BAB 5 ANALISIS HASIL

Transkripsi

1 BAB 5 ANALISIS HASIL 5.1 ANALISIS HASIL IN-PLACE Hasil run program SACS untuk analisis in-place pada kondisi operasional dan ekstrem untuk beberapa keadaan tinggi muka air laut yang berubah akan dipaparkan di bawah ini Rasio Tegangan Member Rasio tegangan merupakan perbandingan antara tegangan aktual member dengan tegangan ijin. Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis in-place pada kondisi operasional diberikan pada tabel-tabel berikut: Tabel 5.1 Rasio Tegangan Maksimum Member Kondisi Operasional Lokasi Deskripsi Grup Rasio Tegangan Member Maksimum Kondisi Operasional 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+) 20 ft Horizontal Framing EL ft HG EL ft HG EL ft JH EL ft JH Jacket Vertical Bracing EL ft to EL ft LG EL ft to EL ft JS EL ft to EL ft JD EL ft to EL ft JD Jacket Leg PL Dek Dek (EL ft TOS) HD

2 Batas maksimum rasio tegangan yang disyaratkan API RP2A edisi 21 untuk kondisi operasional adalah Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.00, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21. Rasio Tegangan Maksimum Member 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Penurunan (ft) Gambar 5.1 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Kondisi Operasional Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan pada kondisi operasional setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet). 5-2

3 Tabel 5.2 Rasio Tegangan Maksimum Member Kondisi Ekstrem Lokasi Deskripsi Grup Jacket Rasio Tegangan Member Maksimum Kondisi Ekstrem 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Horizontal Framing EL ft HG EL ft HG EL ft JH EL ft JH Vertical Bracing EL ft to EL ft LG EL ft to EL ft JS EL ft to EL ft JD EL ft to EL ft JD Jacket Leg PL Dek Dek (EL ft TOS) HD Batas maksimum rasio tegangan yang disyaratkan API RP2A edisi 21 untuk kondisi ekstrem adalah Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.33, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi

4 0,7 Rasio Tegangan Member Maksimum 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Penurunan (ft) Gambar 5.2 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Kondisi Ekstrem Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet) Rasio Tegangan Sambungan Tubular Hasil run program SACS berupa rasio kekuatan sambungan antar elemen tubular dengan dasar tegangan punching shear akan ditampilkan berikut ini. Ringkasan tegangan maksimum sambungan tubular untuk kondisi operasional diberikan pada tabel berikut: 5-4

5 Tabel 5.3 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Operasional Elevasi Sambungan Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Operasional 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft EL ft EL ft EL ft EL ft Batas rasio tegangan sambungan pada kondisi operasional adalah Sambungan yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.00 artinya tegangan yang terjadi pada sambungan tersebut berada di bawah tegangan ijin yang tercantum dalam API RP2A. Rasio Tegangan Sambungan Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.3 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Kondisi Operasional Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. 5-5

6 Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh sambungan pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet). Tabel 5.4 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Ekstrem Elevasi Sambungan Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Kondisi Ekstrem 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft EL ft EL ft EL ft EL ft Batas rasio tegangan punching shear untuk sambungan pada kondisi ekstrem adalah Sambungan yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.33 artinya tegangan yang terjadi pada sambungan tersebut berada di bawah tegangan ijin punching seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21. Rasio Tegangan Sambungan Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.4 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Kondisi Ekstrem Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan 5-6

7 gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh sambungan pada platform ini dapat bertahan pada kondisi ekstrem setelah mengalami penurunan hingga mencapai 6 meter (20 feet) Faktor Keamanan Pile Hasil run program SACS berupa rasio tegangan dan faktor keamanan untuk pile akan diberikan pada pembahasan berikut: Tabel 5.5 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Operasional PILE Kedalaman Rasio Tegangan Maksimum Pile JOINT (ft) 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Pada Tabel 5.5, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar. Tabel 5.6 Faktor Keamanan Pile Kondisi Operasional PILE Faktor Keamanan JOINT 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Tabel 5.6 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban 5-7

8 maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya permukaan air laut, berarti besarnya beban yang bekerja meningkat seiring dengan naiknya permukaan air laut. Nilai faktor keamanan pile besarnya harus di atas 2.0 sesuai dengan yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi operasional. Namun, pada pile 108 pada kenaikan air laut 20 ft, nilai faktor keamanan kurang dari 2.0. Tabel 5.7 Rasio Tegangan Pile Maksimum Kondisi Ekstrem PILE Kedalaman Rasio Tegangan Maksimum Pile JOINT (ft) 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Pada Tabel 5.7, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar. Tabel 5.8 Faktor Keamanan Pile Kondisi Ekstrem PILE Faktor Keamanan JOINT 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Tabel 5.8 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya permukaan air laut, berarti besarnya beban yang bekerja meningkat seiring dengan naiknya permukaan air laut. 5-8

9 Nilai faktor keamanan pile besarnya harus di atas 1.5 sesuai dengan yang disyaratkan API RP2A untuk kondisi operasional. Namun, terlihat bahwa tidak ada satu pile pun yang memiliki faktor keamanan lebih dari 1.5. Hal ini memperlihatkan bahwa beban yang terjadi masih lebih kecil dari kapasitas pile, namun faktor keamanannya lebih rendah dari yang disyaratkan API RP2A Periode Natural Analisis modal dilakukan pada struktur untuk mengetahui ragam getar (mode shape) dari beberapa mode pertama. Dari sini dapat diketahui periode struktur untuk masing-masing mode. Periode dari mode pertama struktur diambil sebagai periode natural. Tabel 5.9 memberikan periode natural struktur untuk analisis inplace. Tabel 5.9 Periode Natural pada Analisis In-place Periode Natural (detik) 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Kondisi Operasional Kondisi Ekstrem Tabel 5.9 menunjukkan bahwa periode natural pada tiap perubahan ketinggian muka air laut berbeda. Semakin tinggi muka air laut, periode natural juga semakin besar. 5-9

10 Periode Natural (detik) Penurunan (ft) Gambar 5.5 Grafik Perubahan Periode Natural Dapat dilihat bahwa kondisi ekstrem memiliki periode natural yang berbeda dibandingkan kondisi operasional. Untuk kedua kondisi tersebut, massa dan kekakuan struktur adalah sama besar, tetapi kekakuan tanah pada kedua kondisi tersebut berbeda. Tanah berperilaku non-linier dan besarnya kekakuan tanah dipengaruhi oleh beban lingkungan yang terjadi untuk masing-masing kondisi. Beban lingkungan yang berbeda untuk kedua kondisi tersebut mengakibatkan kekakuan tanah yang berbeda dan periode natural yang berbeda juga. Periode natural struktur kemudian digunakan untuk menghitung DAF (Dynamic Amplification Factor). 5.2 ANALISIS HASIL SEISMIK Hasil run program SACS untuk analisis seismik pada strength level dan ductility level akan dipaparkan di bawah ini. 5-10

11 5.2.1 Rasio Tegangan Member (Unity Check) Rasio tegangan merupakan perbandingan antara tegangan aktual member dengan tegangan ijin. Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis seismik pada strength level diberikan pada Tabel 5.10 berikut: Tabel 5.10 Rasio Tegangan Maksimum Member Strength Level Seismik Lokasi Deskripsi Grup Jacket Rasio Tegangan Member Maksimum Strength Level Seismik 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Horizontal Framing EL ft HG EL ft HG EL ft JH EL ft JH Vertical Bracing EL ft to EL ft LG EL ft to EL ft JS EL ft to EL ft JD EL ft to EL ft JD Jacket Leg PL Dek Dek (EL ft TOS) HD Batas ijin tegangan pada perhitungan rasio tegangan untuk kondisi strength level dinaikkan sebesar 70% sesuai rekomendasi API RP2A edisi 21. Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa semua member pada jacket dan dek memiliki rasio tegangan di bawah 1.0, artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi

12 Rasio Tegangan Member Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.6 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Strength Level Seismik Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. Secara umum dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan periode ulang 100 tahun (strength level). Beban gempa ini tergolong ke dalam gempa kecil dan sedang. Pada kondisi ini, struktur diharapkan tahan terhadap gempa dan masih berperilaku linier. Ringkasan rasio tegangan member untuk analisis seismik pada ductility level diberikan pada Tabel 5.11 berikut: 5-12

13 Tabel 5.11 Rasio Tegangan Maksimum Member Ductility Level Seismik Lokasi Deskripsi Grup Jacket Rasio Tegangan Maksimum Member Ductility Level Seismik 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Horizontal Framing EL ft HG EL ft HG EL ft JH EL ft JH Vertical Bracing EL ft to EL ft LG EL ft to EL ft JS EL ft to EL ft JD EL ft to EL ft JD Jacket Leg PL Dek Dek (EL ft TOS) HD Rasio Tegangan Member Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.7 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Member Ductility Level Seismik Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 ft) penurunan, nilai rasio tegangan member semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan 5-13

14 gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. Nilai rasio tegangan tersebut telah memperhitungkan kenaikan batas ijin tegangan untuk kondisi ductility level, menunjukkan bahwa terdapat satu member yang memiliki rasio tegangan lebih dari 1.0, yaitu member dengan rasio tegangan sebesar Member ini adalah member yang juga memiliki rasio tegangan tertinggi pada strength level seismic. Pada strength level, member ini juga memiliki rasio tegangan tertinggi. Pada ductility level, beban gempa yang terjadi lebih kuat sehingga rasio tegangan member akan meningkat pula. Meskipun demikian, selisih rasio tegangan member ini dapat dikatakan relatif kecil terhadap rasio tegangan batas, yaitu 1.0. Secara umum, dapat dikatakan bahwa seluruh member pada platform ini dapat bertahan terhadap gaya yang terjadi akibat beban gempa dengan periode ulang 800 tahun (Ductility Level). Beban gempa ini tergolong ke dalam gempa kuat. Pada kondisi ini, struktur boleh mengalami kerusakan permanen tetapi tidak boleh runtuh (collapse) Rasio Tegangan Sambungan Tubular Hasil run program SACS berupa rasio kekuatan sambungan antar elemen tubular dengan dasar tegangan punching shear akan ditampilkan berikut ini. Ringkasan tegangan maksimum sambungan tubular untuk strength level diberikan pada Tabel 5.12 berikut: 5-14

15 Tabel 5.12 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismik Elevasi Sambungan Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Strength Level Seismik 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft EL ft EL ft EL ft EL ft Member yang memiliki rasio tegangan di bawah 1.0 artinya tegangan yang terjadi pada member-member tersebut berada di bawah tegangan ijin punching shear yang dinaikkan batasnya sebesar 70% seperti yang tercantum dalam API RP2A edisi 21. Rasio Tegangan Sambungan Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.8 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Strength Level Seismik Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air. 5-15

16 Hasil run program SACS menunjukkan bahwa pada strength level semua sambungan tubular memiliki rasio tegangan sambungan kurang dari 1.0. Hal ini sesuai dengan persyaratan API RP2A edisi 21. Sambungan juga dianalisis terhadap beban gempa ductility level. Rasio tegangan maksimum sambungan tubular pada ductility level disajikan sebagai berikut: Tabel 5.13 Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismik Elevasi Sambungan Rasio Tegangan Maksimum Sambungan Ductility Level Seismik 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft EL ft EL ft EL ft EL ft Dari tabel di atas, ditunjukkan bahwa pada ductility level sebagian besar sambungan tubular memiliki rasio tegangan kurang dari 1.0. Sambungan dengan rasio tegangan punching shear kurang dari 1.0 dapat dikatakan aman dan kuat terhadap beban gempa, sedangkan dengan rasio tegangan lebih dari 1.0 perlu diperkuat. Sambungan dapat diperkuat dengan mempertebal wall thickness, memberikan perkuatan dengan baja tubular. 5-16

17 Rasio Tegangan Sambungan Maksimum Penurunan (ft) Gambar 5.9 Grafik Perubahan Rasio Tegangan Sambungan Ductility Level Seismik Dapat dilihat bahwa pada tiap 1.5 meter (5 feet) penurunan, nilai rasio tegangan sambungan semakin besar. Hal ini disebabkan karena pengaruh beban arus dan gelombang yang semakin besar seiring dengan semakin banyaknya bagian platform yang terletak di bawah permukaan air Faktor Keamanan Pile Hasil run program SACS berupa rasio tegangan dan faktor keamanan untuk pile akan diberikan pada pembahasan berikut. Ringkasan rasio tegangan maksimum dan faktor keamanan pile untuk kondisi strength level diberikan pada Tabel 5.19 dan Tabel Tabel 5.14 Rasio Tegangan Pile Maksimum Strength Level PILE Kedalaman Rasio Tegangan Maksimum Pile JOINT (ft) 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft

18 Tabel 5.15 Faktor Keamanan Pile Strength Level PILE Faktor Keamanan JOINT 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Pada Tabel 5.4, dapat dilihat bahwa nilai rasio tegangan pile lebih kecil dari batas yang telah ditentukan oleh API RP2A, yaitu Namun, dengan naiknya tinggi muka air laut rasio tegangan pile maksimum juga makin meningkat. Hal ini disebabkan karena beban arus dan gelombang yang semakin besar. Faktor Keamanan Pile Penurunan (ft) Gambar 5.10 Grafik Perubahan Faktor Keamanan Pile Tabel 5.14 menunjukkan rasio tegangan maksimum yang terjadi pada pile. Dapat dilihat bahwa rasio tegangan pile besarnya sekitar 1.0 dengan nilai maksimum Meskipun demikian, selisih rasio tegangan batas yaitu 1.0. Tabel 5.15 menunjukkan faktor keamanan yang terjadi pada pile. Nilai faktor keamanan merupakan perbandingan antara kapasitas aksial pile dengan beban maksimum yang bekerja. Nilai faktor keamanan berkurang tiap naiknya 5-18

19 permukaan air laut, berarti besarnya beban yang bekerja meningkat seiring dengan naiknya permukaan air laut. Pile juga dianalisis terhadap beban gempa ductility level. Run program SACS untuk ductility level memperlihatkan bahwa iterasi yang dilakukan antara nilai gaya dalam struktur atas dengan pile tidak konvergen. Hal tersebut biasa terjadi antara lain karena jumlah iterasi yang terbatas, data tanah yang tidak memadai, atau karena kapasitas pile yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, untuk memeriksa kemampuan layan pile pada ductility level sebaiknya dilakukan analisis mendetail tersendiri Base Shear Base shear merupakan total gaya gempa yang terjadi pada struktur yang bekerja di permukaan tanah. Gaya gempa pada dasarnya merupakan gaya inersia yang terjadi karena adanya percepatan gempa yang bekerja pada massa struktur. Base shear diperoleh dengan menjumlahkan gaya inersia struktur pada seluruh mode yang ditinjau pada arah X, Y, dan Z, dengan metode tertentu, dalam hal ini menggunakan CQC (Complete Quadratic Combination). Besarnya base shear akibat beban gempa disajikan pada Tabel 5.16 berikut: Tabel 5.16 Base Shear Akibat Gempa Base Shear Arah X Arah Y (kips) (kips) Strength Level Ductility Level Periode Natural Analisis modal dilakukan pada struktur untuk mengetahui ragam getar (mode shape) dari beberapa mode pertama. Dari situ dapat diketahui periode struktur untuk masing-masing mode. Periode dari mode periode pertama struktur diambil sebagai periode natural. Tabel 5.17 memberikan periode natural struktur untuk analisis seismik. 5-19

20 Tabel 5.17 Periode Natural Analisis Seismik Periode Natural (detik) Strength Level 2.56 Ductility Level ANALISIS HASIL FATIGUE Periode Natural Periode natural dari struktur ini didapat dari Modal Analysis. Tabel 5.18 Periode Natural Analisis Fatigue 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft Mode sec sec sec sec sec Mode sec sec sec sec sec Mode sec sec sec sec sec Nilai periode natural akan digunakan sebagai input data dalam analisis fatigue akibat gelombang. Apabila periode natural dari struktur mendekati periode dari gelombang maka nilai DAF akan mengalami pertambahan yang cukup tinggi. Berdasarkan teori tersebut, periode natural akan memberikan respon maksimum dalam perhitungan fatigue. Besarnya pengaruh periode natural struktur terhadap besarnya beban siklik dapat dilihat dari kurva transfer function Usia Layan Fatigue Terdapat 4 sambungan yang memiliki usia layan kurang dari 60 tahun, baik pada kondisi awal, maupun pada setiap penurunan. Berikut akan disajikan usia layan member-member tersebut pada tiap penurunan yang terjadi. 5-20

21 5-21

22 Tabel 5.19 Perbedaan Usia Layan Fatigue per Penurunan JOINT MEMBER GRUP TYPE Usia Layan Fatigue (tahun) ID ID 0.00 (+)5 ft (+)10 ft (+)15 ft (+)20 ft JS3 TUB LG3 TUB DD1 TUB LGS TUB HS1 TUB LGS TUB HS1 TUB LGS TUB JH1 TUB LGS TUB JS1 TUB LGS TUB JX1 TUB LGS TUB JH9 TUB JH1 TUB JH9 JF3 TUB TUB LG3 TUB

23 Usia Layan Fatigue (tahun) Penurunan (ft) Gambar 5.12 Grafik Perubahan Usia Layan Fatigue Dari Tabel 5.25 dan Gambar 5.12 dapat terlihat bahwa semakin dalam penurunan, maka usia layan fatigue semakin pendek. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya bagian platform yang terdapat di bawah permukaan laut, maka beban gelombang dan arus akan lebih besar. Beban gelombang dan arus yang lebih besar akan menghasilkan damage yang lebih besar pula. Maka, dengan perhitungan: Usia Layan Fatigue = 1/D, akan didapatkan usia layan fatigue yang lebih singkat. 5-23

24 5-24