Pipeline On-Bottom Stability

Analisis on-bottom stability dilakukan untuk memastikan kestabilan dari pipeline ketika terpapar gaya gelombang dan arus serta beban eksternal dan internal yang dihadapinya. Ketentuan untuk pipeline adalah tidak ada pergerakan secara lateral yang diterima, atau alternatif lain yang masih diterima berupa gerakan terbatas yang tidak menyebabkan gangguan dengan objek yang berdekatan atau membuat overstressing pipa. 

Kestabilan pipa yang dianalisis ini merupakan salah satu faktor penting dalam mendesain sebuah sistem pipeline di bawah laut untuk waktu operasi seumur hidup. Ada beberapa metode dalam menjaga agar pipa tetap stabil di atas seabed, seperti pipe burial, trenching, membangun rock berm, dan juga dengan mempertebal concrete coating. On-bottom stability terdiri atas stabilitas vertikal (vertical stability) dan stabilitas lateral dinamis (dynamic lateral stability).

Vertical Stability di Dalam Air

Untuk menghindari pengapungan di air, berat tenggelam dari pipeline harus memenuhi kriteria berikut:

Jika probabilitas yang cukup rendah dari daya apung negatif tidak didokumentasikan, faktor keamanan γW = 1.1 dapat diterapkan.

Vertical Stability di Atas dan Dalam Tanah

Pipa yang dikubur harus diperiksa untuk kemungkinan tenggelam atau mengapung. Kemungkinan tenggelam harus mempertimbangkan densitas maksimal dari konten, misalnya diisi air, sementara kemungkinan pengapungan harus mempertimbangkan densitas minimum dari konten, misalnya diisi udara.

Jika berat jenis pipa lebih kecil dari tanah (termasuk dengan isi airnya), tidak perlu dilakukan pengecekan akan kemungkinan tenggelam. Jalur yang diletakan di atas atau di dalam tanah memiliki kekuatan geser yang rendah, pertimbangan stress tanah mungkin perlu dilakukan. Jika tanahnya cair, kedalaman tenggelamnya harus dibatasi suatu nilai, dengan mempertimbangkan kedalam liquifaksi atau membangun perlawanan selama tenggelam.

Jika berat jenis pipa lebih kecil dari tanah, kekuatan geser tanah perlu dicek apakah cukup untuk mencegah pengapungan. Konsekuensinya, di dalam tanah yang cair atau dapat dicairkan, berat jenis pipa tidak boleh kurang dari tanah jika penguburan diperlukan.

Jalur yang ditempatkan langsung di atas seabed harus diperiksa akan kemungkinan tenggelam dengan cara sama seperti pipa yang dikuburkan.

Dynamic Lateral Stability

Tujuan dari analisi kestabilan lateral dinamis adalah untuk menghitung perpindahan lateral dari pipa akibat beban hidrodinamik dari kombinasi yang diberikan gelombang dan arus selama keadaan desain seastate. On-bottom stability adalah fenomena yang sangat non-linear dengan tingkat stick/slip response cukup besar.  Hal ini sangat penting untuk diingat bagi nilai-nilai arus besar sampai rasio gelombang dan periode gelombang besar, dan lebih lagi untuk tanah liat kaku, batu dari tanah liat lembut, dan pasir di mana pembangunan penetrasi dan perlawanan pasif akan lebih parah.

Current Condition

Aliran arus yang stabil pada tingkat pipa mungkin memiliki komponen dari:

• Arus pasang surut
• Arus yang dibangkitkan angin
• Arus yang dibangkitkan badai
• Arus yang dikendalikan densitas

Kondisi Gelombang Short Term

Gelombang yang disebabkan kondisi aliran osilasi di tingkat pipa dapat dihitung dengan menggunakan numerik atau analisis teori gelombang. Teori gelombang harus mampu menggambarkan kondisi di lokasi pipa, termasuk efek karena air dangkal, jika berlaku. Jangka pendek, stasioner, laut negara tidak teratur dapat dijelaskan oleh spektrum gelombang Shh (ω) yaitu fungsi kepadatan spektral daya dari ketinggian permukaan laut. Gelombang spektrum dapat diberikan dalam bentuk tabel, sebagai spektrum terukur atau dalam bentuk analisis.

Sebagai contoh, spektrum JONSWAP, fungsi kepadatan spektralnya adalah:

Gaya yang Mempengaruhi Pipeline On-Bottom Stability

• Gaya hidrodinamik, terdiri dari gaya drag, gaya inersia (dapat dihitung dengan menggunakan rumus morrison), dan gaya angkat. Gaya angkat adalah gaya hidrodinamik vertikal. Hal ini akan terjadi dengan konsentrasi streamline pada pipa.
• Gaya gesek tanah, adalah gaya horizontal yang dipengaruhi oleh koefisien gesekan antara pipa dan dasar laut. Nilai koefisien gesekan tergantung pada karakteristik tanah dasar laut. Misalnya, koefisien gesek untuk tanah agak liat adalah 0.2 dan koefisien gesekan untuk tanah berpasir adalah 0.6.

Sources:

• http://www.efka.utm.my/thesis/IMAGES/3PSM/2007/JSB/PARTS5/mohdridzaba030064d07ttt.pdf
• https://nonerieska.wordpress.com/2013/01/30/on-bottom-stability-of-offshore-pipeline/
• http://rules.dnvgl.com/docs/pdf/DNV/codes/docs/2011-11/RP-F109.pdf