4 Dasar untuk Analisis Struktur

Transkripsi

1 Bab 4 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4.1 Deskripsi Platform Anjungan yang dianalisis adalah sebuah struktur baja yang dirancang tidak berpenghuni, terdiri atas 4 kaki jacket dengan pile di dalam kaki jacket dan topside deck untuk mendukung peralatan di atasnya. Anjungan ini dirancang dengan luasan deck 40 X 40 pada titik kerjanya. Konstruksi jacket ini mendukung Cellar, Main deck atau Drilling deck dan 12 buah well conductors. Anjungan ini terletak di Selat Makassar dengan kedalaman perairan 172 ft. Keterangan umum dari platform yang akan dianalisis dapat dilihat pada berikut ini: 1. Kedalaman Perairan : 172 ft 2. Level Deck : Main Deck ft Well Head Access ft Cellar Deck ft Sub Cellar Deck 23.5 ft 3. Konduktor : 12 buah ( 6 buah konduktor 30 inch dan 6 buah konduktor 14 inch) 4.2 Design Code Standar yang digunakan dalam desain anjungan adalah API RP 2A-WSD (21 st December 2000) dan AISC 9 th Edition. Edition, Allowable Stress Factor Berdasarkan API RP 2A-WSD, faktor pengali untuk tegangan ijin dapat ditambahkan pada berbagai kondisi desain. Faktor pengali tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1. BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-1

2 Design Condition Tabel 4.1 Allowable Stress Allowable Stresses In-Place Extreme Wave 1.33 In-Place Operating Wave 1.00 Seismic Piles Safety Factors Sumber: API RP 2A WSD, 21 st Edition Angka keamanan tiang pancang untuk berbagai kondisi desain diperlihatkan pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Angka Keamanan Tiang Pancang Design Condition Safety Factor In place Operating 2.0 In place Storm 1.5 Seismic 1.0 Sumber: API RP 2A WSD, 21 st Edition 4.3 Kriteria Desain Usia Layan Platform di desain dengan usia layan 10 tahun namun telah berjalan selama 19 tahun. Hal ini menunjukkan adanya perpanjangan dari masa layan anjungan Data Lingkungan A. Kedalaman Perairan Kedalaman perairan ditinjau dari LAT (Low Astronomical Tide). Adapun kedalaman perairan di sekitar anjungan dapat dilihat pada Tabel 4.3. Elevasi Muka Air Tabel 4.3 Data Elevasi Muka Air Operating Storm 1 year (ft) 100 year (ft) Water Depth Mean Sea Level (MSL) Storm Tide Surge (ST) ½ Tidal Range (TR=8.2 ft) Contigency Analysis Water Depth (MSL+½TR+ST) BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-2

3 B. 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 inplace disajikan sebagai berikut : Tabel 4.4 Data Gelombang Inplace Operasional (1 tahun) Kondisi Ekstrim (100 tahun) Tinggi Maksimum, [ft] Periode Maksimum, [detik] C. Angin Kecepatan rata-rata durasi angin pada perhitungan analisis struktur harus mengikuti kebutuhan standar API RP2A. Stuktur yang diproyeksikan sebagai daerah tangkapan beban angin adalah dimensi bangunan dan peralatan yang terkena langsung oleh angin. Data angin yang digunakan untuk menganalisis struktur adalah kecepatan angin dari berbagai arah yang diukur pada elevasi +10 m dari LAT. Return Period (years) D. Arus Tabel 4.5 Nilai Ekstrim Kecepatan Angin 3 second gust (mph) 1 minute average (mph) 1 hour average (mph) Pada umumnya di lokasi anjungan akan ditempatkan arus digerakkan oleh pengaruh pasang surut diurnal. Arus yang tidak dipengaruhi oleh pasang surut hanya berkontribusi 30% total kejadian arus selama 100 tahunan. Berikut adalah tabel perioda ulang arus untuk 1 tahunan dan 100 tahunan akibat pengaruh dari pasang surut (tidal flow currents) dan akibat pengaruh angin (wind driven currents). BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-3

4 % of water depth above mudline Tabel 4.6 Data Arus Akibat Pasang Surut Depth (ft) 100 yr (fps) 1 yr (fps) Tabel 4.7 Data Arus Akibat Pengaruh Angin Dept bellow MSL (ft) E. Marine Growth 100 yr (fps) 1 yr (fps) Analisis marine growth perlu dilakukan karena pertambahan luas melintang akan mengakibatkan beban gelombang yang diterima struktur akan bertambah besar. Profil marine growth dengan kerapatan lb/ft 3 yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.8. Water Depth Tabel 4.8 Profil Marine Growth Elevation Radial Growth (inch) MHW to El El -50 to El El -100 to Mudline BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-4

5 F. Koefisien Seret (C d ) dan Koefisien Inersia (C m ) Nilai Koefisien Seret (C d ) dan Koefisien Inersia (C m ) yang digunakan adalah berdasarkan API RP2A, 21 st edition (WSD). Untuk memperhitungkan adanya anode pada member maka nilai C d dan C m dapat dinaikkan sebesar 5%. Nilai dasar C d dan C m disajikan sebagai berikut : Tabel 4.9 Koefisien Seret (C d ) dan Koefisien Inersia (C m ) Inplace : Smooth Marine Growth Fatigue : Smooth Marine Growth Seismik : Smooth Marine Growth G. Faktor Kinematik Gelombang (Wave Kinematic Factor) Berdasarkan API RP 2A, 21 st edition (WSD) mengijinkan penggunaan faktor kinematik pada kisaran untuk badai tropis dan diterapkan pada kecepatan dan percepatan dari gelombang 2 dimensi. Pada analisis anjungan ini faktor kinematik yang digunakan sebesar 0.90 untuk kondisi badai 100 tahunan dan 1.00 untuk kondisi operasional 1 tahunan. H. Splash Zone Daerah yang terpercik air laut (Splash Zone), berdasarkan data lapangan didefinisikan sebagai daerah diantara elevasi (-)8.33 m sampai dengan (+)8.3 m Bahan-bahan Grade baja dan kekuatan leleh (kecuali diberikan pada gambar) untuk keperluan analisis diambil dari data berikut ini: All tubular < 18 inch OD API 5L Grade B Fy = 35 ksi All tubular 18 inch OD ASTM A36 Fy = 36 ksi Rolled steel sections ASTM A36 Grade C Fy = 36 ksi Data Tanah Data tanah yang digunakan pada analisis desain ini diambil dari Driven 36 Generic Axial Pile Capacity yang dilaksanakan pada Oktober Data tanah dan data P-Y yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Tabel C d C m BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-5

6 Tabel 4.10 Data Tanah Lapisan Penetrasi (ft) Ketebalan (ft) Deskripsi I Very soft gray clay II Soft-to-stiff gray clay III Gray silty fine sand, slightly clayey IV Very stiff-to-stiff gray clay V Very stiff light gray Tabel 4.11 P-Y Data BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-6

7 4.3.5 Data Seismic Analisis seismik menggunakan data percepatan tanah maksimum sebagai berikut : Keterangan: Tabel 4.12 Peak Ground Acceleration Peak Ground Acceleration (PGA) As a Function of Return Period Return Period PGA * ** * Analisis strength harus didasrkan pada nilai PGA dengan perioda ulang 200 tahun ** Analisis ductility harus didasrkan pada nilai PGA dengan perioda ulang 2000 tahun 4.4 Data Beban Data beban yang bekerja pada anjungan dapat dilihat pada Tabel 4.13 Tabel Tabel 4.13 Data Equipment dari Masing-masing Deck No Deskripsi Jumlah Berat Berat Total Jacket Walkway (+) ft 1 Sump Pump kips 1.00 kips 2 Sump Pump kips 2.00 kips 3 Sump Caisson kips 1.00 kips Sub Cellar Deck (+) ft 4 Sump Tank kips kips 5 Transformer lbs 7.50 lbs Cellar Deck (+) ft 6 Gross Separator kips kips 7 Test Separator kips kips 8 Vent Scrubber kips kips 9 Gas Lift Knock Out Drum kips kips 10 Inst. Air Receiver Tank kips kips 11 Diesel Fuel Tank kips kips 12 Degassing Hydrocyclone kips 8.00 kips 13 Diesel Day Tank kips 3.00 kips 14 Shipping Pump kips 7.50 kips 15 Jet Water Booster Pump kips 3.00 kips BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-7

8 Tabel 4.12 Data Equipment dari Masing-masing Deck (lanjutan) No Deskripsi Jumlah Berat Berat Total 16 Diesel Fire Water Pump kips 6.50 kips 17 Electrical Fire Water Pump kips 5.00 kips 18 Well Clean Pump kips 1.50 kips 19 Emergency Generator kips kips 20 Air Compressor kips 7.30 kips 21 Air Dryer kips 3.00 kips 22 Dry Chemical Skid kips 4.30 kips 23 Mod. Dual A/C & Press. Unit kips 8.00 kips 24 5 Kv - Oil Switch kips 1.00 kips 25 Hydraulic Control Panel kips 3.00 kips 26 Life Raft kips 1.00 kips 27 Fog Horn kips 0.20 kips 28 VLP Compressor kips kips 29 VLP Discharge Air Fin Cooler kips kips 30 Fuel Gas Filter kips 1.50 kips 31 VLP Suction Scrubber kips kips 32 VLP Discharge Scrubber kips 5.00 kips 33 Fuel Gas Scrubber kips 2.00 kips 34 Instrument Air Compressor Package kips 8.00 kips 35 Washdown Hose Reel kips 1.20 kips 36 Fire Water Hose Reel kips 1.20 kips 37 Dry Chemical Hose Reel kips 0.60 kips 38 Fire Detection Junction Box kips 1.00 kips 39 Weel Head Manifold kips kips 40 Electrical Equipment kips kips Main Deck (+) ft 41 Wash Down Hose Reel kips 0.30 kips 42 Fire Water Hose Reel kips 0.90 kips 43 Dry Chemical Hose Reel kips 0.30 kips 44 Fog Horn kips 0.20 kips 45 Electronic Shut Down kips 0.40 kips BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-8

9 Tabel 4.14 Data Beban Hidup untuk Masing-masing Deck No. Lokasi Operating (psf) Storm (psf) Earhtquake (psf) 1 Main Deck Live Loads Well Head Access Live loads Sub Cellar Deck Live Loads Jacket Walkway Live Loads Tabel 4.15 Beban Crane No. Deskripsi Berat 1 Momen crane arah sb-x positif in-kips 2 Momen crane arah sb-y positif in-kips 3 Hook (crane vertikal) 26 kips Tabel 4.16 Beban Work Over Rig NO Deskripsi Storm (kips) Operation (kips) 1 WOR LIVE WOR DEAD Beban Dasar Beban-beban dasar yang digunakan dalam tugas akhir ini diperlihatkan pada Tabel 4.17 di bawah ini: Tabel 4.17 Beban Dasar LC no Definisi 1 Self Weight (Max WD) 2 Equipment and Piping 3 Main Deck Live Loads 6 Sub Cellar Deck Live Loads 7 Jacket Walkway Live Loads 8 Moment Crane X direction 9 Moment Crane Y direction 10 Hook (Crane Vertical) 11 Wind on Deck X-dir (1 yr) BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-9

10 Tabel 4.16 Beban Dasar (lanjutan) LC no Definisi 12 Wind on Deck Y-dir (1 yr) 13 Wind on Deck X-dir (100 yr) 14 Wind on Deck Y-dir (100 yr) 15 Work Over Rig #1 Dead 16 Work Over Rig #2 Dead 17 Work Over Rig #3 Dead 18 Work Over Rig #4 Dead 19 Work Over Rig #5 Dead 20 Work Over Rig #6 Dead 21 Work Over Rig #7 Dead 22 Work Over Rig #8 Dead 23 Work Over Rig #9 Dead 24 Work Over Rig #10 Dead 25 Work Over Rig #11 Dead 26 Work Over Rig #12 Dead 27 Work Over Rig #1 Live 28 Work Over Rig #2 Live 29 Work Over Rig #3 Live 30 Work Over Rig #4 Live 31 Work Over Rig #5 Live 32 Work Over Rig #6 Live 33 Work Over Rig #7 Live 34 Work Over Rig #8 Live 35 Work Over Rig #9 Live 36 Work Over Rig #10 Live 37 Work Over Rig #11 Live 38 Work Over Rig #12 Live 39 1 Year Wave + Current 0⁰ 40 1 Year Wave + Current 45⁰ 41 1 Year Wave + Current 90⁰ 42 1 Year Wave + Current 135⁰ 43 1 Year Wave + Current 180⁰ 44 1 Year Wave + Current 225⁰ 45 1 Year Wave + Current 270⁰ 46 1 Year Wave + Current 315⁰ Year Wave + Current 0⁰ BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-10

11 Tabel 4.16 Beban Dasar (lanjutan) LC no Definisi Year Wave + Current 45⁰ Year Wave + Current 90⁰ Year Wave + Current 135⁰ Year Wave + Current 180⁰ Year Wave + Current 225⁰ Year Wave + Current 270⁰ Year Wave + Current 315⁰ BAB 4 Dasar untuk Analisis Struktur 4-11