ANALISIS NON-LINIER PERKUATAN ANJUNGAN LEPAS PANTAI DENGAN METODE GROUTING PADA JOINT LEG YANG KOROSI Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil Iwan Setiawan 15008024 ABSTRAK : Struktur anjungan lepas pantai merupakan sebuah prasarana untuk melakukan kegiatan di atas laut. Struktur anjungan lepas pantai biasanya terbuat dari baja tubular. Ketika baja bertemu dengan air laut terutama pada splash zone, penipisan atau lubang pada baja akibat korosi hingga menurunkan tahanan struktur sering ditemukan. Korosi pada joint sering ditemukan pada kenyataan dan mempunyai metode analisis yang berbeda dengan elemen. Untuk membuat kekuatan struktur yang terkorosi pada joint kembali kepada kekuatan awal, perlu dilakukan suatu perkuatan struktur. Usaha yang paling optimum dapat dilakukan dari segi biaya, kemudahan pengerjaan dan penambahan kekuatan adalah grouting. Analisis non-linier merupakan analisis lanjutan dari analisis linier ketika pada analisis awal, struktur tidak kuat menahan beban struktur. Tulisan ini memuat tentang analisis non-linier perkuatan struktur anjungan lepas pantai dengan metode grouting pada joint-leg yang korosi. Kata Kunci : baja, korosi, joint, grouting, non-linier PENDAHULUAN Peradaban manusia berkembang seiring waktu bergantung kepada kebutuhan manusia setiap zamannya. Pada zaman sekarang seiring perkembangan teknologi yang kian pesat maka kebutuhan manusia untuk memakai sumber daya yang ada di bumi pun semakin tinggi. Kebutuhan akan energi yang cukup banyak untuk memacu perkembangan teknologi dan kehidupan manusia secara mayoritas dipenuhi oleh sumber daya yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi. Minyak bumi menjadi komoditas yang penting untuk keberlangsungan hidup manusia secara menyeluruh. Minyak bumi dapat ditemukan di daratan dan di lautan. Eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi di daerah daratan sudah banyak dilakukan. Pada akibatnya para ahli kian sulit menemukan cadangan minyak bumi baru di daratan guna memenuhi kebutuhan manusia yang kian meninggi. Sedangkan cadangan minyak bumi di lautan masih jarang di eksploitasi sehingga ketersediaan minyak bumi di lautan masih sangat banyak. Hal ini membuat adanya kebutuhan manusia untuk mengeksplorasi dan mengeksploitasi minyak bumi di lautan. Manusia bukan lah makhluk superior secara fisik. Hal ini menyebabkan manusia membutuhkan suatu alat bantu untuk melaksanakan kegiatan yang diluar kemampuan fisik manusia. Kegiatan eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi di lautan tentu saja berada di luar kemampuan
manusia secara fisik. Eksploitasi minyak bumi di lautan memiliki tantangan yang lebih besar dibandingkan daratan. Hal ini dikarenakan perbedaan geografisnya. Oleh karena itu Manusia memerlukan suatu alat bantu berupa infrastruktur untuk dapat melaksanakan eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi di lautan. Perencanaan dan pembangunan infrastruktur untuk melaksanakan kegiatan ini tentu saja mempunyai tantangan tersendiri mengingat infrastruktur terletak di atas lautan. Kedinamisan gelombang laut,arus laut dan rasio resiko beban yang mungkin terjadi menjadi tantangan yang sulit untuk bangunan di atas lautan. Perencanaan teknis yang matang merupakan hal yang wajib bagi enggineer. Untuk merencanakan infrastruktur di atas lautan, diperlukan ilmu dan teknologi yang canggih. Infrastruktur diatas lautan biasa disebut anjungan lepas pantai. Perhitungan teknis pada zaman sekarang dapat dibantu oleh software komputer. Pendekatan linier merupakan metode yang lazim digunakan. Pendekatan Linier merupakan analisis yang membandingkan gaya dalam akbiat beban yang terjadi dengan kekuatan struktur sampai batas elastis struktur. Pendekatan non-linier merupakan analisis yang membandingkan gaya dalam akibat beban yang terjadi dengan kekuatan struktur sampai batas plastis struktur. Pendekatan struktur menggunakan asumsi bahwa ketika struktur melewati batas elastis, maka struktur dikatakan gagal. Padahal sebenarnya ketika struktur mencapai fase plastis, struktur tersebut masih dapt menahan beban. Sehingga pendekatan nonlinier yang memperhitungkan fase plastis struktur lebih akurat dalam memperkirakan kekuatan struktur. Tantangan anjungan lepas pantai tidak berhenti setelah perencanaan dan pembangunan selesai dilaksanakan. Dalam pengoperasian anjungan lepas pantai, tidak jarang terjadi kerusakan elemen struktural. Kerusakan elemen struktural yang paling sering ditemui adalah kerusakan akibat korosi. Hal ini terjadi karena pertemuan antara air laut yang mengandung banyak garam dengan elemen struktur yang terbuat dari baja. Korosi merupakan musuh besar untuk baja. Ketika terjadi korosi, partikel baja terkikis hingga akhirnya dapat menimbulkan lubang. Ketika baja terserang korosi terlebih sampai bolong dapat mengurangi kekuatan baja dan secara satu kesatuan dapat mengurangi kekuatan struktur. oleh karena itu, perlu dilakukan pengecekan ulang terhadap kekuatan struktur dalam kemampuannya menahan beban. Bila pada pengecekan ulang ternyata kekuatan struktur tidak dapat menahan kekuatan struktur, maka perkuatan struktur merupakan solusi paling awal yang dapat dilakukan untuk memperbaiki anjungan lepas pantai. Perkuatan struktur dapat dilakukan dengan berbagai macam metode. Salah satu metode perkuatan struktur yang paling populer digunakan adalah grouting. Hal ini dikarenakan grouting paling efektif untuk meningkatkan kekuatan struktur dan mempunyai resiko yang kecil terjadi korosi kembali karena terbuat dari beton. grouting yaitu pengecoran beton pada baja yang
korosi. Hal ini dapat dilakukan karena baja yang terpasang pada umumnya bersifat tubular. Sehingga menjadi menarik untuk menganalisis besarnya perkuatan struktur dengan metode grouting melalui pendekatan non-linier. STUDI KASUS / PENGOLAHAN DATA Analisis non-linier untuk komponen Platform berdasarkan data metocean yang ada pada lingkungan tersebut akan dijelaskan di sini. Input utama untuk analisis mencakup geometri model, beban mati, beban peralatan, dan data lingkungan serta seismik. Platform ini terletak di kedalaman air sekitar 121 ft dan efek dinamis untuk beban gelombang diasumsikan diabaikan. Material baja yang digunakan mempunyai nilai f y = 36 ksi. Platform ini mempunyai 4 leg dengan masing-masing leg terdapat 1 pile. Dengan Outer Diameter pile = 30 dan ketebalan pile = 0,625. Platform ini terdiri dari 2 deck, yaitu main deck dan cellar deck. Main deck merupakan tempat operasi dari anjungan tersebut sedangkan cellar deck merupakan tempat eksplorasi minyak. Platform ini dibebani oleh beban operating, storm dan seismik. Analisis dilakukan dengan membandingkan kondisi ungrouted dan grouted pada joints. Dengan metode push-over, dilakukan analisis terhadap pertambahan kekuatan struktur setelah di grouting. Metode analisis joint yang dilakukan menggunakan rumus empirik hasil eksperimen yang dilakukan oleh MSL enggineering. Rumus tersebut adalah : HASIL ANALISIS DATA Berdasarkan pemodelan dan analisis yang dilakukan, dapat dibandingkan perbedaan titik plastis pertama, besarnya buckling yang terjadi dan kekuatan struktur secara global. Pada joint yang di grouting, titik plastis pertama akan terjadi pada pembebanan yang lebih besar di bandingkan yang tidak di grouting. Peningkatan kekuatan struktur global meningkat setelah dilakukan grouting. SIMPULAN Berdasarkan hasil analisis pada struktur anjungan lepas pantai yang ditinjau, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Kondisi eksisting struktur pada joint platform BD-Well saat korosi dan sebelum di grouting pada kasus ini masih kuat menahan beban desain dengan analisis non-linier. Perkuatan struktur dengan cara grouting pada joint dapat meningkatkan titik plastis struktur, mencegah terjadinya buckling yang tidak diperbolehkan dan meningkatkan nilai RSR struktur.
SARAN Berdasarkan hasil analisis, hal-hal yang sebaiknya dilakukan untuk menjaga keamanan operasi struktur anjungan lepas pantai adalah: Perkuatan struktur dengan metode grouting belum perlu untuk dilakukan karena struktur masih bisa menahan kombinasi beban yang terjadi pada struktur melalui analisis non-linier. Dier, A.F. dan Lalani, M. Guidelines on Strengthening and Repair of Offshore Structures, BOSS 97, Volume 3, Structures Delft University, Holland, 1997. Pecknold,D. Marshall,P. Bucknell,J. OTC 17310 New API RP 2A Tubular Joint Strength Desain Provisions Houston,2005. REFERENSI API Recommended Practice 2A-WSD (API RP 2A-WSD), Recommended Practice for Planning, Designing, and Construction Fixed Offshore Platform. American Petroleum Institute, 2007. AISC 9th Edition Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design. American Institute of Steel Construction, AISC, New York 1989. Harwood RG, Shuttleworth EP. OTH 88 283 Grouted and Mechanical Strengthening And Repair Of Tubular Steel Offshore Structures.Wimpey Offshore Engineers & Constructors Ltd. London. Billington, Collin J. Research into Composite Tubular Construction for Offshore Head of Structures Division Wimpey Laboratories Limited, 1981. MSL Engineering Limited. Development of Grouted Tubular Joint Technology for Offshore Strengthening and Repair-Phase 1 Report, Doc. Ref. C14100R020, Rev 2 Ascot, England, 1997.