan dangkal dengan kedalaman kurang dari 15 m, biasanya menggunakan unit
submersible yang ditarik ke lokasi pengeboran kemudian di ballast agar menumpu ke
dasar laut selama pengeboran. Jack-up rig ditarik ke lokasi dalam keadaan terapung
dimana kaki-kakinya diangkat keatas. Di lokasi pengeboran kaki-kakinya didongkrak ke
bawah air sampai menembus dasar laut dan sampai drilling deck terangkat ke atas air.
Pengeboran di perairan dengan kedalaman lebih dari 76 m biasanya menggunakan rig
pengeboran terapung yang berbentuk semi-submersible atau berbentuk kapal laut.
2.1.3
Development Drilling
Pada fase ini dilakukan pengeboran di lokasi yang telah diketahui mengandung minyak
sehingga kandungan minyak tersebut dapat diambil. Biasanya pengeboran dalam fase ini
dilakukan dari self-contained platform, yaitu platform yang berisi drilling-rig dan
peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk kegiatan eksplorasi, tempat akomodasi
pekerja, dan dapat menampung cukup makanan dan material selama keadaan cuaca
buruk. Untuk efisiensi, biasanya dibuat beberapa sumur bor pada satu lokasi (directional
drilling). Pada kedalaman lebih dari 15 m, mobile drilling unit bisa digunakan untuk
melakukan pengeboran kemudian jacket pelindung sumur (well-protector jacket)
ditempatkan untuk melindungi pipa penyedot (riser) dari gaya-gaya lingkungan seperti
angin, arus, gelombang dan lain-lain. Selain dengan metode development drilling bisa
juga menggunakan tender type platform atau platform berbentuk kapal.
2.1.4
Production Operations
Pekerjaan ini dilakukan setelah selesainya development drlling. Di laut dalam,
peralatan produksi dan pemrosesan ditempatkan pada self contained platform yang
sama yang digunakan untuk development drilling. Di laut dangkal drilling platform
biasanya dijadikan well-protector platform setelah proses produksi dimulai. Suatu
platform yang terpisah tetapi berdekatan dengan well protector platform dibangun
untuk pemrosesan atau penempatan peralatan.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-2
Penyimpanan minyak perlu mendapatkan perhatian utama. Umumnya setelah proses
pengeboran selesai, drilling platform (jika cukup besar) dijadikan well protector
platform dan platform penyimpanan. Tanki dengan kapasitas besar mampu menampung
hingga 10.000 s/d 30.000 barrels.
2.1.5
Transportation
Dalam fase transportasi ini biasanya untuk laut dangkal, minyak diangkut ke darat
dengan menggunakan barge atau pipa panjang. Sedangkan untuk laut dalam
penyimpanan dan transportasi minyak disimpan dalam kapal tanker.
2.2 Klasifikasi Bangunan Lepas Pantai
Pengklasifikasian bangunan lepas pantai dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu:
2.2.1
Menurut Cara Operasinya (Type Of Operations)
1. Bangunan yang digunakan untuk pengambilan minyak atau gas. Sebagian besar dari
bangunan lepas pantai yang beroperasi pada saat ini adalah untuk keperluan ini.
2. Bagunan yang digunakan untuk penambangan. Bangunan ini digunakan untuk
mengambil bijih-bijih tambang di dasar laut.
3. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga gelombang.
4. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga thermal seperti OTEC.
2.2.2
Menurut Bentuk Konfigurasinya
1. Struktur kendaraan (vessel type structures): struktur jenis ini biasanya adalah kapal
laut yang dimodifikasi sehingga mempunyai sistim propulsi (propulsion) dan dapat
berpindah tempat dengan cepat. Struktur jenis ini dipakai untuk pengoperasian di
laut dalam.
2. Struktur barge: Struktur jenis ini tidak mempunyai sistim propulsi sehingga untuk
memindahkannya harus digunakan kapal penarik.
3. Struktur platform: Sebagian besar dari struktur yang digunakan untuk eksplorasi
atau produksi minyak di laut dangkal atau laut menengah adalah struktur dari jenis
ini.
2.2.3
Menurut fungsinya
1. Bangunan eksplorasi: digunakan untuk pemboran minyak atau gas alam.
2. Bangunan produksi: digunakan untuk pengambilan minyak atau gas alam dari sumur
minyak yang ditemukan.
3. Bangunan hibrid: dapat digunakan untuk pengeboran maupun pengambilan minyak
atau gas alam.
2.2.4
Menurut Material Bangunan
1. Platform baja : seluruhnya terbuat dari baja.
2. Platform beton : bagian dasar terbuat dari beton
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-3
3. Platform hibrid : gravity platform yang terdiri dari bagian dasar yang terbuat dari
beton dan rangka baja. Bagian dasar tersebut menyokong deck yang terbuat dari
baja.
2.2.5
Menurut Mobilitas
1. Bangunan tetap (fixed structures): digunakan pada laut dangkal dan laut menengah
(intermediate water) dan dipancang ke dasar perairan.
2. Bangunan terapung (floating structures): dapat digunakan pada semua kedalaman
laut dan terutama untuk laut dalam.
2.3 Sistem Bangunan Lepas Pantai
Dari sekian banyak tipe-tipe platform yang ada, salah satu yang membedakan adalah
daerah dimana platform tersebut beroperasi. Ada tipe platform yang bisa beroperasi
dilaut dangkal seperti jacket platform, ada juga tipe platform yang beroperasi dilaut
dalam seperti tension leg platform. Gambar dibawah ini akan lebih menjelaskan
pembagian platform berdasarkan daerah pengoperasiannya.
Gambar 2.1 Daerah pengoperasian platform.
Sistem bangunan lepas pantai yang ada saat ini dapat dikategorikan menjadi beberapa
jenis berdasarkan petimbangan-pertimbangan yang diambil oleh engineer diantaranya
faktor kedalaman laut, faktor lingkungan, faktor banyaknya jumlah cadangan minyak
yang tersimpan, dan lain-lain. Selain pertimbangan-pertimbangan tersebut engineer
juga harus memperhatikan keinginan dari owner tanpa mengurangi fungsi dari platform
tersebut. Beberapa konsep struktur bangunan lepas pantai yang lazim dioperasikan
hingga saat ini, dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu :
2.3.1
Anjungan Tetap (Fixed Offshore Platform)
Anjungan lepas pantai terpancang merupakan anjungan paling tua dan paling banyak
dibangun, untuk kegiatan eksplorasi minyak dan gas. Suatu anjungan lepas pantai
dikategorikan sebagai anjungan terpancang bila anjungan tersebut dalam operasinya
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-4
bersifat menahan gaya-gaya lingkungan tanpa mengalami displacement/deformasi yang
berarti.
Di laut yang dangkal anjungan dapat dipancangkan ke dasar laut. Kaki-kaki terbuat dari
beton atau baja memanjang dari anjungan ke dasar laut. Untuk struktur dari beton,
berat dari kaki-kaki akan membuat anjungan menyandar di dasar laut.
Penggunaan anjungan terpancang tipe jacket hanya ekonomis untuk pengoperasian pada
perairan dengan kedalaman 1000 – 1600 ft.
Contoh anjungan terpancang diantaranya adalah :
1. Jacket template
Contoh anjungan terpancang ini memiliki ciri khas, yaitu jacket bagi conductor dan
template untuk pemancangan pile. Tipe ini dikembangkan untuk operasi di laut
dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Anjungan ini
disokong oleh tiang baja yang dipancang melalui kaki-kaki dari struktur rangka baja
ke dasar laut. Tiang pancang ini juga menyokong struktur terhadap beban lateral
yang dialami yang diakibatkan oleh angin, gelombang, dan arus. Gambar 2.2
menunjukkan ilustrasi sebuah anjungan tipe jacket template.
Gambar 2.2 Platform jacket template.
2. Caissons
Platform kecil dengan dek kecil dibutuhkan untuk operasi di laut dangkal (tidak lebih
dari 60 m) dengan kandungan minyak yang tidak banyak. Dalam hal ini,pile dipancang
sampai kedalaman yang cukup untuk menyokong dek kecil.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-5
Gambar 2.3 Caissons.
3. Concrete gravity platform
Platform jenis ini dipasang apabila tanah keras di dasar laut tidak jauh dari permukaan
lumpur. Pondasi struktur dibuat berbentuk lingkaran dan terbuat dari beton. Pondasi
yang berat ini menyokong beberapa tower yang kemudian menyokong dek baja.
Gambar 2.4 Concrete gravity platform.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-6
2.3.2
Anjungan terapung (Floating Offshore Platform)
Anjungan lepas pantai terapung merupakan anjungan yang mempunyai karakter
bergerak mengikuti gerakan gelombang. Ciri khas dari Floating Offshore Platform (FOP)
adalah mobilitas dan kemampuannya mengantisipasi gerakan akibat gelombang dan arus
laut.
Contoh anjungan terapung diantaranya adalah :
1. Semi-submersible platform
Jenis platform ini memiliki kemampuan membor di laut dalam. Sistem kerja
platform ini adalah pada saat udara dikeluarkan dari lambung bawah, rig tidak
seluruhnya terendam ke dasar laut tapi hanya sebagian, masih mengapung di atas
titik pemboran. Lambung bawah diisi dengan air untuk memberikan kestabilan pada
rig. Rig-rig semisubmersible ditahan di lokasi oleh sauh atau dengan sistem dynamic
positioning.
Gambar 2.5 Semi-submersible platform.
2. Jack-up platform
Rig jack-up digunakan untuk pemboran di perairan darat yang dangkal yang tenang
seperti di danau, rawa, sungai dan kanal. Rig jack-up ini berupa anjungan besar yang
mengapung yang harus ditarik dengan kapal tunda ke lokasi. Setelah rig jack-up
ditarik ke lokasi, tiga atau empat kakinya diturunkan sampai menyentuh dasar laut,
anjungannya terletak di atas permukaan air. Sesuai untuk perairan dangkal.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-7
Gambar 2.6 Jack-up platform.
2.3.3
Anjungan struktur lentur (Compliant Offshore Platform)
Tujuan pengembangan konsep anjungan struktur lentur adalah untuk memenuhi
persyaratan fungsi-fungsi khusus seperti faktor ekonomi dan faktor teknis. Anjungan
ini biasanya lebih ringan dari struktur jenis lain karena memiliki kekakuan yang tidak
besar. Beberapa anjungan struktur lentur memanfaatkan gaya apung untuk menahan
beban yang bekerja pada struktur tersebut. Station keeping merupakan salah satu
pertimbangan yang dianggap cukup penting dalam perencanaan anjungan struktur
lentur. Oleh karena itu diperlukan sistem penambatan yang mampu menjaga struktur
tersebut agar selalu berada di lokasi dalam batas-batas yang telah ditentukan.
Struktur tak tegar bisa diikatkan pada dasar laut, misalnya guyed tower dan sistem
penambatan tunggal (single point mooring systems). Tension leg platforms juga bisa
dimasukkan ke dalam jenis ini. Selain itu, struktur terapung lainnya juga bisa dianggap
struktur tak tegar dengan gerakan ijinnya besar sebagai hasil dari penambatan
(mooring).
Gambar 2.7 Tension Leg Platform.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-8
Gambar 2.8 Guyed tower
Gambar 2.9 Truss spar.
2.4 Tahapan Perencanaan Struktur
Dalam tahap perencanaan struktur lepas pantai terdapat berbagai bidang ilmu dan
teknologi yang terlibat, Gambar 2.10 berikut adalah bidang-bidang yang terlibat dalam
sebuah perencanaan struktur lepas pantai.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
-9
Offshore
Platform
Oceanography
Foundation
Engineering
Structural
Engineering
Wind
Wav e
Current
Tide
Soil
Characteristic
Material
Selection
And Corrosion
Vertical pile
Soil
characteristic
Stress Analysis
Welding
Lateral Pile
Soil
Characteristic
Scour
Structural
Analysis
Marine Civil
Engineering
Naval
Architectur
Installation
Equipment
Flotation
Buoyancy
Installation
Methods
Towing
Navigation
Safety
Instruments
Launching
Controlled
Flooding
Design for
Fabrication &
Installation
Gambar 2.10 Skema teknologi yang terlibat dalam desain bangunan lepas pantai.
Tahapan dalam perencanaan struktur dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu :
1.
Desain Konseptual
Pekerjaan dalam tahap desain konseptual mencakup :
2.
a.
Informasi mengenai derrick dan cargo barge yang tersedia.
b.
Studi peralatan produksi, meliputi penentuan Preliminary Process Flow
Diagram (PFD), informasi daftar peralatan utama, gambar lay-out fasilitas
di deck, gambar piping dan instrument diagram (P&ID).
c.
Analisis awal pembebanan, meliputi perhitungan ukuran struktur utama,
orientasi dan lokasi platform.
d.
Penyelidikan oseanografi, hidrografi, dan meteorologi.
e.
Penyelidikan geofisik dan geoteknik.
f.
Rute dan ukuran pipa penyalur (pipeline).
g.
Perkiraan biaya dan jadwal pembangunan.
h.
Menyiapkan dokumen dan informasi untuk keperluan tahapan perencanaan
berikutnya.
Desain Detail
Pekerjaan dalam tahapan desain detail mencakup :
a.
BAB 2
Analisis struktur yang meliputi semua kondisi, yaitu :
Analisis in-place (kondisi operasi, kondisi badai/storm)
Analisis dinamik akibat gempa (strength dan ductility)
Analisis kelelahan struktur (fatigue)
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 10
b.
Analisis saat konstruksi (fabrikasi, transportasi, instalasi, termasuk
pile conductor driveability).
Analisis perlindungan korosi.
Analisis pipeline riser.
Gambar desain yang meliputi :
Deck plan and elevations.
Deck framing.
Connections (joint) and stiffeners.
Welding detail.
Pile and conductor detail.
Padeye and other lifting connections.
TAHAPAN DESAIN STRUKTUR
FIXED OFFSHORE PLATFORM
DESAIN KRITERIA
Tersedia atau tidaknya Derrick dan Cargo barge
Perhitungan ukuran-ukuran utama struktur
Studi Peralatan Produksi
DESAIN
KONSEPTUAL
Analisa awal pembebanan
Orientasi dan lokasi platform
Rute dan ukuran pipeline
Penyelidikan oceanografi, hidrografi, dan meteorologi
Penyelidikan geofisik dan geoteknik
Penelitian beban-beban
Analisa Inplace (Operating, Storm)
Analisa Dinamik (Gempa)
Analisa Lelah (Fatique)
DESAIN DETAIL
Analisa Tiang Pancang
Analisa Transportasi
Analisa Instalasi
Analisa Pipeline Riser
Detail Struktur
Spesifikasi Teknis
DOKUMENTASI
Dokumen Tender
Laporan Desain
PEMERIKSAAN
PIHAK KETIGA
Spesifikasi Teknis
Laporan Desain
Gambar 2.11 Tahapan desain struktur tipe fixed platform.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 11
2.4.1
Kriteria Desain
Kriteria desain untuk setiap anjungan berbeda-beda. Kriteria dominan yang ada di suatu
kawasan akan menentukan jenis anjungan yang akan dipilih.
Krireria desain yang terpenting antara lain (dari segi teknik):
1.
Kedalaman Laut.
2.
Gelombang (tinggi, periode, distribusinya).
3.
Gempa.
4.
Kondisi Tanah.
5.
Angin
6.
Arus
7.
Marine Growth
8.
Kapasitas desain dari deck
2.4.2
Kriteria Operasional
Salah satu kriteria dalam mendesain suatu platform adalh penentuan fungsi platform
(pengeboran, produksi, penyimpanan, materials handling, living quarters, atau
kombinasinya), jumlah sumur yang akan di bor, tipe pemboran dan material yang akan
digunakan, kegiatan yang akan diselesaikan kemudian, dan keperluan-keperluan untuk
kegiatan itu. Selain itu, jumlah ruang deck yang diperlukan serta jumlah deck dan jenis
transportasi minyak (dengan tanker, barge atau jalur pipa) serta tempat penampungan
minyak, harus ditentukan. Sementara itu, konfigurasi platform yang dikehendaki juga
harus dapat difabrikasi dengan perlengkapan pemasangan yang tersedia.
2.4.3
Kriteria Lingkungan
Tahap ini merupakan penentuan berdasarkan lingkungan dimana platform akan
ditempatkan. Meliputi gaya-gaya gelombang dan angin yang bekerja pada platform.
Faktor-faktor lingkungan yang harus ditaksir sebelum gaya-gaya dapat diperkirakan
adalah kedalaman air, kondisi air pasang, tinggi gelombang badai, kecepatan angin
badai, dan dapat juga gempa bumi dan kondisi es.
2.4.4
Kriteria Fabrikasi dan Instalasi
Pola dan urutan penempatan komponen struktur dalam proses pembangunan, pola
instalasi dan transportasi jacket, deck, dan peralatan harus menjadi bagian dari kriteria
dalam perencanaan dan desain struktur.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 12
KRITERIA PERENCANAAN KONSTRUKSI
FIXED OFFSHORE PLATFORM
Fungsi Anjungan
KRITERIA
OPERASIONAL
Cara Pengeboran
Pola Transportasi Personil
Pola Transportasi Minyak
Pola Komponen Struktur
KRITERIA
FABRIKASI
Roll-Up
Pola Transportasi Jaket, Dek, dan Peralatan
KRITERIA
INSTALASI
Pola Instalasi Jaket, Dek, Peralatan
Kedalaman Laut
KRITERIA
LINGKUNGAN
Kondisi Tanah Dasar Laut
Angin, Gelombang Laut, Arus, Pasang Surut (Tide), Korosi
Gambar 2.12 Kriteria perencanaan konstruksi tipe fixed platform.
2.5 Standar Spesifikasi
Spesifikasi standar yang umum digunakan untuk perencanaan dan desain
anjungan lepas pantai di Indonesia adalah:
struktur
-
API RP 2A, 21th Edition (WSD), ‘Recommended Practice for Planning, Designing,
and Construction Fixed Offshore Platform‘, American Petroleum Institute,
Washington D.C, December 2000.
-
AISC, 9th Edition, ‘Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design‘,
American Institute of Steel Construction, AISC, New York 1989.
-
AWS D1, 1-88, ‘Structural Welding Code – Steel‘, American Welding Society, Inc.,
New York 1988.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 13
PERATURAN ANJUNGAN LEPAS PANTAI
DI
INDONESIA
Mijnordonnantie 1930 pasal 183 (sebelum 1930 no.38)
Mijpolitie Reglement 1930 (sebelum 1930 no.341)
y
y
Pasal 16 UU no.44 Prp 1980
Pasal 1 ayat (3) UU no.8, 1971
Pasal 8 UU no.1, 1973
Peraturan Pemerintah no.17, 1974
Keputusan Presiden no.9, 1973
Keputusan Menteri Pertambangan no.204,1973
y
y
y
y
y
y
PERATURAN MENTERI PERTAMBANGAN
05/P/M/PERTAMB/1977
y
y
Sertifikat Kelayakan Struktur (4 tahun)
Pemeriksaan Berkala
SCOPE OF WORK
FOR THE DESIGN APPRAISAL AND INSPECTION
OF PLATFORM FOR PETROLEUM AND NATURAL GAS IN
OFFSHORE AREAS
y
y
DNV, ABS, LR
API RP2A
Gambar 2.13 Peraturan anjungan lepas pantai di Indonesia.
2.6 Perencanaan Struktur Anjungan Tipe Tetap (Jacket)
Dalam sebuah struktur anjungan lepas pantai terdapat 3 komponen pada template
platform baja yaitu jacket, piles dan deck. Ketiga komponen ini dapat dilihat lebih jelas
pada Gambar 2.14 di bawah ini:
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 14
Komponen Template Platform
Baja
Piles
Jacket
Deck
Pengeboran
Deck
Wellhead
Deck
Penyimpanan
Gambar 2.14 Komponen template platform baja.
Deck didukung pada girder, truss dan kolom. Dibawahya, Piles yang ujungnya
bersambung dengan kolom deck dipancang ke bawah melalui kaki-kaki jacket ke dasar
laut. Kaki jacket berpenampang bulat berdiameter besar dan dirangkai bersama
sejumlah pipa tubular yang lebih kecil yang disebut braces.
Kaki jacket tidaklah vertikal,kaki ini akan semakin melebar yang disebut batter. Kaki
jacket melebar untuk menyediakan landasan yang lebih luas untuk jacket pada mudline
dan membantu menahan gaya lingkungan yang menyebabkan momen guling. Dibawah ini
akan dijelaskan mengenai komponen template platform:
1.
Piles
Piles (tiang pancang) sebagai pondasi yang dipancangkan ke dasar laut dan letaknya di
dalam jacket. Tiang ini berfungsi sebagai pondasi. Seluruh gaya luar yang terjadi pada
anjungan akan diteruskan ke Piles ini untuk kemudian diteruskan ke dalam tanah.
2.
Jacket
Jacket ini menyangga deck dan melindungi conductor dan juga menyokong sub-struktur
lainnya seperti boat landing, barge bumper dan lain-lain.
3.
Deck
Deck berfungsi sebagai penunjang segala peralatan yang digunakan dalam proses operasi
yang berlangsung, seperti pengeboran, peralatan produksi dan tempat tinggal di
anjungan.
Biasanya deck terdiri dari beberapa tingkat sesuai dengan kebutuhan dan fungsi yang
dibutuhkan, yaitu:
a. Main deck (deck utama)
b. Cellar deck
c. Mezzanine deck
2.6.1
Desain Jacket
Jacket adalah tiang-tiang disekitar sumur eksplorasi yang melindungi pompa-pompa,
sumur pengeboran dan lainnya dan berfungsi sebagai pelindung pile dari berbagai gaya
(tumbukan kapal yang berlabuh, dan lain-lain) dan korosi. Pile berada didalam jacket
dimana pile ini akan ditancapkan kedalam tanah berdasarkan jacket legs. Jacket
dipasang mulai dari garis mudline sampai deck substruktur.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 15
A.
Penentuan Ukuran Kaki Jacket
Tidak ada ketentuan pasti mengenai ukuran dan kemiringan jacket. Penentuan dimensi
jacket dilakukan berdasarkan pengalaman. Aturan yang yang baik adalah memperkecil
luas proyeksi batang didaerah dekat permukaan air sehingga memperkecil beban
lingkungan yang diterima struktur.
Ketebalan dinding jacket didisain untuk dapat menahan gaya aksial, tegangan bending
(bending stress) dan deformasi. Untuk ketebalan dinding jacket biasanya dipakai ½ inchi
sampai 2½ inchi. Ketebalan yang kurang dari ½ inchi menyebabkan masalah korosi cepat
terjadi tetapi untuk ketebalan lebih dari 2½ inchi dapat menyebabkan kesulitan dalam
fabrikasi dan sering terjadi patahan di daerah titik pengelasan antar braces.
B.
Susunan Rangka
Kaki-kaki jacket saling dihubungkan dan diikat oleh 3 jenis pengaku (bracing) yaitu :
1.
Bracing diagonal pada bidang vertikal
2.
Bracing horizontal pada bidang horizontal
3.
Bracing diagonal pada bidang horizontal
Sistem bracing memiliki 3 fungsi:
1.
Membantu memindahkan beban-beban horizontal ke pondasi
2.
Memberikan kesatuan struktural selama fabrikasi dan instalasi
3.
Menyokong anoda korosi dan kepala konduktor dan meneruskan gaya-gaya
gelombang yang dihasilkan ke pondasi
C.
Tipe-tipe Bentuk Braces
Braces yang berbentuk vertikal, horizontal, dan diagonal bersama kaki jacket
membentuk suatu sistem kekakuan tersendiri. Sistem kekakuan ini meneruskan beban
dan gaya dari platform ke pondasinya. Ada banyak macam tipe-tipe bentuk braces
seperti terlihat pada Gambar 2.15.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 16
Gambar 2.15 Bentuk umum pola brace.
Tipe 1 : K-braced
1. Memiliki jumlah joint yang sedikit.
2. Tidak simetris dan tidak mempunyai sistem redundansi yang baik.
3. Biasanya digunakan di lokasi yang tidak membutuhkan kekakuan tinggi tanpa
gaya seismik.
Tipe 2 dan 5 : V-braced
1. Memiliki jumlah joint yang sedikit.
2. Tidak mempunyai sistem redundansi yang baik.
3. Tidak memiliki sistem transfer beban yang baik dari satu level ke level lainnya.
4. Jarang digunakan.
Tipe 3 : N-braced
1. Tidak mempunyai sistem redundansi yang baik.
2. Kegagalan buckling pada salah satu batang tekan akan menyebabkan kegagalan
pada batang lainnya dan menyebabkan keruntuhan.
3. Tidak dianjurkan untuk digunakan.
Tipe 4 : Plus X-braced
1. Memiliki bentuk simetris dengan redundansi dan daktilitas yang cukup.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 17
2. Memiliki jumlah joint yang banyak dan bentuk cabang V pada sisi transversal
akan menyebabkan ukuran horizontal brace yang besar.
3. Paling banyak digunakan pada lokasi perairan yang tidak dalam.
Tipe 6 : X-braced
1. Memiliki kekakuan horizontal, daktilitas, dan redundansi yang tinggi.
2. Memiliki jumlah joint dan batang yang dibutuhkan lebih banyak.
3. Umum digunakan di laut dalam dan di daerah gempa yang membutuhkan
kekakuan dan daktilitas tinggi untuk mengurangi perioda goyangan alami
struktur.
D.
Ukuran Brace
Gaya yang bekerja dominan pada braces berpenampang lingkaran adalah gaya aksial.
Diameter braces ditentukan sebagai berikut:
60 <
kL
< 90
r
dimana:
k
= koefisien panjang efektif
L
= panjang
r
= radius girasi penampang melintang
Koefisien panjang efektif (k) tergantung dari kondisi ujung-ujung kolom. Gambar 2.16
memperlihatkan nilai untuk koefisien panjang efektif.
Gambar 2.16 Koefisien panjang efektif (k).
Perbandingan antara diameter dan ketebalan:
19 <
D
< 60
t
dengan:
D
BAB 2
= diameter
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 18
t
= ketebalan dinding
Untuk kedalaman laut (h dalam feet) mulai adakan pemeriksaan hidrostatik bila:
D 250
>
1
t (h) 3
Bila kemiringan kaki jacket bertambah akan berpengaruh pada:
1. Beban aksial pada tiang menurun
2. Beban horizontal pada kepala tiang lebih besar
3. Luas proyeksi tiang pada horizontal bertambah
4. Gaya gelombang pada jacket bertambah
5. Kedalaman pemancangan lebih dangkal
6. Beban jacket bertambah
7. Efisiensi menurun
2.6.2
A.
Desain Deck
Penentuan Dimensi Deck
Secara fungsi, deck terbagi atas beberapa tingkat, yaitu :
1.
Main deck, yang berfungsi sebagai tempat pengeboran, dan beberapa modul lainnya
seperti living quarter, compressors, peralatan proses, dan lain-lain.
2.
Cellar deck, yang berfungsi sebagai tempat sistem yang harus diletakkan di bagian
bawah seperti pompa, christmas trees, pig launcher, welhead, dan lain-lain.
3.
Deck tambahan apabila diperlukan.
Penentuan konfigurasi deck mempertimbangkan kebutuhan luas, jumlah level (tingkat),
layout equipment, dan lain-lain.
Deck pada level terbawah harus memadai dan aman dari puncak gelombang rencana dan
harus diberikan celah udara (air gap). API RP2A merekomendasikan air gap sebesar 5 ft
di atas puncak gelombang ekstrim. Selain itu juga harus diperhatikan Highest
Astronomical Tide (HAT) dan storm surge dari lokasi perairan. Gelombang rencana yang
digunakan adalah gelombang dengan perioda ulang 100 tahun. Berdasarkan hal-hal
tersebut maka elevasi untuk deck pada level terendah adalah :
Elevasi deck terendah = HAT + 0.5 storm tide + Hmaks + air gap
Setelah diketahui elevasi deck maka selanjutnya akan dilakukan penentuan ukuran deck
leg, sebagai berikut:
1.
Penentuan diameter luar deck leg yang biasanya adalah sama dengan diameter luar
Pile yang direncanakan.
2.
Pendekatan nilai radius girasi (r) deck leg dihitung berdasarkan asumsi untuk
silinder tipis, yaitu 0.35 D. Pada perhitungan ini diasumsikan nilai buckling length
factor (k) berdasarkan kondisi ujung perletakan deck leg yang berkisar antara 1.5 –
2.0, lalu dilakukan perhitungan rasio kerampingan deck leg (slenderness ratio) :
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 19
Rasio kerampingan =
k
r
k = Buckling length factor (1.5 – 2.0 )
L = Panjang deck leg
r = Radius girasi deck leg
3.
Perhitungan tegangan aksial yang diizinkan (allowable axial stress) Fa, dilakukan
menurut standar AISC (American Institute of Steel Construction) berdasarkan rasio
kerampingan.
4.
Perhitungan perkiraan gaya aksial dan momen maksimum pada deck leg dilakukan
berdasarkan beban konservatif dari struktur, beban peralatan, gaya angin, dan gaya
gelombang.
5.
Perhitungan interaction ratio dengan mengambil suatu harga ketebalan dinding deck
leg awal, axial stress, dan bearing stress hingga diperoleh nilai interaction ratio
lebih kecil dari 1.
B.
Layout Equipment
Posisi, dimensi, dan berat peralatan yang akan dipasang di atas deck harus diperhatikan
secara seksama sehingga dapat memberikan ruang diantara equipment. Perlu
diperhatikan juga framing untuk menahan beban equipment dan ruang antara
equipment. Hal ini berguna untuk mendapatkan dimensi, ruang, dan kekuatan framing
deck yang akan direncanakan.
C.
Deck Framing
Deck framing berfungsi mentransfer beban-beban dari area deck ke deck leg untuk
diteruskan ke jacket lalu ke pondasi. Sistem yang biasa digunakan adalah dengan
menyalurkan beban pada lantai deck yang biasanya berupa deck plate dan balok-balok
utama (beams) kepada sistem rangka longitudinal yang tersusun dari elemen-elemen
tubular atau balok standar.
Deck Area Load
Deck
Jacket
Foundation
Gambar 2.17 Skema mekanisme transfer beban.
Pemilihan ukuran awal deck plate dilakukan dengan menggunakan beban merata
maksimum pada deck. Pelat pada deck didesain untuk dapat menerima beban yang
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 20
bekerja di atasnya, kemudian disalurkan ke balok-balok utama deck (deck beams).
Dalam desain pelat harus diperhatikan kemungkinan korosi, tegangan, dan lendutan
yang mungkin terjadi. Lendutan yang berlebihan harus dapat dihindari dengan
mempertebal pelat atau memperpendek bentang. Untuk struktur anjungan dianjurkan
ketebalan minimal pelat adalah 5/16 inch, tetapi umumnya digunakan pelat 3/8 inch.
Beban dari deck plate diteruskan ke balok utama deck. Pada umumnya balok utama
dipasang pada setiap bentang yang sama. Jarak antara deck beams biasanya ditentukan
oleh jarak antara wellhead.
2.6.3
Metode Konstruksi dan Instalasi
Setelah melalui tahapan desain, platform harus difabrikasi dan diinstalasi/dipasang.
Sebagian besar fabrikasi dilakukan di darat/daerah pantai (construcrion yard),
sedangkan tahap instalasi dilakukan di lokasi rencana struktur jacket akan ditempatkan.
Komponen-komponen struktur di fabrikasi awal (prefabrication) dalam unit-unit
terbesar yang dapat dipindahkan secara cepat dan ekonomis dari lokasi fabrikasi ke
lokasi platform di laut. Proses konstruksi dapat berlangsung selama 4–12 bulan,
tergantung ukuran dan kekompleksan struktur. Penggabungan jacket dan deck dilakukan
di lokasi instalasi setelah dilakukannya pemancangan Pile pada jacket.
Umumnya, jacket dibuat dengan membangun rangka pada dimensi sempitnya, terbaring
mendatar di tanah. Setelah jacket dan potongan bagian-bagian deck selesai, komponenkomponen tersebut diangkut dengan barge ke lokasi dengan derek yang besar.
Setelah tahapan fabrikasi selesai, struktur dipindahkan ke atas barge untuk dibawa ke
lokasi untuk diletakkan. Setelah struktur sampai pada lokasi struktur dipindahkan dari
barge ke laut. Tahapan ini disebut upending yang meliputi mengorientasi posisi jacket
dari posisi horizontal menjadi posisi vertikal dengan bantuan crane. Setelah jacket
berada dalam posisi vertikal, jacket kemudian diturunkan kedasar laut. Setelah sampai
kedasar laut, pile akan dipancangkan kedalam tanah. Proses ini dapat dilihat melalui
Gambar 2.18.
Gambar 2.18 Prosedur instalasi struktur jacket.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 21
Gambar 2.19 Jacket yang sedang dibawa ke lokasi.
BAB 2
Pengenalan Bangunan Lepas Pantai
Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar
2
- 22