ANALISIS STATIK PUSHOVER PADA ANJUNGAN LEPAS PANTAI

Transkripsi

1 ANALISIS STATIK PUSHOVER PADA ANJUNGAN LEPAS PANTAI TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Mochamad Priyo Haryono NIM Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana ANALISIS STATIK PUSHOVER PADA ANJUNGAN LEPAS PANTAI Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Penulis Pasfoto 3x4 Mochamad Priyo Haryono NIM Bandung, Pembimbing Ricky Lukman Tawekal Ph.D NIP Mengetahui: Program Studi Teknik Kelautan Ketua, Muslim Muin, Ph.D NIP

3 TUT TEK PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR Diberikan kepada : Nama : Mochamad Priyo Haryono NIM : Judul Tugas Akhir adalah ANALISIS STATIK PUSHOVER PADA ANJUNGAN LEPAS PANTAI Dengan isi Tugas Akhir sebagai berikut : BAB I BAB II BAB III BAB IV PENDAHULUAN DASAR TEORI STUDI KASUS KESIMPULAN DAN SARAN Tugas Akhir ini dibuat rangkap 5 (lima) : 1. Untuk Pembimbing ( 1 buah ) 2. Untuk Penguji Sidang Tugas Akhir ( 2 buah) 3. Untuk Tata Usaha Program Studi Teknik Kelautan ( 1 buah ) 4. Untuk Perpustakaan ( 1 buah) Bandung, Februari 2008 Menyetujui Koodinator, Pembimbing Krisnaldi Idris, Ph.D Ricky Lukman Tawekal,Ph.D NIP NIP

4 TUT TEK PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR Diberikan kepada : Nama : Mochamad Priyo Haryono NIM : Judul Tugas Akhir adalah ANALISIS STATIK PUSHOVER PADA ANJUNGAN LEPAS PANTAI Dengan isi Tugas Akhir sebagai berikut : BAB I BAB II BAB III BAB IV PENDAHULUAN DASAR TEORI STUDI KASUS KESIMPULAN DAN SARAN Tugas Akhir ini dibuat rangkap 5 (lima) : 1. Untuk Pembimbing ( 1 buah ) 2. Untuk Penguji Sidang Tugas Akhir ( 2 buah) 3. Untuk Tata Usaha Program Studi Teknik Kelautan ( 1 buah ) 4. Untuk Perpustakaan ( 1 buah) Bandung, Februari 2008 Menyetujui Koodinator, Pembimbing Krisnaldi Idris, Ph.D Ricky Lukman Tawekal Ph.D NIP NIP

5 ABSTRAKSI Dalam perencanaan Anjungan lepas pantai tipe tetap harus dipenuhi suatu kriteria perencanaan yang terdiri dari kriteria operasional, fabrikasi dan lingkungan. Lingkungan perairan lepas pantai memberikan kontribusi yang besar dalam analisis kekuatan suatu struktur sehingga dapat memenuhi kriteria perencanaan untuk tiap kondisi yang ditentukan. Analisis statik pushover adalah salah satu metode analisis untuk mengkaji ulang struktur suapaya memenuhi standar yang ada. Analisis ini memperhitungkan sifat elastoplastis dari material baja. Suatu struktur akan diberi beban lateral yang secara bertahap meningkat hingga mencapai target tertentu atau hingga struktur tersebut runtuh. Dari analisis ini akan didapatkan nilai Reserve Strength Ratio yang menggambarkan kekuatan relatif struktur terhadap beban yang diberikan. Pada studi kasus direncanakan suatu struktur anjungan lepas pantai dengan perlengkapan tertentu pada kondisi lingkungan storm. Struktur yang direncanakan dimodelkan terhadap pembebanan lingkungan 100 tahunan. Seluruh analisis yang dilakukan pada struktur yang direncanakan dilakukan dengan menggunakan peraturan yang direkomendasikan oleh API RP2A WSD (American Petroleum Institute Recommended Practice 2A Working Stress Design). i

6 KATA PENGANTAR Puja dan puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Analisis Statik Pushover pada Anjungan Lepas Pantai. Laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan tahap pendidikan sarjana di Program Studi Teknik Kelautan Institut Teknologi Bandung. Pada kesempatan ini juga, penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala bantuan yang telah diberikan baik materi maupun moril selama pengerjaan tugas akhir ini kepada: Bapak Ricky Lukman Tawekal, Ph.D selaku dosen pembimbing atas kesempatan dan waktu yang telah diluangkan untuk membimbing dan memberi pengarahan kepada Penyusun. Maaf pak, saya selalu merepotkan Bapak dan selalu terburu-buru karena dead line seminar dan sidang. Bapak Rildova, Ph.D dan Bapak Dr. Eng. Hendra Achiari, MT atas kesediaannya menjadi dosen penguji pada saat seminar dan sidang, serta untuk pertanyaan, saran dan kritik yang diberikan. Bapak Muslim Muin Ph.D selaku Ketua Program Studi Teknik Kelautan atas segala kebijakan yang telah diberikan pada penulis. Bapak Krisnaldi Idris, Ph.D selaku koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Kelautan. Seluruh staf dosen di lingkungan Program Studi Teknik Kelautan Seluruh staf tata usaha PST Kelautan : Pak Yatno, Bu Nunung, Pak Tumin, A Isep, dll. atas segala kemudahan dalam hal admninistrasi, mengurus nilai kuliah, dan lainnya. Keluargaku tercinta, Mama, Papa, Mas Hari dan Arif yang selalu senantiasa memberikan kasih sayang, dukungan dan doa yang tulus. Terima kasih untuk segala hal yang selalu diberikan setiap saat. Jordan dan Kak Rifki, atas kesediaannya untuk memberikan penjelasan baik lewat internet, SMS maupun lewat telepon. Maaf Dan selalu mengganggu bahkan satu hari sebelum tahun baru pun saya repotkan. ii

7 Mas Karyo, terima kasih atas bantuannya dan pemberian topik dalam tugas akhir ini. Walaupun tidak sesuai dengan topik awal mas. Seluruh staff PT. BIRU Jakarta. Makasih saya sudah merepotkan. Seluruh staff PT. LAPI Lantai 4 Labtek VI. Terimakasih sudah bersedia diganggu untuk merun program. Kak Medya, atas ketersediaannya untuk membagikan ilmunya. Ganjar, Rudi, dan Wen-wen selaku sohib terbaik di KL dan anggota klan yang senantiasa memberikan semangat terutama pada saat penyusun lelah dan tidak berdaya. Oki sebagai teman perjuangan sejak TPB. Ayo Ki terus semangat dan jangan terpengaruh hal lainnya. Erik yang selalu direpotkan penulis terutama selama pembuatan tugas akhir ini. Terima kasih Rik telah menjadi teman yang baik bagi penulis. Nanda, Febi, Mamad dan Topan atas bantuannya selama penulis mengerjakan tugas akhir ini. Mas Imam atas segala bantuannya selama ini. Mas Whida, Makintha, Catur dan Ayus atas semangat dan bantuannya. Mico, Andri, Andreas, Icha, Dimas, Mendy, Zenal, Reja dan seluruh teman-teman Teknik Kelautan Maaf terlalu panjang kalau disebutkan satu-persatu. Anak-anak 2004 yang telah menemani penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini baik diwaktu siang maupun malam (maaf tidak disebutkan satu-persatu). Temen-temen SMU 3, SMP 3 dan SD SOMPOK Semarang. Untuk seluruh teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan, termakasih atas semua dukungan dan doanya. Bandung, Februari 2007 Penulis iii

8 DAFTAR ISI ABSTRAKS... i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL...ix Bab 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... I Tujuan Penulisan... I Ruang Lingkup Pembahasan... I Sistematika Penulisan... I-3 Bab 2 DASAR TEORI 2.1 Definisi Beban... II Parameter Lingkungan... II Gelombang... II Gaya Gelombang... II Gaya Angin... II Arus... II Marine Growth... II Gaya Apung (Bouyant Force)... II Analisis Struktur Baja... II Kriteria Tegangan... II Kekuatan Plastis Baja... II Kapasitas Momen Plastis... II Sendi plastis... II Hubungan Momen Kelengkungan... II Mekanisme Keruntuhan Struktur... II Teorema plastis... II-41 iv

9 2.3.8 Metode analisis plastis... II Desain Batang Tubular... II Desain Batang Non Tubular... II Analisis Inplace... II Analisis Ultimate Strength... II Pushover Dalam SACS... II-53 Bab 3 STUDI KASUS 3.1 Data Struktur... III Data Umum... III Data Lingkungan... III Data Beban... III Beban Dasar... III Kombinasi Pembebanan...III Model Platform...III Dimensi Member...III Model Platform...III Pemilihan Teori Gelombang...III Perhitungan Beban Angin...III Analisis Inplace...III Member...III Pengecekan Joint Can...III Pengecekan Pile...III Analisis Pushover...III-47 Bab 4 KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan... IV Saran... IV-1 v

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Beban beban yang bekerja pada struktur anjungan lepas pantai... II-2 Gambar 2.2 Parameter gelombang... II-3 Gambar 2.3 Daerah aplikasi teori Stream function, Stokes 5th dan Airy... II-7 Gambar 2.4 Gaya gelombang pada elemen silinder tegak... II-8 Gambar 2.5 Nilai Cd dan Cm untuk beberapa nilai K... II-9 Gambar 2.6 Nilai Cm untuk beberapa nilai Re dan K... II-9 Gambar 2.7 Tiang Silinder Miring... II-10 Gambar 2.8 Daerah perhitungan gaya gelombang... II-12 Gambar 2.9 Faktor ketinggian menurut API RP 2A... II-13 Gambar 2.10 Distribusi Vertikal Tidal Current dan Wind Drift Current... II-14 Gambar 2.11 Marine Growth... II-14 Gambar 2.12 Gaya apung dan berat pada tiang pancang... II-16 Gambar 2.13 Kurva tegangan-regangan material baja... II-21 Gambar 2.14 Kurva tegangan-regangan dalam hubungan plastis ideal... II-22 Gambar 2.15 Balok diatas 2 tumpuan dengan beban terpusat dan bidang momennya... II-22 Gambar 2.16 Penampang berbentuk I dengan distribusi tegangan dari kondisi elastis sampai kondisi full plastic... II-22 Gambar 2.17 Suatu penampang sembarang dalam kondisi plastis... II-23 Gambar 2.18 Penampang segi empat dalam kondisi plastis... II-24 Gambar 2.19 Penampang lingkaran dalam kondisi plastis... II-24 Gambar 2.20 Penampang profil I dalam kondisi plastis... II-25 Gambar 2.21 Kelengkungan Balok... II-27 Gambar 2.22 Penampang segi empat dalam kondisi plastis... II-28 vi

11 Gambar 2.23 Kurva Momen-kelengkungan untuk penampang segi empat... II-29 Gambar 2.24 Mekanisme runtuh struktur portal... II-31 Gambar 2.25 Aplikasi metoda mekanisme pada rangka portal... II-32 Gambar 2.26 Diagram momen untuk mekanisme kombinasi... II-34 Gambar 2.27 Aplikasi metoda statika pada balok kontinyu... II-37 Gambar 2.28 Contoh diskritisasi elemen tubular pada modul collapse... II-46 Gambar 2.29 Kriteria leleh Von Mises-Hencky... II-47 Gambar 2.30 Representasi pondasi pancang pada analisis collapse... II-47 Gambar 2.31 Kurva bilinier hubungan tegangan-regangan... II-48 Gambar 2.32 Pemilihan Step Size... II-49 Gambar 2.33 Global Limit Point... II-49 Gambar 2.34 Local Limit Point... II-50 Gambar 2.35 Prilaku tekuk elastik dan elastopastis pada elemen batang... II-50 Gambar 2.36 Ilustrasi Local Buckling yang terjadi pada elemen tubular... II-51 Gambar 2.37 Data dan kriteria untuk kurvatur kritis saat buckling... II-52 Gambar 2.38 Fleksibilitas sambungan... II-53 Gambar 3.1 Tampilan Isometri model...iii-14 Gambar 3.2 Main Deck...III-15 Gambar 3.3 Mezzanine Deck...III-16 Gambar 3.4 Cellar Deck...III-17 Gambar 3.5 Subcellar Deck...III-18 Gambar 3.6 Jacket Walkway (elevasi +10 ft)...iii-19 Gambar 3.7 Plan view elevasi -30 ft...iii-20 Gambar 3.8 Plan view elevasi -79 ft...iii-21 Gambar 3.9 Face Row B...III-22 Gambar 3.10 Face Row A...III-23 Gambar 3.11 Face Row 1...III-24 vii

12 Gambar 3.12 Face Row 2...III-25 Gambar 3.13 Gaya angin pada main deck...iii-27 Gambar 3.14 Gaya angin pada mezzanine deck...iii-28 Gambar 3.15 Gaya angin pada subcellar deck...iii-31 Gambar 3.16 Sketsa distribusi gaya angin pada arah...iii-33 Gambar 3.17 Unity check kondisi operating...iii-41 Gambar 3.18 Unity check kondisi operating Main Deck...III-42 Gambar 3.19 Unity check kodisi operating Cellar Deck...III-43 Gambar 3.20 Unity check kondisi storm...iii-44 Gambar 3.21 Unity check kondisi storm row 1...III-45 Gambar 3.22 Unity check kondisi storm row 2...III-46 Gambar 3.23 Hasil run pushover arah 0 o...iii-49 Gambar 3.24 Hasil run pushover arah 45 o...iii-50 Gambar 3.25 Hasil run pushover arah 90 o...iii-51 Gambar 3.26 Hasil run pushover arah 135 o...iii-52 Gambar 3.27 Hasil run pushover arah 180 o...iii-53 Gambar 3.28 Hasil run pushover arah 225 o...iii-54 Gambar 3.29 Hasil run pushover arah 270 o...iii-55 Gambar 3.30 Hasil run pushover arah 315 o...iii-56 viii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Koefisien Bentuk... II-12 Tabel 2.2 Faktor Bentuk Beberapa Penampang... II-30 Tabel 3.1 Elevasi Muka Air dan Mudline... III-2 Tabel 3.2 Data Gelombang Maksimum... III-2 Tabel 3.3 Data Kecepatan Angin... III-2 Tabel 3.4 Data Arus... III-3 Tabel 3.5 Data Tanah... III-3 Tabel 3.6 Beban Crane... III-4 Tabel 3.7 Beban Struktur... III-4 Tabel 3.8 Beban Peralatan... III-5 Tabel 3.9 Beban Work Over Rig... III-7 Tabel 3.10 Beban Hidup... III-7 Tabel 3.11 Beban Dasar... III-8 Tabel 3.12 Kombinasi Pembebanan Pada Kondisi Operating...III-10 Tabel 3.13 Kombinasi Pembebanan Pada Kondisi Storm...III-11 Tabel 3.14 Dimensi Member...III-12 Tabel 3.15 Hasil Analisa Inplace Operating Untuk Member Dengan UC > III-34 Tabel 3.16 Hasil Analisa Inplace Operating Untuk Member Dengan UC > 1...III-34 Tabel 3.17 UC Pile Di Bawah Mudline (Operating)...III-34 Tabel 3.18 Hasil Analisa Inplace Storm Untuk Member Dengan UC > III-35 Tabel 3.19 UC Pile Di Bawah Mudline (storm)...iii-35 Tabel 3.20 Hasil Analisa Inplace Operating Untuk Joint...III-36 Tabel 3.21 Hasil Analisa Inplace Storm Untuk Joint...III-38 ix

14 Tabel 3.22 Hasil Analisa Inplace Operating Untuk Pile...III-40 Tabel 3.23 Hasil Analisa Inplace Storm Untuk Pile...III-40 Tabel 3.24 Nilai RSR dan collapse base shear untuk tiap arah...iii-47 Tabel 3.25 Kriteria Peninjauan Anjungan di Luar Teluk Meksiko...III-48 x