Perpustakaan Digital ITB

Pipa bawah laut yang digelar di atas kontur dasar laut yang tidak rata rentan mengalami fenomena bentang bebas dan konsentrasi tegangan lokal akibat interaksi nonlinier antara pipa dan tanah dasar laut. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem pipa penyalur bawah laut berdiameter nominal 16 inci (carbon steel API 5L Grade X52) sepanjang 5 km di perairan Laut Jawa bagian tengah, serta melakukan evaluasi mendalam terhadap integritas strukturalnya melalui analisis kekasaran dasar laut. Pemodelan elemen hingga nonlinier dikembangkan menggunakan perangkat lunak ABAQUS/CAE sepanjang rute kritis 400 m batimetri dengan variasi kondisi yaitu as-laid, hydrotest, dan operating, serta tiga sensitivitas daya dukung tanah lempung: Lower Bound (Su = 7,5 kPa), Best Estimate (Su = 15 kPa), dan Upper Bound (Su = 22,5 kPa) menggunakan formulasi daya dukung vertikal Skempton dan kontak gesek tangensial penalty. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada profil batimetri sepanjang 400 m teridentifikasi sebanyak 26 segmen bentang bebas dengan akumulasi panjang pipa menggantung mencapai 88,11% (352,44 m), di mana bentang bebas terpanjang terjadi sepanjang 29,26 m dengan gap vertikal 0,67 m, yang memicu konsentrasi momen lentur pada tumpuan di koordinat X = 380 m. Peningkatan kekakuan tanah pada kondisi Upper Bound membatasi penetrasi pipa (74,62 mm dibandingkan 101,35 mm pada Lower Bound), menciptakan tegangan Von Mises puncak tertinggi sebesar 143,19 MPa pada fase Hydrotest dan 136,63 MPa pada fase Operating. Evaluasi terhadap studi parametrik dengan variasi tekanan internal dan properti tanah membuktikan bahwa integritas struktural pipa secara simultan dipengaruhi oleh fase pembebanan dan properti tanahnya. Tanah Lower Bound menunjukkan sifat cushioning effect, dimana penetrasi yang dialami oleh pipa lebih dalam dan area kontak antara pipa dengan tanah lebih luas. Sebaliknya, tanah Upper Bound memberikan tumpuan yang bereaksi seperti knife-edge dan tidak memberikan pipa kesempatan untuk berpenetrasi sedalam tanah Lower Bound. Masing-masing kondisi memengaruhi integritas struktural pipa bawah laut, dimana semakin besar nilai daya dukung vertikal tanah, tegangan yang dialami oleh pipa akan semakin besar. Studi ini menunjukkan pula bahwa ketahanan statis yang dievaluasi pada analisis kekasaran dasar laut tidak berarti pipa dapat tahan dari ketahanan fatigue. Sehingga, tetap diperlukan pemeriksaan fatigue criteria untuk menentukan strategi mitigasi bentang bebas yang tepat.