Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket Well … 3/4” Riser 10 3/4” Riser Boatlanding B 6 5/8” Riser Keterangan Profil Member 3 2 Main Deck : ... Berikut ini sebagai contoh

”Analisa Kekuatan Ultimate Struktur JacketAnalisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket Well Tripod Platform Berbasis Resiko "

Nasta Ina Robayasa

Oleh

4308 100 095

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Rudi Walujo P, ST., MTProf. Ir. Daniel M. Rosyid, Ph.D, CPM Dr. Eng. Rudi Walujo P, ST., MTProf. Ir. Daniel M. Rosyid, Ph.D, CPM

1961070219880310003 197105081997031001

JURUSAN TEKNIK KELAUTANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Latar Belakang Masalah

• Ultimate Limit State (ULS) didefinisikan sebagai suatu kondisi

dimana struktur member tertentu atau seluruh struktur gagal

untuk menjalankan fungsi yang diharapkan. Analisa batas

tegangan ultimate dilakukan untuk mengetahui kekuatang g g

maksimum struktur menahan beban yang terjadi. Dalam analisa

ini menggunakan metode push-over dengan cara penambahanini menggunakan metode push over dengan cara penambahan

beban lateral sampai struktur mengalami keruntuhan. Dari hasil

b k dik h i R S h R i (RSR) itersebut akan diketahui Reserve Strength Ratio (RSR) atau rasio

kekuatan cadangan struktur.


Ad l h j di k k b h d l

Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang menjadi pokok bahasan dalam tugas

akhir ini adalah:

1. Berapa besar RSR (Reserve Strength Ratio) dari struktur

jacket EWY?

2. Berapa PoF (Probability of Failure) akibat kondisi ultimate?

3. Bagaimana matriks resiko struktur jacket EWY?


Tujuan

Tujuan

Berdasarkan perumusan masalah di atas, tujuan yang ingin dicapai

dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan RSR (Reserve Strength Ratio) dari struktur jacket

EWY dengan metode non-linier pushover analisis

menggunakan software SACS 5.2.

2. Mengetahui UC (Unity Check) berdasarkan beban statis.

3. Mengetahui PoF (Probability of Failure) akibat kondisi

ultimate.

4. Mengetahui matriks resiko struktur jacket EWY.


ManfaatManfaat yang diharapkan dari analisa yang dilakukan adalah dapat

ManfaatManfaat yang diharapkan dari analisa yang dilakukan adalah dapat

diketahuinya nilai RSR (Reserve Strength Ratio) dan peluang

k l (P b bilit f F il ) t kt j k t EWY dkegagalan (Probability of Failure) struktur jacket EWY dengan

metode analisis keandalan dan monte carlo. Kemudian dengan

melakukan analisa resiko, maka akan diketahui matrik resiko struktur

jacket EWY.


Untuk memfokuskan ruang lingkup dari permasalahan, maka

Batasan Masalahg g p p ,

permasalahan akan dibatasi pada hal-hal berikut:

1 Pemodelan Struktur jacket EWY1. Pemodelan Struktur jacket EWY.

• Software yang digunakan dalam pemodelan dan analisa struktur

adalah SACS 5 2adalah SACS 5.2.

• Kaki jacket terpancang dengan tumpuan fixed.

2 M d k l d l li h d k l2. Moda kegagalan dalam analisa hanya satu macam moda kegagalan,

yaitu disebabkan oleh beban ultimate combine stress akibat beban

lingkungan.

3. Analisis struktur menggunakan codes standard API RP-2A LRFD.


Batasan Masalah

3 Struktur yang ditinjau untuk analisa adalah struktur pada bagian3.Struktur yang ditinjau untuk analisa adalah struktur pada bagian

jacket.

4 P l k l4.Peluang kegagalan.

Menggunakan metode analisis keandalan simulasi Monte Carlo

dibantu dengan software MATLAB 7.0.

5. Analisa resiko yang dilakukan adalah untuk mendapatkan matrik

resiko.

6. Tidak meninjau biaya pada struktur jacket terpancang.


Metodologi PenelitianDalam Tugas Akhir ini secara umum proses pengerjaannya meliputi:

START

STUDI LITERATUR

PENGUMPULAN DATA :•STRUKTUR JACKET PLATFORM•DATA LINGKUNGAN

PEMODELAN JACKET PLATFORM DENGAN SOFTWARE SACS 5.2

ANALISIS STATIS INPLACE•Input : 1. Sacinp

2. psiinp3. Jcninp

UC (UNITY CHECK )

A

API RP‐2A LRFD Memenuhi?

YA


A

Metodologi PenelitianA

ANALISIS PUSHOVER•Input : 1. Sacinp (model input)

2 Load Increment (lateral loads)2. Load Increment (lateral loads)3. Clpinp (collapse input)

MENENTUKAN RSR

MENENTUKAN MODA KEGAGALANMENENTUKAN MODA KEGAGALAN STRUKTUR JACKET

ANALISIS KEANDALAN metodeANALISIS KEANDALAN metode simulasi Monte Carlo UNTUK

MENDAPATKAN PoF MEMBER dengan Software MATLAB 7.0

MENGHITUNG PoF SISTEM STRUKTUR JACKET


A

Metodologi Penelitian

A

MENENTUKAN KRITERIA KONSEKUENSI

MENENTUKAN MATRIK RESIKO

Selesai

Gambar 3. 1 Diagram alir tugas akhir


Pemodelan StrukturPN

24” ConductorLuar TN

45.0024” ConductorLuar24” Conductor

Luar 24” Conductor Dalam

A Luar

Dalam

10 3/4” Riser 10 3/4” Riser

Boatlanding6 5/8” Riser

B

Keterangan Profil Member

3 2

Main Deck :Main girderSecondary girder

W 33 x 201W 14 x 48

Cellar Deck:Main girderSecondary girder

W 24 X 104W 14 X 30

Jacket :Jacket :Horizontal brace Diagonal brace Jacket leg

OD 12,75 in; t =0,75inOD 20in; t = 0,5 inOD 34 in; t = 1 in


Data Lingkungan

Tabel 3.1– Water Depth yang digunakan dalam In-Place Analysis

DeskripsiPeriode Ulang

Deskripsi1-tahun 100-tahun

Highest Astronomical Tid (HAT)

3.8 ft 3.8 ftTide (HAT)

Storm Tide 0.30 ft 0.50 ftWater Depth (MSL + 144 2 ft 144 4 ft

Sumber : berdasarkan data dari TRIPATRA ENGINEERING

Water Depth (MSL +½ HAT + Storm Tide)

144.2 ft 144.4 ft


METODOLOGI Metode analisis Pushover

Beban pada analisa pushover ini dibedakan menjadi dua arah beban,

yaitu beban Vertical Loads yang terdiri dari beban pada Selfweight,

beban deck, Appurtenances dan live load, sedangkan beban lateralnya

terdiri dari Environmental Loads (Gelombang, Angin dan Arus). Bebanterdiri dari Environmental Loads (Gelombang, Angin dan Arus). Beban

lateral kemudian dinaikkan (increment) dan beban vertical dijadikan

beban konstan. Berikut ini adalah contoh pemodelan Full Plastic

ll l i k SACS 5 2collapse analysis menggunakan SACS 5.2 :

Pemodelan Collapse Input pada Software SACS 5 2Pemodelan Collapse Input pada Software SACS 5.2

Alur pemodelan Collapse pada Software SACS 5 2Alur pemodelan Collapse pada Software SACS 5.2

START

Collapse Input

Load sequence

Penentuan non‐linear member

Run Full Plastic Collapse analysis

END

PEMBAHASAN4.1 Analisa Design levelB d k API RP 2A LRFD k

Tabel 4.1 Nilai UC (Unity Check)Berdasarkan API RP 2A LRFD strukturEWY well platform dikategorikan dalamLow Consequense karena produksiutama pada EWY jacket platform

LOCATION100-YEARS STORM

GROUP UC MEMBER LC

Leg LG6 0.74 699L-799L 104

utama pada EWY jacket platformadalah gas dan merupakan kategorisumur tua Setelah dilakukan prosesrunning linier static analysis with pile

Pile Above Mudline PL1 0.75 199P-299P 104

Diagonal Brace :

El. (-) 142 ‘ - (-)97’-4" B44 0.53 319L-299L 105

El. (-) 97’-4" - (-)57’-4" B33 0.58 401L-399L 103running linier static analysis with pile

soil interaction, maka didapatkan nilaiUC terbesar pada kondisi 100-years stormadalah sebagai berikut :

399L

El. (-) 57’-4" - (-)22’-4" B22 0.55 519L-499L 105

El. (-) 22’-4" - (+)12’-8" B11 0.41 601L-

599L 103

Horizontal Plan Brace:

El ( ) 142’ BC2 0 21 201L 8207 106adalah sebagai berikut : El. (-) 142 BC2 0.21 201L-8207 106

El. (-) 97’-4" BC1 0.29 302-319L 101

El. (-) 57’-4" BC1 0.21 8453-8413 103

El. (-) 22’-4" BC1 0.12 8432-8429 101( )

El. (+) 12’-8" (Walkway) BC1 0.15 8429-519L 110

Main Deck MG2 0.22 2019-8115 105

Cellar Deck SG1 0.28 1007-1042 105

Deck Leg DL 0.15 4001-1000 104

Crane DL2 0.01 8603-8001 102


PEMBAHASAN• Reserve Strength RatioBerikut hasil analisa Ultimate strength (push over analysis) yangberupa kekuatan cadangan struktur RSR (Reserve Strength Ratio)disajikan dalam table 4.2 berikut:j

RSR = Beban Struktur CollapseBeban kondisi awal

Tabel 4.2 Nilai RSRDirections RSR

0 1 6323 30960 1.632353096

30 1.063866103

60 1.351494443

90 1 4900400590 1.49004005

120 2.073121168

150 1.374111469

180 1.331144914

210 2.045899071

240 2.139333502

270 1.04445312

300 3.200677975330 2.032835188

PEMBAHASANStruktur Collapse

PEMBAHASAN• Proses Analisa Keandalan

START

Pushover analysis Design Level Analysis

Output Member ForceOutput Ultimate Strength (resistance)

RNG Moda KegagalanRNGSimulasiMonte

Carlo

PoF (Probability of Failure)

PEMBAHASANPersamaan untuk moda kegagalan untuk combined axial dan bending stress berdasarkan API RP 2A LRFD, dapat ditulis sebagai berikut:

1-cos π P + √ (My)2 + (Mz)2

2 Pn Mp

DiDimana:P = axial load pada elemen member, dalam satuan unit force(Kips).Pn = ultimate axial capacity, dalam satuan unit force (Kips).My = bending moment pada elemen member arah y axis,dalam satuan unit moment (Kips-in)( p )Mz = bending moment pada elemen member arah z axis,dalam satuan unit moment (Kips-in)M = plastic bending moment pada elemen member dalamMP plastic bending moment pada elemen member, dalamsatuan unit moment (Kips-in)Dimana komponen P dan M adalah komponen acak dari gayaaksial dan momen Kemudian nilai P dan M ini akan dijadikanaksial dan momen, Kemudian nilai P dan M ini akan dijadikanvariable acak dan disimulasikan dengan mengenerate RNG.

PEMBAHASANPemodelan PoF pada MATLAB 7.0

PEMBAHASAN

PEMBAHASAN

• Menentukan PoF Tabel 4.4 hasil perhitungan keandalanMenentukan PoF(Probablity of Failure) SistemDari perhitungan hasil keandalantingkat member pada EWY

Probability of Failure (PoF) 90 degree

Probability

Tabel 4.4 hasil perhitungan keandalan tingkat member.

tingkat member pada EWYjacket platform diatas, kemudiandilakukan perhitungan tingkatsistem menggunakan metode

Increment Member Plasticity

Probability of Failure

(pof)

Keandalan

ggRBD (Reliability BlockDiagram). Dimana untukrangkaian sistem seri adalah saat

Increment 21 499L-599L 0.0080 0.992

Increment 28 499L-599L 0.0040 0.996

member mengalami kegagalanpada kondisi incremental loadyang sama sedangkan untuk

Increment 28 699L-799L 0.0020 0.998

Increment 29 299L-399L 0.6150 0.385

rangkaian system parallel adalahsaat member mengalamikegagalan pada kondisi

l l d b b d

Increment 29 499L-399L 0.1220 0.878

Increment 31 299L-399L 0.2600 0.74

incremental load yang berbeda.Berikut ini sebagai contohperhitungan keandalan system 90d j t

Increment 33 499L-399L 0.3790 0.621

Increment 35 401L-501L 0.0010 0.999derajat :

Increment 35 499L-399L 0.0000 1

PEMBAHASAN

G b 4 1 RBD h 90oGambar 4.1 RBD arah 90o

Gambar 4.2 RBD arah 90 yang sudah dikelompokkan

PEMBAHASAN

PEMBAHASAN

S t l h dil k k li P F i t k RBD kSetelah dilakukan analisa PoF sistem menggunakan RBD maka didapatkan PoF sistem pada masing-masing arah pembebanan:

Arah Pembebanan(Derajat) PoF Sistem

0 1.8E‐0830 060 3.38953E‐0790 3 12689E‐0990 3.12689E 09

120 4.71601E‐12150 4.984E‐10180 0 00E 00180 0.00E+00210 1.56541E‐14270 0300 6.47E‐07330 2.3645E‐06

PEMBAHASAN• System Redundancy

SR = Beban pada saat struktur collapseSR Beban pada saat struktur collapseBeban pada saat 1 member collapse

ArahPembebanan System Redundancy

Dari tabel 4.6. harga systemd d 1 008 d h 270°Pembebanan

(Derajat)System Redundancy

0 1.14625323330 2.149694174

redundancy 1.008 pada arah 270°.Harga ini divalidasi dengan hargayang pernah diteliti oleh Bomel.Ltd(2003) di perairan North Sea

60 1.64012958290 1.2767503

120 1.21284804150 1.144995684

( ) psebesar 1.04, harga ini masih bisaditerima untuk kondisi perairan diIndonesia yang memang bebanl k l tif l bih k il180 1.563108052

210 2.049268486270 1.00833300 1 455432804

lungkungannya relatif lebih kecil.

300 1.455432804330 1.042718337

PEMBAHASANMatriks Resiko ISO 2000

PEMBAHASANMatriks Resiko ISO 2000

PEMBAHASAN

a) Matriks Resiko Keandalan Struktur dan SafetyPersonel

EWY wellhead platform merupakan platform drilling denganpersonel (drilling crew) kategori API RP-2A, yaitu : L-1 : adanyapersonel tanpa evakuasi (manned non evacuated). Berdasarkanp p ( )kriteria tersebut, maka CoF safety personel menurut ISO 2000termasuk dalam kategori CoF ranking A (Insignificant). Harga PoFterbesar adalah 2.36 x 10-6 berdasarkan matriks resiko ISO 2000maka harga PoF sistem struktur jacket termasuk dalam PoF no.1(Negligible) tidak signifikan. Berdasarkan kesimpulan dari matriksresiko diatas, maka EWY platform tidak menyebabkan fatality yangsignifikan terhadap kerusakan struktur maupun keselamatanpersonel (drilling crew).

PEMBAHASAN

b) Matriks Resiko Kerusakan lingkungan(Environmental Damage)

Produksi utama pada EWY jacket platform adalah gas. Dengantekanan operasi 90 psf, temperature hasil produksi 85 F, dengankandungan CO2 yang sangat rendah dan H2S 0,5 ppm (Part Perkandungan CO2 yang sangat rendah dan H2S 0,5 ppm (Part PerMinion). Berdasarkan data ini maka EWY jacket platform termasukdalam kategori CoF ranking A (no pollution) dengan PoF terbesaradalah 2.36 x 10-6 berdasarkan matriks resiko ISO 2000 makaharga PoF termasuk dalam ranking PoF no.1 (Negligible).Berdasarkan kesimpulan diatas maka EWY platform tidakmenyebabkan kerusakan yang signifikan terhadap lingkungan.

KESIMPULAN DAN SARAN

5 1 K i l5.1 Kesimpulan

1. Unity Check (UC) terbesar pada struktur EWY platform adalah0 75 d b PL1 k di i 100 t0.75 pada member grup PL1 kondisi 100-years storm.

2. Reserve Strength Ratio (RSR) dari struktur EWY adalah terkeciladalah 1.044 pada arah pembebanan 270 derajat. RSR ini masihdalam batas aman karena masih lebih besar dari RSR minimumdalam batas aman karena masih lebih besar dari RSR minimumyang telah disyaratkan dalam API RP 2A LRFD untuk platformkategori Low Consequence yaitu 0.8.

3 Probability of Failure (PoF) sistem struktur jacket terbesar adalah3. Probability of Failure (PoF) sistem struktur jacket terbesar adalah2.36 x 10-6 pada arah pembebanan 330 derajat. PoF ini termasukdalam kategori peluang kegagalan (Negligible) tidak signifikanPoF ranking no 1 berdasarkan matriks resiko ISO 2000PoF ranking no.1 berdasarkan matriks resiko ISO 2000.

4. Berdasarkan hasil analisa matriks resiko ISO 2000 dapat diambilkesimpulan bahwa EWY platform tidak menyebabkan kerusakanyang signifikan terhadap struktur jacket dan tidak menimbulkanyang signifikan terhadap struktur jacket dan tidak menimbulkanfatality terhadap personel (drilling crew). Berdasarkan kriterialingkungan platform ini juga tidak menyebabkan kerusakan yangsignifikan terhadap lingkungan.g p g g

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Saran

Pada penulisan tugas akhir kedepannya penulis menyarankanp g p y p ykepada mahasiswa yang mengambil tugas akhir tentang fixedoffshore structure supaya mengembangkan lagi tentanganalisa nonlinear untuk kasus-kasus seperti Ship Impact,analisa nonlinear untuk kasus kasus seperti Ship Impact, analisa transportasi Seafastening dan kasus-kasus lainnya.

Daftar PustakaAmerican Bureau of Shipping. (2003). Risk Evaluations for the Classification of Marine-Related Facilities. Houston. USA

American Petroleum Institute. (1993). Recommended Practice For Planning and Constructing Fixed Offshore Platform – Load and Resistance Factor Design. API Recommended Practice 2A (RP 2A) LRFD( ).Andrews J. D, Moss T. R. (2002). Reliability and Risk Assessesment, Second Edition, ASME PRESS, Three Park Avenue, USA

BOMEL Consultants. (2001). Joint Industry Project: Methodology for system-based calibration of North West European Annex Environmental load factor to ISO fixed steel structures code 19902. Report No C925\04\016R Rev 0, November 2001, BOMEL Consultants, Ledger House, Maidenhead, Berkshire, SL6 2NR, UK.g

Brockenbrough, R.L & Johnston, B.G. (1981). USS stell design manual. USC Corp., Pittsburgh, PA.

Ghosn, M., and Moses, F. (1986). Reliability calibration of a bridge design code. J. Struct. Eng., 112 (4), 745–763.

Harinaldi. (2005). Prinsip-prinsip Statistik. Erlangga, Jakarta.( ) gg

Hastanto, E. S. (2005). Analisa Ultimate Strenght Struktur Jacket LE Berbasis Keandalan.Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS, Surabaya.

ISO. (2000). Proccess Management. International Standarization Organization.

Daftar Pustaka

ISSC (2006) Ultimate Strength Volume 1 Southampton UKISSC. (2006). Ultimate Strength. Volume. 1. Southampton, UK

McClelland, Bramlette. (1986). Planning and Design of Fixed Offshore Platform. Van Nostrand Reinhold Company.

NTS (1998). Design of steel structures, N-004. Norwegian Technology standards Institution, Oslo.

Onoufriou T (2000) Developments in structural system reliability assessments ofOnoufriou, T. (2000). Developments in structural system reliability assessments of fixed steel offshore platforms. Journal of Reliability and Safety, Guilford UK

Popov, E. P. (1993). Mekanika Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Rosyid, D.M. (2007). Pengantar Rekayasa Keandalan, Airlangga University Press, Surabaya.

Soedjono J J (1999) Perancangan Sistem Bangunan Laut Fakultas TeknologiSoedjono, J. J. (1999). Perancangan Sistem Bangunan Laut, Fakultas Teknologi Kelautan, ITS, Surabaya.

Walker, S., 2005, Mumbai High North Accident, HSE Presentation to Marine Safety Forum MumbaiForum, Mumbai.

Yudhistira, 2008, Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket LWA Berbasis Resiko dengan MicroSAS, ITS, Surabaya.

Documents

Analisa Kekuatan Ultimate Struktur Jacket Well … 3/4” Riser 10 3/4” Riser Boatlanding B 6 5/8” Riser Keterangan Profil Member 3 2 Main Deck : ... Berikut ini sebagai contoh