5 Analisis Seismic BAB 5

Transkripsi

1 BAB 5 5 Analisis Seismic Analisis seismik merupakan analisis yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan struktur (dalam hal ini digunakan model struktur yang sama dengan model pada analisis Inplace) terhadap gerakan tanah (Ground Motion). Analisis seismik yang dilakukan terdiri dari dua bagian yaitu : 1. Level Strength 2. Level Ductility Pada analisis strength level, bertujuan untuk memastikan suatu platform memiliki properties dan kekakuan yang sesuai dalam usaha menghindari kerusakan yang signifikan akibat gempa. Selain itu, sesuai dengan filosofi dasar desain gempa bumi, struktur direncanakan mampu menahan gempa kuat, dimana struktur akan berespon plastis (daktail). Ketika struktur sudah melewati batas leleh, struktur didesain tidak runtuh dengan menggunakan prinsip daktilitas. Berdasarkan prinsip tersebut, maka perlu dilakukan analisis duktilitas. Pada analisis seismik berikut akan digunakan metoda Respon Spektra. Analisis seismik dengan SACS dilakukan dengan beberapa tahap yaitu : 1. Analisis statik terhadap struktur dengan menggunakan beban beban statik yang diterima oleh struktur. 2. Analisis dinamik sehingga dapat diperoleh mode shape dari model struktur. 3. Analisis respon spektral untuk menentukan respon struktur terhadap gempa yang terjadi. 4. Kombinasi pembebanan antara beban dinamik dan beban statik pada struktur. 5. Pengecekan terhadap kekuatan member-member penyusun struktur. Adapun beban yang diperhitungkan dalam analisis seismik adalah sebagai berikut : 1. Berat Sendiri Struktur (Self Weight) 2. Beban equipment 3. Live Load pada Main Deck, Mezzanine Deck, Cellar Deck, Sub Cellar Deck dan Jacket Walkway 5-1

2 4. Beban Hook (Crane Vertikal) 5. Beban Work Over Rig (WOR) Dead Load Dalam permodelan untuk analisis seismic, hanya satu jenis kombinasi pembebanan yang digunakan, yaitu : EQK =1.SW+1.Eq+,75MDLL+,75MZLL+,75CDLL+,75SCLL+,75JWLL+1. Hook+1. WOR-DL Kekakuan struktur dipengaruhi oleh properties dari struktur yang ditinjau. Dalam pemodelan pondasi, terdapat perbedaan yang cukup signifikan untuk tiang yang berada dekat dengan kepala tiang (pile head), dengan tiang yang berada dibawahnya. Variasi terhadap kedalaman menjadi pertimbangan dalam melakukan desain. Menurut API RP 2A, analisis seismik dianjurkan untuk dilakukan jika nilai PGA untuk level strength >.5 karena pengaruh beban gempa yang terjadi pada struktur tidak akan berpengaruh banyak dibandingkan dengan pengaruh beban lingkungan yang lain. Nilai PGA dihitung berdasarkan periode ulang tahun, yaitu berdasarkan SNI Gempa (Gambar 5.1). 5-2

3 Gambar 5.1 Indonesian Earthquake Zone berdasarkan SNI

4 Dalam hal ini, lokasi anjungan yang dianalisis berada di zona 4 (Perairan Selat Sunda). Gambar 5.2 Zoom lokasi platform (wilayah 4). Sebelum dikonversikan sesuai dengan periode ulang tahun dan 8 tahun, maka perlu ditentukan faktor respon gempa C, sesuai dengan wilayah gempa yang ditinjau. Untuk wilayah gempa 4, nilai C dapat dilihat pada grafik sebagai berikut : Gambar 5.3 Grafik faktor respon gempa untuk wilayah

5 Secara keseluruhan, kondisi tanah di lokasi platform merupakan tanah lunak, sehingga Nilai C untuk tanah lunak dengan periode alamiah (T) sebesar,968 detik didapat :,64.64 C = = =.66 T.968 Selanjutnya, dilakukan perhitungan PGA untuk strength level dan ductility level, berdasarkan periode ulang tahun (strength) dan periode ulang 8 tahun (ductility). log( TSLE ) PGA SLE =,66g.... (5.1) log() log( TDLE ) PGA DLE =,66g.... (5.2) log() Dimana : PGA SLE = Nilai PGA untuk strength level event T SLE = Periode Ulang (tahun) untuk strength level event ( tahun) PGA DLE = Nilai PGA untuk ductility level event T DLE = Periode Ulang (tahun) untuk ductility level event (8 tahun) Rumusan diatas diambil dari Indonesian Earthquake Zone berdasarkan SNI Dari perhitungan didapat, nilai PGA untuk analisis strength sebesar,489g, sedangkan nilai PGA untuk analisis ductility sebesar,71g. 5.1 Hasil Analisis Strength Rasio Tegangan Member (Unity Check) Analisa seismik untuk kondisi strength dengan perioda ulang tahun menggunakan perangkat lunak SACS 5.1 memperoleh hasil yaitu tidak ada kenaikan batas izin tegangan pada perhitungan rasio tegangan, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan dibawah 1., artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada dibawah tegangan izin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21. Tabel 5.1 Rasio Tegangan Maksimum Member untuk Analisis Seismic-Strength Member Grup Deskripsi UC CD6 Cellar Deck at +35 ft CD6 Cellar Deck at +35 ft.41 43P-3L PL5 Member at +1 ft.417 Rangkuman dari UC maksimum pada member-member hasil perhitungan komputer selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan perioda ulang tahun (Strength Level). Pada kondisi ini, struktur diharapkan tahan terhadap gempa dan masih berperilaku linier Rasio Tegangan Sambungan Tubular (Joint Can Unity Check) Seluruh sambungan (joint) telah memenuhi persyaratan dari API RP 2A yaitu memiliki nilai UC<1., artinya tidak ada kenaikan batas tegangan izin pada kondisi ini. 5-5

6 Tabel 5.2 Rasio Tegangan Maksimum Joint untuk Analisis Seismic-Strength Elevation Joint UC at -7 ft at -7 ft at -7 ft 24L.34 at -7 ft 22L.334 at +1 ft 41L.317 at +1 ft 43L.289 at -7 ft Rangkuman nilai Unity Checks (UC) untuk semua joint selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C Faktor Keamanan Pile Faktor keamanan (SF) untuk kapasitas ultimate pile (Qu) telah sesuai dan memenuhi persyaratan kriteria dari API RP 2A. Ringkasan rasio tegangan maksimum dan faktor keamanan pile untuk kondisi strength level diberikan pada Tabel 5.3. Tabel 5.3 Rasio Tegangan Pile Maksimum Joint dan Safety Factor untuk Analisis Seismic-Strength Level ID Pile Distance from Pile Head(ft) UC max Single Axial Capacity (kips) Axial Load (kips) Safety Factor 11P , P , P , P , Unity check terbesar untuk tiap-tiap pile berada pada 8,3 ft dari pile head (mudline). Hal ini disebabkan karena beban yang bekerja pada bentang sepanjang 8,3 ft merupakan momen terbesar yang terjadi untuk tiap-tiap pile. Namun, besarnya unity check untuk tiap-tiap pile masi sesuai dengan apa yang disyaratkan oleh API RP2A yaitu UC < 1. Hasil UC untuk pile (strength) selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C. Gambar memperlihatkan hasil plot unity check untuk pile per kedalaman tanah untuk masing-masing pile. 5-6

7 UC PILE-Strength (11P),1,2,3,4,5,6,7,8, Gambar 5.4 Unity check per kedalaman untuk pile 11P. UC PILE-Strength (12P),1,2,3,4,5,6,7,8, Gambar 5.5 Unity check per kedalaman untuk pile 12P. UC PILE-Strength (13P),1,2,3,4,5,6,7,8, Gambar 5.6 Unity check per kedalaman untuk pile 13P. 5-7

8 UC PILE-Strength-14P,1,2,3,4,5,6,7,8, Gambar 5.7 Unity check per kedalaman untuk pile 14P. Pada Tabel 5.3 diatas juga menunjukkan faktor keamanan maksimum yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan yang terjadi untuk seluruh pile besarnya diatas 1. seperti yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi strength level, artinya beban yang bekerja masih dibawah kapasitas pile dalam menahan beban. 5.2 Hasil Analisis Ductility Rasio Tegangan Member (Member Unity check) Analisa seismik untuk kondisi ductility dengan perioda ulang 8 tahun menggunakan perangkat lunak SACS 5.1 memperoleh hasil yaitu nilai maksimum unity check untuk tiap member lebih kecil dari 1 (UC<1), yang artinya masih berada dalam range aman (API RP 2A). Tabel 5.4 Rasio Tegangan Maksimum Member untuk Analisis Seismic-Ductility Member Grup Deskripsi UC 41P-1L PL5 Member at +1 ft P-3L PL5 Member at +1 ft P-4L PL5 Member at +1 ft X-31L SG9 Member at -3 ft.96 41L-41X X3 Member at -3 ft.926 Rangkuman dari UC maksimum pada member-member hasil perhitungan komputer selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan perioda ulang 8 tahun (Ductility Level). Pada kondisi ini, struktur diharapkan tahan terhadap gempa dan masih berperilaku linier. 5-8

9 5.2.2 Rasio Tegangan Sambungan Tubular (Joint Can Unity Check) Seluruh sambungan (joint) telah memenuhi persyaratan dari API RP 2A yaitu memiliki nilai UC<1., artinya tidak ada kenaikan batas tegangan izin pada kondisi ini. Tabel 5.5 Rasio Tegangan Maksimum Joint untuk Analisis Seismic-Ductility Elevation Joint UC at -7 ft at -7 ft at +1 ft 41X.857 at -3 ft 32X.752 at -7 ft Rangkuman nilai Unity Checks (UC) untuk semua joint selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C Faktor Keamanan Pile Faktor keamanan (SF) untuk kapasitas ultimate pile (Qu) telah sesuai dan memenuhi persyaratan kriteria dari API RP 2A. Ringkasan rasio tegangan maksimum dan faktor keamanan pile untuk kondisi ductility level diberikan pada Tabel 5.6. Tabel 5.6 Rasio Tegangan Pile Maksimum Joint dan Safety Factor untuk Analisis Seismic-Ductility Level ID Pile Penetration (ft) UC max Single Axial Capacity (kips) Axial Load (kips) Safety Factor 11P , P , P , P , Unity check terbesar untuk tiap-tiap pile berada pada 8,3 ft dari pile head (mudline). Hal ini disebabkan karena beban yang bekerja pada bentang sepanjang 8,3 ft merupakan momen terbesar yang terjadi untuk tiap-tiap pile. Namun, besarnya unity check untuk tiap-tiap pile masi sesuai dengan apa yang disyaratkan oleh API RP2A yaitu UC < 1. Hasil UC untuk pile (ductility) selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C. Gambar memperlihatkan hasil plot unity check untuk pile per kedalaman tanah untuk masing-masing pile. 5-9

10 UC PILE-Ductility (11P),1,2,3,4,5,6,7,8, Gambar 5.8 Unity check per kedalaman untuk pile 11P (seismic-ductility). UC PILE-Ductility (12P),2,4,6,8 1 1, Gambar 5.9 Unity check per kedalaman untuk pile 12P (seismic-ductility). UC PILE-Ductility (13P),2,4,6,8 1 1, Gambar 5.1 Unity check per kedalaman untuk pile 13P (seismic-ductility). 5-1

11 UC PILE-Ductility (14P),2,4,6,8 1 1, Gambar 5.11 Unity check per kedalaman untuk pile 14P (seismic-ductility). Selain itu pada Tabel 5.6 diatas juga menunjukkan faktor keamanan maksimum yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan yang terjadi untuk seluruh pile besarnya diatas 1. seperti yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi ductility level, artinya beban yang bekerja masih dibawah kapasitas pile dalam menahan beban. 5-11