analisis pengaruh peninggian platform akibat subsidence...

Oleh: Sulung Fajar Samudra

4309100082

Jurusan Teknik Kelautan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

Dosen Pembimbing: Ir. Murdjito, M.Sc. Eng

Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, Ph.D MRINA

dangkal

Sumber: http://anggoronadhi.tumblr.com

Sumber: http://ratnatalie.wordpress.com

subsidence

Peninggian platform

Fatigue Life dan Keandalan ??

Analisis Pengaruh Peninggian Platform Akibat Subsidence dengan Pendekatan Dinamis Berbasis Keandalan

1. Bagaimana pengaruh peninggian platform

terhadap periode natural struktur?

2. Berapa umur kelelahan struktur sebelum dan

sesudah subsidence?


terhadap umur kelelahan struktur?


terhadap keandalan struktur?

1. Mengetahui pengaruh peninggian terhadap periode natural struktur

2. Mengetahui umur kelelahan struktur sebelum dan sesudah subsidence

3. Mengetahui pengaruh peninggian platform terhadap umur kelelahan struktur

4. Mengetahui pengaruh peninggian platform terhadap keandalan struktur

1. Dapat mengetahui pengaruh peninggian platform terhadap periode natural

struktur, umur kelelahan struktur, dan keandalan struktur.

2. Dapat mengetahui cara menganalisis pengaruh peninggian platform akibat

subsidence terhadap periode natural struktur, umur kelelahan, dan keandalan

struktur.

1. Struktur yang digunakan dalam studi kasus ini adalah struktur L-PRO platform milik Pertamina Hulu Energy ONWJ.

2. Analisis struktur jacket ditinjau berdasarkan API RP 2A WSD 3. Jacket dan tanah diasumsikan mengalami penurunan secara bersamaan 4. Tidak dihitung proses terjadinya subsidence 5. Tangga, perpipaan, dan peralatan kecil lainnya tidak dimodelkan dan

dijadikan beban pada struktur. 6. Tanah tidak dimodelkan dan tumpuan pondasi dianggap fixed. 7. Pendekatan analisis kelelahan menggunakan metode analisis

deterministik. 8. Metode perhitungan keandalan menggunakan metode AFOSM 9. Respon dinamis struktur (tegangan) ditinjau secara global berdasarkan

standar API RP 2A WSD. 10. Pemodelan struktur dan analisis kelelahan dilakukan dengan

menggunakan software GT Strudl 2.7

Operator : PHE ONWJ Tipe Platform : Process Lokasi Platform : Utara Laut Jawa Koordinat : 05o 53’ 45.00’’ LS 107o 29’ 34.00’’ BT Jumlah Kaki Jacket : 4 Tinggi jacket : 113.85 ft Main deck T.OS elevation : +45.00 (MSL)(ft) Cellar Deck T.O.S elevation : +25.00 (MSL)(ft)

L-PRO platform

Subsidence (Whittaker and Reddish, 1989) 1. proses-proses geologi vulkanik 2. Pengambilan bahan cair dalam tanah yang

berlebihan 3. Adanya beban-beban berat diatasnya

sehingga lapisan tanah mengalami konsolidasi

4. Aktifitas penambangan

Periode natural Periode getar T adalah merupakan properti alami dari struktur yang

bergantung pada massa dan kekakuan yang bergetar secara bebas tanpa adanya gaya luar.

Analisis Kelelahan -> untuk memprediksi nilai dari fatigue life pada sambungan kritis Hot spot adalah lokasi pada suatu sambungan tubular dimana terjadi tegangan

tarik/tekan maksimum. SCF (Stress Concentration Factor) merupakan perbandingan antara tegangan hot spot stress dan tegangan nominal

pada brace dipengaruhi oleh parameter geometris suatu sambungan tubular joint

BRACE BRACE

T

D

t

BEBAN AKSIAL BEBAN AKSIAL

IN PLANE BENDING IN PLANE BENDING

OUT OF PLANE

BENDING

Tubular Joint

Kurva S-N

Merupakan garis rata-rata sebaran data yang diturunkan berdasarkan regresi

Persamaan Umum: NSm = A atau log N = log A – m log S

Sumber: API RP 2A WSD

Metode Palmgren-Miner Hipotesis Palmgren-Miner mengenai total kerusakan per tahun:

Fatigue life =

Analisis Keandalan

Moda Kegagalan

Metode AFOSM

Sumber: scivita.com

)/1()(ln /

m

NSe

ANM m

L

mL

F

CLOSED-FORM FATIGUE LIFE EQUATION

A

Penentuan moda kegagalan

Analisis Keandalan (Metode AFOSM)

Selesai

Mulai

Studi Literatur : Jurnal, Penelitian Sebelumnya

Data Struktur dan Data Lingkungan

Pemodelan dengan Software

Klasifikasi joint untuk analisis fatigue

Pemilihan metode SCF

Menghitung umur kelelahan pada tiap detail joint

Umur kelelahan terkecil

A

Penentuan Moda Kegagalan

Penormalisasian Variabel Acak

Substitusi Variabel Acak ke dalam Persamaan Moda Kegagalan

Transformasi Persamaan Moda Kegagalan ke dalam Bentuk α

danβ

Iterasi α dan β hingga didapatkan β yang konvergen

Perhitungan Keandalan Struktur Berdasarkan β yang telah

Didapatkan

model struktur LPRO Tampak Atas model struktur LPRO Tampak Samping

Struktur sebelum subsidence Struktur setelah subsidence

Struktur dengan Peninggian (A) 1 meter dan (B) 2 meter

A B

Skenario Peninggian

Struktur dengan Peninggian (C) 3 meter dan (D) 4 meter

C D

Skenario Peninggian

Struktur

Berat Structural

(topside+jacket)

report (Kips)

Berat Structural

(topside+jacket)

pemodelan (Kips)

Selisih (%)

LPRO -746.74 -751.19 4.45

Berdasarkan tabel diatas dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan berat sebesar 4.45 %. Karena selisih berat kurang dari 5% maka pemodelan dianggap valid dan dapat Melanjutkan ke analisis selanjutnya.

Tabel Validasi software

Peninggian (ft) Subsidence (ft) Natural Period (sec)

0 1.378319

10.77 1.3799

14.57 1.3811

0 1.378941

10.77 1.38013

14.57 1.38321

0 1.464524

10.77 1.49467

14.57 1.50135

0 1.58149

10.77 1.59132

14.57 1.61169

0 1.689661

10.77 1.719381

14.57 1.745361

0

3.28

6.56

9.84

13.12

Berikut tabel dan grafik periode natural struktur

Periode natural -> dipengaruhi massa dan kekakuan Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa penambahan tinggi struktur berbanding lurus dengan kenaikan periode natural struktur tersebut.

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Na

tura

l Pe

rio

d (

sec)

Subsidence level (ft)

Natural Period vs Subsidence level

Peninggian 0 Feet

Peninggian 3.28 Feet




Peninggian (ft) Subsidence (ft) DAF prosentase kenaikan

0 1.0485 100%

10.77 1.0487 0.019%

14.57 1.0487 0.019%

0 1.0486 0.010%

10.77 1.0487 0.019%

14.57 1.0489 0.038%

0 1.055 0.620%

10.77 1.057 0.811%

14.57 1.0581 0.916%

0 1.0649 1.564%

10.77 1.0658 1.650%

14.57 1.0676 1.822%

0 1.0748 2.508%

10.77 1.0777 2.785%

14.57 1.0802 3.023%

0

3.28

6.56

9.84

13.12

Berdasarkan hasil periode natural dihitung nilai DAF

QTT2

TT1

1

w

n2

2w

2n

2DAF

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

2.5%

3.0%

3.5%

0 5 10 15 20

Prosentase Kenaikan DAF (%)

Subsidence level (ft)

Prosentase Kenaikan DAF vs Subsidence level

Peninggian 0 ft

Peningggian 3.28 ft

Peninggian 6.56 ft

Peninggian 9.84 ft

Peninggian 13.02 ft

Berdasarkan tabel dan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa level subsidence tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap respon dinamis struktur.

Pengecekan punching shear ditinjau pada joint yang terkena beban siklis gelombang

Cumulative damageFatigue life (years)

deg 60 0.1124282 88.95

deg 60 0.1125609 88.8

deg 60 0.1130844 88.43

deg 60 0.113236 88.31

deg 60 0.1133 88

Skenario DirectionJoint (670), Chord (1287)

struktur awal

struktur peninggian 3.28 ft




Pada tabel di atas dapat disimpulkan bahwa peninggian struktur menyebabkan umur kelelahan struktur tersebut berkurang

Hubungan antara tingkat subsidence dengan safety factor fatigue life

No Skenario Struktur

Maksimum

Penambahan Umur

Operasi (tahun)

1 Struktur awal 19.79

2 Struktur awal dengan Subsidence 13.57 ft 13.23

3 Struktur dengan Subsidence dan Peninggian 3.28 ft 12.57




Variabel acak Hasil iterasi variabel acak

COV μ σ distribusi

A 0.31 2.5012E+13 7.75372E+12 log-normal

Se 0.2 189.6 37.92 log-normal

Keandalan struktur menurun seiring dengan peninggian yang dilakukan. Hal ini diakibatkan karena perubahan nilai indeks keandalan.

1. Peninggian platform berpengaruh terhadap periode natural struktur tetapi tidak signifikan. Berdasarkan analisis periode natural, menunjukkan bahwa semakin tinggi peninggian struktur akan menyebabkan periode natural struktur semakin tinggi. Begitu juga halnya dengan subsidence, semakin dalam subsidence akan semakin besar periode natural

2. Umur kelelahan yang didapatkan setelah struktur sebelum subsidence ialah 88.95 tahun sedangkan umur kelelahan struktur sesudah subsidence ialah 73.72 tahun.

3. Berdasarkan analisis umur kelelahan struktur, peninggian struktur menyebabkan umur kelelahan struktur berkurang. Hal ini dikarenakan adanya perubahan beban struktur sehingga mempengaruhi umur kelelahan

4. Hasil perhitungan keandalan struktur menunjukkan bahwa sebelum ditinggikan

stuktur memiliki indeks keandalan 3.2502 dengan keandalan 0.99942. berbanding terbalik dengan peninggian struktur, indeks keandalan semakin turun hingga pada peninggian 13.12 ft, indeks keandalan menjadi 3.232 dan keandalan struktur menjadi 0.99938. Hal ini menunjukkan bahwa peninggian struktur berpengaruh terhadap keandalan struktur itu sendiri. Semakin tinggi peninggian yang dilakukan, maka akan semakin berkurang keandalan struktur tersebut.

Pada Tugas Akhir ini analisis kelelahan dilakukan dengan melakukan pendekatan deterministik. Untuk penyusunan Tugas Akhir berikutnya, dapat dilakukan dengan pendekatan full spectral analysis dan fracture mechanics.

Perhitungan keandalan struktur pada Tugas Akhir ini menggunakan metode AFOSM, untuk perbandingan, pada tugas akhir berikutnya dapat menggunakan simulasi Monte Carlo dan lainnya.

API RP 2A-WSD 21st Edition, 2007, “Reccomended Practise for Planning, Designing, and constructing Fixed Offshore

Platform”. American Petroleum Institute, Washington DC, Juli 1 st.

AISC 9 st Edition, 1989, “Manual of Steel Construction, Allowable Stress Desing”. American Institute of Steel Constrution,

AISC, New york.

Kumoro, B. Breh, 2005, ”Analisis Pengaruh Subsidence Terhadap Integritas Struktur Jacket Platform”, Jurnal Tugas Akhir,

Jurusan Teknik Kelautan-ITS. Surabaya.

Doonhof, Dirk; Kristianse, Tron. Golder; Nagel, Neal B; Pattilo, Phillip D; Sayers, Colin, 2005, “Compaction and

Subsidence”. Oilfield Review BP Norge and Coventurers Hess Norge, Enterprise Oil Norge and Total E&P Norge, AS.

Farida, Leny.2005, ”Analisa Keandalan Terhadap kelelahan pada Struktur Kaki Jack Up Platform”. Surabaya: Jurusan

Teknik Kelautan FTK ITS.

Firmansyah, Harry., dan Akhmad Rafiudin, 2008, “Analisis Linier dan Non Linier Struktur Anjungan Lepas Pantai Akibat

Subsidence”.Laporan Tugas Akhir. Institut Teknonologi Bandung. Bandung.

Murdjito, 2003, “Pengantar Kuliah Perancangan Bangunan Laut III”, Jurusan Teknik Kelautan-ITS. Surabaya.

Purwanti, Nina dan Joni Wahyudi, 2008, “Analisis subsidence anjungan lepas pantai tipe jacket”. Laporan Tugas Akhir.

Institut Teknonologi Bandung. Bandung.

Soegiono, 2004, Teknologi Produksi dan Perawatan Bangunan Laut, Surabaya: Airlangga University Press

TERIMA KASIH

analisis pengaruh peninggian platform akibat subsidence...

Documents