FINAL Laporan Tugas Besar Kelompok 5

PEMBUATAN MODEL STRUKTUR ANJUNGAN LEPAS PANTAI TIPE SEMI SUBMERSIBLE

LAPORAN TUGAS BESAR

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Rekayasa dan Desain 2 (KU1201) pada semester 2 tahun pelajaran 2015/2016

oleh ADITYA FAISAL MAS’UD

TITA KARTIKA DEWI ASTRID ARISTAMAYA TERRA PRADANA ARIADI PRADANA RENDI KURNIAWAN T.A. PANJI GUNTARA IRFAN KURNIAWAN AKHMAD REFLY SETIAWAN

(16615046) (16615058) (16615124) (16615136) (16615160) (16615304) (16615328) (19615058) (19615034)

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Jl. Ganesha No. 10 Bandung 40132

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Infrastruktur merupakan sistem bangunan yang diperlukan terlebih dahulu agara sistem transportasi, teknik penyehatan, pengairan, telekomunikasi dan sebagainya dapat berfungsi. Infrastruktur juga diartikan sebagai bangunan-bangunan yang diperlukan untuk memberikan pelayanan dan jasanya bagi kebutuhan dasar penduduk. Infrastruktur berperan dalam seluruh aktivitas manusia. Salah satu contoh infrastruktur adalah anjungan lepas pantai. Anjungan lepas pantai adalah infrastruktur yang dibangun di tengah laut. Bangunan ini umumnya dibangun untuk melayani kegiatan eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas. Eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas merupakan hal yang sedang hangat dibicarakan di Indonesia. Salah satunya adalah mengenai cadangan minyak di Blok Masella. Salah satu bidang ilmu yang diperlukan dalam pembangunan anjungan lepas  pantai adalah teknik kelautan. Dalam pembangunan pemba ngunan anjungan lepas pantai ini, berbagai faktor harus dipertimbangkan karena ada gaya-gaya seperti gaya lingkungan laut yang tidak ditemukan pada struktur darat. Pembangunan struktur ini menjadi sebuah tantangan tersendiri bagi seorang rekayasawan di Indonesia. Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, kami mahasiswa Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung mencoba membuat

sebuah rangcangan struktur anjungan lepas pantai yang dapat diwujudkan dalam sebuah model. Model ini dibuat dengan mempetimbangkan berbagai faktor sebagaimana struktur aslinya. Model struktur anjungan lepas pantai ini kemudian akan diuji menggunakan beban dan arus. Adapun model yang dibuat oleh kelompok kami adalah anjungan lepas pantai jenis struktur melayang tipe semi-submersible.

1.2

Tujuan

Tujuan dari pembuatan model struktur anjungan lepas pantai ini adalah untuk mengaplikasikan sistem perancangan yang dipelajari ke dalam sebuah struktur nyata. Pembuatan model ini akan menjadi sebuah pembelajaran bagi mahasiswa FTSL dalam  pembuatan sebuah infrastruktur. Pembuatan model ini juga diharapkan dapat menjadi inspirasi bagi pembuatan struktur anjungan lepas pantai yang dapat diwujudkan di masa yang akan datang.

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Anjungan Lepas Pantai

Bangunan / Anjungan lepas pantai (Offshore Platform/Offshore Rig ) adalah struktur atau bangunan yang di bangun di lepas pantai untuk mendukung proses eksplorasi atau eksploitasi bahan tambang maupun mineral alam. Fungsi utama dari  bangunan lepas pantai adalah untuk eksplorasi dan produksi minyak dan gas bumi. Adapun faktor lingkungan laut yang berpengaruh untuk rancangan struktur bangunan laut terdiri dari kedalaman perairan, angin, gelombang, arus, kondisi dasar laut,  penggerusan dan tektonik (gempa bumi). Persyaratan yang harus dipenuhi dalam melakukan kegiatan pengeboran diantaranya pemenuhan kriteria operasional, integritas struktur, dan keselamatan selain aspek kebocoran, kebakaran, dan redundancy power untuk penambatan. Ciri-ciri dari bangunan atau sistem lepas pantai adalah : 1.

Beroperasi di daerah sekitar sumur minyak atau daerah pertambangan yang terbatas. Jadi, tidak berpindah jauh seperti halnya dengan kapal laut.

2. 3.

Tidak beroperasi di daratan. Tidak dibangun langsung di lapangan. Jadi, komponen-komponennya dibuat di darat untuk kemudian diangkut dan dirakit di lapangan.

4.

Tetap beroperasi di lapangan untuk perioda waktu yang lama sehingga bangunan harus dapat bertahan dalam kondisi terburuk yang mungkin terjadi selama masa operasi.

2.2

Tahapan Umum pada Industri Minyak dan Gas

Tahapan umum pada industri migas adalah sebagai berikut. a. Eksplorasi, yakni kegiatan pencarian sumber daya migas yang terdapat di bawah  permukaan bumi. Pada umumnya menjadi tugas geologist dan geophysicist. Kegiatan eksplorasi dilakukan dengan tahap-tahap sebagai berikut. 1) Survei Seismik, yakni mencari lokasi dari cadangan gas yang terperangkap di  bawah laut. 2) Pengeboran eksplorasi (exploration drilling ), yakni pengeboran yang dilakukan hanya untuk mengkonfirmasi apakah benar terdapat cadangan minyak dan gas. Belum untuk dieksploitasi. Pengeboran ini menggunakan  jack-up rig, yakni kapal tongkang raksasa yang dapat dinaik-turunkan. 3) Setelah cadangan minyak terkonfirmasi, baru dibangun anjungan lepas pantai yang permanen.

 b. Ekspoitasi, yakni kegiatan pengambilan sumber daya migas sampai siap digunakan oleh pengguna. Kegiata eksploitasi terdiri atas : 

 Extracting, merupakan proses pengambilan sumberdaya migas dari dalam bumi melalui kegiatan pengeboran.



 Refining, merupakan proses industri di mana

minyak mentahdiolah dan

dimurnikan menjadi produk petroleum yang lebih berguna, misalnya bahan  bakar minyak, solar, kerosin, produk gas, dan lain-lain. 

Transporting, merupakan kegiatan pemindahan minyak yang sudah diolah ke tempat penyimpanan baik di darat atau di laut, dapat menggunakan kapal tanker atau pipa bawah laut.



 Marketing, merupakan kegiatan pemasaran produk petroleum langsung ke  pengguna.

2.3

Jenis Struktur Anjungan Lepas Pantai

Jenis struktur terapung ditentukan berdasarkan kedalaman perairan. a.  Fixed Platform / Struktur Terpancang  Fixed  platform dibangun langsung di atas laut, biasanya dibangun pada kedalaman laut dangkal. Sebagai contoh dan struktur Anjungan lepas pantai terpancang ialah jacket steel platform, gravity platform, monopod, tripod. dl. Pada konstruksi terpancang, baik beban vertikal maupun beban horizontal dan momen dapat ditransformasikan oleh struktur kaki-kakinya melalui pondasi ke dasar taut. Ukuran pondasi akan menentukan distribusi beban ke dasar laut. Selain itu. ukuran  pondasi juga akan menentukan ukuran struktur secara keseluruhan. Struktur anjungan

terpancang

sebagian

besar

digunakan

sebagai

fasilitas

 produksi/pengolahan minyak/gas maupun sebagai fasilitas anjungan pendukung  produksi (supporting structure).  b.  Floating Structure / Struktur Terapung

 Floating structure mengapung di permukaan air dan umumnya dihubungkan dengan dasar laut dengan menggunakan kabel/mooring. Yang termasuk di dalam  jenis anjungan terapung ( Mobile Offshore Units) adalab semi submersible, jack-up  platform, drilling ship, barge dan anjungan terapung lainnya. Anjungan terapung  bisanya digunakan sebagai anjungan pengeboran (drilling ), anjungan pendukung operasi ( support vessel ), fasilitas pendukung pemasangan pipa (pipe layer ), sebagai fasilitas akomodasi dan juga dapat dipakai sebagai anjungan produksi terutama untuk ladang-ladang marginal yang waktu operasinya tidak terlalu lama.

2.4

Tipe F loating Structure (Struktur Melayang)

Berikut akan dijelaskan beberapa tipe floating structure. a. Semi Submersible Platform

Semi-Submersible (Sumber : http://ardaadasaja.blogspot.co.id/) Platform ini memiliki lambung (kolom dan ponton) apung yang cukup membuat struktur untuk mengapung (seperti kapal), tetapi juga cukup berat untuk menjaga struktur tetap tegak dan stabil. Semi-submersible platform dapat

dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain, dapat dinaikkan atau diturunkan dengan mengubah jumlah air di tangki apung. Platform ini umumnya ditambatkan dengan kombinasi tali rantai, kawat atau tali polyester, atau keduanya, selama  pengeboran atau produksi operasi, atau keduanya, meskipun dapat dijaga posisinya dengan menggunakan sistem dynamic positioning. Semi-submersible dapat digunakan di kedalaman air dari 200 sampai 10.000 kaki (60 sampai 3.000 m).  b. Tension Leg Platform (TLP)

TLP (Sumber : http://ardaadasaja.blogspot.co.id/) TLP adalah platform mengambang yang ditambatkan ke dasar laut untuk menghilangkan gerakan yang paling vertikal pada struktur. TLP digunakan di kedalaman air hingga sekitar 6.000 kaki (2.000 m). TLP "konvensional" adalah desain 4-kolom yang terlihat mirip dengan semisubmersible. c. Spar Platform

Spar Platform (Sumber : http://ardaadasaja.blogspot.co.id/) Spar tertambat ke dasar laut seperti TLP, namun TLP memiliki tether (tendon) tegang vertikal, sedangkan spar memiliki tali tambat yang lebih konvensional. Spar telah dirancang dalam tiga konfigurasi: lambung silindris tunggal konvensional, "truss spar" di mana bagian tengah terdiri dari elemen truss menghubungkan lambung apung atas (disebut tangki keras) dengan tangki lembut bawah mengandung ballast permanen, dan "spar sel" yang dibangun dari silinder vertikal ganda. Spar memiliki stabilitas lebih tinggi daripada TLP karena memiliki  penyeimbang yang besar di bagian bawah dan tidak tergantung pada tambatan untuk menahan tegak. Spar juga memiliki kemampuan, dengan menyesuaikan ketegangan mooring line (menggunakan chain-jack melekat pada tali tambat),  bergerak horizontal dan memposisikan diri di atas sumur agak jauh dari lokasi  platform utama. d.  Floating Production, Storage, and Offloading System

 FPSO (Sumber : http://ardaadasaja.blogspot.co.id/)  FPSO (floating production, storage, and offloading system) terdiri dari struktur monohull besar, pada umumnya (tetapi tidak selalu) berbentuk kapal, dilengkapi dengan fasilitas pengolahan minyak dan gas bumi. Platform ini ditambat ke lokasi untuk waktu yang lama, dan tidak benar-benar mengebor minyak atau gas. Beberapa varian dari aplikasi ini, yang disebut FSO ( floating storage offloading ) atau FSU ( floating storage unit ), yang digunakan secara eksklusif untuk tujuan penyimpanan, dan hanya memiliki  peralatan proses yang sangat sedikit.

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Pengertian Perancangan

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, perancangan adalah sebuah kata benda yang  berarti proses, cara, perbuatan merancang sedangkan merancang sendiri berarti mengatur segala sesuatu (sebelum bertindak, mengerjakan, atau melakukan sesuatu); merencanakan. Maka Perancangan dalam laporan ini dapat didefinisikan sebagai penggambaran, perencanaan dan pembuatan sketsa atau pengaturan dari beberapa elemen yang terpisah ke dalam satu kesatuan yang utuh dan berfungsi (Syifaun Nafisah, 2003 : 2). 3.2 Metode Perancangan

Metode dalam perancangan desain anjungan lepas pantai sesuai dengan jenis anjungan yang diterima kelompok 5, dilakukan dalam langkah-langkah sebagai berikut. 1. Merumuskan masalah yang akan dihadapi desain ketika dilakukan pengujian saat engineering day pada tanggal 14 Mei 2016 2. Memilih rancangan desain yang dianggap sesuai dengan masalah yang dirumuskan dan melakukan perancanaan uji rancang bangun 3. Pelaksanaan rancang uji bangun dan melakukan observasi apakah rancang bangun telah mencapai kondisi ideal dengan asumsi awal dari uji rancang bangun.

4. Analisis masalah yang dihadapi oleh desain dan melakukan perhitungan agar mencapai desain ideal sesuai perumusan masalah 5. Memilih bahan dan material yang tepat sebagai reperesentasi dari hasil perhitungan dan memperbaiki letak geometris bangun bila terdapat kesalahan pada uji sebelumnya 6. Melakukan uji rancang lanjutan untuk memeriksa error yang tersisa pada desain. 7. Memproduksi ulang setelah dipastikan tidak ada kesalahan atau kesalahan yang tersisa diasumsikan dapat diabaikan.

BAB IV PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Konsep Perancangan

4.1.1 Kebutuhan Dasar 1. Bangunan yang dirancang harus stabil ketika diuji di perairan lepas, karena sesuai dengan tugas matakuliah PRD yaitu membuat model dari anjungan lepas pantai. 2. Anjungan yang dibuat merupakan jenis semi-submersible yang memenuhi persyaratan dan kriteria yang diberikan oleh dosen matakuliah PRD. 4.1.2 Rumusan Masalah 1.

Bagaimana prototype bangunan semi submersible dapat mengapung dengan stabil di air?

2.

Bagaimana prototype bangunan semi submersible  dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi beban 1 kg di tengah?

3.

Bagaimana prototype bangunan semi submersible  dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi beban 1 kg dengan jarak tertentu dari pusat?

4.

Bagaimana prototype bangunan semi submersible  dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi gangguan?

5.

Bagaimana merakit prototype bangunan semi submersible  dengan baik dan juga dengan  biaya yang seminimal mungkin?

4.1.3 Persyaratan yang diberikan 1. Ukuran platform minimal 20 x 20 centimeter. 2. Benda apung akan diuji pada bak berukuran 50 x 50 x 70 centimeter. 3. Benda apung harus dapat diletakkan di dalam bak penguji tanpa membasahi tangan orang yang menaruh. 4. Pembuatan benda apung harus selesai sebelum Engineering Day. 4.1.4

Kriteria yang diberikan

1. Bangunan semi submersible harus dapat mengapung dengan stabil di air. 2. Bangunan semi submersible harus dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi  beban 1 kg di tengah. 3. Bangunan semi submersible harus dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi  beban 1 kg dengan jarak tertentu dari pusat. 4. Bangunan semi submersible harus dapat mengapung dengan stabil di air saat diberi gangguan/goncangan. 5. Memenuhi nilai estetika dasar. 4.1.5

Perumusan Pemilihan Material

Disusun sebagai berikut:

Alternatif Bahan Bagian SS

1

2

3

Platform

Karton Padi

Tripleks

Styrofoam

Pontoon

Botol Plastik

Kaleng

Kotak Kertas

Ballast

Tanah/ Pasir

Fuida

Kerikil

Leg

Pipa PVC

Botol Plastik

Kaleng

4.2

Analisis Kestabilan Struktur Struktur tidak dapat mencapai kestabilan sempurna namun struktur yang telah

dibangun berhasil mencapai persyaratan dan kriteria yang telah ditentukan dengan menggunakan pengait pada leg dengan bahan styroform, pengait ini telah ditanyakan dan dikonfirmasikan kepada asisten matakuliah PRD dan telah memperoleh persetujuan sehingga  pengait pada bagian leg akan disertakan ketika pengujian. Struktur berhasil menahan beban sebesar ¾ volume dari sebuah gayung dan tahan terhadap guncangan ombak buatan walau struktur mengalami goyah namun tidak membuat struktur tenggelam ataupun terbalik. Berikut  perhitungan yang kelompok 5 telah lakukan:

Pipa PVC

Platform

Diameter

= 0.02 m

Berat x 4 buah

= 0.8 kg

Panjang

= 0.15 m

Botol Plastik Berat Kosong x 2

= 0.02 kg

Berat Penuh x 2

= 1 kg

Voume maksimum

= 0,8 L/botol

Panjang x Lebar

= 0,2 x 0,2 m^2

Sterofoam (4 cm x 4 cm x 1 cm) Berat x 4

= 0.004 kg

Air Massa Jenis

= 1000

Dalam kondisi yang stabil: Berat air yang dipindahkan = Berat struktur

(Volume * Massa jenis)*Gravitasi = Massa*Gravitasi

Berat: 0.5 kg

Volume*Massa jenis =Massa benda (Volume Botol + Volume pipa) *Massa Jenis = Massa Benda full (0,0016 + h/0,15*3,14*0,1*0,1*0,15) * 1000= 2,3 h=(2,3/1000) –   (0,0016*0,15/(3,14*0,1*0,1*0,15)) H= 0,02 m atau 2 cm BG=OG-OM= 7,5 cm –  7 cm=0,5 cm I rectanguler I=0,2*0,2*0,2*0,2/12=0,0013 m V=0,0023 BM=I/V=0,0013/0,0023=0,56 cm GM=BM-BG=0,56-0,5=0,06 cm

Dengan perhitungan diatas telah ditentukan titik-titik geometris bangunan. 4.3

No.

Kebutuhan Bahan,Alat,dan Biaya

Alat dan Bahan

Spesifikasi

Harga

Jumlah

TOTAL

Barang

1

Botol VIT

V= 600ml

Rp. 0,00

4 buah

Rp. 0,00

Rp 12.500,00

1 buah

Rp 12.500,00

D = 2,5 cm 2

Pipa PVC P = 100 cm

3

Kertas Duplex

Tebal 3 mm

Rp 10.000,00

1 lembar

Rp 10.000,00

4

Amplas

60 cm x 15 cm

Rp 7.500,00

1 lembar

Rp 7.500,00

5

Lakban Coklat

Lebar 5 cm

Rp 3.000,00

1 buah

Rp 3.000,00

6

Tali

Rp 1.500,00

7

Double Tip

Rp 3.000,00

1 buah

Rp 3.000,00

8

Styrofoam (Gabus)

Rp 15.000,00

1 buah

Rp 15.000,00

Cutter, 9

40 cm x 60 cm

Rp 1.500,00

Gunting, -

Rp 0, 00

Penggaris

TOTAL

Rp 52.500,00

BAB V KESIMPULAN

Rancangan bangunan semi submersible merupakan miniatur dari bangunan apung semi submercible yang ada di laut lepas. Bangunan apung semi submersible sendiri memiliki  beberapa ciri. Ciri dari bangunan apung semi submersible adalah bangunan lepas pantai yang memiliki beberapa kolom (umumnya 3 atau 4) untuk membuatnya mengapung dan pontoon sebagai pemberat yang membuatnya lebih stabil. Agar prototype stabil mengapung dalam air, perhitungan akan kestabilan sangatlah  penting. Dengan perhitungan kestabilan, dapat diketahui apakah bangunan yang akan dibangun akan stabil atau tidak. Perhitungan yang kami lakukan untuk memperkirakan kestabilan prototype kami adalah mencari titik-titik geometris struktur yaitu,  GM=BMBG=0,56-0,5=0,06 cm. Sesuai dengan perhitungan kami merancang agar bangunan yang kami

 buat dapat menjawab seluruh rumusan masalah yang diberikan. Berbeda dari pekerjaan aslinya kami memutuskan untuk melakukan uji coba terlebih dahulu sebelum membuat perhitungan seperti yang dilakukan oleh peneliti-peneliti dahulu sebelum menemukan rumus aslinya sehingga dari percobaan-percobaan tersebut,dihasilkan  berbagai koreksi dan perhitungan karena perhitungan matematis merupakan kondisi ideal sebuah hal sedangkan dalam uji coba segala faktor bisa terjadi sehingga kelompok kami mencoba menyatukan dua unsur tersebut yaitu perhitungan matematis dan uji coba dasar, sehingga probabilitas bangunan mencapai keberhasilan bisa tinggi.

BAB VI EVALUASI

Setelah melakukan pengujian terhadap bangunan terapung yang telah dirancang oleh  peneliti, dapat ditarik beberapa evaluasi. Pertama, jarak antara permukaan air laut dengan deck / freeboard  anjungan lepas pantai yang telah dibuat terlalu tinggi. Hal ini disebabkan jarak antara styrofoam dengan deck  terlalu jauh. Solusi yang dapat dilakukan adalah mengatur jarak antara styrofoam dengan deck   agar lebih dekat sehingga jarak antara deck   dengan permukaan air laut juga dapat lebi dekat. Kedua, styrofoam yang digunakan terlalu luas. Luas  styrofoam  yang digunakan lebih  besar daripada luas deck . Hal ini menyebabkan wadah yang digunakan sebagai tempat  pengujian anjungan lepas pantai terlalu sempit untuk anjungan peneliti walaupun anjungan  peneliti muat untuk masuk ke dalam wadah pengujian. Solusi yang dilakukan adalah mengurangi luas styrofoam sampai luas styrofoam sama dengan luas deck .

DAFTAR PUSTAKA https://en.wikipedia.org/wiki/Semi-submersible http://migasnet01fatniasi710.blogspot.co.id/2009/06/pemboran-lepas-pantai-offshoredrilling.html http://abdillah-eureka.blogspot.co.id/2015/03/offshore.html Wang, Qiang. 2014. Design of a Steel Pontoon-type Semisubmersible Floater Supporting the  DTU 10MW Reference Turbine. Norwegian University of Science and Technology http://digilib.its.ac.id/kajian-kekuatan-struktur-semisubmersible-akibat-eksitasi-gelombanghaluan-5721.html http://www.sarana-bangunan.com/2013/07/macam-macam-lem.html Rumus-Rumus Fisika Lengkap/Mekanika fluida - Wikibuku bahasa Indonesia id.wikibooks.org Hukum Archimedes, Konsep Dan Penerapan Hukum Archimedes fisikazone.com Semi-submersible keelsolution.com Semi-submersible - Wikipedia, the free encyclopedia en.wikipedia.org

http://putukebarongan.blogspot.co.id/2009/12/jenis-dan-fungsi-anjungan-lepas-pantai.html http://ardaadasaja.blogspot.co.id/2013/04/membangun-offshore-platform-anjungan.html http://iubtt.kemenperin.go.id/index.php/istilah-istilah-industri/87-perkapalan/166-bangunanlepas-pantai