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

JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2011

METODE ANALISIS

PEMODELAN BRIDGE

Pin support Fixed end support Sliding end support

Pemodelan bridge pada SAP 2000

Fixed End & Pin Support BRIDGEMembebani Module Support Frame (MSF) Marlin B

Pin Support

Fixed End Support

Bagian Tumpuan Bridge

Bagian MSF yang menumpu bridge

Fixed end & Pin Support BRIDGEPin Support digunakan untuk mempermudah instalasi bridge di offshore. Saat instalasi di offshore, pin support dipasang terlebih dahulu agar posisi bridge tepat sesuai kondisi pembebanan yang diperhitungkan dalam desain, kemudian bagian fixed end support dilas (di-weld).The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.

Pin

Fixed End

Pin support MSF

Fixed End dan Pin Support Pin support mengakibatkan gaya gesek sebesar 321 kN pada masing-masing tumpuan sliding end.

Sliding End Support BRIDGETumpuan Sliding End dipasang di offshore dan membebani Marlin A. Marlin A dan Marlin B memiliki tingkat vibrasi (getaran) yang berbeda akibat mesin-mesin yang bekerja. Sendi rol (sliding end) pada tumpuan mencegah adanya crack (retakan) pada bridge akibat perbedaan respon akibat vibrasi platform.

Bagian Tumpuan Bridge

Bagian Sliding End Bridge yang dipasang pada Marlin A

DATA BEBAN BRIDGENo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Nama Beban Deskripsi Beban (pada SAP 2000. 10 v14) Bridge-Structure Modelled weight BDG_SELFWT Stiffener load near supports BDG_SUPP_STF Dead Load of Bridge Walkway BDG_WWAY_DL Dead Load of Stainless Steel Panel BDG_PLTF_DL Dead Load of Walkway at Top of Bridge BDG_PANEL_DL Dead Load of Walkway at elevation -5,215 WWAY_-5.215 Dead Loads of Stairs Platform BDG_STAIR_DL Operating piping and insulation weight BDG_PIP_CON Dry Piping and insulation weight BDG_PIP_DRY Electrical weight for Inplace condition BDG_ELEC_INP Instrumentation Bulk Weight BDG_INST Live Load of Bridge Walkway BDG_WWAY_LL Live Load of Walkway Top og Bridge BDG_PLTF_LL Live Load on stairs BDG_STAIR_LL Live Load on stairs platform BDG_STPF_LL Lateral Live Load due to friction BDG_FRIC_LL Nilai Faktor Beban (contingency) (MT) 1,08 0,8 1,20 18,0 1,15 10,0 1,15 15,0 1,15 0,4 1,15 4,3 1,15 8,6 1,12 126,7 1,12 3,5 1,2 1,5 1,15 66,3 0,15 30,6 0,15 36,7 0,5 10,7 0,5 0 1

Beban angin diperhitungkan menurut API RP 2A WSD. Arah angin dari Barat (west) dan Timur (East).

Hasil Analisis BRIGDE

UC < 1,0

STRUKTUR AMAN

Hasil Analisis BRIGDEGaya Dalam BridgeCek Gaya Aksial Local Buckling Batang Tekan (122) Nyata 42,856 MPa 24,015 1,73 MPa (Mayor) 10,253 MPa (Minor) 0,652 MPa (Mayor) 1,127 MPa (Minor) 0,2472 Ijin 192,12 MPa 60 Batang Tarik (379) Nyata 43,395 MPa 24,015 1,03 MPa (Mayor) 8,875 MPa (Minor) 0,864 MPa (Mayor) 1,058 MPa (Minor) 0,244 Ijin 207 MPa 60

Tegangan Lentur

258,75 MPa

258,75 MPa

Geser

138 MPa

138 MPa

Kombinasi Aksial dan Lentur

1,0

1,0

Deformasi Bridge Deformasi ijin = L/360 = 166,778 mm Deformasi maksimum bridge = 34,85 mm < Deformasi Ijin (AMAN)

Gaya pada Tumpuan Bridge Joint 1 dan 4 menahan gaya horisontal yang besar pada kondisi extreme (Fx dan Fy yang besar pada COMB3 dan COMB4). Hal ini dikarenakan gaya perbedaan beban angin yang diberikan pada struktur untuk kondisi operating dan extreme. Gaya pada joint 1 dan 4 dipergunakan sebagai input reaksi bridge pada analisis Module Support Frame (MSF). Berat Total Bridge Rekapitulasi berat total bridge Kondisi Berat Rencana (in place dry) Berat Rencana (in place operating) Final weighing bridge SAP 2000 (in place dry) SAP 2000 (in place operating/extreme) Berat Total Bridge (ton) 407,40 416,00 424,42 487,35 516,86

PEMODELAN MSFFlare Boom

M3 M1Bridge

M2A M2B

Pemodelan tumpuan MSF

Pada SAP 2000 tumpuan MSF dimodelkan sebagai tumpuan sendi untuk mengetahui besar gaya horizontal pada bagian leg MSF.

Pemodelan Flare BoomCASE1390,25 Ton

M1

Flareboom dimodelkan di 1 titik Gaya tarik M1 tidak diperhitungkan 128,37 Ton

CASE2

128,19 Ton

CASE3128,226 Ton

128,334 Ton

Flareboom dimodelkan di 2 titik (dianggap bagian atas Flareboom ditarik M1)

Flareboom dianggap seluruhnya didukung oleh M1 (beban tambahan akibat adanya flareboom pada M1 Diperhitungkan pada tumpuan M1)

DATA BEBAN MSFNo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Deskripsi Beban MSF-Structure Modelled weight Secondary Framing Beam Access Platform Bearing Plate Grating Handrail Monorail Equipment Support Padeye Truss Joint Stair Mechanical Dry Instrumentation Piping Dry Management Reserve Mechanical-content Piping-content Crew quarters Working Areas Nama Beban (pada SAP 2000. 10 v14) MSF_SELFWT MSF_SEC_FRAM MSF_ACC_PLFM MSF_BR_PLT MSF_GRATING MSF_HANDRAIL MSF_MONORAIL MSF_EQP_SUPP MSF_PADEYE MSF_TRUSS_JT MSF_STAIR MSF_MECH_DRY MSF_INST MSF_PIP_DRY MSF_MR MSF_MECH_CONT MSF_PIP_CONT MSF_CREW_LL MSF_WRK_AREA_LL Nilai Beban (kN) 197,86 32,64 70,8 286,58 75,16 14,86 88,59 39,24 233,8 117,68 499,83 287,24 329,76 0,494 1760,07 23,51 3,2 kN/m2 8,5 kN/m2 Faktor (contingency) 1,15 1,15 1,2 1,2 1,12 1,2 1,2 1,15 1,2 1,15 1,2 1 1,15 1,15 1 1,12 1,12 0,15 0,15

Beban angin diperhitungkan menurut API RP 2A WSD (Dalam 4 arah angin)

Hasil Analisis MSFCASE1

Beberapa batang berwarna merah (UC>1,0 STRUKTUR TIDAK AMAN) Dilakukan perubahan material pada Batang yang overstressed.

Hasil Analisis MSFCASE2

Hasil Analisis MSFCASE3

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

127 126 125 114 124 113 Leg 115 mendukung: Module1, Modul3, dan Flare Boom 115

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.