HALAMAN JUDUL - Analisis perilaku semisubmersible menggunakan konfigurasi spread mooring berbasis time domain - ITS Repository

HALAMAN JUDUL

  TUGAS AKHIR – MO141326

ANALISIS PERILAKU SEMISUBMERSIBLE

SPREAD MENGGUNAKAN KONFIGURASI MOORING T IME DOMAIN BERBASIS ADE LIDO TANIZAR NRP. 4310 100 702 Dosen Pembimbing : Ir. Imam Rochani, M. Sc.

  Ir. Joswan J. Soedj ono, M. Sc. JURUSAN TEKNIK KELAUTAN Fakul t as Teknol ogi Kel aut an Inst it ut Teknol ogi Sepul uh Nopember Surabaya 2015

  FINAL PROJECT – MO141326

ANALYSIS OF SEMISUBMERSIBLE BEHAVIOUR

USING SPREAD MOORING CONFIGURATION

BASED ON TIME DOMAIN ADE LIDO TANIZAR NRP. 4310 100 702 Supervisors : Ir. Imam Rochani, M. Sc.

  Ir. Joswan J. Soedj ono, M. Sc. OCEAN ENGINEERING DEPARTMENT Facul t y of Marine Technol ogy Sepul uh Nopember Inst it ut e of Technol ogy Surabaya 2015

  

ANALISIS PERILAKU SEMISUBMERSIBLE MENGGUNAKAN

KONFIGURASI SPREAD MOORING BERBASIS TIME DOMAIN

  Nama : Ade Lido Tanizar NRP : 4310 100 702 Jurusan : Teknik Kelautan FTK – ITS Dosen Pembimbing : Ir. Imam Rochani, MSc.

  Ir. Joswan J. Soedjono, M.Sc.

  

Abstrak

Semisubmersible merupakan struktur terapung yang umum digunakan dalam

  operasi kelautan seperti drilling dan produksi di lepas pantai. Semisubmersible memiliki karakteristik stabilitas dan seakeeping yang baik, oleh karena itu semisubmersible umum digunakan dalam operasi laut dalam. Saat beroperasi,

  

semisubmersible tentu akan mendapatkan beban lingkungan yang menyebabkan

  gerakan struktur menjadi dinamis. Untuk mengurangi gerakan tersebut, maka dibuatlah suatu sistem tambat yang akan menjaga semisubmersible dan memastikan posisinya tetap pada tempatnya beroperasi. Dalam Tugas Akhir semisubmersible ditambat dengan metode spread mooring sejumlah 12 line. Hasil analisis RAO dan spektra respons yang terjadi menunjukkan bahwa penggunaan spread mooring cukup mengurangi respons yang terjadi utamanya pada moda gerakan heave dan

  

roll . Kemudian untuk hasil analisis tension line mooring pada analisis ULS

o

  (Ultimate Limit State) diperoleh tension maksimal terjadi saat arah pembebanan 90 pada fairlead chain di line 3 sebesar 3565 kN. Hasil analisis ALS (Accidental Limit

  

State ) dengan memutuskan line 3 menghasilkan tension maksimal saat arah

o

  pembebanan 90 pada fairlead chain di line 4 sebesar 3560.99 kN. Diketahui kriteria maksimal tension yang diizinkan oleh API RP 2SK pada analisis ULS adalah 3922 kN untuk wire rope dan 4170 kN untuk chain, serta pada analisis ALS adalah 5240 kN untuk wire rope dan 5571.2 untuk chain. Dengan demikian maka dapat disimpulkan tension yang terjadi telah memenuhi kriteria dari API RP 2SK dan mooring line cukup kuat untuk menjaga semisubmersible tetap pada tempatnya.

  

Kata kunci : semisubmersible, spread mooring, RAO, ULS, ALS, tension,

  simulasi time domain

  

ANALYSIS OF SEMISUBMERSIBLE BEHAVIOUR USING SPREAD

MOORING CONFIGURATION BASED ON TIME DOMAIN

  Name : Ade Lido Tanizar Reg. Number : 4310 100 702 Departement : Ocean Engineering, FTK – ITS Supervisors : Ir. Imam Rochani, MSc.

  Ir. Joswan J. Soedjono, M.Sc.

  

Abstract

  Semisubmersible is a type of floating structures which largely used in offshore operation such as drilling and production. Semisubmersible have a very good stability and sea keeping characteristic. Because of that, semisubmersible is commonly used on deep-sea operation. When it operated, usually a semisubmersible receive some environment loads which make the structure behavior to be more dynamic. In order to decrease the number of dynamic move in a semisubmersible, a mooring line system should be made to ensure the position of the structure to be safely on it places. In this final project, the semisubmersible is moored by 12 lines with spread mooring system. The result from RAO and response spectrum shows that the mooring line effectively decrease the movement of semisubmersible, especially with heave, roll and pitch motion. Then, the result from tension analysis of mooring line when in ULS (Ultimate Limit State) shows that the

  o

  maximum value come from environment loads direction 90 in fairlead chain on line 3 resulting 3565 kN. The result from tension analysis of mooring line when in ALS (Accidental Limit State) shows that the maximum value come from

  o

  environment loads direction 90 in fairlead chain on line 4 resulting 3560.99 kN. It was calculated from API RP 2SK criteria that the maximum allowable tension in ULS analysis is 3922 kN for wire rope and 4170 kN for chain. Where for ALS analysis the maximum allowable tension is 5240 kN for wire rope and 5571.2 for

  

chain . This conclude that the analysis result is comply with API RP 2SK and the

mooring line are strong enough to keep the semisubmersible on its position.

  

Keywords : semisubmersible, spread mooring, RAO, ULS, ALS, tension, time

domain simulation

KATA PENGANTAR

  Alhamdulillah, segala puji bagi Allah swt. karena berkat rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan berjudul “ANALISIS PERILAKU SEMISUBMERSIBLE MENGGUNAKAN

  

KONFIGURASI SPREAD MOORING BERBASIS TIME DOMAIN”. Laporan

  Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang studi Sarjana (S-1) di Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

  Dalam Tugas Akhir ini dibahas bagaimana perilaku semisubmersible ketika menerima beban lingkungan ketika dalam kondisi terapung bebas dan kondisi tertambat. Selanjutnya dibahas mengenai tension mooring line yang terjadi akibat menerima beban-beban struktur maupun beban lingkungan.

  Tugas Akhir ini telah disusun dengan sebaik-baiknya. Namun demikian kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk lebih memperbaiki penelitian ini selanjutnya. Harapan dari penulis semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu hidrodinamika dan khususnya menjadi sarana mencari ilmu yang berkah bagi penulis.

  Surabaya, Januari 2015 Ade Lido Tanizar

UCAPAN TERIMA KASIH

  Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang membantu dalam penelitian Tugas Akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung tanpa terkecuali. Secara khusus penulis ingin memberikan ucapan terima kasih kepada

  1. Allah swt atas nikmat Iman dan Islam serta karunianya yang Maha Luas.

  2. Bapak Ir. Imam Rochani, MSc. dan Bapak Ir. Joswan J. Soedjono, M.Sc. selaku Pembimbing Tugas Akhir penulis yang banyak memberikan ilmu dan nasihat yang berharga dalam penelitian Tugas Akhir ini.

  3. Bapak Drs. Mahmud Musta'in, M.Sc., Ph.D. selaku dosen wali selama penulis berada di Jurusan Teknik Kelautan

  4. Ibu Silvianita, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Koordinator Tugas Akhir.

  5. Bapak Suntoyo, ST., M.Eng., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kelautan.

  6. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Kelautan yang tidak dapat penulis tulis satu persatu, terima kasih telah banyak berbagi ilmu dan membantu penulis dalam menjalani masa studi selama ini.

  7. Keluarga kecil penulis, mama dan bapak, Hafid dan Irfan yang telah banyak memotivasi penulis dan menjadi semangat dalam menyelesaikan studi.

  8. Faradilla Elmi atas nasihatnya selama menjalani masa studi dan menjadi motivasi penulis selama menyelesaikan studi.

  9. Teman-teman penulis yang telah banyak berbagi ilmu kepada penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, Ardhyan Wisnu Pradhana, Yuni Ari Wibowo, Rizki Amalia Prasiwi, Radiynal Ahmadikhtiyar, Dimas Alif Yunas, Wilda Rabitha Awalia dan semua teman-teman lain yang menjadi tempat jujukan dan tempat belajar penulis.

  10. Keluarga besar Teknik Kelautan angkatan 2010 L28 MEGALODON yang banyak berbagi baik saat suka maupun duka.

  11. Seluruh keluarga laboratorium OPRES yang telah memberikan banyak masukan dan kesempatan bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  12. Semua teman-teman Jurusan Teknik Kelautan dari angkatan atas sampai angkatan bawah yang telah membantu penulis dalam studi dan berkehidupan di kampus selama ini.

  13. Keluarga besar CSS MoRA ITS, yang juga banyak membantu penulis selama masa studi di ITS.

  Semoga menjadi berkah dan manfaat bagi penulis, maupun semua pihak yang ikut membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini, Amin.

  Surabaya, Januari 2015 Ade Lido Tanizar

  

DAFTAR ISI

  Halaman HALAMAN JUDUL ...........................................................................................i COVER ...............................................................................................................ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................iii ABSTRAK ..........................................................................................................iv ABSTRACT ........................................................................................................v KATA PENGANTAR ........................................................................................vi UCAPAN TERIMA KASIH ...............................................................................vii DAFTAR ISI .......................................................................................................ix DAFTAR TABEL ...............................................................................................xii DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xiii DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xvi

  BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................1

  1.1. LATAR BELAKANG MASALAH ........................................................1

  1.2. RUMUSAN MASALAH ........................................................................3

  1.3. TUJUAN .................................................................................................3

  1.4. MANFAAT .............................................................................................3

  1.5. BATASAN MASALAH .........................................................................4

  1.6. SISTEMATIKA PENULISAN ...............................................................5

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ..........................7

  2.1. TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................7

  2.2. DASAR TEORI .......................................................................................8

  2.2.1. Analisis Respons ................................................................................8

  2.2.2. Dasar Analisis Dinamis ......................................................................8

  2.2.3. Teori Dasar Gerakan Bangunan Apung .............................................10

  2.2.4. Perilaku Bangunan Apung Pada Gelombang Reguler ........................11

  2.2.4.1.Teori Gelombang Reguler ...........................................................11

  2.2.4.2.Response Amplitude Operator (RAO) .........................................12

  2.2.5. Faktor Non Linear ..............................................................................14

  2.2.5.1.Beban Gelombang Second Order ................................................14

  3.1. METODOLOGI PENELITIAN ..............................................................21

  4.5.1. Analisis Spektra Gelombang .........................................................47

  4.5. ANALISIS RESPONS SEMISUBMERSIBLE PADA GELOMBANG ACAK ......................................................................................................47

  4.4.2 Analisis Respons Semisubmersible pada Gelombang Reguler Kondisi Tertambat ................................................................................................39

  4.4.1. Analisis Respons Semisubmersible pada Gelombang Reguler Kondisi Free Floating .............................................................................32

  4.4. ANALISIS RESPONS SEMISUBMERSIBLE PADA GELOMBANG REGULER ...............................................................................................32

  4.3. SKENARIO ANALISIS RESPONS GERAK SEMISUBMERSIBLE .....32

  4.2. KONFIGURASI MOORING LINE ........................................................31

  4.1. PEMODELAN DAN VALIDASI STRUKTUR .....................................29

  BAB IV. ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................29

  3.2. PENGUMPULAN DATA .......................................................................24

  BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..........................................................21

  2.2.5.2.Beban Angin ................................................................................14

  2.2.10. Tension pada Tali Tambat ................................................................19

  2.2.9.2.ALS (Accidental Limit State) ......................................................19

  2.2.9.1.ULS (Ultimate Limit State) .........................................................19

  2.2.9. Analisis Sistem Tambat pada Kondisi ULS dan ALS .....................18

  2.2.8.2.Spektrum Gelombang ..................................................................17

  2.2.8.1.Respons Bangunan Apung pada Gelombang Acak .....................16

  2.2.8. Perilaku Bangunan Apung pada Gelombang Acak ..........................16

  2.2.7. Penentuan Panjang Mooring Line ....................................................16

  2.2.6. Sistem Tambat ..................................................................................15

  2.2.5.3.Beban Arus ..................................................................................14

  4.5.2. Analisis Perilaku gerak Semisubmersible pada Gelombang Acak Kondisi Terapung Bebas (Free Floating) ...............................................49

  4.5.3. Analisis Perilaku gerak Semisubmersible pada Gelombang Acak Kondisi Tertambat (Tethered) .................................................................52

  4.6. DISTRIBUSI TENSION TALI TAMBAT ..............................................54

  4.6.1. Analisis Tension Tali Tambat untuk Semisubmersible pada Kondisi ULS .........................................................................................................55

  4.6.2. Analisis Tension Tali Tambat untuk Semisubmersible pada Kondisi ALS .........................................................................................................59

  BAB V. PENUTUP .............................................................................................63

  5.1. KESIMPULAN ........................................................................................63

  5.2. SARAN ....................................................................................................64 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................65 LAMPIRAN BIODATA PENULIS

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 3.1. Geometri semisubmersible dari penelitian ......................................... 24Tabel 3.2. Data mooring line berdasarkan API RP 2 SK .................................... 25Tabel 3.3. Data lingkungan Laut Natuna dari Metocean FPSO Belanak............ 26Tabel 4.1. Validasi model ................................................................................... 31Tabel 4.2. Panjang mooring line ......................................................................... 32Tabel 4.3. Resume nilai RAO tertinggi untuk kondisi operasi semisubmersible saat terapung bebas (free floating) ..................................................... 46Tabel 4.4. Resume nilai RAO tertinggi untuk kondisi operasi semisubmersible saat tertambat (tethered) ..................................................................... 46Tabel 4.5. Perhitungan spektrum gelombang ...................................................... 47Tabel 4.6. Nilai tension maksimum pada tiap line kondisi ULS ........................ 59Tabel 4.7. Nilai tension maksimum pada line 4 kondisi ALS ............................ 62

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 1.1. Teknologi yang paling diharapkan industri migas dalam beberapa tahun ke depan ...............................................................................1Gambar 1.2. Spread mooring system ..................................................................2Gambar 2.1. Ilustrasi gerakan six degree of freedom pada FPSO .......................11Gambar 2.2. Bentuk umum grafik respons gerakan bangunan apung ................13Gambar 2.3. Contoh spread mooring arrangement ............................................15Gambar 3.1. Diagram alir Tugas Akhir ..............................................................23Gambar 3.2. Konvensi arah datang gelombang pada semisubmersible ..............27Gambar 4.1. Geometri Semisubmersible .............................................................29Gambar 4.2. Permodelan hull dan bracing tampak isometri depan ...................30Gambar 4.3. Skema konfigurasi mooring line ....................................................31Gambar 4.4. RAO gerakan heave semisubmersible kondisi free

  floating ...........................................................................................33

Gambar 4.5. RAO gerakan surge semisubmersible kondisi free

  floating ...........................................................................................34

Gambar 4.6. RAO gerakan sway semisubmersible kondisi free floating ............35Gambar 4.7. RAO gerakan roll semisubmersible kondisi free floating ..............36Gambar 4.8. RAO gerakan pitch semisubmersible kondisi free floating ............37Gambar 4.9. RAO gerakan yaw semisubmersible kondisi free floating .............38Gambar 4.10. RAO gerakan heave semisubmersible kondisi tethered ...............40Gambar 4.11. RAO gerakan surge semisubmersible kondisi tethered ...............41Gambar 4.12. RAO gerakan sway semisubmersible kondisi tethered ................42Gambar 4.13. RAO gerakan roll semisubmersible kondisi tethered ..................43Gambar 4.14. RAO gerakan pitch semisubmersible kondisi tethered ................44Gambar 4.15. RAO gerakan yaw semisubmersible kondisi tethered ..................45Gambar 4.16. Spektrum gelombang JONSWAP (Hs = 5.3 m, Tp =

  11.1 s) .............................................................................................47

Gambar 4.17. Respons spektra gerakan heave semisubmersible kondisi free floating .......................................................................48Gambar 4.18. Respons spektra gerakan surge semisubmersible kondisi

  free floating ....................................................................................48

Gambar 4.19. Respons spektra gerakan sway semisubmersible kondisi

  free floating ....................................................................................49

Gambar 4.20. Respons spektra gerakan roll semisubmersible kondisi

  free floating ....................................................................................49

Gambar 4.21. Respons spektra gerakan pitch semisubmersible kondisi

  free floating ....................................................................................49

Gambar 4.22. Respons spektra gerakan yaw semisubmersible kondisi

  free floating ....................................................................................50

Gambar 4.23. Respons spektra gerakan heave semisubmersible kondisi tethered ..............................................................................52Gambar 4.24. Respons spektra gerakan surge semisubmersible kondistethered ................................................................................52Gambar 4.25. Respons spektra gerakan sway semisubmersible kondisi

  tethered ..........................................................................................53

Gambar 4.26. Respons spektra gerakan roll semisubmersible kondisi

  tethered ..........................................................................................53

Gambar 4.27. Respons spektra gerakan pitch semisubmersible kondisi

  tethered ..........................................................................................53

Gambar 4.28. Respons spektra gerakan yaw semisubmersible kondisi

  tethered ..........................................................................................54 o

Gambar 4.29. Tension fairlead chain line 7 arah pembebanan 0 ......................56

  o

Gambar 4.30. Tension wire rope line 7 arah pembebanan 0 .............................56

  o

Gambar 4.31. Tension seabed chain line 7 arah pembebanan 0 ........................57

  o

Gambar 4.32. Tension fairlead chain line 6 arah pembebanan 45 ....................57

  o

Gambar 4.33. Tension wire rope line 6 arah pembebanan 45 ...........................57

  o

Gambar 4.34. Tension seabed chain line 6 arah pembebanan 45 ......................58

  o

Gambar 4.35. Tension fairlead chain line 3 arah pembebanan 90 ....................58

  o

Gambar 4.36. Tension wire rope line 3 arah pembebanan 90 ...........................58

  o

Gambar 4.37. Tension seabed chain line 3 arah pembebanan 90 ......................59

  o

Gambar 4.38. Tension fairlead chain line 4 arah pembebanan 90 ....................61

  o

Gambar 4.39. Tension wire rope line 4 arah pembebanan 90 ...........................61

  o

Gambar 4.40. Tension seabed chain line 4 arah pembebanan 90 ......................61

  

DAFTAR PUSTAKA

Bhattacharyya, R. 1978. “Dynamics of Marine Vehicles”. Wiley. New York. USA.

  Chakrabarti, S.K. 1987. “Hydrodynamics of Offshore Structures”. Computational Mechanics Publications Southampton. Boston. USA. Chakrabarti, S.K. 2005. “Handbook of Offshore Engineering”. Offshore Structure Analysis, Inc. Plainfield. Illionis. USA.

  Faltinsen, O.M. 1990.

  “Sea Loads On Ships And Offshore Structures”. Cambridge University Press. United Kingdom.

  Djatmiko, E.B. 2012. “Perilaku dan Operabilitas Bangunan Laut di atas Gelombang Acak”.

  ITS Press. Surabaya. DNV RP C205. 2014. “Environmental Conditions and Environmental Loads”. Det Norske Veritas. Norway.

  DNV OS E301. 2013. “Position Mooring”. Det Norske Veritas. Norway. Oil Companies International Maritime Forum. 1989. “Effective Mooring”, Witherby & Co. Ltd. London.

  Oil Companies International Maritime Forum. 2008. “Mooring Equiment

  Guidelines 3 rd edition ”. Bell & Bain Ltd. Glasgow.

  Patel, M. H. dan Witz, J. A. 1991. “Compliant Offshore Structures”. University Press. Cambridge.

  Rochani, I. dkk. 2013. “Kajian Numerik Perancangan Geometri Struktur

  Bangunan Lepas Pantai Type Semisubmersible” . LPPM Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

  Publication DNV-GL. 2014. “Challenging Climate, the Outlook for the Oil and Gas Industry 2014” . Det Norske Veritas-Germanicher Lloyd (DNV-GL).

  Norway.

BIODATA PENULIS

  Ade Lido Tanizar dilahirkan di Sorong pada 19 April 1992. Menempuh pendidikan di SDN Sumberdadi 1 Lamongan, SMPN 3 Darul Ulum Jombang, dan SMA Darul Ulum 2 Unggulan BPPT RSBI. Setelah itu penulis melanjutkan studi program Sarjana (S-1) di Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan - Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Selama masa kuliah, penulis pernah aktif menjadi staff ahli Media dan Informasi HIMATEKLA 12/13 periode 2012 - 2013. Dalam berbagai kepanitiaan baik lingkup

  Institut maupun Jurusan juga pernah diikuti penulis. Penulis aktif dalam keanggotaan CSS MoRA ITS, dengan menjadi Wakil Ketua Program Kerja Besar Abdi Pesantren 2011 dan menjadi Ketua Program Kerja Bersama Abdi Pesantren 2012. Semasa kuliah penulis pernah bekerja praktek di perusahaan konsultan

  offshore dan pipeline services di PT. Zee Engineering Indonesia, Serpong. Dalam

  masa pendidikan, penulis sudah menyelesaikan kursus D1 pada Pendidikan Informatika dan Komputer Terapan ITS pada tahun 2013. Bidang yang dipilih oleh penulis adalah Hidrodinamika Lepas Pantai sehingga Tugas Akhir yang diambil berhubungan dengan perilaku Olah Gerak Bangunan Apung.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG MASALAH

  DNV (Det Norske Veritas) telah melakukan suatu riset survei jajak pendapat kepada para profesional yang bekerja pada bidang offshore, mengenai masa depan dunia minyak dan gas. Riset yang berjudul “Challenging Climate, the Outlook for

  

the Oil and Gas Industry 2014 ” ini memberikan gambaran mengenai tantangan-

  tantangan masa depan yang akan dihadapi industri migas. Teknologi yang paling banyak diharapkan dalam industri ini di antaranya adalah teknologi subsea, kemudian pengembangan FLNG (Floating Liquid Natural Gas) dan teknologi oil recovery .

Gambar 1.1. Teknologi yang paling diharapkan industri migas dalam beberapa tahun ke depan (DNV GL, 2013)

  Dalam pengembangan subsea technology, dimana sekarang ini sumber migas semakin berada di laut dalam (deepwater) dan kebutuhan eksplorasi migas yang semakin kompleks, teknologi floating structure yang mampu melakukan drilling di laut dalam semakin dibutuhkan.

  Pada perkembangan awal, floating structure yang digunakan adalah drilling

  

ship , yang dimana merupakan modifikasi dari oil tanker, barge, kapal tambang,

atau supply vessel yang sudah ada untuk dijadikan drilling ship (Patel, 1991).

  Perkembangan dari teknologi kelautan membuat para insinyur membuat terobosan yaitu membuat floating structure yang bernama semisubmersible. Semisubmersible merupakan floating structure yang memiliki platform atau geladak, yang disangga oleh kolom yang menghubungkan platform dengan displacement hulls. Platform tersebut dapat juga disangga oleh beberapa vertical caissons (Rochani dkk., 2013).

  

Semisubmersible dewasa ini banyak digunakan dalam eksplorasi laut dalam,

  dikarenakan sifatnya yang mobile dan juga memiliki properti stabilitas dan seakeeping yang sangat baik.

Gambar 1.2 Spread mooring system (offshoremoorings.org)

  Saat dalam kondisi operasi, semisubmersible perlu untuk ditambat menggunakan suatu sistem tambat. Hal ini dilakukan utamanya untuk menjaga

  

semisubmersible agar tetap pada tempatnya beroperasi, kemudian menjaga gerakan

  dari struktur agar respons struktur tidak mengganggu saat beroperasi. Untuk itu, dalam penelitian Tugas Akhir ini dilakukan analisis respons gerak dari

  

semisubmersible baik dalam kondisi free floating maupun moored, kemudian

menganalisis tension dari line mooring yang digunakan.

  1.2. RUMUSAN MASALAH

  Perumusan masalah yang di angkat dalam proposal Tugas Akhir ini adalah

  1. Bagaimana respons gerak dari semisubmersible pada saat free floating?

  2. Bagaimana respons gerak dari semisubmersible pada saat kondisi tethered dengan menggunakan spread mooring?

  3. Berapa besar tension yang terjadi pada setiap line dalam sistem tambat tersebut dan manakah line yang mengalami tension maksimum pada

  semisubmersible untuk kondisi pembebanan ULS dan ALS?

  1.3. TUJUAN

  Tujuan dari penelitian ini adalah 1. Mengetahui respons gerak dari semisubmersible pada saat free floating.

  2. Mengetahui respons gerak dari semisubmersible pada saat kondisi tethered dengan menggunakan spread mooring.

  3. Mengetahui besar tension yang terjadi pada setiap line dalam sistem tambat tersebut dan juga line yang mengalami tension maksimum pada

  semisubmersible untuk kondisi pembebanan ULS dan ALS

  1.4. MANFAAT

  Hasil dari Tugas Akhir ini akan dapat diketahui respons gerak yang dihasilkan oleh semisubmersible pada saat terapung bebas (free floating) maupun tertambat dengan spread mooring dalam gerakan surge, sway, heave, roll, pitch dan

  

yaw . Dalam Tugas Akhir ini juga akan diketahui nilai tension maksimum yang

  dihasilkan oleh sistem tambat yakni untuk kondisi ULS (all lines intact) dan ALS (one line damaged) yang dialami. Dari tension maksimum tersebut akan dilakukan pengecekan terhadap safety factor sesuai dengan rule yang digunakan. Pengecekan tersebut dilakukan untuk memastikan bahwa nilai tension maksimum yang dihasilkan oleh tali tambat berada dalam batas aman. Apabila nilai tension tersebut sudah memenuhi batas aman, maka sistem tambat pada semisubmersible telah layak dan aman untuk beroperasi di ladang minyak yang diinginkan.

1.5. BATASAN MASALAH

  Untuk memperjelas permasalahan pada penelitian ini, maka perlu adanya ruang lingkup pengujian atau asumsi-asumsi sebagai berikut:

  1. Semisubmersible yang digunakan adalah diambil dari penelitian “Kajian Numerik Perancangan Geometri Struktur Bangunan Lepas Pantai Type Semisubmersible ” oleh Imam Rochani, dkk. (2013).

  Pontoon (L x B x H) = 60 x 10 x 5 (m) Diameter column depan = 10 m Diameter column belakang = 10 m Diameter column tengah = 8 m Diameter pelintang = 3 m Lebar semisubmersible = 40 m T (sarat) operasi = 18 m

  Displacement = 12.000 ton

  2. Semisubmersible diasumsikan sebagai rigid body, sehingga kekuatan struktur dari semisubmersible tidak diperhitungkan.

  3. Semisubmersible diasumsikan akan dioperasikan di perairan Natuna.

  4. Jumlah tali tambat adalah 12

  5. Sistem tambat yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah spreading mooring

  system dengan analisis yang dilakukan adalah untuk kondisi ULS (Ultimate Limit State ) atau all lines intact, dan ALS (Accidental Limit State) atau one line damaged .

  6. Riser tidak dimodelkan.

  7. Jangkar dianggap fixed sehingga tidak dilakukan analisis terhadap holding capacity .

  8. Analisis dinamis menggunakan simulasi time domain sebagai metode untuk mencari nilai tension dari sistem tambat dan simulasi frequency domain untuk mencari respons struktur.

  9. Perhitungan RAO menggunakan software Sesam HydroD, dan perhitungan tension sistem tambat menggunakan Sesam DeepC.

  10. Standard (rules) pada Tugas Akhir mengacu pada DNV OS E301, DNV RP- C205 dan API RP 2SK.

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN

  Sistem penulisan dalam laporan tugas akhir ini dimulai dengan pendahuluan pada bab satu yang menjelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan yang ingin dicapai dari penelitian, manfaat yang diperoleh, batasan masalah dalam penelitian dan sistematika penulisan laporan tugas akhir ini.

  Bab dua menjelaskan mengenai tinjauan pustaka dan dasar teori yang dijadikan sumber referensi dalam tugas akhir ini. Referensi yang digunakan berasal dari berbagai penelitian mengenai perhitungan analisis risiko dan beragam hal tentang kerusakan pipa.

  Langkah-langkah pengerjaan dan metodologi yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini dijelaskan pada bab tiga. Pada bab ini berisi tentang bagaimana langkah penelitian ini dilakukan. Langkah dalam melakukan penelitian diperlihatkan dalam sebuah diagram alir pengerjaan (flow chart) kemudian dijelaskan secara detail mulai dari start penelitian, pengumpulan data, pengerjaan analisis hasil, kesimpulan sampai pada selesainya penelitian.

  Bab empat menjelaskan analisis dan pembahasan hasil pemodelan dan perhitungan dari penelitian. Bab ini menjelaskan tentang pengolahan data yang diperoleh, kemudian pemodelan struktur dan pemodelan sistem tambat. Selanjutnya, dalam bab ini juga dilakukan pembahasan dan pengolahan output yang diperoleh dari running software yang mencakup analisis gerakan struktur saat free

  

floating maupun saat tertambat dengan spread mooring, serta mencari nilai tension

pada mooring line dalam pembebanan kondisi ULS dan ALS.

  Bab lima merupakan kesimpulan dan saran mengenai hasil analisis penelitian dan saran-saran yang bermanfaat dalam pengembangan analisis yang telah dilakukan.

  Bagian akhir dari tugas akhir ini adalah daftar pustaka yang menampilkan seluruh informasi dan dokumen tertulis yang dijadikan landasan dan pengembangan penelitian. Penulisan daftar pustaka ini mengikuti standar penulisan Harvard.

  (halaman ini sengaja dikosongkan)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. TINJAUAN PUSTAKA

  Teknologi laut dalam (deepsea technology) di masa sekarang merupakan teknologi terpenting dalam industri lepas pantai. DNV sendiri telah melakukan penelitian, dimana teknologi yang paling banyak mendapat perhatian dan investasi ke depannya dalam dunia migas adalah subsea technology, kemudian pengembangan FLNG (Floating Liquid Natural Gas) dan teknologi oil recovery (DNV-GL, 2014).

  Untuk kebutuhan drilling atau eksplorasi lepas pantai pada laut dalam, pilihan yang terbaik adalah menggunakan floating structure, yang tidak perlu dipancang dan memiliki .

  Pada perkembangan awal, floating structure yang digunakan adalah drilling

  

ship, yang dimana merupakan modifikasi dari oil tanker, barge, kapal tambang,

atau supply vessel yang sudah ada untuk dijadikan drilling ship (Patel, 1991).

Drilling ship memiliki mobilitas yang baik sebagai Mobile Offshore Drilling Unit

  (MODU), namun sedikit kurang produktif dikarenakan karakter seakeeping yang kurang baik (Patel, 1991) Perkembangan dari teknologi kelautan membuat para insinyur membuat terobosan yaitu membuat floating structure yang bernama semisubmersible.

  

Semisubmersible merupakan floating structure yang memiliki platform atau

  geladak, yang disangga oleh kolom yang menghubungkan platform dengan

  

displacement hulls. Platform tersebut dapat juga disangga oleh beberapa vertical

caissons (Rochani dkk., 2013). Semisubmersible dewasa ini banyak digunakan

  dalam eksplorasi laut dalam, dikarenakan sifatnya yang mobile dan juga memiliki properti stabilitas dan seakeeping yang sangat baik.

  Saat dalam kondisi operasi, semisubmersible perlu untuk ditambat menggunakan suatu sistem tambat. Hal ini dilakukan utamanya untuk menjaga

  

semisubmersible agar tetap pada tempatnya beroperasi, kemudian menjaga gerakan

  dari struktur agar respons struktur tidak mengganggu saat beroperasi. Untuk itu, dalam penelitian Tugas Akhir ini dilakukan analisis respons gerak dari

  

semisubmersible baik dalam kondisi free floating maupun moored, kemudian

menganalisis tension dari line mooring yang digunakan.

2.2. DASAR TEORI

2.2.1. Analisis Respons

  Respons bangunan apung terhadap gerakan frekuensi gelombang dapat diprediksi dengan salah satu dari dua metode berikut:

  1. Analisis Kuasi-statis Dalam pendekatan ini, beban gelombang dinamis dicatat oleh offset statis bangunan apung yang didefinisikan oleh gerakan gelombang yang di induksi.

  Hanya gerakan horizontal yang dijadikan acuan. Beban yang disebabkan oleh gerakan fairlead vertikal dan dinamika sistem mooring itu sendiri, seperti, efek massa, percepatan fluida dan redaman, diabaikan.

  2. Analisis Dinamis Analisis dinamis memperhitungkan respons dinamis dari tali tambat. Efek variasi waktu akibat massa tali tambat, redaman, dan percepatan relatif fluida disertakan.

  Dalam pendekatan ini, gerakan fairlead variasi waktu dihitung dari gerakan surge, sway, heave, pitch, roll dan yaw dari bangunan apung.

2.2.2. Dasar Analisis Dinamis

  Berdasarkan DNV OS E301 (2013), metode analisis simulasi domain pada bangunan lepas pantai dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Frequency Domain Analysis

  

Frequency domain analysis adalah simulasi kejadian pada saat tertentu dengan

  interval frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya. Metode ini bisa digunakan untuk memperkirakan respons gelombang acak, seperti gerakan dan percepatan platform, gaya tendon, dan sudut. Keuntungan metode ini adalah tidak membutuhkan banyak waktu untuk perhitungan, input dan output juga lebih sering digunakan oleh perancang. Kekurangannya adalah untuk setiap persamaan

  non-linear harus diubah menjadi linear.

  Pada frequency domain analysis, keseimbangan dinamik dari sistem linear dapat diformulasikan dengan Pers. (3.1).

  iωt

  (2.1) M ( )r + C ( ) r + K ( ) r = Xe dengan:

  = matriks massa fungsi frekuensi (ton) M ( )

  = matriks damping fungsi frekuensi (ton/s) C ( )

  = matriks kekakuan fungsi frekuensi (kN/m) K ( ) X = vektor beban kompleks memberikan informasi pada amplitudo

  iωt

  beban dan fase pada semua derajat kebebasan. Pola e menetapkan variasi harmonik dari contoh beban dengan frekuensi . r = vektor displacement (m)

2. Time domain analysis

  Time domain analysis adalah penyelesaian gerakan dinamis berdasarkan

  fungsi waktu. Pendekatan yang dilakukan dalam metode ini akan menggunakan prosedur integrasi waktu dan menghasilkan time history response berdasarkan fungsi waktu x(t). Metode analisis time domain umumnya seperti program komputer dapat digunakan untuk menganalisis semua situasi tali tambat di bawah pengaruh dinamika frekuensi gelombang. Periode awal harus dimaksimalkan untuk meminimalkan efek transient. Namun, metode ini dalam membutuhkan proses lebih kompleks dan waktu yang lama. Hal ini membutuhkan simulasi time history. Time history memberikan hasil tension maksimum, beban jangkar, dan lain-lain.

  Tugas Akhir ini menggunakan simulasi time domain sebagai metode untuk analisis dinamis dalam mencari nilai tension dan simulasi frequency domain untuk mencari respons struktur. Metode ini biasa digunakan pada kondisi ekstrem tetapi tidak digunakan untuk analisis kelelahan (fatigue). Output dari simulasi time domain adalah: Simulasi gelombang reguler dapat digunakan untuk memprediksi fungsi

• transfer dengan mengambil rasio amplitudo respons dengan input amplitudo gelombang. Spektrum respons dapat dihitung dari time series, informasi yang diberikan
• sama dengan analisis domain frekuensi. Respons ekstrem dapat di simulasi langsung dari puncak respons selama
• simulasi.

  Keuntungan metode ini dibandingkan frequency domain adalah semua tipe non-

  

linear (matriks sistem dan beban-beban eksternal) dapat dimodelkan dengan lebih

tepat. Sedangkan kerugiannya adalah membutuhkan waktu perhitungan yang lebih.

  Di mana disyaratkan bahwa minimal simulasi time domain adalah selama 3 jam. (DNV OS E301, 2013)

2.2.3. Teori Dasar Gerakan Bangunan Apung

  Bangunan apung memiliki enam mode gerakan bebas (Six Degree of Freedom) yang terbagi menjadi dua kelompok, yaitu 3 mode gerakan translasional dan 3 mode gerakan rotasional dalam 3 arah sumbu (Bhattacharyya, 1978).

  Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2, berikut adalah penjelasan keenam mode gerakan tersebut :

1. Mode Gerak Translasional

  a. Surge, gerakan transversal arah sumbu x

  b. Sway, gerakan transversal arah sumbu y

  c. Heave, gerakan transversal arah sumbu z

2. Mode Gerak Rotasional

  a. Roll, gerakan rotasional arah sumbu x

  b. Pitch, gerakan rotasional arah sumbu y

  c. Yaw, gerakan rotasional arah sumbu z

Gambar 2.1 Ilustrasi gerakan six degree of freedom pada FPSO (HSE, 2006)

2.2.4. Perilaku Bangunan Apung Pada Gelombang Reguler

2.2.4.1. Teori Gelombang Reguler

  Dengan mengasumsikan kondisi dasar laut adalah rata dan batasan horizontal pada permukaan bernilai tak hingga maka teori gelombang linear atau yang lebih dikenal dengan teori gelombang Airy dapat diterapkan.

  Teori gelombang Airy merupakan teori gelombang yang paling sering digunakan dalam menghitung beban gelombang (wave load) yang terjadi pada struktur. Teori gelombang Airy juga bisa disebut dengan teori gelombang amplitudo kecil, yang menjelaskan bahwa asumsi tinggi gelombang adalah sangat kecil jika dibandingkan terhadap panjang gelombang atau kedalaman laut. Periode gelombang diasumsikan sebagai variable konstan yang tidak berubah terhadap waktu. Jadi jika di laut diukur periode gelombang adalah 10 detik, maka periodenya akan tetap 10 detik selama gelombang tersebut menjalar. Nama Teori Gelombang

  

Airy merupakan penghargaan kepada Sir. George Biddell Airy (1845) yang telah

menemukan teori ini.

2.2.4.1. Response Amplitude Operator (RAO)

  Response Amplitude Operator (RAO) atau disebut juga dengan Transfer

Function merupakan fungsi respons yang terjadi akibat gelombang dalam rentang

  frekuensi yang mengenai struktur. RAO merupakan alat untuk mentransfer gaya gelombang menjadi respons gerakan dinamis struktur.

  RAO memuat informasi tentang karakteristik gerakan bangunan laut yang disajikan dalam bentuk grafik, dimana absisnya adalah parameter frekuensi, sedangkan ordinatnya adalah rasio antara amplitudo gerakan pada mode tertentu,

  . Menurut Chakrabarti (1987), persamaan , dengan amplitudo gelombang,

  RAO dapat dicari dengan rumus:

  ( )

  ( RAO (ω) =

  (2.2) / )

  ( )

  dengan: (

  ) = amplitudo struktur (m) (

  ) = amplitudo gelombang (m) Respons gerakan RAO untuk gerakan translasi (surge, sway, heave) merupakan perbandingan langsung antara amplitudo gerakan dibanding dengan amplitudo gelombang insiden (keduanya dalam satuan panjang) (Djatmiko, 2012). Persamaan RAO untuk gerakan translasi sama dengan persamaan 2.2 di atas.

  Sedangkan untuk respons gerakan RAO untuk gerakan rotasi (roll, pitch, yaw) merupakan perbandingan antara amplitudo gerakan rotasi (dalam radian) dengan kemiringan gelombang, yakni yang merupakan perkalian antara gelombang (kw=ω2/g) dengan amplitudo gelombang insiden (Djtamiko, 2012):

  ( )

  = ( RAO (ω) =

  (2.3) / )

  2 ( ( / ) )

Gambar 2.2 Bentuk umum grafik respons gerakan bangunan apung (Djatmiko,

  2012) Berdasarkan Gambar 2.3, kurva respons gerakan bangunan apung pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga bagian: