Analisis Respon Dinamis Anjungan Hang Tuah MogPu Dalam Domain Frekuensi Akibat Beban Gelombang - ITS Repository

TUGASAKIUR
(KL 1702)

ANALISIS RESPON DINAMIS
NJUNGAN HANG TUAH MOgPU DALAM DOMAIN
FREKUENSI AKIBAT BEBAN GELOMBANG

PERPU S TAKAA N

I T S
Tgl . Tedma

Oleh :
ALEXIS~RD

Ter i ma Hnd

01.-

;;2oo y

-·--+-------

-~

N

1.. _5 t\

1\ 11 :J_

------------------------

ANALISIS RESPON DINAMIS

JUNGAN HANG TUAH MOgPU DALAM DOMAIN
FREKUENSI AKIBAT BEBAN GELOMBANG

TUGASAKHIR
Diajukan Guna Memenubi Salah Satu Syarat
Untuk Menyelesail\Sn Studi Program Sarjana

Pad a
Jurusan Teknik Kelautan
Fakultas Teknologi Kelautan
Institut Teknologi Sepulub Nopember
Surabaya

Mengetahui I Menyetujui

)osen Pembimbing I

~I

.ewhere,t bey~
.ewhere,t Walr~A'f

£he,~

for m£1

ovcw~

/ wat"~he,

~

that- flO"~

ABSTRAK

Tugas akhir ini membahas ana/isis terhadap stroktur Hang Tuah
gPU (Moveable Offshore Gas Production Unit)
pada kedalaman
' m. MOgPU ini merupakan sebuah Jack-Up 4 kaki dengan bentuk kaki
'7ord K-brace yang beroperasi di perairan Natuna. Ana/isis dilakukan
gan ana/isis dinamis dalam domain frekuensi akibat beban
>mbang. Kondisi gelombang yang digunakan adalah kondisi
rasional dan badai dalam 8 arah mata angin. Output yang dihasilkan
ana/isis dinamis ini adalah frekuensi natural stroktur, respon dinamis
olacement dan tegangan yang direpresentasikan dalam RAO dan
7a-harga ekstrem) dengan berdasarkan pada standar perancangan

RP2A WSD 21 ed. Berdasarkan hasil ana/isis yang dilakukan
'tahui frekuensi natural stroktur Hang Tuah MOgPU sebesar 1.41347
sec. Nilai tersebut berada pada range frekuensi gelombang (0.521
sec sld 2.073 radlsec), sehingga efek dinamis struktur menjadi
1inan. Nilai displacement ekstrem yang mungkin terjadi dengan
1ang terlampaui sebesar 1% untuk kondisi operasional adalah sebesar
J151 m untuk surge (arah XJ akibat eksitasi arah gelombang 0°
rat) dan 0.00154 m untuk kondisi badai dalam arah sway (arah 'ZJ
•at eksitasi arah gelombang 90° (Utara) . Nilai displacement ini masih di
1ah displacement maksimum yang diijinkan untuk struktur jack-up, yaitu
esar 5% kedalaman air. Nilai tegangan ekstrem yang mungkin terjadi
gan peluang terlampaui sebesar 1% untuk kondisi operasional adalah
esar 57. 14 Nlmm2 akibat eksitasi arah gelombang 270° (Selatan) dan
79 Nlmm 2 untuk kondisi badai akibat eksitasi arah gelombang 90°
lra) . Besar tegangan yang mungkin terjadi pada struktur Hang Tuah
gPU baik untuk kondisi operasional maupun badai masih di bawah
mgan ijin desain material sebesar 199. 95 Nlmm 2 . Dengan demikian
at disimpulkan bahwa faktor keamanan sebagai salah satu syarat
gunan lepas pantai dapat terpenuhi untuk struktur Hang Tuah MOgPU
meskipun getaran yang terjadi akibat eksitasi gelombang ketika

f11r hQ n

Qr. co · t:JVt:J

co

KATA PENGANTAR

alammu'alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

nat dan karunianya

kepada

ruh

telah

pihak

yang

penulis,
membantu

serta terima kasih kepada
sehingga

penulis dapat

1yelesaikan tugas akhir ini dengan segenap kemampuan

ulis miliki.

yang

Tugas Akhir ini berjudul "Analisis Respon Dinamis

lJngan Hang Tuah MOgPU Dalam Domain Frekuensi Akibat Beban

om bang".

Tugas akhir

ini disusun

guna memenuhi persyaratan dalam

1yelesaikan studi kesarjanaan (S1) di Jurusan Teknik Kelautan,

ultas Teknologi

,ember

Kelautan

(FTK), lnstitut

Teknologi

Sepuluh

(ITS). Tugas akhir ini menganalisis respon dinamis dari

1ngan Hang Tuah MOgPU karena

pengaruh

beban

gelombang.

mgan Hang Tuah ini termasuk dalam jenis struktur jack-up dengan
:~ki

dengan tipe 3 chord K-brace yang berlokasi di perairan Natuna

a kedalaman 83. 1 m. Berdasarkan hasil analisis, maka dapat diketahui

3rapa

besar frekuensi natural dan respon struktur yang meliputi

•lacement dan tegangan yang direpresentasikan dalam RAO dan

1a-harga ekstrem akibat pengaruh beban gelombang.
"Tiada

gading

yang

tak retak" kiranya

tepat

untuk

buah

•a ini. Penulis menyadari dalam melakukan penelitian ini masih belum
n,:~m

!lie:.

mnhnn

~ra

UCAPAN TERIMA KASIH

Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan
pihak-pihak yang secara langsung maupun tidak langsung baik
moral maupun fisik. Untuk itu penulis tidak

lupa mengucapkan

na kasih kepada :

I. Kedua orang tua penulis; Mama Yanuwati Syamsi Dhucha dan

>

~ -

Papa Alex Hindarta, atas kasih sayang yang tulus ikhlas dan tidak
dapat tergantikan serta apa yang sudah dilakukan untuk anakmu
ini, terima kasih .... mas belum bisa membalas semuanya, hanya
buah karya ini yang dapat mas persembahkan ..... .
Adik-adikku;

Ricky,

Ronald,

Dede,

thanks...

kalian

adalah

semangat mas untuk terus berjuang... buatlah mama dan papa
bangga, mas kangen dengan canda tawa kalian .....
My fiance, Milka "NENK'' lndrawaty yang menjadi bagian hidupku,

terima kasih atas kasih sayang, pengertian serta kesabaran yang
engkau berikan ....

L lr. Imam Rochani, M.Sc., selaku Ketua Jurusan Teknik Kelautan,
FTK- ITS Surabaya.

>. Dr. lr. Handayanu, M.Sc., selaku Sekretaris

Jurusan Teknik

Kelautan, FTK- ITS Surabaya.

>. lr. Eko Budi Djatmiko, M.Sc., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I

r

dalam penyelesaian tugas akhir ini.
lr_ Rurfi

W~luin

Pr~cdint

MT

~Ail:k1

n~,:o

P,:omnimninn II

10.1r. Vincentius Rumawas, S.Psi , thanks masukan dan omelannya,

nyelam yuk .. ..
11. Michael H. Swanger, Ph.D., ~Senior

Tech . CASE Center

(GTStrudl)~

Research Engineer Georgia
atas bimbingan "special" jarak jauh

dalam pemodelan GTStrudl.
12. Keluarga besar Menur 17 & Keluarga besar M. Tohid atas
pengertian , dorongan, omelannya .... jangan

bosan-bosan .. ..dan

telah menjadi "orang tua" penulis selama jauh dari mama papa.
13. Mak .. ... .thanks telah

rela

menjadi "ibu",

matur suwun atas

wejangan dan omelan yang selalu mak berikan .. .
14. Keluarga Cianjur: Papap Hendi, Mama Ery, Teteh Reni, Aa' Ivan,
Teh Dewi, terima kasih buat pengertiannya ...

15.SPHOKS ... (Bjo, Camat, Embhul, Ndut, Nina, Pio), makasih buat
semangat,

kasih

sayang

kalian, serta persaudaraan selama

ini. .. semoga kita tetap seperti ini. ...
16. Komunitas malam ... (Skatriyo, Vikri , Rohmat, Ferry, Breh, ltop,
Gempur, Fahmi , Sigit, Doffy, Vian , Rouf, Medi, lwan, Jeni, Ali,
Punk) buat cangkruk dan ketawa kalian ... ..
17. Komunitas

Opres ... (P'Mur,

P'Vincent,

P'Rudi,

P'Sol,

Mas

Slamet,OS,Suyut, T edy, Mamad,Budi, Monyet,Fajar,Aan,Joko, Breh, F
erry) buat kerja ... pengertian ... semangat .. . sharing .. .
18. Rekan-rekan

seperjuangan

tugas

akhir

(TA)

Dain ,Yosi,Daffi ,Ferry,lmam,Amin,Cecep,Sindhu,Udin,Agus,Budi98,
Dony,Mamah,Ana ,Willy,Zaky,Lidya,Vikri,Denok,Lucky,Hambali,Yud
ha,Budi99,Pan

i Yusuf,Anto, .. . dll)

inilah

periuanQan

kita

... .

20. Komunitas UK OR. AIR ITS: anak dayung ... ayo dayung lagi di
kayoon .... ; anak selam .... let's go to the DEEP ... .

21 . Fahmi ... kemana

kamu ... ayo

jalan-jalan

lagi .... ;

Miil ... kapan

ngobrol lagi .... ; Erfan ... cepet lulus .. . ; Tedy .... mau curhat lagi ... ;
lde ... curhat dong ... duet naik gunung lagi yuk .. .
22. Rumanto,Hendrik,Ondy ... thanks ilmu strudl-nya, Awang ,

Pradin,

Sinaga,Rizai ,Carcie,Meisy,Titin,Dyan,Timbui,Siswo,Arko,Dyah,lnda
h,lza,Gojei,Tya,Yuki,Cristin,Faruk,Hari,Fernas,lwan,Mbud ,Retno,Ar
ko,Ristia ,singo,uton,hary96 .... thanks buat sharingnya ....
23 . Marwan,Aiin,Melly,Tyas,Santi,Ririn ,Rois,Hadi,Qosrui,Zaenai,Rony,
Memed,Jainul,wiwit,ari,Fardian,Fuad,lpeh,Darma,Agus,Rini,Weni,P
uguh,Hendra,Piter,Abi,Hary,Arga,Rukmanui,Bagus,Eryk,Ragii,Endr
o,Cristian,lpung,Dody,Topan ..... makasih ..... buat semuanya selama
ini .....
24. Warga Kelautan .... semuanya terima kasih .... semarakkan dunia
kelautan ...
25. Adik

kelas

thanks

atas

keceriaan

kalian

©

depe,santi,prasida,sita,derita,dely,maulid,lilik,cukong,friska,black,sa
nti,abe,zaky,asop,wilna,mel,adik-adik 2001, 2002,

temenku catur

... thanks yaa ...
26. P'Teguh, Bu Nur, Pras, Arif, Koko, Cak No, Cak Ri, P'Daud,Mas
Aries, Suhud ..... makasih ....
27. M'Rima,Aiex, Lia,Risa, Deny,Naning, M'lisa,Tunah, Linda, Henot, Nent,
Dioi,Aiit,Singgih ,Benjoi,Kiki,Eko,Meong,Ageng ... thanks ...
28.1kan-ikanku

an

selalu setia menahibur hati kalo laai stress.

DAFTAR lSI

3man Judul
1bar Pengesahan
trak
3 Pengantar

ar lsi
ar Gambar
ar Tabel

Jl

PENDAHULUAN

1-1

1.1.

Latar Belakang Masalah

1-1

1.2.

Perumusan Masalah

1-4

1.3.

Tujuan

1-4

1.4.

Manfaat

1-4

1.5.

Batasan Masalah

1-5

1.6.

Metodologi Penelitian

1-6

1.7.

Sistematika Penulisan

1-9

2.2.1 .1. Prosedur Perancangan Struktur
Jack-Up

2.2.1.2. Konstruksi Kaki Jack-Up

11-5
11-6

2.2.1.3. Kriteria Perancangan Bentuk Kaki
Jack-Up

2.2.2. Teori Gelombang
2.2.2.1. Teori Gelombang Stokes Orde 5

11-7
11-10
11-11

2.2.2.2. Gaya Gelombang pada Silinder
Tegak

11-15

2.2.2.3. Gaya Gelombang pada Silinder
Miring

11-17

2.2.2.4. Teori Spektrum Gelombang
JONSWAP

11-20

2.2.3. Teori Pembebanan

11-21

2.2.4. Teori Pemodelan Struktur

11-23

2.2.4.1 . Pemodelan secara Umum

11-23

2.2.4.2. Pemodelan dengan Metode Elemen
Hingga
2.2.4.3. Pemodelan Struktur Jack-Up

11-24
11-25

2.2.6.2. Konsep Metode Elemen Hingga
dalam Analisis Dinamis
2.2.6.3. Persamaan Gerak MDOF

11-30
11-33

2.2.6.4. Prosedur Perhitungan Lendutan
pada Struktur

11-35

2.2.6.5. Pendiskritan dari Sistem yang
Dianalisis
2.2.7. Dynamic Amplification Factor

11-36

2.2.8. Tegangan

11-39

2.2.8.1. Tegangan Normal

11-39

2.2.8.2. Tegangan Geser

11-41

2.2.8.3. Kriteria Tegangan ljin

11-42

2.2.9. Response Spectra

3111

11-35

11-45

2.2.9.1. Response Amplituda Operator

11-45

2.2.9.2. Linier Response Spectra

11-46

PEMODELAN STRUKTUR DAN PEMBEBANAN

111-1

3.1 .

Umum

111-1

3.2.

Pengumpulan Data

111-3

3.4.

3.5.

Pemodelan Beban

111-11

3.4.1. Pemodelan Beban Vertikal

111-11

3.4.2. Pemodelan Beban Dinamis

111-13

3.4.2.1. Penentuan Teori Gelombang

111-15

3.4.2.2. Perhitungan Beban Gelombang

111-15

3.4.2.3. Perhitungan Spektra Gelombang

111-16

Analisis Pemodelan Struktur

3 IV ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.

111-16

IV-1

Analisis Hasil

IV-1

4.1.1 . Frekuensi Natural

IV-1

4.1.2. Analisis Respons Dinamis dalam Domain
Frekuensi

IV-2

4.1.2.1. Displacement

IV-3

4.1.2.1.1. Displacement pada Kondisi
Operasional

IV-3

4.1.2.1 .2. Displacement pada Kondisi
Badai
4.1.2.2. Tegangan

IV-11
IV-18

BV

PENUTUP

V-1

5. 1.

Kesimpulan

V-1

5. 2.

Saran

V-3

tar pustaka

npiran
Lampiran A

Lembar Konsultasi

Lampiran B

Output Data

Lampiran C

Perhitungan Spektra JONSWAP

Lampiran D

Perhitungan RAO

Lampiran E

Perhitungan Respon Spektra

Lampiran F

Perhitungan Nilai Ekstrem

Lampiran G

Gam bar

DAFTAR GAMBAR

nbar 1.1 . Struktur Hang Tuah MOgPU (ACE MOgPU for West
Natuna, Doc. 84502-5000-6D-01-0)

1-3

nbar 1.2.

Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

1-8

nbar 2.1.

Konstruksi Chord Tipe MSC/FRIDE Goldman-Chord
(Murdjito, 1997)

11-9

nbar 2.2.

Konstruksi Chord Tipe Gusto Chord (Murdjito, 1997) 11-9

1bar 2.3.

Grafik Region of Validity (API RP 2A WSD
21 ed, 2002)

1bar 2.4.

11-11

Gaya Gelombang pada Silinder Tegak (Dawson,
1976)

11-17

1bar 2.5. Orientasi Arah Gaya Gelombang pada Silinder
Miring (Dawson, 1976)

11-18

1bar 2.6.

Skema Dasar Anal isis Getaran (Craig, 1981)

11-29

1bar 2.7.

Model Penyusunan Matrik Kekakuan

11-32

1bar 2.8.

Pembebanan Aksial pada Satang Tubular
(Popov, 1993)

11-39

nbar 3.2. Model Detail Struktur Hang Tuah MOgPU

111-8

nbar 3.3. Model Chord (3 Chord) Struktur Hang Tuah
MOgPU

111-9

nbar 3.4. Model Brace (K-Brace) Struktur Hang Tuah
MOgPU

111-9

nbar 3.5.

Orientasi Arah Gelombang dalam Pemodelan

111-14

nbar 4.1.

Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Barat (0°)

nbar 4.2.

Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pad a Arah Barat Laut (45°)

nbar 4.3.

IV-5

Spectra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Timur (180°)

1bar 4.6.

IV-4

Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Timur Laut (135°)

1bar 4.5.

IV-4

Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Utara (90°)

nbar 4.4.

IV-3

IV-5

Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah T enggara (225°)

1bar 4.7. Spectra Displacement akibat Beban Gelombang

IV-6

dengan Probabilitas 62.3%

IV-9

nbar 4.10. Nilai Displacement Ekstrem yang Terjadi akibat
Beban Gelombang pada Kondisi Operasional dengan
Peluang Tidak Terlampaui 99%

IV-9

nbar 4.11 . Nilai Displacement Ekstrem yang Terjadi akibat
Beban Gelombang pada Kondisi Operasional dengan
Peluang Tidak Terlampaui 95%

IV-10

nbar 4.12. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Barat (0°)

IV-11

nbar 4.13. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Barat Laut (45°)

IV-11

nbar 4. 14. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Utara (90°)

IV-12

nbar 4.15. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Timur Laut (135°)

IV-12

1bar 4. 16. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Timur (180°)

IV-13

1bar 4.17. Spektra Displacement akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Tenggara (225°)

IV-13

nbar 4.20. Nilai Displacement Ekstrem yang Terjadi akibat
Beban Gelombang pada Kondisi Badai dengan
IV-16

Probabilitas 62.3%
nbar 4.21. Nilai Displacement Ekstrem yang Terjadi akibat
Beban Gelombang pada Kondisi Badai dengan
Peluang Tidak Terlampaui 99%
nbar 4.22. Nilai Displacement Ekstrem yang

IV-16
Te~adi

akibat

Beban Gelombang pada Kondisi Badai dengan
Peluang Tidak Terlampaui 95%

IV-17

nbar 4.23. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Barat (0°)

IV-18

nbar 4.24. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Barat Laut (45°)

IV-18

nbar 4.25. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Utara (90°)

IV-19

nbar 4.26. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Timur Laut (135°)
nbar 4.27. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang

IV-19

nbar 4.30. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Operasional pada Arah Barat Daya (315°)

IV-21

nbar 4.31 . Nilai Tegangan Ekstrem akibat Beban Gelombang
pada Kondisi Operasional dengan Probabilitas
62.3%, Peluang Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-23

nbar 4.32. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Barat (0°)

IV-24

nbar 4.33. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Barat Laut (45°)

IV-24

nbar 4.34. Spectra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Utara (90°)

IV-25

nbar 4.35. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Timur Laut (135°)

IV-25

nbar 4.36. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Timur (180°)

IV-26

nbar 4.37. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang
Badai pada Arah Tenggara (225°)
nbar 4.38. Spektra Tegangan akibat Beban Gelombang

IV-26

Peluang Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-29

11bar 4.41 . Nilai Displacement Ekstrem akibat Beban
Gel om bang pada Kondisi Operasional untuk Arah
Surge 'X' dengan Probabilitas 62.3%, Peluang
Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-31

nbar 4.42. Nilai Displacement Ekstrem akibat Beban
Gelombang pada Kondisi Operasional untuk Arah
Heave 'Y' dengan Probabilitas 62.3%, Peluang
Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-31

nbar 4.43. Nilai Displacement Ekstrem akibat Beban
Gelombang pada Kondisi Operasional untuk Arah
Sway 'Z' dengan Probabilitas 62.3%, Peluang
Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-32

nbar 4.44. Nilai Displacement Ekstrem akibat Beban
Gelombang pada Kondisi Badai untuk Arah Surge
'X' dengan Probabilitas 62.3%, 99%, 95%
nbar 4.45. Nilai Displacement Ekstrem akibat Beban
Gelombang pada Kondisi Badai untuk Arah Heave
'Y' dengan Probabilitas 62.3%, Peluang Tidak

IV-32

DAFTAR TABEL

Jel3.1.

Data Anodes (Cathodic Protection)

Jel3.2.

Ukuran Chord (gambar 3.3) Struktur Hang Tuah

111-3

MOgPU

111-4

Jel3.3.

Data Gelombang

111-5

Jel 3.4.

Desain Water Depth

111-6

Jel3.5.

Data Koefisien Hidrodinamis

111-6

Jel3.6.

Data Marine Growth

111-6

)el3.7.

Data Beban Payload (Vertikal)

111-12

Jel3.8.

Beban Vertikal untuk Perhitungan Frekuensi Naturallll-12

)el3.9.

Beban Vertikal untuk Anal isis pada Kondisi
Operasional

111-13

>el 3.10.

Beban Vertikal untuk Anal isis pada Kondisi Badai

111-13

>el 3.11.

Added Mass Struktur Hang Tuah MOgPU

111-14

>el4.1.

Frekuensi Natural dan Periode Natural Struktur Hang
Tuah MOgPU dalam 10 Mode Shape

>el4.2.

Nilai Dis lacement Ekstrem vano Munokin Teriadi

IV-2

bel4.4.

Nilai Tegangan Ekstrem yang Mungkin Terjadi
pada Kondisi Operasional dengan Probabilitas
62 .3%, Peluang Tidak Terlampaui 95% dan 99%

oel4.5.

IV-22

Nilai Tegangan Ekstrem yang Mungkin Terjadi
pada Kondisi Badai dengan Probabilitas 62.3%,
Peluang Tidak Terlampaui 95% dan 99%

IV-28

at:~yow.L+"erp

r-k.low~

ow~

,a.~

~ohapy

-

....

ru- nuu:hru-yow w..n;

-

-

-

-

-

CBa6 I Pentfafiu{uan

BABI
PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Seiring dengan semakin banyaknya penemuan ladang minyak dan
bumi di areal lepas pantai Indonesia pada saat ini yang cenderung
1garah ke perairan dalam, maka perkembangan rancang bangun
ktur anjungan lepas pantai juga semakin mengarah pada keandalan
1ktur terhadap kondisi laut yang ganas. Untuk fasilitas pengeboran,
r-up platform merupakan anjungan lepas pantai yang hingga sekarang

paling banyak dipakai guna keperluan tersebut, meskipun pada
selanjutnya fungsinya bisa meluas seperti menjadi
~embang

mgan operasi pengolahan minyak.
Dilihat pada konsep perancangannya, sebenarnyajack-up platform
J

yang disebut juga "Self Elevated Platform Barge" akan lebih

1guntungkan dibandingkan dengan anjungan terapung lain
1isubmersible ataupun drilling ship. Hal ini

:tu operasi

kaki-kakinya

seperti

dapat terjadi karena pada

akan terpancang

pada dasar laut

CBa6 I Petufaliufuan
Tugas}l~ir

Jgan anjungan
~bihan

yang terpancang uacket), jack-up ini

memiliki

yaitu dapat dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi yang lain

1rdjito, 1997).
Pemahaman

akan

perkembangan

perancangan

(conceptual

:ign) struktur jack-up yang telah ada merupakan hal penting bagi

ancang. Hal ini dimaksudkan agar perancang dapat menciptakan suatu
:angan baru yang inovatif dan kompetitif dalam aspek operasional.
:odologi dan prosedur teknis perancangan jack-up masih perlu
lagi dengan memasukkan kompleksitas dari sistem
~mpurnak

1rdjito, 1993).
Keistimewaan dan inti kekuatan struktur jack-up pada kondisi
!rasi terletak pada struktur kaki yang memakai tipe tertutup atau tipe
;Jka. Pada struktur rangka (truss type), kekuatan konstruksi juga
1antung pada jumlah chord dan bentuk brace, baik horizontal maupun
~onal.

Pengaruh kondisi lingkungan, terutama beban hidrodinamis
gat mempengaruhi perilaku struktur jack-up. Oleh sebab itu untuk

1dapatkan hasil yang

dapat merepresentasikan

keadaan yang

~rlukan

enarnya maka perlu dilakukan suatu analisis dinamis. Hal ini
karena beban yang bekerja pada struktur adalah beban

Q3a6 I (]>encfafiu{uan

1rgi yang cukup signifikan (periode 4 - 5 detik dan di atasnya). Oleh

:ma peri ode jack-up lebih besar dari 3 detik maka anal isis dinamis pada

1ktur jack-up menjadi hal sangat penting (Boswell, 1987).
Studi kasus yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah Hang

1h MOgPU Platform. MOgPU (Moveable Offshore Gas Production Unit)

·upakan struktur jack-up, tetapi struktur ini tidak mempunyai system

ring (suatu system yang berfungsi untuk menaik-turunkan kaki dan
:~dak).

Struktur Hang Tuah MOgPU ini merupakan jack-up 4 kaki

1gan bentuk kaki 3 chord type K-brace yang beroperasi di daerah

airan Natuna pada kedalaman 83.1 m.

Tugas}lkjiir

(]3a6 I Pentfaliufuan

Perumusan Masalah

Dengan

mempertimbangkan

latar

belakang

pengaruh

beban

lmis yang bekerja pada struktur jack-up, maka perumusan masalah

g akan dibahas pada tugas akhir ini adalah:

1. Berapa besar frekuensi natural struktur Hang Tuah MOgPU ?

2. Bagaimana respon dinamis (tegangan dan displacement yang
direpresentasikan dalam RAO) struktur Hang Tuah MOgPU akibat
beban gelombang yang bekerja ?

Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai pada penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Untuk mendapatkan frekuensi natural struktur Hang Tuah MOgPU.

2. Untuk mendapatkan respon dinamis (tegangan dan displacement
yang direpresentasikan dalam RAO) dan harga-harga ekstrem
untuk dipertimbangkan dalam perancangan dan operasi struktur
Hang Tuah MOgPU terhadap beban gelombang yang bekerja.

Manfaat

CBa6 I Pendaliufuan

Batasan Masalah

Untuk mendapatkan tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini

usta~

tfan (])asar Teori

Bentuk Penampang Kaki Jack-up

Untuk konstruksi kaki cangkang ada dua tipe yang dikenal, yaitu tipe 3
chord (3-chordsbay type) dan tipe 4 chord (4-chordsbay type). Untuk
tipe 3 chord, penampang kaki akan berbentuk segitiga dengan chord
ujung-ujungnya yang dihubungkan oleh penegar (bracing). Sedang
untuk tipe 4 chord, penampang kaki akan berbentuk segi empat.
Tipe Bracing

Untuk kaki dengan konstruksi cangkang ada tiga jenis sistem bracing
yang biasa digunakan, yaitu tipe Z-bracing, K-bracing dan X-bracing.
Dari ketiga tipe bracing diatas tipe K-bracing dan X-bracing yang paling
banyak digunakan untuk konstruksi cangkang kaki jack-up di perairan
dalam (Murdjito, 1997) .

.2. Teori Gelombang
Dalam perhitungan beban gelombang, maka teori gelombang yang
unakan disesuaikan dengan grafik validitas teori gelombang. Validitas
ri gelombang ini dikembangkan oleh R. G. Dean (1968) dan B. Le
haute ( 1970) (Chakrabarti, 1987) seperti terlihat pad a gam bar 2. 3.

(]Ja6 II Tinjauan Pustal(a dan (])asar Teori

Tugas)IKjiir

---·---

0 .05

· - - - - - · - - - --

Deep Water
Brea king Limt~
H/L=0.14

-

0.02 0 .01

0.005

Stokes 5

Shallow Water
Breaking Limi t

H/d

=

or Stream Function@

0.78

0.0005

0.0002

0.0001
0. 00005

-

Linear/Airy

Stream Function
I
I
I
I

I
I
I

I
I
I

I
I
I

I

I

I

Shallow
\-Vater Waves
L - _- - l_ ___t__.JL__

0.001

0.002

or Stream Function@

Deep

Water
Waves

Intermediate Depth Waves
_ J __

0 .005

_

__l__

0.01

_.J._ ___,___l___J_.J._ _

0 02

0.05

0 .1

c

__d_
gTappz

3ambar 2.3. Grafik Region of Validity (API RP 2A WSD 21 ed , 2002)
Diagram ini membagi daerah yang berlaku bagi masing-masing

ri gelombang berdasarkan perbandingan H/gT2 sebagai ordinat dan

T2 sebagai absis. Penentuan teori gelombang ini berdasarkan pada
3 lingkungan struktur tersebut diinstalasi, seperti tinggi gelombang H

m), kedalaman d (ft, m) dan periode gelombang T (detik). Teori

(}3a6 II Tmjauan Pusta~

dan (])asar7'eori

Jmbang H/A.. Teori ini kemudian dikembangkan oleh Skjelbreia dan

1drickson (1961). Persamaan kecepatan partikel air berawal dari
samaan berikut:

a¢>
iJx

(2.1)

U= -

a¢>

a¢>

(2.2)

W=-=-

az as

·i persamaan di atas, didapat persamaan kecepatan partikel air seperti
1awah ini:
5

u

= C .:L nF" cosnOcoshnks

(2.3)

n= l

5

w

= C .:L nFn sin nO sinh nks

(2.4)

n= l

·i persamaan kecepatan di atas didapat diferensial berupa percepatan
tikel air laut sebagai berikut:

au
at

n= l

aw

5

at

n =l

5

- = kc 2 Ln2F

sinn Ocoshnks

(2.5)

- = kc 2 L n 2F" cos n Osinh nks

(2.6)

n

-....

samaan profil gelombang (11) pada Still Water Level (SWL) adalah:

·:;

" ,.......0

~

I(

CBa6 II Tmjauan ®lstazy tfan ([)asar Model harus fleksibel terhadap berbagai jenis metode analisis.

CBa6 II Tmjauan Pustak,a £an (])asarTeori

Detailed model ini merupakan pemodelan struktur jack-up sebagai

1tuk 3 dimensi yang terdiri dari sistem chord dan brace. Untuk analisa
Jktur dengan menggunakan detailed model, kita menggunakan Finite
~ment

Method (FEM), dimana struktur dimodelkan secara detail sebagai
1gka 3 dimensi.

Bentuk fisik model struktur dijadikan sebagai suatu

tern linier yang kontinyu dengan jalan membagi bentuk fisik struktur
'njadi kelompok elemen-elemen yang kecil. Elemen-elemen kecil ini
1ubungkan dengan simpul-simpul (nodes) sehingga menjadi suatu
tern yang kontinyu.
Adapun parameter perancangan yang digunakan dalam pembuatan

'ailed model adalah sebagai berikut :
l>

Rasia kerampingan/ Slenderness ratio

Slenderness ratio

= kL
r

Dimana : k

=buckling length factor

L

=panjang elemen

r

=jari-jari girasi =0,35 D

• Diameter to wall tickness ratio ( D/t )

(2.20)

(]3a6 II Tinjauan Pusta/(sz d{zn CDasar Teori

Tugas)IIijiir

Dalam

melakukan

proses

perancangan

hal

yang

menjadi

pertimbangan utama adalah kekuatan rancangan. Suatu rancangan
dikatakan memenuhi kriteria perancangan apabila tegangan pada
setiap titiknya lebih kecil atau sama dengan tegangan ijin titik
terse but.
~.5

Dasar Analisis Dinamis

Tujuan dari analisis dinamis terhadap suatu struktur adalah untuk
mgetahui
~rupakn

respon

dinamis

struktur

terhadap

pembebanan

yang

fungsi waktu seperti displacement, atau perilaku dinamis

uktur seperti frekuensi natural struktur atau periode natural struktur.
alisis dinamis secara umum memiliki tahapan sebagai berikut (Craig,
81) :

Desain, meliputi bentuk, ukuran, dan properti struktur
Analisis, terdiri atas :
•

Penentuan Model Analitis

•

Penentuan Model Matematis

•

Penentuan Respon atau Perilaku Struktur

Pengujian.

C
Ba6 II Tmjauan CJ>ustai.fz tfan CJ)asar