Subsea Pipeline Engineering: Pipeline On-bottom Stability

Tidak hanya pipa yang mengambang di dalam laut, pipa yang terletak di dasar seabed (bersentuhan langsung atau kontak langsung dengan seabed) bukan berarti aman dari gangguan lingkungan. Pada perairan tertentu, arus laut akibat gelombang masih dapat dirasakan hingga dasar laut.

Gaya hidrodinamika, seperti gaya inersia dan gaya gesek/seret/drag pun tetap berlaku di seabed. Menurut Morison, ada tiga jenis gaya hidrodinamik laut, yaitu:

1. Gaya Drag

Fenomena gaya drag sangat sering dijumpai. Merupakan gaya gesek yang ditimbulkan akibat kontak langsung antara (partikel) air dengan suatu benda yang dilaluinya.

[Boyun Guo, 2005]

dengan: Fd = gaya drag

ρ = massa jenis air

D = diameter benda

Cd = koefisien drag

u = kecepatan partikel (arus) air

2. Gaya Inersia

[Boyun Guo, 2005]

dengan Fi = gaya inersia

Cm = koefisien massa

a = percepatan partikel air

3. Gaya Lift

Disebut juga gaya angkat. Arahnya akan selalu ke atas, berlawanan arah dengan gaya berat benda.

[Boyun Guo, 2005]

dengan: Fl = gaya lift

ρ = massa jenis air

D = diameter benda

Cl = koefisien lift

u = kecepatan partikel (arus) air

Hal ini tidak boleh diabaikan karena dapat membuat pipa bergeser-geser dari posisinya. Oleh karena itu, perlu dilakukan analisis yang biasa disebut dengan On-bottom Stability Analysis.

Ilustrasi gaya yang diterima oleh pipa.

Sumber: Introduction to Offshore Pipeline and Risers (Jaeyoung Lee, 2007)

Berdasarkan ilustrasi di atas, resultan gaya-gaya yang bekerja harus sama dengan nol agar pipa tidak bergerak-gerak akibat gaya hidrodinamika. Gaya hidrodinamika harus dapat dilawan oleh ketahanan tanah. Formula berikut digunakan untuk memastikan pipa tetap stabil.

[Jaeyoung Lee, 2007]

dengan: μ = koefeisien gesek tanah

W = gaya berat pipa

Data tanah memiliki peran penting dalam hal ini. Bila tidak memiliki data tanah, dapat digunakan nilai koefisien gesek tanah berikut berdasarkan DnV RP-F109:

Clay 0.2
Sand 0.6
Gravel 0.8

Salah satu upaya yang dilakukan agar pipa dalam keadaan stabil, tidak bergeser akibat gaya hidrodinamik, adalah melapisi pipa dengan selimut beton. Massa beton yang cukup besar akan menambah gaya berat total pipa, sehingga mampu melawan gaya hidrodinamika.