Abstrak—Floating  structure  seperti  kapal  tanker  yang  saat  ini banyak  digunakan  untuk  eksplorasi  minyak  dan  gas  bumi dipengaruhi oleh beban lingkungan. Perlu untuk meminimalisir gerak  dari  kapal  tanker  dengan  menggunakan  Single  Point Mooring  (SPM).  SPM  berguna  sebagai  sistem  tambat  untuk meredam  gerak  dari  tanker  serta  dapat  mentransfer  minyak dan gas ke tempat pemrosesan selanjutnya.  Mooring lug pada Turntable Bearing Unit SPM akan mengikuti arah gerak tanker. Analisis  respon  yang  dilakukan  menghasilkan  arah  heading terbesar untuk tanker dari gerakan roll arah 90˚ pada kondisi ballast dengan nilai 3.592 deg/m. Sedangkan untuk SPM dengan respon  terbesar  dari  gerakan  pitch  arah  0˚  dengan nilai  3.323 deg/m. Analisis tension juga dilakukan dan memperoleh tension terbesar  pada  Hawser  PS  dengan  nilai  771.199  kN  dengan semua tension yang dihasilkan dibawah  safety factor dari ABS Guide  for  Position  Mooring  Systems.  Analisis  tegangan  lokal pada mooring lug akibat tension menghasilkan nilai maksimum sebesar  226.46  MPa  pada  variasi  ke-3,  semua  tegangan tergolong  aman  karena  dibawah  tegangan  izin  sebesar  253.65 mengacu  pada  ABS  Rules  for  Building  Classing  Single  Point Moorings.
Kata  Kunci—Floating  Structure,  Mooring  Lug,  Single  Point Mooring, SPM, Tanker.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  merupakan  salah  satu  dari  beberapa  yang kaya akan sumber daya alam berupa minyak dan gas alam. Eksploitasi  terus dilakukan untuk memnuhi kebutuhan akan sumber  daya  pokok  minyak  dan  gas.  Sarana  yang  sudah berkembang  saat  ini  untuk  eksploitasi  minyak  dan  gas  di lepas  pantai  adalah  struktur  terpancang (fix  structure) dan struktur terapung (floating structure). Dari segi kemampuan dalam menghadapi laut yang dalam, floating structure dinilai lebih mampu dibandingkan dengan fix structure yang hanya mampu  di  wilayah  laut  dengan  kedalaman  yang  tergolong dangkal.
Sarana  transportasi  pada floating  structure adalah  FSO atau storage tanker sebagai distribusi minyak dan gas. Shuttle tanker adalah  saranan  yang  umum  dipakai  untuk mentransportasikan  minyak  menuju  kilang  minyak  ataupun hasil  dari  pengilangan  minyak  untuk  didistribusikan  lebih lanjut. Cara ini lebih fleksibel dan memungkinkan distribusi minyak ke berbagai daerah [1]. Salah satu kelengkapan yang dapat  digunakan  untuk  mempermudah  transfer  muatan shuttle  tanker adalah  menggunakan  sistem  tambat  berupa Single Point Mooring (SPM).
SPM  merupakan  suatu  struktur  terapung  di  lepas  pantai yang  berfungsi  sebagai  penambatan  dan  interkoneksi  untuk muatan  tanker  atau  pembongkaran  produk  gas  atau  cairan. SPM  sangat  efektif  dalam  proses  penambangan  Minyak sehingga  seringkali  digunakan  sebagai  komponen  dalam penambangan minyak bersama dengan FPSO/FSO [2]. SPM
bertipe Catenary Anchored Leg Mooring (CALM) memiliki 4 komponen item . Buoy body berfungsi sebagai penghubung buoy dengan buoy dengan seabed melalui  komponen anchoring. Piping system adalah struktur yang berguna untuk kedudukan  atau  pondasi piping pada  SPM.  MRB bearing berfungsi  sebagai  penghubung turntable dengan buoy body. Turntable  Bearing  Unit (TBU)  sebagai  struktur  untuk pondasi  atau  kedudukan  MRB bearing. Pada  struktur  TBU terdapat mooring  lug sebagai  tempat  tambatnya mooring hawser dari tanker yang akan melakukan transfer muatan. Analisa  tegangan  lokal  pada  struktur mooring  lug dilakukan  untuk  mengetahui  keamanan  struktur  mengacu pada  standar.  Analisa  mengenai  kestabilan  berupa motion respons akibat beban lingkungan dengan kondisi free floating dilakukan terlebih dahulu untuk mengetahui respon gerakan terbesar.  Selanjutnya,  dilakukan  analisa tension maksimum pada mooring  hawser jika  tanker  telah  tertambat  di  SPM. Tension maksimum tersebut selanjutnya menjadi input pada analisa tegangan lokal pada mooring lug.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Studi Literatur dan Pengumpulan Data
Studi  serta  pengumpulan  literalur  sebagai  referensi  atau bahan  kajian  serta  sumber  teori    yang  dibutuhkan  dalam penelitian. Data-data yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:
1. Data geometri dan dimensi single point mooring.
2. Data geometri dan dimensi struktur mooring lug.

## Analisis Gerak SPM Hex-07 dan Tegangan Lokal pada Mooring Lug
Farhan Gymnastiar 1 , Yoyok Setyo Hadiwidodo 1 , Nur Syahroni 1 , dan Abdur Rachman 2
1 Departemen Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS),
2 Rttp Banner SPM Terminals Pty. Ltd. e-mail : yoyoksetyo@oe.its.ac.id
I
Tabel 1. Principal Dimension Shuttle Tanker Parameter Data Satuan Nama Kapal Elizabeth I.A - IMO 9257149 - LOA 332 m LBP 320 m Breadth 58 m Height 30 m Draft 23.5 m Tabel 2. Principal Dimensions SPM Parameter Data Satuan Outer Skirt Diameter 17.885 m Hexagonal Diameter 13.9 m Buoy Hull Height 5.5 m Design Draft 3.1 m Displacement 408 m
3. Principal dimension dan data hidrostatik dari shuttle tanker yang digunakan.
4. Material  properties dari mooring  line,  mooring  hawser, dan mooring lug.
5. Data lingkungan berupa angin, gelombang, dan arus.
B. Pemodelan Shuttle Tanker dan SPM
Pemodelan shuttle  tanker dan  SPM  dibantu  dengan perangkat  lunak  berbasis  permodelan  dan  olah  gerak bangunan apung dengan data principal dimension seperi pada Tabel 1 dan data dimensi SPM pada Tabel 2.

## C. Validasi Model
Struktur  yang  telah  dimodelkan  akan  divalidasi  mengacu pada ABS Mobile Offshore Units (MOU).

## D. Analisi Respon Gerak Tanker dan SPM
Jika  hasil  validasi  memenuhi,  dilakukan  analisa  respon gerak  berupa Response  Amplitude  Operator (RAO)  untuk diolah grafik dan interpretasinya.

## E. Pemodelan Sistem Mooring dan Analisis Tension
Setelah grafik RAO didapat, dilakukan pemodelan sistem mooring  dengan  bantuan software berbasis  analisis  sistem tambat.  Sistem mooring tersebut  akan  menjadi layout dari analisa untuk mendapatkan tension maksimum . Besar tension akan dicek mengacu pada ABS Guide for Position Mooring Systems.
F. Pemodelan Mooring Lug
Pemodelan dilakukan dengan dimensi yang telah tersedia menggunakan  pemodelan finite  element. Model  yang  telah dibuat akan dijadikan objek analisa berikutnya.

## G. Analisa Tegangan Lokal pada Mooring Lug
Analisa yang dilakukan dibantu dengan software berbasis analisis elemen hingga. Output yang didapat adalah tegangan von  mises dan  dicek  dengan  mengacu  pada  ABS Rules  for Building and Classing Single Point Moorings.

## III. HASIL DAN DISKUSI
A. Pemodelan Shuttle Tanker dan SPM
Hasil modelling shuttle tanker dan SPM dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.

## B. Validasi Model
Validasi  digunakan  dengan  membandingkan  hasil  model pada  perangkat  lunak  dengan  data  perhitungan  yang  telah tersedia.  Mengacu  pada  ABS  MOU,  validasi  dilakukan dengan  eror  maksimum  2%  untuk displacement dan  1% untuk parameter lain [3]. Hasil validasi tanker dan SPM dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4.

## C. Analisis Gerak Struktur pada Gelombang Reguler
Analisa struktur pada gelombang reguler dilakukan dengan dibantu perangkat lunak dan dilakukan di dua kondisi tanker yaitu full load dan ballast  load .  Untuk heading pada tanker yang  digunakan  adalah  0˚,  45˚,  90˚,  135˚,  dan  180˚. Sedangkan pada SPM hanya 0˚, 45˚, dan 90˚ karena bentuk SPM yang simetri. Nilai maksimum RAO tiap gerakan tanker kondisi full  load dan ballast  load ditunjukkan oleh  Tabel  5 dan Tabel 6 .
Dari  hasil analisa, dapat  dikatakan kapal  tanker memiliki karakteristik seakeeping normal  dimana  nilai  RAO  untuk gerakan  utama  mode  vertikal  tidak  berlebihan  sehingga memiliki  kemampuan  meredam  dan  faktor  kekakuan  yang baik  [3]. RAO  maksimum  tiap  gerakan  SPM  dapat  dilihat pada Tabel 7.
Tabel 3. Validasi model tanker Parameter Calculation Software Error Displacement 386416 389765 0.87% Volume Displacement 376991 380259 0.87% Length Water Line 329.6 329.996 012% Longitudinal Centre of Bouyancy 169.035 169.521 0.29% Vertical Centre of Bouyancy 12.33 12.39 0.48% Draft 23.5 23.5 0% Coefficient Block 0.839 0.837 0.43% Coefficient Prismatic 0.841 0.845 0.26% Coefficient Midship 0.997 0.99 0.73% Tabel 4. Validasi model SPM Parameter Data Software Error Outer Skirt Diameter 17.885 17.886 0.01% Hexagonal Diameter 13.9 13.899 0.01% Buoy Hull Height 5.5 5.5 0% Design Draft 3.1 3.1 0% Displacement 408 405.2 0.69% Gambar 1. Pemodelan tanker.
Gambar 2. Pemodelan SPM.
Nilai respon SPM yang tinggi dikarenakan geometri SPM yang kecil dan dalam kondisi free floating. Hal tersebut sudah teratasi  dengan  adanya  mooring  line  yang  dapat  menahan gerakan  SPM  sehingga  dapat  memiliki  respon  yang  lebih kecil.

## D. Analisis Gerak Struktur pada Gelombang Acak
Analisis dilakukan untuk mengetahui karakteristik respon tanker  dan  SPM  pada  kondisi  riil.  Jenis  spektrum  yang digunakan  adalah  tipe  JONSWAP  karena  nilai  dari 𝑻𝒑 (𝑯𝒔) 𝟏/𝟐 adalah 4.4 yang berarti tipe tersebut dapat digunakan dalam analisis  [4].  Grafik  spektrum  JONSWAP  dapat  dilihat  pada Gambar 3.
Skenario  analisis  yang  digunakan  untuk  respon  struktur gelombang  acak  adalah  tanker  kondisi ballast  load dikarenakan  nilai  yang  relatif  lebih  kritis  dari  kondisi full load. Heading yang digunakan adalah arah maksimum di tiap gerakan,  baik  tanker  maupun  SPM.  Hasil  analisa  respon struktur pada gelombang acak dapat dilihat pada Tabel 8 dan Tabel 9.

## E. Pemodelan Sistem Tambat dan Analisa Tension
Pemodelan  dilakukan  dengan  bantuan software berbasis sistem  tambat .  Input analisa  adalah  data  hasil  dari  respon gerak struktur serta data lingkungan yang dapat dilihat pada Tabel 10.
Analisis tension dilakukan dengan kondisi tanker full load dan ballast load. Digunakan metode cut off dengan mengabil waktu  selama  900  detik  dari  waktu  keseluruhan  dimana gelombang  puncak  terjadi  pada  rentang  waktu  tersebut. Empat  skenario  analisis  yang  digunakan  dengan  arah pembebanan  0˚  terhadap heading tanker  adalah  sebagai berikut.
1. Tanker kondisi full load – konfigurasi in-line dengan SPM.
2. Tanker kondisi full load – konfigurasi between-line dengan SPM.
3.  Tanker  kondisi  ballast  load  –  konfigurasi  in-line  dengan SPM.
4.  Tanker  kondisi  ballast  load  –  konfigurasi  between-line dengan SPM.
Tabel 7. RAO maksimum kondisi full load
Moda Gerakan Arah Pembebanan Maximum 0˚ 45˚ 90˚ 135˚ 180˚ Surge 0.807 0.615 0.047 0.614 0.806 0.807 Sway 0 0.606 0.915 0.605 0 0.915 Heave 0.858 0.934 1.435 0.935 0.859 1.435 Roll 0 1.347 1.847 1.345 0 1.847 Pitch 0.526 0.595 0.333 0.53 0.507 0.595 Yaw 0 0.262 0.023 0.264 0 0.264 Tabel 8. RAO maksimum kondisi ballast load Moda Gerakan Arah Pembebanan Maximum 0˚ 45˚ 90˚ 135˚ 180˚ Surge 0.836 0.633 0.01 0.633 0.836 0.836 Sway 0 0.628 0.948 0.628 0 0.948 Heave 0.87 0.935 1.165 0.936 0.87 1.165 Roll 0 1.721 3.592 1.697 0 3.592 Pitch 0.542 0.565 0.098 0.55 0.538 0.565 Yaw 0 0.27 0.019 0.269 0 0.27 Tabel 9. RAO SPM maksimum tiap gerakan Moda Gerakan Arah Pembebanan Maksimum 0˚ 45˚ 90˚ Surge 1.658 1.172 0.054 1.658 Sway 0 1.172 1.658 1.658 Heave 0.987 0.987 0.987 0.987 Roll 0 2.363 3.19 3.19 Pitch 3.323 2.329 0.127 3.323 Yaw 0.001 0.185 0.065 0.185
Gambar 3. Karakteristik spektrum gelombang JONSWAP.
Tabel 5. Spektrum respon maksimum dan amplitudo ekstrem pada tanker Gerakan Spektrum Respon Maksimum m 2 /(rad/s) Amplitudo Ekstrem Surge 0.0037 0.147096731 Sway 0.0014 0.093868381 Heave 0.0057 0.167846188 Roll 0.5079 2.110634867 Pitch 0.0182 0.303571027 Yaw 0.003 0.150935888 Tabel 6.

## Spektrum respon maksimum dan amplitude ekstrem pada SPM
Gerakan
Spektrum Respon Maksimum m 2 /(rad/s) Amplitudo Ekstrem Surge 3.6465 4.69311 Sway 3.6411 4.68271 Heave 1.0266 2.47239 Roll 8.0003 7.63988 Pitch 8.2167 7.7788 Yaw 0.0038
0.15419 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5
W av e Sp ect ral D en si ty , S r ( ω ) in m 2 /(r ad/ s) Wave Frequency, ω (rad/s) S(w) S(w)
Hasil  dari  analisis tension menunjukkan  nilai maximum effective  tension pada hawser tanker  tiap  skenario  dapat dilihat pada Tabel 13.
Dari  Tabel  13  dapat  dilihat  bahwa maximum  effective tension terjadi pada skenario 4 dengan nilai 771.199 kN dan semua tension terlampau aman dibanding SF yang ditentukan [5].
F. Pemodelan Mooring Lug dan Meshing Sensitivity
Sebelum  dilakukan  analisis  tegangan  lokal, mooring  lug dan struktur TBU dimodelkan dengan bantuan software 3D modelling yang  selanjutnya  di import ke  geometri software elemen hingga mencakup penyederhanaan untuk memudahkan  analisis.  Hasil  model  struktur  TBU  pada perangkat lunak dapat dilihat pada Gambar 4.
Meshing  sensitivity dilakukan  untuk  mengetahui    ukuran optimum dari jumlah elemen yang digunakan pada software . Hasil dari mesh sensitivity dapat dilihat pada Tabel 11. Ukuran meshing optimum  sebaiknya  memiliki  nilai absolute error kurang dari 2% [3]. Nilai stress menunjukkan konvergensi  pada  jumlah  elemen  1097900.  Tampilan meshing dapat dilihat pada Gambar 5.
G. Analisis Tegangan Lokal Maksimum
Analisis dilakukan dengan tiga variasi tension, yaitu:
1. Tension pada  Hawser  PS  maksimum  dengan  nilai  771.2 kN.
2. Tension rata-rata  dari  Hawser  PS  dan  Hawser  SB maksimum dengan nilai 758.5 kN.
3. Tension gabungan Hawser PS dan Hawser SB maksimum dengan nilai 1517.05 kN.
Setelah  diberi  pembebanan  dan boundary  condition , analisis dilakukan mencari tegangan von mises. Hasil analisa dapat  dilihat  pada  Gambar  6  dan  Tabel  12.  Gambar  6 menunjukkan  tegangan  terbesar  terjadi  pada  sambungan mooring  lug dengan pelat lain. Dari Tabel  12  menunjukkan bahwa  nilai  tegangan  masih  dibawah  nilai allowable  stress [6] .

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari  beberapa  analisa  yang  dilakukan,  dapat  ditarik kesimpulan sebagai berikut. (1) Respon struktur kondisi free floating .  (a)  Pada  tanker,  respon  maksimum  terjadi  pada kondisi ballast. Nilai  gerakan  translasi  maksimum  adalah 1.165 m/m pada heave, sedangkan gerakan rotasi maksimum bernilai 3.592 deg/m pada roll. Amplitudo maksimum adalah pada gerakan roll dengan nilai 2.11 m. (b) Pada SPM, nilai
Tabel 10. Data lingkungan Parameter Unit Omni Wind Speed 1-minute winds m/s 22.6 10-minute winds m/s 20.2 1-hour winds m/s 18.2 3-sec gusts m/s 26.8 Wave Hmax m 6.4 Associated Period s 8 Hs m 3.3 Crest Height m 3.4 Current Speed Surface Current cm/s 44 25% from surface cm/s 42 50% from surface cm/s 40 75% from surface cm/s 36 1m from bottom cm/s 26 Storm Storm Surge m 0.1
Gambar 4. Geometri TBU pada software .
Tabel 11. Meshing sensitivity struktur TBU Kondisi Elements Stress (MPa) Error 1 319380 112.72 2 370660 110.27 2.22% 3 442860 116.62 5.45% 4 537140 113.32 2.91% 5 661970 113.99 0.59% 6 842840 115.83 1.59% 7 1097900 115.66 0.15% Tabel 12. Hasil analisis statis pada mooring lug Variasi Value (MPa) Allowable (MPa) Remark i 115.42 253.65 SAFE ii 113.53 SAFE iii 226.46 SAFE
translasi  maksimum  adalah  1.658  m/m  pada  gerakan surge dan sway. Sedangkan pada gerakan rotasi adalah 3.323 deg/m pada  gerakan pitch. Amplitudo  maksimum  bernilai  7.77  m pada gerakan pitch . Berikutnya, (2) Tension terbesar pada hawser tanker terjadi pada kondisi ballast dan konfigurasi between  –  line dengan nilai 771.199 kN. Nilai tension dari semua konfigurasi telah memnuhi  ketentuan  dari  ABS Guide  for  Position  Mooring Systems.
Kesimpulan selnajutnya,  (3) Von mises stress maksimum terjadi  pada  variasi  ketiga  dengan nilai  226.46  MPa.  Nilai tersebut berada di bawah tegangan izin untuk material ASTM EH36 yaitu 253.65.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A.  W.  Pradhana,  “Analisa  Kekuatan  Struktur  Global  Single  Point Mooring  Akibat  Beban  Gelombang  Ekstrim,”  Departemen  Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2015.
[2]  N.  D.  P.  Barltrop, Floating  Structures:  A  Guide  for  Design  and Analysis . London: CMPT, 1998.
[3]  J.  H.  Bin  Mustofa,  “Analisis  Tegangan  Lokal  Maksimum  Struktur Chain  Stopper  pada  Hexagonal  Single  Buoy  Mooring  terhadap  FSO saat  Sistem  Offloading,”  Departemen  Teknik  Kelautan,  Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2017.
[4]  D.  N.  Veritas, Environmental  Conditions  and  Environmental  Loads .
Norway: Det Norske Veritas, 2010.
[5]  A. B. of Shipping, Guide for Position Mooring Systems . Spring, Texas, USA: American Bureau of Shipping, 2022.
(a) (b)
Gambar 5. Meshing pada struktur (a) TBU, (b) mooring lug.
(a) (b)
Gambar 6. Von Mises Stress struktur mooring lug, (a) Tampak isometri, (b) Tampak detail.
Tabel 13. Tension pada hawser tiap skenario Line Max Tension (kN) MBL (kN) SF SF Line Check Full Load In-Line Hawser PS 643.332 7443 2.5 11.569 OK Hawser SB 684.022 7443 2.5 10.881 OK Full Load Between-Line Hawser PS 666.405 7443 2.5 11.169 OK Hawser SB 666.405 7443 2.5 11.169 OK Ballast Load In-Line Hawser PS 615.498 7443 2.5 12.093 OK Hawser SB 628.936 7443 2.5 11.834 OK Ballast Load Between-Line Hawser PS 771.199 7443 2.5 9.651 OK Hawser SB 745.849 7443 2.5 9.979 OK
[6]  A.  B.  of  Shipping, Rules  for  Building  anda  Classing  Single  Point Moorings . Spring, USA: American Bureau of Shipping, 2022.