2 PENGENALAN BANGUNAN LEPAS PANTAI

Bab

2 2 Pengenalan Bangunan Lepas Pantai

Semakin canggihnya teknologi yang dimiliki manusia membuat manusia selalu merasa tidak puas akan keberhasilannya dan semakin sempit lapangan didaratan dan semakin tipis pula cadangan-cadangan sumber energi di daratan membuat manusia untuk melakukan ekspansi ke arah laut. Sehingga dibuatlah suatu bangunan/struktur yang dapat berdiri kokoh di laut, contohnya yaitu dibuatnya anjungan lepas pantai untuk melakukan kegiatan mencari minyak dan gas di laut. Lepas pantai memiliki arti yaitu suatu bagian dari lautan yang permukaan dasarnya berada di bawah pasang surut terendah atau bagian lautan yang berada di luar daerah gelombang pecah (breaker zone) ke arah laut. Ciri-ciri bangunan lepas pantai adalah: 1.

Tidak beroperasi di daratan.

2.

Beroperasi di daerah sekitar sumur minyak atau daerah pertambangan yang terbatas, tidak dapat beroperasi di daratan dan tidak dapat berpindah-pindah.

3.

Struktur tidak dibangun langsung dilapangan tetapi komponen-komponennya dibuat di darat lalu kemudian diangkut dan dirakit langsung di lapangan.

4.

Beroperasi di lapangan (laut) untuk perioda waktu yang lama sehingga bangunan harus mampu bertahan dalam kondisi cuaca baik maupun kondisi cuaca buruk yang mungkin terjadi selama beroperasi

2.1 Klasifikasi Pekerjaan di Lepas Pantai Klasifikasi pekerjaan pada anjungan lepas pantai yang dibagi kedalam 5 (lima) bagian, yaitu: 1. Exploration 2. Exploration drilling 3. Development drilling

BAB 2

Pengenalan Bangunan Lepas Pantai

Laporan Tugas Akhir - Analisis Struktur Jacket 4 Kaki di Selat Makassar

2

-1

4. Production operations 5. Tansportation

2.1.1

Exploration

Exploration adalah suatu kegiatan untuk mencari sumber minyak di bawah dasar laut. Pekerjaan ini lebih banyak dilakukan oleh ahli-ahli dari bidang keahlian geologi dan geofisika. Bidang keahlian geologi dan geofisika mempelajari formasi/bentuk dari lapisan permukaan bumi berdasarkan contoh yang diambil dari permukaan dengan cara pengeboran lapisan tanah dan juga mereka dapat mengetahui/memperkirakan di daerah mana saja yang terkandung cadangan minyak di perut bumi dengan cara mengukur medan gravitasi. Pengeboran dilakukan dengan bantuan sebuah kapal dengan peralatan khusus yang biasanya mampu melakukan pengeboran sampai kedalaman 4000 ft (1200 m) pada kondisi tinggi gelombang 30 ft (9 m).

2.1.2

Exploratory Drilling

Setelah ditemukan daerah yang memiliki kandungan minyak lalu dilakukan pengeboran. Pengeboran ini dilakukan untuk memastikan ada atau tidaknya minyak yang terkandung di dalam lapisan tanah. Pengeboran biasanya dilakukan dengan mobile drilling rig yang biasanya terpasang pada kapal khusus atau berbentuk platform yang dapat dipindahpindahkan (movable platform). Untuk kebutuhan pengeboran tersebut, jack-up mobile rig biasanya digunakan di perairan dengan kedalaman 15 m sampai 76 m. Pengeboran di perairan dangkal dengan kedalaman kurang dari 15 m, biasanya menggunakan unit submersible yang ditarik ke lokasi pengeboran kemudian di ballast agar menumpu ke dasar laut selama pengeboran. Jack-up rig ditarik ke lokasi dalam keadaan terapung dimana kaki-kakinya diangkat keatas. Di lokasi pengeboran kaki-kakinya didongkrak ke bawah air sampai menembus dasar laut dan sampai drilling deck terangkat ke atas air. Pengeboran di perairan dengan kedalaman lebih dari 76 m biasanya menggunakan rig pengeboran terapung yang berbentuk semi-submersible atau berbentuk kapal laut.

2.1.3

Development Drilling

Pada fase ini dilakukan pengeboran di lokasi yang telah diketahui mengandung minyak sehingga kandungan minyak tersebut dapat diambil. Biasanya pengeboran dalam fase ini dilakukan dari self-contained platform, yaitu platform yang berisi drilling-rig dan peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk kegiatan eksplorasi, tempat akomodasi pekerja, dan dapat menampung cukup makanan dan material selama keadaan cuaca buruk. Untuk efisiensi, biasanya dibuat beberapa sumur bor pada satu lokasi (directional drilling). Pada kedalaman lebih dari 15 m, mobile drilling unit bisa digunakan untuk melakukan pengeboran kemudian jacket pelindung sumur (well-protector jacket) ditempatkan untuk melindungi pipa penyedot (riser) dari gaya-gaya lingkungan seperti angin, arus, gelombang dan lain-lain. Selain dengan metode development drilling bisa juga menggunakan tender type platform atau platform berbentuk kapal.

2.1.4

Production Operations

Pekerjaan ini dilakukan setelah selesainya development drlling. Di laut dalam, peralatan produksi dan pemrosesan ditempatkan pada self contained platform yang sama yang digunakan untuk development drilling. Di laut dangkal drilling platform biasanya dijadikan well-protector platform setelah proses produksi dimulai. Suatu platform yang terpisah tetapi berdekatan dengan well protector platform dibangun untuk pemrosesan atau penempatan peralatan.

BAB 2



2

-2

Penyimpanan minyak perlu mendapatkan perhatian utama. Umumnya setelah proses pengeboran selesai, drilling platform (jika cukup besar) dijadikan well protector platform dan platform penyimpanan. Tanki dengan kapasitas besar mampu menampung hingga 10.000 s/d 30.000 barrels.

2.1.5

Transportation

Dalam fase transportasi ini biasanya untuk laut dangkal, minyak diangkut ke darat dengan menggunakan barge atau pipa panjang. Sedangkan untuk laut dalam penyimpanan dan transportasi minyak disimpan dalam kapal tanker.

2.2 Klasifikasi Bangunan Lepas Pantai Pengklasifikasian bangunan lepas pantai dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu:

2.2.1

Menurut Cara Operasinya (Type Of Operations)

1. Bangunan yang digunakan untuk pengambilan minyak atau gas. Sebagian besar dari bangunan lepas pantai yang beroperasi pada saat ini adalah untuk keperluan ini. 2. Bagunan yang digunakan untuk penambangan. Bangunan ini digunakan untuk mengambil bijih-bijih tambang di dasar laut. 3. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga gelombang. 4. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga thermal seperti OTEC.

2.2.2

Menurut Bentuk Konfigurasinya

1. Struktur kendaraan (vessel type structures): struktur jenis ini biasanya adalah kapal laut yang dimodifikasi sehingga mempunyai sistim propulsi (propulsion) dan dapat berpindah tempat dengan cepat. Struktur jenis ini dipakai untuk pengoperasian di laut dalam. 2. Struktur barge: Struktur jenis ini tidak mempunyai sistim propulsi sehingga untuk memindahkannya harus digunakan kapal penarik. 3. Struktur platform: Sebagian besar dari struktur yang digunakan untuk eksplorasi atau produksi minyak di laut dangkal atau laut menengah adalah struktur dari jenis ini.

2.2.3

Menurut fungsinya

1. Bangunan eksplorasi: digunakan untuk pemboran minyak atau gas alam. 2. Bangunan produksi: digunakan untuk pengambilan minyak atau gas alam dari sumur minyak yang ditemukan. 3. Bangunan hibrid: dapat digunakan untuk pengeboran maupun pengambilan minyak atau gas alam.

2.2.4

Menurut Material Bangunan

1. Platform baja : seluruhnya terbuat dari baja. 2. Platform beton : bagian dasar terbuat dari beton

BAB 2



2

-3

3. Platform hibrid : gravity platform yang terdiri dari bagian dasar yang terbuat dari beton dan rangka baja. Bagian dasar tersebut menyokong deck yang terbuat dari baja.

2.2.5

Menurut Mobilitas

1. Bangunan tetap (fixed structures): digunakan pada laut dangkal dan laut menengah (intermediate water) dan dipancang ke dasar perairan. 2. Bangunan terapung (floating structures): dapat digunakan pada semua kedalaman laut dan terutama untuk laut dalam.

2.3 Sistem Bangunan Lepas Pantai Dari sekian banyak tipe-tipe platform yang ada, salah satu yang membedakan adalah daerah dimana platform tersebut beroperasi. Ada tipe platform yang bisa beroperasi dilaut dangkal seperti jacket platform, ada juga tipe platform yang beroperasi dilaut dalam seperti tension leg platform. Gambar dibawah ini akan lebih menjelaskan pembagian platform berdasarkan daerah pengoperasiannya.

Gambar 2.1 Daerah pengoperasian platform. Sistem bangunan lepas pantai yang ada saat ini dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis berdasarkan petimbangan-pertimbangan yang diambil oleh engineer diantaranya faktor kedalaman laut, faktor lingkungan, faktor banyaknya jumlah cadangan minyak yang tersimpan, dan lain-lain. Selain pertimbangan-pertimbangan tersebut engineer juga harus memperhatikan keinginan dari owner tanpa mengurangi fungsi dari platform tersebut. Beberapa konsep struktur bangunan lepas pantai yang lazim dioperasikan hingga saat ini, dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu :

2.3.1

Anjungan Tetap (Fixed Offshore Platform)

Anjungan lepas pantai terpancang merupakan anjungan paling tua dan paling banyak dibangun, untuk kegiatan eksplorasi minyak dan gas. Suatu anjungan lepas pantai dikategorikan sebagai anjungan terpancang bila anjungan tersebut dalam operasinya

BAB 2



2

-4

bersifat menahan gaya-gaya lingkungan tanpa mengalami displacement/deformasi yang berarti. Di laut yang dangkal anjungan dapat dipancangkan ke dasar laut. Kaki-kaki terbuat dari beton atau baja memanjang dari anjungan ke dasar laut. Untuk struktur dari beton, berat dari kaki-kaki akan membuat anjungan menyandar di dasar laut. Penggunaan anjungan terpancang tipe jacket hanya ekonomis untuk pengoperasian pada perairan dengan kedalaman 1000 – 1600 ft. Contoh anjungan terpancang diantaranya adalah : 1. Jacket template Contoh anjungan terpancang ini memiliki ciri khas, yaitu jacket bagi conductor dan template untuk pemancangan pile. Tipe ini dikembangkan untuk operasi di laut dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Anjungan ini disokong oleh tiang baja yang dipancang melalui kaki-kaki dari struktur rangka baja ke dasar laut. Tiang pancang ini juga menyokong struktur terhadap beban lateral yang dialami yang diakibatkan oleh angin, gelombang, dan arus. Gambar 2.2 menunjukkan ilustrasi sebuah anjungan tipe jacket template.

Gambar 2.2 Platform jacket template. 2. Caissons Platform kecil dengan dek kecil dibutuhkan untuk operasi di laut dangkal (tidak lebih dari 60 m) dengan kandungan minyak yang tidak banyak. Dalam hal ini,pile dipancang sampai kedalaman yang cukup untuk menyokong dek kecil.

BAB 2



2

-5

Gambar 2.3 Caissons. 3. 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 yang kemudian menyokong dek baja.

Gambar 2.4 Concrete gravity platform.

BAB 2



2

-6

2.3.2

Anjungan terapung (Floating Offshore Platform)

Anjungan lepas pantai terapung merupakan anjungan yang mempunyai karakter bergerak mengikuti gerakan gelombang. Ciri khas dari Floating Offshore Platform (FOP) adalah mobilitas dan kemampuannya mengantisipasi gerakan akibat gelombang dan arus laut. Contoh anjungan terapung diantaranya adalah : 1. Semi-submersible platform Jenis platform ini memiliki kemampuan membor di laut dalam. Sistem kerja platform ini adalah pada saat udara dikeluarkan dari lambung bawah, rig tidak seluruhnya terendam ke dasar laut tapi hanya sebagian, masih mengapung di atas titik pemboran. Lambung bawah diisi dengan air untuk memberikan kestabilan pada rig. Rig-rig semisubmersible ditahan di lokasi oleh sauh atau dengan sistem dynamic positioning.

Gambar 2.5 Semi-submersible platform. 2. Jack-up platform Rig jack-up digunakan untuk pemboran di perairan darat yang dangkal yang tenang seperti di danau, rawa, sungai dan kanal. Rig jack-up ini berupa anjungan besar yang mengapung yang harus ditarik dengan kapal tunda ke lokasi. Setelah rig jack-up ditarik ke lokasi, tiga atau empat kakinya diturunkan sampai menyentuh dasar laut, anjungannya terletak di atas permukaan air. Sesuai untuk perairan dangkal.

BAB 2



2

-7

Gambar 2.6 Jack-up platform.

2.3.3

Anjungan struktur lentur (Compliant Offshore Platform)

Tujuan pengembangan konsep anjungan struktur lentur adalah untuk memenuhi persyaratan fungsi-fungsi khusus seperti faktor ekonomi dan faktor teknis. Anjungan ini biasanya lebih ringan dari struktur jenis lain karena memiliki kekakuan yang tidak besar. Beberapa anjungan struktur lentur memanfaatkan gaya apung untuk menahan beban yang bekerja pada struktur tersebut. Station keeping merupakan salah satu pertimbangan yang dianggap cukup penting dalam perencanaan anjungan struktur lentur. Oleh karena itu diperlukan sistem penambatan yang mampu menjaga struktur tersebut agar selalu berada di lokasi dalam batas-batas yang telah ditentukan. Struktur tak tegar bisa diikatkan pada dasar laut, misalnya guyed tower dan sistem penambatan tunggal (single point mooring systems). Tension leg platforms juga bisa dimasukkan ke dalam jenis ini. Selain itu, struktur terapung lainnya juga bisa dianggap struktur tak tegar dengan gerakan ijinnya besar sebagai hasil dari penambatan (mooring).

Gambar 2.7 Tension Leg Platform.

BAB 2



2

-8

Gambar 2.8 Guyed tower

Gambar 2.9 Truss spar.

2.4 Tahapan Perencanaan Struktur Dalam tahap perencanaan struktur lepas pantai terdapat berbagai bidang ilmu dan teknologi yang terlibat, Gambar 2.10 berikut adalah bidang-bidang yang terlibat dalam sebuah perencanaan struktur lepas pantai.

BAB 2



2

-9

Offshore Platform

Oceanography

Foundation Engineering

Structural Engineering

Wind Wav e Current Tide

Soil Characteristic

Material Selection And Corrosion

Vertical pile Soil characteristic

Stress Analysis Welding

Lateral Pile Soil Characteristic Scour

Structural Analysis

Marine Civil Engineering

Naval Architectur

Installation Equipment

Flotation Buoyancy

Installation Methods

Towing

Navigation Safety Instruments

Launching Controlled Flooding

Design for Fabrication & Installation

Gambar 2.10 Skema teknologi yang terlibat dalam desain bangunan lepas pantai. Tahapan dalam perencanaan struktur dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu : 1.

Desain Konseptual Pekerjaan dalam tahap desain konseptual mencakup :

2.

a.

Informasi mengenai derrick dan cargo barge yang tersedia.

b.

Studi peralatan produksi, meliputi penentuan Preliminary Process Flow Diagram (PFD), informasi daftar peralatan utama, gambar lay-out fasilitas di deck, gambar piping dan instrument diagram (P&ID).

c.

Analisis awal pembebanan, meliputi perhitungan ukuran struktur utama, orientasi dan lokasi platform.

d.

Penyelidikan oseanografi, 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.

Desain Detail Pekerjaan dalam tahapan desain detail mencakup : a.

BAB 2

Analisis struktur yang meliputi semua kondisi, yaitu : Analisis in-place (kondisi operasi, kondisi badai/storm) Analisis dinamik akibat gempa (strength dan ductility) Analisis kelelahan struktur (fatigue)



2

- 10

b.

Analisis saat konstruksi (fabrikasi, transportasi, instalasi, termasuk pile conductor driveability). Analisis perlindungan korosi. Analisis pipeline riser.

Gambar desain yang meliputi : Deck plan and elevations. Deck framing. Connections (joint) and stiffeners. Welding detail. Pile and conductor detail. Padeye and other lifting connections. TAHAPAN DESAIN STRUKTUR FIXED OFFSHORE PLATFORM

DESAIN KRITERIA

Tersedia atau tidaknya Derrick dan Cargo barge Perhitungan ukuran-ukuran utama struktur Studi Peralatan Produksi

DESAIN KONSEPTUAL

Analisa awal pembebanan Orientasi dan lokasi platform Rute dan ukuran pipeline Penyelidikan oceanografi, hidrografi, dan meteorologi Penyelidikan geofisik dan geoteknik Penelitian beban-beban Analisa Inplace (Operating, Storm) Analisa Dinamik (Gempa) Analisa Lelah (Fatique)

DESAIN DETAIL

Analisa Tiang Pancang Analisa Transportasi Analisa Instalasi Analisa Pipeline Riser Detail Struktur

Spesifikasi Teknis DOKUMENTASI

Dokumen Tender Laporan Desain

PEMERIKSAAN PIHAK KETIGA

Spesifikasi Teknis Laporan Desain

Gambar 2.11 Tahapan desain struktur tipe fixed platform.

BAB 2



2

- 11

2.4.1

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.

Gempa.

4.

Kondisi Tanah.

5.

Angin

6.

Arus

7.

Marine Growth

8.

Kapasitas desain dari deck

2.4.2

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.

2.4.3

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.

2.4.4

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.

BAB 2



2

- 12

KRITERIA PERENCANAAN KONSTRUKSI FIXED OFFSHORE PLATFORM

Fungsi Anjungan KRITERIA OPERASIONAL

Cara Pengeboran Pola Transportasi Personil Pola Transportasi Minyak

Pola Komponen Struktur KRITERIA FABRIKASI

Roll-Up

Pola Transportasi Jaket, Dek, dan Peralatan KRITERIA INSTALASI

Pola Instalasi Jaket, Dek, Peralatan

Kedalaman Laut KRITERIA LINGKUNGAN

Kondisi Tanah Dasar Laut Angin, Gelombang Laut, Arus, Pasang Surut (Tide), Korosi

Gambar 2.12 Kriteria perencanaan konstruksi tipe fixed platform.

2.5 Standar Spesifikasi Spesifikasi standar yang umum digunakan untuk perencanaan dan desain anjungan lepas pantai di Indonesia adalah:

struktur

-

API RP 2A, 21th Edition (WSD), ‘Recommended Practice for Planning, Designing, and Construction Fixed Offshore Platform‘, American Petroleum Institute, Washington D.C, December 2000.

-

AISC, 9th Edition, ‘Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design‘, American Institute of Steel Construction, AISC, New York 1989.

-

AWS D1, 1-88, ‘Structural Welding Code – Steel‘, American Welding Society, Inc., New York 1988.

BAB 2



2

- 13

PERATURAN ANJUNGAN LEPAS PANTAI DI INDONESIA

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

y y

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

y y y y y y

PERATURAN MENTERI PERTAMBANGAN 05/P/M/PERTAMB/1977 y y

Sertifikat Kelayakan Struktur (4 tahun) Pemeriksaan Berkala

SCOPE OF WORK FOR THE DESIGN APPRAISAL AND INSPECTION OF PLATFORM FOR PETROLEUM AND NATURAL GAS IN OFFSHORE AREAS y y

DNV, ABS, LR API RP2A

Gambar 2.13 Peraturan anjungan lepas pantai di Indonesia.

2.6 Perencanaan Struktur Anjungan Tipe Tetap (Jacket) Dalam sebuah struktur anjungan lepas pantai terdapat 3 komponen pada template platform baja yaitu jacket, piles dan deck. Ketiga komponen ini dapat dilihat lebih jelas pada Gambar 2.14 di bawah ini:

BAB 2



2

- 14

Komponen Template Platform Baja

Piles

Jacket

Deck Pengeboran

Deck

Wellhead

Deck Penyimpanan

Gambar 2.14 Komponen template platform baja. Deck didukung pada girder, truss dan kolom. Dibawahya, Piles yang ujungnya bersambung dengan kolom deck dipancang ke bawah melalui kaki-kaki jacket ke dasar laut. Kaki jacket berpenampang bulat berdiameter besar dan dirangkai bersama sejumlah pipa tubular yang lebih kecil yang disebut braces. Kaki jacket tidaklah vertikal,kaki ini akan semakin melebar yang disebut batter. Kaki jacket melebar untuk menyediakan landasan yang lebih luas untuk jacket pada mudline dan membantu menahan gaya lingkungan yang menyebabkan momen guling. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai komponen template platform: 1.

Piles

Piles (tiang pancang) sebagai pondasi yang dipancangkan ke dasar laut dan letaknya di dalam jacket. Tiang ini berfungsi sebagai pondasi. Seluruh gaya luar yang terjadi pada anjungan akan diteruskan ke Piles ini untuk kemudian diteruskan ke dalam tanah. 2.

Jacket

Jacket ini menyangga deck dan melindungi conductor dan juga menyokong sub-struktur lainnya seperti boat landing, barge bumper dan lain-lain. 3.

Deck

Deck berfungsi sebagai penunjang segala peralatan yang digunakan dalam proses operasi yang berlangsung, seperti pengeboran, peralatan produksi dan tempat tinggal di anjungan. Biasanya deck terdiri dari beberapa tingkat sesuai dengan kebutuhan dan fungsi yang dibutuhkan, yaitu: a. Main deck (deck utama) b. Cellar deck c. Mezzanine deck

2.6.1

Desain Jacket

Jacket adalah tiang-tiang disekitar sumur eksplorasi yang melindungi pompa-pompa, sumur pengeboran dan lainnya dan berfungsi sebagai pelindung pile dari berbagai gaya (tumbukan kapal yang berlabuh, dan lain-lain) dan korosi. Pile berada didalam jacket dimana pile ini akan ditancapkan kedalam tanah berdasarkan jacket legs. Jacket dipasang mulai dari garis mudline sampai deck substruktur.

BAB 2



2

- 15

A.

Penentuan Ukuran Kaki Jacket

Tidak ada ketentuan pasti mengenai ukuran dan kemiringan jacket. Penentuan dimensi jacket dilakukan berdasarkan pengalaman. Aturan yang yang baik adalah memperkecil luas proyeksi batang didaerah dekat permukaan air sehingga memperkecil beban lingkungan yang diterima struktur. Ketebalan dinding jacket didisain untuk dapat menahan gaya aksial, tegangan bending (bending stress) dan deformasi. Untuk ketebalan dinding jacket biasanya dipakai ½ inchi sampai 2½ inchi. Ketebalan yang kurang dari ½ inchi menyebabkan masalah korosi cepat terjadi tetapi untuk ketebalan lebih dari 2½ inchi dapat menyebabkan kesulitan dalam fabrikasi dan sering terjadi patahan di daerah titik pengelasan antar braces.

B.

Susunan Rangka

Kaki-kaki jacket saling dihubungkan dan diikat oleh 3 jenis pengaku (bracing) yaitu : 1.

Bracing diagonal pada bidang vertikal

2.

Bracing horizontal pada bidang horizontal

3.

Bracing diagonal pada bidang horizontal

Sistem bracing memiliki 3 fungsi: 1.

Membantu memindahkan beban-beban horizontal 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

C.

Tipe-tipe Bentuk Braces

Braces yang berbentuk vertikal, horizontal, dan diagonal bersama kaki jacket membentuk suatu sistem kekakuan tersendiri. Sistem kekakuan ini meneruskan beban dan gaya dari platform ke pondasinya. Ada banyak macam tipe-tipe bentuk braces seperti terlihat pada Gambar 2.15.

BAB 2



2

- 16

Gambar 2.15 Bentuk umum pola brace. Tipe 1 : K-braced 1. Memiliki jumlah joint yang sedikit. 2. Tidak simetris dan tidak mempunyai sistem redundansi yang baik. 3. Biasanya digunakan di lokasi yang tidak membutuhkan kekakuan tinggi tanpa gaya seismik.

Tipe 2 dan 5 : V-braced 1. Memiliki jumlah joint yang sedikit. 2. Tidak mempunyai sistem redundansi yang baik. 3. Tidak memiliki sistem transfer beban yang baik dari satu level ke level lainnya. 4. Jarang digunakan.

Tipe 3 : N-braced 1. Tidak mempunyai sistem redundansi yang baik. 2. Kegagalan buckling pada salah satu batang tekan akan menyebabkan kegagalan pada batang lainnya dan menyebabkan keruntuhan. 3. Tidak dianjurkan untuk digunakan.

Tipe 4 : Plus X-braced 1. Memiliki bentuk simetris dengan redundansi dan daktilitas yang cukup.

BAB 2



2

- 17

2. Memiliki jumlah joint yang banyak dan bentuk cabang V pada sisi transversal akan menyebabkan ukuran horizontal brace yang besar. 3. Paling banyak digunakan pada lokasi perairan yang tidak dalam.

Tipe 6 : X-braced 1. Memiliki kekakuan horizontal, daktilitas, dan redundansi yang tinggi. 2. Memiliki jumlah joint dan batang yang dibutuhkan lebih banyak. 3. Umum digunakan di laut dalam dan di daerah gempa yang membutuhkan kekakuan dan daktilitas tinggi untuk mengurangi perioda goyangan alami struktur.

D.

Ukuran Brace

Gaya yang bekerja dominan pada braces berpenampang lingkaran adalah gaya aksial. Diameter braces ditentukan sebagai berikut:

60 <

kL < 90 r

dimana: k

= koefisien panjang efektif

L

= panjang

r

= radius girasi penampang melintang

Koefisien panjang efektif (k) tergantung dari kondisi ujung-ujung kolom. Gambar 2.16 memperlihatkan nilai untuk koefisien panjang efektif.

Gambar 2.16 Koefisien panjang efektif (k). Perbandingan antara diameter dan ketebalan:

19 <

D < 60 t

dengan: D

BAB 2

= diameter



2

- 18

t

= ketebalan dinding

Untuk kedalaman laut (h dalam feet) mulai adakan pemeriksaan hidrostatik bila:

D 250 > 1 t (h) 3 Bila kemiringan kaki jacket bertambah akan berpengaruh pada: 1. Beban aksial pada tiang menurun 2. Beban horizontal pada kepala tiang lebih besar 3. Luas proyeksi tiang pada horizontal bertambah 4. Gaya gelombang pada jacket bertambah 5. Kedalaman pemancangan lebih dangkal 6. Beban jacket bertambah 7. Efisiensi menurun

2.6.2

A.

Desain Deck

Penentuan Dimensi Deck

Secara fungsi, deck terbagi atas beberapa tingkat, yaitu : 1.

Main deck, yang berfungsi sebagai tempat pengeboran, dan beberapa modul lainnya seperti living quarter, compressors, peralatan proses, dan lain-lain.

2.

Cellar deck, yang berfungsi sebagai tempat sistem yang harus diletakkan di bagian bawah seperti pompa, christmas trees, pig launcher, welhead, dan lain-lain.

3.

Deck tambahan apabila diperlukan.

Penentuan konfigurasi deck mempertimbangkan kebutuhan luas, jumlah level (tingkat), layout equipment, dan lain-lain. Deck pada level terbawah harus memadai dan aman dari puncak gelombang rencana dan harus diberikan celah udara (air gap). 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. Gelombang rencana yang digunakan adalah gelombang dengan perioda ulang 100 tahun. Berdasarkan hal-hal tersebut maka elevasi untuk deck pada level terendah adalah : Elevasi deck terendah = HAT + 0.5 storm tide + Hmaks + air gap Setelah diketahui elevasi deck maka selanjutnya akan dilakukan penentuan ukuran deck leg, sebagai berikut: 1.

Penentuan diameter luar deck leg yang biasanya adalah sama dengan diameter luar Pile yang direncanakan.

2.

Pendekatan nilai radius girasi (r) deck leg dihitung berdasarkan asumsi untuk silinder tipis, yaitu 0.35 D. Pada perhitungan ini diasumsikan nilai buckling length factor (k) berdasarkan kondisi ujung perletakan deck leg yang berkisar antara 1.5 – 2.0, lalu dilakukan perhitungan rasio kerampingan deck leg (slenderness ratio) :

BAB 2



2

- 19

Rasio kerampingan =

k r

k = Buckling length factor (1.5 – 2.0 ) L = Panjang deck leg r = Radius girasi deck leg 3.

Perhitungan tegangan aksial yang diizinkan (allowable axial stress) Fa, dilakukan menurut standar AISC (American Institute of Steel Construction) berdasarkan rasio kerampingan.

4.

Perhitungan perkiraan gaya aksial dan momen maksimum pada deck leg dilakukan berdasarkan beban konservatif dari struktur, beban peralatan, gaya angin, dan gaya gelombang.

5.

Perhitungan interaction ratio dengan mengambil suatu harga ketebalan dinding deck leg awal, axial stress, dan bearing stress hingga diperoleh nilai interaction ratio lebih kecil dari 1.

B.

Layout Equipment

Posisi, dimensi, dan berat peralatan yang akan dipasang di atas deck harus diperhatikan secara seksama sehingga dapat memberikan ruang diantara equipment. Perlu diperhatikan juga framing untuk menahan beban equipment dan ruang antara equipment. Hal ini berguna untuk mendapatkan dimensi, ruang, dan kekuatan framing deck yang akan direncanakan.

C.

Deck Framing

Deck framing berfungsi mentransfer beban-beban dari area deck ke deck leg untuk diteruskan ke jacket lalu ke pondasi. Sistem yang biasa digunakan adalah dengan menyalurkan beban pada lantai deck yang biasanya berupa deck plate dan balok-balok utama (beams) kepada sistem rangka longitudinal yang tersusun dari elemen-elemen tubular atau balok standar.

Deck Area Load

Deck

Jacket

Foundation Gambar 2.17 Skema mekanisme transfer beban. Pemilihan ukuran awal deck plate dilakukan dengan menggunakan beban merata maksimum pada deck. Pelat pada deck didesain untuk dapat menerima beban yang

BAB 2



2

- 20

bekerja di atasnya, kemudian disalurkan ke balok-balok utama deck (deck beams). Dalam desain pelat harus diperhatikan kemungkinan korosi, tegangan, dan lendutan yang mungkin terjadi. Lendutan yang berlebihan harus dapat dihindari dengan mempertebal pelat atau memperpendek bentang. Untuk struktur anjungan dianjurkan ketebalan minimal pelat adalah 5/16 inch, tetapi umumnya digunakan pelat 3/8 inch. Beban dari deck plate diteruskan ke balok utama deck. Pada umumnya balok utama dipasang pada setiap bentang yang sama. Jarak antara deck beams biasanya ditentukan oleh jarak antara wellhead.

2.6.3

Metode Konstruksi dan Instalasi

Setelah melalui tahapan desain, platform harus difabrikasi dan diinstalasi/dipasang. Sebagian besar fabrikasi dilakukan di darat/daerah pantai (construcrion yard), sedangkan tahap instalasi dilakukan di lokasi rencana struktur jacket akan ditempatkan. Komponen-komponen struktur di fabrikasi awal (prefabrication) dalam unit-unit terbesar yang dapat dipindahkan secara cepat dan ekonomis dari lokasi fabrikasi ke lokasi platform di laut. Proses konstruksi dapat berlangsung selama 4–12 bulan, tergantung ukuran dan kekompleksan struktur. Penggabungan jacket dan deck dilakukan di lokasi instalasi setelah dilakukannya pemancangan Pile pada jacket. Umumnya, jacket dibuat dengan membangun rangka pada dimensi sempitnya, terbaring mendatar di tanah. Setelah jacket dan potongan bagian-bagian deck selesai, komponenkomponen tersebut diangkut dengan barge ke lokasi dengan derek yang besar. Setelah tahapan fabrikasi selesai, struktur dipindahkan ke atas barge untuk dibawa ke lokasi untuk diletakkan. Setelah struktur sampai pada lokasi struktur dipindahkan dari barge ke laut. Tahapan ini disebut upending yang meliputi mengorientasi posisi jacket dari posisi horizontal menjadi posisi vertikal dengan bantuan crane. Setelah jacket berada dalam posisi vertikal, jacket kemudian diturunkan kedasar laut. Setelah sampai kedasar laut, pile akan dipancangkan kedalam tanah. Proses ini dapat dilihat melalui Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Prosedur instalasi struktur jacket.

BAB 2



2

- 21

Gambar 2.19 Jacket yang sedang dibawa ke lokasi.

BAB 2



2

- 22

2 PENGENALAN BANGUNAN LEPAS PANTAI

Recommend Documents