3.2.1 Parameter Desain

Transkripsi

1 BABB 3 ANALISISS DESAIN 3 ANALISIS DESAIN 3. Deskripsi Kasus Pada laporan as Akhir ini, kasus yan diunakan adalah proyek pembanunan jalur pipa bawah laut milik Chevron Indonesia Company di Sadewa Field yan terletak di lepas pantai Kalimantann Timur tepatnya di perairan Selat Makassar. Jalur pipa bawah laut ini ditujukan untuk menyalurkan as bumi sejauh 38 kilometer dari Sadewaa Well menuju ke kompleks platform Attaka. Penyaluran ini akan menunakan pipa baja karbon denan diameter 6. Gambar 3. Lokasi Proyek DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3

2 3.2 Input Data Data input yan diunakan dalam laporan as Akhir ini merupakan desin basis dari proyek yan akan dikerjakan. Data yan ada beitu banyak dan bervariasi untuk setiap titik kilopoint (KP) sepanjan jalur pipa, oleh karena itu untuk menyederhanakan masalah dalam laporan as Akhir ini, maka dilakukan pembatasan linkup kerja dan data. Adapun data yan diperunakan adalah datadata yan palin ekstrim untuk setiap KP aar dapat diambil penyeraaman studi kasus pada sepanjan jalur pipa. Data data yan akan diunakan dalam analisis pada laporan ini akan disajikan berikut ini Parameter Desain Tabel 3. Parameter Desain Parameter Nilai Unit Diameter Luar Pipa 6 inch Wall Thickness 0,625 inch Material Grade API X52 Specified Minimum Yield Strenth 5,2E+04 psi Tebal Selimut Anti korosi 0,0295 inch Tebal Selimut Beton inch Massa Jenis Pipa Baja Karbon 490, pcf Massa Jenis Selimut Anti korosi 87,4 pcf Massa Jenis Selimut Beton 89,8 pcf Massa Jenis Gas Content 2,8 pcf Corrosion Coatin Type FBE Tekanan Desain 340 psi Temperatur Maksimum Desain 93,33 C Tekanan Hidrotes 742 psi Corrosion Allowance 0,25 inch Youn's Modulus 3,0E+07 psi Poisson's Ratio 0,3 Coefficient of Linear Expansion,7E 06 / C Data Linkunan Dalam proses desain struktur pipa bawah laut, data linkunan menjadi parameter utama. Adapun rinkasan dari data linkunan dapat dilihat berikut ini. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 2

3 Kedalaman Perairan Kondisi batimetri di area Sadewa Field menunjukkan kontur yan berelomban. Sebaliknya ketika mendekati area Attaka Field kondisi batimetri menjadi lebih halus dan datar. Kedalaman air laut rata rata pada masin masin fasilitas yan didasarkan pada MSL adalah: Sadewa Well : 280 ft (85,34 m) Attaka Platform Complex : 85 ft (56,4 m) Kedalaman air laut sepanjan jalur pipa yan dipilih bervariasi antara 85,7 ft (56,5 m) dan 337,92 ft (03,0 m). Karena kedalaman air bervariasi dalam rentan yan cukup besar, maka untuk analisis diambil tia titik tinjauan sebaai parameter dalam proses pendesainan struktur pipa bawah laut. Adapun ketia titik tersebut adalah kedalaman 56.4 m, m, serta 03m denan asumsi ke tia titik tersebut akan mewakili perairan dankal, perairan sedan, serta perairan dalam sehina hasil yan diperoleh nantinya diharapkan akan relatif lebih akurat. Properti Air Laut Massa Jenis : 64 lb/ft 3 Temperatur : 85 F (29,4 C) permukaan 80 F (26,66 C) dasar laut Viskositas Kinematik :,03 x 0 5 ft 2 /s Data Elevasi Pasan Surut Data pasan surut yan diberikan diambil relatif terhadap MSL sebaai berikut. Hihest Astronomical Tide (HAT) Mean Sea Level (MSL) Lowest Astronomical Tide (LAT) Storm Sure : +4,5 ft : 0,0 ft : 3,9 ft : dapat diabaikan ( tahun) +,6 ft (00 tahun) DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 3

4 Data Gelomban Dan Arus Data Gelomban Data yan diunakan untuk desain dinyatakan dalam bentuk tabel berikut ini dan diasumsikan bekerja secara teak lurus terhadap sumbu pipa. Tabel 3.2 Data Gelomban Deskripsi Unit tahun 00 tahun Hs ft 5,8 (,58 m) 7,93 (2,42 m) Tp sec 5,24 6,23 Hmax ft 0,7 (3,26 m) 6,3 (4,97 m) Tmax sec 7,6 8, dimana: H s T p = Tini elomban sinifikan = Perioda puncak dari elomban H max = Tini elomban maksimum yan munkin terjadi T max = Perioda elomban untuk H max Data Arus Karena kedalaman air yan ditinjau diambil pada tia titik yan berbeda, maka berbeda pula data arus untuk setiap titik yan diunakan. Variasi kecepatan arus pada ketia titik tinjauan berbeda pula untuk setiap titik kedalaman perairan yan berbeda, perhatikan tabel tabel berikut ini. Tabel 3.3 Data Arus Untuk Perairan Dalam Kedalaman (ft) tahun (ft/s) 00 tahun (ft/s) 0 5,4 6,50 3,2,80 2,7 269,0,80 2,7 282,2 0 0 Tabel 3.4 Data Arus Untuk Perairan Sedan Kedalaman (ft) tahun (ft/s) 00 tahun (ft/s) 0 3,05 3,74 3,2,44,80 269,0,3,64 282,2 0 0 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 4

5 Tabel 3.5 Data Arus Untuk Perairan Dankal % Kedalaman Air Dari Dasar Laut tahun (ft/s) 00 tahun (ft/s) 00,35,76 90,33,73 80,30,70 70,28,67 60,26,64 50,22,59 40,8,54 30,4,48 20,07,40 0 0,97, Koefisien Hidrodinamika Tabel 3.6 Koefisien Hidrodinamika (menacu pada DNV RP E305) Koefisien Nilai Dra (CD) 0,7 untuk Re 3E+05 (aliran super kritis),2 untuk Re < 3E+05 (aliran subkritis dan kritis) Lift (CL) 0,9 Inertia (CM) 3,29 Properti Tanah Adapun jenis tanah pada lokasi proyek bervariasi disetiap titik tinjauan yan diambil. Tanah denan jenis clay denan tinkat plastisitas sedan hina tini terdapat pada perairan denan kedalaman 56,4 m dan kedalaman 85,34 m. Sedankan jenis tanah pada perairan denan kedalaman 03 m adalah campuran antara pasir dan kerikil. Besarnya nilai koefisien esek akan berbeda beda untuk masin masin jenis tanah yan berbeda, adapun besar koefisien tersebut akan ditentukan denan menacu pada DNV RP E Analisis Desain Pipa Berikut ini adalah analisis analisis yan dilakukan dalam proses pendesainan struktur pipa bawah laut. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 5

6 3.3. Analisis Ketebalan Dindin Pipa Dalam analisis ketebalan pipa pada laporan as Akhir ini, diunakan standar kode DNV 98 Rules for Submarine Pipeline System yan kemudian dibandinkan denan hasil perhitunan denan menunakan standar kode ASME B3.8 Gas Transmission And Distribution Pipin System. Dalam tahap perhitunan wall thickness pertama tama ketebalan dindin pipa diasumsikan. Kemudian dilakukan penecekan berdasarkan kriteria kriteria yan telah ditentukan, apakah ketebalan dindin asumsi tersebut memenuhi kriteria. Apabila ternyata ketebalan asumsi tersebut memenuhi syarat, maka ketebalan tersebut diunakan. Sebaliknya apabila ketebalan dindin tidak memenuhi syarat ataupun overdesain, maka dilakukan penyesuaian hina didapat ketebalan dindin yan palin ekonomis tetapi dapat memenuhi kriteria kriteria yan telah ditentukan. Berikut ini adalah perhitunan dari analisis ketebalan dindin pipa denan input data seperti yan telah dijelaskan pada sub bab sebelumnya, serta diperoleh ketebalan pipa berikut ini. Tabel 3.7 Perhitunan Wall Thickness Kondisi Instalasi No. Keteranan Rumusan Hasil Unit External Pressure Maximum Pe_max := ρsw dmax psi Minimum Pe_min := ρsw dmin 0 psi 2 Standar DNV 98 Zone Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_ := 2 ηh_ SMYS kt inch Nominal Wall Thickness tnom DNV_sw:= tdnv_ + Tsweet inch Zone 2 Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_2 := 2 ηh_2 SMYS kt 0.42 inch Nominal Wall Thickness tnom_2_dnv_sw:= tdnv_2 + Tsweet 0.5 inch 3 Standar ASME B3.8 Minimum Wall Thickness Pd D tasme := 2S inch Nominal Wall Thickness tnom_asme_sw:= tasme + Tsweet inch DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 6

7 Tabel 3.8 Perhitunan Wall Thickness Kondisi Hidrotes No. Keteranan Rumusan Hasil Unit External Pressure Maximum Pe_max := ρsw dmax psi Minimum Pe_min := ρsw dmin 0 psi 2 Standar DNV 98 Zone Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_ := 2 ηh_ SMYS kt inch Nominal Wall Thickness tnom DNV_sw:= tdnv_ + Tsweet 0.46 inch Zone 2 Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_2 := 2 ηh_2 SMYS kt inch Nominal Wall Thickness tnom_2_dnv_sw:= tdnv_2 + Tsweet inch 3 Standar ASME B3.8 Minimum Wall Thickness Pd D tasme := 2S inch Nominal Wall Thickness tnom_asme_sw:= tasme + Tsweet 0.46 inch Tabel 3.9 Perhitunan Wall Thickness Kondisi Operasi No. Keteranan Rumusan Hasil Unit External Pressure Maximum Pe_max := ρsw dmax psi Minimum Pe_min := ρsw dmin 0 psi 2 Standar DNV 98 Zone Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_ := 2 ηh_ SMYS kt inch Nominal Wall Thickness tnom DNV_sw:= tdnv_ + Tsweet inch Zone 2 Minimum Req. Wall Thickness ( Pd Pe_min) D tdnv_2 := 2 ηh_2 SMYS kt 0.42 inch Nominal Wall Thickness tnom_2_dnv_sw:= tdnv_2 + Tsweet 0.5 inch 3 Standar ASME B3.4 Minimum Wall Thickness Pd D tasme := 2S inch Nominal Wall Thickness tnom_asme_sw:= tasme + Tsweet inch Tabel 3.0 Ketebalan Pipa Minimum Wall Thickness Minimum Required Wall Thickness (mm) Selected Selected Condition DNV 98 Wall Thickness Wall Thickness ASME B3.8 Zone Zone 2 (mm) (inch) Installation 9,495 2,695 9,495 2,695 0,500 Hydrotest,677 5,837,677 5,837 0,624 Operation 9,495 2,695 9,495 2,695 0,500 Final WT 5,837 0,624 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 7

8 Note: Zone : Pipeline section outside the 500 m reions of the platform Zone 2: Pipeline section (includin risers) within the 500 m reions of the platform Dari perhitunan di atas, diperoleh ketebalan minimum yan diperoleh adalah 0,624 inch. Adapun untuk mempermudah dalam penadaan pipa, maka diambil nilai 0,625 inch (5,875 mm) sebaai ketebalan dindin pipa yan diunakan Bucklin And Collapse Pressure Perhitunan analisis bucklin dan collapse pressure yan diunakan dalam laporan as Akhir ini menacu pada standar kode DNV 98 Appendix B. Adapun perhitunan bucklin and collapse pressure dilakukan untuk kondisi instalasi denan alasan bahwa kondisi instalasi adalah kondisi yan palin memunkinkan untuk terjadi bucklin dan collapse akibat tidak adanya tekanan di dalam pipa. Berikut ini adalah perhitunan dan hasil perhitunan analisis bucklin dan collapse pressure (perhatikan Tabel 3. dan Tabel 3.2 berikut ini). Adapun lankah perhitunan secara detail dapat dilihat pada lampiran. Tabel 3. Perhitunan Bucklin And Collapse Pressure No. Keteranan Rumusan Hasil Unit Axial Stress π 4 ID2 Axial Stress Due To End Effect σend := Pd π ( D 2 ID 2 0 psi ) 4 Pd ID Pe_min D Axial Stress Due To Poisson Effect σpoissons := υ 0 psi 2t Lonitudinal Strain (int. pressure) σp := σend + σpoissons 0 psi 2 Thermal Stress σt:= E α ( Ti Tins ) 2.4 x 0 4 psi Total Axial Stress σtot := σp + σt 2.4 x 0 4 psi 3 Bucklin Check Lonitudinal Stress (Axial Comp.) σx_n := σtot 2.4 x 0 4 psi Lonitudinal Stress (Moment) σx_m 0 psi Lonitudinal Stress σx := σx_n + σx_m 2.4 x 0 4 psi DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 8

9 Critical Lonitudinal Stress (only N) Critical Lonitudinal Stress σxcrn_n := SMYS D if < 20 t SMYS 0.00 D D 20 if 20 < < 00 t t 5.7 x 0 4 psi σxcr_m := SMYS D 6.24 x 0 4 psi t σx_n σx_m σxcr := σxcrn_n + σxcr_m 5.7 x 0 4 psi σx σx Hoop Stress Pd Pe_max σy := D 2t.963 x 0 3 psi Hoop Stress Elastic 2 t σye := E D t x 0 4 psi Critical Hoop Stress σycr := σye if σye 2 3 SMYS 2 2SMYS SMYS if 3 3 σye 2 σye < 3 SMYS x 0 4 psi 300 σy α := + D σycr t α σx σy + ηxp σxcr ηyp σycr Propaatin Pressure 2 t Ppr := π.5smys D t psi k := Pe_max.5πSMYS Min. Wall Th. (Propaatin Press.) kd tnom := + k inch 4 Collapse Pressure Elastic Collapse Pressure Analitic Solution for External Pressure 3 t 2E Ci := D υ x 0 3 psi a b := 2SMYS t D D + t Ci.03 x 0 4 psi c := 2SMYS t D Ci.062 x 07 psi 2 Critical Collapse Pressure Safety Factor Aainst Pressure Collapse Det := b 2 4a c x 0 3 psi b + Det x 2a 9.34 x 0 3 psi b Det x2 := 2a.72 x 0 3 psi Pcr := x if x < x2 x2 otherwise.72 x 0 3 psi Pcr SF := Pe_max.26 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 9

10 Tabel 3.2 Bucklin And Collapse Pressure Parameter Value Unit Ratio Between Real Stress And Critical Stress (have to ) 0,655 Propaation Pressure 30,442 psi Minimum Wall Thickness Due To Propaation Pressure 0,444 inch Collapse Pressure,72 E+03 psi Maximum External Pressure 53,338 psi Safety Factor Aainst Pressure Collapse,26 Dari Tabel 3.2 di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa dimensi pipa yan diunakan dapat menakomodasi aya aya yan bekerja pada struktur pipa tersebut tanpa memberikan efek neatif pada pipa itu sendiri Analisis Stabilitas Pipa Analisis kestabilan pipa di dasar laut ini menacu kepada standar kode DNV RP E305. Adapun analisis stabilitas pipa dilakukan untuk tia tahapan yan berbeda yaitu untuk tahap instalasi, tahap operasi, serta tahap operasi terkorosi. Berikut ini adalah perhitunan dan hasil perhitunan analisis stabilitas pipa di dasar laut denan tambahan lapisan selimut beton setebal inch. Adapun lankah perhitunan secara detail dapat dilihat pada lampiran Analisis Kestabilan Pipa Kondisi Instalasi Tabel 3.3 Perhitunan Berat Tenelam Pipa Pada Kondisi Instalasi No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Total Outside Diameter Dcc := D + 2tcorr + 2tcc inch 2 Internal Diameter ID := D 2t 4.75 inch 3 Corrosion Coatin Diameter Dcorr := D + 2tcorr inch 4 Steel Weiht Wst := D 2 ID 2 ) ρst lb/ft 5 Corrosion Coatin Weiht Wcorr := Dcorr 2 D 2 ) ρcorr lb/ft 6 Concrete Coatin Weiht Wcc := 0.25π ( Dcc 2 Dcorr 2 ) ρcc lb/ft 7 Content Weiht Wcont := 0.25π ID 2 ρcont 0 lb/ft 8 Buoyancy B := 0.25π Dcc 2 ρsw 3.84 lb/ft 9 Submered Weiht Wsub := Wst + Wcorr + Wcc + Wcont B lb/ft DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 0

11 Pada tahap instalasi, diunakan data data linkunan denan periode ulan tahun. Tabel 3.4 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Instalasi (56,4 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo 0.25 m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us x 0 3 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.23 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.53.) B 0.7 Tabel 3.5 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Instalasi (85,34 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us.69 x 0 3 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3

12 ( Ud + Us) Dcc 5 Reynold Number RE :=.477 x 0 5 ν 6 Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.07 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud.377 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.53.) B 0.7 Tabel 3.6 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Instalasi (03 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo 0.3 m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us x 0 4 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.492 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.092 lb/ft 0.7 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 2

13 Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud.404 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := 4.45 k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.53.) B Analisis Kestabilan Pipa Kondisi Operasi Tabel 3.7 Perhitunan Berat Tenelam Pipa Pada Kondisi Operasi No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Total Outside Diameter Dcc := D + 2tcorr + 2tcc inch 2 Internal Diameter ID := D 2t 4.75 inch 3 Corrosion Coatin Diameter Dcorr := D + 2tcorr inch 4 Steel Weiht Wst := D 2 ID 2 ) ρst lb/ft 5 Corrosion Coatin Weiht Wcorr := Dcorr 2 D 2 ) ρcorr lb/ft 6 Concrete Coatin Weiht Wcc := 0.25π ( Dcc 2 Dcorr 2 ) ρcc lb/ft 7 Content Weiht Wcont := 0.25π ID 2 ρcont lb/ft 8 Buoyancy B := 0.25π Dcc 2 ρsw 3.84 lb/ft 9 Submered Weiht Wsub := Wst + Wcorr + Wcc + Wcont B lb/ft Pada tahap operasi, diunakan data linkunan denan periode ulan 00 tahun. Tabel 3.8 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi (56,4 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us 0.06 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.664 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise 0.7 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 3

14 Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.36 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud.748 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := 9.26 k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.56.) B Tabel 3.9 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi (85,34 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us x 0 3 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.856 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.69 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud 2.74 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) 0.4 lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ 0.7 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 4

15 Lateral Stability Check Wsub Wreq 2 Vertical Stability Check (ok, if.) OK! Wsub + B VS :=.56 B Tabel 3.20 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi (03 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us.004 x 0 3 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.8 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.59 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.56.) B Analisis Kestabilan Pipa Kondisi Operasi Terkorosi Tabel 3.2 Perhitunan Berat Tenelam Pipa Pada Kondisi Operasi Terkorosi No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Total Outside Diameter Dcc := D + 2tcorr + 2tcc inch 2 Internal Diameter ID := D 2t + 2CA inch 3 Corrosion Coatin Diameter Dcorr := D + 2tcorr inch DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 5

16 ( ) BAB 3 ANALISIS DESAIN 4 Steel Weiht Wst := D 2 ID 2 ρst lb/ft 5 Corrosion Coatin Weiht Wcorr := Dcorr 2 D 2 ) ρcorr lb/ft 6 Concrete Coatin Weiht Wcc := 0.25π ( Dcc 2 Dcorr 2 ) ρcc lb/ft 7 Content Weiht Wcont := 0.25π ID 2 ρcont lb/ft 8 Buoyancy B := 0.25π Dcc 2 ρsw 3.84 lb/ft 9 Submered Weiht Wsub := Wst + Wcorr + Wcc + Wcont B lb/ft Pada tahap operasi, diunakan data linkunan denan periode ulan 00 tahun. Tabel 3.22 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi Terkorosi (56,4 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us 0.06 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.664 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.36 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud.748 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.439.) B 0.7 DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 6

17 Tabel 3.23 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi Terkorosi (85,34 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us x 0 3 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.856 x Hidrodynamic Force Coefficients Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.69 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud 2.74 lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) 0.4 lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.439.) B 0.7 Tabel 3.24 Perhitunan Gaya aya Hidrodinamika Kondisi Operasi Terkorosi (03 m) No Perhitunan Rumusan Hasil Unit Averae Velocity To Reference Ud := Velocity Ratio ln Zr [( + B) ln ( A + ) ] Ur + Zo m/s 2 Particle Acceleration As := 2π Us 5.02 x 0 4 m/s 2 3 Current To Wave Velocity Ratio M := Ud Us Keulean Carpenter Number Us KC := Dcc Reynold Number ( Ud + Us) Dcc RE := ν.796 x Hidrodynamic Force Coefficients DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 7

18 Dra Coefficient CD :=.2 if RE < M otherwise Lift Coefficient CL 0.9 Inertia Coefficient CI Soil Friction Coefficient μ Calibration Factor Fw 9 Maximum Hydrodynamic Forces Dra Force FD θ := Dcc CD Us cos θ + Ud.584 lb/ft Lift Force FL θ := Dcc CL Us cos θ + Ud lb/ft Inertia Force FI( θ) := 0.25 ρsw π Dcc 2 CM As sin( θ) 0.09 lb/ft 0 Required Submered Weiht Ws( θ) Fw FD ( θ ) + FI( θ) + μ FL( θ) := 6.42 k/m μ Lateral Stability Check Wsub Wreq OK! Vertical Stability Check (ok, if Wsub + B 2 VS :=.439.) B 0.7 Dari hasil perhitunan on bottom stability, ketebalan selimut beton pemberat yan diperlukan untuk menjaa kestabilan struktur pipa di dasar laut nilainya bervariasi pada sepanjan jalur pipa yan besarnya berkisar antara 0 inch hina 0,463 inch (,76 mm). Pada praktek di lapanan, besarnya ketebalan selimut beton yan diunakan adalah inch hal ini disebabkan karena inch adalah ketebalan minimum dari selimut beton yan memunkinkan untuk dipasan pada struktur pipa bawah laut. Tabel 3.25 berikut ini adalah rinkasan dari perhitunan analisis kestabilan pipa di dasar laut. Tabel 3.25 On Bottom Stability On Bottom Stability Water Vertical Safety Factor Horizontal Safety Factor Depth (m) Installation Operation Corroded Installation Operation Corroded Soil Type 56,4,53,560,439 8,635 0,249 7,262 Clay 85,34,53,560,439 4,499 9,689 6,925 Clay 03,0,53,560,439 20,20 4,67,58 Sand DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 8

19 3.3.4 Analisis Bentan Bebas Pada Pipa Analisis bentan bebas pada pipa harus dilakukan sebaai dasar dalam pemilihan rute pipa. Analisis ini akan menhasilkan panjan bentan bebas maksimum yan diizinkan berdasarkan kekuatan struktur dari pipa itu sendiri. Perhitunan panjan maksimum bentan bebas dalam laporan as Akhir ini menacu pada standar kode DNV 98 Rules for Submarine Pipeline System. Berikut ini adalah hasil perhitunan pada analisis bentan bebas pada pipa berdasarkan masin masin tahapan. Tabel 3.26 Bentan Bebas Kondisi Instalasi Free Span (Installation Condition) Water Maximum Allowable Span Lenth (m) Governin Maximum Depth V.I.V. Allowable Governin Criteria Static (m) In-Line Cross-Flow Span Lenth (m) 56,4 40,000 44,972 76,35 40,000 Static 85,34 40,000 40,89 67,99 40,000 Static 03,0 40,000 40,767 67,785 40,000 Static Tabel 3.27 Bentan Bebas Kondisi Hidrotes Free Span (Hydrotest Condition) Water Maximum Allowable Span Lenth (m) Governin Maximum Depth V.I.V. Allowable Governin Criteria Static (m) In-Line Cross-Flow Span Lenth (m) 56,4 29,000 44,249 72,03 29,000 Static 85,34 29,000 42,866 64,28 29,000 Static 03,0 29,000 42,736 63,934 29,000 Static Tabel 3.28 Bentan Bebas Kondisi Operasi Free Span (Operation Condition) Water Maximum Allowable Span Lenth (m) Governin Maximum Depth V.I.V. Allowable Governin Criteria Static (m) In-Line Cross-Flow Span Lenth (m) 56,4 36,000 38,545 64,09 36,000 Static 85,34 36,000 36,50 59,386 36,000 Static 03,0 36,000 37,02 60,364 36,000 Static DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 9

20 Dari keseluruhan perhitunan pada analisis bentan bebas, maka diambil panjan maksimum terpendek dari keseluruhan tahap sebaai acuan pemilihan rute, yaitu sebesar 29 m dari tahapan hidrotes pada kriteria bentan bebas statis. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR PIPA BAWAH LAUT 3 20