Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-1

Bab

1

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Sumber daya alam mineral di Indonesia memilik potensi yang cukup besar untuk

dieksplorasi, terutama untuk jenis minyak dan gas bumi. Sumber mineral di Indonesia

sebagian besar berada di wilayah lautan, sehingga diperlukan suatu cara khusus dalam

pengeksplorasiannya. Untuk itu dibangunlah suatu struktur anjungan lepas pantai yang

dapat memfasilitasi kegiatan eksplorasi dan produksi minyak dan gas bumi.

Suatu analisis struktur lepas pantai berbeda dengan perhitungan struktur di daratan, hal ini

dikarenakan banyaknya beban-beban yang lebih kompleks yang menggambarkan suatu

kondisi perairan di lokasi kajian. Dalam suatu analisis struktur, diperlukan suatu desain

struktur yang aman dan dapa memenuhi kebutuhan selama panjang umur layannya.

Seiring dengan peningkatan kemampuan teknologi eksplorasi minyak dan gas, serta

ditemukannya cadangan minyak yang cukup besar di laut dalam, maka teknologi bangunan

lepas pantai juga mengalami kemajuan pesat. Hal ini dapat dilihat dari berkembangnya

beberapa alternatif konsep struktur yang dioperasikan. Beberapa konsep struktur bangunan

lepas pantai yang lazim dioperasikan hingga saat ini, dapat dikelompokkan menjadi tiga

kelompok utama, yaitu :

1. Anjungan terpancang (Fixed Offshore Platform)

Anjungan lepas pantai terpancang merupakan anjungan paling tua dan paling banyak

dibangun, untuk kegiatan eksplorasi minyak dan gas. Suatu anjungan lepas pantai

dikategorikan sebagai anjungan terpancang bila anjungan tersebut dalam operasinya

bersifat menahan gaya-gaya lingkungan tanpa mengalami displacement/ deformasi

yang berarti.

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-2

Di laut yang dangkal anjungan dapat dipancangkan ke dasar laut. Kaki-kaki terbuat dari

beton atau baja memanjang dari anjungan ke dasar laut. Untuk struktur dari beton,

berat dari kaki-kaki akan membuat anjungan menyandar di dasar laut. Penggunaan

anjungan terpancang tipe jacket hanya ekonomis untuk pengoperasian pada perairan

dengan kedalaman 1000 – 1600 ft.

Contoh anjungan terpancang diantaranya adalah :

a. Jacket template

Contoh anjungan terpancang ini memiliki ciri khas, yaitu jacket bagi conductor dan

template untuk pemancangan pile. Tipe ini dikembangkan untuk operasi dilaut

dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Anjungan ini

disokong oleh tiang baja yang dipancang melalui kaki-kaki dari struktur rangka baja

ke dasar laut. Tiang pancang ini juga menyokong struktur terhadap beban lateral

yang dialami yang diakibatkan oleh angin, gelombang, dan arus. Gambar 1.1

menunjukkan ilustrasi sebuah anjungan tipe jacket template.

Gambar 1.1 Anjungan tipe jacket template.

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-3

b. Concrete Gravity Platform.

Anjungan jenis ini dipasang apabila tanah keras di dasar laut tidak jauh dari

permukaan lumpur. Pondasi struktur dibuat berbentuk lingkaran dan terbuat dari

beton. Pondasi yang berat ini menyokong beberapa tower yang kemudian

menyokong deck baja.

2. Anjungan terapung (Floating Offshore Platform)

Anjungan lepas pantai terapung merupakan anjungan yang mempunyai karakter

bergerak mengikuti gerakan gelombang. Ciri khas dari Floating Offshore Platform (FOP)

adalah mobilitas dan kemampuannya mengantisipasi gerakan akibat gelombang dan

arus laut.

Contoh anjungan terapung diantaranya adalah :

a. Semi-submersible platform

Jenis anjungan ini memiliki kemampuan membor di laut dalam. Sistem kerja

anjungan ini adalah pada saat udara dikeluarkan dari lambung bawah, rig tidak

seluruhnya terendam ke dasar laut tapi hanya sebagian, masih mengapung di atas

titik pemboran. Lambung bawah diisi dengan air untuk memberikan kestabilan pada

rig. Rig semisubmersible ditahan di lokasi oleh sauh atau dengan sistem dynamic

positioning.

Gambar 1.2 Semi-submersible platform.

b. Jack-up platform

Rig jack-up digunakan untuk pemboran di perairan darat yang dangkal yang tenang

seperti di danau, rawa, sungai dan kanal. Rig jack-up ini berupa anjungan besar

yang mengapung yang harus ditarik dengan kapal tunda ke lokasi. Setelah rig jack-

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-4

up ditarik ke lokasi, tiga atau empat kakinya diturunkan sampai menyentuh dasar

laut, anjungannya terletak di atas permukaan air. Sesuai untuk perairan dangkal.

Contoh-contoh rig jack-up dapat dilihat pada Gambar 1.3.

Gambar 1.3 Jack-up platform.

3. Anjungan struktur lentur (Compliant Offshore Platform)

Tujuan pengembangan konsep anjungan struktur lentur adalah untuk memenuhi

persyaratan fungsi-fungsi khusus seperti faktor ekonomi dan faktor teknis. Anjungan ini

biasanya lebih ringan dari struktur jenis lain karena memiliki kekakuan yang tidak besar.

Beberapa anjungan struktur lentur memanfaatkan gaya apung untuk menahan beban

yang bekerja pada struktur tersebut. Station keeping merupakan salah satu

pertimbangan yang dianggap cukup penting dalam perencanaan anjungan struktur

lentur. Oleh karena itu diperlukan sistem penambatan yang mampu menjaga struktur

tersebut agar selalu berada di lokasi dalam batas-batas yang telah ditentukan. Contoh :

Articulated Tower, Guyed Tower, Tension Leg Platform, dan lain-lain.

a. Compliant tower

Terdiri dari menara yang sempit, menyambung dari pondasi di dasar laut ke

anjungan. Menara ini fleksibel sehingga dapat digunakan di laut dalam karena dapat

mengabsorbsi tekanan-tekanan yang diakibatkan oleh angin dan laut bahkan dalam

kondisi badai.

b. Anjungan seastar

Mirip dengan rig semisubmersible tetapi juga menggunakan sistem tension leg yaitu

suatu tendon yang isinya kosong yang memanjang dari dasar laut ke anjungan

terapung. Fleksibilitasnya memungkinkan pergerakan ke arah samping sehingga

tahan akan gaya-gaya dari laut dan angin, tanpa memutuskan kaki-kakinya.

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-5

Umumnya beroperasi untuk reservoar yang kecil di laut dalam (sampai 1000 meter

kedalaman air laut).

c. Tension Leg Platform

Tension leg platform adalah versi lebih besar dari anjungan Seastar. Kaki-kaki yang

panjang dan fleksibel dipancangkan di dasar laut. Kaki-kaki ini memungkinkan

pergerakan arah menyamping dengan sedikit pergerakan vertikal. Dapat beroperasi

sampai kedalaman air 2000 meter.

Gambar 1.4 Tension Leg platform.

Dari sekian banyak tipe-tipe anjungan yang ada, salah satu yang membedakan adalah

daerah dimana anjungan tersebut beroperasi. Ada tipe anjungan yang bisa beroperasi dilaut

dangkal seperti jacket platform, ada juga tipe anjungan yang beroperasi dilaut dalam seperti

tension leg platform. Gambar 1.5 akan lebih menjelaskan pembagian anjungan

berdasarkan daerah pengoperasiannya.

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-6

Gambar 1.5 Daerah pengoperasian platform.

1.2 Tujuan

Tugas akhir ini bertujuan untuk:

1. Memenuhi persyaratan kelulusan Sarjana Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung;

2. Mengenal dunia konstruksi anjungan lepas pantai;

3. Memahami pemodelan struktur dan analisis struktur anjungan lepas pantai dengan

bantuan program SACS;

4. Memahami penerapan kode-kode desain dalam perencanaan anjungan lepas pantai;

5. Memahami analisis struktur dari anjungan lepas pantai sesuai dengan kode desain;

6. Mengetahui kemampulayanan struktural, usia layan dan tahanan terhadap gempa dari

anjungan lepas pantai yang dibahas.

1.3 Lingkup Pembahasan

Anjungan lepas pantai yang dianalisis dalam tugas akhir ini adalah tipe anjungan jacket.

Elemen penyusun struktur ini, biasanya menggunakan elemen baja tubular, baik untuk kaki

utama maupun elemen pengaku (bracing). Biasanya kaki tersusun vertikal, kecuali untuk

kaki bagian luar. Hal ini biasanya didesain agar struktur lebih efisien, terutama dalam

menahan beban horizontal.

Dalam analisis terhadap struktur ini, untuk mengetahui kemampuan dalam menahan beban

lingkungan, bisa dilakukan metode-metode seperti untuk gelombang dan arus

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-7

menggunakan teori gelombang stokes, persamaan morison; untuk angin menggunakan

formula API, dan metoda-metoda analisis lainnya. Kemudian semua beban-beban tersebut

dikombinasikan baik dalam kondisi operasi maupun kondisi ekstrim, untuk memperoleh total

maksimum dari beban terhadap struktur.

Beban-beban yang diperhitungkan akan digunakan untuk mendapatkan tegangan maksimum

ditiap elemen. Jika elemen memiliki ukuran yang sesuai, maka akan terlihat tegangan masuk

dalam batas aman terhadap kegagalan. Analisa tegangan harus mempertimbangkan juga

interaksi dari struktur dengan pondasi. Terutama untuk kondisi tanah yang lunak, dimana

akan menghasilkan defleksi dan rotasi yang besar pada tiang. Adapun tahapan yang

dilakukan dalam proses analisis struktur adalah memperoleh data yang diperlukan untuk

analisis, lalu memodelkan struktur dan pembebanan sesuai dengan kondisi sebenarnya,

dilanjutkan dengan analisis rasio kekuatan elemen dan sambungan, usia layan fatigue, dan

analisis terhadap daya tahan gempa.

Adapun spesifikasi desain yang dipakai dalam analisis platform ini menggunakan API RP 2A,

21st Edition (WSD)“Recommended Practice for Planning, Designing, and Construction Fixed

Offshore Platform”. American Petroleum Institute, Washington DC, July 1, 2000. Segala hal

yang berkaitan dengan desain dari platform jacket tipe tetap ini mengacu kepada API. Mulai

dari pembebanan, pemodelan struktur sampai kepada analisis (in-place, fatigue, dan

seismic).

Proses pemodelan struktur, analisis beban, dan analisis struktur dilakukan dengan

menggunakan program SACS (Structural Analysis Computer System). SACS adalah program

analisis struktur baik untuk struktur lepas pantai maupun struktur umum. SACS memiliki

kemampuan analisis statik, analisis dinamik, perhitungan beban lingkungan seperti beban

gelombang, arus dan angin, cek dan desain member, analisis pada saat peluncuran, analisis

kekuatan sambungan, analisis umur fatigue, analisis terhadap daya tahan gempa, analisis

tiang pancang, serta analisis keruntuhan non-linier.

1.4 Sistematika Laporan

Sistematika pembahasan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini memberikan gambaran secara umum mengenai bangunan lepas pantai

dilihat dari segi definisi maupun tipe-tipe bangunan lepas pantai, selain itu akan

dijelaskan juga mengenai tujuan tugas akhir, ruang lingkup yang dikaji dan

Laporan Tugas Akhir - Analisa Struktur Anjungan Lepas Pantai Tipe Tetap Jenis Tripod di Selat Makassar 1-8

sistematika laporan.

BAB 2 DASAR TEORI

Bab ini berisi ilmu-ilmu dasar yang diperlukan dalam bahasan struktur baja dari

anjungan lepas pantai. Bab ini berisi hal-hal yang harus dipertimbangkan sebelum

melakukan analisis struktur dari anjungan lepas pantai. Bab ini juga menjelaskan

beban desain, beban lingkungan, serta teori dasar mengenai analisis elemen baja

tubuler dan sambungan tubuler.

BAB 3 KRITERIA DESAIN

Bab ini memaparkan gambaran umum kasus anjungan lepas pantai yang ditinjau,

deskripsi struktural anjungan, data parameter desain, dan beban-beban yang

bekerja seperti beban gelombang, angin, arus, dan sebagainya.

BAB 4 ANALISIS IN-PLACE

Bab ini berisi tentang proses pemodelan komputer dalam melakukan analisis in-

place, parameter-parameter yang digunakan, serta hasil yang diperoleh dari

analisis in-place.

BAB 5 ANALISIS FATIGUE

Bab ini berisi tentang proses pemodelan komputer dalam melakukan analisis

fatigue, parameter-parameter yang digunakan, serta hasil yang diperoleh dari

analisis fatigue.

BAB 6 ANALISIS SEISMIK

Bab ini berisi tentang proses pemodelan komputer dalam melakukan analisis

seismic, parameter-parameter yang digunakan, serta hasil yang diperoleh dari

analisis seismic.

BAB 7 PENUTUP

Berisi kesimpulan dari uraian dan hasil perhitungan yang dilakukan serta saran

terhadap hasil yang didapat.