ANALISA KEKUATAN GELADAK KAPAL TONKANG DENGAN PENDEKARAN ULTIMATE Putri Adnyani L.1), Walujo R 2) Murdjito3) 1)
2)
Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan, FTK – ITS dan 3) Pengajar Jurusan Teknik Perkapalan, FTK – ITS
Abstrak Struktur bangunan lepas pantai dibangun di yard dan ditransportasikan ke site dengan menggunakan barge. Karena fungsi barge harus mampu untuk menahan berat struktur yang di angkat, perlu dilakukan analisa pada barge terutama pada barge deck. Tugas akhir ini adalah studi kasus di PT. Gunanusa Utama Fabricators (PTG) untuk melakukan analisa barge deck dengan pendekatan ultimate. Pendekatan ultimate lebih baik dalam segi design dan perhitungan kekuatan karena memungkinkan menghitung margin keamanan yang sesungguhnya. Beban yang dimasukkan adalah berat topside beserta berat skidshoe, skidframe dan kontingensi nya sebesar 15% yang diinputkan sebagai beban pressure yang bekerja pada permukaan skidbeam dengan nilai 785.2026 ton/m2. Shear force diinputkan sebagai loads force yang bekerja pada komponen sumbu y negatif karena arah bebannya ke bawah mengikuti gravitasi. Bending moment diinputkan sebagai loads moment yang bekerja pada komponen sumbu x positif karena arah bebannya menekuk deck transversal. Shear force dan bending moment bekerja pada transversal deck 21 – 27. Sehingga setiap deck transversal memiliki shear force dan bending moment yang berbeda-beda. Pada penelitian ini nonlinear finite element dilakukan dengan Metode Newton Ramphson dengan jumlah substep 5, dan didapatkan stress maksimum 156 Mpa dan nilainya lebih kecil dari hasil running ANSYS linear yaitu 249 Mpa. Untuk mendapatkan perhitungan beban maksimum, maka dilakukan penambahan beban dengan incremental sebesar 10% dan didapatkan kenaikan beban 1.1 kali sudah melewati tegangan yield dan kenaikan beban 1.825 kali sudah melewati tegangan ultimate. Kata Kunci: loadout, barge, Newton Ramphson, shear force, bending moment, deck transversal Struktur bangunan lepas pantai dibangun di lapangan fabrikasi (yard) dari perusahaan yang bergerak di bidang konstruksi yang terletak di darat dan kemudian dipindahkan ke laut dimana bangunan tersebut akan beroperasi. Ada dua tipe sistem transportasi yang paling umum dilakukan untuk memindahkan struktur dari darat ke laut yaitu sistem load out dan tow out (Chakrabati, 1987). Sistem load out biasanya digunakan untuk struktur jacket dan top structure. Pada proses load out ini digunakan barge
sebagai alat transportasi struktur bangunan lepas pantai. Sedangkan sistem tow out digunakan untuk struktur yang memiliki buoyancy tanks atau struktur terapung. Struktur ini ditarik menuju tempat instalasi menggunakan tug boat (kapal tunda). Ada dua pilihan posisi barge yang dipakai untuk load out (Soegiono, 2004): Side Loadout: dan Rear end loadout. Selama proses transportasi menggunakan barge, beberapa elemen struktur mengalami kondisi pembebanan
1
yang dominan. Kondisi pembebanan ini mempengaruhi stabilitas barge. Semua peralatan pada topside platform structure, seperti control panels dan platform crane, juga terkena beban yang berat selama transportasi dan akumulasi dari beban tersebut berpengaruh terhadap kekuatan deck. Pemilihan waktu yang tepat untuk proses loadout sangat penting, dan bergantung dari kondisi pasang surut dan cuaca di lokasi, dan dipilih kondisi pada saat air tenang. Pada saat posisi barge diatas permukaan air tenang, maka tegangan-tegangan yang terjadi pada deck framing dan beam serta stiffener berasal dari struktur itu sendiri (Murman, 2002). Permasalahan lain yang perlu diperhitungkan adalah merencanakan konfigurasi deck framing barge yang paling efektif dan efisien ketika pada barge diletakkan struktur jacket atau topside. Kekuatan deck perlu diperhatikan dalam proses loadout pada setiap fase loadout supaya dapat diketahui tegangan kritis yang akan mengakibatkan proses loadout tidak berjalan lancar sebagaimana mestinya. Barge yang tersedia ukuran dan kapasitasnya terbatas, sedangkan struktur yang dibangun dari segi ukuran dan berat bervariasi, sehingga untuk mengatasi supaya deck barge mampu menopang struktur yang ada, maka pada deck barge ditambahi penegar/stringer/girder dengan konfigurasi tertentu. Oleh karena itu, yang perlu diperhitungkan adalah kekuatan dari deck framing barge untuk menerima beban maksimum. Analisa deck barge ini biasanya dilakukan dengan asumsi bahwa tegangan yang terjadi masih terletak dalam batas elastis dengan defleksi kecil. Hal ini mengakibatkan sebagian besar struktur tersebut akan bertegangan rendah, mengakibatkan pemborosan penggunaan baja. Sehingga perlu digunakan konsep dan analisa baru berdasarkan kondisi plastis. Wahyudi (1992) menjelaskan bahwa tujuan dari analisa plastis adalah untuk menentukan besarnya beban runtuh tersebut serta tingkah laku dan sifat material ketika tegangan-regangan material telah melampui batas elastis.
Penelitian ini mengambil studi kasus di PT. Gunanusa Fabricators Utama-Cilegon (PTG) dimana barge yang dianalisa adalah barge yang akan digunakan untuk proses transportasi proyek di PTG. Analisa kekuatan deck barge dilakukan dengan pendekatan ultimate dari beban maksimum struktur yang akan diangkat, sehingga dari hasil analisa, dapat diketahui beban runtuh deck barge tersebut dan karakteristiknya. Terdapat dua tujuan utama dari penelitian ini, yaitu: Untuk menerangkan pemodelan nonlinear Finite Element Deck barge untuk loadout Topside South Compression Platform Deck; dan untuk mengetahui beban ultimate yang bisa diberikan dan menguraikan perilaku struktur deck barge tersebut.
METODOLOGI Pemodelan Struktur Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pemodelan struktur. Pemodelan awal menggunakan software MAXSURF sesuai dengan data konfigurasi barge Eastern Nova berdasarkan data principal dimension, general arrangement dan data hydrostatic barge tersebut. Kemudian struktur barge Eastern Nova dimodelkan kembali dengan menggunakan software MOSES 7.0 berdasarkan koordinat yang diperoleh dari pemodelan pada MAXSURF. Dalam pengerjaan tugas akhir ini pemodelan struktur dilakukan bertahap, yaitu: Pemodelan dengan menggunakan software MAXSURF sesuai data struktur barge Eastern Nova Pemodelan menggunakan software MOSES 7.0 berdasarkan koordinat dari pemodelan pada MAXSURF, kemudian model di running dengan menggunakan software MOSES 6.0 untuk mendapatkan RAO motion dan gaya yang bekerja pada deck barge. Pemodelan lokal sruktur deck trimaran dengan software ANSYS 12.0 untuk mendapatkan stress pada deck barge.
2
Setelah memodelkan struktur, kemudian dilakukan running dengan menggunakan software MOSES 6.0. Pada saat running dengan MOSES 6.0, ditinjau pada dua kondisi yaitu kondisi air tenang dan kondisi hogging dan sagging pada barge. Output dari moses adalah nilai shear force dan bending moment total pada barge yang nanti akan dimasukkan sebagai beban pada analisa selanjutnya. Setelah analisa beban denan MOSES 6.0 dan perhitungan beban dari topside yang akan diangkat, sleanjutnya dilakukan analisa tegangan lokal pada struktur deck Analisa tegangan lokal pada deck barge dilakukan dengan menggunakan software ANSYS. Kemudian hasil analisa dibandingkan dengan property dari material deck untuk mengetahui kekuatannya. Data Data Kapal Data-data yang diperlukan untuk pemodelan dan analisa struktur barge EASTERN NOVA adalah data principal dimension barge dan tabel hidrostatic pada saat barge kosong dan bermuatan. Adapun data spesifikasi struktur barge yang digunakan dalam pemodelan adalah seperti Tabel 1 di bawah:
Data Topside South Compression Platform (SCP Deck) diangkut dengan barge “EASTERN NOVA” dengan ukuran 95.16 x 30.60 x 6.10 m dan ditransportasikan dari Gunanusa Yard untuk diinstalasi di daerah Mahakam. SCP adalah pendukung struktur utama dari bagian compressor untuk Tunu Field Development Project Phase 11S. TUNU field berlokasi di sudut delta Mahakam, Kalimantan Timur, Indonesia. SCP adalah deck datar dan dipenuhi peralatan dengan ukuran panjang 71 m, lebar 33 m dan didukung oleh 16 tiang pancang. Deck SCP ditranportasikan dengan posisi horizontal dengan berat termasuk 10% kontingensi adalah 4846 T. Letak titik COG adalah: X = 29170 mm Y = 17430 mm Z = 3270 mm dari TOS +7800 Deck SCP ditopang oleh 8 pasang skidshoe. Baris A sampai F memiliki panjang 6 m antar skidhoe, dan Baris G dan H memiliki panjang 4m, seperti terlihat pada Gambar 1 dibawah. Data Lingkungan Untuk data lingkungan di Yard Gunanusa dapat dilihat pada Tabel 2 dibawah:
Tabel 1 Data Hidrostatic Barge EASTERN NOVA dengan Toleransi 0.5%
Parameter
Lightship Condition nilai
Full Load nilai
Weight (ton) VCG (m) KMl (m) KMt (m) TPc (tonne/cm) MCt (tonne.m)
1939.97 4.575 623.46 97.743 24.22 156.11
12940 8.439 176.74 20.562 29.86 227.89
Jika dilihat dari tabel sea state di atas, tinggi gelombang yang paling ekstrim yaitu 4.3 m terletak di sea state 6
dengan keterangan “very rough” dan kecepatan angin 20 knots terletak di beaufort scale 5.
3
Gambar 1 Sketsa Deck dan COG
Tabel 2 Kondisi Cuaca di Yard Gunanusa Wind Speed 15.45 m/s Current Speed 0.50 m/s Wave Height 2.70 m Untuk data lingkungan di Delta Mahakam dapat dilihat pada tabel dibawah: Tabel 3 Data Lingkungan Kondisi Operasi Delta Mahakam, Kalimantan Timur Wind Speed 10.50 m/s Current Speed 1.3 m/s Wave Height 4.3 m Periode Puncak 8 s Kedalaman 53.30 m Hasil Model Pemodelan struktur barge EASTERN NOVA dilakukan sebanyak tiga kali. Pertama pemodelan barge menggunakan software Maxsurf, yang kedua pemodelan dengan software MOSES, dan yang ketiga pemodelan dengan software ANSYS.
Pemodelan yang dilakukan dengan menggunakan software Maxsurf bertujuan untuk memperoleh koordinat titik-titik yang akan digunakan dalam pemodelan selanjutnya. Selain itu juga bertujuan untuk mendapatkan data yang berkaitan dengan dat akapal yang sesuai dengan tabel hidrostatic perusahaan seperti displacement, GMl, GMt, KMl, KMt dan VCG. Sebelum melakukan pemodelan pada Maxsurf kita tentukan terlebih dahulu titik reference, setelah itu kita memodelkan surface sesuai dengan lines plan yang telah ada, dan kita beri sarat air sesuai dengan data yang tersedia. Untuk pemodelan barge EASTERN NOVA pada maxsurf, dibuat pada dua kondisi yaitu pada Lightship Condition dan Full Load Departure. Yang pertama dibuat adalah pemodelan barge di Maxsurf untuk Lightship Condition. Toleransi yang diijinkan untuk perbedaan antara data dan tabel hidrostatic dari Maxsurf adalah 5%. Gambar pemodelan isometri Barge EASTERN NOVA dapat dilihat pada gambar di bawah:
4
Gambar 2 Pemodelan barge EASTERN NOVA Full Load Departure tampak isometri pada software maxsurf
Sama halnya dengan pemodelan yang pertama, pemodelan kedua dengan MOSES (MultiOperational Structural Engineering Simulator) 7 adalah membuat panel hidrodinamis dengan mengacu pada titik-titik koordinat yang diperoleh dari pemodelan dengan Maxsurf. Selanjutnya model diberi sarat air, koordinat center of gravity, koordinat jari-jari girasi, dan data kondisi lingkungan. Model kemudian dirunning dengan MOSES 6 untuk mendapatkan force dan moment barge EASTERN NOVA.
Untuk pemodelan barge EASTERN NOVA pada MOSES, dibuat pada dua kondisi yaitu pada Lightship Condition dan Full Load Departure. Hasil pemodelan struktur yaitu berupa panel hidrodinamis barge EASTERN NOVA pada Lightship Condition seperti pada gambar berikut ini. Analisa dilakukan dengan terlebih dahulu mencari shear force dan bending moment pada kondisi air tenang dan pada kondisi hogging sagging dan kemudian di masukkan sebagai beban di pemodelan lokal.
Gambar 3 Model panel hidrodinamis barge EASTERN NOVA Full Load Departure tampak isometri
HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Shear Force dan Bending Moment Untuk mendapatkan gaya yang bekerja pada deck barge EASTERN NOVA, analisa yang dilakukan yaitu dengan menggunakan MOSES 6.0. Pada analisa ini gaya yang bekerja ditinjau pada dua kondisi, yaitu Lightship Condition dan Full Load Departure. Dicari shear
force dan bending moment untuk kondisi air tenang dan ketika ada gelombang. Gelombang yang mengenai struktur, menyebabkan terjadinya hogging dan sagging pada kapal. Shear force dan bending moment dicari di setiap frame deck trnsversal, sehingga jumlah titik yang dicari adalah 52 buah sepanjang barge. Dan dicari total dari shear force dan bending moment yang merupakan penjumlahan dari shear force dan bending moment pada air tenang dan pada kondisi
5
hogging sagging. Adapun total dari shear force dan bending moment baik untuk lightship condition maupun full loaded
condition dan pada kondisi hogging dan sagging dapat dilihat pada tabel di bawah:
Tabel 4. Total Shear Force dan Bending Moment untuk Setiap Kondisi
no frame
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Total Total Total Total Total Total Total Total Shear Shear Bending Shear Shear Bending Bending Bending Longitudinal Force Force Moment Force Force Moment Moment Moment Location Lightship Full Full Lightship Full Full Lightship Lightship Condition Loaded Loaded Condition Loaded Loaded Hogging Sagging Hogging Hogging Hogging Sagging Sagging Sagging 0 1.83 3.66 5.49 7.32 9.15 10.98 12.81 14.64 16.47 18.3 20.13 21.96 23.79 25.62 27.45 29.28 31.11 32.94 34.77 36.6 38.43 40.26 42.09 43.92 45.75 47.58 49.41 51.24 53.07 54.9 56.73
0 2.83 5.66 8.49 11.32 14.15 16.98 19.81 22.64 25.47 28.3 31.13 33.96 36.79 39.62 42.45 45.28 48.11 50.94 53.77 56.6 59.43 62.26 65.09 67.92 70.75 73.58 76.41 79.24 82.07 84.9 87.73
0 7.49 14.98 22.47 29.96 37.45 44.94 52.43 59.92 67.41 74.9 82.39 89.88 97.37 104.86 112.35 119.84 127.33 134.82 142.31 149.8 157.29 164.78 172.27 179.76 187.25 194.74 202.23 209.72 217.21 224.7 232.19
0 4.66 9.32 13.98 18.64 23.3 27.96 32.62 37.28 41.94 46.6 51.26 55.92 60.58 65.24 69.9 74.56 79.22 83.88 88.54 93.2 97.86 102.52 107.18 111.84 116.5 121.16 125.82 130.48 135.14 139.8 144.46
0 -272 -1002 -2033 -3218 -4385 -5385 -6166 -6728 -7071 -7194 -7098 -6782 -6247 -5493 -4519 -3326 -1913 -304 1420 3151 4791 6252 7463 8367 8923 9106 8907 8336 7418 6196 4728
0 -78 -157 -236 -314 -372 -403 -434 -465 -496 -526 -557 -589 -619 -650 -680 -711 -743 -773 -804 -801 -749 -653 -521 -363 -185 1 187 365 523 655 750
0 -72 -287 -647 -1150 -1781 -2491 -3257 -4079 -4958 -5894 -6886 -7933 -9039 -10200 -11416 -12690 -14021 -15406 -16849 -18318 -19738 -21020 -22095 -22903 -23404 -23573 -23400 -22895 -22083 -21006 -19721
0 -272 -1002 -2033 -3218 -4385 -5385 -6166 -6728 -7071 -7194 -7098 -6782 -6247 -5493 -4519 -3326 -1913 -304 1420 3151 4791 6252 7463 8367 8923 9106 8907 8336 7418 6196 4728
6
0 -402 -1565 -3411 -5865 -8832 -12148 -15689 -19356 -23036 -26613 -29997 -33163 -36110 -38839 -41350 -43642 -45716 -47571 -49209 -50627 -51827 -52809 -53573 -54118 -54445 -54553 -54443 -54116 -53569 -52804 -51820
58.56 60.39 62.22 64.05 65.88 67.71 69.54 71.37 73.2 75.03 76.86 78.69 80.52 82.35 84.18 86.01 87.84 89.67 91.5 93.33 95.16
90.56 239.68 149.12 93.39 247.17 153.78 96.22 254.66 158.44 99.05 262.15 163.1 101.88 269.64 167.76 104.71 277.13 172.42 107.54 284.62 177.08 110.37 292.11 181.74 113.2 299.6 186.4 116.03 307.09 191.06 118.86 314.58 195.72 121.69 322.07 200.38 124.52 329.56 205.04 127.35 337.05 209.7 130.18 344.54 214.36 133.01 352.03 219.02 135.84 359.52 223.68 138.67 367.01 228.34 141.5 374.5 233 144.33 381.99 237.66 147.16 389.48 242.32 Jika di plotkan ke dalam grafik, akan menjadi seperti gambar di bawah:
3086 1357 -358 -1951 -3346 -4524 -5485 -6228 -6754 -7063 -7155 -7029 -6686 -6125 -5347 -4352 -3190 -2012 -987 -265 0
802 803 772 742 711 680 650 618 588 557 526 496 464 433 403 372 314 235 156 78 0
-18300 -16831 -15389 -14005 -12675 -11402 -10186 -9026 -7922 -6876 -5885 -4950 -4072 -3250 -2485 -1776 -1146 -644 -286 -71 0
3086 1357 -358 -1951 -3346 -4524 -5485 -6228 -6754 -7063 -7155 -7029 -6686 -6125 -5347 -4352 -3190 -2012 -987 -265 0
-50619 -49199 -47560 -45704 -43629 -41336 -38825 -36095 -33146 -29981 -26595 -23019 -19338 -15673 -12133 -8819 -5854 -3403 -1560 -400 0
Total Shear Force pada Setiap Kondisi 10000 8000 6000 Shear Force (tonnes)
32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Total Shear Force Lightship Condition Hogging
4000 2000
Total Shear Force Full Loaded Hogging
0 -2000 0
10
20
30
40
50
60
-4000
Total Shear Force Lightship Condition Sagging Total Shear Force Full Loaded Sagging
-6000 -8000 -10000
No Frame
Gambar 4. Total Shear Force pada Setiap Kondisi
7
Total Bending Moment pada Setiap Kondisi Bending Moment (tonnes-m)
20000 10000 Total Bending Moment Lightship Hogging
0 -10000 0
10
20
30
40
50
60 Total Bending Moment Full Loaded Hogging
-20000
Total Bending Moment Lightship Sagging
-30000 -40000
Total Bending Moment Full Loaded Sagging
-50000 -60000
No Frame
Gambar 5. Total Bending Moment pada Setiap Kondisi Dapat dilihat dari kedua gambar di atas, bahwa kondisi kritis terdapat pada kondisi Full Loaded Sagging dengan titik kritis terletak di tengah bentangan kapal sehingga diambil frame 21-27 yang terletak pada satu kompartment. Masingmasing deck transversal di beri beban shear force dan bending moment. Untuk perhitungan beban topside dapat dilihat pada tabel di bawah: Tabel 5 Pembebanan pada Skidbeam Keterangan Nilai Satuan Berat SCP Deck (ditambah kontingensi 10%) Berat total skidshoe dan skidframe (dengan kontingesi 15%) Total
4846
ton
311.32
ton
5157.32
Ton
Potongan deck yang akan diambil pada analisa ini dapat dilihat pada gambar di bawah:
Gambar 6 Bagian Struktur yang Dianalisa secara Lokal Adapun pemodelan ANSYS dari deck pada kompartmen frame 21 – 27.
Dimana panjang dari skidbeam adalah 92.509 m dan lebar dari skidbeam yang menempel di pelat adalah 0.071, sehingga beban per satuan luas pada skidbeam adalah 785.2026 ton/m2. Beban ini akan ditumpukan pada skidbeam yang terdapat pada deck. Gambar 7. Pemodelan dan Meshing pada ANSYS 12.0 8
Pemodelan Nonlinear Finite Elemet Pada Ansys Pada penelitian ini, dilakukan pemodelan dengan nonlinear finite element dengan Metode Newton Ramphson. Dimana pilihan analaysis nya mengijinkan terjadinya displacement static yang besar (hal ini mengakibatkan efek dari defleksi besar pada hasil). Kemudian Automatic Time Stepping di hidupkan, dimana pilihan ini membuat ANSYS untuk menghitung ukuran pendekatan untuk break load. Automatic Time Stepping akan menghitung keseimbangan dalam pendekatan dan ketika konvergensi gagal, ANSYS akan otomatis melakukan recovery. Memasukka number of substeps dengan nilai 2. Dengan angka ini akan diambil substep initial sebesar 1/2 dari total beban. Dan memasukkan maximum number of substeps 1000 yang berarti program akan berhenti sampai step ke 1000 jika konvergensi tidak juga terpenuhi. Dan default untuk analisa nonlinear pada ANSYS adalah Newton Ramphson.
Material yang digunakan pada pemodelan adalah Baja A36 dengan tensile yield strength sebesar 250 MPa. Hasil dari stress analysis menunjukkan bahwa stress maksimum yang dialami sebesar 156 MPa. Sehingga masih dalam tahap aman dan dibawah tegangan yield
Tabel 6 Hasil Running Elemen Hingga Nonlinear Directional Deformation (m)
Equivalent Elastic Strain (Von MIses) (m/m)
3.91E-03
4.63E-04
Equivalent Stress (Von Mises) (Pa)
1.56E+08
Perhitungan Beban Maksimum Untuk mendapatkan perhitungan beban maksimum, maka dilakukan penambahan beban dengan incremental sebesar 10%, sehingga didapatkan incremental dan masing-masing stress yang dihasilkan. Penambahan beban sebesar 10% dapat dilihat pada table di bawah:
Tabel 7. Penaikan Beban Untuk Input ANSYS 12.0 No Beban 1 Pressure (Pa) 2 Force 21 (N) 3 Force 22 (N) 4 Force 23 (N) 5 Force 24 (N) 6 Force 25 (N) 7 Force 26 (N) 8 Force 27 (N) 9 Moment 21 (N.m) 10 Moment 22 (N.m) 11 Moment 23 (N.m) 12 Moment 24 (N.m) 13 Moment 25 (N.m) 14 Moment 26 (N.m) 15 Moment 27 (N.m) Tegangan bending di Frame 21 = Tegangan bending di Frame 27 =
1x 9.14E+05 -5.94E+04 -4.75E+04 -3.56E+04 -2.37E+04 -1.18E+04 7.11E+01 1.20E+04 -5.18E+06 -5.28E+06 -5.36E+06 -5.41E+06 -5.44E+06 -5.45E+06 -5.44E+06
1.3x 1.19E+06 -7.73E+04 -6.18E+04 -4.63E+04 -3.09E+04 -1.54E+04 9.25E+01 1.56E+04 -6.74E+06 -6.86E+06 -6.96E+06 -7.03E+06 -7.08E+06 -7.09E+06 -7.08E+06
1.7x 1.55E+06 -1.01E+05 -8.08E+04 -6.06E+04 -4.03E+04 -2.01E+04 1.21E+02 2.04E+04 -8.81E+06 -8.98E+06 -9.11E+06 -9.20E+06 -9.25E+06 -9.27E+06 -9.25E+06
1.8 x 1.65E+06 -1.07E+05 -8.56E+04 -6.41E+04 -4.27E+04 -2.13E+04 1.28E+02 2.16E+04 -9.33E+06 -9.50E+06 -9.64E+06 -9.74E+06 -9.80E+06 -9.82E+06 -9.80E+06
1.825 1.67E+06 -1.08E+05 -8.68E+04 -6.50E+04 -4.33E+04 -2.16E+04 1.30E+02 2.19E+04 -9.46E+06 -9.64E+06 -9.77E+06 -9.87E+06 -9.93E+06 -9.95E+06 -9.93E+06
1.85 1.69E+06 -1.10E+05 -8.80E+04 -6.59E+04 -4.39E+04 -2.19E+04 1.32E+02 2.22E+04 -9.59E+06 -9.77E+06 -9.91E+06 -1.00E+07 -1.01E+07 -1.01E+07 -1.01E+07
2x 1.83E+06 -1.19E+05 -9.51E+04 -7.13E+04 -4.75E+04 -2.37E+04 1.42E+02 2.40E+04 -1.04E+07 -1.06E+07 -1.07E+07 -1.08E+07 -1.09E+07 -1.09E+07 -1.09E+07
5.78E+04
7.51E+04
9.82E+04
1.04E+05
1.05E+05
1.07E+05
1.16E+05
6.07E+04
7.89E+04
1.03E+05
1.09E+05
1.11E+05
1.12E+05
1.21E+05
9
dengan variasi beban seperti tabel di atas. Penambahan beban dilakukan dari kelipatan beban 1 kali sampai 2 kali, dan karena penambahan beban 2 kali sudah melewati tensile ultimate strength, maka dilakukan penambahan beban yang lebih kecil. Beban dinaikkan 10%, sehingga didapatkan kesimpulan penambahan beban dan tegangan yang dihasilkan seperti table di bawah: Tabel 4.10. Tegangan Yang Dihasilkan Akibat Kenaikan Beban von von Kenaikan directional mises mises beban deformasi strain stress (kali) (m) (m/m) (Pa) 1 3.56E-04 1.25E-03 2.49E+08 1.3 4.63E-04 1.62E-03 3.25E+08 1.7 6.05E-04 2.11E-03 4.23E+08 1.8 6.41E-04 2.25E-03 4.50E+08 1.82 6.50E-04 2.28E-03 4.55E+08 1.85 6.58E-04 2.30E-03 4.61E+08 2 7.12E-04 2.50E-03 4.99E+08 Dengan material baja A36 maka tensile yield strength sebesar 250 MPa dan tensile ultimate strength sebesar 460 MPa. Dan dilihat pada pembebanan berapa maximum stress melebihi tensile ultimate strength. Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa pembebanan yang diberikan menyebabkan tegangan von mises hampir mendekati tegangan yield dan tegangan maximum yang dihasilkan sudah melewati tegangan yield dan kenailkan beban sebesar 1.825 kali dari beban awal, struktur deck akan melewati tegangan ultimate. Untuk barge deck dimana barge nya sendiri dibawah kelas ABS, maka harus dibatasi sesuai dengan rules yang ada bahwa untuk pelat dengan frame, deformasi standard yang diijinkan adalah 4 mm. KESIMPULAN 1. Pemodelan nonlinear finite element dilakukan dengan menggunakan Metode Newton Ramphson yang terdapat pada ANSYS 13.0. Dari
analisa elemen hingga nonlinear, didapatkan nilai tegangan maksimum sebesar 156 MPa, dimana nilai ini jauh lebih kecil dari elemen hingga konvensional. 2. Tegangan yang terjadi melebihi tegangan yield ketika penambahan beban di atas 1.1 kali dan melewati tegangan ultimate ketika penambahan beban menjadi 1.82 kali. Untuk semua penambahan beban, deformasi masih dibawah batas deformasi yang diijinkan oleh ABS untuk pelat dengan transversal girder. Dalam analisa diatas maka struktur telah melewati tegangan yield sebesar 250 MPa sehingga sudah masuk daerah plastis dan bersifat nonlinear. Dan sudah melewati tensile ultimate strength sebesar 460 MPa sehingga struktur sudah mengalami collapse. Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis. DAFTAR PUSTAKA Chakrabarti, S.K., 2005, Hydrodynamics of Offshore Structures, USA: Offshore Structure Analysis inc., Illinois. Documen PT. Gunanusa Fabricators Utama., ID-TUN-SC-PTG901053 rev. 0. Documen PT. Gunanusa Fabricators Utama., ID-TUN-SM-PTG901052 SMP Deck - General Load Out Procedure rev 0C. Hastanto, 1992, Analisa Ultimate Strength Struktur Jacket LE Berbasis Keandalan, Tugas Akhir. Jurusan Teknik Kelautan ITS Surabaya. Hu,Yuren at.all.,2000, Analysis on the Ultimate Longitudinal Strength of a Bulk Carrier by Using A Simplified Method. Elsevier: Marine Strucutres. ISSC, 2006, Ultimate Strength Volume I Jeom Kee Paik and Bong Ju Kim, 2000, Ultimate Strength Formulation For Stiffened Panels Under Combined Axial Load, In-Plane Bending and Lateral Pressure: A
10
Benchmark Study, Elsevier: Marine Strucutres. Logan, Daryl L.,1992, A First Course in The Finite Element Method, 2nd ed, USA: PWS-KENT Publishing Company. Murman, A., 2002, Analisa Seafastening Jacket Pada Deck Barge. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Kelautan ITS Surabaya. Nian-Zhong Chen and C. Guedes Soares, 2007, Reliability Assessment For Ultimate Longitudinal Strength of Ship Hulls in Composite Materials, Elsevier: Marine Strucutres. Popov,E.P., 1993, Mechanical Of Material, Prentice-Hall Inc. Engelwood Cliffts, New Jearsy, USA. Qi, Enrong, att all., 2005, Comparative Study of Ultimate Hull Girder Strength of Large Double Hull
Tankers, Elsevier: Marine Strucutres. Wahyudi, Laurentius dan Rahim, Sjahril A., 1992, Metode Plastis: Analisis dan Desain, Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Soegiono, 2004, Teknologi Produksi dan Perawatan Bangunan Laut, Surabaya: Airlangga University Press. ABS, Guide for Buckling and Ultimate Strength Assessment for Offshore Structures. American Bureau of Shipping, Houston, Maret 2005. Bhattacharya, R., Dynamic of Marine Vehicle,. John Wiley and Sons Inc., New York, 1978. DNV RP C205, Environmental Conditions and Environmental Loads, Norway, 2007.
11
