ANALISIS STRUKTUR ANJUNGAN LEPAS PANTAI TIPE TETAP JENIS TRIPOD DI SELAT MAKASSAR

Transkripsi

1 ANALISIS STRUKTUR ANJUNGAN LEPAS PANTAI TIPE TETAP JENIS TRIPOD DI SELAT MAKASSAR TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat memperoleh gelar sarjana teknik pada Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Disusun oleh : Wistie Annelya Dosen Pembimbing : Andojo Wurjanto, Ph.D NIP PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini Laporan Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat menyelesaikan tahap pendidikan sarjana (strata-1) di Program Studi Teknik Kelautan, Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini berjudul Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar. Desain dan analisis struktur dilakukan menggunakan program komputer SACS 5.1 berdasarkan konsep analisis kehandalan yang mengacu kepada API RP2A 20 th WSD untuk mendapatkan kombinasi pembebanan. Struktur yang direncanakan diharapkan dapat beroperasi sesuai dengan tujuan struktur itu dibuat. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis memohon maaf atas segala kesalahan dan kekurangan dari laporan ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Bandung, Februari 2008 Penyusun i

3 UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyusun tugas akhir ini. 1. Allah SWT Sang Maha Segala yang telah memberikan semua kebahagiaan hidup kepadaku. Thanks God for all Your Blessing. 2. Andojo Wurjanto, Ph.D., selaku dosen pembimbing, yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan memberi pengarahan kepada penulis serta bantuan dan fasilitas yang diberikan selama pengerjaan tugas akhir ini. 3. Harman Ajiwibowo, Ph.D, dan Rildova, Ph.D., atas kesediannya menjadi dosen penguji, serta untuk arahan, pertanyaan dan jawaban, selama seminar dan sidang tugas akhir penulis. 4. Ir. Priyono selaku Direktur Pembinaan Usaha Hulu Migas dari Ditjen Migas; yang telah memberikan kemudahan bagi penulis dalam mencari bahan tugas akhir. 5. Bapak Syarif M. dari Chevron Indonesia yang telah bersedia memberikan bahanbahan untuk penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. 6. Seluruh dosen KL yang telah memberikan ilmu dan bimbingannya kepada penulis selama penulis menjalankan kuliah di Teknik Kelautan. 7. Seluruh staf Tata Usaha PST Kelautan ITB, Pak Yatno, Bu Nunung, Bu Witri, Pak Tumin, Pak Isep, yang telah banyak direpotkan dan banyak membantu penulis selama penulis berkuliah di Teknik Kelautan ITB. ii

4 Selain itu, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada seluruh kerabat yang selalu memberi dukungan dan dorongan kepada penulis. Papa dan Bunda yang sangat tersayang yang sudah dengan sabar merawatku dari lahir sampai sebesar sekarang, atas semua dukungannya, doanya, dan kesabaran tanpa batas yang telah diberikan selama ini. I love U Mas Pimpi, Mba Mella, Bang Mey, Belva dan Adik Kiko (my two little angle) atas semua bantuan, kebaikan, nasihat dan keceriaan yang telah dibagi bersama Wistie. Sigit Wibowo, my lovely one, tempat aku bersandar di saat sedih ataupun senang. Yang selalu bersabar atas semua kemanjaan-kemanjaan Tie, yang selalu berbagi segalanya bersamaku. Love you mas.. Anna (Bestari) Sahabat dari Pertama Menginjakan kaki di ITB sampai lulusnya pun di hari yang sama.. Anna yang udah berbagi banyak hal banget sama wistie.. Na thanks banget buat semuanya yah.. Semoga kita sama-sama bisa bahagia di masa depan. Keluarga besar (Alm.) Ngabasar dan (Alm.) Koesno Tanoyo atas seluruh doa, harapan dan bantuan yang telah diberikan pada Wistie. Temen-temen Cewek Kael 03 : Ami buat semua keceriaan dan tebengannya selama di Bandung (semoga ami bisa kembali ceria ), Icha sang partner KP yang udah sabar banget ngadepin tie yang males.. (Cha,, semangat selalu yah! Ayo kejar lulus Julinya..), Nana temen seperjuangan dari TPB yang udah lulus duluan ( Gud Luck y Na..), Rahma buat jadi tempat curhat, minjem catetan dan muter-muter di Jogja (Ma, pindah-pindah mulu..) Anatona Lase, si bocah Nias yang sibuk pacaran terus.. Makasih ya bang buat semua kejahilan, traktiran dan perhatiannya.. Ayo cepet ngerjain TA-nya.. Temen-temen di BJ-29, Teh Erni (buat traktiran dan pengertiannya), Ka Rika (buat semua keceriaan dan nasehatnya), Andes, Amri, Leo (Trio pencipta lagu Jestang yang bikin gw ketawa terus), Meecow, Ayip, Diana, Ridho, Gusti, Pak Wendi, Pa Slamet, Yudi, Manuntun, dan Andri. Leman, Dero, Pa Agus dan Mang odeg buat pesenan makanan dan nganterin pulang semalam apapun.. Temen-temen HMS 03, susah dan senang selama ospek dan di himpunan. Luki, Tantra, Anto, Mono, Pandu, Tyo, Dini, Jenary, Sofie, Rahmat, Reza, Rangga, Doyo, Edi, Tofan, Ipe, Wijono, Didit, dan semuanya yang ga bisa disebutin satu persatu. Temen-temen Kael 03, Bogel, Ganjar, Zaenal, Fantri, Yasser, Reza (atas pinjeman laptopnya), dan temen-temen yang lain yang udah banyak bantuin wistie. iii

5 Kuncen-kuncen Kael: Chirul 02, Dado 02, Betok 00, Badje 00, Jenggo 00, arya 99, Renal 02, Bram 00, Ryan 02, Anin 02, renal 02, Jerry 99, Kakek 97, Ersa 02, Bangun 02, Yebe 98, Dani 00, Om Indro 98, Teh Air 01, Maknyes 01, Alex 98, Balia 96, Hafiz 02, dll sebagainya yang udah berbagi keceriaan dan pengalaman. Sohib-sohib tercinta nan jauh disana Indra (si gendut, ayo ndra cepet lulus), Dara (preman yang jadi manajer), Obby (calon direktur keuangan), Guteh (Supir abadi), Guruh (si dosen bokep), etha, nagin, one, sarah. Tim Olahraga Ceria Kael, inon, imo, peye, tasya, mela, dll. Ayo terus berlatih girl.. Temen2 main TPB, Heri, Bogel, Adji, Aplo, (kapan ya bisa main bareng lagi???) Temen2 Kael smuanya. Temen2 HMS semuanya. Temen2 se-itb raya yang udah pernah berbagi keceriaan sama wistie: Reza abang OS, Anit Tekim, Kelompok 92 OSKM 03, Cewek2 Bio, Pasukan Keamanan Kimia, Cowok2 Tambang yang baik hati, Temen2 OHU, dll. Temen2 Kamasutra (Keluarga Alumni SMUN 1 Tangerang) Temen2 kosan wistie dan kosan sigit. Ibu kos-ibu kos ku yang perhatian banget, makasih bu buat semua kebaikannya. Temen-temen sekolah wistie dari SD sampe SMU, atik, risma, nurul, lia, ari, dian, wili, dll. Terakhir, semua orang yang pernah jadi bagian dari hidup wistie.. For you all.. Thanks.. iv

6 1 Daftar Isi Kata Pengantar... i Daftar Isi... v Daftar Gambar... viii Daftar Tabel... x Daftar Lampiran... xii Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Tujuan Lingkup Pekerjaan Sistematika Laporan Bab 2 Dasar Teori 2.1 Pengkajian Ulang Struktur Anjungan Lepas Pantai Tahapan Analisa Struktur Kriteria Desain Kriteria Lingkungan Kriteria Operasional Faktor Pondasi Faktor Struktural Fabrikasi dan Instalasi Struktur Anjungan Tipe Tetap (Jacket) Desain Jacket Penentuan Ukuran Kaki Jacket Susunan Rangka Bracing Perencanaan Pembebanan Definisi Pembebanan Angin Gelombang Arus Gaya Apung Ketinggian Aman Deck Kombinasi Pembebanan Sambungan Baja Tubular Sambungan Sederhana Sambungan Overlap Penyaluran Beban Melintasi Chord Sambungan Grouting Pile dan Leg Pondasi Pile Umum v

7 2.6.2 Tipe Pondasi Strukur Lepas Pantai Daya Dukung Aksial Pile Reaksi Tanah Untuk Pile dengan Beban Aksial Reaksi Tanah Untuk Pile dengan Beban Lateral Daya Dukung Lateral pada Tanah Lempung Halus Daya Dukung Lateral pada Tanah Pasir Bab 3 Kriteria Desain dan Pemodelan 3.1 Deskripsi Anjungan Lepas Pantai Jacket dan Pile Dek Appurtenances Parameter Desain Kedalaman Air Gelombang Arus Faktor Kinematika Gelombang dan Current Blockage Factor Koefisien Hidrodinamik Pertumbuhan Biota Laut (Marine Growth) Angin Korosi Data Tanah Data Kejadian Gelombang Pembebanan Beban Mati Beban Hidup Pemodelan Penjelasan Singkat Program Pemodelan Deck Pemodelan Jacket Pemodelan Pondasi Pemodelan Struktur Tambahan Sistem Penamaan Member Dimensi Member Modal Analisis Bab 4 Analisa In-Place 4.1 Definisi Rasio Tegangan Member Joint Punching Shear Check Faktor Keamanan Pile Perioda Natural Struktur Metode Analisa Kombinasi Pembebanan Hasil Analisa In-Place Rasio Tegangan member (Unity Check) Joint Punching Shear Faktor Keamanan Pile vi

8 Bab 5 Analisa Fatigue 5.1 Definisi Kurva S-N Aturan Miner Stress Concentration Factor (SCF) Dynamic Amplification Factor (DAF) JONSWAP Spectra Metoda Analisis Fatigue Analisis Fatigue Deterministik Analisis Fatigue Spektral Analisis Fatigue Acuan Pemodelan Prosedur Analisis Fatigue Prosedur Pembuatan Tegangan Siklus Beban Fatigue (Fatigue Loading) Hasil Analisa Fatigue Periode Natural Usia Layan Fatigue Bab 6 Analisa Seismik 6.1 Definisi Analisis Strength Level Analisis Ductility Level Respon Spektra Analisa Seismik Linearisasi Pondasi Analisis Modal Respon Dinamik Hasil Analisa Seismik Rasio Tegangan Member (Unity Check) Rasio Tegangan Sambungan Tubular Faktor Keamanan Pile Base Shear Bab 7 Penutup 7.1 Kesimpulan Saran Daftar Pustaka vii

9 2 Daftar Gambar Gambar 1.1 Anjungan tipe jacket template Gambar 1.2 Semi-submersible platform Gambar 1.3 Jack-up platform Gambar 1.4 Tension Leg platform Gambar 1.5 Daerah pengoperasian platform Gambar 2.1 Peraturan anjungan lepas pantai di Indonesia Gambar 2.2 Komponen template platform baja Gambar 2.3 Bentuk umum pola brace Gambar 2.4 Pembebanan pada anjungan Gambar 2.5 Proyeksi bidang angin Gambar 2.6 Kinematika gelombang 2 Dimensi Gambar 2.7 Grafik penentuan Tapp dari API Gambar 2.8 Grafik pemilihan teori gelombang dari API Gambar 2.9 Gaya gelombang pada silinder tegak Gambar 2.10 Pembagian segmen gaya gelombang Gambar 2.11 Variasi arus Gambar 2.12 Diagram perhitungan arus dan gelombang Gambar 2.13 Tipe-tipe sambungan tubular Gambar 2.14 Detail sambungan sederhana Gambar 2.15 Gaya aksial nominal, lentur in-plane, lentur out of plane Gambar 2.16 Detail sambungan overlap Gambar 2.17 Sambungan grouting dengan shear key Gambar 2.18 Tipe shear key Gambar 2.19 Parameter desain untuk tanah non-kohesif Gambar 2.20 Grafik modulus inisial reaksi subgrade Gambar 2.21 Grafik koefisien tahanan ultimit berdasar φ Gambar 3.1 Plating, Grating, dan Stair load pada jaket walkway Gambar 3.2 Plating, Grating, dan Stair load pada cellar deck Gambar 3.3 Plating, Grating, dan Stair load pada main deck Gambar 3.4 Piping load pada main deck Gambar 3.5 Piping load pada cellar deck Gambar 3.6 Equipment load pada cellar deck Gambar 3.7 Equipment load pada main deck Gambar 3.8 Live Load pada main deck Gambar 3.9 Live Load pada cellar deck Gambar 3.10 Live Load pada jacket walkway Gambar 3.11 Validasi teori gelombang viii

10 Gambar 3.12 Grafik pembagian teori hidrodinamika gelombang Gambar 3.13 Ilustrasi model anjungan lepas pantai Gambar 3.14 Diagram alir analisis SACS Gambar 3.15 Model main deck Gambar 3.16 Model cellar deck Gambar 3.17 Model deck 3D Gambar 3.18 Model jacket keseluruhan Gambar 3.19 Model jacket pada Row A Gambar 3.20 Model jacket pada Row B Gambar 3.21 Model jacket pada Row C Gambar 3.22 Plan view pada EL ft (mudline) Gambar 3.23 Plan view pada EL ft Gambar 3.24 Plan view pada EL 127,5 ft s/d 130,06 ft Gambar 3.25 Plan view pada EL 87,5 ft Gambar 3.26 Plan view pada EL 52.5 ft Gambar 3.27 Plan view pada EL 22.5 ft Gambar 3.28 Plan view pada EL ft Gambar 4.1 Lokasi member dengan UC >1.0 untuk kondisi operating Gambar 4.2 Lokasi member dengan UC >1.0 untuk kondisi storm Gambar 5.1 Fatigue life plot pada Plan ft Gambar 5.2 Fatigue life plot pada Plan ft Gambar 5.3 Fatigue life plot pada Plan ft ix

11 3 Daftar Tabel Tabel 2.1 Koefisien panjang efektif (k) Tabel 2.2 Koefisien Hidrodinamika API untuk Berbagai Diameter Tabel 2.3 Nilai Q q Tabel 2.4 Nilai Q u Tabel 3.1 Kedalaman Air Tabel 3.2 Data Gelombang Tabel 3.3 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Pasang Surut Tabel 3.4 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Angin Tabel 3.5 Nilai Koefisien Hidrodinamik Tabel 3.6 Data Profil Marine Growth Tabel 3.7 Data Kecepatan Angin Tabel 3.8 Data Kejadian Gelombang Tabel 3.9 Beban Hidup Akibat Angin pada Deck Tabel 3.10 Sistem Penamaan Grup Member pada Anjungan Tabel 3.11 Dimensi Member Group Tabel 4.1 Kombinasi pembebanan untuk kondisi operating (1 tahun) Tabel 4.2 Kombinasi pembebanan untuk kondisi storm (100 tahun) Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Untuk Joint Can ( SACS Output ) Tabel 4.4 Perhitungan Untuk Nominal Loads Check Tabel 4.5 Perhitungan Untuk Joint Punching Shear Check Tabel 4.6 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Operating (Tekan) Tabel 4.7 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Operating (Tarik) Tabel 4.8 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Storm (Tekan) Tabel 4.9 Hasil Analisis In-Place Untuk Struktur Pile Kondisi Storm (Tarik) Tabel 4.10 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Operasional Tabel 4.11 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Storm Tabel 5.1 Kejadian Gelombang Di Sekitar Platform Dalam 1 Tahun Tabel 5.2 Nilai Dynamic Amplification Factor (DAF) Tabel 6.1 Nilai PGA untuk Setiap Zona Gempa Tabel 6.2 Rasio Tegangan Maksimum Hasil Analisa Seismik Untuk Kondisi Strength Tabel 6.3 Rasio Tegangan Maksimum Hasil Analisa Seismik Untuk Kondisi Ductility x

12 Tabel 6.4 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismic Tabel 6.5 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismic Tabel 6.6 Rasio Tegangan Pile Maksimum Strength Level Tabel 6.7 Faktor Keamanan Pile Strength Level Tabel 6.8 Rasio Tegangan Pile Maksimum Ductility Level Tabel 6.9 Faktor Keamanan Pile Ductility Level Tabel 6.10 Base Shear Akibat Gempa xi

13 4 Daftar Lampiran Lampiran A Gambar Rencana Lampiran B Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa In Place : Operating Lampiran C Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa In Place : Pile Operating Lampiran D Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa In Place : Storm Lampiran E Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa In Place : Pile Storm Lampiran F Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa Seismik Lampiran G Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa Seismik : Strength Lampiran H Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa Seismik : Ductility Lampiran I Ringkasan Hasil Pemodelan Analisa Fatigue : Pile Fatigue xii