Studi ini menyajikan Struktural Cofferdam melingkar baru untuk jembatan lepas pantai yang terdiri dari segmen cincin dan menyelidiki perilaku strukturalnya menggunakan ANSYS Mechanical. Karena segmen bawah Struktural Cofferdam yang memiliki penampang selongsong ganda dipasang dengan suction, perilaku kontak dinding cofferdam dan pelat penutup selama pemasangan penting untuk disain dan perilaku juga dianalisis. Sebelum investigasi numerik dari segmen bawah dan cofferdam lengkap setelah pengeringan, pemodelan hisap untuk analisis struktur diusulkan dan dievaluasi dengan analisis rembesan. Beban hidrodinamik yang diterapkan pada cofferdam juga dievaluasi menggunakan metode panel berdasarkan teori aliran potensial. Melalui analisis numerik, perilaku struktural cofferdam selama pemasangan kemudian diselidiki. Pertama, perilaku kontak antara pelat penutup dan dinding dianalisis menggunakan kondisi kontak berbeda yang dikenakan pada antarmuka. Peningkatan tegangan yang tajam ditunjukkan sementara lompatan tegangan terbatas pada area kontak. Selanjutnya, perilaku struktural diselidiki dengan mempertimbangkan tekanan rembesan. Dengan menggunakan model rembesan axisymmetric, tekanan air total yang mempertimbangkan rembesan diestimasi dan diterapkan pada analisis struktur. Hasil analisis menunjukkan bahwa efek rembesan yang kuat terjadi pada perubahan tegangan pada cofferdam dan pengaruh rembesan perlu dipertimbangkan dalam desain cofferdam yang diinduksi oleh suction.
Meskipun konstruksi lepas pantai melibatkan tantangan besar termasuk logistik dan risiko konstruksi, banyak infrastruktur seperti struktur energi terbarukan dan platform pemanenan energi fosil dipasang di lokasi lepas pantai. Khusus untuk jembatan, lebih disukai bendungan untuk membangun dermaga dan pondasi karena alasan berikut. Pertama, untuk dekat pantai dan sungai, peralatan logistik berat dan crane lepas pantai berkapasitas tinggi tidak akan tersedia karena kedalaman air yang dangkal. Kedua, menempatkan pijakan dermaga jembatan di bawah dermaga air meningkatkan kinerja struktur, masalah gerusan, dan penampilan; karena pijakan ditempatkan lebih rendah, stabilitas dermaga meningkat, dan aliran air menyebabkan gerusan lebih sedikit, serta pijakan yang tertutup lumut disembunyikan.
Cofferdam adalah struktur sementara untuk mencegah air dan tanah selama penggalian dan tipe perakitan sheet-pile adalah konvensional. Jenisnya fleksibel untuk lokasi konstruksi dan hemat biaya. Namun, karena sebagian besar pekerjaan konstruksi dilakukan oleh tenaga manusia, kecelakaan konstruksi dan masalah keselamatan sangat terlibat. Juga, banyak struts dan member bracing yang dibutuhkan untuk memastikan ketahanan dan kekakuan cofferdams; ini menurunkan kemampuan konstruksi. Di sisi lain, cofferdam pra-fabrikasi dapat meminimalkan masalah jenis tumpukan lembaran. Cofferdam jenis ini diproduksi sebelum konstruksi lepas pantai. Cofferdam lengkap kemudian ditarik ke lokasi konstruksi dengan tongkang dan dipasang dengan derek lepas pantai. Meskipun metode ini secara signifikan mengurangi pekerjaan lepas pantai, penerapannya dapat dibatasi karena crane lepas pantai yang besar diperlukan secara proporsional dengan ukuran cofferdam; ini menyebabkan biaya konstruksi.
Beberapa studi telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja struktur cofferdam sehubungan dengan disain dan konstruksi. Rossow dkk. (1987) [1] mempresentasikan metode teoritis untuk desain cofferdam sheet pile seluler dan prosedur desain yang ditetapkan dari cofferdam tersebut. Bakir (1993) [2] melakukan analisis elemen hingga cofferdam seluler untuk menentukan tegangan interlocking pada tiang pancang yang mengalami beban gelombang setelah konstruksi dan memverifikasi hasil analisis dengan membandingkan dengan data yang direkam. Wissmann dkk. (2003) [3] menyelidiki efek interaksi tanah-struktur pada tegangan sheet pile menggunakan analisis elemen hingga. Walaupun penelitian ini menunjukkan pertimbangan penting dalam desain cofferdam, namun tipe cofferdam dibatasi pada tipe seluler dengan menggunakan sheet pile. Di sisi lain, jenis cofferdam prefabrikasi baru-baru ini diusulkan dan dipelajari. Song dkk. (2008) [4] memperkenalkan cofferdam kotak baja berdinding ganda besar yang diterapkan pada konstruksi dermaga jembatan utama. Dhar dkk. (2015) [5] mempresentasikan cofferdam prefabrikasi yang terdiri dari rangka dan dinding samping untuk membangun tiang pancang air dalam dan pile-cap. Kim dkk. (2017) [6] membandingkan perilaku struktural dan hidrodinamik dari cofferdam tersegmentasi lepas pantai besar dengan bidang dan penampang bergelombang menggunakan metode numerik. Studi ini mempresentasikan cofferdams prefabrikasi besar dan menganalisis perilaku. Namun, makalah temuan penelitian sebelumnya terkait dengan cofferdams yang dipasang menggunakan vibro-hammer dan water jet.
Sebagai alternatif dari cofferdams konvensional, cofferdam melingkar tersegmentasi disajikan dalam makalah ini. Cofferdam ini terdiri dari beberapa segmen cincin. Jenis yang diusulkan membutuhkan lebih sedikit pekerjaan manual untuk perakitan daripada cofferdam sheet-pile dan crane lepas pantai dengan kapasitas angkat yang lebih rendah daripada cofferdam yang sudah dibuat sebelumnya. Selanjutnya, berbeda dengan cofferdam sebelumnya, untuk memasang cofferdam ke dasar laut dipasang ruas bawah dengan suction; hal ini dapat menyebabkan masa konstruksi yang pendek dan gangguan dasar laut serta lingkungan laut yang minimal. Prosedur pemasangan cofferdam ditunjukkan pada Gambar 1.
Karena cofferdam terkena hisap dan terkena air laut, diperlukan perkiraan beban yang wajar. Meskipun terdapat beberapa penelitian yang berkaitan dengan penetrasi hisap jangkar, sebagian besar difokuskan pada perilaku tanah selama penetrasi [7] [8] [9], sementara beberapa penelitian tertarik pada perilaku struktural suction caisson [10] [11]; tekanan hisap dan distribusinya pada pelat dan dinding tidak diklarifikasi, dan perilaku struktural caisson juga tidak. Untuk itu, penelitian ini mengusulkan estimasi tekanan hisap dan distribusinya pada cofferdam dan dilakukan analisis numerik pada cofferdam tersegmentasi yang sedang dipasang. Makalah ini mengasumsikan bahwa cofferdam memiliki penampang berlengan ganda untuk menahan beban lepas pantai secara efektif dan hanya menangani segmen bawah. Juga, perilaku struktural segmen diselidiki dengan mempertimbangkan tekanan hisap dan rembesan, serta perilaku kontak pada antarmuka antara pelat penutup dan dinding. Makalah ini terdiri dari enam bagian; 1) cofferdam tersegmentasi diperkenalkan secara singkat. Sebelum analisis struktural dari segmen bawah cofferdam, 2) gaya eksternal utama seperti beban lepas pantai dan tekanan yang diinduksi hisap dijelaskan. Juga, 3) bagaimana mempertimbangkan kondisi kontak antara segmen dan tutupnya dijelaskan. Pada bagian keempat, 4) deskripsi umum dari model numerik untuk analisis struktur ke segmen bawah yang dipasang oleh suction diberikan. Dari analisis numerik, 5) efek perilaku kontak pada sambungan dan tekanan rembesan diselidiki dan didiskusikan. Akhirnya, 6) kertas dibungkus dengan beberapa kesimpulan.
