BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUTAKA. truktur Ajuga Lepas Patai Dalam perecaaa struktur lepas patai, terdapat beberapa tahapa utama yag harus dilakuka. Tahapa tersebut yaitu tahap persiapa, tahap desai, tahap peawara, da tahap kostruksi. Tahap persiapa meliputi perecaaa kebutuha, kriteria operasioal, studi kelayaka, da estimasi biaya. Utuk tahap desai sediri terdapat studi awal da ivestigasi khusus, desai yag terdiri dari podasi, struktur, gambar tekik, serta persiapa dokume. Tahap peawara terdiri dari pemiliha peawar, evaluasi peawara, serta award of cotract. edagka tahap kostruksi terdiri dari fabrikasi di darat, trasportasi struktur dari darat ke laut, pemasaga di laut, da serah terima. Perecaaa struktur ajuga lepas patai pada umumya mecakup bidag keilmua yag disajika pada Gambar.. Gambar. Bidag Cakupa Ajuga Lepas Patai Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

2 Utuk perecaaa da desai struktur ajuga lepas patai, diperluka stadar spesifikasi yag sesuai. Peratura perecaaa da spesifikasi stadar yag diguaka adalah:. API RP A-WD, st Editio Recommeded Practice for Plaig, Desigig, ad Costructio Fixed Offshore Platform. America Petroleum Istitute, Washigto DC, July st, AIC 9 th Editio Maual of teel Costructio, Allowable tress Desig. America Istitute of teel Costructio, AIC, New York 989. Beberapa jeis ajuga lepas patai yag umum diguaka, dapat dikelompokka sebagai berikut:. Ajuga lepas patai tipe tetap (fixed offshore platform) Ajuga lepas patai tipe tetap merupaka ajuga yag palig serig diguaka dalam kegiata eksploitasi miyak da gas. Ajuga ii dikataka tetap, karea tidak megalami perpidaha atau deformasi yag berarti dalam beroperasi meaha beba-beba yag bekerja. Cotoh ajuga tipe tetap atara lai : a. Jacket Platform Ajuga tipe jacket ii dikembagka utuk beroperasi di laut dagkal da laut sedag (maksimal pada kedalama 30 m) yag dasarya tebal, luak, da berlumpur. etelah jacket ditempatka di posisi yag diigika, pile dimasukka melalui kaki jacket da kemudia dipacag dega hammer sampai meembus lapisa taah keras. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

3 Gambar. Ajuga Tipe Jacket b. Caissos Platform Merupaka platform kecil dega deck kecil, diguaka utuk operasi di laut dagkal (tidak lebih dari 60m), dega kaduga miyak yag tidak terlalu bayak. Pile yag dipacag higga kedalama yag cukup utuk meyokog deck kecil. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-3

4 Gambar.3 Ajuga Tipe Caissos c. Cocrete Gravity Platform Platform jeis ii megguaka podasi yag terbuat dari beto, dimaa podasi yag berat ii meyokog beberapa tower yag kemudia meyokog deck baja. Biasaya diguaka apabila taah keras di dasar laut tidak jauh dari permukaa lumpur. Gambar.4 Cocrete Gravity Platform. Ajuga tipe terapug (floatig offshore platform) Ajuga tipe terapug ii aka bergerak akibat gaya luar seperti gelombag da arus laut yag bekerja padaya, dikareaka kekakuaya tidak besar. Namu pergeraka Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-4

5 yag terjadi masih dalam batas-batas yag diijika, sehigga tidak meggaggu kegiata operasioalya. Cotoh ajuga tipe terapug atara lai: a. Tesio Leg Platform Ajuga ii biasaya diguaka pada laut dalam (higga kedalama 000 m), megguaka kaki-kaki pajag da fleksibel sehigga memugkika pergeraka arah lateral dega sedikit pergeraka arah vertikal. Gambar.5 Tesio Leg Platform b. Jack up Rigs Ajuga tipe ii berupa ajuga terapug yag ditarik dega kapal tuda meuju lokasi pegebora yag beroperasi di peraira dagkal da teag. etelah berada di lokasi pegebora, kaki-kakiya dituruka higga meyetuh dasar laut. Gambar.6 Jack Up Rigs Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-5

6 c. emi ubmersible Rigs Ajuga tipe ii beroperasi dalam keadaa terapug, dimaa terdapat bagia lambug yag diisi dega air utuk memberika kestabila pada rig. Rig-rig pada ajuga ditambat (moorig) ke dasar laut oleh sauh. Gambar.7 emi ubmersible Rigs Pemiliha ajuga lepas patai yag aka diguaka secara umum terkait dega kedalama laut, faktor ekoomi, da fugsi dari ajuga itu sediri. Gambar berikut ii meujukka jeis-jeis platform berdasarka kedalamaya. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-6

7 Gambar.8 Jeis Platform Berdasarka Kedalama Ajuga tersebut harus kuat meaha beba-beba yag bekerja. Bebabeba yag bekerja pada ajuga lepas patai diataraya beba mati, beba hidup, da beba ligkuga (arus, gelombag, agi, gempa, salju, es, da suhu). Akibat bayakya beba-beba yag bekerja, sehigga diperluka aalisis yag tepat da akurat pada desai sebuah ajuga lepas patai sesuai dega stadar yag ada... Kriteria Pembebaa Ajuga lepas patai harus di disai berdasarka beba-beba yag diklasifikasika dalam beberapa kategori sebagai berikut:. Beba tetap (Beba Mati). Beba saat kodisi operasi 3. Beba ligkuga termasuk beba gempa 4. Beba kostruksi-istalasi 5. Beba impak Beba ligkuga adalah beba yag bekerja pada struktur platform akibat dari feomea alam, atara lai akibat agi, arus, da gelombag. Beba ligkuga ii harus diperhitugka dari segala arah kecuali jika kodisi tertetu, dapat dilakuka asumsi yag berbeda. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-7

8 Gambar.9 Beba Ligkuga Pada truktur Offshore Data yag tersedia utuk beba ii diolah utuk meggambarka struktur platform dalam kodisi ligkuga operasioal maupu ekstrim.. Kodisi ligkuga operasioal Kodisi ormal diharapka terjadi berulagkali selama struktur beroperasi. Kodisi ii petig dalam tahap kostruksi da tahap masa laya struktur platform.. Kodisi ligkuga ekstrim Kodisi ligkuga ekstrim yag jarag terjadi selama struktur beroperasi. Kodisi ii petig utuk memformulasika beba recaa platform... Beba Mati Beba mati pada struktur platform adalah berat dari struktur platform itu sediri da semua peralata permae serta perlegkapa struktur yag tidak berubah selama pegoperasia.yag termasuk dalam beba mati struktur platform adalah:. Berat struktur platform di udara, termasuk berat dari pile, grout, da ballast jika ada.. Berat peralata da perlegkapa struktur yag sifatya permae pada platform. 3. Gaya hidrostatik yag bekerja pada struktur dibawah permukaa laut, termasuk tekaa da gaya agkat. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-8

9 .. Beba Hidup Beba hidup pada struktur platform adalah beba-beba yag bekerja pada platform selama masa layaya da mugki dapat berubah saat pegoperasia. Yag termasuk dalam beba hidup struktur platform adalah:. Beba perlegkapa pegebora da perlegkapa produksi yag bisa dipasag da dipidahka dari platform.. Berat dari ruag tempat tiggal (livig quarters), heliport, da perlegkapa peujag laiya yag bisa dipasag da dipidahka dari platform. 3. Berat dari suplai kebutuha da beda cair laiya yag megisi tagki peyimpaa. 4. Gaya yag bekerja pada struktur selama operasioal seperti pegebora, peambata kapal, da beba helikopter. 5. Gaya yag megeai struktur dari pegguaa crae diatas deck...3 Agi..3. Gaya Agi Gaya agi yag bekerja disebabka oleh geseka udara dega permukaa dari struktur da perbedaa tekaa atara bagia depa da belakag dari struktur. Beba agi dikeaka pada bagia struktur yag berada diatas permukaa air. Beba agi diperhitugka dega megguaka persamaa (.) dibawah ii: F = ρ Cs A V (.) keteraga: ρ = massa jeis udara C s = koefisie betuk A = luas objek (ft ) V = kecepata agi (mph) ρ biasaya diaggap kosta terhadap perubaha tekaa da suhu. Utuk suhu 60 F da tekaa 4,7 lb/i persamaaya mejadi: F = 0,0056 C s A V (.) keteraga: C s = koefisie betuk A = luas objek (ft ) V = kecepata agi (mph) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-9

10 Harga koefisie betuk yag biasa diguaka dalam peracaga da aalisis struktur lepas patai diperlihatka dalam Tabel.. Tabel. Koefisie Betuk Bagia ajuga Koefisie Betuk Balok.5 Bagia silider 0.5 isi ajuga.5 Area proyeksi ajuga keseluruha Kecepata agi berubah sesuai ketiggia. Koreksi kecepata agi apabila tidak sama dega ketiggia referesi disajika dega persamaa: keteraga: V z = V z z R m V = kecepata agi pada 3,8 ft diatas permukaa laut z = elevasi disai z R = 3,8 ft diatas permukaa laut m = /8 utuk agi tetap = /3 utuk agi badai (.3)..3. Gaya Agi Pada Bidag Mirig Utuk permukaa yag tidak tegak lurus terhadap arah agi, gaya agi harus diperhitugka dega megguaka persamaa berikut ii. F = ρ C A V cos α (.4) keteraga: α = sudut arah agi da arah ormal dari permukaa eleme A = luas area pada arah ormal eleme Kecepata agi pada arah ormal eleme mejadi V cos α. Utuk silider dega pajag L da diameter D atau utuk pelat datar dega pajag L da lebar D, maka A = L x D. etelah F didapat, besar beba diproyeksika kepada arah x da y, sehigga F x = F cos α da F y = F si α Gambar.0 Proyeksi Bidag Agi Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-0

11 ..4 Gelombag Gelombag laut terjadi karea adaya gaya-gaya yag bekerja pada fluida. Tiupa agi da jatuhya beda pada permukaa air dapat meimbulka gelombag. Parameter parameter terpetig dalam meggambarka gelombag (Gambar.4) adalah:. Pajag gelombag L (jarak horisotal atara dua pucak gelombag atau dua lembah gelombag yag salig beruruta).. Tiggi gelombag H (jarak vertikal atara pucak gelombag da lembah gelombag). 3. Perida gelombag T (waktu yag ditempuh utuk mecapai satu litasa gelombag). 4. Kedalama peraira h, dimaa gelombag tersebut merambat. Gambar. ketsa Profil Gelombag keteraga: L = pajag gelombag H = tiggi gelombag A = amplitudo gelombag (/ H) C = cepat rambat gelombag u = kecepata horisotal partikel air w = kecepata vertikal partikel air MWL = Mea Water Level η(x,t) = elevasi muka air di lokasi x pada saat t h = kedalama peraira Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

12 ..4. Teori Gelombag Airy / Liier Teori ii berdasarka asumsi bahwa tiggi gelombag jauh lebih kecil jika dibadigka dega pajag gelombag L da kedalama h, jadi H<<L,h. Dega asumsi bahwa H<<L,h tersebut, maka ilai suku-suku tak liier pada syarat batas kecil da dapat diabaika serta syarat batas di permukaa dapat diterapka di z = 0, buka di z = η lagi. Dari syarat batas diamis, dega membuat rata-rata η = 0 maka C(t) = 0 sehigga H η = cos (kx ωt) (.5) Dari asumsi tersebut, maka meghasilka persamaa berikut : Kecepata partikel air pada arah horisotal u, u = φ = x ( h + z) H cosh k ω cos( kx ωt) sih kh (.6) atau u = ( h + z) ghk cosh k ω sih kh cos( kx ωt) Percepata partikel air arah horisotal adalah, u = t ( h + z) H cosh k ω si( kx ωt) sih kh Kecepata partikel air arah vertikal w, φ w = = x ( h + z) H sih k ω si( kx ωt) sih kh Percepata partikel air arah vertikal adalah, w = t ( h + z) H sih k ω cos( kx ωt) sih kh (.7) (.8) (.9) (.0) Kecepata da percepata merupaka fugsi dari posisi, sehigga terdapat beda fase sebesar 90, kecepata horisotal aka mempuyai ilai yag ekstrim pada saat fase (kx ωt) = 0, π,... atau dibawah pucak da lembah gelombag...4. Teori Gelombag tokes Karea masalah kovergesi yag lebih sulit utuk kodisi laut dagkal, teori gelombag tokes orde ke-5 diaggap valid utuk kodisi peraira dimaa rasio kedalama h/l lebih besar dari. Kodisi ii umumya sesuai dega gelombag 0 Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

13 badai (storm wave) yag biasaya diperhitugka dalam peracaga bagua lepas patai. Utuk tiggi gelombag H, bilaga gelombag k, da frekuesi ω, yag bergerak dalam arah sumbu x, permukaa gelombag tokes dituliska; dimaa η = F = a k 5 F = F = a F + a 4 F 4 cos (kx ωt) (.) F 3 = a 3 F 33 + a 5 F 35 (.) F 4 = a 4 F 44 F 5 = a 5 F 55 F, F 4, da seterusya, merupaka parameter profil (betuk) gelombag yag tergatug pada kh da a merupaka parameter tiggi gelombag didalam persamaa berikut: [ ] 3 5 kh = a a F + a ( F + F ) + (.3) Kecepata horisotal (u) da kecepata vertikal (w) partikel air gelombag tokes (pada posisi x, waktu t, da sejauh z dari dasar peraira) adalah: u = ω 5 k = cosh G sih kz kh 55 cos (kx ωt) (.4) w = ω 5 k = sih G sih kz kh si (kx ωt) (.5) dimaa G, G, dst dituliska sebagai berikut; G = a G + a 3 G 3 + a 5 G 5 4 G = ( a G + a G4 ) 3 5 G 3 = 3 ( G a G ) a + (.6) G 4 = 4 a 4 G 44 G 5 = 5 a 5 G 55 G, G 3, dst adalah parameter kecepata gelombag yag bergatug pada kh. Persamaa parameter F, F 4, G, dst diberika oleh kjelbreia da Hedrickso (F = B, F 4 = B 4,dst da G = A sih kh, G 4 = A 4 sih kh, dst). Tabel. da Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-3

14 tabel.3 memberika pedekata parameter-parameter tersebut utuk berbagai harga h kh =. L π Tabel. Harga Parameter Betuk Gelombag Hubuga atara frekuesi gelombag dega bilaga gelombag dalam teori tokes; ω 4 = gk ( a C + a C ) + tah kh (.7) dimaa C da C adalah parameter frekuesi gelombag, tabel.3 memberika ilustrasi harga parameter frekuesi gelombag utuk berbagai harga h/l. Kecepata gelombag c ditetuka seperti pada teori gelombag Airy, c = dimaa kecepata gelombag tokes orde ke-5 dituliska sebagai berikut; σ, k g 4 c = ( a C + a C ) k + tah kh (.8) Tabel.3 Harga Parameter Kecepata Gelombag Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-4

15 Tabel.4 Parameter Frekuesi da Tekaa Gelombag etelah semua koefisie dalam persamaa utuk kecepata partikel akibat gelombag tokes ditetuka, percepata horisotal a x da percepata vertikal a z dapat ditetuka dega persamaa; a x = a z = u u u + u + w t x z w w w + u + w w x z dega meuliska koefisie kecepata sebagai: U = G cosh sih kz kh (.9) (.0) (.) W = G sih sih kz kh (.) dega operasi trigoometri, persamaa percepata partikel air dapat dituliska dalam betuk eksplisit berikut; 5 kc a x = R si ( kx ωt) (.3) = 5 kc a z = cos ( kx ωt) (.4) = dimaa koefisie R da dituliska sebagai fugsi U da W berikut ii; R = U U U W W U U 3 W W 3 R = 4U U + W U U 3 W W 3 R 3 = 6U 3 3U U + 3W W 3U U 4 3W W 4 (.5) R 4 = 8U 4 U + W 4U U 3 + 4W W 3 da R 5 = 0U 5 5U U 4 5U U 3 + 5W W 4 + 5W W 3 Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-5

16 0 = -U W = W 3U W 3U W 5U W 3 5U 3 W = 4W 4U W 3 4U 3 W 3 = 6W 3 U W + U W 5U W 4 5U 4 W (.6) 4 = 8W 4 U W 3 + U 3 W + 4U W 5 = 0W 5 3U W 4 + 3U 4 W U W 3 + U 3 W Tekaa akibat gelombag da kotribusi hidrostatik dapat ditetuka da kompoe kecepata dega mesubstitusika pada persamaa berikut, ω ρg 4 p = u ρ( u + w ) ( a C + a C + kz' ) ρ 3 4 (.7) k k dimaa z = z h, C 3 da C 4 adalah parameter tekaa yag tergatug pada kh atau h/l, harga C 3 da C 4 dapat dilihat pada tabel Aalisis tatik Gelombag Beba gelombag memiliki sifat diamis. Utuk sebagia besar kedalama peraira recaa, beba ii dapat terwakili oleh beba statik yag ekuivale. Uruta lagkah perhituga dari gaya gelombag statik determiistik pada ajuga lepas patai tipe tetap, dimulai dega peetua tiggi gelombag desai da perida gelombag yag berkaita, kedalama laut pada saat badai, da profil arus. Prosedur perhituga gaya gelombag meurut API RPA-WD ectio.3., megikuti lagkah berikut ii:. Meetuka perioda gelombag yata (Apparet Wave Period), ditetuka dega memperhitugka efek Doppler akibat arus pada gelombag.. Kiematika gelombag dua dimesi ditetuka dari teori gelombag yag sesuai utuk suatu tiggi gelombag, kedalama laut saat badai, da apparet wave period. 3. Kompoe medatar dari kecepata da percepata partikel yag diakibatka oleh gelombag dikuragi oleh faktor kiematika gelombag, yag terutama mempertimbagka arah peyebara gelombag. 4. Arus efektif lokal ditetuka dega megalika arus yag diketahui dega faktor hambata arus (curret blockage factor). Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-6

17 5. Arus efektif lokal dikombiasika searah dega kiematika gelombag utuk meetuka kecepata da percepata fluida lokal yag aka diguaka pada persamaa Moriso. 6. Ukura eleme diperbesar akibat marie growth. 7. Koefisie hidrodiamik (drag da iertia) ditetuka sebagai fugsi dari parameter gelombag da arus, betuk eleme, kekasara (akibat marie growth), ukura, da arah. 8. Koefisie gaya gelombag utuk kumpula koduktor berkurag karea adaya coductor shieldig factor. 9. Pegembaga model hidrodiamik utuk riser da struktur tambaha. 0. Gaya gelombag / arus lokal dihitug utuk seluruh eleme ajuga, koduktor, riser, da struktur tambaha, megguaka persamaa Moriso.. Gaya keseluruha dihitug sebagai pejumlaha vektor dari seluruh gaya lokal. Gambar. Prosedur Perhituga Gaya Akibat Gelombag da Arus Utuk Aalisis tatik Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-7

18 ..4.4 Apparet Wave Period Arus yag searah dega gelombag cederug memperbesar pajag gelombag, sedagka arus yag berlawaa memperkecil pajag gelombag. Apparet wave period, T app, adalah perioda gelombag relatif terhadap arus sejajar efektif. Utuk gelombag yag merambat pada suatu profil arus, peetua apparet wave period dilakuka dega meyelesaika persamaa di bawah ii: λ = λ + V T T T app app = g πλ tah ( πd / λ) (.8) V = 4π / λ sih ( 4πd / λ) 0 d U c ( z) 4π + cosh λ ( z d ) dz (.9) dimaa: λ = pajag gelombag d = kedalama laut saat badai U c (z) = kompoe profil arus utuk kodisi tetap pada arah gelombag z g = percepata gravitasi V T = kecepata arus sejajar efektif = perioda gelombag relatif terhadap objek tetap..4.5 Kiematika Gelombag Dua Dimesi Kiematika gelombag dua dimesi dapat dihitug megguaka Teori Gelombag tream Fuctio dega diketahuiya apparet wave period T app, ketiggia gelombag H,kedalama saat badai d. Dalam bayak kasus, teori gelombag tokes orde ke-5 aka meghasilka keakurata hasil yag dapat diterima. Gambar.6 meujukka daerah aplikasi dari tokes orde ke-5 da berbagai derajat dari peyelesaia tream Fuctio pada bidag H/gT app,d/gt app. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-8

19 Gambar.3 Diagram Peetua Teori Gelombag Aplikasi..4.6 Faktor Kiematika Gelombag Kiematika gelombag umum dua dimesi dari teori gelombag tream Fuctio atau tokes orde ke-5 tidak memperhitugka peyebara arah gelombag atau ketidakseragama dalam betuk profil gelombag. Karakteristik yata ii dapat dimodelka dalam aalisis gelombag determiistik dega megalika kecepata da percepata medatar dari peyelesaia gelombag dua dimesi umum dega faktor kiematika gelombag. Pegukura kiematika gelombag memiliki faktor berkisar atara 0,85 sampai 0,95 utuk badai tropis da 0,95 sampai,0 utuk badai buka tropis Marie Growth Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-9

20 emua bagia dari struktur (eleme, koduktor, riser, struktur tambaha, da lailai) yag berada dibawah permukaa laut tertiggi, luas peampagya diperbesar dikareaka adaya marie growth. Diameter efektif dari eleme adalah D = D c + t, dimaa D c adalah diameter luar da t adalah ketebala marie growth rata-rata yag dapat diperoleh dari pegukura kelilig dega pita pegukur Koefisie Hidrodiamik Pembebaa pada struktur yag diakibatka oleh gelombag merupaka hasil dari daerah tekaa yag dihasilka oleh gelombag. Beberapa mekaisme terpisah telah diidetifikasika dalam kejadia ii. Terdapat kompoe gaya seret yag bersesuaia dega daerah terpaa dari bada struktur da kuadrat dari kecepata arus. Hal ii mucul dari gaggua arus akibat bada struktur. Gaya iersia terdiri dari dua kompoe, yaitu gaya yag seharusya bekerja pada massa air yag telah digatika oleh bada struktur, atau gaya Froude- Krylof, da gaya yag bekerja pada massa air yag ditaha oleh bada struktur atau disebut gaya massa tambaha. Beberapa faktor yag mempegaruhi besar dari gaya seret adalah koefisie, C D, da ukura dari eleme, A, atau dalam kasus ii yag merupaka obyek silider adalah diameter eleme, D. Da beberapa faktor yag mempegaruhi besar gaya iersia adalah koefisie iersia, C M, da volume yag dipidahka eleme, V. Utuk situasi desai biasa, gaya gelombag global dapat diperhitugka dega megguaka ilai-ilai berikut ii, utuk silider yag tidak tertutup. Halus C D = 0.65 C M =.6 Kasar C D =.05 C M =. Bayak bukti eksperime telah meujukka bahwa ilai dari koefisie hidrodiamik tidak tetap da berubah megikuti diameter eleme da bilaga Reyolds. Tabel.5 memberika ilai CD da CM utuk berbagai diameter. Tabel.5 Koefisie Hidrodiamik API Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-0

21 ..4.9 Gaya Gelombag Pada Tiag ilider Tegak Gambar.4 Gaya Gelombag pada Tiag ilider Tegak Gaya pada tiag silider tegak akibat gelombag pertama kali diperkealka oleh Moriso dega batasa diameter tiag relatif kecil dibadigka pajag gelombag yag meerpa tiag. πd f = ρ Cd DU U + ρcm ax (.30) 4 keteraga: f = gaya per satua pajag ρ = kerapata massa fluida U = kecepata partikel air pada kedalama tertetu, tegak lurus terhadap tiag a x = percepata partikel air pada kedalama tertetu, tegak lurus terhadap tiag D = diameter tiag C m = koefisie iersia C d = koefisie seret Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

22 uku pertama dari ruas kaa pada persamaa Moriso merupaka kompoe gaya seret (drag force) yag besarya sebadig dega kuadrat kecepata partikel. Tada harga absolut diguaka utuk memastika arah kompoe gaya seret sesuai dega arah kecepata partikel. uku kedua dari ruas kaa merupaka kompoe gaya iersia yag besarya sebadig dega percepata partikel air. Modifikasi ilai koefisie seret da iersia diperluka apabila pada batag tubular tersebut terdapat tambaha struktur atau kompoe lai, misalya aoda. Modifikasi koefisie seret da iersia tersebut ditetuka dega rumusa sebagai berikut: keteraga: C d = C m = A C V C d + A A C d (.3) + m m (.3) V V C A = luas seret batag tubular C d = koefisie seret batag tubular A = luas seret kompoe / aoda C d = koefisie seret kompoe / aoda V = volume batag tubular C m = koefisie massa batag tubular V = volume kompoe / aoda C m = koefisie massa kompoe / aoda = jumlah kompoe / aoda Gaya total F diperoleh dega cara megitegrasika persamaa Moriso sepajag eleme struktur. Pada gambar silider tegak diatas, gaya total dihitug dega megitegrasika persamaa Moriso dari z = 0 sampai z = z. z 0 f z dz F = ( ) (.33) Dega cara yag sama, mome total M pada z = 0 (sea floor) akibat gaya gelombag yag bekerja sepajag z = 0 sampai dega z = z adalah, z 0 zf z dz M = ( ) (.34) Titik tagkap resulta gaya gelombag yag bekerja pada tiag silider tegak dihitug dega persamaa Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-

23 M z = (.35) F dimaa z dihitug dari dasar tiag (sea floor)..4.0 Gaya Akibat Gelombag Liier (Airy) Misalka gelombag permukaa yag terjadi adalah gelombag liier dega parameter-parameter atara lai tiggi gelombag H, frekuesi gelombag ω, bilaga gelombag k, da kedalama peraira h dega megambil x = 0 sebagai posisi / lokasi tiag silider, maka gaya total yag terjadi pada tiag tegak adalah, F = F D + F I (.36) dega kompoe gaya seret dari persamaa Moriso, ρc D D 3k sih sih kz kz + kh sih kh (.37) F D = ( ω H ) cos ω t cos ω t da kompoe gaya iersia akibat gelombag, F I = C I ρ k πd 4 ω H sih sih kz kh si Mome pada tiag di dasar peraira adalah, dimaa, ω t (.38) M = M D + M I (.39) ρc D D (.40) 64k M D = ( ω H ) Q cos ω t cos ω t M I = Q = ρc I πd ω HQ si ω t (.4) k 4 ( kz) kz sih kz cosh kz + + sih kh (.4) Q = kz sih kz cosh kz + sih kh (.43)..4. Gaya Akibat Gelombag tokes Dega memasukka kompoe kecepata da percepata horisotal partikel air gelombag tokes pada persamaa Moriso, maka gaya pada tiag silider tegak (x = 0) mejadi, Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-3

24 f = t R k D C t t m U U k D C I m m m D ω ω π ρ ω ω ρ si 8 cos cos = = = (.44) dimaa koefisie U da R didefiisika pada persamaa. da.5. esuai dega teori tokes orde ke-5, perkalia U m U utuk m+ > 5 diabaika. Maka dari persamaa 3.30 didapat, F(z) = F D (z) + F I (z) (.45) F D = t t m A k D C m m m D ω ω ω ρ cos cos = = (.46) F I = - t B k D C I ω ω π ρ si 4 5 = (.47) Koefisie A m (utuk m ) da A (utuk m = ) adalah, A m = m m m m m m m m G m W G m W G G ) ( ) ( (.48) A = 4 kz G W G + (.49) = si kh (.50) W = koefisie kecepata = kh kz G sih sih (.5) Koefisie B adalah, B = W W G G G W G G G B = W W G G G kz G B 3 = W W G G G W G (.5) B 4 = W W G G G kz G B 5 = W W G G G W G G G Karea betuk persamaa yag komplek, perhituga gaya da mome maksimum aka sulit dilakuka seperti pada perhituga gaya akibat gelombag liier. Dalam hal ii, lebih baik megguaka metoda umerik dimaa tiag silider dibagi mejadi N segme da meghitug gaya pada setiap segme dega megguaka persamaa Nia Puramasari ( ) II-4 Joi Wahyudi ( )

25 .45 pada saat (t) gaya maksimum terjadi da megaggap gaya yag terjadi merata sepajag tiap segme. Mome pada dasar tiag bisa didapat dega mejumlahka mome dari tiap segme. Dega megaggap gaya tersebut terdistribusi secara merata, titik tagkap gaya resulta aka terletak ditegah setiap segme sehigga mome pada tiag di dasar peraira dapat dituliska sebagai berikut, + ) (.53) M = F z ( F F )( z + z Harga t harus dicari dimaa gaya yag terjadi maksimum. ecara umum, mome yag terjadi pada dasar tiag bila kita membagi tiag mejadi N segme adalah, dega F 0 = 0 da z 0 = 0 N M = ( F )( z z = F ) (.54)..4. Gaya Gelombag Pada Tiag ilider Mirig Peerapa persamaa Moriso pada tiag silider mirig dilakuka pada saat meghitug gaya gelombag pada cross brcig struktur atau pada kaki jacket yag tidak tegak (battered). Chakrabarti dkk. (975) megembagka metoda peerapa persamaa Moriso utuk meetuka gaya gelombag pada tiag mirig dega meguraika kecepata da percepata partikel kedalam kompoe tegak lurus da sejajar / tagesial sumbu tiag silider. Kemudia, haya kompoe kecepata da percepata partikel yag tegak lurus tiag silider yag diguaka utuk meetuka gaya per satua pajag pada tiag silider mirig. Arah gaya yag bekerja adalah tegak lurus terhadap sumbu tiag da sesuai dega arah kompoe kecepata da percepata partikel tegak lurus sumbu tiag silider mirig. Utuk keperlua aalisa struktur, gaya tersebut bisa disesuaika lagi kedalam kompoe gaya vertikal da gaya horisotal. Perhatika tiag mirig pada gambar.8. Misalka gelombag bergerak dalam arah sumbu +x, sehigga terdapat kompoe horisotal da vertikal kecepata (u da v) da percepata (a x da a y ) partikel air akibat gelombag. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-5

26 Gambar.5 Tiag ilider Mirig Dega megguaka sistem koordiat polar da sudut θ da β utuk medefiisika orietasi dari sumbu tiag, besar kecepata partikel arah tegak lurus / ormal sumbu tiag adalah, [ ] V = u v ( c u c v) + (.55) x + kompoe kecepata pada arah x, y da z adalah sebagai berikut, u = u c x (c x u + c y v) v = v c y (c x u + c y v) (.56) w = c z (c x u + c y v) dimaa, c x = si β cos θ c y = cos β (.57) c z = si β si θ Percepata partikel arah ormal sumbu tiag silider dapat diuraika kedalam kompoe dalam arah x, y da z sebagai berikut, a x = a x c x (c x a x + c y a y ) a y = a y c y (c x a x + c y a y ) (.58) a z = - c z (c x a x + c y a y ) Maka kompoe gaya per satua pajag dalam arah x, y da z adalah, y f x = ρ CDDVu + ρc I πd 4 a x Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-6

27 f y = f z = πd ρ CDDVv + ρci ay (.59) 4 ρ CDDV w + ρc I Arah gaya f disesuaika dega arah kompoe gaya f x, f y da f z. Kompoe total gaya yag bekerja pada tiag silider mirig harus dihitug dega cara itegrasi umerik berdasarka persamaa berikut, F x = F y = F z = s s s f x ds πd 4 az f ds (.60) f y z ds dimaa variabel s meujuka itegrasi sepajag tiag silider Prosedur Perhituga Gaya Gelombag Pada Deck Prosedur perhituga gaya gelombag pada deck tergatug pada tiggi pucak gelombag. Tiggi pucak gelombag harus dihitug megguaka teori gelombag berdasarka sectio.3..b. API RP A-WD (kiematika gelombag dua dimesi), tiggi gelombag utuk aalisis tegaga ultimat, periode gelombag, kodisi pasag saat badai. Lagkah-lagkah perhituga gaya pada deck sebagai berikut:. Dari data tiggi pucak gelombag, hitug luas daerah tagkapa gelombag pada deck (A), dega arah gelombag yag terjadi (θ w ). Luas daerah tagkapa gelombag pada deck berupa daerah arsira pada gambar.6, luas atara daerah scaffoldig deck terbawah sampai equipmet tertiggi pada mai deck. Luas daerah tagkapa utuk perhituga gaya padad deck adalah seluruh luasa susua-susua bagia deck tersebut dega tambaha ketiggia higga di atas MLLW (Mea Lower Low Water) yag merupaka jumlah dari kodisi pasag saat badai da tiggi pucak gelombag yag dibutuhka utuk aalisis tegaga ultimat. Utuk peampag sub-cellar deck ragka riga tapa equipmet dihitug satu setegah kali luas daerah tagkapa gelombag pada seluruh luasa tagkapa. Area deckleg da bracig di atas cellar deck adalah bagia dari Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-7

28 luas daerah tagkapa. Deckleg da bracig yag berada di bawah cellar deck harus dimodelka bersama dega member jacket dalam prosedur perhituga gaya pada jacket. truktur ragka batag tambaha di atas equipmet pada mai deck dapat diabaika. Berikut ii adalah rumus perhituga area (A): Keteraga: θw, Ax, da Ay ditetuka pada gambar.7 (.6) Gambar.6 Peetua Luas Daerah Tagkapa Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-8

29 Gambar.7 udut Datag Gelombag da Ketetua Arah. Megguaka teori gelombag berdasarka sectio.3..b. API RP A-WD da meghitug maksimum kecepata gelombag arah horizotal, V, pada elevasi pucak gelombag atau mai deck teratas, dicari ilai elevasi teredah dari kedua elevasi tersebut. 3. Gaya gelombag pada deck, F dk dihitug sebagai berikut: Keteraga: (.6) U = Kecepata arus sejajar dega gelombag a wkf = Faktor kiematik gelombag (0.88 utuk hurricae & utuk witerstorm) α cbf = Curret blockage factor utuk jacket ρ = Massa jeis air laut Koefisie drag, Cd diberika pada tabel C API RP A-WD. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-9

30 4. Gaya F dk diberika pada elevasi Z dk di atas cellar deck terbawah. Z dk ditetuka sebesar 50% jarak atara titik teredah luas daerah tagkapa da tiggi pucak gelombag teredah atau mai deck teratas...5 Arus Arus, relatif memiliki pergeraka yag kosta. Arus di laut biasaya terjadi akibat adaya pasag surut da geseka agi pada permukaa air (wid-drift curret). Kecepata arus bekerja pada arah horisotal da bervariasi meurut kedalama. Besar da arah arus pasag surut dipermukaa biasaya ditetuka berdasarka pegukura di lokasi. Wid-drift curret di permukaa biasaya diasumsika sekitar % dari kecepata agi pada ketiggia 30 ft diatas permukaa air. Utuk kebutuha rekayasa, variasi arus pasag surut terhadap kedalama biasaya diasumsika megikuti profil pagkat /7 ("oe-seveth power law") da variasi arus akibat geseka agi diasumsika liier terhadap kedalama. Variasi arus ditujukka pada Gambar.8. Gambar.8 Variasi Arus Dalam kodisi badai, arus terjadi bersamaa dega geraka air akibat gelombag. Arah arus pasag surut bisa tidak sama dega arah rambat gelombag, tetapi widdrift curret biasaya diasumsika searah dega geraka gelombag. Arus yag terjadi bersamaa dega gelombag aka mempegaruhi karakteristik gelombag. Besar pegaruh arus terhadap gelombag tergatug pada rasio kecepata maksimum arus terhadap kecepata gelombag. Namu pegaruh arus bisa diabaika utuk kodisi gelombag saat badai (storm). ehigga utuk kebutuha desai, dalam perhituga gaya akibat arus da gelombag yag bekerja pada struktur dilakuka dega meambahka kecepata arus dega kecepata horisotal akibat gelombag. Metoda ii sesuai dega API RPA-WD yag ditujukka pada Gambar.. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-30

31 ..5. Curret Blockage Factor Kecepata arus disekitar ajuga berkurag akibat faktor hambata (Curret Blockage Factor). Dega kata lai, kehadira struktur megakibatka arus meyebar, sebagia arus megeliligi struktur da tidak melaluiya, da kecepata arus disekitar struktur berkurag. Curret Blockage Factor dihitug dega megguaka persamaa berikut: + ( C ) d D 4 W i (.63) Dimaa Σ(C d D) i adalah pejumlaha dari drag diameter dari seluruh eleme yag terpotog oleh suatu bidag medatar tertetu da W merupaka lebar keseluruha dari ajuga, tegak lurus terhadap arus pada elevasi tersebut...5. Kiematika Gelombag da Arus Gabuga Kiematika gelombag yag telah disesuaika dega peyebara arah da ketidakseragama, harus digabugka dega profil arus yag telah disesuaika dega faktor hambata. Karea profil arus haya ditetuka utuk kedalama air rata-rata pada kriteria disai, harus diguaka beberapa cara utuk memperpajag atau memperpedek profil arus tersebut terhadap ketiggia gelombag lokal. Utuk profil arus dimaa perpajaga liier merupaka pedekata yag dapat diterima, V z arus pada jarak z diatas kedalama laut rata-rata, dapat diperhitugka dari profil arus yag telah ditetuka pada elevasi z dega megguaka persamaa di bawah ii: V x = V z ( z + d ) d ( z' + d ) ( d +η) ' (.64) keteraga: V z = arus tertetu pada elevasi z d = kedalama air pada saat badai η = jarak atara permukaa gelombag dega kedalama laut rata-rata (η da z positif diatas kedalama laut rata-rata da sebalikya) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-3

32 Peelitia telah meujukka bahwa sebuah profil arus yag diperpajag secara o-liier cocok digabugka dega kiematika gelombag yag telah terpegaruh Doppler. Perpajaga o-liier memperhitugka arus yag telah dipajagka, V z, utuk sebuah partikel yag berada pada elevasi z, berdasarka kecepata V z yag telah ditetuka di profil arus pada elevasi z sebagai berikut: ( ( ) ) ( ) z' + η sih π z' + d / λm V z = V z z sih πd / λm (.65) dimaa λ m adalah pajag gelombag utuk ketiggia H da perioda T app tertetu...6 Gaya Apug Tekaa air pada struktur yag teggelam, timbul karea berat air diatasya da pergeraka fluida di sekitar struktur yag diakibatka oleh gelombag. Tekaa air pada struktur yag teggelam dapat memperbesar tegagaya. Gaya yag diakibatka oleh gelombag telah dihitug di dalam persamaa Moriso sedagka gaya apug yag diakibatka oleh berat air diatasya diperhitugka dega megguaka persamaa berikut: Fb = γ f V (.66) keteraga: γ f = berat jeis fluida V = volume struktur yag teggelam.3 Kombiasi Pembebaa Ajuga harus didesai dega kombiasi pembebaa yag aka meghasilka efek yag palig membahayaka bagi struktur. Kombiasi pembebaa ii terdiri dari beba ligkuga, beba mati da beba hidup yag sesuai. Beba ligkuga harus dikombiasika dega cara yag sesuai dega kemugkia kejadia tersebut terjadi bersamaa selama kodisi pembebaa yag sedag dipertimbagka. Pembagia beba yag aka dikombiasika:. Beba gravitasi Beba gravitasi ii terdiri dari: a. Berat sediri platform. b. Beba peralata. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-3

33 c. Beba lai-lai (perubaha desai, perubaha fabrikasi, berat, da lai-lai).. Beba agi - Diaalisis utuk kodisi operasioal da kodisi ekstrim. - Beba agi ii bekerja pada mata agi. etiap arahya diproyeksika pada arah x da arah y. - Koefisie utuk beba agi ii dibedaka berdasarka arah agi yag sedag ditijau. Hal ii dilakuka agar desai yag dihasilka lebih akurat da meyerupai kodisi sebearya. - Petig utuk diperhatika formula yag aka dipakai dalam aalisis beba agi. 3. Beba gelombag da arus - Diaalisis utuk kodisi operasioal da kodisi ekstrim. - Diaalisis pada mata agi. - Koefisie utuk beba gelombag da arus diperoleh dari besarya Dyamic Amplificatio Factor (DAF), yag ilaiya sudah diasumsika sebelumya. Besar DAF utuk kodisi operasioal da ekstrim memiliki ilai yag berbeda. Tiap eleme ajuga harus didesai dega kombiasi pembebaa yag megakibatka tegaga terbesar pada eleme, dega turut mempertimbagka tegaga izi utuk kodisi pembebaa yag megakibatka tegaga tersebut. Kombiasi pembebaa pada umumya terbagi mejadi:. Kombiasi pembebaa atara beba ligkuga, beba mati, da beba hidup maksimum saat operasi ormal.. Kombiasi pembebaa atara beba ligkuga, beba mati, da beba hidup miimum saat operasi ormal. 3. Kombiasi pembebaa atara beba ligkuga, beba mati, da beba hidup maksimum pada kodisi ekstrim. 4. Kombiasi pembebaa atara beba ligkuga, beba mati, da beba hidup miimum pada kodisi ekstrim. Adapu kompoe peyusu dari kombiasi pembebaa: a. Kompoe akibat beba gravitasi. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-33

34 Utuk kodisi operasioal, beba gravitasi yag diguaka adalah beba gravitasi maksimum, sedagka utuk kodisi ekstrim, beba gravitasi yag diguaka adalah beba gravitasi miimum. b. Kompoe akibat beba agi yag sudah diproyeksika pada arah x da arah y. c. Kompoe akibat beba gelombag da arus pada arah mata agi yag sedag ditijau..4 Perecaaa Kekuata truktur Baja Tubular truktur lepas patai biasaya megguaka baja struktur biasa. Material baja aka tetap bersifat elastis selama tegaga yag terjadi tidak melampaui tegaga leleh. Tujua utama dari desai adalah memiliki ukura kompoe yag sesuai, sehigga kodisi elastis tetap dipeuhi selama di bebai beba recaa (desig-level loadig). Faktor keamaa (safety factor) biasaya diterapka utuk medapatka tegaga iji (allowable stress = yield stress / safety factor) yag kemudia dijadika kriteria tegaga yag tidak boleh dilewati selama struktur dibebai gaya recaa. Filosofi perecaaa yag diterapka dalam meracag fixed platform yag aka dibahas dalam lapora ii adalah filosofi tegaga kerja / elastis (workig stress desig WD). Meurut filosofi ii, eleme struktural harus direcaaka sedemikia rupa sehigga tegaga yag dihitug akibat beba kerja tidak melampaui tegaga izi yag diberlakuka. Tegaga izi ii ditetuka oleh peratura bagua atau spesifikasi (seperti dalam AIC) utuk medapatka faktor keamaa terhadap tercapaiya tegaga batas, seperti tegaga leleh miimum atau tegaga bucklig (tekuk). Tegaga yag dihitug harus berada dalam batas elastis. Misalya pada sebuah balok, kriteria ama dalam perecaaa WD bisa diyataka sebagai (.67) Dega f b adalah tegaga di serat terluar dari peampag balok akibat mome beba kerja maksimum M yag dihitug dega megaggap balok bersifat elastis, c adalah jarak dari garis etral balok ke serat terluar, da I adalah mome iersia peampag balok. Tegaga izi F b diperoleh dega membagi tegaga batas (seperti tegaga batas F b atau tegaga tekuk F cr ) terhadap faktor keamaa. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-34

35 .4. Batag Tarik Batag tarik lazim dijumpai pada struktur baja sebagai member (batag) struktural pada struktur ragka berjeis meara. Keadaa batas kekuata yag berpegaruh bagi suatu batag tarik dapat berupa (a) peleleha peampag litag bruto batag pada tempat yag jauh dari titik sambuga da () retaka dari suatu luas bersih efektif (yaki melalui lubag-lubag) pada sambuga. Bila keadaa batasya adalah peleleha umum dari peampag litag bruto atas pajag batag, seperti halya utuk batag tarik tapa pelubaga (dega sambuga las), kekuata batas Tu dapat diyataka sebagai (.68) dega Ag adalah luas peampag bruto da Fy adalah tegaga leleh baja. Beba kerja yag ama T dapat dihitug dega membagi kekuata dega faktor keamaa, yaitu (.69) Utuk batag silider yag megalami beba tarik, formula API RP A-WD dalam meetuka tegaga tarik iji Ft dapat dituliska sebagai berikut: (.70) Batas tegaga iji tersebut meerapka agka keamaa sebesar, Batag Teka Pada umumya batag teka aka megalami bucklig (tekuk) atau letura tibatiba akibat ketidakstabila sebelum mecapai kekuata peuh material baja tersebut. Haya batag yag sagat pedek saja yag dapat dibebai sampai ke tegaga lelehya. Karea itu diperluka pegetahua yag medalam tetag stabilitas batag teka utuk desai batag teka dalam struktur baja..4.. Tekuk Kolom da Tekuk Lokal Berdasarka API RP A-WD, utuk eleme dega rasio D/t kurag dari atau sama dega 60, tegaga teka izi, Fa, harus dihitug dega persamaa AIC berikut: (.7) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-35

36 (.7) dimaa: (.73) E = Modulus Elastisitas Youg, ksi (MPa) K = faktor pajag efektif L = pajag batag tak tersokog (ubraced), i. (m) r = radius girasi, i. (m) Utuk eleme dega rasio 60 < D/t 300 da tebal silider t 0,5 i (6 mm), gati tegaga tekuk lokal kritis (Fxe da Fxc diambil yag lebih kecil) utuk Fy dalam meetuka Cc da Fa. Rumus Fxe atau Fxc diberika sebagai berikut: Tegaga Tekuk Lokal Elastis, Fxe (.74) ecara teoritis, ilai C = 0,6. Namu demikia, reduksi ilai C = 0,3 diizika utuk memperhitugka pegaruh ketidaksempuraa geometrik. Tegaga Tekuk Lokal Ielastis, Fxc (.75).4.. Pajag Efektif Pembahasa megeai kekuata batag teka di atas megguaka batag dega tumpua sedi pada kedua ujugya sehigga tidak ada kekaga rotasioal atau mome pada kedua ujug batag tersebut. Utuk batag teka atau kolom dega ujug tumpua sedi, pajag ekivaleya Kl adalah sama dega pajag l. Maka dalam hal ii harga K adalah,0. Pajag ekivale batag teka dega ujug tumpua sedi disebut sebagai pajag efektif da K disebut sebagai faktor pajag efektif. Utuk kodisi struktur pada umumya, terjadi kekaga mome pada ujug-ujug batag teka atau kolom sehigga meyebabka titik mome ol atau titik balik Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-36

37 (iflectio poit) bergerak mejauhi ujug-ujug yag ditaha. Kodisi ii bisa dilihat pada Gambar., dimaa pajag efektif Kl tereduksi. Peilaia secara tepat megeai derajat kekaga mome pada struktur pada umumya sagat sulit atau bahka tidak mugki. Kekaga mome tersebut dipegaruhi oleh batag-batag yag tidak berdekata yag megikat ke batag teka atau kolom, oleh podasi setempat da lapisa taah di bawahya, da iteraksi peuh semua batag dalam struktur ragka baja. Gambar.9 Faktor Pajag Efektif Tabel.6 Faktor Pajag Efektif ituasi Faktor Pajag Efektif (K) Kaki truktur Atas Terkekag,0 (a) Portal (tak terkekag) K (a) Tiag da Kaki Platform Peampag Komposit,0 (c) Kaki Platform Ugrouted,0 (c) Tiag Pacag Ugrouted,0 (b) Eleme Web Peopag Deck Aksi I-Place 0,8 (b) Faktor Reduksi (C m ) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-37

38 Aksi Out-of-Place,0 (a) atau (b) Peguat Brace Pajag Face-toFace dari 0,8 (a) atau (b) Diagoal Utama Utuk K Brace 0,8 (c) egme lebih pajag dari X Brace 0,9 (c) ecodary Horizotal 0,7 (c) Eleme Peghubug Peopag Deck,0 (a), (b) atau (c) Nilai Faktor reduksi Cm ditujuka utuk tabel.6, adapu pejelasa otasi pada Tabel.6 adalah: (a) 0,85 (b) 0,6-0,4, tetapi tidak boleh kurag dari 0,4 da tidak boleh lebih dari 0,85 (c) -0,4, atau 0,85, yag maapu lebih kecil.4.3 Tegaga Letur Tegaga letur izi, Fb, harus dihitug dega megguaka persamaa: (.76) (.77) (.78).4.4 Kombiasi Beba Letur da Aksial Hampir semua batag dalam sebuah struktur terkea mome letur da beba aksial (tarik atau teka) sekaligus. Gaya teka aksial aka meambah mome letur yag besarya sama dega gaya teka aksial dikali defleksi. Berikut adalah beberapa Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-38

39 kemugkia kombiasi beba aksial da letur, serta beberapa kecederuga model kegagalaya. a. Tarik aksial da letur. Biasaya gagal karea leleh. b. Teka aksial da letur. Biasaya gagal karea tekuk pada bidag letur. c. Teka aksial da letur bi-aksial pada peampag yag kaku terhadap putir. Biasaya gagal karea tekuk pada salah satu arah utama Kombiasi Teka Aksial da Letur Berdasarka API RP A-WD, dalam medesai suatu batag tubular yag dikeai kombiasi teka da letur harus memeuhi persyarata berikut: (.79) Apabila persamaa di atas:, maka persamaa iilah yag diguaka meggatika kedua (.80) Persamaa tersebut megasumsika kalau ilai yag sama dari Cm da Fe sesuai utuk fbx da fbx. Jika ilai lai dapat diterapka, maka persamaa berikutlah yag diguaka meggatika persamaa sebelumya: (.8) Parameter yag diguaka dalam persamaa di atas adalah sebagai berikut: F a = tegaga izi aksial F b = tegaga izi terhadap mome f a = tegaga aksial yag terjadi f b = tegaga yag terjadi akibat letur C m = faktor reduksi / pembesara mome yag berkaita dega kekaga`ujug Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-39

40 F e = Euler bucklig stress.4.4. Kombiasi Tarik Aksial da Letur Batag ubular yag dikeai kombiasi tarik aksial da letur, berdasarka API RP A-WD harus memeuhi persamaa berikut: (.8) Kompoe dari persamaa di atas harus dietuka berdasarka kodisi tarik pada batag tubular..4.5 Tarik Aksial da Tekaa Hidrostatis Pada saat tegaga regaga eleme logitudial da kerutuha terjadi bersamaa, persamaa iteraksi berikut di bawah ii harus dipeuhi: (.83) dimaa: A harus dapat meujukka kombiasi regaga maksimum v = rasio Poisso = 0,3 F y f a f b f h F hc = kuat leleh, ksi (MPa) = ilai absolut utuk tegaga aksial, ksi (MPa) = ilai absolut utuk yag diakibatka oleh tegaga letur, ksi (MPa) = ilai absolut utuk tegaga teka, ksi (MPa) = tegaga hoop kritis.4.6 Teka Aksial da Tekaa Hidrostatis Pada saat tegaga teka logitudial da tegaga teka hoop terjadi bersamaa, maka persamaa di bawah ii harus dipeuhi: (.84) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-40

41 Persamaa di atas seharusya meujukka kombiasi tegaga teka terbesar. Pada saat fx > 0,5 Fha, persamaa ii harus terpeuhi: dimaa: (.85) F x = faktor keamaa utuk teka aksial F h = faktor keamaa utuk letur f x = f a + f b + (0,5f h ), f x seharusya meujukka kombiasi tegaga teka maksimum F xe = CE t/d F xc = F y [,64-0,3(D/t)/4] F xe F xc =F y jika (D/t) 60.5 ambuga Baja Tubular.5. Klasifikasi ambuga Klasifikasi sambuga sebagai K, T & Y, atau X harus diaplikasika pada setiap sambuga berdasarka pola pembebaa utuk tiap-tiap kodisi pembebaa. Utuk dapat diaggap sebagai sambuga tipe K, puchig load pada brace harus diseimbagka oleh puchig load pada brace di seberag sambuga pada bidag yag sama. Utuk sambuga T & Y, puchig load didekati sebagai gaya geser balok di chord. Utuk sambuga X, puchig load diteruska melalui chord ke brace di seberag. Utuk brace yag meeruska sebagia bebaya sebagai sambuga K da sebagia sebagai sambuga T & Y atau sambuga X, iterpolasika berdasarka masig-masig bagia secara keseluruha. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-4

42 Gambar.0 Cotoh ambuga Tubular Kekuata dari sambuga dapat ditetuka berdasarka puchig shear atau omial loads pada brace..5. Puchig hear Kapasitas sambuga dihitug berdasarka puchig shear atau beba omial pada brace. Berikut ii adalah ilustrasi parameter-parameter sambuga. Gambar. ambuga Tubular ederhaa Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-4

43 θ = udut brace (dari chord) g = Jarak reggag, i. (mm) t = Ketebala brace, i. (mm) T = Ketebala chord, i. (mm) D = Diameter brace, i. (mm) elai itu ada juga parameter lai yag didapatka dari parameter-parameter diatas, yaitu: Puchig shear yag bekerja dihitug dega persamaa: (.86) dimaa: f = tegaga aksial omial (f x ), letur i-plae (f bz ), atau letur outof-plae (f by ) pada brace (puchig shear utuk masig-masig dipisahka) τ = ketebala brace/chord θ = sudut brace Tegaga izi puchig shear, v pa, diperhitugka terpisah utuk setiap kompoe dari pembebaa brace da tipe peyalura pembebaa (K, X, T & Y) megguaka faktor Q q da Q f. Tegaga izi dipilih yag terkecil atara tegaga izi AIC (0,4F y ) atau: (.87) (peigkata /3 jika memugkika) dimaa: F yc = kekuata leleh dari member chord pada sambuga (atau /3 dari kekuata tarik jika lebih kecil) γ = diameter chord/(*ketebala chord) Q q Q f = faktor yag memperhitugka tipe pembebaa da geometri = faktor yag memperhitugka tegaga memajag dari chord (.88) (.89) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-43

44 B BAB II TINJAUAN PUTAKA dimaa: λ = 0,030 utuk tegaga aksial brace (f ax ) = 0,045 utuk tegaga letur i-plae (f bz ) = 0,0 utuk tegaga letur out-of-plae (f by ) f AX, f IPB, f OPB adalah tegaga omial aksial letur i-plae, da letur out-of-plae pada chord. (Catata: Q f =,0 apabila tegaga serat palig ekstrim dari chord adalah tegaga tarik.) Gambar. Ilustrasi Beba Aksial, Letur I-Plae da Letur Out-of-Plae Tegaga izi rata-rata (weighted average allowable stress) diperhitugka berdasarka tipe sambuga utuk setiap kombiasi pembebaa. Nilai-ilai utuk Q q : utuk β > 0,6 Q β =0,3/[β*(-0,833β)] utuk β 0,6 Q β =,0 utuk γ 0 Q β =,8-0, g/t utuk γ > 0 Q β =,8-4 g/d Tabel.7 Faktor Pegaruh Tipe Pembebaa da Geometri Tipe & Tipe Pembebaa Brace Geometri Tarik Teka Letur IP Letur OP Koverlap,8,8 K gap (,+0,/β)Q g (,+0,/β)Q g T & Y,+0,/β,+0,/β X,+0,/β (0,75+0,/β)Q β X dg diafragma,+0,/β,+0,/β 3,7+0,67/β (3,7+0,67/β)Q β Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-44

45 Persamaa iterksi berikut ii yag diperiksa utuk kombiasi tegaga aksial da letur: (.90) (catata :arcsi dalam radia) (.9).5.3 Peyalura Beba Melewati Chord ambuga dimaa bebaya disalurka melewati chord dapat diperiksa utuk kerutuha umum sesuai rekomedasi API RP A-WD. Utuk sambuga yag diperkuat dega meigkatka ketebala da memiliki rasio diameter chord brace kurag dari 0,9 beba cabag aksial izi (allowable axial brach load) dihitug dari persamaa: dimaa: P() omial P() (.93) = kapasitas brace izi dega megguaka ketebala eleme chord = kapasitas brace izi dega megguaka ketebala sambuga.5.4 Diagram Alir Perhituga Rasio Kekuata ambuga Prosedur perhituga rasio kekuata joit puchig shear dilakuka berdasarka API RP A-WD da ditujukka pada Gambar.6, Gambar.7, da Gambar.8. Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-45

46 Data:. Karakteristik Chord & Brace -Diameter (D,d) -Thickess (T,t).Yield stress 3.Gap Data:. Actig Puchig hear tress -Chord -Brace (Vpa, Vob,Vib).Faktor Legkuga - Chord AWAL PERHITUNGAN Q q PERHITUNGAN Q β TIDAK β>0,6 YA Q β = Q β 0,3 = β( 0,833β ) PERHITUNGAN Q g YA γ 0 TIDAK Q g =,8-0,g/T Q g =,8-4g/D MENGHITUNG Q q AKIAL Q q LENTUR IN-PLANE Q q LENTUR OUT-OF-PLANE Q q 3 Gambar.3 Diagram Alir Perhituga Rasio Kekuata Joit Puchig hear tress (bagia ) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-46

47 Gambar.4 Diagram Alir Perhituga Rasio Kekuata Joit Puchig hear tress (bagia ) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-47

48 A = f AX + f IPB 0,6 f yc + f OPB v = pa Q q. Q f. F yc 0,6γ V v p pa IPB V + v p pa OPB V v p pa AX + arcsi π V v p pa IPB V + v p pa OPB Gambar.5 Diagram Alir Perhituga Rasio Kekuata Joit Puchig hear tress (bagia 3) Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-48

49 .6 Teori Pushover Kejadia leleh pertama pada titik tekaa tertiggi pada kompoe struktur serig dijadika ukura kapasitas struktur. Bayak kompoe yag megalami hal ii berulag-ulag. Kompoe ii mampu meyalurka ulag tegaga da beba-beba pada peampag saat beberapa bagia mulai utuk leleh. Pada kasus seperti ii, leleh pertama merupaka kriteria koservatif. alah satu cotoh yag utuk trasisi ii dari leleh fiber pertama higga kodisi plastis peuh pada balok akibat mome. Jika peampag dikeaka kombiasi beba-beba misal, gaya aksial da mome, maka peyalura ulag beba terjadi di atara keduaya. Hal ii sagat petig karea disipasi eergi mejadi terpusat dibadigka tahaa maksimum. Gambar.6 Defiisi Kapasitas Ultimate (Aalisis No-liear Offshore Platform, Jorge Amdahl).6. Kriteria Assessmet dega Aalisis No-Liier Meurut API RP A-LRFD, kriteria perecaaa o-liier utuk aalisis pushover megguaka parameter Reserve tregth Ratio (RR). Dalam meilai kemampua struktur utuk meaha beba-beba berlebih pada beba recaa atau utuk meyokog beba dalam keadaa dibutuhka, beberapa pegukura atas kemampua ii membutuhka kekuata cadaga. Kekuata cadaga biasaya didefiisika sebagai kemampua struktur utuk meaha beba-beba berlebih pada perecaaa (Billigto 993). Tahaa cadaga mucul saat tigkat kompoe dimaa terdapat ketaktetua pada tahaa Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-49

50 kompoe da kompoe yag dikeaka pembebaa. Berdasarka data statistik, ilai karakteristik diadopsi utuk memastika bahwa kemugkia kegagala dapat diterima. Di luar hal tersebut, faktor keamaa diaplikasika utuk meigkatka kepastia bertaha da utuk meerima faktor-faktor utuk hal-hal yag tidak ada pada data statistik. udah jelas bahwa kapasitas aktual kompoe mampu melampaui beba-beba yag yag diizika pada kompoe dimaa beba tersebut direcaaka. Pada tigkat sistem, bagaimaapu terdapat tambaha sumber tahaa cadaga. Kegagala salah satu kompoe tidak membatasi kapasitas seluruh struktur melaika terdapat redudasi da daktilitas yag cukup seperti beba-beba yag bisa disalurka ulag. Utuk struktur yag lebih rumit, kejadia kegagala kompoe mugki dibutuhka sebelum kodisi ultimate dicapai. Kapasitas elastis recaa dibatasi oleh teori kejadia kegagala kompoe pertama sehigga Reserve tregth Ratio (RR) dapat ditetapka sebagai berikut: (.94) Hal ii sama dega faktor tahaa ekivale kekuata cadaga (Resistace Equivalet Factor / REF) yag didefiisika oleh Llyod da Clawso (984) sebagai berikut: (.95) Kriteria yag bisa diterima berdasarka API RP A-LRFD ectio R.5. harus melebihi,6. Pada literatur, RR diukur sebagai variasi cara da selai dari rasio beba yag meyebabka kerutuha pada beba recaa. RR juga dikutip sebagai istilah geser dasar pada platform atau disebut sebagai overtuig mome. Pegukura semacam RR dapat membimbig dalam kesulita membadigka kofigurasi struktur alteratif yag memiliki geser dasa atau overtuig mome yag berbeda-beda utuk kasus beba yag diberika. Oleh karea itu, pedekata yag lebih kosiste adalah megguaka rasio terhadap pembebaa yag diaplikasika meurut Lllyod da Clawso (984). Diketahui juga bahwa terdapat RR yag terpisah utuk tiap kasus atau kombiasi beba. Tetu saja pada kebayaka kasus beba yag meghasilka utilisasi kompoe terbesar pada tigkat beba recaa buka merupaka kasus pembebaa yag meghasilka RR teredah. Oleh karea itu, Nia Puramasari ( ) Joi Wahyudi ( ) II-50