analisa bracket
TRANSCRIPT
-
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*
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.
-
7/25/2019 Analisa Bracket
2/6
Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.
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.
-
7/25/2019 Analisa Bracket
3/6
Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.
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
-
7/25/2019 Analisa Bracket
4/6
Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.
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)
-
7/25/2019 Analisa Bracket
5/6
Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.
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
Significant Wave Height (Hs,
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
Significant Wave Height (Hs,
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.
-
7/25/2019 Analisa Bracket
6/6
Seminar Nasional Pascasarjana XII ITS, Surabaya 12 Juli 2012ISBN No.
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
6 Fu ll B al la st , c ra ne 90 2 .1 10 E- 04 7 .2 80 E- 05 2 .2 32 E- 01 2 .7 69 E- 04 1 .0 78 E- 04 4 .8 88 E- 03 3 .1 62 E- 04 5 .4 92 E- 02 0. 28 40
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
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. 20 38
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
6 Fu ll B al la st , c ra ne 90 2 .1 10 E- 04 7 .2 80 E- 05 2 .2 32 E- 01 2 .7 69 E- 04 1 .0 78 E- 04 4 .8 88 E- 03 3 .1 62 E- 04 5 .4 92 E- 02 0. 18 36
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.