Analisa Bracket

7/25/2019 Analisa Bracket

1/6

Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.

PerbandinganFatigue LifeBentuk Desain Bracket Topside Module

FSO dan FPSO

Septia Hardy SUJIATANTI 1*, Achmad ZUBAYDI 2, Wasis D. ARYAWAN 3

Mahasiswa Pascasarjana - Institut Teknologi Sepuluh Nopember1*

[email protected]

Institut Teknologi Sepuluh Nopember2

Institut Teknologi Sepuluh Nopember3

AbstrakFSO (Floating Storage and Offloading) dan FPSO (Floating Storage Production and Offloading)dalam operasinya selalu menerima beban yang signifikan berupa gelombang yang terjadi secara terusmenerus. Hal tersebut tidak hanya berpengaruh pada komponen struktur FSO dan FPSO tetapi juga

mempengaruhi komponen struktur yang ada di atas geladak atau yang biasa disebut topside module.

Struktur topside module yang sering mengalami kerusakan adalah bracket penguat konstruksi antaratopside module dengan geladak. Untuk itu, harus ditentukan desain konstruksi yang mampu menahanbeban gelombang yang sifatnya siklis yang akan menimbulkan kelelahan pada struktur. Dalampenelitian ini akan dibandingkan umur lelah dua bentuk desain bracket yang terpasang pada topsidemodule menggunakan analisa elemen hingga. Bentuk bracket yang pertama didesain denganpermukaan yang lurus. Bentuk bracket yang kedua didesain dengan permukaan yang melengkung.

Topside moduleyang dianalisa adalah pondasi crane. Analisa dimulai dengan menghitung pengaruhbeban gelombang menggunakan ANSYS AQWA. Selanjutnya tegangan lokal dihitung dengan analisa

elemen hingga pada variasi gelombang yang terjadi menggunakan ANSYS Multiphysic. Hasil analisa

menunjukkan bahwa umur lelah bentuk bracket yang pertama 18.3 tahun dan umur lelah bentukbracket yang kedua 27.3 tahun. Hasil tersebut menunjukkan bahwa bentuk bracket kedua memilikiumur lebih lama dibandingkan bentuk bracket pertama.

Kata kunci: FSO/FPSO, umur lelah, bracket, topside module, analisa elemen hingga.

1. PendahuluanKonsep floating offshore structure yang banyakberkembang saat ini adalah FSO atau FPSO.Meskipun bentuk konstruksi lambung yang biasa

digunakan sebagai FSO sama dengan bentuklambung kapal tanker, namun terdapat beberapaperbedaan diantara keduanya, yaitu adanya

tambahan fasilitas penunjang operasional di atasgeladak FSO atau biasa disebut sebagai topsidemodule seperti menara suar (flare tower), riser,

menara bor (drill tower), sistem perpipaan,

helicopter deck, crane dan topside moduleyanglain. Selain itu, terdapat perbedaan dalam haldesain beban lingkungan dan beban pada saatoperasional (Krekel, 2002).

Salah satu topside module yang ada pada FSOadalah crane. Konstruksi crane, terutama padabagian pondasi crane (crane seating) haruslah

kuat, karena selain harus menumpu struktur diatasnya, pondasi cranejuga harus kuat menerimabeban operasional dan beban-beban lain akibat

gerakan FSO (Sujiatanti, 2010).

Selama masa beroperasinya FSO/FPSO selalumenerima beban gelombang secara terus-menerus. Gaya gelombang tersebut dapat

menyebabkan struktur FSO dan struktur interfacetopside module FSO mengalami kelelahankarena beban gelombang yang sifatnya siklis.Oleh karena itu struktur interfaceharus mampu

menahan beban pada kondisi beroperasi. Salahsatu parameter kekuatan struktur interface

topside module adalah umur kelelahan (fatiguelife) struktur interface. Dalam penelitian inistruktur interface topside module adalah bracketpenguat konstruksi antara topside module dengan

geladak FSO.

2. Desain Bracket Topside Module FSOPondasi crane merupakan bagian struktur craneyang menjadi tumpuan struktur diatasnya

sekaligus menjadi bagian yang tersambungdengan hull FSO, dalam hal ini pada bagiangeladak utama (main deck). Salah satupertimbangan penting untuk mendapatkan

kekuatan pondasi crane yang maksimum adalahkekuatan interface antara topside module denganFSO hull. Selanjutnya struktur interface topside

module yang dimaksud adalah bracket penguatkonstruksi antara topside module dengan geladak

FSO.


2/6


Dalam perkembangannya, dikenal beberapadesain bentuk bracket. Dalam penelitian ini

diberikan dua bentuk desain bracket, yaituBentuk bracket yang didesain dengan permukaanyang lurus dan bentuk bracket yang didesain

dengan permukaan yang melengkung. Gambar 1

dan Gambar 2 secara berurutan menunjukkanbentuk desain bracket penguat topside module.

Gambar 1 Bentuk desain bracket dengan permukaan lurus

Gambar 2 Bentuk desain bracket dengan permukaan

melengkung

3. Pemodelan Elemen HinggaPemodelan elemen hingga (finite element

modeling) dilakukan dengan tujuan untukmendapatkan nilai tegangan pada strukturinterface topside moduledan struktur kapal yangdimodelkan. Pemodelan elemen hingga

dilakukan dengan menggunakan softwareanalisaelemen hingga (finite element analysis, FEA)ANSYS 12.0 tahun 2010.

Untuk analisa elemen hingga pada topsidemodule pondasi crane FSO model yang dibuat

meliputi pondasi crane, berupa tabung silinderyang terpasang tepat di atas geladak FSO danbracket yang terpasang pada empat sisi, geladak

kapal, side shell, pelat alas, web transverse dansekat memanjang. Untuk memodelkan bagianpelat digunakan tipe elemen shell. Sedangkanuntuk memodelkan bagian penegar digunakantipe elemen beam.

Gambar 3 menunjukkan model elemen hinggasecara keseluruhan. Detail model elemen hinggabentuk bracket ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 3 Model elemen hingga secara keseluruhan

Gambar 4 Detail model elemen hingga bentuk bracket

4. PembebananSebagai salah satu bangunan apung, penentuan

kemampuan kerja struktur pada FSO/FPSO salahsatunya dipengaruhi oleh beban yang bekerjapada struktur tersebut. Semua beban yang

dianggap akan bekerja pada struktur tersebutharus ditentukan terlebih dahulu. Beban-bebanyang harus dipertimbangkan dalam perancangan

bangunan apung adalah sebagai berikut:1) Beban mati (dead load).

Beban mati atau dead load adalah beban dari

semua komponen kering serta peralatan,perlengkapan dan permesinan yang tidakberubah dari mode operasi pada suatu

struktur. Pada perhitungan analisa pondasicrane ini yang termasuk beban mati adalahberat crane itu sendiri.

2) Beban hidup (live load).Beban hidup atau live load adalah bebanyang terjadi pada struktur selama dipakai danberubah dari mode operasi satu ke mode

operasi yang lain. Pada perhitungan analisapondasi crane ini yang termasuk beban hidup

adalah berat crane itu sendiri, berat kapasitascrane (SWL) dan berat konstruksi pondasicrane dan konstruksi kapal yang dimodelkan.

3) Beban akibat kecelakaan (accidental load).Beban kecelakaan merupakan beban yangtidak dapat diduga sebelumnya yang terjadi

pada struktur, misalnya tabrakan dengankapal pemandu operasi, putusnya tali tambat

(mooring) dan kebakaran. Pada strukturpondasi crane beban kecelakaan yangmungkin terjadi adalah akibat putusnya tali

pada crane atau beban muatan yang diangkatcrane terlepas secara tiba-tiba.


3/6


4) Beban lingkungan (environmental load).Beban lingkungan adalah beban yang terjadi

karena dipengaruhi oleh lingkungan dimanasuatu struktur bangunan apung dioperasikanatau bekerja. Beban lingkungan yang

digunakan dalam perancangan bangunan

apung adalah beban angin dan gelombang.

4.1 Beban AnginPerhitungan beban angin yang digunakan sesuaidengan LR rules and regulations, Code forLifting Appliance in a Marine Environment,

Chapter 3, Section 2 Shipboard Cranes,dengan persamaan:

Fw =A p Cf [N] (1)Dimana;Fw : beban angin [N]

A : luas efektif permukaan yang terkenabeban angin [m]

p : tekanan angin [N/m]: 0.613 V

V : kecepatan angin [m/s]: 20 m/s untuk kondisi operasional

63 m/s untuk kondisi diamCf : koefisien bentuk, seperti ditunjukkanpada Tabel 1.

Tabel 1: Koefisien bentuk

5 10 20 30 40 50

1.30 1.35 1.60 1.65 1.70 1.80

Circular sections, where DVs < 6 m2/s 0.75 0.80 0.90 0.95 1.00 1.10

DVs 6 m2/s 0.60 0.65 0.70 0.70 0.75 0.80Box sections with b or d

greater than 0,5 mb/d

2.00 1.55 1.75 1.95 2.10 2.20

1.00 1.40 1.55 1.75 1.85 1.90

0.50 1.00 1.20 1.30 1.35 1.40

0.25 0.80 0.90 0.90 1.00 1.00

Flat sided sections

Circular sections, where DVs < 6 m2/s

DVs 6 m2/s

Machinery

houses, etc.

Aerodynamic slenderness

l/b or l/DType Description

individualmembers

1.70

Rolled sections, rectangles, hollow

sections, fIat plates, box sections with b or

dless than 0,5 m

1.20

0.80

Single

lattice

frames

Rectangular clad structures on ground or

solid base (air flow beneath structure

prevented)

1.10

4.2 Beban gelombangData sebaran gelombang (wave scatter diagram)yang terjadi di wilayah perairan tempat FSOberoperasi diberikan dalam delapan arah

gelombang. Data sebaran gelombang untuk arahgelombang dari utara ditunjukkan dalam Tabel 2.Jumlah gelombang yang terjadi dalam delapan

arah sudut gelombang dengan variasi tinggigelombang ditunjukkan dalam Tabel 3.

Tabel 2 Data sebaran gelombang dari arah utara

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

> 3.0

2.8 - 3 .0 2.9

2.6 - 2 .8 2.7

2.4 - 2 .6 2.5

2.2 - 2 .4 2.3

2.0 - 2 .2 2.1

1.8 - 2 .0 1.9

1.6 - 1 .8 1.7 3 2 5

1.4 - 1 .6 1.5 7 3 10

1.2 - 1.4 1.3 2 10 3 15

1.0 - 1.2 1.1 11 17 3 2 33

0.8 - 1.0 0.9 2 17 19 7 5 1 51

0.6 - 0.8 0.7 10 20 14 13 7 2 66

0.4 - 0.6 0.5 2 3 8 29 13 22 13 12 8 4 141

0.2 - 0.4 0.3 22 15 13 6 5 2 4 18 6 109

0.0 - 0.2 0.1 3 5 2 2 9 6 2

292 75 99 98 61 41 45 28 10 459

Total

Total

> 3.0

Range

SignificantWaveHeight (Hs,

m)

Peak Period(Tp,s )

Tabel 3 Jumlah kejadian gelombang pada semua arah

N or th N or th E as t Ea st S ou th E as t S ou th S ou th We st W es t N or t h W es t

Mean N NE E SE S SW W NW

> 3.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 .8 - 3. 0 2 .9 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 .6 - 2. 8 2 .7 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 .4 - 2. 6 2 .5 0 0 1 0 0 0 0 0 1

2 .2 - 2. 4 2 .3 0 0 5 0 0 0 0 1 6

2 .0 - 2. 2 2 .1 0 0 13 0 0 0 1 4 18

1 .8 - 2. 0 1 .9 0 0 33 0 0 0 4 8 45

1 .6 - 1. 8 1 .7 5 0 96 1 0 4 9 25 140

1 .4 - 1. 6 1 .5 10 0 255 3 0 12 19 49 348

1 .2 - 1. 4 1 .3 15 1 527 25 0 29 43 105 745

1 .0 - 1. 2 1 .1 33 5 997 72 1 75 75 188 1446

0 .8 - 1. 0 0 .9 51 4 976 95 8 165 142 266 1707

0 .6 - 0. 8 0 .7 66 15 831 124 39 224 186 289 17740 .4 - 0. 6 0 .5 141 47 816 213 122 293 256 302 2190

0 .2 - 0. 4 0 .3 109 151 422 159 108 126 86 119 1280

0 .0 - 0. 2 0 .1 29 59 91 51 20 19 12 11 292

459 282 5063 743 298 947 833 1367 9992Total

Significant Wave Height

(Hs, m)

Wave Direction

Total

Range

>3.0

5. Konsep Perhitungan FatigueAnalisa fatigue dengan metode S-N curvesambungan struktur dilakukan berdasarkan

hukum kegagalan Palmgren-miner atau disebutMiners Rule. Miners rule merupakan hipotesiskumulatif kerusakan berdasarkan konsep strainenergy. Konsep strain energy menyatakan bahwakerusakan terjadi ketika total strain energy pada

saat siklus n dari variabel amplitudo pembebananadalah sama dengan total energy dari siklus N

dari konstan amplitudo pembebanan. Dapatditulis dalam persamaan matematik sebagaiberikut:

dimana:D = Kerusakan fatigue kumulatif

(cummulative fatigue damage)ni = Jumlah siklus rentang tegangan (Si) akibat

pembebanan gelombang yang sebenarnyaterjadi.

Ni = Jumlah siklus rentang tegangan (Si) yangmengakibatkan kegagalan pada

sambungan, diambil dari diagram S-N.

Analisa fatigue merupakan fungsi dari jumlahsiklus maksimal suatu struktur hinggamengalami kegagalan (N) yang dapat ditentukan

dari Kurva S-N yang diperoleh dari hasil testkelelahan material atau struktur tertentu. Untukanalisis fatigue struktur berdasarkan pendekatan

tegangan nominal (nominal stress approach),sambungan struktur dibagi menjadi beberapaklas yang memiliki desain kurva S-N masing-masing.

Klasifikasi kurva S-N bergantung pada geometridetil sambungan las, arah dari fluktuasi teganganyang bersifat relatif bergantung pada detil, danmetode fabrikasi dan inspeksi dari detil

sambungan tersebut. Tiap sambungan konstruksi,dimana berpotensi terjadi fatigue crack, harusdisesuaikan pada klas sambungan yang tepat

berdasarkan. Basic design dari kurva S-Ndinyatakan sebagai berikut (Bai, 2003):Log N = log K m log Sdimana:S : Rentang tegangan [N/mm]

N : Nilai prediksi dari cycles untuk gagal

pada rentang tegangan Sm : Slope inverse negative dari kurva S-N


4/6


log K : intersep dari log N-axis pada kurvaS-N = log a 2std

dimana a dan std adalah konstan berhubungandengan rataan kurva S-N dan standart deviasidari log N. Dari persamaan di atas dapat

disederhanakan menjadi persamaan dasar Kurva

S-N yaitu:

2KNSm

dimana:K2 : Konstanta yg bergantung pada jenismaterial dan pengelasan, jenis pembebanan,

konfigurasi geometris dan kondisi lingkungan(udara atau air laut).Nilai K2 dan m dapat dilihat pada TabelError!

Reference source not found.4 berikut.

Tabel 4: Karakteristik sambunganSo

log10 loge log10 loge N/mm

B 4.0 0.1821 0.4194 1.01E+15 15.0043 34.5487 100

C 3.5 0.2041 0.4700 4.23E+13 13.6263 31.3758 78D 3.0 0.2095 0.4824 1.52E+12 12.1818 28.0497 53

E 3.0 0.2509 0.5777 1.04E+12 12.0170 27.6702 47

F 3.0 0.2183 0.5027 6.30E+11 11.7993 27.1690 40

F2 3.0 0.2279 0.5248 4.30E+11 11.6335 26.7871 35

G 3.0 0.1793 0.4129 2.50E+11 11.3979 26.2447 29

W 3.0 0.1846 0.4251 1.60E+11 11.2041 25.7984 25

T 3.0 0.2484 0.5720 1.46E+12 12.1644 28.0095 53

K2K2Class

Standar deviationm

6. Perhitungan Percepatan GerakPercepatan gerak (acceleration motion) FSO

akibat gelombang dihitung berdasarkan respongerak FSO (RAO) dan perhitungan spektrumgelombang. Respon gerak FSO telah diperolehdari motion analysis menggunakan AQWA.Spektrum gelombang dihitung menggunakan

teori spektrum gelombang JONSWAP denganmengambil nilai (gamma) yaitu 2.5. Spektrumgelombang dihitung pada semua variasigelombang yang terjadi dengan variabel Hs danTp dalam rentang frekuensi yang sama dengan

perhitungan RAO.

Tabel 5 menunjukkan contoh hasil perhitunganspektrum gelombang dan acceleration motion

dengan arah gelombang dari utara.

Tabel 5: Hasil perhitungan percepatan gerakN o. W av e F re qu en c y a

Spectral

Density

Response

(Surge)

Acceler ation

(longitudinal)

Response

(Sway)

Accelerat ion

(transversal)

Response

(Heave)

Accelera tion

(vertical)

[ rad /sec ] [m2.sec ] S x RAO S x RAO x 4

S x RAO S xRAO x4

S x RAO S x RAO x4

1 0. 209 0. 07 5 .52 E- 30 0.0 00 0 0.0 0E+0 0 0 .0 0E+0 0 0.0 0E+0 0 0.0 0E+0 0 0 .0 0E+0 0 0 .0 0E+0 0

2 0. 309 0. 07 7 .00 E- 24 0.0 00 0 9 .36 E-9 1 8 .5 3E- 93 4 .03 E- 90 3 .67 E- 92 1 .9 7E- 90 1 .8 0E-9 2

3 0. 409 0. 07 1 .72 E- 18 0.0 00 0 1 .04 E-2 9 2 .9 0E- 31 5 .55 E- 29 1 .55 E- 30 7 .9 9E- 29 2 .2 3E-3 0

4 0. 509 0. 07 8 .17 E- 14 0.0 00 0 1 .97 E-1 3 1 .3 2E- 14 2 .31 E- 12 1 .55 E- 13 5 .8 3E- 12 3 .9 2E-1 3

5 0. 609 0. 07 7 .52 E- 10 0.0 00 0 1 .37 E-0 8 1 .8 8E- 09 5 .51 E- 07 7 .58 E- 08 6 .2 5E- 07 8 .5 9E-0 8

6 0. 709 0. 07 1 .34 E- 06 0.0 02 1 4 .69 E-0 6 1 .1 9E- 06 4 .60 E- 06 1 .16 E- 06 2 .5 0E- 06 6 .3 1E-0 7

7 0. 809 0. 07 4 .62 E- 04 0.0 25 3 1 .30 E-0 5 5 .5 6E- 06 7 .85 E- 05 3 .36 E- 05 2 .8 5E- 05 1 .2 2E-0 5

8 0. 909 0. 07 3 .08 E- 02 0.0 78 3 4 .48 E-0 5 3 .0 6E- 05 2 .71 E- 04 1 .85 E- 04 7 .2 8E- 05 4 .9 7E-0 5

9 1. 009 0. 07 3 .98 E- 01 0.1 71 2 9 .67 E-0 5 1 .0 0E- 04 1 .78 E- 04 1 .84 E- 04 1 .5 2E- 05 1 .5 8E-0 5

1 0 1. 109 0. 07 9 .97 E- 01 0.3 32 6 5 .90 E-0 5 8 .9 3E- 05 6 .08 E- 05 9 .19 E- 05 6 .7 8E- 06 1 .0 3E-0 5

1 1 1. 209 0. 09 6 .44 E- 01 0.2 27 1 1 .30 E-0 5 2 .7 8E- 05 5 .01 E- 05 1 .07 E- 04 7 .2 5E- 06 1 .5 5E-0 5

1 2 1. 309 0. 09 1 .54 E- 01 0.1 24 7 5 .38 E-0 6 1 .5 8E- 05 1 .71 E- 05 5 .01 E- 05 4 .3 5E- 07 1 .2 8E-0 6

1 3 1. 409 0. 09 1 .36 E- 02 0.0 89 8 2 .37 E-0 6 9 .3 3E- 06 5 .10 E- 06 2 .01 E- 05 1 .2 1E- 07 4 .7 8E-0 7

1 4 1. 509 0. 09 4 .46 E- 04 0.0 70 8 8 .04 E-0 7 4 .1 7E- 06 2 .84 E- 06 1 .47 E- 05 1 .9 2E- 07 9 .9 3E-0 7

1 5 1. 609 0. 09 5 .42 E- 06 0.0 55 9 5 .22 E-0 7 3 .5 0E- 06 1 .13 E- 06 7 .56 E- 06 8 .8 6E- 09 5 .9 4E-0 8

1 6 1. 709 0. 09 2 .43 E- 08 0.0 44 0 2 .15 E-0 7 1 .8 3E- 06 5 .90 E- 07 5 .03 E- 06 3 .8 4E- 08 3 .2 8E-0 7

1 7 1. 809 0. 09 4 .05 E- 11 0.0 34 7 1 .09 E-0 7 1 .1 6E- 06 2 .10 E- 07 2 .25 E- 06 4 .2 8E- 09 4 .5 8E-0 8

1 8 1. 909 0. 09 2 .50 E- 14 0.0 27 4 5 .15 E-0 8 6 .8 4E- 07 1 .19 E- 07 1 .58 E- 06 4 .5 7E- 09 6 .0 7E-0 8

1 9 2. 050 0. 09 1 .38 E- 19 0.0 19 9 1 .76 E-0 8 3 .1 1E- 07 3 .81 E- 08 6 .73 E- 07 1 .3 4E- 09 2 .3 6E-0 8

1.00E-04 1.85E-04 4.97E-05

7. Analisa Rentang TeganganRentang tegangan untuk setiap kejadian

gelombang diperoleh melalui analisa elemenhingga menggunakan software ANSYSMultiphysic versi 12.0. Error! Referencesource not found.dan Gambar 6 menampilkantegangan maksimum yang terjadi pada interface

topdise module dengan geladak FSO. Rentangtegangan yang diperoleh dari analisa elemen

hingga adalah rentang tegangan nominal.Rentang tegangan nominal tersebut harusdikalikan dengan faktor konsentrasi tegangan

untuk mendapatkan nilai rentang tegangan

hotspot yang digunakan dalam perhitunganfatigue.

Gambar 5 Rentang tegangan nominal pada interface topside

module untuk desain bracket yang pertama

Gambar 6 Rentang tegangan nominal pada interface topside

module untuk desain bracket yang kedua

Hasil perhitungan rentang tegangan nominalpada semua variasi kejadian gelombang untukarah gelombang dari utara ditunjukkan dalam

Tabel 6 dan Tabel 7.

Tabel 6 Hasil perhitungan rentang tegangan nominal

untuk gelombang dari arah utara untuk desain bracketyang pertama

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3.0 2.9

2.6 - 2.8 2.7

2.4 - 2.6 2.5

2.2 - 2.4 2.3

2.0 - 2.2 2.1

1.8 - 2.0 1.9

1.6 - 1.8 1.7 158.00 165.00

1.4 - 1.6 1.5 158.00 158.00

1.2 - 1.4 1.3 141.00 158.00 158.00

1.0 - 1.2 1.1 141.00 158.00 158.00 158.00

0.8 - 1.0 0.9 132.00 141.00 141.00 158.00 158.00 158.00

0.6 - 0.8 0.7 132.00 141.00 141.00 158.00 158.00 158.00

0.4 - 0.6 0.5 132.00 132.00 141.00 141.00 141.00 141.00 158.00 158.00 158.00

0.2 - 0.4 0.3 132.00 132.00 132.00 141.00 141.00 141.00 158.00 158.00

0.0 - 0.2 0.1 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 141.00

>3.0

Range

Significant Wave Height (Hs,

m)

Peak Period (Tp, s)


5/6


Tabel 7 Hasil perhitungan rentang tegangan nominal

untuk gelombang dari arah utara untuk desain bracketyang kedua

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3.0 2.9

2.6 - 2.8 2.7

2.4 - 2.6 2.5

2.2 - 2.4 2.3

2.0 - 2.2 2.1

1.8 - 2.0 1.9

1.6 - 1.8 1.7 147.0 152.0

1.4 - 1.6 1.5 147.0 147.0

1.2 - 1.4 1.3 134.0 147.0 147.0

1.0 - 1.2 1.1 134.0 147.0 147.0 147.0

0.8 - 1.0 0.9 1 26 .0 1 34 .0 1 34 .0 14 7. 0 14 7. 0 1 47 .0

0.6 - 0.8 0.7 1 26 .0 1 34 .0 1 34 .0 14 7. 0 14 7. 0 1 47 .0

0.4 - 0.6 0.5 1 26 .0 1 26 .0 1 34 .0 1 34 .0 1 34 .0 1 34 .0 1 4 7 .0 1 47 .0 1 47 .0

0.2 - 0.4 0.3 1 26 .0 1 2 6. 0 1 26 .0 1 34 .0 1 34 .0 1 34 .0 1 47 .0 1 47 .0

0.0 - 0.2 0.1 1 26 .0 1 26 .0 1 26 .0 1 26 .0 1 26 .0 1 26 .0 1 34 .0


m)

Peak Period (Tp, s)

Range

>3.0

Setelah diperoleh nilai rentang tegangan nominalmaka rentang tegangan hotspot dapat dihitungdengan cara mengalikan rentang tegangan

nominal dengan faktor konsentrasi tegangan.Hasil perhitungan rentang tegangan hotspot padasemua variasi kejadian gelombang untuk arah

gelombang dari utara disajikan dalam Tabel 8dan Tabel 9.

Tabel 8 Hasil perhitungan rentang tegangan hotspotuntuk gelombang dari arah utara untuk desain bracket

yang pertama< 1 1 - 2 2- 3 3 - 4 4- 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3.0 2.9

2.6 - 2.8 2.7

2.4 - 2.6 2.5

2.2 - 2.4 2.3

2.0 - 2.2 2.1

1.8 - 2.0 1.9

1.6 - 1.8 1.7 303.4 316.8

1.4 - 1.6 1.5 303.4 303.4

1.2 - 1.4 1.3 270.7 303.4 303.4

1.0 - 1.2 1.1 270.7 303.4 303.4 303.4

0.8 - 1.0 0.9 2 53 .4 2 70 .7 2 70 .7 30 3. 4 30 3. 4 3 03 .4

0.6 - 0.8 0.7 2 53 .4 2 70 .7 2 70 .7 30 3. 4 30 3. 4 3 03 .4

0.4 - 0.6 0.5 2 53 .4 2 53 .4 2 70 .7 2 70 .7 2 70 .7 2 70 .7 3 0 3 .4 3 03 .4 3 03 .4

0.2 - 0.4 0.3 2 53 .4 2 5 3. 4 2 53 .4 2 70 .7 2 70 .7 2 70 .7 3 03 .4 3 03 .4

0.0 - 0.2 0.1 2 53 .4 2 53 .4 2 53 .4 2 53 .4 2 53 .4 2 53 .4 2 70 .7

Range

>3.0

Significant WaveHei ght (Hs,

m)

Peak Period (Tp, s)

Tabel 9 Hasil perhitungan rentang tegangan hotspotuntuk gelombang dari arah utara untuk desain bracket

yang kedua< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3.0 2.9

2.6 - 2.8 2.7

2.4 - 2.6 2.5

2.2 - 2.4 2.3

2.0 - 2.2 2.1

1.8 - 2.0 1.9

1.6 - 1.8 1.7 282.2 291.8

1.4 - 1.6 1.5 282.2 282.2

1.2 - 1.4 1.3 257.3 282.2 282.2

1.0 - 1.2 1.1 257.3 282.2 282.2 282.2

0.8 - 1.0 0.9 2 41 .9 2 57 .3 2 57 .3 28 2. 2 28 2. 2 2 82 .2

0.6 - 0.8 0.7 2 41 .9 2 57 .3 2 57 .3 28 2. 2 28 2. 2 2 82 .2

0.4 - 0.6 0.5 2 41 .9 2 41 .9 2 57 .3 2 57 .3 2 57 .3 2 57 .3 2 8 2 .2 2 82 .2 2 82 .2

0.2 - 0.4 0.3 2 41 .9 2 4 1. 9 24 1. 9 25 7. 3 2 57 .3 2 57 .3 2 82 .2 2 82 .2

0.0 - 0.2 0.1 2 41 .9 2 41 .9 2 41 .9 2 41 .9 2 41 .9 2 41 .9 2 57 .3


m)

Peak Period (Tp, s)

Range

>3.0

8. Rasio Kerusakan KumulatifNilai rasio kerusakan kumulatif (D) dapat dicaridengan menggunakan hukum Palmgren-Miner.Nilai ni diambil dari jumlah kejadian gelombangtiap Hs dan Tz. Nilai Ni (cycle to failure)

dihitung berdasarkan nilai K2 dan m disesuaikandengan jenis sambungan yang ditinjau.Dalam penelitian ini nilai K2 = 4.3E+11 dannilai m = 3.0. Nilai S adalah rentang tegangan

hotspot yang telah dihitung sebelumnya. Tabel10 dan Tabel 11 menunjukkan hasil perhitunganNi untuk variasi pembebanan arah gelombang

dari utara.

Tabel 10 Cycles to failure untuk pembebanan

gelombang dari arah utarauntuk desain bracket yang pertama

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3 .0 2.9

2.6 - 2 .8 2.7

2.4 - 2 .6 2.5

2.2 - 2 .4 2.3

2.0 - 2 .2 2.1

1.8 - 2 .0 1.9

1.6 - 1 .8 1.7 22567 19815

1.4 - 1 .6 1.5 22567 22567

1.2 - 1 .4 1.3 31753 22567 22567

1.0 - 1 .2 1.1 31753 22567 22567 22567

0.8 - 1 .0 0.9 3 87 00 3 17 53 3 17 53 2 25 67 22 56 7 2 25 67

0.6 - 0 .8 0.7 3 87 00 3 17 53 3 17 53 2 25 67 22 56 7 2 25 67

0.4 - 0 .6 0.5 3 87 00 3 87 00 3 17 53 3 17 53 3 17 53 3 17 53 2 25 67 2 25 67 2 25 67

0.2 - 0 .4 0.3 3 87 00 3 8 700 3 8 70 0 3 17 53 3 17 53 3 1 75 3 2 25 67 2 2 56 7

0.0 - 0 .2 0.1 3 87 00 3 87 00 3 8 70 0 38 70 0 38 70 0 38 70 0 31 75 3

> 3.0

Range

Significa nt Wave Height (Hs,

m)

PeakPeriod(Tp, s)

Tabel 11 Cycles to failure untuk pembebanangelombang dari arah utara

untuk desain bracket yang kedua< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3 .0 2.9

2.6 - 2 .8 2.7

2.4 - 2 .6 2.5

2.2 - 2 .4 2.3

2.0 - 2 .2 2.1

1.8 - 2 .0 1.9

1.6 - 1 .8 1.7 28021 25346

1.4 - 1 .6 1.5 28021 28021

1.2 - 1 .4 1.3 36993 28021 28021

1.0 - 1 .2 1.1 36993 28021 28021 28021

0.8 - 1 .0 0.9 4 44 96 3 69 93 3 69 93 2 80 21 28 02 1 2 80 21

0.6 - 0 .8 0.7 4 44 96 3 69 93 3 69 93 2 80 21 28 02 1 2 80 21

0.4 - 0 .6 0.5 4 44 96 4 44 96 3 69 93 3 69 93 3 69 93 3 69 93 2 80 21 2 80 21 2 80 21

0.2 - 0 .4 0.3 4 44 96 4 4 496 4 4 49 6 3 69 93 3 69 93 3 6 99 3 2 80 21 2 8 02 1

0.0 - 0 .2 0.1 4 44 96 4 44 96 4 4 49 6 44 49 6 44 49 6 44 49 6 36 99 3

Significa nt Wave Height (Hs,

m)

PeakPeriod(Tp, s)

Range

> 3.0

Hasil perhitungan Ni kemudian digunakan untuk

menghitung nilai rasio kerusakan kumulatif (D).Tabel 12 dan Tabel 13 menampilkan hasilperhitungan rasio kerusakan kumulatif untuk

kondisi pembebanan arah gelombang dari utara.Rasio kerusakan kumulatif pada arah ini disebutD1

Tabel 12 Damage scatter diagram untuk pembebanan

gelombang dari arah utarauntuk desain bracket yang pertama

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 1 0 - 11 11 - 12 12 - 13 1 3 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9. 5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3 .0 2.9

2.6 - 2 .8 2.7

2.4 - 2 .6 2.5

2.2 - 2 .4 2.32.0 - 2 .2 2.1

1.8 - 2 .0 1.9

1.6 - 1 .8 1.7 1.E-06 1.E-06 0.0000

1.4 - 1 .6 1.5 3.E-06 1.E-06 0.0000

1.2 - 1 .4 1.3 6. E-07 4. E-06 1. E-06 0.0000

1.0 - 1 .2 1.1 3. E-06 8. E-06 1. E-06 9. E-07 0.0000

0.8 - 1 .0 0.9 5. E-07 5. E-06 6. E-06 3. E-06 2. E-06 4. E-07 0.0000

0.6 - 0 .8 0.7 3. E-06 6. E-06 4. E-06 6. E-06 3. E-06 9. E-07 0.0000

0.4 - 0 .6 0.5 5. E-07 1. E-05 9. E-06 4. E-06 7. E-06 4. E-06 5. E-06 4. E-06 2. E-06 0.0000

0.2 - 0 .4 0.3 6. E-06 4. E-06 3.E-06 2. E-06 2. E-06 8.E-06 8. E-06 3. E-06 0.0000

0.0 - 0 .2 0.1 8. E-07 1. E-06 5. E-07 5. E-07 2. E-06 2. E-06 6. E-07 0.0000

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0002

> 3.0

Significant WaveHeight (Hs,

m)

Peak Period(Tp, s)

Total

Range

Total

Tabel 13 Damage scatter diagram untuk pembebanan

gelombang dari arah utarauntuk desain bracket yang kedua

< 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 1 0 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 > 15

Mean < 1 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9. 5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 > 15

>3.0

2.8 - 3 .0 2.9

2.6 - 2 .8 2.7

2.4 - 2 .6 2.5

2.2 - 2 .4 2.3

2.0 - 2 .2 2.1

1.8 - 2 .0 1.9

1.6 - 1 .8 1.7 1.E-06 8.E-07 0.0000

1.4 - 1 .6 1.5 2.E-06 1.E-06 0.0000

1.2 - 1 .4 1.3 5. E-07 4. E-06 1. E-06 0.0000

1.0 - 1 .2 1.1 3. E-06 6. E-06 1. E-06 7. E-07 0.0000

0.8 - 1 .0 0.9 4. E-07 5. E-06 5. E-06 2. E-06 2. E-06 4. E-07 0.0000

0.6 - 0 .8 0.7 2. E-06 5. E-06 4. E-06 5. E-06 2. E-06 7. E-07 0.0000

0.4 - 0 .6 0.5 4. E-07 9. E-06 8. E-06 4. E-06 6. E-06 4. E-06 4. E-06 3. E-06 1. E-06 0.0000

0.2 - 0 .4 0.3 5. E-06 3. E-06 3. E-06 2. E-06 1. E-06 6.E-06 6. E-06 2. E-06 0.0000

0.0 - 0 .2 0.1 7. E-07 1. E-06 4. E-07 4. E-07 2. E-06 1. E-06 5. E-07 0.0000

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0001

Total

Range

> 3.0

Total

Significant WaveHeight (Hs,

m)

Peak Period(Tp, s)

Setelah diperoleh nilai rasio kerusakan kumulatif(D) untuk semua arah gelombang sebanyakdelapan arah, maka semua nilai tersebut

dijumlahkan untuk mendapatkan nilai totaldamage (Dtotal) baik untuk desain bracketpertama maupun desain bracket yang kedua.Nilai Dtotaladalah:

D = D1+ D2+ D3+ D4+ D5+ D6+ D7 + D8

Total damage pada semua arah gelombangditunjukkan pada Tabel 14 dan Tabel 15.


6/6


Tabel 14 Total damage untuk desain bracket pertamaN NE E SE S SW W NW

(D1) (D2) (D3) (D4) (D5) (D6) (D7) (D8)

1 Fu ll L oa d, c ra ne 0 1 .2 98 E- 04 3 .8 81 E- 05 1 .2 66 E- 01 1 .7 00 E- 04 6 .8 79 E- 05 2 .2 01E -0 3 2 .0 34 E- 04 3 .4 45 E- 02 0. 16 39

2 Fu ll B al la st , cr an e 0 1 .7 43 E- 04 6 .0 76 E- 05 1 .8 66 E- 01 2 .3 33 E- 04 9 .0 85 E- 05 4 .0 17E -0 3 2 .6 60 E- 04 4 .6 16 E- 02 0. 23 76

3 Fu ll Loa d, cr ane 4 5 1 .5 44 E- 04 4 .6 43 E- 05 1 .4 74 E- 01 1 .9 58 E- 04 7 .9 28 E- 05 2 .5 39E -0 3 2 .3 58 E- 04 4 .0 07 E- 02 0. 19 07

4 Fu ll B al la st , c ra ne 45 2 .3 04 E- 04 7 .9 48 E- 05 2 .4 58 E- 01 3 .0 70 E- 04 1 .1 95 E- 04 5 .3 13 E- 03 3 .5 01 E- 04 6 .0 76 E- 02 0. 31 30

5 Fu ll Loa d, cr an e 90 1 .3 76 E- 04 4 .1 90 E- 05 1 .3 67 E- 01 1 .7 95 E- 04 7 .2 81 E- 05 2 .3 31 E- 03 2 .1 89 E- 04 3 .7 36 E- 02 0. 17 70


TotalDamage 0.0010 1.3662

Damage

No. Load Case Total

Tabel 15 Total damage untuk desain bracket keduaN NE E SE S SW W NW

(D1) (D2) (D3) (D4) (D5) (D6) (D7) (D8)

1 Fu ll L oa d, c ra ne 0 1 .2 98 E- 04 3 .8 81 E- 05 1 .2 66 E- 01 1 .7 00 E- 04 6 .8 79 E- 05 2 .2 01E -0 3 2 .0 34 E- 04 3 .4 45 E- 02 0. 10 37

2 Fu ll B al la st , cr an e 0 1 .7 43 E- 04 6 .0 76 E- 05 1 .8 66 E- 01 2 .3 33 E- 04 9 .0 85 E- 05 4 .0 17E -0 3 2 .6 60 E- 04 4 .6 16 E- 02 0. 17 74

3 Fu ll Loa d, cr ane 4 5 1 .5 44 E- 04 4 .6 43 E- 05 1 .4 74 E- 01 1 .9 58 E- 04 7 .9 28 E- 05 2 .5 39E -0 3 2 .3 58 E- 04 4 .0 07 E- 02 0. 13 05


5 Fu ll Loa d, cr an e 90 1 .3 76 E- 04 4 .1 90 E- 05 1 .3 67 E- 01 1 .7 95 E- 04 7 .2 81 E- 05 2 .3 31 E- 03 2 .1 89 E- 04 3 .7 36 E- 02 0. 11 68


TotalDamage 0.0010 0.9158

Damage

No. Load Case Total

Umur kelelahan pada sambungan antara topsidemodule dengan geladak FSO merupakanpembagian dari desain umur dengan rasio

kerusakan kumulatif. Jika desain umur lelahbracket topside module FSO 25 tahun, makaumur kelelahan bracket topside module FSO

adalah sebagai berikut:

Fatigue life (years) = 25/1.3662= 18.3 tahun

untuk bentuk desain bracket yang pertama.

Fatigue life (years) = 25/0.9158

= 27.3 tahununtuk bentuk desain bracket yang kedua.

9. KesimpulanBerdasarkan hasil perhitungan fatigue life padadua bentuk desain bracket maka dapatdisimpulkan bahwa tegangan yang terjadi pada

desain bracket pertama lebih besar daripadadesain bracket yang kedua. Hal inimengakibatkan bentuk bracket kedua memilikiumur lebih lama dibandingkan bentuk bracketpertama yaitu umur lelah bentuk bracket yang

pertama 18.3 tahun dan umur lelah bentukbracket yang kedua 27.3 tahun.

10. PustakaBai, Yong, (2003): Marine Structural Design

Elsevier,. OxfordKrekel, M. H. and Kaminski, M. L. (2002):

FPSOs: Design considerations for thestructural interface hull and topsides,Offshore Technology Conference, OTC

13996, Houston.LR (2008): Rules and Regulations for the

Classification of a Floating Offshore

Installation at Fixed Location (FOIFL), Part4, Chapter 6.

LR (2008): Rules and Regulations of Code for

Lifting Appliance in a Marine Environment(CLAME), Chapter 3.

Sujiatanti, S.H. (2010): A Comparative Study Of

Two Different Crane Seating Designs,Seminar Nasional Teknologi dan AplikasiKelautan, Surabaya.

Analisa Bracket

Documents

Transcript of Analisa Bracket