1. Bagaimana cara melakukan perancangan fixed platform dengan bracing yang berbeda?

Transkripsi

1

2 LATAR BELAKANG Indonesia merupakan 5 negara terbesar penghasil MIGAS di dunia, Letak sumur penghasil mayoritas berada pada perairan dangkal, < 100 m Indonesia terletak pada 6 o LU - 11 o LS dan 95 o BT o BT, lempeng Asia, Lempeng Australia, dan Lempeng Pacifik, Berada pada kawasan gempa Pengaruh Gempa terhadap kekuatan platform

3 PERUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana cara melakukan perancangan fixed platform dengan bracing yang berbeda? 2. Bagaimana cara memodelkan platform dengan menggunakan program SACS 5.2.? 3. Bagaimana kondisi platform apabila terjadi gempa yang melebihi perencanaan? 4. Bagamana cara menganalisis kekuatan struktur terhadap beban gempa berlebih sampai mengalami batas keruntuhan? 5. Berapa kekuatan gempa yang dapat ditopang oleh struktur tersebut?

4 BATASAN MASALAH 1. Pemodelan struktur utama mengacu pada keadaan sebenarnya di lapangan menggunakan 4 kaki, 2. Pemodelan detail tidak seluruhnya dimodelkan, 3. Beban yang ditinjau berdasarkan beban rencana yang diinputkan dengan metode blanked load, 4. Analisis yang dilakukan adalah padabagian jacket.

5 TUJUAN 1. Mampu membuat model dengan menggunakan program SACS 5.2., serta mengoperasikan untuk melakukan analisis platform terhadap beban gempa 2. Mampu menganalisis kekuatan struktur fixed platform terhadap beban gempa berlebih, 3. Mampu merencanakan sambungan las pada platform 4. Mampu merencanakan pondasi dari platform 5. Membuka wawasan bahwa offshore memiliki banyak kesamaan dengan teori Teknik Sipil

6

7 Offshore Platform : Anjungan Lepas Pantai Tempat yang digunakan untuk melakukan pengeksplorasian SDA yang terletak di laut lepas Jenis Offshore Platform Berdasarkan Kedalaman: 450 m Fixed Platform m Compilant Tower ( CT ) m SeaStar m FPS m TLP m Truss Spar / Classic Spar FPSO

8 JENIS ANJUNGAN BERDASARKAN KEDALAMAN DASAR LAUT

9 OFFSHORE PLATFORM MAMPU MENDUKUNG BANGUNAN ATAS PARAMETER PERANCANGAN : 1. TEKNIK PENAHAN BEBAN VERTIKAL BEBAN FUNGSIONAL, BERAT STRUKTUR 2. TEKNIK MENAHAN BEBAN HORIZONTAL BEBAN LINGKUNGAN GELOMBANG, ANGIN, ARUS, GEMPA

10 JACKET PLATFORM

11

12 GEMPA Proses pergerakan lempeng bumi yang mengakibatkan getaran baik secara langsung didaerah asal pergerakan ataupun daerah disekitar titik asal gempa Dipengaruhi oleh : Jarak terhadap daerah asal gempa Daerah gempa ( PGA ) Karakteristik bangunan tersebut ( tinggi, massa, fungsi )

13 PETA WILAYAH GEMPA 500 th

14 PERCEPATAN BATUAN DASAR SNI Wilayah Gempa Percepatan puncak batuan dasar ( g ) Tanah Keras Percepatan puncak muka tanah Ao ( g ) Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khususdi setiap lokasi

15 API RP 2A Wil. Gempa PGA ( g )

16 Angin Gelombang Arus Gempa BEBAN ARAH HORIZONTAL

17 BEBAN YANG BEKERJA Basic Load Condition Seismic In Place Operating Storm Structural Dead Weight X X X Area Live Loads X X X Storm Wind,Wave, & Current Loads - - X Operating Wind, Wave, & Current Loads - X - Buoyancy X X X Miscellaneous & appurtenances X X X Earthquake Induced Force X - -

18 KONSEP GEMPA Kesetimbangan Statik P = K. V P = Beban yang bekerja K = Kekakuan dari tahanan V = Perpindahan yag dilakukan Gedung V = C I W R V = Gaya Geser Dasar I = Faktor Keutamaan W = berat total R = Faktor Reduksi

19 METODOLOGI

20 FLOWCHART TUGAS AKHIR MULAI STUDY LITERATUR PERMASALAHAN PENGUMPULAN DATA Kekuatan Ultimate Fixed Platform ANALISA IN-PLACE ANALISA SEISMIC ANALISA ULTIMATE KESIMPULAN SELESAI

21 FLOWCHART SEISMIC MULAI DATA TANAH DAN LINGKUNGAN DATA GEOMETRI DAN BAHAN BEBAN MATI, BEBAN HIDUP DAN PERALATAN MASSA TAMBAH KOMBINASI BEBAN PEMODELAN STRUKTUR DAN PONDASI BEBAN DINAMIS EIGEN VALUE DAN PERIODE NATURAL DATA GEMPA LINGKUNGAN RESPON SPEKTRUM HASIL PERHITUNGAN ANALISIS AXIAL LOAD & PILE STRESS NOT OKE KONTROL DESAIN OKE KESIMPULAN SELESAI

22 FLOWCHART PUSHOVER MULAI PEMODELAN STRUKTUR INPUT BEBAN GEMPA PERHITUNGAN KEKUATAN KONTROL DESAIN MAMPU MENAHAN GAGAL KESIMPULAN SELESAI

23 DATA DAN STRUKTUR LINGKUNGAN 1. NAMA : ANOA PLATFORM 2. LOKASI : NATUNA : N, E 3. FUNGSI : PRODUCTION 4. LWS : 77 METER 5. TINGGI JACKET : 85 METER 6. JUMLAH DEK : 4 LANTAI

24 LETAK ANOA PLATFORM

25 : : TAMPAK SISI ROW A TAMPAK SISI ROW B

26 : : 1 10 : : TAMPAK SISI ROW TAMPAK SISI ROW 2

27 PEMODELAN PLATFORM

28 PEMODELAN STRUKTUR

29 Horizontal Brace

30 Model Top Side 3D

31 Model 3D

32 Properties Member ID MODEL OD ( Cm ) WT ( Cm ) LG2 TUBULAR LG3 TUBULAR LG4 TUBULAR LG5 TUBULAR

33 MODEL PROPERTIES +5,44 m -12,8 m -31,1 m -52,4m -76,2 m

34 Deck Platform 1. Main Deck 2. Cellar Deck 3. Sub Cellar Deck 4. Living Quarter Properties Deck MD 36 x 230 ( 12 /4 ) MD 36 x 130 ( 12 /4 ) MD 36 x 150 ( 12 /4 )

35 PEMBEBANAN

36 Load Description LC Description Units value 1 Self Weight Kn 2 Work Over Rig Kn Plating, Grating, Handrail Kn Equipment All Deck Kn Live Load All Deck Kn Piping All Deck Kn

37 Load Condition 2

38 Load Condition 3 Fz = ,45 Kn

39 Load Condition 4

40 Load Condition 5

41 Load Condition 6

42 Load Combination LC LOAD CASE DESCRIPTION LOAD COMBINATION Self Weight 100 % 2 Work Over Rig 100 % 3 Plating, Grating, Handrail 105 % 4 Equipment All Deck 100 % 5 Live Load All Deck 75 % 6 Piping All Deck 100 %

43 Kriteria Modifikasi Desain Awal : -Memiliki Susunan Bracing K -Dengan Perbandingan Member Utama -LG5 : D = 137,16 cm / T = 3,810 cm -DB3 : d = 86,36 cm / t = 2,54 cm - Kriteria Modifikasi : - D / d = 1,588 - D / T = 36 - d / t = 34 - Kl/r = 5,997 Dimana: - K = Faktor Panjang efektif - l = panjang batang - r = radius gyration ( 0,35 D )

44 Kombinasi Bracing Bracing K Bracing A Bracing X Bracing N

45 Kombinasi 4 Bracing

46 Input PGA ( 0,05 ; 0,2 ; 0,4 ; 0,5 )

47 Static Running Superelement Input : Sacinp. for superelement Psinp. for superelement Output : Psilist Psiinpf Dynsef* Seaoci Psvdb Psicf Psi run Static Analysis Input Output : Sacilist Saccsf* Sac run Sea oci : Sacinp. for static Dynsef* from superelement

48 Dynamic Running Extrac Mode Shape ( Dyamic Analysis ) Input : Sacinp. for dynamic Dyninp for dynamic Output : Dynlist Dynmass* Dynmod* Dyn run Seaoci PSVDB Earthquake Analysis Input : Dyrinp for DLE Dynmass* from dynamic Dynmod* from dynamic Saccsf from static Output : Dyrlist Dyrcsf* Dyr run Joint Punching Shear Stress Input : Jcpinp for joint can Dyrcsf* from DLE Output : Jcnlist Jcn run Element Stress Code Check Input : Pstinp for post Dyrcsf* from DLE Output : Pstlist Pstcsf* Pst run

49 PERIODE STRUKTUR Bracing K SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) E E E E E E E E E E Bracing A SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) E E E E E E E E E E

50 PERIODE STRUKTUR Bracing N SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) E E E E E E E E E E Bracing X SACS IV-FREQUENCIES AND GENERALIZED MASS MODE FREQ.(CPS) GEN. MASS EIGENVALUE PERIOD(SECS) E E E E E E E E E E

51 Base Shear Bracing A ( Kn ) PGA 0,05 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.102E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.149E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.671E+05 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.380E+05 KN-M PGA 0,2 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.407E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.596E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.268E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.152E+06 KN-M PGA 0,4 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.815E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.119E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.537E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.304E+06 KN-M PGA 0,5 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.102E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.149E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.671E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.380E+06 KN-M

52 Base Shear Bracing K ( Kn ) PGA 0,05 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.224E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.227E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.120E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.113E+06 KN-M PGA 0,2 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.896E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.909E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.479E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.454E+06 KN-M PGA 0,4 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.179E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.182E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.959E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.907E+06 KN-M PGA 0,5 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.224E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.227E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.120E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.113E+07 KN-M

53 Base Shear Bracing N ( Kn ) PGA 0,05 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.212E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.221E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.116E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.109E+06 KN-M PGA 0,2 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.391E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.794E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.416E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.200E+06 KN-M PGA 0,4 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.170E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.177E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.927E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.872E+06 KN-M PGA 0,5 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.212E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.221E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.116E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.109E+07 KN-M

54 Base Shear Bracing X ( Kn ) PGA 0,05 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.243E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.262E+04 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.132E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.123E+06 KN-M PGA 0,2 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.973E+04 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.105E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.530E+06 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.492E+06 KN-M PGA 0,4 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.195E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.210E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.106E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.984E+06 KN-M PGA 0,5 ** X-DIRECTION BASE SHEAR = 0.243E+05 KN ** Y-DIRECTION BASE SHEAR = 0.262E+05 KN ** X-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.132E+07 KN-M ** Y-DIRECTION OVERTURNING MOMENT = 0.123E+07 KN-M

55 Bracing K, Static V Dynamic UC Seismic 0,24 UC Static 0,16

56 Hasil UC Max 4 PGA Bracing A Bracing K Bracing N Bracing X PGA UC Max

57 Kontrol LG5 - Gaya yang terjadi : N - Tegangan yang terjadi : - Aksial : 259 N/mm - Bending Y : 19,52 N/mm - Bending X : 61,90 N/mm - Perencanaan Batang Tubular : - Fy = 2339,28 Kg / cm2 - r = 0,35 D = 46,672 cm - D = 133,350 cm - E = kg/cm2 - T = 1,905 cm - D/T = 70 - A = 797,66 cm - kl/r = 39,574 - I = cm4 - k = 1 - l = 1847 cm

58 1. Tarik Aksial Tegangan Tarik Ijin ( Ft ) = 0,6 x Fy = 1403,568 kg/cm2 2. Tekan Aksial, untuk D/T > 60 Fy diganti oleh Fxe yaitu : Fxe = 2 x 0,3 x E x ( T/D) = 1,714 x 10^4 kg / cm2 Cc = 117,488 > kl/r = 39,574 maka fa pake rumus diatas fa = 1,308 x 10^3 kg/cm2 3. Bending 1500/36 < 70 < 3000/36 41,67 < 70 < 83,34 ( oke )

59 Maka dipakai Fb seperti rumus diatas, Fb = 1,632 x 10^3 kg/cm2 4. Kontrol UC menghasilkan 1,37 < 1,00 Terjadi selisih 0,05 dari UC SACS 5.2. Output SACS : EFFECTIVE MAX. DIST CM GRUP CRITICAL LOAD UNITY FROM * APPLIED STRESSES * ID MEMBER COND CHECK END AXIAL BEND-Y BEND-Z M N/MM2 N/MM2 N/MM2 LG5 499L-599L

60 Sambungan Las * ACTING STRESSES **** PUNCHING SHEAR COMMON CHORD BRACE *CHORD** BRACE * ALLOWABLE STRESSES JOINT JOINT JOINT SRSS FA OPB IPB FA OPB IPB **** (N/MM2) **** ** (N/MM2) ** 499L 399L 381L Gaya Geser yang terjadi ( Fz ) = 7,6 Kn = 760 Kg Tegangan yang dipikul = IPB 2 + OPB 2 = = 4,92 N/mm2 Member detail yang berada pada joint 499L antara lain : HBE = OD : 66,040 cm / WT : 1,905 cm DB2 = OD : 91,440 cm / WT : 2,540 cm LG2 = OD : 139,70 cm / WT : 5,080 cm Luas Permukaan DB2 = 729,289 cm2

61 Syarat Ketebalan Las Syarat Ketebalan Maksimum Tebal Plat ( t ) Tebal Las ( a ) < 6,4 mm a < t > 6,4 mm a < ( t - 1,6 mm ) Perhitungan - Gaya Geser yang terjadi = 4,92 x 72928,9 = ,188 N = Kg - Panjang Bidang Las = 287, 12 cm - Tebal Bidang Las = 2 cm - Digunakan, a = 1,84 cm - te = 0,707 a = 1,3008

62 Kekuatan Nominal Las Mutu las Fe70xx Kuat tarik min = 70 Ksi = 4921 Kg/cm2 φ = 0,75 Kuat Sambungan Las per cm 1cm las = Ru = φ x 0,6 x fu x te = 2880,73 kg/cm Kontrol Kekuatan Kekuatan Las > Gaya 287,12 x 2880,73 kg/cm kg kg > kg ( oke ) Ratio : 0,043

63 Pondasi Data Tanah Kedalaman Tanah Unit Skin Unit End JENIS TANAH ( cm ) Friction ( Mpa ) Bearing (MPa ) 0 Very Soft Clay Very Soft Clay Firm Clay Very Stiff Clay Very Stiff to Hard Clay Very Stiff to Hard Clay Very Stiff to Hard Clay Rumus Qd = Qf + Qp 2 3 = kel*kedalaman*friction + Ap*Unit end 2 3

64 Pondasi menggunakan D : 127 cm T : 5,08 cm Ap = 3,14* 127 * 5,08 = 2025,802 cm2 Kel = 3,14 * 127 = 398,78 cm Kedalaman Tanah QP QS QL ( cm ) Kn Kn Kn Untuk Beban Aksial Platform X : Kn - Digunakan Pile dengan Kedalaman 3,5 meter E

65 KESIMPULAN Dan SARAN

66 Kesimpulan 1. Parameter kekakuan bangunan baja untuk lepas pantai juga dapat dilihat dari periode struktur yang terjadi, semakin besar periode maka semakin elastis struktur tersebut dan memiliki kekuatan yang semakin kecil pula. Pada offshore structure, periode yang diijinkan adalah 1,0-3,0 detik 2. Untuk perencanaan plaform dengan PGA dibawah 0,4 sebaiknya melakukan pemilihan antara platform bracing K, N, dan X. Saran 1. Untuk kawasan Indonesia, platform K, N, dan X dapat dipertimbangkan karena maksimum PGA Indonesia 0,36 2. Untuk pemilihan bracing, disarankan agar melakukan beberapa analisis lanjutan agar diperoleh hasil yang paling maksimal. 3. Adakalanya bangunan lepas pantai juga diajarkan di dalam perkuliahan teknik sipil, agar untuk dunia pekerjaan para alumnus teknik sipil juga dapat berkecimpung di dunia oil and gas.

67 TERIMA KASIH