ANALISIS STRUKTUR PADEYE PADA PROSES LIFTING JACKET EMPAT KAKI DENGAN

PENDEKATAN DINAMIK

OLEH:HENNY GUSTI PRAMITA 4309 100 007

JURUSAN TEKNIK KELAUTANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

DOSEN PEMBIMBING:Ir. Handayanu, M.Sc, Ph.DYoyok Setyo Hadiwidodo, S.T., M.T.

LATAR BELAKANG

DATA JACKET PLATFORM

Deep Water : 199.5’Elevasi : (+) 15’-0”, (-) 30’-0”, (-) 80’–0”, (-) 140’-0” dan

(-) 199’-6”.Jarak kaki : 40 feet antara Row-1 dan Row-2

30 feet antara Row-A and Row-BWorking Point : Elevasi (+)20’-0”Jacket Walkway : Elevasi (+) 15’-0”Konduktor : 1. Konduktor yang terdapat di dalam jacket

= 9 – 30”Ø x 1.00” 2. Konduktor yang terdapat di luar jacket

= 3 – 30”Ø x 1.00” Riser : 3 - 12¾”Ø x 0.5”

1. Bagaimana kekuatan struktur dan respon dinamis dari struktur yang disebabkan oleh gaya angin pada jacket platform ketika diangkat dengan sudut hook point 60º terhadap horisontal?

2. Bagaimana desain dimensi padeye yang sesuai dengan codesAPI RP 2A-WSD (2007) untuk lifting jacket empat kaki?

3. Bagaimanakah analisis struktur padeye saat pengangkatan dengan sudut sling 60°?

PERUMUSAN MASALAH

TUJUAN

1. Mengetahui kekuatan struktur dan respon dinamis dari struktur yang disebabkan oleh gaya angin pada jacket platform ketikadiangkat dengan sudut hook point 60º terhadap horisontal

2. Mendesain dimensi padeye yang sesuai dengan codes API RP 2A-WSD (2007) untuk lifting jacket empat kaki.

3. Menganalisis pengaruh struktur padeye saat pengangkatan dengan sudut sling 60°.

MANFAAT

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah dapatdigunakan sebagai bahan pertimbangan dalam analisaproses lifting dengan pendekatan yang lebih mendalam(pendekatan dinamik) dan mengetahui kekuatan padeyedengan analisis lokal pada padeye saat proses lifting jacketplatform.

BATASAN MASALAH1. Analisis dilakukan terbatas terhadap beban struktur itu sendiri dan terhadap

motion akibat angin.

2. Analisis dilakukan pada lifting module jacket, sementara desain padeye, shackle, dan sling dilakukan kemudian secara manual.

3. Analisis tegangan pada struktur padeye dilakukan dengan menggunakan analisis lokal.

4. Tidak dilakukan variasi ketebalan pada dimensi padeye.

5. Analisis yang dilakukan pada jacket hanya meliputi motion pada jacket, tanpa memperhatikan motion pada vessel dan barge.

6. Analisis lifting yang dilakukan tidak menggunakan spreader bar.

7. Pembebanan dinamik menggunakan data angin daerah Laut Jawa, skala beaufort, dan kecepatan angin 20 knots sesuai dengan codes GL Noble Denton.

8. Software yang digunakan dalam pemodelan dan analisa struktur adalah GTStrudl dan untuk struktur padeye menggunakan software analisis lokal.

DASAR TEORI

Loadout adalah proses pemindahan struktur dari yard ke atas barge. Loadout ada beberapa macam cara. Berdasarkan API RP 2A, operasi

Loadout dapat dilakukan dengan tiga metode

1. Launching / metode skidding

2. Metode Lifting

3. Dolly / Trailer Method

BEBAN DINAMIS

Tabel 1. Dynamic Ampification Factor (DAF)

Berdasarkan API RP 2A WSD (2005), bebandinamis dapatditransformasikan menjadifaktor pada beban statis.

Dynamic Amplification Factor (DAF) inidikategorikan berdasarhubungan antara member pada struktur dengan titikangkatnya.

Berdasarkan DNV Pt2 Ch5-Lifting(1996), beban lingkungan juga dapatdikategorikan sebagai beban dinamisdan dapat ditransformasikan menjadifaktor beban pada beban statis.

BEBAN DINAMIS

Tabel 2. Dynamic Ampification Factors (DNV Pt2 Ch5-Lifting, 1996)

BEBAN DINAMIS

Pergeseran COG (Center of Gravity)

Berdasarkan dokumen lifting analysis dari PT.Tripatra Engineering, pergeseran COG dapatdiperhitungan sebagai faktor beban statis. Reaksipada setiap titik dari pergeseran COG akandiperhitungan sebagai faktor beban statis.Pergeseran COG ini diperhitungkan berubahhingga 1 – 2 m.

BEBAN DINAMIS

Beban Angin

Hubungan antara kecepatan angin dankekuatan dimana drag force angin darisebuah obyek dihitung dengan persamaan

F = 0.5 ρCAV

Dimana F adalah kekuatan angin, ρ adalahmassa jenis udara, A menunjukkan luasanarea, dan V adalah kecepatan angintersebut. Sementara C adalah koefisienbentuk dari benda yang terkena angin.

RESPON DINAMIS

EKA + EPA = EKB + EPB

Dimana saat di A, VA= 0 dan h ≠ 0 kemudian untuk pada posisi B, VB ≠ 0

dan h = 0, sehingga didapat persamaan lain yaitu,

EKA + EPA = EKB + EPB0 + mg (1-cosθ) L = 0.5 mVB

2 + 02g (1-cosθ)L = VB

2

VB = √2gL(1-cosθ)

METODOLOGI PENELITIAN

Pemodelan dengan bantuan GTStrudl

Studi Literatur

Pengumpulan Data

- Ukuran Jacket

- Material Jacket

- Data Angin

Mulai

A

Perhitungan

- Beban Struktur

- Lifting Weight

A

Analisis Statis dan Dinamik Lifting Process

Analisis Kekuatan pada Padeye dengan analisis lokal

Validasi :

Check With RulesBerdasarkan AISC

Penentuan Ukuran Shackle, Sling, Padeye

Selesai

TIDAK

YA

METODOLOGI PENELITIAN

PEMODELAN

Gambar 1. Isometric modul jacket

TERIMA KASIH...

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Koordinat COG dari Struktur

Koordinat Hook Point

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Pemilihan Dimensi Sling dan Shackel

Lifting weight

Hitung maksimal sling load

Menghitung Desain sling load= 4 x maksimal sling load

Ditemukan diameter sling dengan desain sling load

yang sesuai

selesai

Mulai

Diagram Alir Pemilihan Ukuran Sling

Terdapat safety factor gunamemenuhi dari desain kriteria yangkemudian dikalikan pada liftingweight. Safety factor pada slingadalah 4 sehingga beban slingsebesar 413,03 Ton. Untuk safetyfactor pada shackle adalah 2,sehingga untuk beban shacklesebesar 206,52 Ton.

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Dari hasil analisis didapatkan critical ratio terbesarpada member 84. Pada analisis ini ada 4 memberyang gagal. Berikut adalah 5 member pada jacketlifting dengan load factor 1.35 untuk member selainberhubungan langsung dengan lifting point dan 2.0untuk member yang berhubungan langsung denganlifting point.

Tabel 3. Rangkuman Hasil Analisa Statis Pada Member

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Analisis dengan menggunakan Load Factor 1.5. Dari hasil tersebut, untuk faktor 1.50 member tersebut dinyatakan aman. Sehingga untuk faktor 1.35 bisa dikatakan aman.

Tabel 4. Rangkuman Hasil Analisis Statis pada Member dengan Load factor 1.5

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Statis Jacket Lifting

Hasil Punching Shear

Punching shear adalah gayayang terjadi pada koneksi atausambungan struktur. Gaya yangterjadi pada sambungan-sambungan ini mempunyaipeluang terjadi kegagalan yangbesar dikarenakan pada daerahsambungan tersebutmenghasilkan konsentrasitegangan.

Tabel 5. Hasil Punching Sheardengan Beban Self Weight danFaktor DAF 2.00

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Pergeseran Center of Gravity

Beban tambah dari pergeseran COG ini akan dikalikandengan beban statis. Dan dalam perhitungan COG strukturakan digeser sejauh 1-2 meter kearah NE (north east), NW(north west), SE (south east), SW (south west).

Gambar 2. Pergeseran Center of Grafity pada Modul Jacket

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Perbedaan tersebut tersebut mengalami kenaikan beban 17.92%. Sehingga didapatkan nilai perkalian faktor beban untuk pergeseran COG adalah :F = 1 + 17.92% = 1.18

Tabel 6. Koordinat Perubahan COG

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Dari adanya perpindahan Center of Grafity maka terdapat pergeseran titik tengah dan juga mengakibatkan reaksi tiap titik angkat berbeda pula. Sehingga perlu diperhatikan punching shear. Titik atau joint yang tercantum adalah joint yang diperkirakan memiliki tegangan akibat proses lifting. Berikut adalah ringkasannya.

Tabel 7. Hasil Punching Sheardengan Tambahan Beban

perpindahan COG

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Beban Angin

Yang dimaksud dengan angin normal adalah angin yang terjadi padalokasi tersebut dan untuk perhitungannya menggunakan perhitunganpada SPM (Shore Protection Manual) Tahun 1984, dari angin normal inididapatkan kecepatan angin sebagai berikut:

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Dinamik Jacket Lifting

Data sesuai dengan GLNobel Denton, padapersyaratan ini dikatakanbahwa untuk angin padasaat transportasi dikatakansebesar 30 knots, kemudiansaat proses liftingkecepatan angindiperkirakan kurang dari 30knots. Sehingga dalamperhitungan untuk respondinamis akan menggunakankecepatan angin 20 knots.

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Respon Dinamis

EKA + EPA = EKB + EPB

Dimana saat di A, VA= 0 dan h ≠ 0 kemudian untuk pada posisi B, VB ≠ 0

dan h = 0, sehingga didapat persamaan lain yaitu,

EKA + EPA = EKB + EPB0 + mg (1-cosθ) L = 0.5 mVB

2 + 02g (1-cosθ)L = VB

2

VB = √2gL(1-cosθ)

Kemudian untuk mengetahui gaya yang timbul pada titik B adalah :

ƩFB = m x aFR - W = m x aFR = m x a + W

Dengan a sama dengan percepatan sentrifugal dengan persamaan dibawah ini,

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Respon Dinamis

Apabila melihat hasil perhitungan respon struktur akibat adanya gaya anginpada saat pengangkatan dilakukan, apabila disesuaikan dengan pernyataanpada API RP 2A-WSD tepat pada kecepatan angin 12,71 m/s. dan DNV Pt2Ch5 Lifting (1996) mengenai Dynamic Amplification Factor yang telah merekatetapkan tepat pada kecepatan angin 8,07 m/s pada Onshore, kecepatanangin 9,5 m/s pada Inshore.

Analisis Tegangan pada Padeye

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3. Model Padeye pada Struktur Jacket

gaya terbesar yang diterima padeyeadalah pada join 8 sebesar734.765kips atau sebesar 7205.59N.maka, dalam analisis lokal, gayayang diterima padeye adalah7205.59N

Equivalent Stress yang menghasilkan5,0185 Mpa. Dan deformasi palingmaksimal sebesar 0,023m. Tegangan ijinuntuk baja A36 adalah sebesar 165Mpa.

Gambar 4. Hasil Analisis Lokal pada Padeye

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Meshing dan Sensitivity Analysis

Meshing dan Sensitivity analysis dilakukan untuk mengetahui tegangan yangdihasilkan dari hasil analisis sesuai atau mendekati nilai yang sebenarnya atautidak. Sensitivity analysis ini dilakukan pada titik yang sama dengan variasikerapatan meshing yang berbeda-beda. Dari hasil tegangan yang dihasilkan, yaituequivalent stress didapatkan perbedaan hasil yang kurang dari 5%. Sensitivityanalysis dilakukan dengan memberikan variasi meshing 3 hingga 5 meshing.

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 19. Tabulasi Hasil Maximum Stress untuk Variasi Kerapatan Mesh

Gambar 12. Sensitifitas Model Struktur Jacket

KESIMPULAN

1. Dalam kondisi ini jacket struktur 4 kaki pada saat dilakukan analisis statis memilikimember unity check paling besar adalah 0.849 dengan faktor 1.5 pada member 84.1.5 merupakan faktor yang dicari setelah member unity check pada faktor 2.00mengalami kegagalan dengan hasil sebesar 1.314.

2. Gaya tambah yang timbul pada struktur sebesar 4091,97 KN pada saat kecepatanangin 5,13 m/s kecepatan angin lokal). Gaya sebesar 4633,42 KN pada saatkecepatan angin 20 knots (GL Noble Denton). Dan gaya sebesar 4207,52 KN padasaat kecepatan angin 7,4 m/s (Skala Beaufort). Apabila melihat hasil perhitunganrespon struktur akibat adanya gaya angin pada saat pengangkatan dilakukan,apabila disesuaikan dengan pernyataan pada API RP 2A-WSD tepat padakecepatan angin 12,71 m/s. dan DNV Pt2 Ch5 Lifting (1996) mengenai DynamicAmplification Factor yang telah mereka tetapkan tepat pada kecepatan angin 8,07m/s pada Onshore, kecepatan angin 9,5 m/s pada Inshore.

3. Analisis lokal pada struktur padeye dilakukan dengan menggunakan ANSYSWorkbench dan didapatkan hasil equivalent stress sebesar 5,0185 Mpa, dengantegangan ijin pada material Baja A36 sebesar 165 Mpa.

SARAN

1. Perlu dilakukan analisis secara statis maupun dinamis pada strukturjacket saat proses lifting apabila struktur padeye digantikan denganstruktur trunion.

2. Perlu dilakukan analisis lifting pada saat intalasi pada site dengan moduldeck maupun jacket.

DAFTAR PUSTAKAAPI RP 2A WSD 21st Edition, 2007, Recomanded Practice for Planning, Designing, andConstructing Fixed Offshore Platform, Washington DC, American Petroleum Institute.

Battacharyya, S. Kumara, Idichandy, V.G., 1985, On ExperimentalInvestigation of Loadout, Launching and Upending of Offshore Steel Jacket, AppliedOcean Reaserch, Vol. 7 No.1.

DNV Part 2 Chapter 5 – Lifting, 1996, Rules of Planning and Execution of MarineOperations, Norway, Det Norske Veritas.

GL Noble Denton 0027/ND REV9, 2010, Guidelines For Marine Lifting Operation,Technical Policy Board.

Novanda, A. Krisna, 2012, Analisis Lifting Topside Platform dengan Pendekatan DinamikBerbasis Resiko, Laporan Tugas Akhir, Surabaya, Jurusan Teknik Kelautan-ITS.

Rajasekaran, S., Annet, D., Choo, Y. Sang, 2008, Optimal Location forHeavy Lifts for Offshore Platform, Asian Journal of Civil Engineering, Vol.9 No.6: 605-627.

Simatupang, R. Perma, 2008, Analisa Struktur Padeye pada Proses Lifting DeckStructure, Laporan Tugas Akhir, Surabaya, Jurusan Teknik Kelautan-ITS.

Terima Kasih ..