Perancangan Dasar Struktur Bab 1

8/10/2019 Perancangan Dasar Struktur Bab 1

1/39

BAB 1 - Perencanaan Struktur Lepas Pantai

Pembinaan Inspektur dan Engineer Bangunan Lepas Pantai (Fixed Platform) Perancangan Dasar Struktur 1-1

Bab

Perencanaan Struktur

epas Pantai

1.1 Sistem Struktur Lepas Pantai

Jenis struktur lepas pantai yang digunakan sekarang ini sangat banyak, namun sebagian

besar struktur lepas pantai yang ada pada saat ini digunakan untuk eksplorasi dan

eksploitasi minyak bumi dan gas alam. Jenis-jenis dari bangunan lepas pantai tersebut

dapat dilihat seperti di bawah ini :

1. Jacketatau template

Jacket dikembangkan untuk operasi di laut dangkal dan laut sedang yang dasarnya

tebal, lunak dan berlumpur. Setelah jacket ditempatkan di posisi yang diinginkan, pile

dimasukkan melalui kaki bangunan dan dipancang dengan hammer sampai menembus

lapisan tanah keras kemudian deckdipasang dan dilas.

Gambar 1.1Template or Jacket type offshore structure


2/39



2. Tower

Tower juga dipasang dengan bantuan jacket tetapi dapat dioperasikan di laut dalam.

Seperti jenisjacketatau template, pile dimasukkan melewati jacketdan dipancangkan

sampai tanah keras. Kemudian tower ditempatkan di atasjacket. Pada umumnya tower

mempunyai daya apung (self-bouyant) karena jacket tidak dapat menyokong beban

yang terlalu berat. Deckdipasang dan di las di atas tower.

Gambar 1.2Articulated Tower

3. Caissons

Platform kecil dengan deckkecil dibutuhkan untuk operasi di laut dangkal (kurang dari

60 m) dengan kandungan minyak yang tidak banyak.

Gambar 1.3 Caisson


3/39



4. Concrete Gravity Platform

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

lumpur. Pondasi struktur dibuat berbentuk lingkaran dan terbuat dari beton. Pondasi

yang berat ini menyokong beberapa tower dan deckbaja.

Gambar 1.4 Concrete Gravity Platform

5. Steel Gravity Platform

Jenis platform ini dibangun apabila tanah dasar laut terdiri dari batuan keras.

Gambar 1.5 Steel Gravity Platform


4/39



6. Hybrid Gravity Platform

Bagian dasar platform terbuat dari beton dan beton menopang rangka baja dimana

deckbaja diletakkan.

Gambar 1.6 Hybrid Tower with Inbuilt Bouyancy

7. Compliant Structures

Struktur jenis ini akan bergerak apabila ada gaya luar yang bekerja padanya. Hal ini

disebabkan karena kekakuannya tidak besar. Struktur ini biasanya diikatkan pada

dasar laut, misalnya guyed tower dan sistem penambatan tunggal (single point mooring

system), TLP (Tension Leg Platform) dan juga struktur terapung lainnya.

Gambar 1.7a Semisubmersible Platform Gambar 1.7b TLP


5/39



1.2 Tahap Perencanaan Struktur Lepas Pantai

Tahapan dalam perencanaan struktur dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu :

1. Desain Konseptual

Pekerjaan dalam tahap desain konseptual mencakup :

a. Informasi mengenai derrickdan cargo bargeyang tersedia.

b. Studi peralatan produksi, meliputi penentuan Preliminary Procs Flow Diagram

(PFD), informasi daftar peralatan utama, gambar lay-out fasilitas di deck, gambar

pipingdan instrument diagram(P&ID).

c. Analisa awal pembebanan, meliputi perhitungan ukuran struktur utama, orientasi

dan lokasi platform.d. Penyelidikan oceanografi, hidrografi, dan meteorologi.

e. Penyelidikan geofisik dan geoteknik.

f. Rute dan ukuran pipa penyalur (pipeline)

g. Perkiraan biaya dan jadwal pembangunan.

h. Menyiapkan dokumen dan informasi untuk keperluan tahapan perencanaan

berikutnya.

2. Desain Detail

Pekerjaan dalam tahapan desain detail mencakup :

a. Analisa struktur yang meliputi semua kondisi, yaitu :

- Analisa inplace (kondisi operasi, kondisi badai/storm)

- Analisa dinamik akibat gempa ( strengthdan ductility)

- Analisa kelelahan struktur (fatique)

- Analisa saat konstruksi (fabrikasi, transportasi, instalasi, termasuk pile

conductor driveability).

- Analisa perlindungan korosi.

- Analisa pipeline riser.

b. Gambar desain yang meliputi :

- Deckplan and elevations

- Deckframing

- Connections (joint) and stiffeners.

- Welding detail

- Pile and conductor detail

- Padeye and other lifting connections.


6/39



TAHAPAN DESAIN STRUKTURFIXED OFFSHORE PLATFORM

DESAINKONSEPTUAL

PEMERIKSAANPIHAK KETIGA

DOKUMENTASI

DESAIN DETAIL

DESAIN KRITERIATersedia atau tidaknya Derrick danCargo barge

Studi Peralatan Produksi

Perhitungan ukuran-ukuran utama struktur

Analisa awal pembebanan

Orientasi dan lokasi platform

Rute dan ukuran pipeline

Penyelidikan oceanografi, hidrografi, dan meteorologi

Penyelidikan geofisik dan geoteknik

Penelitian beban-beban

Analisa Dinamik (Gempa)Analisa Inplace (Operating, Storm)

Analisa Lelah (Fatique)

Analisa Transportasi

Analisa Instalasi

Analisa Pipeline Riser

Detail Struktur

Analisa Tiang Pancang

Spesifikasi Teknis

Dokumen Tender

Laporan Desain

Spesifikasi Teknis

Laporan Desain

Gambar 1.8 Tahapan Desain Struktur Tipe Fixed Platform

1.2.1 Kriteria Desain

Kriteria desain untuk setiap anjungan berbeda-beda. Kriteria dominan yang ada di suatu

kawasan akan menentukan jenis anjungan yang akan dipilih.

Krireria desain yang terpenting antara lain (dari segi teknik) :

1. Kedalaman Laut.

2. Gelombang (tinggi, periode, distribusinya).

3. Seismik.

4. Kondisi Tanah.

5. Angin


7/39



6. Arus

7. Marine Growth

8. Kapasitas desain dari deck

1.2.2 Kriteria Operasional

Salah satu kriteria dalam mendesain suatu platform adalh penentuan fungsi platform

(pengeboran, produksi, penyimpanan, materials handling, living quarters, atau

kombinasinya), jumlah sumur yang akan di bor, tipe pemboran dan material yang akan

digunakan, kegiatan yang akan diselesaikan kemudian, dan keperluan-keperluan untuk

kegiatan itu. Selain itu, jumlah ruang deck yang diperlukan serta jumlah deck dan jenis

transportasi minyak (dengan tanker,barge atau jalur pipa) serta tempat penampungan

minyak, harus ditentukan. Sementara itu, konfigurasi platform yang dikehendaki juga harus

dapat difabrikasi dengan perlengkapan pemasangan yang tersedia.

1.2.3 Kriteria Lingkungan

Tahap ini merupakan penentuan berdasarkan lingkungan dimana platform akan

ditempatkan. Meliputi gaya-gaya gelombang dan angin yang bekerja pada platform. Faktor-faktor lingkungan yang harus ditaksir sebelum gaya-gaya dapat diperkirakan adalah

kedalaman air, kondisi air pasang, tinggi gelombang badai, kecepatan angin badai, dan

dapat juga gempa bumi dan kondisi es.

1.2.4 Kriteria Fabrikasi dan Instalasi

Pola dan urutan penempatan komponen struktur dalam proses pembangunan, pola

instalasi dan transportasi jacket, deck, dan peralatan harus menjadi bagian dari kriteria

dalam perencanaan dan desain struktur.


8/39



KRITERIA PERENCANAAN KONSTRUKSIFIXED OFFSHORE PLATFORM

KRITERIAOPERASIONAL

KRITERIALINGKUNGAN

KRITERIAINSTALASI

KRITERIAFABRIKASI

Fungsi Anjungan

Cara Pengeboran

Pola Transportasi Personil

Pola Transportasi Minyak

Kedalaman Laut

Kondisi Tanah Dasar Laut

Angin, Gelombang Laut, Arus, Pasang Surut (Tide), Korosi

Pola Komponen Struktur

Roll-Up

Pola Transportasi Jaket, Dek, dan Peralatan

Pola Instalasi Jaket, Dek, Peralatan

Gambar 1.9 Kriteria Desain Konstruksi Tipe Fixed Platform

1.3 Standar Spesifikasi

Spesifikasi standar yang umum digunakan untuk perencanaan dan desain struktur

anjungan lepas pantai di Indonesia adalah :

API RP 2A, 21th Edition (WSD), Recommend Practice for Planning, Designing, and

Construction Fixed Offshore Platform, American Petroleum Institute, Washington D.C,

Desember 2000.

AISC, 9th

Edition, Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design. American

Institut of Steel Construction, AISC, New York 1989.

AWS D1, 1 88, Structural Welding Code Steel, American Welding Society, Inc.,

New York 1988.


9/39



PERATURAN ANJUNGAN LEPAS PANTAIDI

INDONESIA

Mijnordonnantie 1930 pasal 183 (sebelum 1930 no.38) Mijpolitie Reglement 1930 (sebelum 1930 no.341)

Pasal 16 UU no.44 Prp 1980 Pasal 1 ayat (3) UU no.8, 1971 Pasal 8 UU no.1, 1973 Peraturan Pemerintah no.17, 1974 Keputusan Presiden no.9, 1973 Keputusan Menteri Pertambangan no.204,1973

PERATURAN MENTERI PERTAMBANGAN

05/P/M/PERTAMB/1977

Sertifikat Kelayakan Struktur (4 tahun) Pemeriksaan Berkala

SCOPE OF WORKFOR THE DESIGN APPRAISAL AND INSPECTION

OF PLATFORM FOR PETROLEUM AND NATURAL GAS INOFFSHORE AREAS

DNV, ABS, LR API RP2A

Gambar 1.10 Peraturan Anjungan Lepas Pantai di Indonesia


10/39



1.4 Desain Struktur Anjungan Tipe Tetap (Jacket)

Ada 3 komponen pada template platform baja yaitu jacket, piles dan deck. Ketiga

komponen ini dapat dilihat lebih jelas pada gambar dibawah ini:

Komponen TemplatePlatform Baja

Jacket Piles

DeckPenyimpanan

DeckPengeboran

Deck

Wellhead

Gambar 1.11 Komponen template platform baja

Deckdidukung pada girder, truss dan kolom. Dibawahya, piles yang ujungnya bersambung

dengan kolom deckdipancang ke bawah melalui kaki-kakijacketke dasar laut. Kakijacket

berpenampang bulat berdiameter besar dan dirangkai bersama sejumlah pipa tubular yang

lebih kecil yang disebut braces.

Kakijackettidaklah vertikal,kaki ini akan semakin melebar yang disebut batter. Kakijacket

melebar untuk menyediakan landasan yang lebih luas untuk jacket pada mudline dan

membantu menahan gaya lingkungan yang menyebabkan momen guling.

1.4.1 Komponen Utama Struktur Jacket

Struktur jacket dibedakan menjadi 3 (tiga) komponen utama, dimana masing-masing

komponen mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Tiga komponen utama tersebut adalah:

1. Deck

Komponen ini berfungsi untuk menyokong peralatan, pengeboran dan kegiatan yang

dikerjakan diatas air. Deck bisa dibagi-bagi menjadi beberapa tingkat sesuai dengan

kebutuhan dan fungsi yang dibutuhkan. Beberapa tingkatan decktersebut adalah:

Main deck(deckutama)

Cellar deck

Mezzanine deck

Upper Deck


11/39



2. Jacket

Komponen ini berfungsi untuk melindungi pile agar tetap pada posisinya, menyokong

deck dan melindungi conductor serta menyokong sub-struktur lainnya seperti boat

landing, barge bumper dan lain-lain. Element utama struktur jacket adalah sebagai

berikut:

Kakijacket

Braces (penguat) vertikal, horisontal dan diagonal

Joint pertemuan antara kakijacketdan braces

Skirt pile

Boat landing, barge bumper, riser, conductor bracing, mud-muts dan lain

sebagainya.

3. Pondasi

Tiang pancang yang diletakkan didalam kaki jacket akan dipancangkan pada dasar

laut. Antara pile dengan jacket terkadang dilakukan grouting untuk menambah

kekakuan dan agarpiledanjacketmenyatu. Skirt piledan sleevesselalu diberi pengisi

(grouting).

1.4.2 Penentuan Dimensi Deckdan Deck Leg

Secara fungsi, deckterbagi atas beberapa tingkat, yaitu :

1. Main deck, berfungsi sebagai tempat sistem pengeboran beberapa modul lainnya

seperti living quarter, compressor, dan lain-lain.

2. Cellar deck, berfungsi sebagai tempat sistem yang diletakkan di bagian bawah seperti

pompa, christmas trees, dan lain-lain.

3. Decktambahan apabila diperlukan.

Penentuan konfigurasi deckmempertimbangkan kebutuhan luas, jumlah level(tingkat),

layout equipment, dan lain-lain. Komponen utama struktur deck terdiri dari :1. Deck leg.

2. Rangka utama (main truss) dan rangka angin (wind truss).

3. Deck beam (balok utama deck)

4. Deck plateatau deck grating.

5. Skid beam(bila pengeboran direncanakan menggunakan tender rig).


12/39



1.4.2.1 Layout Equipment

Pada pembuatan layout equipmentperlu diperhatikan posisi, dimensi, dan berat equipment

yang akan dipasang pada deck. Perlu diperhatikan juga framing yang akan digunakan

untuk menhan beban equipment dan ruang di antara equipment. Hal-hal di atas berguna

untuk mendapatkan dimensi, ruang, dan kekuatan framing deckyang akan direncanakan.

1.4.2.2 Elevasi Deck

Deckpada levelterbawah harus memadai dan aman dari puncak gelombang rencana dan

harus diberikan celah udara (air gap). Gelombang rencana yang digunakan adalah

gelombang dengan perioda ulang 100 tahun.

API RP2A merekomendasikan air gap sebesar 5 ft di atas puncak gelombang ekstrim,

selain itu juga harus diperhatikan highest astronomical tide (HAT) dan storm surge dari

lokasi perairan. Berdasarkan hal-hal tersebut maka elevasi untuk deckpada levelterendah

adalah :

Elevasi deck terendah = HAT + storm tide + 0.5 Hekstrim+ air gap .(1.1)

max= elevasi puncak gelombang rencana

1.4.2.3 Penentuan Ukuran Deck Leg

Perencanaan struktur deckdimulai dengan perhitungan beban-beban yang akan bekerja

pada deck.Secara umum, penentuan ukuran deck legadalah sebagai berikut :

1. Penentuan diameter luar deck leg yang biasanya adalah sama dengan diameter luar

pileyang direncanakan.

2. Perhitungan radius girasi (r) deck legberdasarkan asumsi untuk silinder tipis yaitu 0.35

D. pada perhitungan ini diasumsikan nilai buckling length factor(k) berdasarkan kondisi

ujung perletakan deck leg yang umumnya berkisar antara 1.5 2.0, lalu dilakukan

perhitungan rasio kerampingan deck leg(slenderness ratio) :

Rasio kerampingan =kL

r (1.2)

k = buckling length factor(1.52.0 )

L = panjang deck leg

r = radius girasi deck leg


13/39


14/39



tumbukan kapal yang berlabuh, sistem proteksi terhadap korosi, sistem navigasi dan lain-

lain.

1.4.3.1 Penentuan Dimensi Kaki Jacket

Tidak ada ketentuan pasti mengenai ukuran dan kemiringan jacket. Penentuan dimensi

jacket dilakukan berdasarkan pengalaman sebelumnya. Aturan yang yang baik adalah

memperkecil luas proyeksi batang didaerah dekat permukaan air sehingga memperkecil

beban lingkungan yang diterima struktur.

Ketebalan dinding jaket didisain untuk dapat menahan gaya aksial, tegangan bending

(bending stress) dan deformasi. Untuk ketebalan dinding jaket biasanya dipakai inchi

sampai 2 inchi. Kurang dari inchi penyebabkan masalah korosi cepat terjadi.

Ketebalan lebih dari 2 inchi menyebabkan kesulitan dalam fabrikasi dan sering terjadi

patahan di daerah titik pengelasan antar braces.

1.4.3.2 Susunan Rangka

Kaki-kaki jacket saling dihubungkan dan diikat oleh 3 jenis pengaku (bracing) yaitu:

a. Bracing diagonal pada bidang vertikal

b. Bracing horisontal pada bidang horisontal

c. Bracing diagonal pada bidang horisontal

Sistem bracing memiliki 3 fungsi:

1. Membantu memindahkan beban-beban horisontal ke pondasi

2. Memberikan kesatuan struktural selama fabrikasi dan instalasi

3. Menyokong anoda korosi dan kepala konduktor dan meneruskan gaya-gaya

gelombang yang dihasilkan ke pondasi

1.4.3.3 Tipe-tipe Bentuk Braces

Braces yang berbentuk vertikal, horisontal, dan diagonal bersama kaki jacket membentuk

suatu sistem kekakuatan tersendiri. Sistem kekakuan ini menjalarkan beban dan gaya dari

platform ke pondasinya. Ada banyak macam tipe-tipe bentuk braces seperti berikut:

a. Tipe 1. Bentuk pola K brace

1) Tipe ini mempunyai jumlah titik pertemuan batang (joint) yang lebih sedikit.

2) Tidak simetris dan tidak mempunyai sistem redundansi.

3) Biasanya dipakai pada lokasi yang tidak membutuhkan kekakuan tinggi dantidak ada gaya seismik.


15/39



b. Tipe 2 dan 5. Bentuk pola V brace

1) Jumlahjointpada tipe ini sedikit dan tidak mempunyai sistem redundansi.

2) Tidak mempunyai sistem transfer beban yang baik dari satu level ke level yang

lain.

c. Tipe 3. Bentuk pola N brace

1) Tidak mempunyai sistem redundansi.

2) Kegagalan buckling pada salah satu batang tekan dapat menyebabkan

kegagalan pada batang lain (strukturcollapse).

d. Tipe 4. Bentuk pola V dan X brace

1) Digunakan pada lokasi yang tidak dalam.

2) Mempunyai bentuk simetris, redundansi dan daktilitas cukup.

3) Jumlah Joint lebih banyak.

e. Tipe 6. Bentuk pola semua X brace

1) Mempunyai kekakuan horisontal, daktilitas dan redundansi yang tinggi.

2) Jumlahjoint lebih banyak sehingga butuh banyak pengelasan.

3) Banyak digunakan pada lokasi laut dalam dan daerah rawan gempa.


16/39



Gambar 1.12 Bentuk umum pola brace

1.4.3.4 Ukuran Braces

Gaya yang bekerja dominan pada braces berpenampang lingkaran adalah gaya aksial.

Diameter bracesditentukan berdasarkan rasio kerampingan sebagai berikut :

60 0.2, maka pola aliran akan mengalami difraksi dan gaya gelombang

dihitung dengan menggunakan teori difraksi.

1.5.2.1 Persamaan Morison

Persamaan Morison (OBrien and Morison, 1952) menyatakan bahwa gaya gelombang

dapat diekspresikan sebagai penjumlahan dari gaya seret (drag force, FD), yang muncul

akibat kecepatan partikel air saat melewati struktur, dan gaya inersia (inertia force, FM)

akibat percepatan partikel air.

Persamaan Morison :

MD dFdFdF ................................................. (1.36)

dzdzd

UACUUDC2

1

F md .............................. (1.37)

Keterangan :

dF = gaya per unit panjang.

= massa jenis air.

Cd = koefisien drag.

Cm = koefisien inersia

D = Diameter atau lebar proyeksi bidang muka yang menghadap arah gelombang.

U = kecepatan pertikel air, tegak lurus terhadap sumbu struktur.

A = luas penampang elemen struktur.

U = percepatan partikel air, tegak lurus terhadap elemen struktur.

a. Gaya gelombang pada tiang silinder tegak.

Gaya total F diperoleh dengan cara mengintegrasikan persamaan Morison sepanjang

elemen struktur yang diinginkang. Gaya total pada tiang silinder tegak dapat dituliskan

dalam bentuk berikut :


31/39



hh d dz

DUdzUDC U

4C

2

1F

2

m .................. (1.38)

Koefisien Cddan Cmditentukan berdasarkan hasil percobaan dan nilainya tergantung pada

bilangan Reynold dan bilangan Keulegan-Carpenter. Bilangan-bilangan tersebut

tergantung pada harga parameter kecepatan partikel maksimum dan diameter tiang seperti

bentuk berikut :

max

max

Re U D

U TK

D

...................................................... (1.39)

Keterangan :

Re = bilangan Reynold.

K = bilangan Keulegan-Carpenter.

Umax = kecepatan maksimum.

D = diameter.

= viskositas kinematik = 1.2363 x 10-5ft2/s.

T = perioda.

Pada Gambar 1.18 dan Gambar 1.19 dapat dilihat besaran Cd dan Cm untuk berbagaimacam nilai bilangan Reynolds dan Keulegan-Carpenter.

Gambar 1.18 Diagram hubungan koefisien drag (Cd) dengan bilangan Reynolds.


32/39


33/39



Dengan menggunakan sistem koordinat polar dan sudut dan untuk mendefinisikan

orientasi dari sumbu tiang,maka besar kecepatan partikel arah tegak lurus/normal sumbu

tiang adalah :

2/122 )( vcucvuV yxn .............................. (1.40)

Komponen kecepatan pada arah x, y, dan z adalah sebagai berikut :

)(

)(

)(

vcuccw

vcuccuv

vcuccuu

yxzn

yxyn

yxxn

............................. (1.41)

dengan :

sinsin

cos

cossin

z

y

x

c

c

c

....................................... (1.42)

Percepatan partikel arah normal sumbu sumbu tiang silinder dapat diuraikan kedalam

komponen dalam arah x, y, dan z adalah :

)(

)(

)(

yyxxznz

yyxxyyny

yyxxxxnx

acacca

acaccaa

acaccaa

............................ (1.43)

Maka komponen gaya persatuan panjang dalam arah x, y, dan z adalah :

nzInnDz

nyInnDy

nxInnDx

aD

CwVDCf

aD

CvVDCf

aD

CuVDCf

.4

....2

1

.4

....2

1

.4

....2

1

2

2

2

.................... (1.44)

Maka gaya per-satuan panjang dalam arah tegak lurus sumbu tiang adalah :

2/1222 )( zyx ffff ............................. (1.45)

Arah gaya f disesuaikan dengan arah komponen gaya ,, yx ff dan zf .

Komponen total gaya yang bekerja pada tiang silinder miring harus dihitung dengan cara

integrasi numerik berdasarkan persamaan berikut :


34/39



s

zz

s

yy

s

xx

dsfF

dsfF

dsfF

.................................................. (1.46)

1.5.3 Gaya Angin

Gaya angin yang mengenai struktur adalah fungsi dari kecepatan angin, orientasi struktur,

dan karakteristik aerodinamik dari struktur dan setiap elemennya adalah sebagai berikut :

21

2 w sF v C A ........................................ (1.48)

dengan :

F = gaya angin.

= massa jenis udara pada kondisi STP = 0.00238 lb.sec2/ft

Cs = koefisien bentuk.

vw = kecepatan angin pada ketinggian 33 ft di atas permukaan air.

A = luas tegak lurus arah angin.

Menurut API RP2A, koefisien bentuk adalah seperti pada Tabel 2.5 di bawah ini :

Tabel 2.5 Koefisien bentuk.

Bentuk Cs

Beams 1.5Sides of building 1.5

Cylindrical section 0.5Overall platform projected area 1

Koreksi kecepatan angin apabila tidak sama dengan ketinggian referensi adalah sebagaiberikut :

R

m

wZ wZ

R

zv v

z

...................................... (1.49)

dengan :

RzV = kecepatan angin pada ketinggian referensi.


35/39



z = ketinggian yang diinginkan.

zR = ketinggian referensi (33 ft).

m = eksponensial yang besarnya tergantung jenis hembusan angin.

Rekomendasi API RP 2A :

m = 1/13 untuk angin yang berhembus keras.

m = 1/8 untuk angin yang berhembus terus-menerus.

1.5.4 Gaya Arus

Arus di laut biasanya terjadi akibat adanya pasang surut dan gesekan angin pada

permukaan air (wind-drift current). Kecepatan arus dianggap pada arah horizontal dan

bervariasi menurut kedalaman.

Besar dan arah arus pasang surut di permukaan biasanya ditentukan berdasarkan

pengukuran di lokasi. Wind driftcurrent di permukaan biasanya diasumsikan sekitar 1 %

dari kecepatan angin pada ketinggian 30 ft di atas permukaan air. Untuk kebutuhan

rekayasa, variasi arus pasang surut terhadap kedalaman baisanya diasumsikan mengikuti

profil pangkat 1/7 (one seventh power law) dan variasi arus akibat gesekan angin

diasumsikan linier terhadap kedalaman seperti pada persamaan (1.21) di bawah.

h

z

UoTidal

UoWind Drift

Gambar 1.21 Distribusi vertikal tidal currentdan wind drift current.

h

zUU

h

zUU

WindDrift

Tidal

WindDrift

oTidal

0

7

1

.................................... (1.50)

Dalam kondisi badai, arus terjadi bersamaan dengan gerakan air akibat gelombang. Arah

arus pasang surut bisa tidak sama dengan arah rambat gelombang, tetapi wind-driftcurrentbiasanya diasumsikan searah dengan gelombang.

z

x


36/39



Kombinasi arus laut dan kecepatan partikel gelombang dapat menghasilkan peningkatan

yang sangat besar terhadap gelombang.

Gaya dragyang terjadi :

2)(2

1vuCf DD .................................... (1.51)

dengan :

u = kecepatan orbit horizontal.

v = arus langgeng (steady current).

Resultan kecepatan merupakan vektor tambahan. Untuk perairan dalam dengan

menggunakan teori gelombang linier :

coskzeT

Hu ................................... ... (1.52)

Pada elevasi muka air rata-rata pada posisi puncak z = 0dan = 0, diperoleh :

T

Hu

0 ................................................... (1.53)

Kondisi ekstrim terjadi ketika arus langgeng memiliki arah yang sama dengan gelombang

propagasi, maka pada posisi puncak = 0 gaya drag maksimum pada pile vertikal diperairan adalah :

2

)(2

1

zve

T

HCf kzDD

.............................. (1.54)

dengan v(z)merupakan kecepatan arus sebagai fungsi dari kedalaman. Pada permukaan

air rata-rata pada z = 0dan v(z) = 0, maka :

2

0max2

1

v

T

HCf DD ....................... ... (1.55)

1.5.5 Marine Growth

Struktur yang terbenam di dalam air akan mengalami pertambahan luas area melintang

akibat adanya marine growth. Marine growth ditimbulkan oleh organisme laut yang

menempel pada struktur seperti yang terlihat pada Gambar 1.22 di bawah ini :


37/39



Gambar 1.22 Marine growth.

Diameter struktur modifikasi akibat adanya marine growthadalah :

D = D + 2t ............................................... ... (1.56)

Pertambahan luas melintang ini mengakibatkan gaya gelombang yang diterima oleh

struktur menjadi lebih besar.

1.5.6 Bouyant Force(Gaya Apung)

Tekanan air pada struktur yang terendam terjadi akibat berat air di atasstruktur tersebut,

dan akibat gerakan air karena gelombang di sekitar struktur, tekanan air pada bagian

struktur yang terendam dapat menimbulkan tambahan tegangan pada bagian tersebut.

Gaya yang timbul akibat gerakan air karena gelombang sudah diperhitungkan dalam

persamaan Morison.

Tekanan hidrostatik yang terjadi akibat berat air di atas struktur adalah sebagai berikut :

)( zhp f ................................................. (1.57)

dengan :

f =berat jenis air.

h = kedalaman perairan.

z = jarak vertikal dari dasar perairan.

Tekanan tersebut menimbulkan gaya apung yang akan tetap ada meskipun kondisi tidak

ada gelombang di permukaan. Besar gaya apung yang bekerja pada struktur terendamdalam fluida, baik itu sebagian atau seluruhnya adalah :


38/39


39/39


)( dhAF fh ............................. (1.60)

dengan :

A = luas ujung tiang pancang.

h = kedalaman perairan.

d = kedalaman penetrasi tiang pancang.

Besar gaya apung sama dengan berat air yang dipindahkan, sehingga berat efektif tiang

adalah berat tiang di udara dikurangi berat air yang dipindahkan. Karena gaya apung

bekerja pada ujung dasar tiang pancang, maka berat efektif elemen 2-3akan terlihat sama

dengan berat di udara.

1.5.7 Aktivitas Seismik (Gempa Bumi)

Gaya akibat aktivitas seismik harus dipertimbangkan dalam perencanaan anjungan yang

terletak pada daerah yang memiliki kegiatan seismik yang cukup aktif. Suatu daerah

dikatakan memiliki aktivitas seismik berdasarkan catatan-catatan kegempaan yang pernah

terjadi di daerah tersebut, catatan-catatan tersebut berupa frekwensi kejadian gempa dan

besar gempa yang terjadi.

Kegunaan dari memperhitungkan gaya seismik adalah untuk dapat memperkirakan tingkatkemungkinan kerusakan struktur akibat gempa pada umur layan struktur tersebut,

sehingga dapat dilakukan langkah-langkah untuk meminimalkan efek negatif akibat gempa.

Pertimbangan seismik yang terjadi di antaranya adalah dengan melakukan investigasi

terhadap tanah dasar tempat anjungan berdiri sebagai pengecekan terhadap kemungkinan

ketidakstabilan struktur akibat gempa, pergeseran dasar akibat gempa bumi, kemungkinan

kegagalan struktur, karakteristik pergerakan tanah selama masa layan anjungan, dan

resiko gempa untuk tiap kondisi anjungan.

Documents

Perancangan Dasar Struktur Bab 1