Analisis Respon Struktur Module Support Frame (MSF) Marlin B ESSO KTT Gas 2 Akibat Pembebanan Statik Struktur Menggunakan SAP 2000DENNYZA KURNIA SARI 07/256585/TK/33350

JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2011

LATAR BELAKANGStruktur anjungan lepas pantai (offshore platform) dirancang dalam 4 kondisi:

Kondisi Fabrikasi

Kondisi Transportasi

Kondisi Lifting

Kondisi Inplace (Operasi dan Badai)

Offshore platform mengalami respon yang berbeda pada keempat kondisi tersebut. Respon struktur saat di lapangan dan di lokasi instalasi berbeda.

Marlin B ESSO KTT 2 platform

Module Support Frame (MSF) Marlin B ESSO KTT 2 adalah bagian platform yang berfungsi menyalurkan beban-beban dek modul ke jacket. Respon struktur MSF mempengaruhi besar beban yang ditransfer ke jacket.

Dek Marlin B ESSO KTT 2 platform

Analisis dilakukan untuk mengetahui respon struktur dan transfer beban MSF pada kondisi inplace (operasi dan badai) akibat beban-beban yang ditumpunya. Analisis dilakukan dengan bantuan Program SAP 2000.

TUJUAN1. Mengetahui gaya-gaya dalam dan deformasi bridge terhadap berat beban yang didukungnya selama kondisi inplace. 2. Mengetahui gaya bridge di masing-masing tumpuan yang akan membebani MSF pada kondisi inplace, serta mengetahui berat total bridge dari penjumlahan gaya pada masing-masing tumpuan. 3. Mengetahui gaya-gaya dalam dan deformasi MSF terhadap berat beban yang didukungnya selama kondisi inplace. 4. Mengetahui besarnya gaya pada leg MSF yang ditransfer ke jacket pada kondisi inplace, serta berat total MSF dari penjumlahan gaya pada masing-masing leg MSF.

MANFAAT MANFAAT Mengetahui prosedur perhitungan beban-beban (beban mati, beban hidup, dan beban angin) pada MSF sebagai dasar dalam perancangan MSF, dengan pertimbangan perbedaan kondisi pada struktur. Mengetahui perbedaan respon pada struktur akibat kondisi yang berbeda untuk selanjutnya menjadi pertimbangan untuk mengadakan penelitian tentang geladak (topside platform).

BATASAN MASALAH1. Analisis struktur menggunakan software SAP 2000.10 versi 14 2. Code dan standard yang digunakan:x x API RP 2A WSD 21th Edition AISC ASD 9th Edition.

3. Modul 1, 2A, 2B, 3 dan flare boom tidak dimodelkan. Bridge dimodelkan untuk perhitungan beban MSF. 4. Jacket tidak diperhitungkan dan tidak dimodelkan. Pengaruh getaran dari jacket akibat gelombang dan gaya gempa tidak diperhitungkan dalam struktur MSF. Analisis MSF hanya dilakukan untuk beban operasional dan beban angin.

TINJAUAN PUSTAKASoedjono (1998) mengelompokkan konstruksi anjungan lepas pantai menjadi 3 jenis:

Anjungan Terpancang (Fixed Offhore Platform)

Anjungan Struktur Lentur (Compliant Platform)

Anjungan Terapung (Mobile Offshore Drilling Units/Floating Production Platform)

Struktur anjungan lepas pantai tipe fixed jacket-steel structure platform terdiri dari 2 bagian (Fauzan, 2010):

GELADAK (TOPSIDE PLATFORM) (TOPSIDE PLATFORM)Berdasarkan berat total geladak, geladak atas (topside) fixed jacket-steel structure platform dibedakan menjadi 2 jenis:

Integrated Deck

Modularized Deck

ANALISIS ANJUNGAN LEPAS PANTAI1. 2. 3. 4. Analisis Inplace Analisis Seismik Analisis Fatigue Analisis Plastic Collapse

LANDASAN TEORIPerencanaan GeladakBatas Rasio D/t(Supriadin, 2009)

Batas Rasio Kerampingan(Supriadin, 2009)

Komponen Struktur Rangka Kaki Struktur Sambungan Kaki Brace Sambungan Brace Kaki Geladak Brace Truss Geladak

D/t 45 30 35 40 60 35 40 35 40 35 45

AREA Teluk Meksiko Pantai Timur USA Pantai Barat USA Alaska Laut Utara Timur Tengah Asia Tenggara

kl/r 85 80 80 75 75 110 110

Bagian dek dari topside terbawah harus memiliki air gap (jarak bersih) sebesar 5 feet atau setara dengan 1,5 meter dari elevasi pasang tertinggi (HAT) ditambah setengah tinggi gelombang (API RP 2A WSD 21th Edition, 2000)

Konsep Dasar Perencanaan Struktur BajaPerbedaan Konsep ASD dan LRFD(Djokosentri, 2011)

Perbedaan

Rumusan

ASD LRFD Kuat ijin setiap komponen struktur Kuat rencana komponen struktur tidak tidak boleh kurang dari kekuatan boleh kurang dari kekuatan yang yang dibutuhkan dibutuhkan, yang ditentukan berdasarkan kombinasi pembebanan LRFD Ru = kekuatan yang dibutuhkan Rn = kekuatan nominal ; = faktor tahanan/reduksi (>1) Rn/; = kuat ijin Tidak diterapkan, langsung beban kerja tak terfaktor.

Beban Terfaktor

Ru = kekuatan yang dibutuhkan Rn = kekuatan nominal J = faktor tahanan/reduksi (1,0 STRUKTUR TIDAK AMAN) Dilakukan perubahan material pada Batang yang overstressed.

Material diubah sampai STRUKTUR AMAN

Nomor

batang112 116 123 139 155 165 168 218 238 239 240 241 242 312

Material sebelumnya PG5 PG5 PG4 PG4 P457X12,7 P1650X55 P1650X55 P457X12,7 P324X12,7 P406X12,7 P406X12,7 P406X12,7 P406X12,7 P273X12,7

Material Pengganti FB1 FB1 PG5 PG5 P457X15,9 P1650X60 P1650X70 P457X15,9 P508X15,9 P508X15,9 P508X15,9 P508X15,9 P508X15,9 P660X19,1

Hasil Analisis MSFGaya Dalam MSFCek Gaya Aksial Local Buckling (setelah material diganti) Batang Tekan (168) Nyata Ijin 39.063 MPa 244,04 MPa 25,571 60 0,157 MPa (Mayor) 0,388 MPa (Minor) 0,438 MPa (Mayor) 0,659 MPa (Minor) 0,158 311,25 MPa Batang Tarik (104) Nyata Ijin 61,826 MPa 249 MPa 45 60,993 MPa (Mayor) 10,705 MPa (Minor) 0,339 MPa (Mayor) 0,4948 MPa (Minor) 0,4969 60

Tegangan Lentur

249 MPa

Geser

166 MPa

100,171 MPa

Kombinasi Aksial dan Lentur

1,0

1,0

Deformasi MSF

(setelah material diganti)

Deformasi ijin = L/24360 = 83,333 mm Deformasi maksimum MSF = 77,167 mm < Deformasi Ijin (AMAN)

Gaya pada leg MSFGaya pada Joint Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz Fx Fy Fz COMB

Gaya terbesar pada leg 115Gaya pada tiap Leg 113 -218 1,86 572 -214 1,93 569 -216 2,40 571 -216 2,41 571 -214 1,81 573,1 -214 2,02 569,6 -216 2,40 571 -216 2,41 571,5 114 187 72,5 1.293 188 72,5 1.292 187,6 72,39 1.292 187,4 72,39 1.292 186,43 72,52 1.293,1 188,68 72,65 1.292,8 187,60 72,39 1.292,8 187,43 72,39 1.292 115 -46 159 1.579 -45,3 160,3 1.578 -45,8 160,3 1.579 -45,9 160,3 1.579 -46,5 159 1.579 -45 160 1.578 -45,8 160 1579 -45,9 160,3 1573 124 -239 30 1.053 -243 28,9 1.052 -231 28,24 1.036 -231 28,25 1.036 -238 30,8 1.053 -243 29,07 1.052 -231 28 1.036 -232 28,3 1.035 125 48 -25 158 45,67 -25,60 161,11 43 -25,22 162,70 42,83 -25,33 162,78 50,04 -25,78 157,60 45,67 -25,46 161,03 43,00 -25,22 162,70 42,83 -25,33 162,78 126 156 -61,88 1.054 154,4 -61,86 1.055 152,79 -62,05 1.055 152,59 -62,05 1.055 156,79 -61,86 1.054 154,40 -61,74 1.055 152,76 -62,05 1.055 152,59 -62,05 1.055 127 10,11 -172 1.011 9,27 -171 1.011 8,46 -172 1.012 8,30 -172 1.012 10,43 -172 1.010 9,28 -171 1.011 8,46 -172 1.012 8,30 -172 1.012

112 101 -3,07 1.293 105 -5,76 1.294 103 -3,97 1.294 102 -3,99 1.294 99,9 -2,09 1.293 105,4 -5,66 1.294 103 -3,97 1.294 102,7 -3,99 1.294

1

2

3

4

5

6

7

8

126 125

127 115 114

124 113 Leg 115 mendukung: Module1, Modul3, dan Flare Boom

112

Berat Total MSF

Transfer beban MSF ke jacket dalam 8 kombinasi pembebanan Berat (T) Kondisi Inplace COMB4 COMB5 1.294,1 1.293,3 571,5 573,1 1.292,7 1.293,1 1.579,4 1.579,4 1.035,8 1.053,6 162,78 157,6 1.055,5 1.054,8 1.012,5 1.010,8 8.004,4 8.015,8

Nomor Joint 112 113 114 115 124 125 126 127 TOTAL

COMB1 COMB2 COMB3 1.293,6 1.294,2 1.284,2 572,1 569,5 571,4 1.293,0 1.292,7 1.292,7 1.579,2 1.578,7 1.579,2 1.053,19 1.052,0 1.036,0 158,5 161,1 162,7 1.054,9 1.055,3 1.055,5 1.011,0 1.011,5 1.012,4 8.015,8 8.015,1 8.004,4

COMB6 1.294,9 569,6 1.292,8 1.578,8 1.051,9 161,03 1.055,3 1.011,5 8.015,8

COMB7 1.294,2 571,5 1.292,7 1.579,3 1.036,1 162,7 1.055,5 1.012,5 8.004,4

COMB8 1.294,1 571,5 1.292,7 1.579,4 1.035,9 162,7 1.055,5 1.012,5 8.004,4

KESIMPULANANALISIS BRIDGE1. 2. 3. Bridge aman pada kondisi inplace. Joint 1 dan 4 menahan gaya horisontal terbesar pada kondisi extreme, karena nilai beban angin yang lebih besar pada kondisi extreme. Perbedaan berat final weighing dengan berat hasil analisis SAP disebabkan karena penggunaan faktor kontingensi dalam perhitungan beban dan adanya bagian yang tidak termodelkan seperti kondisi nyata.

ANALISIS Module Support Frame (MSF)1. Berdasarkan cek struktur dengan SAP 2000, batang nomor 112, 116, 123, 139, 155, 165, 168, 218, 238, 239, 240, 241, 242 dan 312 mengalami overstressed. Perubahan dimensi dilakukan pada batang yang mengalami overstressed untuk menghasilkan struktur yang aman. Nilai deformasi MSF memenuhi persyaratan AISC ASD 9th Edition (lendutan terbesar sebesar 77,167 mm < L/240). Struktur MSF tidak aman pada kondisi inplace, dilihat dari cek struktur terhadap gayagaya dalamnya. Leg yang memiliki gaya terbesar adalah leg nomor 115, karena leg tersebut mendukung gaya tekan terbesar (batang 168). Berat final weighing sebesar 885,25 ton. Berat struktur hasil running program SAP 2000 sebesar 900,845 ton (sebelum material diganti) dan 914,527 ton (setelah material diganti). Perbedaan berat di lapangan dan berat hasil running program SAP 2000 dikarenakan permodelan struktur secara homogen pada SAP 2000.

2. 3.

SARAN1. Untuk kajian tugas akhir selanjutnya, perlu dilakukan analisis kompleks terhadap struktur anjungan lepas pantai memuat analisis seismik, fatigue dan plastic collapse sehingga didapatkan struktur yang aman pada berbagai kondisi. Perlu juga dilakukan tinjauan struktur anjungan secara keseluruhan (analisis jacket dan topside platform) untuk memperhitungkan pengaruh getaran gelombang dan gaya gempa dari struktur jacket terhadap topside. 2. Perlu dipelajari penggunaan software SAP 2000 lebih dalam lagi, sehingga struktur dapat dimodelkan sama dengan struktur yang ada di lapangan.

DAFTAR PUSTAKAAISC 9th Edition. American Institute of Steel Construction, Spesification for Structural Steel Building (Allowable Stress Design). API RP 2A WSD. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platform (Working Stress Design) 21th Edition. Chakrabarti, Subrata K. 2005. Handbook of Offshore Engineering. Elsevier: Plainfield, Illionis USA. Djokosentri. 2011. Metode design AISC: Load and Resistance Factor Design atau Allowable Stressed Design. Yogyakarta. Gerwick, Ben. C. Jr. 2000. Construction of Marine and Offshore Structures - Second Edition. CRC Press: USA. McDermott, J. Ray. 2009. ESSO Australia Resources Pty Ltd Kipper Tuna Gas and Turrum Phase 2. McDermott Industries Australia. Soedjono J J (1998). Diktat Mata kuliah Konstruksi Bangunan Laut II. Jurusan Teknik Kelautan ITS, Surabaya. Supriadin, 2009. Fixed Offshore Platform. Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan ITS, Surabaya.