PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET...

105
PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET AKIBAT BEBAN AKSIAL DAN BEBAN GELOMBANG SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Meraih Gelar Sarjana pada Departemen Teknik Kelautan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Gowa OLEH : AKMAL AFANDI D321 13 006 DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN GOWA 2017

Transcript of PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET...

Page 1: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET AKIBAT BEBAN

AKSIAL DAN BEBAN GELOMBANG

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Meraih Gelar

Sarjana pada Departemen Teknik Kelautan Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin

Gowa

OLEH :

AKMAL AFANDI

D321 13 006

DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

GOWA

2017

Page 2: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

ii

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN Jln. Poros Malino Km. 6, Gowa, 92119, Sulawesi Selatan

Tlp./Fax : +62411-585637, Email:[email protected]; [email protected]

HALAMAN PENGESAHAN

Judul Skripsi

PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET AKIBAT BEBAN

AKSIAL DAN BEBAN GELOMBANG

Oleh:

AKMAL AFANDI D321 13 006

Telah diperiksa dan disetujui oleh Dosen Pembimbing Pada :

Tanggal : Di :

Page 3: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

iii

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN Jln. Poros Malino Km. 6, Gowa, 92119, Sulawesi Selatan

Tlp./Fax : +62411-585637, Email:[email protected]; [email protected]

HALAMAN PENGESAHAN KOMISI PENGUJI

Judul Skripsi

PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET AKIBAT BEBAN

AKSIAL DAN BEBAN GELOMBANG

Disusun dan diajukan oleh:

AKMAL AFANDI D321 13 006

Telah diuji dan dipertahankan didepan panitia ujian skripsi

Pada tanggal 27 November 2017

Dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Dengan susunan kepanitiaan sebagai berikut:

Ketua : Ashury, ST., MT.

Sekertaris : Muhammad Zubair Muis Alie, ST., MT., Ph.D.

Anggota : 1. Dr. Taufiqur Rachman, ST., MT.

2. Daeng Paroka, ST., MT., Ph.D.

3. Ir. H. Juswan, MT.

Page 4: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

iv

ABSTRAK

Akmal Afandi, Perbandingan Umur Struktur Kaki Jacket Akibat Beban Aksial Dan Beban Gelombang (Dibawah Bimbingan Bapak Ashury Dan Bapak Muhammad Zubair Muis Alie). Di Indonesia, explorasi minyak lepas pantai banyak dilakukan di perairan dangkal dan menengah sehingga tipe yang paling banyak digunakan adalah fixed offshore platform. Khusus di perairan menengah, tipe fixed offshore platform yang digunakan adalah tipe template atau jacket. Struktur offshore termasuk tipe jacket akan menerima beban struktur dan beban gelombang secara siklik dan acak sehingga berdasarkan perilaku beban gelombang maka salah satu penyebab kegagalan pada tipe jacket ini yang perlu diperhatikan juga adalah fatigue. Penelitian ini membandingkan umur kelelahan (fatigue life) jacket offshore struktur dengan mengunakan pembebanan yang berbeda yaitu beban struktur atau geladak dan beban gelombang. Dari hasil analisa dengan menggunakan bantu software SACS dan metode nonlinear finite element analysis (NLFEA) serta formulasi fatigue S-N Curves American Petroleum Institute Recommended Practice 2A-Working Stress Design (API RP 2A-WSD) untuk menganalisa umur kelelahan struktur bangunan lepas pantai akibat tegangan kerja yang dialami. Diperoleh kesimpulan yaitu bahwa pembebanan akibat beban struktur jauh lebih lama dibandingkan dengan umur struktur yang diperoleh akibat pembebanan beban gelombang dengan nilai siklus yang didapat sebesar 2731254826 atau 2,73 x 109 maka umur kelelahan struktur yang di peroleh akibat beban geladak adalah 185 tahun, sedangakan nilai siklus yang diperoleh akibat bebang gelombang sebesar 1125346413 atau 1,12 x 109

maka umur kelelahan struktur yang diperoleh akibat beban gelombang adalah 108 tahun. Kata Kunci: Offshore, Jacket, Fatique Life.

Page 5: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

v

ABSTRACT

Akmal Afandi, The Age Comparison of Jacket Leg Structure Due To Axial Burden And Wave Burden (Under the Guidance of Mr. Ashury And Mr. Muhammad Zubair Muis Alie).

In Indonesia, offshore oil exploration is mostly done in shallow waters and medium so that the type of the most widely in use is fixed offshore platform. Particularly in medium water, offshore fixed-platform type is used is a template or jacket type. Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic and random wave loads so that based on the wave load behavior then one of the causes of failure on this type of jacket that need to be considered also is fatigue. This research compare the fatigue life of the jacket offshore structure with using different loadings ie structural or deck loads wave load. From result of analysis by using SACS software aid and nonlinear finite element analysis (NLFEA) methods and S-N fatigue formulations Curves American Petroleum Institute Recommended Practice 2A-Working Stress Design (API RP 2A-WSD) to analyze the building fatigue life offshore due to the working stress experienced. The conclusion is that loading due to structural load is much longer than the age structure obtained due to loading of wave load with cycle value which obtained for 2731254826 or 2,73 x 109 then the fatigue life of the structure obtained by deck load is 185 years, while the cycle value is obtained due to wave load of 1125346413 or 1,12 x 109 then age the structure fatigue obtained by the wave load is 108 years.

Keywords: Offshore, Jacket, and Fatique Life.

Page 6: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur Atas ke-hadirat Allah SWT yang telah

memberikan berkah dan rahmat-Nya serta tak lupa sholawat dan salam

kepada Baginda Rasulallah SAW, sehingga skripsi yang berjudul

‘‘Perbandingan Umur Struktur Kaki Jacket Akibat Beban Aksial

Dengan Dan Gelombang” dapat terselesaikan dengan baik yang

merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam

memperoleh gelar Sarjana pada Departemen Teknik Kelautan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

Tak lupa pula penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan

motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini, terutama kepada :

1. Allah SWT yang selalu memberikan apa yang dibutuhkan hamba-

hambanya yang beriman dalam menuntutu ilmu dan segala nikmat-

Nya yang tak terhingga.

2. Keluwarga saya tercinta, terkhusus kepada kedua orang tua,

Ayahanda Bahar dan Umi Mariani tercinta yang selalu

mendoakan dan memberikan dukungan dalam setiap langkah

penulis, tanpa mereka penulis tidak akan berada pada titik ini. Kak

Hja. Rosmiati S.Pd, dan Kak Sade Lahade, S.Pd terimakasih atas

motivasi dan dukungan dalam proses penyelesaian tugas akhir ini,

adik saya Wandi Saputra terimakasih atas segala limpahan cinta,

doa dan kasih sayang yang tak pernah pupus oleh ruang waktu

yang berbeda. Penghargaan kami atas segala do’a dan upaya

dalam mendukung langkah penulis selama ini.

3. Bapak Ashury, ST., MT., selaku Pembimbing I, Terima kasih untuk

semua saran serta dukungan yang berarti kepada penulis selama

Page 7: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

vii

penyusunan skripsi, sehingga dengan bantuan, arahan dan

nasehatnya penulis menjadi lebih mengerti.

4. Bapak Muh. Zubair Muis Alie, ST., MT., Ph.D., selaku

Pembimbing II, Terima kasih atas saran dan semua arahannya

yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Bapak Ir. Juswan, MT., selaku penguji. Terima kasih atas saran,

nasehat dan arahan yang telah bapak berikan kepada penulis.

6. Bapak Dr. Taufiqur Rachman, ST., MT., selaku penguji. Terima

kasih atas saran, nasehat dan arahan yang telah bapak berikan

kepada penulis.

7. Bapak Daeng Paroka, ST., MT., Ph.D., selaku penguji. Terima

kasih atas saran, nasehat dan arahan yang telah bapak berikan

kepada penulis.

8. Kepada kanda Samuel, ST., MT, Jamaluddin, ST dan Sukri, ST

yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi

ini, terimakasih atas arahan dan motivasi selama penulis ada dalam

dunia kampus.

9. Seluruh Dosen dan Staf Departemen Teknik Kelautan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin terkhusus kepada Ibu Marwah, Pak

Isran dan Pak Rio. Terima kasih atas segala bentuk bantuannya.

10. Rekan-rekan Mahasiswa Departemen Teknik Kelautan terkhusus

untuk kanda Jamaluddin, ST dan satu perjuangan angkatan 2013

(Andi Nurul Iftitah, Muqrimah Ishaq, Juniati Laela, Tsumiratin

Rizkiani, Zatil HIdayah, Dian Ramasari, Putri Ayu Puspita Lestari,

Grace, Nur Amri Yazid M.A, Astrian Gusman, Awaluddin,

Irwansyah, Sandi Putra, Faisal, Nur Ichlas Arman, Guswandi,

Gunawan, Fredy, Yafet Rombe, Yizhar Aldy Tandi, Yusuf, Aswan,

Rian, Fari Pebrian, Wira Wigraha, Iqbal, dan teman2 seperjuangan)

yang tidak sempat saya tulis namanya dan penulis mengucapkan

terimakasih atas inspirasi dan dukungan dalam proses

penyelesaian tugas akhir ini.

Page 8: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

viii

11. Rekan-rekan Asisten di Laboratorium Fisika dan Lains Plan

kebersamaan dengan kalian tidak akan terlupakan.

12. Teman-teman KKN Gelombang 95 Kabupaten Bantaeng

Universitas Hasanuddin, terima kasih atas kebersamaannya dan

kerjasamanya selama ini terutama di posko Induk terkhusus

kepada Saudara Aksi Hasdir Rawin penulis mengucapkan

terimakasih yang sebesar – besarnya atas bantuannya selama ini

pada penulis dalam proses penyusunan tugas akhir.

13. Terimakasih kepada Pondok Biru/Pondok Qur’an (Nur Amri Yazid

MA, Sofyan Asshiddiq, Suardi Hasjum, Awaluddin, dinda Ihsan,

dinda Hasrullah, dinda Rio, dan Dinda Mardi) atas segala hal dalam

membantu penulis dalam proses penyusunan tugas akhir ini.

14. Terimakasih kepada Lembaga Dakwah GKM AL-Muhanddis atas

segala hal dalam membantu penulis dalam proses penyusunan

tugas akhir ini.

15. Terimasih penulis berikan kepada saudara Jusriadil seperjuangan

penulis waktu menuntut pendidikan di SMAN 6 Bulukumba, atas

support dan motivasinya selama penulis dalam proses

penyelesaian tugas akhir.

16. Serta seluruh pihak yang telah membantu terselesainya tugas akhir

ini yang tidak dapat ditulis dan disebutkan namanya satu per satu.

Demikian tugas akhir ini penulis buat, semoga tugas akhir ini dapat

memberikan manfaat bagi pembaca, khususnya mahasiswa Departemen

Teknik Kelautan. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki

banyak kekurangan didalamnya. Oleh karena itu saran dan kritik yang

sifatnya membangun dari pembaca sangat penulis harapkan untuk

kesempurnaan kedepannya.

Gowa, 14 Nopember 2017

Penulis

Page 9: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN KOMISI PENGUJI ........................................ iii

ABSTRAK ................................................................................................ iv

ABSTRACT .............................................................................................. v

KATA PENGANTAR ................................................................................ vi

DAFTAR ISI .............................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xv

DAFTAR TABEL .................................................................................... xvii

DAFTAR NOTASI ................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................ 3

1.4. Batasan Masalah ............................................................................ 3

1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................... 4

1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 6

2.1. Pengertian Jacket Platform ............................................................... 6

2.2. Bangunan Lepas Pantai (offshore) ......................................... 6

2.3. Sistem Bangunan Lepas Pantai ............................................ 7

2.3.1. Jacket atau Template .................................................. 7

2.3.2. Tower .......................................................................... 8

2.3.3. Caissons ...................................................................... 8

2.4. Pembebanan Struktur ........................................................... 9

2.4.1. Bobot Hidup (Life) ................................................................ 9

2.4.2. Bobot Mati (Dead) ...................................................... 10

2.4.3. Beban Lingkungan .................................................... 10

Page 10: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

x

2.4.4. Beban Konstruksi ...................................................... 10

2.4.5. Removal dan Reinstalation Load .............................. 10

2.4.6. Beban Dinamik .......................................................... 11

2.5. Beban Gelombang .............................................................. 13

2.5.1. Penentuan Karakteristik Gelombang ......................... 13

2.5.2. Penentuan Teori Gelombang yang Sesuai ................ 14

2.5.3. Teori Gelombang Airy ............................................... 16

2.5.4. Teori Gaya Gelombang ................................................... 17

2.6. Respon Struktur .................................................................. 19

2.6.1. Tegangan yang Bekerja pada Struktur ....................... 19

2.6.1.1. Tegangan Aksial .......................................... 19

2.6.1.2. Tegangan Lentur (Bending Stress) ............... 19

2.6.1.3. Tegangan Geser (Shear Stress) ................... 20

2.6.2. Tegangan Luluh ......................................................... 21

2.6.3. Tegangan Izin ............................................................ 21

1. Tegangan Izin Aksial (allowable axial compressive stress) .............................................. 21

2. Tegangan Izin Lentur (allowable bending stress) .. 21

3. Tegangan Izin Geser (allowable shear stress) .. 21

2.6.4. Regangan ................................................................. 22

2.6.5. Interaction Ratio ........................................................ 23

2.6.6. Kurva Tegangan Regangan ..................................... 23

2.7. Analisa Kelelahan ................................................................ 26

2.7.1. Pengertian Kelelahan (Fatigue) ................................ 26

2.7.2. Terminologi beban siklis ........................................... 29

2.8. Metode NLFEA .................................................................... 30

2.8.1. Tipe Metode NLFEA ................................................. 31

2.8.2. Algoritma Iterative Solution ...................................... 31

2.8.3. Proses Peningkatan Beban ...................................... 32

Page 11: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xi

2.8.4. Pembebanan dan Kondisi Syarat Batas ................... 32

2.8.5. Ketidaksempurnaan Geometrik ................................ 32

2.8.6. Spesifikasi Material ................................................. 33

2.9. Analisis Umur Struktur ......................................................... 33

2.10. Gambaran Umum SACS .................................................... 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 36

3.1. Jenis Penelitian ................................................................... 36

3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................... 36

3.2.1. Lokasi Penelitian ...................................................... 36

3.2.2. Waktu Penelitian ...................................................... 36

3.3. Metode Pengambilan Data .................................................. 36

3.3.1. Data Struktur Jacket type Fixed Offshore Platform .. 36

3.3.2. Data Lingkungan Struktur Jacket type Fixed Offshore Platform .................................................... 40

3.4. Alur Penelitian ...................................................................... 40

3.5. Kerangka Penelitian ............................................................ 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 43

4.1. Pemodelan Struktur Jacket Pada SACS ............................. 43

4.2. Hasil Run Analysis Jacket type Platform Pada Software SACS .................................................................................. 49

4.2.1. Unity Check (Interaction Ratio) Struktur ..................... 50

4.2.1.1 Unity Check Akibat Beban Geladak ............... 50

4.2.1.2 Unity Check Akibat Beban Gelombang ......... 52

4.2.1.3 Unity Check Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ......................................... 54

4.2.2. Distribusi Tegangan Yang Bekerja Pada Struktur ..... 55

4.2.2.1 Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak ......................................................... 56

4.2.2.2 Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak ........................................................ 56

4.2.2.3 Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Gelombang .................................................... 58

Page 12: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xii

4.2.2.4 Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Gelombang .................................................... 59

4.2.2.5 Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ................... 61

4.2.2.6 Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ................... 61

4.3. Analisa Hubungan Tegangan Regangan Yang Bekerja Pada Struktur ....................................................................... 63

4.3.1. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak .............................................. 63

4.3.2. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak ............................................... 65

4.3.3. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak ............................................... 66

4.3.4. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang ......................................... 68

4.3.5. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang .......................................... 69

4.3.6. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang .......................................... 71

4.3.7. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ........ 72

4.3.8. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ......... 74

4.3.9. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ......... 76

4.4. Analisa Kelelahan Umur Struktur ....................................... 77

BAB V PENUTUP ................................................................................... 82

5.1. Kesimpulan .......................................................................... 82

5.2. Saran .................................................................................... 82

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 84

Page 13: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xiii

LAMPIRAN ............................................................................................. 86

Page 14: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Bangunan Lepas Pantai ...................................................... 1

Gambar 2.1. Struktur Jacket Type Platform ............................................. 6

Gambar 2.2. Jacket atau Template .......................................................... 7

Gambar 2.3. Compliant Tower ................................................................. 8

Gambar 2.4. Caissons ............................................................................. 8

Gambar 2.5. Beban – Beban yang bekerja pada struktur anjugan lepas pantai (Sumber: S1-7173 Perencanaan Bangu – nan Lepas Pantai .............................................................. 11

Gambar 2.6. Frofil Gelombang ............................................................... 14

Gambar 2.7. Grafik Hubungan H/λ dengan h/λ ...................................... 15

Gambar 2.8. Distribusi Gaya Gelombang (Dawson, 1983) .................... 18

Gambar 2.9.Kurva Tegangan-Regangan Baja Struktural (Salmon C.G., dan Jhon E.J., 1986) ................................................. 24

Gambar 2.10. Contoh sambungan yang sensitif terhadap fatigue (Sumber :DNV-RP-C203: Fatigue Design Of Offshore Steel Structures) ............................................................. 27

Gambar 2.11. Kurva S-N (Struktur baja, Salmon dan Jhonson, 1986) .. 28

Gambar 2.12. Software SACS ............................................................... 34

Gambar 3.1. Bentuk dan Dimensi Ketinggian Struktur Jacket (PT. Total E & P Indonesie) ...................................................... 37

Gambar 3.2. Pengecekan hasil running analysis model SACS (Hasil Olahan 2017) .......................................................... 41

Gambar 3.3. Kerangka Alur Penelitian ................................................... 42

Gambar 4.1. Tampilan Awal Software SACS (Hasil Olahan 2017) ........ 43

Gambar 4.2. Tampilan Awal Prescede Software SACS (Hasil Olahan 2017) .................................................................... 44

Gambar 4.3. Pengimputan Nilai Koordinat Pada Software SACS

(Hasil Olahan 2017) .......................................................... 44

Gambar 4.4. Hasil Penghubungan Member antar Joint Pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) ................................ 45

Gambar 4.5. Submenu Member Section Pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) .......................................................... 45

Gambar 4.6. Submenu Member Group group Pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) .......................................................... 46

Page 15: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xv

Gambar 4.7. Tampilan 3D Struktur Jacket pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) ........................................................... 46

Gambar 4.8. Distribusi Load pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) ................................................................................ 47

Gambar 4.9. Distribusi Environment Load pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) ......................................................... 47

Gambar 4.10. Joint Fixities Leg pada Software SACS (Hasil Olahan 2017) .................................................................. 48

Gambar 4.11. Tampilan Model Jacket dengan Menginput Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) .......................................... 48

Gambar 4.12. Tampilan Model Jacket dengan Menginput Beban

Gelombang (Hasil Olahan 2017) ..................................... 49

Gambar 4.13. Tampilan Unity Check (interaction ratio) Akibat Beban Geladak Atau Struktur (Hasil Olahan 2017) .................... 50

Gambar 4.14. Tampilan Unity Check (interaction ratio) Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ..................................... 52

Gambar 4.15. Tampilan Unity Check (interaction ratio) Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) .... 54

Gambar 4.16. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ............................... 56

Gambar 4.17. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ............................... 56

Gambar 4.18. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ......................... 58

Gambar 4.19. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ......................... 59

Gambar 4.20. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) .................................................................. 61

Gambar 4.21. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) .................................................................. 61

Gambar 4.22. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ..................... 64

Gambar 4.23. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ............................................................................... 66

Gambar 4.24. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ................................................................................ 67

Page 16: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xvi

Gambar 4.25. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) .............. 69

Gambar 4.26. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ................................................................................ 70

Gambar 4.27. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ................................................................................ 72

Gambar 4.28. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ............................................................................... 74

Gambar 4.29. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ..................................... 75

Gambar 4.30. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ..................................... 77

Page 17: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Hubungan h/λ dengan Parameter Ursell .............................. 15

Tabel 2.2. Formulasi Fatigue S-N Curves (API RP 2A-WSD 2002) ....... 29

Tabel 2.3. Spesifikasi Material (Sumber : Ship Structure Committee, 2015) ..................................................................................... 33

Tabel 3.1. Data Beban / Topside Loads Structure Jacket 4 Kaki ........... 38

Tabel 3.2. Dimensi dan Jenis Profil Member Struktru Jacket 4 Kaki ...... 38

Tabel 4.1. Unity Check Max pada Setiap Group Member Akibat

Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) ..................................... 50

Tabel 4.2. Unity Check Max pada Setiap Group Member Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ............................... 52

Tabel 4.3. Unity Check Max pada Setiap Group Member Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017) ..................................................................................... 54

Tabel 4.4. Member Stress Max pada Setiap Group Member Akibat Beban Geladak ..................................................................... 57

Tabel 4.5. Member Stress Max pada Setiap Group Member Akibat Beban Gelombang ................................................................ 59

Tabel 4.6. Member Stress Max pada Setiap Group Member Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang ................................ 62

Tabel 4.7. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak ...................................................................... 63

Tabel 4.8. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak ..................................................................... 65

Tabel 4.9. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak ..................................................................... 66

Tabel 4.10. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang ............................................................... 68

Tabel 4.11. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang .............................................................. 69

Tabel 4.12. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang .............................................................. 71

Tabel 4.13. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang............................... 72

Tabel 4.14. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat

Page 18: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xviii

Beban Geladak dan Beban Gelombang .............................. 74

Tabel 4.15. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang .............................. 76

Page 19: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xix

DAFTAR NOTASI

= Panjang Gelombang (mm)

H = Tinggi Gelombang (mm)

T = Periode Gelombang (mm)

h = Kedalaman Laut (mm)

η = Elevasi Gelombang Permukaan (mm)

u = Kecepatan Gelombang Horizontal (mm/s)

v = Kecepatan Gelombang Vertical (mm/s)

k = Bilangan Gelombang (I/m)

ω = Frekuensi Gelombang (Hz)

c = Kecepatan gelombang (mm/s2)

a x = Percepatan Gelombang horizontal (mm/s2)

a z = Percepatan Gelombang vertical (mm/s2)

P = Tekanan Gelombang dan Hidrostatik (Pa)

ρ = Kerapatan Fluida (kg/mm3)

CD = Koefisien Gesek (Menurut API, 1980 = 0,6 ~ 1,0)

CI = Koefisien Inersia (Menurut API, 1980 = 1,5 ~ 2,0)

FD = Gaya Gesek (N)

FI = Gaya Inersia (N)

σ = Tegangan Aksial (N/mm2)

F = Gaya Aksial (N)

σ = Tegangan Lentur (N/mm2)

M = Momen (Nmm)

C = Sumbu simetri bidang (mm)

I = Momen inersia profil (mm4)

σ = Tegangan Geser (N/mm²)

P = Gaya geser atau gaya lintang (N)

A = Luas penampang (mm²)

Ft = Tegangan Izin Aksial Tekan (N/mm2)

Fy = Tegangan Luluh Bahan (N/mm2)

Fb = Tegangan Izin Lentur (N/mm2)

Page 20: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

xx

Fv = Tegangan Izin Geser (N/mm2)

ΔL = Pertambahan Panjang (mm)

L = Panjang Mula - Mula (mm)

E = Modulus Young (N/mm2)

σ = Tegangan (N/mm2)

F = Gaya (N)

L = Panjang Mula - Mula (mm)

ΔL = Pertambahan Panjang/pendek (mm)

IR = Interaction Ratio

σa = Tegangan Aksial Aktual (N/mm2)

σai = Tegangan Aksial yang di izinkan (N/mm2)

σb = Tegangan Lentur Aktual (N/mm2)

σbi = Tegangan Lentur yang izinkan (N/mm2)

ε = Regangan

σ = Tegangan yang bekerja (N/mm2)

E = Modulus elastis (N/mm2)

Fty = Tegangan Luluh (N/mm2)

n = Koefisien Ramberg-Osgood

N = Fatigue life (Tahun)

m = Mean stress (N/mm2)

= Stress range (N/mm2)

2 = Amplitude of stress (mm2)

Tσ = Umur perencanaan struktur (Tahun)

∆O = Nilai keruntuhan struktur (lebih kecil dari 1)

N = Jumlah siklus beban (siklus)

T1/3 = Periode (Detik)

D = diameter batang struktur (mm)

Page 21: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan industri lepas pantai (offshore) selama ini sangat

tergantung dalam perkembangan industri minyak dan gas. Aktivitas

industri lepas pantai (offshore) pertama muncul di tahun 1947 hingga

sekarang ini banyak bergerak dibidang eksplorasi dan eksploitasi

ladang minyak/gas di lepas pantai. Di tahun 1947 untuk pertama

kalinya anjungan lepas pantai struktur baja terpancang dengan berat

1200 ton yang diinstalasikan di Teluk Mexico pada kedalaman laut 20

feet (6 m).

Jacket merupakan suatu struktur yang digunakan pada

bangunan lepas pantai. Jacket berfungsi untuk melindungi pile agar

tetap pada posisinya, menyokong deck dan melindungi konduktor serta

menyokong substruktur lainnya seperti boat landing, barge bumper dan

lain-lain.

Gambar 1.1. Bangunan Lepas Pantai (Sumber : oilfield magazine; 2008)

Jacket dikembangkan untuk operasi di laut dangkal dan laut

sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Setelah jacket

Page 22: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

2

ditempatkan di posisi yang diinginkan, pile dimasukkan melalui kaki

bangunan dan dipancang dengan hammer sampai menembus lapisan

tanah keras kemudian dek dipasang dan dilas.

Bahan baku atau material utama struktur jacket yang digunakan

adalah baja. Baja memiliki sifat-sifat yang menguntungkan untuk

dipakai sebagai bahan struktur yang mampu memikul beban statik

maupun beban dinamik.

Permasalahan yang selalu ada pada bangunan lepas pantai

adalah kerusakan yang dapat menyebabkan struktur tersebut gagal.

Kerusakan bangunan laut terutama terjadi akibat kelelahan (fatigue),

baik pada komponen struktur utama maupun struktur sekunder dan

tersier (Djatmiko, 2003). Menurut Wirsching (1987), bangunan lepas

pantai cenderung mengalami kelelahan karena beban lingkungan yang

bekerja didominasi oleh gelombang yang bersifat siklis, sehingga

kelelahan adalah penyebab utama kerusakan pada bangunan lepas

pantai, di mana struktur merespon secara dinamis gelombang acak.

Disamping itu factor – factor operasi lain pada tingkat tertentu juga

dapat menambah beban siklis ini, sehingga keadaan struktur

bertambah kritis (Djatmiko, 2003). Oleh sebab itu analisis kelelahan

umur pada bangunan lepas pantai sangat perlu untuk dilakukan.

Atas dasar pemikiran tersebut penulis mengusulkan tugas akhir

dengan judul ;

“ STUDI PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET AKIBAT

BEBAN AKSIAL DENGAN BEBAN GELOMBANG”

1.2. Rumusan Masalah

Adapun permalahan-permasalahan yang dibahas dalam tugas

akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Berapakah lama umur struktur kaki jacket akibat beban aksial

yang bekerja selama bangunan struktur tersebut beroperasi ?

Page 23: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

3

2. Berapakah lama umur struktur kaki jacket akibat beban

gelombang yang bekerja selama bangunan struktur tersebut

beroperasi ?

1.3. Tujuan Masalah

Adapun tujuan yang ingin diperoleh dalam mengerjakan tugas

akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui berapa lama umur struktur kaki jacket akibat beban

aksial yang bekerja selama bangunan struktur tersebut

beroperasi.

2. Mengetahui berapa lama umur struktur kaki jacket akibat beban

gelombang yang bekerja selama bangunan struktur tersebut

beroperasi.

1.4. Batasan Masalah

Adapun batasan-batasan masalah dalam mengerjakan tugas

akhir adalah sebagai berikut:

1. Struktur jacket yang dikaji adalah struktur fixed jacket platform.

2. Perencanaan hanya memperhitungkan struktur kaki jacket yang

berada pada garis air sampai dasar laut.

3. Pemodelan dan analisa struktur jacket platfrom dilakukan

dengan menggunakan software SACS.

4. Beban yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah beban

struktur itu sendiri/beban geladak dan beban gelombang.

5. Analisa beban struktur dan beban gelombang adalah analisa

statis.

6. Dalam tugas akhir ini bangunan atas fixed jacket platform tidak

di modelkan.

Page 24: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

4

1.5. Manfaat Penelitian

Penyusunan Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberikan

manfaat dalam bidang keteknikkelautanan, terutama dalam menambah

wawasan tentang ilmu bangunan lepas pantai. Output yang dihasilkan

dalam Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberi kemudahan bagi

para mahasiswa Teknik Kelautan UNHAS yang ingin menganalisa

studi perbandingan kelelahan umur struktur kaki jacket pada bangunan

lepas pantai dalam penerimaan beban secara vertikal dan beban

horizontal dari suatu struktur lepas pantai dengan menggunakan

metode NLFEA dan program bantu SACS.

Dengan penyusunan Tugas Akhir ini diharapkan dapat menjadi

referensi untuk mengembangkan wawasan keilmuan tentang

bangunan lepas pantai yang lebih kompleks di Departemen Teknik

Kelautan UNHAS di masa yang akan datang, sehingga dapat

menambah wacana baru dalam bidang structural engineering.

1.6. Sistematika Penulisan

Penyajian materi penulisan ini akan diuraikan dalam kerangka

penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Permasalahan yang selalu ada pada bangunan lepas pantai

adalah kerusakan yang dapat menyebabkan struktur tersebut

gagal. Kerusakan bangunan laut terutama terjadi akibat

kelelahan (fatigue), baik pada komponen struktur utama

maupun struktur sekunder dan tersier (Djatmiko, 2003).

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Jacket platform adalah salah satu dari beberapa jenis anjungan

dalam proses pengeboran lepas pantai (offshore drilling) jenis

fixed structure. Jacket merupakan jenis platform pengeboran

Page 25: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

5

yang pertama, dan di-instal pertama kali pada tahun 1947 di

teluk Meksiko pada kedalaman perairan 6 meter.

BAB III METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah deskriptif

kualitatif, yaitu hasil penelitian serta analisanya diuraikan dalam

suatu tulisan ilmiah yang berbentuk narasi, kemudian dari

analisis yang telah dilakukan diambil suatu kesimpulan.

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini berisi pembahasan tentang perbandingan umur struktur

kaki jacket akibat beban aksial dan beban gelombang dengan

menggunakan software SACS berdasarkan data-data yang

telah ada.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan serta saran-saran yang

berkaitan dengan penulisan ini.

Page 26: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Jacket Platform

Jacket platform adalah salah satu dari beberapa jenis anjungan

dalam proses pengeboran lepas pantai (offshore drilling) jenis fixed

structure. Jacket merupakan jenis platform pengeboran yang pertama,

dan di-instal pertama kali pada tahun 1947 di teluk Meksiko pada

kedalaman perairan 6 meter.

2.2. Bangunan Lepas Pantai (offshore)

Bangunan atau Anjungan lepas pantai (offshore Platform/

offshore Rig) adalah struktur atau bangunan lepas pantai yang di

bangun mendukung proses eksplorasi atau eksploitasdi bahan

tambang maupun mineral alam.

Gambar 2.1. Struktur Jacket Type Platform

Fungsi utama dari bangunan lepas pantai adalah untuk

eksplorasi dan produksi minyak dan gas bumi. Adapun factor

lingkungan laut yang berpengaruh untuk rancangan struktur bangunan

Page 27: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

7

laut terdiri dari kedalaman perairan, angin, gelombang, arus, kondisi

dasar laut, pengerusan dan tektonik (gempa bumi).

2.3. Sistem Bangunan Lepas Pantai

Jumlah dan macam bangunan lepas pantai yang dioperasikan

pada saat ini sangat banyak sekali. Dalam proses perancangan

bangunan lepas pantai terdapat banyak konsep, baik yang lama

maupun yang baru, yang memenuhi spesifikasi owner. Para engineer

biasanya mempunyai sedikit informasi mengenai konsep-konsep lama

yang telah dibangun. Karena itu, menerapkan konsep lama sama

sulitnya dengan mengembangkan konsep baru. Sebagian besar

bangunan platform yang ada pada saat ini digunakan untuk pencarian

dan pengambilan minyak dan gas alam. Beberapa jenis dari bangunan

lepas pantai adalah sebagai berikut :

2.3.1. Jacket atau Template

Jenis struktur lepas pantai yang telah dibangun saat ini adalah

struktur jenis jacket atau template. Jacket dikembangkan untuk operasi

di laut dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan

berlumpur. Setelah jacket di tempatkan di posisi yang diinginkan, pile

dimasukan melalui kaki bangunan yang dipancang dengan hammer

sampai menembus lapisan tanah keras. Kemudian deck dipasang dan

di las. Struktur jenis ini banyak di bangun di Teluk Mexico.

Gambar 2.2. Jacket atau template

Page 28: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

8

2.3.2. Tower

Pada umumnya tower melalui daya apung (self-bouyant) karena

jacket tidak dapat menyokong beban yang terlalu berat. Deck dipasang

dan di las di atas tower. Struktur jenis ini di pasang di Laut Utara

dengan kedalaman sekitar 160 meter dan struktur bajanya mempunyai

berat sekitar 40.000 metrik tonner. Exxon membangun struktur jenis

tower ini di California dengan kedalaman 260 meter. Shell juga

membangun di Lousiana dengan kedalaman laut sekitar 300 meter.

Gambar 2.3. Compliant Tower

2.3.3. Caissons

Platform kecil dengan deck kecil dibutuhkan untuk operasi di

laut dangkal (tidak lebih 60 m) dengan kandungan minyak yang tidak

dangkal. Dalam hal ini, pile dipancang sampai kedalaman yang cukup

untuk menyokong deck kecil.

Gambar 2.4. Caissons

Page 29: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

9

2.4. Pembebanan Struktur

Beban-beban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau

elemen struktur tidak selalu dapat diramalkan dengan tepat

sebelumnya. Bahkan apabila beban-beban tersebut telah diketahui

dengan baik pada salah satu lokasi tertentu, distribusi bebannya dari

elemen yang satu ke elemen yang lain pada keseluruhan struktur

biasanya masih membutuhkan asumsi dan pendekatan. Beban hidup

dan beban mati yang akan ditanggung oleh struktur berdasarkan API

RP 2A yang didefinisikan sebagai berikut :

2.4.1. Bobot Hidup (Life)

Beban hidup adalah berat semua peralatan, perlengkapan dan

apa saja yang dipakai atau diperlukan untuk pengoperasian anjungan

yang beratnya dapat mengalami perubahan selama masa operasi

anjungan berlangsung. Beban ini meliputi :

1. Berat perlengkapan dan alat pengeboran dan produksi yang

jumlahnya (berarti pula beratnya) dapat berubah sesuai

kebutuhan dan dapat dikeluarkan dari anjungan jika sudah tidak

diperlukan.

2. Berat bangunan akomodasi, perlengkapan landasan helikopter

dan penunjang kebutuhan personil lainnya, keselamatan,

perlengkapan selam dan sarana lainnya yang semua itu dapat

berkurang atau bertambah sesuai atau dikeluarkan dari

anjungan bila sudah tidak diperlukan lagi.

3. Berat bahan habis dan cairan ditangki penampungan.

4. Gaya pada konstruksi yang timbul akibat pengoperasian

pengoboran, bongkar/muat dan pemindahan barang,

penambatan kapal padan anjungan dan pendaratan helikopter.

5. Gaya pada konstruksi yang timbul karena pengoperasian alat

angkat. Gaya ini harus dihitung berdasarkan beban angkat,

gerakan angkat, dan bobot mati.

Page 30: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

10

2.4.2. Bobot Mati (Dead)

Bobot mati adalah berat konstruksi anjungan itu sendiri berikut

perlengkapan dan peralatan yang terpasang tetap serta tidak

mengalami perubahan dalam kondisi operasi anjungan yang

bagaimanapun [Juswan dan Taupik Rahman, (1999)]. Beban – beban

ini meliputi :

1. Berat konstruksi anjungan di udara termasuk jika ada berat

pancang, grout dan ballast.

2. Berat perlengkapan dan peralatan yang terpasang tetap di

anjungan.

3. Gaya hidrostatik pada bagian konstruksi bawah air termasuk

tekanan luar dan gaya tekanan keatas (bouyancy).

2.4.3. Beban Lingkungan

Beban lingkungan yang mengenai struktur di karenakan

fenomena alam seperti angin, arus, gelombang, gempa bumi, salju, es,

dan pergerakan kerak bumi. Beban lingkungan juga didalamnya

termasuk variasi tekanan hidrostatik dan gaya angkat pada setiap

elemen karena perubahan tinggi air yang disebabkan oleh perubahan

gelombang dan pasang surut.

2.4.4. Beban Konstruksi

Beban konstruksi dihasilkan dari beban – beban pada saat

fabrikasi, loadout, tranportasi dan instalasi.

2.4.5. Removal dan Reinstalation Load

Beban yang disebabkan ketika platform dipindahkan ke lokasi

yang baru, beban ini merupakan penjumlahan dari beban removal,

onloaing, transportasion, upgrading, dan reinstallation sebaiknya

ditambahkan kedalam perhitungan beban konstruksi.

Page 31: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

11

2.4.6. Beban Dinamik

Beban dinamik ini disebabkan kerena adanya gaya yang

berulang – ulang seperti gelombang, angin, gempa bumi, atau getaran

mesin, juga gaya akibat benturan kapal pada struktur dan pengeboran.

Gambar 2.5. Beban – beban yang bekerja pada struktur Anjungan lepas pantai (Sumber : S1-7173 Perencanaan Bangunan lepas Pantai)

Dari Gambar 2.5. diatas dapat dilihat bahwa terdapat beberapa

beban lingkungan laut yang dapat mempengaruhi kestabilan struktur.

Perhitungan beban – beban lingkungan yang bekerja pada sturktur

mengacu pada rekomendasi yang diberikan API RP2A dan dilakukan

berdasarkan data oseanografi dan meteorology seperti tinggi

gelombang, periode gelombang, kecepatan angin, arus, pasang surut,

gempa bumi, kondisi tanah dan lain sebagainya.

Beban yang diperhitungkan dalam perencanaan struktur

bangunan lepas pantai, pada umumnya didominasi oleh salah satu

beban lingkungan yakni gelombang. Adapun arus dan angin

Page 32: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

12

merupakan beban lingkungan sekunder yang turut diperhitungkan.

Untuk itu, perancangan konstruksi anjungan lepas pantai, harus

memperhitungkan kondisi beban gelombang, beban arus dan beban

angin serta kombinasi antara ketiganya, bila terjadi bersamaan.

Perhitungan dan penentuan beban rancang sangat diperlukan

dalam mengontrol ukuran material struktur yang digunakan.

Perhitungan beban dapat dianalisis dengan dua cara, yaitu:

1. Analisa Beban Statis (Static Load Analysis)

2. Analisa Beban Dinamis (Dynamic Load Analysis)

Analisa beban statis umumnya dilakukan pada struktur yang

tidak terlalu dalam, namun untuk laut yang lebih dalam di mana untuk

pengoperasiannya anjungan cenderung bersifat lebih lentur (akibat

hantaman gelombang secara terus-menerus), maka disamping analisa

statis juga perlu dilakukan analisa dinamis [BKI, (1991)].

Dalam analisa statis, beban-beban yang bekerja adalah

pembebanan pada struktur jacket misalnya beban geladak, beban

beban bentur kapal (boat landing load) dan beban lingkungan

(gelombang, arus dan angin). Adapun unsur-unsur yang berpengaruh

dalam analisa tersebut adalah gelombang laut, arus dan kecepatan

angin yang berpengaruh pada struktur bangunan atas.

Pada perencanaan bangunan lepas pantai ini, analisa beban

difokuskan pada beban-beban lingkungan diantaranya beban

gelombang, beban arus dan beban angin.

Khusus untuk kondisi pembebanan lingkungan, dikategorikan

dalam dua kondisi khusus yakni :

1. Kondisi pembebanan lingkungan normal merupakan kondisi

yang sering terjadi di lokasi operasi struktur bangunan lepas

pantai.

Page 33: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

13

2. Kondisi pembebanan lingkungan ekstrim merupakan kondisi

yang jarang terjadi di lokasi operasi struktur bangunan lepas

pantai.

Terdapat dua tipe beban lingkungan dalam tahap perancangan,

yakni:

1. Beban lingkungan rancang; yang diperhitungkan berdasarkan

kondisi lingkungan yang telah ditentukan dalam perancangan

dengan mengambil tolak ukur dampak pembebanan yang

terburuk.

2. Beban lingkungan operasional; yang diperhitungkan

berdasarkan kondisi lingkungan yang lunak atau bahkan

merupakan kondisi batas yang bila dilamapui akan

menghentikan operasional struktur bangunan lepas pantai.

Kedua tipe beban tersebut harus dikombinasikan dengan beban

hidup dan beban mati serta beban lingkungan lain untuk memperoleh

perhitungan beban yang akurat.

Untuk beban temporer atau beban sementara (beban akibat

fabrikasi dan instalasi) harus dikombinasikan juga dengan beban mati

serta beban lingkungan lain, berdasarkan kemungkinan-kemungkinan

yang diperkirakan. Adapun beban pada konstruksi harus

diperhitungkan berdasarkan pembebanan yang menimbulkan

tegangan maksimum dengan memperhatikan tegangan izin.

2.5. Beban Gelombang

2.5.1. Penentuan Karakteristik Gelombang

Adapun penetuan karakteristik gelombang diantaranya adalah

sebagai berikut:

1. Panjang Gelombang ( ) ; terukur dalam satuan jarak secara

horizontal arah jalaran dari puncak gelombang ke puncak

gelombang berikutnya.

Page 34: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

14

2. Periode gelombang (T) ; terukur dalam satuan waktu, berupa

waktu yang diperlukan partikel fluida cair untuk berada pada

kedudukan serupa dalam rangkaian pergerakan gelombang.

3. Tinggi gelombang (H) ; terukur dalam satuan jarak secara

vertikal Z dari puncak tertinggi sampai lembah terdalam profil

gelombang yang terjadi dalam rangkaian pergerakan

gelombang.

Sedangkan parameter yang digunakan dalam menganalisa

gelombang adalah karakteristik gelombang, kedalaman laut, serta

parameter lainnya seperti percepatan dan kecepatan gelombang yang

diperoleh dari persamaan teori gelombang.

Gambar 2.6. Frofil Gelombang

2.5.2. Penetuan Teori Gelombang yang Sesuai

Teori gelombang yang digunakan untuk menyelesaikan

masalah-masalah hidrodinamika, terutama dalam menganalisa struktur

Bangunan Lepas pantai adalah teori gelombang Airy, Stokes,

Cappelear, Strem Function, Celerity Potential, Solition dan Cnoidal.

Salah satu parameter yang digunakan untuk mengetahui teori

gelombang yang sesuai dalam perhitungan adalah nilai perbandingan

Page 35: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

15

kedalaman perairan dengan panjang gelombang h/λ, grafik hubungan

antara H/λ dengan h/λ serta grafik hubungan antara H/T2 dengan h/T2,

sebagai berikut:

Gambar 2.7. Grafik hubungan H/λ dengan h/λ (Sumber : Triatmojo, 1999)

Selain grafik hubungan tersebut, terdapat kondisi yang

disyaratkan dalam penggunaan teori gelombang. Kondisi tersebut

dinyatakan dalam tabel 2.1.

Tabel 2.1. Hubungan h/λ dengan Parameter Ursell

Teori Gelombang

Kondisi Yang disyaratkan

Conidal h/ < 0,1 H2/h3 > 15

Solitary h/ <0,02 H2/h3 > 15

Stokes h/ > 0,1

Airy

h/ <0,05 (air dangkal)

H2/h3<15 h/ >0,5 (air dalam) Sumber : Dawson, 1981

Page 36: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

16

2.5.3 Teori Gelombang Airy

Adapun rumus-rumus yang digunakan dalam teori gelombang

Airy adalah sebagai berikut:

1. Elevasi gelombang permukaan

η = Cos (kx – ωt) ...……….………….…..…..….............. (2.1)

2. Kecepatan gelombang horizontal dan vertikal

u = Cos (kx – ωt) …....….…..…….....……… (2.2.a)

v = Cos (kx – ωt) …….…...……..…............ (2.2.b)

Catatan: y = h + z

3. Bilangan gelombang dan frekuensi gelombang dan dispersi

k = ; ω = …………..………….…...…………… (2.3.a)

ω2 = gk tanh kh ……….………..…..…….……...……........ (2.3.b)

4. Kecepatan gelombang

c = = ..….….……………………………….….……... (2.4.a)

c = 1/2…...……………….……..…….…….... (2.4.b)

5. Percepatan gelombang Horizontal dan Vertikal

a x = Sin (kx – ωt) ………….….….……. (2.5.a)

a z = Cos (kx – ωt) ………………...……. (2.5.b)

Page 37: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

17

6. Tekanan gelombang dan Hidrostatik

P = ρg Cos (kx – ωt) + ρg (h-y) ………..…... (2.6)

2.5.4 Teori Gaya Gelombang

Gaya gelombang yang berpengaruh pada struktur bangunan

lepas pantai dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Morison,

teori Froude-Krillof dan teori difraksi.

Persamaan Morison digunakan bila diameter struktur kecil

dibandingkan dengan panjang gelombang atau D/< 0,2 misalnya

struktur jack-up, jacket, semisub, small pipe dan lain-lain sehingga

distorsi oleh tiang bisa diabaikan. Persamaan ini menyatakan gaya

yang timbul per satuan panjang pada suatu elemen dari tiang yang

terletak/terendam pada suatu aliran fluida yang bergerak. Jika f

menunjukkan gaya gelombang per unit panjang yang bekerja pada

sebuah tiang vertikal berdiameter D, maka persamaan Morisonnya,

yang sekarang banyak diterapkan dalam perhitungan-perhitungan

keteknikan, adalah (Dawson T H, 1983):

…………….…………... (2.7)

Dimana: ρ = Kerapatan Fluida (kg/mm3)

CD = Koefisien Gesek (Menurut API, 1980 = 0,6 ~ 1,0)

CI = Koefisien Inersia (Menurut API, 1980 = 1,5 ~ 2,0)

u = Kecepatan Air Horizontal (mm/s)

= Percepatan Air Horizontal (mm/s2)

Page 38: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

18

Menurut rekomendasi API RP2A (1980), nilai CD berkisar antara

0,6 sampai 1,0 dan nilai CI berkisar antara 1,5 sampai 2,0 (Offshore

Struktural Engineering Page 114, 1981) dan menurut API RP2A (1977)

untuk perhitungan dengan teori gelombang stoke derajat lima CD

berkisar antara 0,6 sampai 1,0 dan Ci berkisar antara 1,5 sampai 2,0.

Dalam perhitungan ini karena yang akan ditentukan adalah

beban rancang maksimum maka nilai yang digunakan adalah CD = 1,0

dan Ci = 2,0.

Dengan demikian dapat diperoleh model distribusi gaya

gelombang yang bekerja pada pile sebagai berikut :

Gambar 2.8. Distribusi gaya gelombang (Sumber: Dawson,1983)

Beban gelombang pada tiang vertikal dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

F = FD + FI ……………..…………………..……………….. (2.8)

Nilai FD dan FI menyatakan gaya gesek dan gaya inersia yang

bekerja pada selinder yang masing-masing mempunyai persamaan:

… (2.9)

dan

Wave force distribution

Sea floor y = 0

SWL

C

y

x

Page 39: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

19

…………………… (2.10)

2.6. Respon Struktur

2.6.1 Tegangan Yang Bekerja Pada Struktur

1. Tegangan Aksial

Tegangan aksial yang bekerja (σa) pada elemen baja dihitung

dengan persamaan sebagai berikut [AISC manual of steel construction

8th edition (1998)]:

σ = F/A ……………………………...…….…..…………... (2.11)

Dimana : σ = Tegangan aksial (N/mm2)

F = Gaya aksial pada elemen (N)

A = Luas penampang elemen (mm2)

2. Tegangan Lentur (Bending Stress)

Tegangan lentur memiliki nilai terbesar di atas dan di bawah

balok. Tegangan lentur tersebut bekerja secara tegak lurus terhadap

penampang melintang dan berada dalam arah longitudinal dari balok.

Merupakan gaya yang bekerja pada jarak tetentu (L) dari tumpuan

benda dengan arah kerja tegak lurus sumbu benda. Sehingga

mengakibatkan benda melentur / melengkung di sepanjang

sumbuhnya.

Tegangan lentur yang bekerja (σb) dapat ditentukan dengan

rumus sebagai berikut:

σ = ……………………….…………………………..… (2.12)

Page 40: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

20

Dimana σ = Tegangan lentur (N/mm2)

M = Momen yang bekerja pada elemen (Nmm)

C = Sumbu simetri bidang (mm)

I = Momen inersia profil (mm4)

3. Tegangan Geser (Shear Stress)

Jika gaya normal/tangensial merupakan gaya sejajar arah

memanjang batang, gaya geser merupakan gaya yang berarah tegak

lurus dengan panjang batang. Besaran tegangan geser dinyatakan

dengan simbol (τ) dalam satuan (N/mm²). Tegangan geser terjadi

ketika aksi dari sebuah gaya geser didistribusikan pada sebuah luas

penampang melintang yang paralel (tangensial) dengan gaya geser

tersebut.

Tegangan geser (τ) timbul akibat kerja dari dua gaya geser (S)

yang saling berlawanan arah (aksi–reaksi) terhadap suatu bidang

geser, pada satuan luas bidang penampang tahanan elemem struktur

(A). Sehingga bidang penampang tersebut mengalami regangan geser

searah bekerjanya gaya. Jika besaran gaya geser (S) dikerjakan pada

batang akan menimbulkan tegangan geser (τ). Tegangan geser (τ),

yaitu tegangan yang timbul akibat gaya geser atau gaya lintang. Ciri

dari gaya geser atau gaya lintang adalah melintang batang atau tegak

lurus batang.

Rumus:

σ = …………………………..…………………………………… (2.13)

Dimana: σ = Tegangan geser (N/mm²)

P = Gaya geser atau gaya lintang (N)

A = Luas penampang (mm²)

Page 41: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

21

2.6.2 Tegangan Luluh

Merupakan tegangan yang timbul akibat terkonsentrasi/

terpusatnya gaya tekan pada suatu daerah kontak yang sangat kecil,

diantara suatu elemen struktur yang sedang bekerja sama dalam

meneruskan tegangan. Tegangan jenis ini umumnya terjadi pada

elemen/komponen struktur yang berfungsi sebagai penyambung.

2.6.3 Tegangan Izin

Tegangan izin digunakan dalam menganalisa tegangan kerja

pada struktur yang diharapkan besarnya tegangan kerja harus lebih

kecil dari tegangan izin bahan. [API RP2A 19th edition (1980)].

1. Tegangan Izin Aksial (allowable axial compressive stress)

Tegangan izin aksial dirumuskan dengan persamaan sebagai

berikut:

Ft = 0,6 fy .......................................................................... (2.14)

Dimana; Ft = tegangan izin aksial tekan (N/mm2)

Fy = tegangan luluh bahan (N/mm2)

2. Tegangan Izin Lentur (allowable bending stress)

Tegangan izin lentur dirumuskan dengan persamaan sebagai

berikut:

Fb = 0,75 fy ..................................................................... (2.15)

Dimana; Fb = tegangan izin lentur (N/mm2)

Fy = tegangan luluh bahan (N/mm2)

3. Tegangan Izin Geser (allowable shear stress)

Tegangan izin geser dirumuskan dengan persamaan sebagai

berikut:

Page 42: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

22

Fv = 0,4 fy ......................................................................... (2.16)

Dimana; Fv = tegangan izin geser (N/mm2)

Fy = tegangan luluh bahan (N/mm2)

2.6.4 Regangan

Adapun regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan

antara pertambahan panjang atau pendek batang dengan ukuran

mula-mula dinyatakan:

ε = …………...…………..……………………….……………. (2.17)

Dimana : ε = Regangan

ΔL = Pertambahan panjang (mm)

L = Panjang mula-mula (mm)

Regangan merupakan ukuran mengenai seberapa jauh batang

tersebut berubah bentuk. Tegangan diberikan pada material dari arah

luar, sedangkan regangan adalah tanggapan material terhadap

tegangan. Pada daerah elastis, besarnya tegangan berbanding lurus

dengan regangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan

benda tersebut disebut modulus elastisitas atau Modulus Young.

Pengukuran Modulus Young dapat dilakukan dengan menggunakan

gelombang akustik, karena kecepatan jalannya bergantung pada

Modulus Young. Secara matematis dirumuskan:

E = .. .................................................................................... … (2.18)

E = …………………………………………………………….. (2.19)

Dimana : E = Modulus Young (N/mm2)

Page 43: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

23

σ = Tegangan (N/mm2)

F = Gaya (N)

L = Panjang mula-mula (mm)

ΔL = Pertambahan panjang/pendek (mm)

A = Luas penampang (mm2)

2.6.5 Interaction Ratio

Pemeriksaan tegangan dilakukan sebagai ukuran penilaian

apakah tegangan kombinasi yang bekerja pada profil masih berada di

bawah tegangan izin laterial yang digunakan. Perbandingan antara

tegangan kerja dengan tegangan izin material disebut stress ratio

(interaction ratio) dengan bentuk persamaan sebagai berikut:

………………………........ (2.20)

Dimana : IR = Interaction ratio

σa = Tegangan aksial aktual (N/mm2)

σai = Tegangan aksial yang di izinkan (N/mm2)

σb = Tegangan lentur aktual (N/mm2)

σbi = Tegangan lentur yang izinkan (N/mm2)

2.6.6 Kurva Tegangan Regangan

Hasil-hasil pengujian biasanya tergantung pada benda uji. Oleh

karena sangat kecil kemungkinannya menggunakan struktur yang

ukurannya sama dengan ukuran benda uji, maka perlu dinyatakan

hasil pengujian dalam bentuk yang dapat diterapkan pada elemen

struktur yang berukuran berapapun. Cara sederhana untuk mencapai

tujuan ini adalah dengan mengkonversikan hasil pengujian tersebut ke

tegangan dan regangan.

Page 44: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

24

Gambar 2.9. Kurva Tegangan-Regangan Baja Struktural (Sumber: Salmon dan Jhon, 1986)

Setelah melakukan uji tarik atau tekan dan menentukan

tegangan dan regangan pada berbagai taraf beban, kita dapat

memplot diagram tegangan dan regangan. Diagram tegangan-

regangan merupakan karakteristik dari bahan yang diuji dan

memberikan informasi penting tentang besaran mekanis dan jenis

perilaku bahan baja struktural, yang dikenal dengan baja lunak atau

baja karbon rendah. Baja struktural adalah salah satu bahan metal

yang paling banyak digunakan untuk gedung, jembatan, menara, dan

jenis struktur lain.

Diagram tegangan-regangan untuk baja struktural tipikal yang

mengalami tarik diperlihatkan pada Gambar 2.9. Pada diagram terlihat

garis lurus dari pusat sumbu 0 ke titik A, yang berarti bahwa hubungan

antara tegangan dan regangan pada daerah ini linier dan proporsional,

dimana titik A tegangan maksimum, tidak terjadi perubahan bentuk

ketika beban diberikan disebut batas elastis, jadi tegangan di A disebut

limit proporsional, dan OA disebut daerah elastis.

Page 45: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

25

Dengan meningkatnya tegangan hingga melewati limit

proporsional, maka regangan mulai meningkat secara lebih cepat

untuk setiap pertambahan tegangan. Dengan demikian kurva

tegangan-regangan mempunyai kemiringan yang berangsur-angsur

semakin kecil sampai pada titik B kurva tersebut menjadi horisontal.

Mulai dari titik B terjadi perpanjangan yang cukup besar pada benda uji

tanpa adanya pertambahan gaya tarik (dari B ke C), fenomena ini

disebut luluh dari bahan, dan titik B disebut titik luluh. Di daerah antara

B dan C, bahan menjadi plastis sempurna, yang berarti bahwa bahan

terdeformasi tanpa adanya pertambahan beban. Sesudah mengalami

regangan besar yang terjadi selama peluluhan di daerah BC, baja

mulai mengalami pengerasan regang (strain hardening). Perpanjangan

benda di daerah ini membutuhkan peningkatan beban tarik, sehingga

diagram tegangan-regangan mempunyai kemiringan positif dari C ke

D, dan beban pada akhirnya mencapai harga maksimum, dan

tegangan di titik D disebut tegangan ultimite. Penarikan batang lebih

lanjut akan disertai dengan pengurangan beban dan akhirnya terjadi

putus/patah di suatu titik yaitu pada titik E.

Tegangan luluh dan tegangan ultimite dari suatu bahan disebut

juga masing-masing kekuatan luluh dan kekuatan ultimite. Kekuatan

adalah sebutan umum yang merujuk pada kapasitas suatu struktur

untuk menahan beban.Sebagai contoh kekuatan luluh dari suatu balok

adalah besarnya beban yang dibutuhkan untuk terjadinya luluh di balok

tersebut, dan kekuatan ultimit dari suatu rangka batang adalah beban

maksimum yang dapat dipikulnya, yaitu beban gagal. Tetapi dalam

melakukan uji tarik untuk suatu bahan, didefinisikan kapasitas pikul

beban dengan tegangan di suatu benda uji, bukannya beban total yang

bekerja pada benda uji. Karena itu, kekuatan bahan biasanya

dinyatakan dalam tegangan.

Untuk memodelkan tegangan regangan baja dapat digunakan

teori tegangan regangan Ramberg-Osgood, Model Ramber-Osgood

Page 46: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

26

sebenarnya tidak ditujukan khusus untuk memodelkan baja dan bisa

dipakai untuk berbagai macam material. Persamaan ini dimodifikasi

sesuai kebutuhan agar mendekati kurva tegangan-regangan baja yang

sering dipakai untuk struktur. Model Ramberg-Osgood diberikan dalam

bentuk rumus berikut:

…………...………………….……………. (2.21)

Dimana : ε = Regangan

σ = Tegangan yang bekerja (N/mm2)

E = Modulus elastis (N/mm2)

Fty = Tegangan Luluh (N/mm2)

n = koefisien Ramberg-Osgood

Pada suku di sebelah kiri σ/E, berperan dalam menentukan nilai

kurva pada zona elastis, sedangkan suku di sebelah kanan 0,002

(σ/Fty)n, berperan dalam menentukan nilai regangan pada zona plastis.

Nilai K dan n adalah konstanta sesuai dengan sifat material.

2.7 Analisa Kelelahan

2.7.1. Pengertian Kelelahan (Fatigue)

Sejak tahun 1830 telah diketahui bahwa baja yang mengalami

tegangan berulang akan rusak pada tegangan yang jauh lebih rendah

dibanding tegangan yang diperlukan untuk menimbulkan perpatahan

pada penerapan beban tunggal. Fenomena ini disebut dengan fatigue

(kelelahan). Umumnya kerusakan akibat fatigue terjadi setelah periode

penggunaan yang cukup lama.

n

tyFE

002,0

Page 47: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

27

Kerusakan fatigue pada struktur seringkali terjadi pada daerah

sambungan las karena adanya konsentrasi tegangan, seperti pada

Gambar 2.10. Kerusakan tersebut diindikasikan dengan adanya retak

yang terjadi pada lokasi sambungan, sifat sensitif sambungan terhadap

fatigue umumnya disebabkan oleh:

1. Micro crack atau inhomogenitas material yang diakibatkan

proses pengelasan.

2. Tegangan lokal akan jauh lebih besar dari tegangan nominal

karena perubahan geometri (notch).

Gambar 2.10. Contoh sambungan yang sensitif terhadap fatigue (Sumber: DNV-RP-C203: Fatigue Design of Offshore Steel Structures)

Fatigue secara sederhana dapat diartikan sebagai kelelahan

suatu struktur setelah menerima beban yang berulang-ulang (cyclic

loading). Batas dari fatigue (fatigue limit) didefinisikan sebagai stress

(tegangan) dimana material atau sambungannya dapat menahan

beban yang berulang dalam jumlah tertentu, yang nilainya didapat dari

kurva S-N (stress vs jumlah siklus pembebanan yang diizinkan).

Selain itu, masih terdapat sejumlah variabel-variabel lain yang

menyebabkan kelelahan, seperti : korosi, suhu, kelebihan beban,

struktur metalurgi, tegangan-tegangan sisa dan kombinasi, yang

cenderung untuk mengubah kondisi kelelahan.

Page 48: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

28

Gambar 2.11. Kurva S-N (Sumber: Salmon dan Jhonson, 1986)

Karakteristik kelelahan logam dapat dibedakan menjadi 2, yaitu

karakteristik makro dan karakteristik mikro. Karakteristik makro

merupakan ciri-ciri kelelahan yang dapat diamati secara visual (dengan

mata telanjang atau dengan kaca pembesar). Sedangkan karakteristik

mikro hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop. Suatu

bagian dapat dikenakan berbagai macam kondisi pembebanan,

termasuk tegangan berfluktuasi, regangan berfluktuasi, temperatur

berfluktuasi (thermal fatigue), atau dalam kondisi lingkungan korosif

atau temperatur tinggi.

Pada formulasi fatigue S-N Curves American Petroleum Institute

Recommended Practice 2A-Working Stress Design (API RP 2A-WSD)

untuk menganalisa umur kelelahan struktur bangunan lepas pantai

akibat tegangan kerja yang dialami menggunakan persamaan :

……... …………......................... (2.12)

Dimana N adalah nilai siklus yang di izinkan untuk penggunaan siklus

rentang tegangan ∆σ, dengan ∆σref dan m seperti pada penjelasan

Tabel 2.2 di bawah :

Page 49: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

29

Tabel 2.2. Formulasi Fatigue S-N Curves

Curve

∆σref M

Endurance limit at 200 million Cycles Stress range at

2 million Cycles

inverse log-log slope

X 14.5 ksi (100

MPa) 4.38 5.07 ksi(35 MPa)

X’ 11.4 ksi (79

MPa) 3.74 3.33 ksi (23 MPa)

Sumber : API RP 2A-WSD 2002

Kurva X dapat di gunakan untuk profil las terkontrol (with weld

profile control) dan memiliki ketebalan cabang sambungan kurang dari

25 mm. Untuk profil las terkontrol yang sama tetapi ketebalannya lebih

besar, perlu menggunakan efek skala. Kurva X’ dapat digunakan untuk

profil las tanpa kontrol (without weld profile control), tetapi sesuai

dengan profil dasar standar pelat (ANSI/AWS) dan memiliki ketebalan

cabang sambungan kurang dari 16 mm. Dalam penelitian ini terfokus

dengan menggunakan kurva X dimana semua profil las dalam kondisi

terkontrol.

2.7.2. Terminologi beban siklis

Menurut T.S. (2008), terdapat beberapa istilah yang

menyangkut teori fatigue, dan pengertiannya seperti pada penjelasan

di bawah ini:

1. Cyclic stress / load merupakan variasi pada tegangan atau beban yang

berulang terhadap waktu.

2. Mean stress (σm) merupakan tegangan rata-rata yang di dapat

diantara tegangan maksimum dan tegangan minimum, dengan

Persamaan 2.22.

m = .................................................... (2.22)

Page 50: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

30

3. Maximum stress (σ max) merupakan nilai tegangan maksimum

yang terjadi pada keseluruhan suatu material ketika

pembebanan.

4. Minimum stress (σ min) merupakan nilai tegangan maksimum

yang terjadi pada keseluruhan suatu material ketika

pembebanan.

5. Stress range meruapakan selisih tegangan maksimal terhadap

tegangan minimal, dengan Persamaan 2.23.

= max - min ..................................................... (2.23)

6. Amplitude of stress didefinisikan sebagai nilai setengah dari

selisih tegangan maksmal terhadap tegangan minimal, yang

diformulasikan sebagai Persamaan 2.24.

2 = ...................................................... (2.24)

7. Cycle (N) adalah siklus dimana beban bermula dari posisi rata-

rata pada waktu tertentu dan kembali ke posisi yang sama setelah

beberapa interval waktu.

8. Stress ratio (R) merupakan rasio tegangan R didefinisikan

sebagai rasio tegangan minimum terhadap tegangan maksimal.

Menggunakan Persamaan 2.25.

R = ………….…………………………………………. (2.25)

9. Fatigue life (N) adalah banyaknya siklus yang dialami oleh suatu

material atau konstruksi sebelum mengalami kegagalan

(breakdown).

2.8. Metode NLFEA

Metode NLFEA adalah salah satu metode elemen hingga yang

digunakan dan direkomendasikan oleh biro klasifikasi untuk

menghitung kekuatan struktur kapal, disamping metode lainnya seperti

Page 51: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

31

teori balok, metode pressumed stress distribution, ISUM dan ISFEM.

Hughes dan Paik (2010), menghitung dan membandingkan kekuatan-

batas struktur kapal dengan menggunakan metode teori balok, metode

presumed stress distribution, NLFEA, ISUM dan ISFEM. Penelitian ini

akan menggunakan metode NLFEA untuk menghitung kekuatan-batas

longitudinal struktur kapal tanker baik pada kondisi utuh dan setelah

mengalami kerusakan akibat kandas dan tubrukan.

Perhitungan kekuatan-batas struktur dengan metode NLFEA

perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

2.8.1. Tipe metode NLFEA

Kekuatan-batas momen lentur kapal pada kondisi utuh dan

rusak dapat dianalisa dengan menggunakan 3 tipe metode NLFEA

yaitu:

1. Analisa statis

2. Analisa quasi-statis

3. Analisa dinamis

Analisa statis dan analisa quasi statis banyak digunakan oleh

para peneliti untuk menghitung kekuatan-batas struktur kapal.

2.8.2. Algoritma iterative solution

Tiga jenis algoritma iterative solution yang dapat digunakan

pada metode NLFEA adalah algoritma Newton – Raphson, algoritma

quasi Newton – Raphson dan algoritma resiko. Algoritma N – R dan

quasi N – R dapat digunakan pada analisa statis dan analisa dinamis

implisit. Algoritma resiko hanya dapat digunakan pada analisa statis.

Analisa dinamis eksplisit tidak menggunakan algoritma iterative

solution.

Page 52: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

32

2.8.3. Proses peningkatan beban

Pembebanan yang diaplikasikan pada metode NLFEA

menggunakan proses peningkatan pembebanan. Dua jenis kontrol

beban yang digunakan untuk mendapatkan nilai kekuatan-batas

momen lentur kapal tanker yaitu kontrol kelengkungan dan kontrol

momen.

Kontrol kelengkungan dilakukan dengan menggunakan rigid link

pada kedua ujung model elemen hingga. Rigid link dihubungkan ke titik

acuan pada sumbu netral. Peningkatan nilai kelengkungan diperoleh

dengan menggunakan kecepatan akselerasi dan damping factor.

Kedua ujung pada titik acuan diberikan beban momen.

Kontrol momen dilakukan dengan menggunakan rigid link pada

salah satu ujung model elemen hingga dan ujung yang lainnya di-full

constrain. Ujung model yang menggunakan rigid link, diberikan momen

lentur. Reaksi pada ujung model yang di-constrain akan mencapai titik

batas kekuatan dari struktur.

2.8.4. Pembebanan dan Kondisi Syarat Batas

Pembebanan dan kondisi syarat batas yang diaplikasikan pada

model elemen hingga sangat tergantung pada jenis proses

peningkatan beban yang digunakan.

2.8.5. Ketidaksempurnaan Geometrik

Selama fabrikasi struktur offshore (pemotongan, rolling,

pembentukan, pengelasan dan perlakuan panas) terjadi

ketidaksempurnaan geometri dan tegangan sisa yang dapat

mempengaruhi kekuatan batas struktur. Metode NLFEA dapat

mengkondisikan ketidaksempurnaan geometrik tersebut.

Page 53: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

33

2.8.6. Spesifikasi Material

Kurva tegangan regangan dari material yang digunakan pada

model elemen hingga harus tersedia. Kurva tegangan regangan sangat

menentukan nilai kekuatan-batas dari struktur offshore Penelitian ini

menggunakan spesifikasi material pada Tabel 2.

Tabel 2.3. Spesifikasi Material

Spesifikasi Material Jenis Material

S355 Non Alloy

Density (Kg/m3) 7,85

Modulus Young (N/mm2) 210

Poisson’s Ratio 0,3

Yield Strengt (N/mm2) 295

Sumber : Ship Structure Committee, 2015

2.9. Analisa Umur Struktur

Umur kelelahan suatu struktur di dasarkan atas tiga hal yaitu

waktu terbentuknya retak waktu penjalaran retak dari retak awal

sampai retak akhir dan kepecahan akhir (BKI, 1991).

Untuk menganalisa umur kelelahan (fatigue life) struktur pada

umumnya di gunakan grafik S-N dari material pembentuk struktur yang

di perolehdari hasil percobaan. Dari grafik tersebut dapat di tentukan

besar tegangan untuk suatu jumlah siklus beban tertentu yang di

inginkan. Pendekatan ini tidak dapat menentukan secara pasti

timbulnya cacat yang mengakibatkan keretakan dan terjadinya

perubahan tingkat perambatan retak untuk mengetahui umur suatu

struktur dapat di prediksi dengan mengetahui atau menentukan adanya

kerusakan berupa cacat yang di ketahui ukurannya.

Bila jumlah siklus beban dan periode untuk semua siklus di

ketahui maka umur struktur dapat di prediksi, yaitu dari hasil kali

Page 54: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

34

jumlah siklus beban dengan periodenya. Selanjutnya dalam

menghitung umur struktur akibat terjadinya kelelahan perlu di

masukkan nilai keruntuhan ∆O. Nilai ∆O tergantung dari mudah dan

sukarnya struktur tersebut. Dengan memasukkan harga ∆O, maka

umur struktur dapat di rencanakan, sebagai berikut, (Husain, 1992):

Tσ = ∆O. N. T ……..……..........................……………….………... (2.26)

Dimana: Tσ = Umur perencanaan struktur

∆O = Nilai keruntuhan struktur (lebih kecil dari 1)

N = Jumlah siklus beban (siklus)

T = Periode struktur yang di peroleh dari analisa respons

struktur (dtk)

2.10. Gambaran Umum SACS

SACS adalah program yang dikembangkan untuk analisa

struktur dan desain struktur lepas pantai dan aplikasi rekayasa sipil

pada umumnya. SACS dikembangkan menggunakan program bahasa

Visual C++ dan Microsoft Foundation Classes (MFC).

Gambar 2.12. Software SACS

Page 55: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

35

Dibawah ini merupakan fitur utama yang dimiliki oleh SACS.

1. Modeling

Fitur ini berisi pemodelan struktur, geometri dan material

properties, peralatan dan appurtenance, dan pemodelan beban.

2. Analysis & Design

Fitur ini dapat melakukan analisa dan desain struktur. Seperti

Linear Static Analysis, Static condensation (Super Elements),

analisa interaksi struktur Soil-Pile, cek API RP 2A tubular

member dan joint , AISC Check of Steel Shapes, cek API

Bulletin 2V, DNV 30.1 dan DNV RP C201 Stiffened Plate, dan

cek API Bulletin 2U Cylindrical Shell.

3. Dynamic Analysis

Dalam analisa dinamis dapat dilakukan solusi frekuensi dan

mode shapes, analisa respon spektrum gempa (Earthquake

Response Spectrum Analysis), analisa time domain linear

dynamic terhadap gelombang reguler, gelombang acak, ground

accelerations and general time-dependent loads, analisa

frequency domain terhadap gelombang reguler.

4. Non-linear Analysis

Dalam analisa non-linear berisi analisa inkremen non-linear

statis dengan material dan geometris non-linear. Dan analisa

dinamis terhadap gelombang regular, gelombang acak,

earthquake motions and general timedependent termasuk

beban geometric and material nonlinearities.

Page 56: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

36

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah deskriptif

kualitatif, yaitu hasil penelitian serta analisanya diuraikan dalam suatu

tulisan ilmiah yang berbentuk narasi, kemudian dari analisis yang telah

dilakukan diambil suatu kesimpulan.

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian

3.2.1 Lokasi Penelitian

Simulasi dilakukan di Laboratorium Struktur, Program Studi

Teknik Kelautan, Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin, Gowa.

3.2.2 Waktu Penelitian

Waktu penelitian akan dilaksanakan selama 9 bulan yaitu bulan

Maret – November 2017.

3.3 Metode Pengambilan Data

Seperti yang telah diketahui bahwa data yang diperoleh adalah

data sekunder yang berasal dari dokumen Bangunan Lepas Pantai,

dan studi pustaka dengan mempelajari literatur yang relevan dengan

materi yang dianalisis serta penggunaan komputer dalam analisis

struktur.

3.3.1 Data Struktur Jacket tipe Fixed Offshore Platform

Dalam penelitian ini menggunakan data dari Total E & P

indonesia berupa struktur Jacket tipe Fixed Offshore Platform (struktur

terpancang) yang menggunakan 4 kaki seperti pada gambar 3.1

dengan uraian yaitu sebagai berikut:

Page 57: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

37

1. Nama Perusahaan : Total E & P indonesie

2. Lokasi : Sisi Field, East Kalimantan Indonesia

3. Kedalaman Laut : 71600 mm (71,6 m)

4. Tinggi Struktur : 76100 mm (76,1 m)

5. Berat Platform : 1350 ton

Gambar 3.1. Bentuk dan Dimensi Ketinggian Struktur Jacket (PT TOTAL E&P INDONESIE)

Untuk analisis, beban mati mencakup semua item di platform deck,

jacket, dan bridge seperti pada tabel berikut. Beban hidup didefinisikan

sebagai beban bergerak dan bersifat sementara. Beban hidup

terdistribusi rata – rata dengan intensitas 1 t/m2 diterapkan pada area

deck produksi dan area deck gudang (Shehata E. Abdel Raheem,

2013).

Page 58: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

38

Tabel 3.1. Data Beban Geladak / Topside Loads Struktur Jacket 4 Kaki

LOAD LOAD QUANTITY

Topside 4 deck 13500000 N

Live Load 25128960 N

Total Topside Loads 38628960 Newton Sumber: Total E&P Indonesia 2012

Data profil Jacket tipe Fixed Offshore Platform seperti pada

Tabel, sebagai berikut :

Tabel 3.2. Dimensi dan Jenis Profil Member Struktur Jacket 4 Kaki

Keterangan Profil Member

Jacket Leg OD 66" ; 0.75" THK

Horizontal Brace OD 12.75" ; 0.375" THK

Diagonal Brace

14" ; 0.5" THK

16" ; 0.75" THK

18" ; 0.5" THK

20" ; 0.5" THK

24" ; 0.5" THK

26" ; 0.5" THK

28" ; 0.75" THK

30" ; 0.5" THK

OD 20" ; 0.625" THK

20" ; 0.75" THK

Batter 1 : 8,5 & 1 : 12,1

Sumber: Total E&P Indonesia 2012

Spesifikasi material yang digunakan pada struktur sebagai berikut :

1. JL (Jacket Leg)

Adalah jacket leg yang merupakan kaki jacket atau bisa disebut

juga sebagai chord yang memiliki ukuran dan karakteristik

sebagai berikut :

a. Outer Diameter (OD) : 1676,4 mm

b. Web Thickness (WT) : 19,05 mm

c. Modulus Elasticity : 210000 (N/mm2)

Page 59: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

39

d. Shear Modulus : 81000 (N/mm2)

e. Yield Strength : 295 (N/mm2)

f. Tensile Strength, Ultimate : 450 – 600 (N/mm2)

g. Density : 7,85 (kg/m2)

h. Posisions Ratio : 0,3

2. HB (Horizontal Brace)

Adalah horizontal brace yang memiliki ukuran dan karakteristik

sebagai berikut :

a. Outer Diameter (OD) : 508 mm

406 mm

b. Web Thickness (WT) : 12,7 mm

c. Modulus Elasticity : 210000 (N/mm2)

d. Bulk Modulus : 160 (Mpa)

e. Shear Modulus : 81000 (N/mm2)

f. Yield Strength : 295 (N/mm2)

g. Tensile Strength, Ultimate : 450 – 600 (N/mm2)

h. Density : 7,85 (kg/m2)

i. Posisions Ratio : 0,3

3. DB (Diagonal Brace)

Adalah diagonal brace yang memiliki ukuran dan krakteristik

sebagai berikut :

a. Outer Diameter (OD) : 508 mm

609,6 mm

b. Web Thickness (WT) :15,87 mm

c. Modulus Elasticity : 210000 (N/mm2)

d. Shear Modulus : 81000 (N/mm2)

e. Yield Strength : 295 (N/mm2)

f. Tensile Strength, Ultimate : 450 – 600 (N/mm2)

g. Density : 7,85 (kg/m2)

h. Posisions Ratio : 0,3

Page 60: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

40

3.3.2 Data Lingkungan Struktur Jacket tipe Fixed Offshore

Platform

Data lingkungan untuk kondisi desain Jacket type fixed Offshore

platform adalah sebagai berikut:

Water depth (MSL) = 71.6 m

Wave periode = 10.9 s

Panjang Gelombang = 183.6 m

Tinggi Gelombang = 7.62 m

3.4 Alur Penelitian

Adapun langkah – langkah yang akan dilakukan pada proses

analisis ini adalah sebagai berikut:

1. Pengumpulan Data

Pada proses ini seluruh data yang dibutuhkan pada pembuatan

model akan dilengkapi, data tersebut berupa data ukuran utama

struktur jacket type platform, ukuran konstruksi jacket dan beban –

beban yang bekerja pada struktur jacket berupa beban geladak

atau struktur dan beban gelombang.

2. Pemodelan Struktur di Sotfware SACS

Pada pemodelan struktur jacket dengan model 3 dimensi

menggunakan program SACS sesuai dengan data yang diperoleh.

Pemodelan tersebuat dibuat menjadi 1 model struktur saja dengan

beban yang berbeda yaitu :

a. Pada kasus pertama dimana beban geladak diinput masuk

kemodel yang sudah jadi dengan mengabaikan beban

gelombang.

b. Pada kasus kedua dimana beban gelombang diinput masuk

kemodel yang sudah jadi dengan mengabaikan beban

geladak.

Page 61: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

41

3. Analisis Model Struktur

Setelah proses pemodelan pelat selesai maka tahapan

selanjutnya adalah analisis model yang telah dibuat, pada analisis

ini diharapkan model yang telah dibuat dapat running dengan baik

sehinggat dapat mengeluarkan output yang diinginkan pada

penelitian ini.

4. Pengecekan Hasil Analisis

Setelah model dianalisis (running) maka pada tahapan ini

merupakan tahapan yang menentukan bahwa model yang telah

dibuat berhasil atau tidak, berhasil atau tidaknya model yang

dibuat dapat dilihat pada menu misc lalu memilih submenu check

model apabila model yang dibuat sudah sesuai maka akan muncul

pemberitahuan No Errors Found In Checking The Model pada

kotak dialog. Selanjutnya untuk mengetahui running analysis

model sudah sesusai maka akan muncul pemberitahuan No Error

Log pada kotak dialog seperti pada gambar 3.2 dibawah ini.

Gambar 3.2. Pengecekan hasil running analysis model SACS (Hasil Olahan 2017).

5. Hasil Analisis

Ketika pengecekan analisis selesai dan analisis model

dinyatakan berhasil maka tahapan selanjutnya adalah memaparkan

hasil analisis yang telah didapatkan, berupa unity check (Interaction

ratio), grafik tegangan tegangan, deformasi, dan distribusi tegangan

aktual.

Page 62: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

42

3.5. Kerangka Penelitian

Adapun secara ringkas, diagram alur penelitian ini dapat

digambarkan dalam flow chart seperti pada Gambar 3.26 sebagai

berikut:

Gambar 3.3. Kerangka Alur Penelitian

Mulai

Pemodelan Struktur dengan menggunakan

Sofware SACS

Input Beban Geladak dan Beban Gelombang

Hasil & Kesimpulan

Studi Literatur & Data

Struktur

Perhitungan beban axial (topside structur),

beban gelombang

Respon Struktur (Interaction Ratio,

Hubungan Tegangan Regangan)

Analisa Kelelahan Umur Struktur Akibat

Beban Aksial dan Beban Gelombang

Running Static Analysis

Selesai

Page 63: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

43

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pemodelan Struktur Jacket Pada SACS

Sebelum menganalisa respon struktur jacket type platform,

terlebih dahulu struktur di modelkan dalam bentuk 3D sesuai dengan

dimensi pada data utama konstruksi struktur jacket type platform.

Berikut adalah tahapan dari pemodelan struktur pada software SACS:

1. Menjalankan aplikasi SACS kemudian memilih program precede

seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.1. Tampilan Awal Software SACS (Hasil Olahan 2017)

2. Membuat new model dengan memilih create new model

kemudian pilih start structure definition wizard seperti pada

gambar berikut:

Klik launch prescede/ modeler

Page 64: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

44

Gambar 4.2. Tampilan Awal Prescede Software SACS (Hasil Olahan 2017)

3. Input joint-joint struktur sesuai dengan ukuran seperti didata

general arrangement menggunakan option-option di menu joint,

kemudian menghubungkan setiap joint menggunakan member

di menu member seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.3. Pengimputan Nilai Koordinat Pada software SACS (Hasil Olahan 2107)

Page 65: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

45

Gambar 4.4. Hasil Penghubungan Member antar Joint Pada Software SACS (Hasil Olahan 2107)

4. Menginput ukuran utama dari frame dan tubuluar yang akan

digunakan di menu property dengan memilih submenu member

section dan submenu member group.

Gambar 4.5. Submenu Member Section pada Software SACS (Hasil Olahan 2107)

5. Mengatur spesifikasi material struktur seperti modulus elastis,

modulus geser, tegangan luluh, tensile strength dan massa jenis

melalui menu property lalu submenu member group seperti

pada gambar berikut:

Page 66: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

46

Gambar 4.6. Submenu member group pada Sotfware SACS (Hasil Olahan 2017) 6. Setelah member grup di atur maka tampilan 3D dari struktur

jack up akan terlihat seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.7. Tampilan 3D struktur jacket pada Sotfware SACS (Hasil Olahan 2017)

7. Memasukkan beban geladak melalui menu load seperti gambar

di bawah berikut:

Page 67: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

47

Gambar 4.8. Distribusi Load pada Software SACS (Hasil Olahan 2107)

8. Menginput beban lingkungan (gelombang, angin, adan arus)

dan beban mati struktur melalui menu environment lalu memilih

submenu seastate seperti gambar di bawah berikut:

Gambar 4.9. Distribusi Environment Load pada Software SACS (Hasil Olahan 2107)

9. Mengatur tumpuan kaki yang dianggap fixed melalui menu joint

dan submenu fixities seperti pada gambar berikut:

Page 68: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

48

Gambar 4.10. Joint Fixities Leg pada Software SACS (Hasil Olahan 2107)

10. Setelah model struktur dan beban struktur sudah di input maka

desain di save lalu membuat model struktur untuk kasus

berikutnya, berikut adalah hasil model akibat beban aksial,

kasus yang akan di analsis:

Gambar 4.11. Tampilan Model Jacket Akibat Beban Aksial dengan menginput beban geladak (Hasil Olahan 2017)

Page 69: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

49

Seperti yang dapat kita lihat pada gambar diatas pengimputan

beban geladak yang dibagi secara merata di setiap titik joint

yang dimana pada kasus ini beban gelombang diabaikan.

Gambar 4.12. Tampilan Model Jacket Kasus ke-2 dengan menginput beban gelombang (Hasil Olahan 2017)

Seperti yang dapat kita lihat pada gambar diatas penginputan

beban gelombang yang dimana pada kasus ini beban geladak

diabaikan.

11. Tahapan akhir dari pemodelan yaitu run analysis model struktur

dengan metode static analysis untuk model kasus 1 (beban

struktur, dan kasus 2 beban gelombang).

4.2. Hasil Run Analysis Jacket type Platform pada Software SACS

Setelah model struktur di run analysis maka program SACS

akan mengeluarkan hasil sebagai berikut:

Page 70: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

50

4.2.1. Unity Check (Interaction Ratio) Struktur

Berikut hasil analisis SACS terhadap struktur Jacket type

Platform berupa unity check (interaction ratio) pada elemen – elemen :

4.2.1.1. Unity Check Akibat Beban Geladak

Gambar 4.13. Tampilan Unity Check (interaction ratio) akibat beban geladak atau struktur

(Hasil Olahan 2017) Dari Gambar 4.13 di atas dapat dilihat bahwa struktur kaki jacket akibat

beban geladak atau struktur tidak berada dalam zona warna merah

yang menandakan nilai unity checknya lebih kecil dari 1 yang berarti

struktur tersebut bisa digunakan atau layak pakai, pada Tabel 4.1

dapat dilihat nilai Unity Check Max sebagai berikut:

Tabel 4.1. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Geladak

Group ID

Element Load Cond

Max.Unity Check

BH1 0017-0387 LOAD 0.059

HL2 0019-0343 LOAD 0.256

HL3 0021-0274 LOAD 0.22

Page 71: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

51

Lanjutan Tabel 4.1. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Geladak

Group ID

Element Load Cond

Max.Unity Check

BX1 0017-0362 LOAD 0.14

BX2 0021-0302 LOAD 0.035

BX3 0023-0155 LOAD 0.031

HL4 0023-0236 LOAD 0.24

HL5 0025-0132 LOAD 0.091

PL1 0219-0285 LOAD 0.655

PL2 0152-0214 LOAD 0.478

PL3 0366-0362 LOAD 0.021

SH1 0366-0389 LOAD 0.044

SH2 0341-0316 LOAD 0.243

SH3 0266-0241 LOAD 0.201

SH4 0181-0234 LOAD 0.252

SH5 0091-0133 LOAD 0.053

SV 0001-0075 LOAD 0.33

Sumber: Hasil Analisis SACS 2017

Seperti yang dilihat pada Gambar 4.13 dan Tabel 4.1 di atas,

berdasarkan hasil analisis SACS unity check (interaction ratio) pada

struktur jacket kasus 1 (beban geladak) dalam kondisi aman dengan

nilai interaction ratio rata – rata dibawah 1 (IR<1), dimana unity check

terbesar terjadi pada tiang pancang kaki jacket di lantai 3 dengan

nomor elemen 0219-0285 (group id PL1) dengan nilai UC (IR) = 0,655,

sementara untuk unity check terkecil terjadi pada tiang pancang di

lantai 5 dengan nomor elemen 0366-0362 (group id PL3) dengan nilai

UC (IR) = 0,021.

Page 72: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

52

4.2.1.2. Unity Check Akibat Beban Gelombang

Gambar 4.14. Tampilan Unity Check (interaction ratio) akibat beban gelombang (Hasil Olahan 2017) Dari Gambar 4.14 di atas dapat dilihat bahwa struktur kaki jacket akibat

beban gelombang tidak berada dalam zona warna merah yang

menandakan nilai unity checknya lebih kecil dari 1 yang berarti struktur

tersebut bisa digunakan atau layak pakai, dibawah ini dapat dilihat nilai

Unity Check Max pada Tabel 4.2 sebagai berikut:

Tabel 4.2. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Gelombang

Group ID

Element Load Cond

Max. Unity Check

BH1 0017-0387 SEA 0.042

HL2 0019-0343 SEA 0.089

HL3 0021-0274 SEA 0.087

Page 73: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

53

Lanjutan Tabel 4.2. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Gelombang

Group ID

Element Load Cond

Max. Unity Check

BX1 0017-0362 SEA 0.111

BX2 0021-0302 SEA 0.337

BX3 0023-0155 SEA 0.12

HL4 0023-0236 SEA 0.024

HL5 0025-0132 SEA 0.036

PL1 0219-0285 SEA 0.044

PL2 0152-0214 SEA 0.175

PL3 0366-0362 SEA 0.05

SH1 0366-0389 SEA 0.039

SH2 0306-0349 SEA 0.053

SH3 0223-0271 SEA 0.044

SH4 0164-0237 SEA 0.026

SH5 0091-0133 SEA 0.023

SV 0000-0017 SEA 0.085

Sumber: Hasil Analisis SACS 2017

Seperti yang dilihat pada Gambar 4.14 dan Tabel 4.2 di atas,

berdasarkan hasil analisis SACS unity check (interaction ratio) pada

struktur jacket kasus 1 (beban gelombang) dalam kondisi aman

dengan nilai interaction ratio rata-rata dibawah 1 (IR<1), dimana unity

check terbesar terjadi pada Brace X lantai 2 terdapat pada elemen

0021-0302 (group id BX2) dengan nilai UC (IR) = 0,337, sementara

untuk unity check terkecil terjadi pada sambungan horizontal lantai 5

terdapat pada elemen 0091-0133 (group id SH5) dengan nilai UC (IR)

= 0,023.

Page 74: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

54

4.2.1.3. Unity Check Akibat Beban Geladak dan Beban

Gelombang

Gambar 4.15. Tampilan Unity Check (interaction ratio) akibat beban geladak dan beban gelombang (Hasil Olahan 2017)

Dari Gambar 4.15 di atas dapat dilihat bahwa struktur kaki jacket akibat

beban geladak dan beban gelombang tidak berada dalam zona warna

merah yang menandakan nilai unity checknya lebih kecil dari 1 yang

berarti struktur tersebut bisa digunakan atau layak pakai, dibawah ini

dapat dilihat nilai Unity Check Max pada Tabel 4.3 sebagai berikut:

Tabel 4.3. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang

Group ID

Element Load Cond Max. Unity

Check

BH1 0017-0387 LOAD SEA 0.091

HL2 0342-0086 LOAD SEA 0.316

HL3 0077-0266 LOAD SEA 0.28

Page 75: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

55

Lanjutan Tabel 4.3. Unity Check Max Pada Setiap Group Member akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang

Group ID

Element Load Cond Max. Unity

Check

BX1 0017-0362 LOAD SEA 0.502

BX2 0087-0302 LOAD SEA 0.263

BX3 0025-0155 LOAD SEA 0.319

HL4 0234-0078 LOAD SEA 0.363

HL5 0133-0026 LOAD SEA 0.104

PL1 0351-0288 LOAD SEA 0.699

PL2 0217-0151 LOAD SEA 0.51

PL3 0369-0364 LOAD SEA 0.036

SH1 0367-0394 LOAD SEA 0.048

SH2 0341-0316 LOAD SEA 0.22

SH3 0266-0241 LOAD SEA 0.199

SH4 0181-0234 LOAD SEA 0.264

SH5 0091-0133 LOAD SEA 0.065

SV 0000-0017 LOAD SEA 0.292

Sumber : Hasil Analisis SACS 2017

Seperti dilihat pada Gambar 4.15 dan Tabel 4.3 di atas,

berdasarkan hasil analisis SACS unity check (interaction ratio) pada

struktur jacket dimana kedua beban digabungkan yaitu beban geladak

dan beban gelombang dalam kondisi aman dengan nilai interaction

ratio rata – rata dibawah 1 (IR<1), dimana unity check terbesar terjadi

pada kaki Jacket terdapat pada elemen 0351-0288 (group id PL1)

dengan nilai UC (IR) = 0,669, sementara untuk unity check terkecil

terjadi pada tiang penyangga brace lantai dasar terdapat pada elemen

0369-0364 (group id PL3) dengan nilai UC (IR) = 0,036.

4.2.2. Distribusi Tegangan Yang Bekerja Pada Struktur

Berikut hasil analisis SACS terhadap struktur jacket berupa

distribusi tegangan yang dialami pada setiap elemen-elemen struktur:

Page 76: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

56

4.2.2.1. Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak

Gambar 4.16. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Aksial (Hasil Olahan 2017)

4.2.2.2. Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak

Gambar 4.17. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Aksial (Hasil Olahan 2017)

Page 77: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

57

Dari Gambar 4.16 di atas dapat dilihat bahwa distribusi tagangan

bending Y akibat beban geladak terbesar berpusat pada area kaki

jacket lantai 4, sedangkan pada Gambar 4.17 diatas dapat dilihat

distribusi tagangan bending Z akibat beban aksial terbesar berpusat

pada area barace horizontal lantai 1,2, dan 3, pada Tabel 4.4 dibawah

ini dapat dilihat nilai Member Stress Max sebagai berikut:

Tabel 4.4. Member Stress Max Pada Setiap Group Member Akibat

Beban Geladak

GROUP ID

CRITICAL MEMBER

LOAD CON

D

MAX UNIT

Y CHK.

APPLIED STRESSES

GELADAK (N/mm2)

BEND-Y (N/mm2)

BEND-Z (N/mm2)

BH1 0381-0419 LOAD 0.061 1.18 11.97 -0.24

BX1 0020-0363 LOAD 0.374 -42.6 7.95 -1.08

BX2 0077-0301 LOAD 0.341 -37.93 -6.81 0.64

BX3 0025-0155 LOAD 0.314 -35.5 10.61 2.43

HL2 0076-0341 LOAD 0.342 48.57 -0.11 14.19

HL3 0077-0266 LOAD 0.279 40.57 0.7 10.67

HL4 0234-0078 LOAD 0.338 48.62 -0.36 -13.9

HL5 0133-0026 LOAD 0.091 -22.58 -11.17 5.17

PL1 0442-0352 LOAD 0.74 -106.77 1.68 6.61

PL2 0217-0151 LOAD 0.478 -69.37 -13.11 0.64

PL3 0366-0362 LOAD 0.021 -1.31 0.19 -2.52

SV 0004-0085 LOAD 0.33 -89.65 -45.44 8.49

Sumber : Hasil Analisis SACS 201

Page 78: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

58

Seperti dilihat pada Gambar 4.17 dan Tabel 4.4 di atas

tegangan yang bekerja terbesar terdapat pada Group ID (BX1, BX2,

BX3, HL2, HL3, HL4, PL1, PL2, dan SV), dimana distribusi tegangan

akibat beban geladak terbesar terdapat pada elemen 0442-0352

dengan nilai tegangan yang diperoleh sebesar -106.77 N/mm2,

tegangan lentur Y 1.68 N/mm2, dan tegangan lentur Z 6.61 N/mm2.

Untuk tegangan lentur Y terbesar yang bekerja terdapat pada area

Sambungan arah vertikal dengan nomor elemen 0026-0211 dan nilai

tegangan sebesar -45.44 N/mm2, sedangkan tegangan lentur Z

terbesar yang bekerja terdapat pada area Brace Horizontal Lantai 2

dengan nomor elemen 0076-0341 dan nilai tegangan yang diperoleh

sebesar 14.19 N/mm2.

4.2.2.3. Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Gelombang

Gambar 4.18. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

Page 79: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

59

4.2.2.4. Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Gelombang

Gambar 4.19. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

Dari Gambar 4.18 di atas dapat dilihat bahwa distribusi tagangan

bending Y akibat beban gelombang terbesar berpusat pada area kaki

jacket lantai 4, sedangkan pada Gambar 4.19 diatas dapat dilihat

distribusi tagangan bending Z akibat beban gelombang terbesar

berpusat pada area barace horizontal lantai 1,2, dan 3, pada Tabel 4.5

dibawah ini dapat dilihat nilai Member Stress Max sebagai berikut:

Tabel 4.5. Member Stress Max Pada Setiap Group Member Akibat Beban Gelombang

GROUP ID

CRITICAL MEMBER

LOAD COND

MAX UNITY CHK.

APPLIED STRESSES

GELOMBANG (N/mm2)

BEND-Y (N/mm2)

BEND-Z (N/mm2)

BH1 0381-0419

SEA 0.061 0.72 6.94 0.31

Page 80: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

60

Lanjutan Tabel 4.5. Member Stress Max Pada Setiap Group Member Akibat Beban Gelombang

GROUP ID

CRITICAL MEMBER

LOAD COND

MAX UNITY CHK.

APPLIED STRESSES

GELOMBANG (N/mm2)

BEND-Y (N/mm2)

BEND-Z (N/mm2)

BX1 0020-0363 SEA 0.374 40.61 6.59 0.89

BX2 0077-0301 SEA 0.341 32.93 5.19 0.43

BX3 0025-0155 SEA 0.314 33.03 9.14 1.32

HL2 0076-0341 SEA 0.342 44.75 0.19 13.91

HL3 0077-0266 SEA 0.279 39.64 0.71 9.74

HL4 0234-0078 SEA 0.338 44.52 0.32 12.42

HL5 0133-0026 SEA 0.091 21.47 11.17 4.23

PL1 0442-0352 SEA 0.74 100.89 1.13 5.87

PL2 0217-0151 SEA 0.478 64.28 12.10 0.59

PL3 0366-0362 SEA 0.021 1.27 0.15 1.49

SV 0004-0085 SEA 0.33 84.37 39.79 7.73

Sumber : Hasil Analisis SACS 2017

Seperti yang kita lihat pada gambar dan tabel di atas tegangan

yang bekerja terbesar terdapat pada Group ID (BX1, BX2, BX3, HL2,

HL3 HL4, PL1, PL2, dan SV), dimana distribusi tegangan gelombang

terbesar terdapat pada elemen 0442-0352 dengan nilai tegangan yang

diperoleh sebesar -100.89 N/mm2, tegangan lentur Y 1.13 N/mm2, dan

tegangan lentur Z 5.87 N/mm2. Untuk tegangan lentur Y terbesar yang

bekerja terdapat pada area Sambungan arah vertikal dengan nomor

elemen 0004-0085 dan nilai tegangan sebesar 39.79 N/mm2,

sedangkan tegangan lentur Z terbesar yang bekerja terdapat pada

area Brace Horizontal Lantai 2 dengan nomor elemen 0076-0341 dan

nilai tegangan yang diperoleh sebesar 13.91 N/mm2.

Page 81: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

61

4.2.2.5. Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak

dan Beban Gelombang

Gambar 4.20. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Y Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

4.2.2.6. Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak

dan Beban Gelombang

Gambar 4.21. Tampilan Distribusi Tegangan Bending Z Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

Page 82: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

62

Dari Gambar 4.20 di atas dapat dilihat bahwa distribusi tagangan

bending Y akibat beban geladak dan beban gelombang terbesar

berpusat pada area kaki jacket lantai 4, sedangkan pada Gambar 4.21

diatas dapat dilihat distribusi tagangan bending Z akibat beban aksial

terbesar berpusat pada area barace horizontal lantai 1, 2, dan 3, pada

Tabel 4.6 dibawah ini dapat dilihat nilai Member Stress Max sebagai

berikut:

Tabel 4.6. Member Stress Max Pada Setiap Group Member Akibat Beban Geladak dan Beban Gelombang

GROUP ID

CRITICAL MEMBER

LOAD COND

MAX UNITY CHK.

APPLIED STRESSES

SEA LOAD (N/mm2)

BEND-Y (N/mm2)

BEND-Z (N/mm2)

BH1 0017-0387 SEA 0.091 4.04 -14.52 -3.27

BX1 0017-0362 SEA 0.502 -50.34 -12.94 -1.32

BX2 0024-0302 SEA 0.250 -28.29 -6.72 1.14

BX3 0078-0155 SEA 0.303 -35.68 -6.03 0.06

HL2 0342-0086 SEA 0.316 44.70 -1.19 13.25

HL3 0269-0087 SEA 0.276 41.20 -2.83 8.73

HL4 0235-0210 SEA 0.361 51.51 -7.93 13.23

HL5 0133-0026 SEA 0.091 -12.12 6.77 0.20

PL1 0442-0352 SEA 0.689 -118.66 2.53 3.94

PL2 0217-0151 SEA 0.510 73.56 -14.73 0.25

PL3 0366-0362 SEA 0.023 -1.42 -1.66 -2.43

SV 0005-0018 SEA 0.33 -39.69 16.06 -3.70

Sumber : Hasil Analisis SACS 2017

Seperti yang kita lihat pada gambar dan tabel di atas tegangan

yang bekerja terbesar terdapat pada Group ID (BX1, BX2, BX3, HL2,

HL3 HL4, PL1, PL2, dan SV), dimana distribusi tegangan akibat beban

geladak dan beban gelombang terbesar terdapat pada elemen 0442-

Page 83: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

63

0352 dengan nilai tegangan yang diperoleh sebesar -118.66 N/mm2,

tegangan lentur Y 2.53 N/mm2, dan tegangan lentur Z 3.94 N/mm2.

Untuk tegangan lentur Y terbesar yang bekerja terdapat pada area

Sambungan arah vertikal dengan nomor elemen 0005-0018 dan nilai

tegangan sebesar -16.06 N/mm2, sedangkan tegangan lentur Z

terbesar yang bekerja terdapat pada area Brace Horizontal Lantai 2

dengan nomor elemen 0342-0086 dan nilai tegangan yang diperoleh

sebesar 13.25 N/mm2.

4.3 Analisa Hubungan Tegangan Regangan Yang Bekerja Pada Struktur

Diagram tegangan-regangan merupakan karakteristik dari

kekuatan bahan atau material struktur, dimana penelitian ini pada

struktur jacket menggunankan material baja ASTM A355. Analisa

hubungan tegangan regangan material baja ASTM A355 dengan

kondisi struktur kasus 1, dan kasus 2 adalah sebagai berikut:

4.3.1 Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.7. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak

No. Element Aksial (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 000.00 0.0000

2 0219-0285 100.05 0.0005

3 0283-0221 100.07 0.0005

4 0295-0206 81.54 0.0004

5 0296-0205 81.52 0.0004

6 0350-0287 104.75 0.0005

7 0351-0288 104.75 0.0005

8 0354-0299 74.27 0.0004

Page 84: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

64

Lanjutan Tabel 4.7. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Geladak

No. Element Aksial (N) Regangan (Ɛ)

9 0355-0300 74.26 0.0004

10 0441-0353 106.76 0.0005

11 0442-0352 106.77 0.0005

12 0443-0357 65.32 0.0003

13 0444-0356 65.33 0.0003

14 0152-0214 69.36 0.0003

15 0161-0154 64.82 0.0003

16 0162-0153 64.83 0.0003

17 0202-0159 64.82 0.0003

18 0203-0160 64.83 0.0003

19 0217-0151 69.37 0.0003

20 177 0.0008

21 295 0.0014 Sumber: Hasil Analisis SACS 2017

Dari Tabel 4.7 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan yang

terjadi akibat beban geladak, sehinggga dibuatlah gerafik yang dimana

grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.22 dibawah ini.

Gambar 4.22. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan

Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017)

Page 85: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

65

Dari Gambar 4.22 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

aksial dengan regangan akibat beban geladak masih berada dalam

area elastis yang dimana pada area tersebut struktur kaki jacket masih

sangat jauh dari nilai tegangan yelding atau tegangan izin yang

diberikan.

4.3.2 Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.8. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak

No Element Bending Y (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 0.65 0.000003

3 0283-0221 0.65 0.000003

4 0295-0206 2.98 0.000014

5 0296-0205 2.97 0.000014

6 0350-0287 2.48 0.000012

7 0351-0288 2.48 0.000012

8 0354-0299 3.29 0.000016

9 0355-0300 3.29 0.000016

10 0441-0353 1.68 0.000008

11 0442-0352 1.68 0.000008

12 0443-0357 2.95 0.000014

13 0444-0356 2.95 0.000014

14 0152-0214 13.1 0.000062

15 0161-0154 18.35 0.000087

16 0162-0153 18.35 0.000087

17 0202-0159 6.1 0.000029

18 0203-0160 6.09 0.000029

19 0217-0151 13.11 0.000062

20 221.25 0.001054

21 295 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Page 86: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

66

Dari Tabel 4.8 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan yang

terjadi akibat beban geladak, sehinggga dibuatlah gerafik yang dimana

grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.23 dibawah ini.

Gambar 4.23. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017) Dari Gambar 4.23 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Y dengan regangan akibat beban geladak masih berada

dalam area elastis yang dimana pada area tersebut struktur kaki jacket

masih jauh dari nilai tegangan yelding atau tegangan izin yang

diberikan.

4.3.3 Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.9. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak

No Element Bending Z (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 2.44 0.000012

Page 87: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

67

Lanjutan Tabel 4.9. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak

No Element Bending Z (N) Regangan (Ɛ)

3 0283-0221 2.44 0.000012

4 0295-0206 1.11 0.000005

5 0296-0205 1.11 0.000005

6 0350-0287 1.58 0.000008

7 0351-0288 1.57 0.000007

8 0354-0299 0.81 0.000004

9 0355-0300 0.81 0.000004

10 0441-0353 6.61 0.000031

11 0442-0352 6.61 0.000031

12 0443-0357 0.64 0.000003

13 0444-0356 0.64 0.000003

14 0152-0214 0.64 0.000003

15 0161-0154 0.41 0.000002

16 0162-0153 0.41 0.000002

17 0202-0159 0.68 0.000003

18 0203-0160 0.68 0.000003

19 0217-0151 0.64 0.000003

20 221.25 0.001054

21 295 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Dari Tabel 4.9 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan yang

terjadi akibat beban geladak, sehinggga dibuatlah gerafik yang dimana

grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.24 dibawah ini.

Gambar 4.24. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Geladak (Hasil Olahan 2017)

Page 88: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

68

Dari Gambar 4.24 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Z dengan regangan akibat beban geladak masih berada

dalam area elastis yang dimana pada area tersebut struktur kaki jacket

masih jauh dari nilai tegangan yelding atau tegangan izin yang

diberikan.

4.3.4 Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.10. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

No. Element Aksial (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 00.00 0.0000

2 0219-0285 50.05 0.0002

3 0283-0221 50.05 0.0002

4 0295-0206 81.54 0.0004

5 0296-0205 81.52 0.0004

6 0350-0287 90.75 0.0004

7 0351-0288 90.75 0.0004

8 0354-0299 74.27 0.0004

9 0355-0300 74.26 0.0004

10 0441-0353 100.64 0.0005

11 0442-0352 100.89 0.0005

12 0443-0357 65.32 0.0003

13 0444-0356 65.33 0.0003

14 0152-0214 69.36 0.0003

15 0161-0154 64.82 0.0003

16 0162-0153 64.83 0.0003

17 0202-0159 64.82 0.0003

18 0203-0160 64.83 0.0003

19 0217-0151 69.37 0.0003

20 177 0.0008

21 295 0.0014 Sumber: Hasil Analisis SACS 2017

Page 89: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

69

Dari Tabel 4.10 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.25 dibawah ini.

Gambar 4.25. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan (Hasil Olahan 2017) Dari Gambar 4.25 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

aksial dengan regangan masih berada dalam area elastis yang dimana

pada area tersebut struktur kaki jacket masih jauh dari nilai tegangan

yelding atau tegangan izin yang diberikan.

4.3.5 Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.11. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

No Element Bending Y (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 0.65 0.000003

3 0283-0221 0.65 0.000003

4 0295-0206 2.98 0.000014

5 0296-0205 2.97 0.000014

Page 90: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

70

Lanjutan Tabel 4.11. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

No Element Bending Y (N) Regangan (Ɛ)

6 0350-0287 2.48 0.000012

7 0351-0288 2.48 0.000012

8 0354-0299 3.29 0.000016

9 0355-0300 3.29 0.000016

10 0441-0353 1.68 0.000008

11 0442-0352 1.68 0.000008

12 0443-0357 2.95 0.000014

13 0444-0356 2.95 0.000014

14 0152-0214 13.1 0.000062

15 0161-0154 18.35 0.000087

16 0162-0153 18.35 0.000087

17 0202-0159 6.1 0.000029

18 0203-0160 6.09 0.000029

19 0217-0151 13.11 0.000062

20 221.25 0.001054

21 295 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Dari Tabel 4.11 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.26 dibawah ini.

Gambar 4.26. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

Page 91: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

71

Dari Gambar 4.26 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Y dengan regangan masih berada dalam area elastis yang

dimana pada area tersebut struktur kaki jacket masih jauh dari nilai

tegangan yelding atau tegangan izin yang diberikan.

4.3.6 Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.12. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan

No Element Bending Z (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 2.44 0.000012

3 0283-0221 2.44 0.000012

4 0295-0206 1.11 0.000005

5 0296-0205 1.11 0.000005

6 0350-0287 1.58 0.000008

7 0351-0288 1.57 0.000007

8 0354-0299 0.81 0.000004

9 0355-0300 0.81 0.000004

10 0441-0353 6.61 0.000031

11 0442-0352 6.61 0.000031

12 0443-0357 0.64 0.000003

13 0444-0356 0.64 0.000003

14 0152-0214 0.64 0.000003

15 0161-0154 0.41 0.000002

16 0162-0153 0.41 0.000002

17 0202-0159 0.68 0.000003

18 0203-0160 0.68 0.000003

19 0217-0151 0.64 0.000003

20 221.25 0.001054

21 295.00 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Page 92: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

72

Dari Tabel 4.12 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.27 dibawah ini.

Gambar 4.27. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang (Hasil Olahan 2017)

Dari Gambar 4.27 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Z dengan regangan akibat beban gelombang masih berada

dalam area elastis yang dimana pada area tersebut struktur kaki jacket

masih jauh dari nilai tegangan yelding atau tegangan izin yang

diberikan.

4.3.7 Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.13. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

No. Element Aksial (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 000.00 0.0000

Page 93: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

73

Lanjutan Tabel 4.13. Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

No. Element Aksial (N) Regangan (Ɛ)

2 0219-0285 100.05 0.0005

3 0283-0221 100.07 0.0005

4 0295-0206 81.54 0.0004

5 0296-0205 81.52 0.0004

6 0350-0287 104.75 0.0005

7 0351-0288 104.75 0.0005

8 0354-0299 74.27 0.0004

9 0355-0300 74.26 0.0004

10 0441-0353 118.66 0.0006

11 0442-0352 118.62 0.0006

12 0443-0357 65.32 0.0003

13 0444-0356 65.33 0.0003

14 0152-0214 69.36 0.0003

15 0161-0154 64.82 0.0003

16 0162-0153 64.83 0.0003

17 0202-0159 64.82 0.0003

18 0203-0160 64.83 0.0003

19 0217-0151 69.37 0.0003

20 177 0.0008

21 295 0.0014

Sumber: Hasil Analisis SACS 2017

Dari Tabel 4.13 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.28 dibawah ini.

Page 94: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

74

Gambar 4.28. Grafik Hubungan Tegangan Aksial dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban geladak (Hasil Olahan 2017) Dari Gambar 4.28 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

aksial dengan regangan akibat beban gelombang dan beban geladak

masih berada dalam area elastis yang dimana pada area tersebut

struktur kaki jacket masih jauh dari nilai tegangan yelding atau

tegangan izin yang diberikan.

4.3.8 Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.14. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

No Element Bending Y (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 0.65 0.000003

3 0283-0221 0.65 0.000003

4 0295-0206 2.98 0.000014

5 0296-0205 2.97 0.000014

6 0350-0287 2.48 0.000012

Page 95: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

75

Lanjutan Tabel 4.14. Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

No Element Bending Y (N) Regangan (Ɛ)

7 0351-0288 2.48 0.000012

8 0354-0299 3.29 0.000016

9 0355-0300 3.29 0.000016

10 0441-0353 1.68 0.000008

11 0442-0352 1.68 0.000008

12 0443-0357 2.95 0.000014

13 0444-0356 2.95 0.000014

14 0152-0214 13.1 0.000062

15 0161-0154 18.35 0.000087

16 0162-0153 18.35 0.000087

17 0202-0159 6.1 0.000029

18 0203-0160 6.09 0.000029

19 0217-0151 13.11 0.000062

20 221.25 0.001054

21 295 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Dari Tabel 4.14 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.29 dibawah ini.

Gambar 4.29. Grafik Hubungan Tegangan Bending Y dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak (Hasil Olahan 2017)

Page 96: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

76

Dari Gambar 4.29 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Y dengan regangan akibat beban gelombang dan beban

geladak masih berada dalam area elastis yang dimana pada area

tersebut struktur kaki jacket masih jauh dari nilai tegangan yelding atau

tegangan izin yang diberikan.

4.3.9 Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak

Berdasarkan analisis SACS didapat hasil tegangan-tegangan

yang bekerja pada setiap elemen-elemen pada struktur jacket baik

berupa tegangan aksial, tegangan lentur, ataupun tegangan geser.

Tabel 4.15. Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan

No Element Bending Z (N) Regangan (Ɛ)

1 0000-0000 0.00 0.000000

2 0219-0285 2.44 0.000012

3 0283-0221 2.44 0.000012

4 0295-0206 1.11 0.000005

5 0296-0205 1.11 0.000005

6 0350-0287 1.58 0.000008

7 0351-0288 1.57 0.000007

8 0354-0299 0.81 0.000004

9 0355-0300 0.81 0.000004

10 0441-0353 6.61 0.000031

11 0442-0352 6.61 0.000031

12 0443-0357 0.64 0.000003

13 0444-0356 0.64 0.000003

14 0152-0214 0.64 0.000003

15 0161-0154 0.41 0.000002

16 0162-0153 0.41 0.000002

17 0202-0159 0.68 0.000003

18 0203-0160 0.68 0.000003

19 0217-0151 0.64 0.000003

20 221.25 0.001054

21 295.00 0.001405 Sumber: Hasil Analisis 2017

Page 97: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

77

Dari Tabel 4.15 di atas dapat dilihat hubungan tegangan regangan

yang terjadi akibat beban aksial, sehinggga dibuatlah gerafik yang

dimana grafik tersebut dapat dilhat pada Gambar 4.30 dibawah ini.

Gambar 4.30. Grafik Hubungan Tegangan Bending Z dengan Regangan Akibat Beban Gelombang dan Beban Geladak (Hasil Olahan 2017)

Dari Gambar 4.30 di atas dapat dilihat bahwa hubungan tegangan

bending Z dengan regangan akibat beban gelombang dan beban

geladak masih berada dalam area elastis yang dimana pada area

tersebut struktur kaki jacket masih jauh dari nilai tegangan yelding atau

tegangan izin yang diberikan.

4.4. Analisa Kelelahan Struktur

Bangunan lepas pantai banyak sekali mengalami beban yang

sifatnya berulang (siklik) yang menyebabkan berkurangnya kekuatan.

Fenomena ini dikenal dengan istilah fatigue, dan secara esensial

ditandai dengan proses keretakan (crack) dan pada proses selanjutnya

terjadi penjalaran dan kerusakan (Soedjono,JJ 1989). Analisa

kelelahan penting dilakukan untuk memprediksikan besar relative dari

fatigue life pada sambungan kritis.

Page 98: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

78

Beberapa parameter yang mempengaruhi kelelahan pada

tubular joint dan digunakan sebagai pertimbangan oleh perancang

adalah:

1. Geometri dari tubular joint

2. Type, amplitude, dan distribusi beban yang bekerja pada

struktur.

3. Proses fabrikasi.

Proses setelah fabrikasi yang dilakukan pada tubular joint untuk

memperbaiki umur kelelahan dan aspek yang lain. Kondisi lingkungan

pada saat pertama kali terjadi retak dan perambatannya beban statis

pada chord.

Kelelahan adalah sistem struktur yang disebabkan oleh siklus,

batas kelelahan didefinisikan sebagai tegangan terhadap siklus

dengan loading yang memiliki jumlah yang tidak terbatas. Kekuatan

lelah dari struktur adalah tekanan maksimum terhadap beban tanpa

mengalami runtuh pada frekuensi beban tertentu.

Umur kelelahan dari sebuah sambungan yang di las bergantung

pada banyak faktor. Antara lain karakteristik material, cacat dan retak

mikro, bentuk geometris las dan lainnya. Kerusaka akibat kelelahan

pada struktur lepas pantai secara dominan disebabkan oleh beban

gelombang. Tegangan yang disebabkan oleh beban ini selalu berubah

arah dan besarnya dan berlangsung secara acak.

Tegangan tekuk dapat disebut proses dimana struktur tidak

mampu mempertahankan bentuk aslinya. Konsekuensi dari buckling

pada dasarnya adalah masalah geometris dimana besar defleksi dapat

terjadi dan membuat struktur menjadi cacat, membungkuk atau tekuk

(Muis Alie, 2016). Untuk menghitung analisa kelelahan struktur dapat

digunakan formula kurva S-N API RP 2A-WSD yaitu pada Persamaan

Page 99: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

79

2.12 dan memasukan nilai dari Tabel 2.2, dengan uraian sebagai

berikut:

Dengan: N = Banyaknya siklus beban sampai struktur mengalami

kegagalan.

∆σ = Rentang tegangan (σmax - σmin).

= Rentang tegangan pada siklus sebanyak 2 x 106 kali.

Nilai σmax dan σmin diperoleh dengan mengunaka metode

NLFEA yang tercantum pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5. Sehingga

perhitungan untuk ∆σ menggunakan Persamaan 2.13, yaitu:

a. Perhitungan umur struktur akibat beban geladak yaitu:

∆σ = σmax - σmin

∆σ = -106.77 – (-14,69) = 121.46 N/mm2

Dimana nilai m dan di asumsikan mengunakan curva

x (Tabel 2.2).

m = 4,38

= 100 N/mm2

Sehingga;

N = 2731254826 = 2,73 x 109

Kemudian untuk umur struktur digunakan Persamaan

2.17 dengan mengabaikan periode beban gelombang signifikan

dengan uraian sebagai berikut:

Tσ = ∆O. N. T1/3

Page 100: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

80

Tσ =

=

= 185 Tahun

Jadi, dengan jumlah siklus 2731254826 atau 2,73 x 109

dan umur struktur diperoleh adalah 185 Tahun.

b. Sedangkan perhitungan umur struktur akibat beban gelombang

yaitu:

∆σ = σmax - σmin

∆σ = 100.89 – (-13,14) = 114,03 N/mm2

Dimana nilai m dan di asumsikan mengunakan curva x

(Tabel 2.2).

m = 4,38

= 100 N/mm2

Sehingga

N = 1125346413 = 1,12 x 109

Kemudian untuk umur struktur digunakan Persamaan

2.17 dengan mengabaikan beban struktur atau geladak dengan

uraian sebagai berikut:

Tσ = ∆O. N. T1/3

Tσ =

=

Page 101: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

81

= 108 Tahun

Jadi, dengan jumlah siklus 1125346413 atau 1,12 x

109 dan umur struktur diperoleh adalah 108 Tahun.

Page 102: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

82

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Penelitian ini menggunakan metode nonlinear finite element

analysis (NLFEA) dan formulasi fatigue S-N Curves American

Petroleum Institute Recommended Practice 2A-Working Stress Design

(API RP 2A-WSD) untuk menganalisa umur kelelahan struktur

bangunan lepas pantai akibat tegangan kerja yang dialami. Dari hasil

metode NLFEA dan formulasi fatigue S-N curves API RP2A-WSD

diperoleh kesimpulan bahwa:

1. Pada kondisi pembebanan aksial struktur bangunan jacket

dengan nilai jumlah siklus yang didapatkan sebesar

2731254826 atau 2,73 x 109 maka umur struktur diperoleh

adalah 185 Tahun.

2. Pada kondisi pembebanan vertikal (beban gelombang) struktur

bangunan jacket dengan nilai jumlah siklus yang didapatkan

sebesar 1125346413 atau 1,12 x 109 dan umur struktur

diperoleh adalah 108 Tahun.

Kedua perbandingan umur struktur diatas dengan pembebanan

yang berbeda, dapat disimpulkan bahwa pembebanan pada kondisi

aksial umur struktur jauh lebih lama dengan umur struktur yang

diperoleh adalah 185 tahun dibandingkan dengan pembebanan pada

kondisi lateral (beban gelombang) dengan umur struktur yang

diperoleh adalah 108 tahun.

5.2. Saran

1. Beban yang digunakan dalam penelitian kali ini hanya

menggunakan beban gelombang dan beban geladak/struktur,

Page 103: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

83

oleh karena itu perlu dikembangkan lagi dengan menambahkan

beban agin, beban arus, dan beban gempa dll.

2. Perbandingan umur struktur hanya menggunakan software

SACS saja, oleh karena itu perlu menggunakan software bantu

lain, untuk memperoleh hasil yang lebih akurat.

3. Dalam penelitian perbandingan umur kelelahan struktur ini perlu

dihitung nilai umur perelemen agar nilai yang didapatkan lebih

akurat dalam perbandingan umur tersebut.

Page 104: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

84

Daftar Pustaka

API (2000), Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms – Working Stress Design , 21st Ed., American Petroleum Institute, Washington D.C.

BKI, 1991. Pedoman Rancang Bangun Bangunan Lepas Pantai di

Perairan Indonesia, BKI, ITS. JAKARTA.

Claus, et. al., 1994.Offshore Structure. Volume II. Spriger.

Dawson, T.H., 1981. Offshore Structural Engineering, Prentice Hall, Inc., New York.

Djatmiko, E. B., 2003. “Analisis Kelelahan Struktur Bangunan Laut”,

Kursus Singkat Offshore Structure Design And Modelling, Surabaya.

Geschwindner, F.L., 2003. A Practical Look At Frame Analysis,

Stability and Leaning Columns. Engineering Journal AISC, Volume 4, pp. 164-181.

Husain, S., 1992. Analisa Kelelahan Elemen Tendon Struktur BLP

Berdasarkan Spektrum Beban Dinamis Gelombang, Tesis, Bandung. Program Studi Teknik Struktur Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung.

Juswan, dan Taufiqur Rahman. 2003. Struktur Bangunan Laut.

Penulisan Buku Ajar Proyek Kerjasama Segitiga Biru (ITS – UNHAS – UNPATTI), Makassar.

Khalifa, A.A, Haggag Aboul, S.Y.,and Fayed, M.N., 2014. Fatique

Asseeement Analysis of Ofshore Structures with Application to an Existing Platform in Suez Gulf, Egypt. World.

Lee, S.J., et. al.,2015. Evaluation of Buckling Strength for Desain

Consideration of Offshore Structure. In: Proceedings of the 25th. International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE) Kona, Hawaii, pp. 31 – 37 Applied Science Journal, Volume 30, pp. 1000 – 1019.

Muis Alie, M.Z., 2016. The Effect Of Symmetrical and Asymmetrical

Configuration Hapes On Bukling and Fatique Stength

Analysis Of Fixed Offshore Platform, Department of

Page 105: PERBANDINGAN UMUR STRUKTUR KAKI JACKET ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital...Offshore structure including jacket type will receives structural loads and cyclic

85

Naval Architect and Ocean Engineering, Faculty of

Engineering, Hasanuddin University, Gowa 92172,

Indonesia.

Salmon C.G., dan Jhon E.J., 1986. Struktur Baja, Disain dan Perilaku, Edisi 2, Erlangga, Jakarta.

Soedjono, JJ., 1989, “Diktat Kuliah Perencanaan Sistem Bangunan Laut 1”, Jurusan Teknik Kelautan, ITS, Surabaya.

Schuring, M., and Bertram, A., 2011. The Torsional Buckling of a Cruciform Colmn Under Compressie Load With a Vertex Plasticity Model. International Journal of Solids and Structures, Volume 48, pp.1-11

Total E&P Indonesie. 2012. WPS2-STRUCTURAL DRAWING LIST. Jakarta – Indonesia.

Wang, C.K. 2002. Analisis Struktur Lanjutan. Erlangga. Jakarta.