Tugas Akhir
Analisa Resiko pada Mooring Line SPM (Single Point Mooring) Akibat Beban Kelelahan Oleh : Henny Triastuti Kusumawardhani (4306100018)
Dosen Pembimbing : 1. Prof. Ir. Daniel M.Rosyid,Ph.D 2. Ir.Murdjito, M.Sc, Eng
TUGAS AKHIR
Tugas Akhir
Latar Belakang Masalah
Data
Perumusan Masalah
Tujuan
Manfaat
Batasan Masalah
Metodologi Penelitian
Pemodelan
Analisa dan Pembahasan Daftar Pustaka
LATAR BELAKANG MASALAH
TUGAS AKHIR
Kelelahan (fatigue) struktur masih menjadi penyebab mayoritas kerusakan pada bangunan laut termasuk struktur SPM. Komponen dari struktur SPM yang mendapat pengaruh besar dari beban siklis antara lain pada mooring line. Analisa resiko dilakukan untuk penilaian kemungkinan kerusakan akibat beban kelelahan (fatigue) serta mengetahui konsekuensi kegagalan pada mooring line.
DATA DATA Single Point Mooring . . .
TUGAS AKHIR
Description
Unit
Quantity
Number of Compartment
-
4
Shell Outer Diameter
m
8
Shell Inner Diameter
m
1.15
Skirt Outer Diameter
m
11.27
Buoy Height
m
3.7
Buoy Weight
Tones
78.12
Buoy Installed Draft
m
1.61
Elevation of COG/Base Line
m
2.42 PT.PERTAMINA,2009
DATA DATA Lingkungan . . .
TUGAS AKHIR
Description
Unit
Quantity
Mean Higher High Water (MHHW)
m
1.0
Mean Lower High Water (MLHW)
m
0.87
Mean Sea Level (MSL)
m
0.6
Mean Lower Low Water (MLLW)
m
0.22
Chard Dantum (CD)
m
0.0
Data Lingkungan 1 tahun dan 100 tahunan Description
Symbol
Unit
Operating
Survival
Maximum Wave Height
Hmax
m
4
6
Maximum Wave Periode
Tmax
s
7
9
Wind Velocity
UW
m/s
18.01
29.84
Surface Current Velocity
UCS
m/s
1.5
1.5
Near Bottom Current Velocity
UCB
m/s
1
1
PT.PERTAMINA,2009
DATA DATA Mooring Dimention . . .
TUGAS AKHIR
Description
Unit
Quantity
Number of Legs
-
4
Chain Diameter
inches
2.5
Chain Length
m
190
Chain Type
-
Studlink
Unit Weigth in Air
kg/m
87.24
Unit Weigth in Water
kg/m
75.93
Limit breaking strength
kN
3123.3
Pretension
kN
49.14
-
40.48°
Pretension Angle (w/horizontal)
PT.PERTAMINA,2009
DATA DATA Tanker Dimention . . .
TUGAS AKHIR
Description
Symbol
Unit
Quantity
Length
LPP
m
177
Breadth
B
m
28
Depth
D
m
15.4
Draught
T
m
11.7
Displacement
Δ
Tonne
46775
KG
m
7.6
Ref to Kell Level
PT.PERTAMINA,2009
SPM (Single Point Mooring)
Tanker
TUGAS AKHIR
SPM
Mooring hawser
Mooring chain Mooring chain
www.rodjohnson.com
TUGAS AKHIR
PERUMUSAN MASALAH
1. Berapa peluang terjadinya kegagalan (Probability of Failure) pada mooring line struktur SPM akibat beban kelelahan? 2.
Bagaimana tingkat resiko pada mooring line struktur SPM akibat beban kelelahan?
TUGAS AKHIR
TUJUAN
1. Mengetahui peluang terjadinya kegagalan (Probability of Failure) pada mooring line struktur SPM akibat beban kelelahan. 2. Mengetahui tingkat resiko pada mooring line struktur SPM akibat beban kelelahan.
TUGAS AKHIR
MANFAAT
Mengetahui peluang mooring line pada struktur SPM mengalami kegagalan akibat beban kelelahan serta mengetahui tingkat resiko yang terjadi sehingga dapat menjadi masukan bagi perusahaan terkait mengurangi kerusakan yang terjadi.
BATASAN MASALAH
TUGAS AKHIR
Single Point Mooring (SPM) yang dianalisa adalah SPM 35.000 DWT milik PT.PERTAMINA RU VI Balongan, Indramayu, Jawa Barat. Tanker ditambat dengan sistem Hawser. Analisa Kelelahan hanya pada Mooring Line. Mooring line diasumsikan rantai (chain) dan daya dukung jangkar diabaikan.
BATASAN MASALAH
TUGAS AKHIR
Konfigurasi jumlah mooring line yaitu 4. Arah gelombang adalah dari arah head seas. Beban lingkungan menggunakan metode colline dengan arah kapal terhadap mooring line yaitu inline dan between line. Gerakan hose dan subsea hose diabaikan.
BATASAN MASALAH
TUGAS AKHIR
Perhitungan kelelahan dengan metode Rainflow dengan bantuan software ORCAFLEX Moda Kegagalan berdasarkan moda kegagalan berbasis kelelahan Perhitungan keandalan menggunakan simulasi Monte Carlo
METODOLOGI MetodologiPENELITIAN Penelitian Secara umum sistematika pengerjaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : A
MULAI
B
TUGAS AKHIR
Running Studi Literatur
Analisa Kelelahan
Pengumpulan Data
Validasi dengan DNV OS 301 YA
Permodelan Tanker Dengan MAXSURF
Analisa Keandalan
Permodelan SPM dan Tanker Dengan
MOSES
Analisa Resiko (peluang kegagalan & konsekuensi)
Permodelan SPM dan Tanker Dengan
Selesai
ORCAFLEX
A
B
T I D A K
PEMODELAN Pemodelan Maxsurf . . .
TUGAS AKHIR
Koefisien Hidrostatik Tanker dengan Pemodelan Maxsurf Unit
Quantity
Displacement
Ton
46766.556
LOA
m
181.5
Draft to Baseline
m
11.7
LWL
m
176.58
Beam
m
28
Depth
m
15.4
Parameter
PEMODELAN
TUGAS AKHIR
Pemodelan Tanker dengan Moses . . .
Model geometri Tanker Tampak isometri
Model Geometri Tanker Tampak Bow
PEMODELAN Validasi . . . TUGAS AKHIR
Pemodelan Tanker dengan MAXSURF dan Pemodelan dengan Menggunakan MOSES : Unit
Maxsurf
Moses
Selisih (%)
Displacement
Ton
46766.556
46670
0.2
LOA
m
181.5
181.5
0
Draft to Baseline
m
11.7
11.7
0
LWL
m
176.58
177
0.22
Beam
m
28
28
0
Depth
m
15.4
15.4
0
Parameter
PEMODELAN
TUGAS AKHIR
Pemodelan Single Point Mooring (SPM) dengan Moses
Model Geometri SPM Isometri
PEMODELAN Grafik RAO Tanker . . . Grafik RAO Motion Tanker 1.2
RAO (m /m )
TUGAS AKHIR
1 0.8 surge sway
0.6
heave 0.4 0.2 0 0
0.5
1 Frequency (rad/sec)
1.5
2
PEMODELAN Grafik RAO SPM . . . R E S P O N
TUGAS AKHIR
A M P L I T U D E
O P E R A T O R S
RAO
PEMODELAN Pemodelan dengan ORCAFLEX. . .
TUGAS AKHIR
Model Struktur dengan Orcaflex Tampak samping
Inline
Model Struktur dengan Orcaflex Tampak Atas
PEMODELAN Pemodelan dengan ORCAFLEX. . .
TUGAS AKHIR
Between Line Model Struktur dengan Orcaflex Tampak Atas Model Struktur dengan Orcaflex Tampak samping
Between Line
PEMODELAN Pembagian SEGMENT pada Mooring
TUGAS AKHIR
Chain . . .
PEMODELAN TENSION pada Mooring Chain . . .
TUGAS AKHIR
Inline
Between line
Analisa dan Pembahasan Running fatigue sehingga menghasilkan damage (D)
TUGAS AKHIR
Damage dikonversi menjadi umur kelelahan pada mooring menggunakan persamaan T=1/D tahun Fatigue life kondisi inline
Analisa dan Pembahasan
TUGAS AKHIR
Fatigue life kondisi between line
Analisa dan Pembahasan Analisa Keandalan
TUGAS AKHIR
moda kegagalan berbasis kelelahan yaitu : f(x)
=
m m wave low 1 m nil 2 2 1 niw 2 2 K T T 2
dengan : K = intersepsi kurva S-N Г = gamma function m = kemiringan kurva S-N σwave = wave frequency σlow = low frequency T = tension niw = jumlah siklus saat wave frequency nil = jumlah siklus saat low frequency
Analisa dan Pembahasan Parameter Statistik
TUGAS AKHIR
Mooring
Chain 1
Chain 2
Chain 3
Chain 4
parameter statistik
Kondisi inline
Between Line
μ
502
287
σ
3.309
5.254
μ
87.9
354.6
σ
5.358
5.213
μ
608.5
356.3
σ
3.091
5.209
μ
81.91
291.5
σ
5.041
5.267
Jenis Distribusi normal
normal
normal
normal
Analisa dan Pembahasan
TUGAS AKHIR
Kriteria Rangking Peluang Kegagalan kategori
deskripsi
nilai
1
Frekuensi kejadian sangat rendah sehingga dapat diabaikan
<10-5
2
Kejadian jarang terjadi
10-4>10-5
3
Kejadian secara individu tidak diharapkan terjadi,namun bisa terjadi
10-3>10-4
4
Kejadian secara individu mungkin jarang terjadi selama umur desain struktur ( biasanya selama 100 tahun/kondisi badai)
10-2>10-3
5
Kejadian jarang terjadi dalam satu kali umur desain
10-2
Analisa dan Pembahasan Peluang Kegagalan dan Rangking Kegagalan
TUGAS AKHIR
Peluang Kegagalan
Rangking Peluang Kegagalan
Mooring
inline
Between Line
inLine
Between Line
chain 1
7 x 10-3
4.6 x 10-3
3
3
chain 2
2.8 x 10-3
4.9 x 10-3
3
3
chain 3
8 x 10-3
5 x 10-3
3
3
chain 4
2.7 x 10-3
4.7 x 10-3
3
3
Analisa dan Pembahasan
TUGAS AKHIR
Material Properti Offshore Chain Grade
SMYS (MPa)
SMTS (MPa)
R3
410
690
R3S
490
770
R4
580
860
Sumber : DNV OS 301,2004
Kriteria Rangking Konsekuensi Maximum Equivalent Stress
Deskripsi
1
< 0.9 SMYS
tidak bahaya
2
0.9 SMYS - SMYS
Bahaya rendah
3
SMYS - SMTS
Bahaya rendah
4
SMTS – 1.1 SMTS
Bahaya besar
5
>1.1 SMTS
putus
Rangking
Analisa dan Pembahasan Konsekuensi Kegagalan (C) :
TUGAS AKHIR
Inline
Mooring
Maximum Equivalent Stress (MPa)
Between Line
kriteria
Ranking
386.15
0.96 SMYS
2
188.69
0.46 SMYS
588.97
161.22
Maximum Equivalent Stress (MPa)
kriteria
Ranking
318.70
0.77 SMYS
1
1
377.49
0.92 SMYS
2
1.4 SMYS
3
379.89
0.93 SMYS
2
0.39 SMYS
1
322.62
0.78 SMYS
1
Chain 1
Chain 2
Chain 3 Chain 4
Analisa dan Pembahasan Tabulasi Untuk Matriks Resiko
TUGAS AKHIR
Mooring
inline Pof
C
Pof
C
3
2
3
1
3
1
3
2
3
3
3
2
3
1
3
1
chain 1 chain 2 chain 3 chain 4
Between line
Analisa dan Pembahasan MATRIKS RESIKO
TUGAS AKHIR
Untuk kondisi inline
Analisa dan Pembahasan MATRIKS RESIKO
TUGAS AKHIR
Untuk kondisi Between line
KESIMPULAN
TUGAS AKHIR
1. Peluang kegagalan (PoF) dengan simulasi Monte Carlo pada masing-masing mooring line adalah sebagai berikut: kondisi inline peluang kegagalan untuk chain 1 adalah 0.007, chain 2 adalah 0.003, chain 3 adalah 0.008 dan chain 4 adalah 0.0027 . kondisi between line peluang kegagalan untuk chain 1 adalah 0.0046, chain 2 adalah 0.0049, chain 3 adalah 0.005 dan chain 4 adalah 0.0047. 2. Tingkat resiko pada mooring line adalah sebagai berikut : kondisi inline untuk chain 3 berada pada daerah ALARP sedangkan untuk chain lainnya berada pada daerah hijau atau daerah dimana resiko dapat diterima. kondisi between line untuk semua chain berada pada daerah hijau atau daerah dimana resiko dapat diterima.
SARAN
TUGAS AKHIR
1. Metode yang digunakan dalam mencari keandalan sistem dapat divariasikan dengan menggunakan metode selain monte carlo seperti metode AFOSM. 2. Perlu dipertimbangkan juga apabila beban gelombang dan arus terjadi dari arah heading yang berbeda (Crossline). 3. Dipertimbangkan subsea hose untuk dimodelkan. 4. Untuk mengurangi resiko kegagalan perlu dipertimbangkan penggunaan tanker yang lebih kecil sehingga menambah umur kelelahan (fatigue life) dan menambah jumlah mooring line menjadi 5 atau 6 .
SEKIAN
TERIMA KASIH By Henny Triastuti 2011
