JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1 Studi Analisis Lifting dan Design Padeye pada pengangkatan Deck Jacket Wellhead Tripod Platform menggunakan Floating Crane Barge Rizal, Handayanu, dan J.J. Soedjono Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: handayanu@oe.its.ac.id Abstrak Lifting Operation merupakan salah satu metode pengangkatan struktur dengan bantuan Crane. Pada studi kasus ini, Operasi Lifting mencakup transportasi pada Load Out dan Instalation dari Struktur dengan menggunakan bantuan Crane Barge. Operasi Lifting disimulasikan pada struktur Deck Jacket Wellhead Tripod Platform dengan berat 206,375 ton dari lokasi Fabricator untuk ditransportasikan ke daerah ardjuna field, laut jawa. Untuk mendukung operasi Lifting, maka dilakukan design Padeye sebagai Lifting Support tool pada deck jacket. Design Padeye dimodifikasi dengan memenuhi standar yang sesuai dengan API RP 2A dan juga berdasarkan pada Thesis Li Liang (Heavy Lift Instalation Study of Offshore Structures). Maka design Padeye dilengkapi dengan safety factor 2.0. Selain itu, pada operasi Lifting dilakukan juga analisa ballasting dan stabilitas pada Crane Barge selama proses transportasi deck jacket wellhead tripod platform berlangsung. Dari hasil design padeye diperoleh stress maksimum yang masih dalam batas aman sebesar 15,4 Ksi atau < 36 ksi (Padeye dibuat menggunakan baja A36). Serta pada analisa Ballasting pada Barge diperlukan waktu 25 menit untuk mengubah kondisi awal draft crane barge 2,4 m ke kondisi akhir draft 2,7 m. Pada analisa stabilitas diperolah perbandingan Area Ratio kritis terjadi pada Operasi Lifting-Tahap Load Out step 6 sebesar 1,55 (dimana kondisi safety-nya harus 1,4 berdasarkan pada kriteria American Bureau of Shipping). Kata Kunci Lifting Operation, Design Padeye, Ballasting & Stability of Crane Barge. I. PENDAHULUAN Lifting Operation adalah satu metode yang digunakan untuk instalasi sebuah anjungan lepas pantai. Lifting dengan menggunakan specialized Crane Vessel merupakan salah satu kegiatan yang paling penting di laut (Soegiono,2004). Pemasangan padeye akan mempermudah proses pengangkatan struktur selama lifting yang dilakukan dari fabrication yard sampai dengan lokasi instalasi. Design padeye harus direncanakan dengan tepat untuk meminimalisir terjadinya kecelakaan selama proses lifting berlangsung. Analisa Lifting Stability merupakan analisa simulasi stabilitas yang dilakukan pada crane barge ketika melakukan operasi pengangkatan beban berupa struktur yang berlangsung di tengah laut. Didalam Lifting Stability terdapat beberapa evaluasi pada kualitas kinerja pada struktur terapung (dalam hal ini Crane Barge) selama melakukan operasi pengangkatan. Evaluasi yang dilakukan berupa analisa Ballasting dan stabilitas pada Crane Barge. Dimana, Kinerja dari Crane Barge itu sendiri dipengaruhi oleh beberapa hal seperti adanya beban lingkungan dan beban yang diangkat struktur itu sendiri. A. Studi Literatur II. URAIAN PENELITIAN Dalam tugas akhir ini, Literatur yang mengacu pada tugas akhir yang pernah dilakukan sebelumnya, handbook, jurnal dan Thesis yang berkaitan langsung dengan penelitian, Serta Code & Regulation yang merupakan referensi tambahan dalam penyelesaian masalah. B. Pengumpulan Data Data-data yang digunakan adalah data-data tersebut diantaranya adalah: 1. Data as build drawing struktur Jacket Wellhead Tripod Platform yang didapatkan dari laporan milik Tripatra Engineers Constructors. 2. Data Lingkungan Data Lingkungan yang dipakai adalah data lingkungan Ardjuna Field untuk 100 tahunan. I. Letak Geografis Koordinat dari platform ini adalah 005 54 24.96 Lintang Selatan dan 108 04 43.03 Bujur Timur II. Gelombang, arus, & angin Data gelombang, arus, & angin yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah data pada Laporan Metocean Ardjuna Field dengan periode ulang 100 tahun. 3. Data Crane Barge Data Crane Barge yang digunakan harus memiliki kemampuan dan kapasitas dalam melakukan operasi Lifting pada struktur.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 2 I. Data Barge Data Barge yang dipakai merupakan Deck Cargo/Tank Barge dengan dimensi 280 x 80 x 16 dengan kapasitas Deck Loading 15 MT/M 2. II. Data Crane Data Crane yang digunakan merupakan jenis Hydraulic Crawler Crane yang memiliki Long Range Boom dengan Kapasitasnya mampu mengangkat 207.4 ton dan Radius Crane Boom sebesar 20 m. C. Pemodelan Deck Jacket Wellhead Tripod Platform Pada Bagian ini, dilakukan pemodelan pada struktur Deck Jacket Wellhead Tripod Platform yang akan di lifting. Pemodelan ini bertujuan untuk mendapatkan Bobot mati dari struktur Deck beserta dengan equipment yang berada diatas deck. Dapat dilihat bahwa beban maksimummpada lift Point sebesar 92,6 ton. Pada design padeye, beban maksimum tersebut dikalikan dengan safety factor 2.0 menjadi 185,18 ton. maka nilai 185,18 ton tersebut akan digunakan dalam design Padeye sebagai beban maksimum yang harus ditampung oleh Padeye. A. Analisa Design Padeye III. HASIL DAN DISKUSI Padeye adalah sebuah benda berbentuk setengah lingkaran yang terbuat dari logam dan dilas pada sebuah plat (Brady,1979). Dalam studi kasus ini, Padeye akan dilas pada Lift Point Pada Struktur Deck Jacket (lihat Gambar.1). Gaya yang diterima oleh padeye terdiri dari bobot mati dari Deck beserta Beban equipment yang berada diatas Deck. Dalam proses design dimensi Padeye digunakan safety factor sebesar 2.0 (Berdasarkan pada kriteria API RP 2A). Sehingga, dalam hasil perhitungan, diperoleh bahwa salah satu Lift Point harus mampu menahan Beban sebesar 185,18 ton. Gambar 2. Pemodelan Sistem Rigging pada Deck Jacket. Gambar 1. Model struktur Deck jacket wellhead tripod platform. Dari hasil pemodelan didapat : Tabel 2.1 Koordinat COG Deck DAF Center Of Gravity Koordinat Total Berat (kips) Total Berat (kips) X (ft) Y (ft) Z (ft) 1.0-0.24-6.05 13.01 305.744 158.875 1.35-0.24-6.05 13.01 412.7546 206.375 E. Beban pada Lift Point Beban pada tiap-tiap lifting Point (lihat gambar 1) dapat dilihat dalam tabel berikut : Tabel 2.4 Beban Lift Point Lift Point Joint Force (z) Force (z) (kips) (ton) I 471 1-204,62-92,6 II 472 2-151,73-68,7 III 473 3-56,39-25,5 Untuk menentukan Dimensi dari Padeye, maka dilakukan pemilihan Sling dan Shackle. Shackle merupakan alat penghubung antara tali sling dan padeye, dan Sling adalah tali kawat atau kabel yang digunakan untuk mengikatkan shackle pada padeye dengan Hook yang terdapat pada Crane. Berdasarkan Beban Maksimum pada Lift Point, diperoleh spesifikasi pada : Sling. Sling yang digunakan memiliki Tipe CSBL dengan diameter tali sling 2.13 inchi dan Working Load Limit 200 ton Shackle. Shackle yang digunakan memiliki Tipe G-2160 dengan pin diameter 4.13 inchi dan Shackle Working Load Limit 200 ton Dari hasil pemilihan Sling dan Shackle, serta Beban maksimum 185,18 ton pada lift point, maka diperoleh design dimensi Padeye yang memenuhi kriteria dan kapasitas design tersebut. Berikut adalah Dimensi atau Ukuran Padeye:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 3 Jumlah Elemen Tegangan maksimum (ksi) 13880 14,938 17350 15,405 Selisih tegangan (Δσ) Error (Δσ 5%) 0,467 3,03 % Gambar 3. Ukuran Padeye Dari design dimensi Padeye tersebut dilakukan validasi berupa analisa lokal untuk melihat penyebaran tegangan pada padeye, sebagai berikut : C. Analisa Load Out Setelah proses pembangunan struktur dan pemasangan padeye di fabrication yard selesai, maka akan dilanjutkan dengan proses instalasi. Proses instalasi pada bangunan lepas pantai terdiri dari peluncuran (load out), proses tranportasi dari tempat fabrikasi menuju tempat instalasi, dan penempatan platform pada lokasi instalasi. Metode dari load out itu sendiri ada beberapa macam, yaitu skidding, rolling, dan lifting. Salah satu metode yang digunakan dalam studi kasus ini adalah lifting. Proses Lifting menggunakan Crane Barge, dimana struktur deck jacket yang berada didarat akan dipindahkan keatas Barge dengan bantuan Crane yang berada diatas Barge itu sendiri. Selama proses ini Berlangsung akan dilakukan analisa Ballasting dan Stabilitas pada Crane Barge. Berikut Step-step dari Proses Load Out Deck Jacket Wllehead Tripod Paltform : (Longitudinal view) Gambar 4. Penyebaran Tegangan pada Padeye Hasil analisa lokal pada Padeye diperoleh hasil sebaran stress (tegangan) & nilai tegangan maksimum 15405.3 lb/in 2 atau setara dengan 15,4 ksi. Penyeberan tegangan pada padeye juga terlihat dari perubahan warna biru (warna biru melambangkan bahwa terjadi konsentrasi tegangan yang kecil) sampai ke warna merah yang menandakan terjadinya konsentrasi tegangan yang besar. Besarnya tegangan maksimum yang terjadi pada Padeye masih dalam kondisi aman karna nilainya masih dibawah tegangan ijin 27 ksi (padeye menggunakan baja A36 dengan yield Force Fy = 36 Ksi dan allowable stress 0,75 Fy) B. Meshing Sensisivity meshing sensisivity Bertujuan untuk memberikan ukuran meshing yang akurat sehingga hasil output yang dihasilkan relatif stabil/tepat dan tidak terlalu fluktuatif terhadap perubahan meshing. Jumlah elemen Meshing divariasikan menjadi dua, sedangkan nilai beban sebagai input adalah tetap. Berikut adalah hasil analisa sensitivitas meshing : Tabel 3.1 Hasil meshing sensisivity analysis \
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 4 Draft Barge berubah dari 2,4 m ke 2,7 m Craneboom mulai diangkat setinggi 22,5 m terhadap posisi Barge Proses Ballasting dari Step 1 ke Step 2 membutuhkan waktu 25 menit 3) Lifting Operation Load out Step 2 Craneboom mulai digerakkan 20m pada posisi horizontal mendekati area didarat Draft Barge berubah dari 2,4 m ke 2,5 m 4) Lifting Operation Load out Step 3 Proses lifting Crane pada Deck mulai dilakukan dengan sistem rigging. Deck mulai diangkat 8 m (pada posisi vertikal). Draft Barge berubah dari 2,5 m ke 2,6 m 5) Lifting Operation Load out Step 4 Craneboom mulai memindahkan Deck 11 m (pada posisi horizontal) mendekati Barge. Draft Barge 2,6 m. 6) Lifting Operation Load out Step 5 Deck dipindahkan lagi 11 m (pada posisi horizontal) sehingga posisi Deck telah berada diatas Longitudinal centerline Barge. Draft Barge berubah dari 2,6 m ke 2,65 m 7) Lifting Operation Load out Step 6 Deck Mulai diturunkan 2 m (pada posisi vertikal) untuk mulai dilakukan Seafastening pada Barge. Draft Barge berubah dari 2,65 m ke 2,7 m (Longitudinal view) Maka total waktu untuk melakukan operasi Lifting di tahap Load out adalah 25 menit. Selain itu, untuk menjaga agar proses Lifting pada tahap Load Out ini berjalan aman, maka dilakukan Analisa Stabilitas Crane Barge. Hasilnya bahwa Analisa Stabilitas - Tahap Load Out pada Step 6 memiliki nilai yang paling kritikal dibandingkan Step-Step lainnya. Dengan detail analisanya : (Longitudinal view) Gambar 6. Proses Lifting Operation Pada Tahap Load Out Keterangan : 1) Lifting Operation Load out Step 0 Crane Barge dalam kondisi Intact Draft Barge 2,4 m 2) Lifting Operation Load out Step 1 Crane Barge dalam Kondisi Intact mendekati lokasi darat. Grafik 1. Stabilitas pada Lifting Operation
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 5 Load Out Step VI With the Following Intact Condition : Draft = 2,7 m Roll = 0,06 Deg Pitch = 0,02 Deg VCG = 3,05 m Axis Angle = 0.00 Deg Wind Velocity = 70,0 Knots Crane Barge dalam kondisi Intact Draft Barge 2,7 m Posisi Deck dipindahkan dengan jarak vertikal 24m dan jarak horizontal 12m ke arah sisi starboard Lifting Operation Instalation Step 2 Tabel 3.2 Stability Requirment pada Lifting Operation Load Out Step VI Gambar 6. Ilustrasi Lifting Operation-Instalation Step 2 Crane Barge dalam kondisi Intact Draft Barge 2,7 m Posisi Deck dipindahkan dengan jarak vertikal 24m dan jarak horizontal 20m ke arah sisi starboard Pada Step ini, Deck akan diturunkan perlahan-lahan untuk dilakukan instalasi pada Jacket Tripod Pada hasil analisa operasi lifting - tahap Instalation Deck di jacket, diperoleh bahwa kondisi stabilitas kritis terjadi pada step 1 dengan Detail stabilitasnya sebagai berikut : D. Analisa Lifting Stability pada Instalation Deck di Jacket Pada Tahap ini, tidak dilakukan lagi proses Ballasting, karena telah dilakukan analisa stabilitas dalam proses lifting yang menyimpulkan bahwa tidak lagi diperlukan proses ballasting untuk melakukan operasi instalation Deck ke Jacket, berikut detail mengenai Tahap-tahap dalam proses lifting pemasangan Deck ke lokasi Jacket : Lifting Operation Instalation Step 1 Grafik 2. Stabilitas pada Lifting Operation Instalation Deck di Jacket Step I Gambar 5. Ilustrasi Lifting Operation-Instalation Step 1 With the Following Intact Condition : Draft = 2,7 m Roll = 2,74 Deg Pitch = 0,03 Deg VCG = 3,45 m Axis Angle = 0.00 Deg Wind Velocity = 70,0 Knots
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 6 Tabel 3.3 Stability Requirment pada Lifting Operation Instalation Deck on Jacket Step I b) Hasil analisa lifting Operation-Instalation Deck on Jacket Ballasting pada Barge tidak diperlukan. Karna tidak ada perubahan draft pada Barge. Pada analisa Stability of Barge, diperoleh kondisi kritikal terjadi pada Step-1 dengan perbandingan Area Rationya 1,92. Lifting Operation pada Tahap Load Out & Instalation Deck on Jacket dapat berlangsung dengan baik karna telah memenuhi kriteria dari American Bureau of Shipping (ABS) dan International Maritime Organization (IMO). UCAPAN TERIMA KASIH Dalam pengerjaan penelitian ini, Penulis mengucap banyak terima kasih atas bantuan serta dorongan moral maupun material dari banyak pihak yang baik secara langsung maupun tidak langsung terlibat dalam pengerjaan Studi kasus ini. DAFTAR PUSTAKA IV. KESIMPULAN DAN RINGKASAN Dari analisa yang telah dilakukan maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada konfigurasi Rigging, menggunakan Sling yang memiliki Tipe CSBL dengan diameter tali sling 2.13 inchi dan Working Load Limit 200 ton Shackle yang memiliki Tipe G-2160 dengan pin diameter 2.13 inchi dan Shackle Working Load Limit 200 ton. 2. Padeye di-design untuk menahan beban 185,18 ton. Dimana pada hasil analisa lokal stress pada Padeye diperoleh nilai tegangan maksimum 15405.3 lb/in 2 atau setara dengan 15,4 ksi, dan masih dalam kondisi aman karna nilainya masih dibawah tegangan ijin ( 27 ksi). 3. Analisa Ballasting & Stabilitas Pada Crane Barge, dibagi menjadi 2 tahap : a) Hasil analisa Lifting Operation-Load out Pada analisa ballasting memerlukan waktu 25 menit untuk mengubah Draft Barge dari 2,4m ke 2,7m Pada analisa Stability of Barge, diperoleh kondisi kritikal terjadi pada Step-6 yaitu pada saat dilakukan proses Seafastening pada Deck dengan perbandingan Area Rationya 1,55. AISC ASD. American Institute of Steel Construction, Specification for Structural Steel Building Allowable Stress Design and Plastic Design. (Codes) API RP 2A WSD 21 th Edition. 2005. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. American Petroleum Institute. Washington. (Codes) Dawson, Thomas H. 1983. Offshore Structural Engineering. Prentice-Hall. Inc.. Englewood Cliffs. New Jersey. (Book with paper title and editor) DNV No.2.22. 2008. Lifting Appliances. Det Norske Veritas. Norway. (Codes) DNV RP H103. 2010. Modelling and Analysis of Marine Operation. Det Norske Veritas. Norway. (Codes) DNV Pt2 Ch5-Lifting. 1996. Marine Operation. Det Norske Veritas. Norway. (Codes) IMO Resolution A.749(18). 2002. Intact Stability. International Maritime Organization. London. (Codes) Liang Li. 2004. Heavy Lift Instalation Study of Offshore Structure. Thesis. Department Of Civil Engineering. National University Of Singapore. Singapore. (Thesis) Noble Denton. 2009. Guidelines For Marine Lifting Operations. (Codes) Rengga, Bagus. 2003. Analisa Konfigurasi Rigging Pada Proses Lifting Deck Structure. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project) Simatupang, Reni. 2008. Analisa Struktur Padeye pada Proses Lifting Deck Structure. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project) Soegiono.2004. Teknologi Produksi dan Perawatan Bangunan Laut. Airlangga Universitiy Press. Surabaya. (Book) Syamdatu Perdana, Khoiron. 2012. Analisa Damage Stability dari Accomodation Barge selama melakukan Operasi pada Crawler Crane. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project) Viviany.s, Adhel. 2012. Evaluasi Unjuk Kerja Crane Barge KGM-23 pada saat operasi pengangkatan dan pemasangan Boom Burner di lokasi Peciko Field Platform MWP-B. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS. Surabaya. (Final Project)