Dosen Pembimbing:

Dr.Ir. Wisnu Wardhana, SE, M.Sc.Prof.Ir.Soegiono

Analisis Fatigue pada Konfigurasi Pipa Penyalur denganBerbagai Variasi Sudut Kemiringan Akibat Pengaruh Vortex

Induced Vibration

Moh.Hafid4305100080

Presentasi Tugas Akhir

LATAR BELAKANG

PERUMUSAN MASALAH

• Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan?

• Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi kedalamannya?

• Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV)terhadap besarnya fatigue life pada kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan serta kedalamannya?

TUJUAN

1• Mengetahui pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada

freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan.

2• Mengetahui pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada

freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi kedalamannya .

3• Mengetahui fatigue life pada freespan pipa bawah laut pada

kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan serta kedalamannya akibat adanya Vortex induced vibration.

Hingga saat ini vortex induced vibration (VIV) masih

mendasarkan pada kondisi pipa datar, sedangkan pada kondisi pipa miring perlu di

analisis karena posisi kemiringan pada pipa dapatberpengaruh terhadap aliranvortex yang mengenai pipa.

M A N F A A T

Batasan masalah

• Pipa yang dimodelkan sepanjang 20 m. • Perairan di sekitar pipa di asumsikan sebagai

zat cair yang incompressible.• Posisi miring pada pipa yang dianalisa yaitu

posisi dengan sudut 5˚,10˚,15˚,20˚ serta 25˚.• Kedalaman pada pipa yang dianalisa yaitu

pada kedalaman -15 m, -20 m serta -25 m

Lanjutan……

• Mengabaikan muatan lokal pada pipa.• Vortex induced vibration yang terjadi akibat

gaya gelombang diabaikan.• Pengaruh marine growth terhadap pipa di

abaikan.• Aliran arus yang mengenai pipa merupakan

aliran dominan

segmen yang dianalisis

Meshing and geometry Pipa lurus

Pipa 10°

Lanjutan…..

Solver

boundaries

Pola aliranfluida pipasegmen 1

Pola aliranfluida pipaSegmen 2

Pola aliranfluida pipaSegmen 3

Pola aliranfluida pipaSegmen 4

Pola aliranfluida pipaSegmen 5

Force arahsumbu X

Force arahsumbu Y

Force arahsumbu z

ResultanForce

Pemodelan menggunakan ANSYS

Meshing pada pipa

DistribusiteganganVon mises

Service life < design life < Fatigue life20 tahun < 10 x umur service ( 200 tahun) < 5353 tahun.

Kesimpulan

Untuk harga Re nilainya sama yaitu 4,66E+04 karena Re dipengaruhi oleh kecepatan fluida. Begitu juga dengan harga St yang dipengaruhi oleh Re nilainya sama dari tiap sudut kemiringan yaitu 0,21. Untuk nilai Vr serta Fs yang terbesar yaitu pada sudut kemiringan 25° dengan Vr 0,476 serta Fs sebesar 2,234 Hz

Lanjutan………

Untuk pengaruh VIV pada Freespan dengan Variasi sudut dan kedalaman untuk harga Re sama dari berbagai variasi sudut serta kedalaman yaitu 4,66E+04, begitu juga dengan harga St nilainya sama yaitu sebesar 2,1 dengan Vr 0,476 untuk Fs nilai yang terbesar yaitu pada kedalaman -25 m pada sudut 25°Fs 2,293. Untuk frekuensi vortex sheeding dari berbagai variasi sudut serta kemiringan masih memenuhi syarat keamanan pipa. Untuk nilai frekuensi natural 2,568 Hz. Jadi tidak terjadi lock in (resonansi).

Lanjutan….

Nilai fatigue life akibat pengaruh dari berbagai variasi sudut kemiringan serta kedalaman yaitu semakin besar sudut kemiringan serta semakin dalam struktur maka umur kelalhan struktur tersebut semakin singkat. Umur fatigue life yang paling kecil adalah pada sudut kemiringan 25º pada kedalaman -25 m dengan terjadinya fatigue setelah struktur berusia 5353 tahun.

Saran

Menghitung vibrasi akibat aliran internal pipadengan variasi sudut kemiringan.

Melakukan analisis detail dengan memodelkan dari seluruh struktur secara keseluruhan agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.

Terima

Kasih

Perhitungan Fatigue

DAFTAR PUSTAKAAnastasio, B., 2007, ”Desain Ketebalan Dan Analisa Freespan Pada Pipa BawahLaut”, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Kelautan ITB, BandungANSYS, Inc. 2007. ”ANSYS CFX Manual, Release 11.0”. http://www.ansys.com. ANSYS Canada, Ltd., CanadaBai, Y. 2001. Pipeline and Riser. Elsevier Science Ltd, Oxford. UK.Blevins, R.D. 1990. “Flow-Induced Vibration”. Wokingham: Van Nostrand Reinhold.Braestrup, Mikael W. 2005. Design and Installation of Marine Pipelines. Blackwell Science Ltd, UK.Chen, C., C.R.Chen, R.S.Mercier, J.P.Pontaza. 2004. CFD Simultion of Riser VIV. Deepwater Riser VIV projectChoi, H.S.. 2001. “Free spanning analysis of offshore pipeline”. Ocean Engineering28, 1325-1338Djatmiko,E.B. 2003. Analisis Keandalan dan Kelelahan.Offshore Structure Design and Modelling Ocean Engineering Training Center, Jurusan Teknik Kelautan-ITS.Det Norske Veritas. 2000. DNV-OS-F101: Rules For Submarine Pipeline System.Det Norske Veritas, NorwayDet Norske Veritas. 2000. DNV-OS-F101: Free Spanning Pipelines. Det Norske Veritas, NorwayDet Norske Veritas. 2005. DNV-RP-C203: Fatigue Design of offshore steel structures. Det Norske Veritas, NorwayFlow Science Inc., 1997, FLOW-3D Excellence in Flow Modelling Software.FLOW3D version 9: User's Manual, Los Alamos, New Mexico

LanjutanGuo, B. dan J. Chacko. 2005. Offshore pipelines. Elsevier Ocean Engineering Book Series. USAIndiyono. Paul. 2004. Hidrodinamika Bangunan Lepas Pantai. SIC, Surabaya.Kaye, David et al.(1994). Freespan Analysis, correction method saves time on North Sea project. Oil and Gas Journal. Tulsa. http://proquest.umi.com/pqdwebKenny J.P.. 1993. Structural Analysis of Pipeline spans. Health and Safety Executive. USAMikael et al., 2005, “Design And Installation of Marine Pipeline´, Blackwell

Science,Oxford, UK.Mathelin, E.L. 2005. “Vortex-Induced Vibration and Waves under Shear Flow with a Wake Oscilatior Model”. European Journal of Mechanics B/Fluids 24,478-490.Miner, Palmgren.1945. Rule states that fatigue failure occurs. http://www.am.chalmers.se

LANJUTANMousselli, A.H.1981.Offshore Pipeline Design,Analysis, and Methods, Pennwell Books, Tulsa, Oklahoma,Purwanti, Ilah. 2009. Analisa Pengaruh Vortex Induced Vibration (VIV) pada Freespan Pipa Bawah Laut Berbasis Keandalan. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS SurabayaSoegiono, 2004. Pipa Bawah Laut. Airlangga University Press, Surabaya. Soegiono, 2007. Pipa Laut. Airlangga University Press, Surabaya. Techet,A.H..2005. Vortex Induced Vibrations.

http://www.glasssteelandstone.comWohler,A.1958. First scientific investigation into fatigue failure. http://www.inside.mine.edu