PERENCANAAN INSPEKSI JACKET OFFSHORE PLATFORM BERDASARKAN PENDEKATAN RELIABILITAS FATIGUE
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
CECEP HENDRA NIM : 25004015 Program Studi Rekayasa Struktur
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2006
Dan katakanlah, “Ya Tuhanku ! Masukan aku dengan kemasukan yang baik dan keluarkanlah aku dengan keluaran yang baik dan jadikanlah untukku langsung dari Engkau kekuasaan yang menolong” (Al-Isra’ : 80)
Teruntuk mereka yang kukasihi, dan mereka yang senantiasa dengan setulus hati telah, sedang dan akan memberikan kasih sayangnya Special : buat mamah-mamah-mamah, apa (alm.), mantan kekasih-calon ibu, Mang Agus, Mang Dadung, U-Yanti, U-Siti, Cici-Da, Cici-Tan (Cecep Hendra)
i
ABSTRAK PERENCANAAN INSPEKSI JACKET OFFSHORE PLATFORM BERDASARKAN METODA RELIABILITAS FATIGUE Oleh Cecep Hendra NIM : 25004015 Kegiatan inspeksi bawah laut jacket offshore platform secara berkala dilakukan oleh para operator untuk memastikan terpeliharanya integritas struktur dalam rentang masa layannya. Di lain pihak kegiatan ini membutuhkan dukungan finansial yang relatif cukup signifikan. Pada tesis ini disajikan implementasi perencanaan inspeksi bawah laut jacket offshore platform dengan menggunakan metoda reliabilitas fatigue yang membuka peluang dihasilkannya suatu perencanaan inspeksi yang lebih efisien dengan pendekatan yang lebih rasional. Kegagalan fatigue dianggap sebagai modus yang paling dominan disebabkan tingkat pengaruh signifikan dari gelombang laut operasional sebagai beban siklis yang membebani struktur dalam rentang seluruh masa layannya. Formulasi kriteria kegagalan fatigue dilakukan dengan menggunakan pendekatan fracture mechanics mengingat pendekatan kurva S-N kurang tepat karena tidak mampu mengakomodasi prilaku keretakan di lapangan sehingga proses updating terhadap jadwal inspeksi sulit untuk dilakukan. Proses optimasi jadwal inspeksi dimulai dengan tahap pengidentifikasian sambungan kritis melalui penggunaan parameter fatigue life. Spektrum kekritisan sambungan dibagi menjadi tiga katagori berdasarkan tingkat konsekuensi kegagalannya yaitu sangat serius (Main Leg), serius (vertical/diagonal bracing) dan tidak serius (horizontal bracing). Metoda analisis fatigue spektral telah digunakan untuk menentukan fatigue life dengan mengasumsikan adanya hubungan yang definitif antara tinggi gelombang dengan range tegangan hot spot pada sambungan serta menganggap elevasi permukaan air laut short term sebagai proses acak yang bersifat stasioner gaussian narrow band. Prilaku long term sea states dalam rentang masa layan struktur didekati dengan penggabungan sejumlah sea states stasioner. Model spektrum energi Pierson-Moskowitz telah diaplikasikan untuk mengkarakterisasi prilaku energi dari seluruh sea states tersebut. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis reliabilitas fatigue secara probabilistik untuk menentukan probabilitas kegagalan dan indeks kehandalan dari sambungan kritis selama masa layannya. Berdasarkan hasil analisis studi kasus telah dihasilkan tiga sambungan kritis yaitu sambungan 403L-main leg, sambungan 403L vertical/diagonal bracing dan sambungan 442-horizontal bracing. Prinsip perencanaan jadwal inspeksi bagi ketiga sambungan kritis adalah melalui penjagaan target nilai indeks kehandalan minimum yang harus dimiliki,
ii dalam artian, satu kegiatan inspeksi direkomendasikan pada saat nilai indeks kehandalan mencapai nilai target indeks kehandalan minimum tersebut. Berdasarkan hasil analisis studi kasus, inspeksi pertama untuk sambungan 403Lmain leg, direkomendasikan dilakukan pada tahun ke-9, untuk sambungan 403L vertical/diagonal bracing pada tahun ke-12 dan untuk sambungan 442-horizontal bracing pada tahun ke-18. Berdasarkan asumsi akan dilakukan kegiatan inspeksi dengan menggunakan MPI (mean crack length 11.1 mm) serta dianggap tidak ada retak yang terdeteksi maka inspeksi selanjutnya untuk sambungan 403L-main leg, direkomendasikan dilakukan pada tahun 14, 19 dan 24. Untuk sambungan 403L vertical/diagonal bracing pada tahun ke-18 dan 24, sedangkan untuk sambungan 442-horizontal bracing tidak diperlukan inspeksi lagi. Apabila kegiatan inspeksi telah dilakukan, informasi mengenai kondisi aktual sambungan kritis akan diperoleh. Informasi tersebut digunakan untuk proses updating tingkat kehandalan dari sambungan. Berdasarkan analisis studi kasus dengan asumsi tidak ada retak yang terdeteksi inspeksi selanjutnya untuk sambungan 403L-main leg, direkomendasikan dilakukan hanya pada tahun 18. Untuk sambungan 403L vertical/diagonal bracing hanya pada tahun ke-22, sedangkan untuk sambungan 442-horizontal bracing tidak diperlukan kegiatan inspeksi lagi.
Kata kunci : Inspeksi bawah laut; Jacket offshore structure; Fatigue reliability; Fracture mechanics
iii
ABSTRACT FATIGUE RELIABILITY BASED INSPECTION PLANNING OF JACKET OFFSHORE PLATFORM By Cecep Hendra NIM : 25004015 To ensure the structural integrity of offshore structure, it is necessary to carry out periodic underwater inspections. However these represent a significant cost to the operator. The reliability techniques presented in this thesis provide the operator with a tool for rationalizing and maximize the efficiency of underwater inspection plans, especially for jacket structure type. Offshore structures are predominantly subjected to oscillatory environmental loads and hence, fatigue characterizes the primary failure mode of their components. The failure criteria for fatigue are formulated using fracture mechanics principle, because for planning in-service inspection, the use of Palmgren-Miner rule (S-N curve), is not very appropriate. The Palmgren-Miner rule does not reflect the physical deterioration of member that cause some difficulties for updating inspection schedule. The first step in the optimized inspection planning is to identify the significant joints that need to be considered for inspection before proceeding to optimizing their inspection. The fatigue life was considered an appropriate parameter for choosing three joints which represent three types of members related to three different connection criticality, namely very serious (main leg), serious (vertical/diagonal bracing) and not serious (horizontal bracing). The spectral fatigue analysis S-N curve was used in this step, assuming there is a definable relation between wave height and stress range at the connections, and that any point the elevation of the sea above mean value is a stationary Gaussian random process. The total life of the structure was divided into a set of stationary sea states from eight direction and the spectrum for fully developed wind generated sea state described by the Pierson-Moskowitz spectrum was used. The next step is to perform a probabilistic fatigue-reliability analysis to calculate probability of failure and reliability of the critical joints during the service life of the platform. Three critical joints have been chosen namely join 403L-main leg, Join 403L-vertical/diagonal bracing and join 442-horizontal bracing. For case study the criterion used for inspection is maintaining minimum level of target reliability. When the reliability index reaches this value, an inspection is recommended. From numerical example the first inspection for joint 403L-main leg should be done in the 9th year, for joint 403L-vertical/diagonal bracing in the 12th year and for joint 442-horizontal bracing in the 18th year. Assuming that the inspection method will use MPI with mean crack length 11.1 mm for “no find”
iv (no crack is detected), the next inspection for joint 403L-main leg should be done in the 14th, 19th, and 24th year, for joint 403L-vertical/diagonal bracing in the 18th and 24th year, and for joint 442-horizontal bracing does not need any inspection anymore. After the inspection is done, the actual performance of the critical joints is obtained, which enables us to update the confidence level of the joints. In the case of “no find”, it is possible to update the reliability curve to reflect the increased confidence in the performance of these joints based on the inspection observation. From numerical example assuming “no find” (no crack is detected), the next updated inspection for joint 403L-main leg should be done only in the 18th year, for joint 403L-vertical/diagonal in the 22th year, and joint 442-horizontal bracing does not need any inspection anymore. Keywords : Underwater inspection; Jacket offshore structure; Fatigue reliability; Fracture mechanics
v
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan untuk dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung.
vi
KATA PENGANTAR Bismillaahirrohmanirrohiim. Awal dan akhir adalah suatu keniscayaan bagi segala sesuatu yang terikat dengan dimensi waktu. Begitu hebatnya dimensi waktu ini karena atas perannya kehidupan
ini
menghempaskan
menjadi
nyata
tetapi
setiap
orang
yang
sekaligus tidak
karenanya
pula
mengoptimalkan
dapat hakikat
kemanusiaannya kedalam belantara kebingungan dan ketidakjelasan format hidup.
Oleh karena itu pada kesempatan ini, dengan setulus hati dan penuh keinsyafan akan ketidakberdayaan diri, penulis panjatkan puji serta syukur kepada Dzat Penggenggam setiap kehidupan dan Penguasa seluruh alam semesta, Allah SWT, yang telah memberikan jalan keluar dari kegelapan-kebodohan menuju cahaya di atas cahaya. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada Rosulullah SAW, yang dengan segala pengorbanannya telah hadir menjadi satu sosok tauladan yang sempurna.
Pada kesempatan yang berbahagia ini pula, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ir. Made Suarjana, Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan kesempatan, bimbingan, dan kepercayaan penuh selama proses penyelesaian tesis ini. 2. Ir. Krisnaldi Idris, Ph.D, selaku dosen penguji yang telah memberikan feed back konstruktif dan perhatian serius pada proses penyelesaian tesis ini. 3. Ir. Dyah Kusumastuti, Ph.D, selaku dosen penguji yang dengan penuh kesabaran dan ketelitian telah membantu mengoreksi naskah tesis ini. 4. Seluruh staf pengajar, tata usaha Departemen Teknik Sipil dan struktur 2004 serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Bandung, Februari 2006
Penyusun
vii
DAFTAR ISI ABSTRAK
i
ABSTRACT
iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
v
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xv
DAFTAR LAMBANG
xvii
Bab I
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
1-1
1.2
Tujuan Penulisan
1-4
1.3
Ruang Lingkup Pembahasan
1-4
1.4
Asumsi Dasar
1-4
1.5
Metodologi Analisis
1-5
1.6
Sistematika Pembahasan
1-6
Bab II 2.1
Probabilitas dan Reliabilitas Statistik dan Probabilitas
2-1
2.1.1 Konsep Dasar
2-2
2.1.2 Probability Density Function (PDF)
2-3
2.1.3 Cumulative Distribution Function (CDF)
2-4
2.1.4 Properties Statistik Measure of Location
2-6
2.1.5 Properties Statistik Measure of Spread
2-7
2.1.6 Momen Variabel Acak
2-8
2.1.7 Model Distribusi Variabel Acak
2-9
2.2
Reliabilitas Struktur
2-12
2.2.1 Umum
2-12
2.2.2 Variabel Dasar dan Permukaan Batas Kegagalan
2-13
2.2.3 First Order Second Moment (FOSM)
2-15
viii Bab III
Proses Stokastik dan Analisis Spektral
3.1
Proses Deterministik dan Stokastik
3-1
3.2
Sifat-sifat proses Stokastik
3-2
3.2.1 Proses Stasioner
3-3
3.2.2 Proses Ergodik
3-4
3.2.3 Independent Increment Process
3-5
3.2.4 Narrow Band Process
3-5
3.3
Proses Stokastik untuk Analisis Fenomena Fisik
3-6
3.3.1 Normal atau Gaussian
3-6
3.3.2 Derau Putih Gauss Stationary
3-8
3.4
Analisis Spektral
3-8
3.4.1 Umum
3-8
3.4.2 Fungsi Auto Korelasi
3-9
3.4.3 Fungsi Kerapatan Spektrum
3-11
Bab IV 4.1
Analisis Dinamik Beban Gelombang Pembebanan Akibat Gelombang
4-1
4.1.1 Umum
4-1
4.1.2 Persamaan Dasar Hidrodinamika
4-1
4.1.3 Teori Gelombang Linier / Airy
4-3
4.1.4 Persamaan Morison
4-4
4.1.5 Gaya Gelombang pada Tiang Sembarang
4-6
4.1.6 Kecepatan Gelombang Sejajar dan Tegak Lurus Sumbu Tiang
4-7
4.1.7 Ekspresi Gaya Gelombang
4-8
4.2
Matriks Kekakuan, Matriks Massa dan Redaman Struktur
4-8
4.2.1 Matriks Kekakuan
4-8
4.2.2 Matriks Massa
4-10
4.2.3 Matriks Redaman Struktur
4-12
4.3
Transformasi Koordinat
4-13
4.4
Persamaan Gerak Dinamis
4-16
4.5
Analisis Modal
4-17
4.5.1 Penyelesaian dengan Linierisasi Redaman Hidrodinamik
4-18
ix 4.5.2 Penyelesaian dengan Ekspansi Deret Fourier 4.6 BabV
Guyan Reduction Method
4-20 4-21
Fatigue Spektral
5.1
Umum
5-1
5.2
Konsep Akumulasi Kerusakan Palmgren-Miner
5-2
5.3
Fungsi Transfer
5-3
5.4
Respon Stokastik Sistem SDOF Linier
5-7
5.5
Kerusakan Fatigue
5-11
5.6
Prosedur Analisis Fatigue Spektral
5-13
Bab VI
Mekanika Fraktur
6.1
Aspek Mikrostruktur Fraktur
6-1
6.2
Retak Pada Struktur
6-3
6.3
Medan Tegangan suatu Crack Tip dan SIF
6-5
6.4
Validitas Teori LEFM
6-8
6.5
Penjalaran Retak
6-9
Bab VII
Reliabilitas dalam Analisis Fatigue
7.1
Pendahuluan
7-1
7.2
Metoda Pendekatan
7-1
7.3
Evaluasi Pembebanan Fatigue
7-4
7.4
Fungsi Performansi
7-7
7.5
Uncertainty Model dan Indeks Kehandalan
7-9
Bab VIII Deskripsi Studi Kasus 8.1
Informasi Umum
8.1
8.2
Data Lingkungan
8.5
8.3
Data Geoteknik
8.7
Bab IX
Analisis Studi Kasus
9.1
Umum
9-1
9.2
Penentuan Sambungan-Sambungan Kritis
9-3
9.2.1 Deskripsi Tahapan Proses
9-3
9.2.2 Analisis Fatigue Spektral
9-5
x 9.2.3 Pemilihan Sambungan Analisis Reliabilitas Fatigue 9.3
Pembuatan Kurva Reliabilitas Sambungan Kritis
9-32 9-35
9.3.1 Pengujian Validitas Metoda LEFM
9-35
9.3.2 Model Variabel Acak
9-36
9.3.3 Pemodifikasian Fungsi Performansi
9-36
9.3.4 Transformasi Variabel Acak
9-38
9.3.5 Penentuan Parameter Indikasi Kerusakan
9-39
9.3.6 Penentuan Indeks Kehandalan dan Kurva Reliabilitas
9-42
9.4
Perencanaan Inspeksi Bawah Laut
9-47
9.4.1 Perencanaan Saat Pertama Inspeksi Bawah Laut yang Optimal
9-47
9.4.2 Perencanaan Interval Inspeksi Bawah Laut
9-49
9.4.3 Simulasi Updating Perencanaan Jadwal Inspeksi
9-51
Bab X
Kesimpulan dan Saran
10.1
Kesimpulan
10-1
10.2
Saran
10-2
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A
Scatter Diagram Studi Kasus
A–1
Lampiran B
Data Geoteknik Studi Kasus
B–1
Lampiran C
Perhitungan Center of Damage Sea State
C–1
Lampiran D
Pemodelan Struktur Studi Kasus
C–1
D.1. Model Geometri
D–1
D.2. Contoh Identitas Join dan Batang
D–4
D.3. Contoh Properties Join dan Batang
D–9
Lampiran E
Hasil Analisis Fatigue Metoda Kurva S-N E.1. Transfer Function Overturning Moment Kondisi
E.1–1
with Rig E.2. Transfer Function Overturning Moment Kondisi
E.2–1
without Rig E.3. Transfer Function Base Shear Kondisi with Rig
E.3–1
E.4. Transfer Function Base Shear Kondisi without
E.4–1
Rig E.5. Transfer
Function,
Wave
Spectrum
dan
E.5–1
Response Spectrum Hot Spot Stress Kondisi with Rig E.6. Transfer
Function,
Wave
Spectrum
dan
E.6–1
Response Spectrum Hot Spot Stress Kondisi without Rig E.7. Perhitungan Fatigue Life Kondisi with Rig
E.7–1
E.8. Perhitungan Fatigue Life Kondisi without Rig
E.8–1
E.9. Rekapitulasi Sambungan dengan Fatigue Life
E.9–1
Lebih Kecil dari 250 Tahun E.10.Rekapitulasi Sambungan Kritis Lampiran F
E.10-1
Perhitungan Reliabilitas Fatigue Sambungan Kritis F.1. Sambungan 403L Main Leg
F.1–1
F.2. Sambungan 403L Vertical/Diagonal Brace
F.2–1
F.3. Sambungan 403L Horizontal Brace
F.3–1
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Riwayat Waktu dan Histogram Gelombang Laut
II-2
Gambar 2.2
Contoh Diagram Venn Peristiwa Acak
II-3
Gambar 2.3
Perhitungan PDF dari Riwayat Waktu
II-4
Gambar 2.4
Hubungan antara PDF dan CDF
II-5
Gambar 2.5
PDF Normal Standar
II-9
Gambar 2.6
PDF Log Normal
II-10
Gambar 2.7
PDF Rayleigh
II-11
Gambar 2.8
Konsep Daerah Perencanaan
II-15
Gambar 2.9
Konsep Indeks Kehandalan
II-17
Gambar 2.10
Permukaan Batas Kegagalan Linier
II-21
Gambar 2.11
Formulasi Safety Analysis pada Koordinat
II-22
Ternormalisasi Gambar 3.1
Definisi Ensembel Proses Stokastik
III-2
Gambar 3.2
Phase-Plane Diagram untuk Proses Narrow Band
III-6
Gambar 3.3
Profil Gelombang dan Distribusi Normal
III-7
Gambar 3.4
Definisi Fungsi Auto Korelasi Proses Stasioner
III-10
Gambar 3.5
Contoh Fungsi Auto Korelasi
III-11
Gambar 3.6
Prosedur Analisis Spektral
III-15
Gambar 4.1
Gelombang Amplitudo Kecil
IV-3
Gambar 4.2
Distribusi Gaya Gelombang
IV-5
Gambar 4.3
Tiang yang Terletak Sembarang
IV-6
Gambar 4.4
Balok dengan Gerak Longitudinal dan Lentur
IV-9
Gambar 4.5
Sistem koordinat (a) Sistem koordinat (b) Sistem
IV-15
koordinat global Gambar 5.1
Ilustrasi Fungsi Transfer
V-4
Gambar 5.2
Sistem Linier SDOF
V-4
Gambar 5.3
Secant Stiffness Aksial 2D
V-17
Gambar 6.1
Fraktur
VI-2
Gambar 6.2
Leleh
VI-2
Gambar 6.3
Retak Struktur
VI-4
xiii Gambar 6.4
Tiga Mode Pembebanan
VI-5
Gambar 6.5
Validitas Teori LEFM
VI-8
Gambar 6.6
Kecepatan Penjalaran Retak
VI-11
Gambar 8.1
Orientasi Struktur
VIII-1
Gambar 8.2
Konfigurasi Konduktor El. +4.5 m
VIII-2
Gambar 8.3
Rencana Posisi Jack Up Rig
VIII-3
Gambar 8.4
Elevasi Penting Struktur
VIII-4
Gambar 8.5
Pendefinisian Arah Beban Gelombang
VIII-6
Gambar 9.1
Model 3D Struktur Studi Kasus
IX-6
Gambar 9.2
Lokasi Pile Head No 130 P
IX-9
Gambar 9.3
Konfigurasi Top Side Struktur
IX-12
Gambar 9.4
Transfer Function Over Turning Moment dan Base
IX-15
Shear untuk Gelombang Arah 0 deg Kondisi With Rig Gambar 9.6
Contoh Kasus Penentuan Transfer Function Over
IX-17
Turning Moment Pada Frekuensi 0.25 Hz Gelombang Arah 0 deg Kondisi With Rig
Gambar 9.7
Hot Spot Stress Transfer Function Posisi Top
IX-23
Komponen Brace Sambungan 403L Arah 0 deg Kondisi With Rig Gambar 9.8
Karakteristik Scatter Diagram dan Perjanjian Arah
IX-25
Datang Gelpmbang Gambar 9.9
Spektrum P-M untuk Hs = 1.5 m dan Tp = 3.5 sec
IX-27
Gambar 9.10
Spektrum Respon Hot Spot Stress Akibat Spektrum
IX-28
Elevasi Permukaan Air Laut P-M (Hs = 1.5 m dan Tp = 3.5 sec) Gambar 9.11
Penentuan RMS Stress dan Zero Crossing Period
IX-30
dari Spektrum Respon Range Tegangan Gambar 9.12
Posisi Sambungan Kritis
IX-34
Gambar 9.13
Kurva Indeks Kehandalan Join 403L Main Leg
IX-44
Gambar 9.14
Kurva Indeks Kehandalan Tiga Sambungan Kritis
IX-22
xiv Gambar 9.15
Penentuan Saat Optimal Pelaksanaan Inspeksi
IX-48
Pertama Gambar 9.16
Penentuan Interval Waktu untuk Inspeksi ke-2
IX-50
Gambar 9.17
Updating Kondisi No Case
IX-52
Gambar 9.18
Kasus Ditemukan Keretakan
IX-54
xv
DAFTAR TABEL Tabel 7.1
Distribusi Statistik Variabel Acak
VII-9
Tabel 8.1
Spesifikasi Rig Load
VIII-3
Tabel 8.2
Koefisien Drag dan Inersia
VIII-6
Tabel 8.3
Marine Growth Profile
VIII-7
Tabel 9.1
Perbandingan Analisis Remaining Life Fatigue
IX-1
Kurva S-N dan Fracture Mechanics Tabel 9.2
Pendekatan Reliabilitas Fatigue Kurva S-N dan
IX-3
Fracture Mechanics Tabel 9.3
Rekapitulasi Massa Struktur With Rig
IX-11
Tabel 9.4
Rekapitulasi Massa Struktur Without Rig
IX-11
Tabel 9.5
Perioda Getar Alami Struktur
IX-12
Tabel 9.6
Faktor Partisipasi Massa Kumulatif
IX-13
Tabel 9.7
Frekuensi untuk Pembuatan Transfer Function
IX-19
Kondisi With Rig Tabel 9.8
Tinggi
Gelombang
untuk
Transfer
Function
IX-20
Kondisi With Rig Tabel 9.9
Scatter Diagram untuk Arah 0 Deg
IX-25
Tabel 9.10
Fatigue Life Join 403 L
IX-32
Tabel 9.11
Kelompok
Sambungan
dengan
Fatige
Life
IX-33
Maksimum 250 Tahun Tabel 9.12
Kelompok Sambungan Kritis
IX-33
Tabel 9.13
Posisi Menentukan Sambungan Kritis
IX-34
Tabel 9.14
Distribusi Statistik Variabel Acak
IX-36
Tabel 9.15
Parameter Statistisk Variabel Acak Baru Join 442
IX-38
Brace Tabel 9.16
Parameter Statistisk Variabel Acak Baru Join 403L
IX-38
Brace Tabel 9.17
Parameter Statistisk Variabel Acak Baru Join 403L
IX-38
Main Leg Tabel 9.18
Perhitungan Kerusakan Kondisi With Rig Beban
IX-40
xvi Arah 0 deg Tabel 9.19
Nilai Indeks Kehandalan Sambungan Join 403 L
IX-43
Chord Tabel 9.20
Nilai Indeks Kehandalan Sambungan Join 403 L
IX-44
Brace Tabel 9.21
Nilai Indeks Kehandalan Sambungan
Join 442
IX-45
Brace Tabel 9.22
Target Indeks Kehandalan
IX-47
Tabel 9.23
Optimasi Jadwal Inspeksi Bawah Laut
IX-56
xvii
DAFTAR LAMBANG
f (x ) F (x ) mk µ
: Probability Density Function (PDF) : Cumulative Distribution Function (CDF) : Momen ke-k suatu variabel acak : Mean
σ
: Standar deviasi
var[x]
: Varians
γ1
: Skewness
γ2
: Kurtosis
E[x]
: Ekspektasi dari variabel acak x
µ1
: Momen sentral pertama
g (x )
: Fungsi performansi
pf
: Probability of failure
β
: Indeks kehandalan
C xx (τ )
: Fungsi kovarians
R xx (τ )
: Fungsi auto korelasi
Sηη ( f )
: Spektrum energi gelombang
S σσ ( f )
: Spektrum energi response tegangan hot spot
H( f )
: Fungsi Transfer
u u& w w& x x& &x&
: Kecepatan fluida searah sumbu x : Percepatan fluida searah sumbu x : Kecepatan fluida searah sumbu z : Percepatan fluida searah sumbu z : Perpindahan struktur : Kecepatan struktur : Percepatan struktur
CM
: Koefisien inersia
CD
: Koefisien drag
CA
: Koefisien added mass
D Df1
: Total kerusakan pada metoda kurva S-N : Parameter kerusakan metoda fracture mechanics kondisi with rig
Df 2
: Parameter kerusakan metoda fracture mechanics kondisi without rig
xviii
σ rms
: Root mean square value dari range tegangan
Tz
: zero crossing period
K
: Faktor intensitas tegangan
Y
: Faktor koreksi yang ditentukan oleh geometri dan kondisi pembebanan
ao
: Kedalaman retak awal
ai
: Kedalaman retak akhir
C dan m : Konstantan material penjalaran retak qi
: Fraksi kejadian sea state ke-i
SCF
: Faktor konsentrasi tegangan
PoD
: Probability of detection
MPI
: Magnetic particle inspection
T
: Masa layan struktur
CoV
: Coefficient of Variation
X-1
BAB X KESIMPULAN DAN SARAN 10.1
Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis terhadap struktur studi kasus dapat ditarik beberapa kesimpulan penting yaitu : 1. Analisis fatigue spektral dengan pendekatan kurva S-N telah menghasilkan tiga sambungan kritis yang mewakili tiga jenis tipe sambungan dan tiga jenis konsekuensi kegagalan. Tiga sambungan kritis tersebut adalah sebagai berikut:
No
Join
Member
Jenis
Posisi
Fatigue life
Tipe Sambungan
1 2 3
442 403L 403L
444- 442 304L-403L 303L-403L
Brace Brace Chord
Bottom Top Top Left
49.263 52.093 62.564
Horizontal Bracing Vertical Bracing Main Leg
2. Hasil perencanaan jadwal inspeksi bawah laut berdasarkan reliabilitas fatigue untuk tiga sambungan kritis di atas adalah sebagai berikut : Deskripsi Sebelum Updating 1 Join 403L Main Leg 2 Join 403L Brace 3 Join 442 Brace Updating No Case 1 Join 403L Main Leg 2 Join 403L Brace 3 Join 442 Brace Updating Case 1 Join 403L Main Leg Retak 1 mm Retak 3 mm Retak 5 mm 2 Join 403L Brace Retak 1 mm Retak 3 mm Retak 5 mm 3 Join 442 Brace Retak 1 mm Retak 3 mm Retak 5 mm
9
Tahun 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2
1
3
1
4
2
3
1 1
2
3
1
2 1
1
R R
1 1
R 1
R
1 1
R R 1 1 1
R R
Bab X Kesimpulan
X-2
3. Perencanaan jadwal inspeksi berdasarkan pendekatan reliabilitas fatigue fracture mechanics menawarkan metoda yang lebih rasional karena selain mampu mengkuantifikasi berbagai ketidaktentuan sekaligus secara langsung mengakomodasi data hasil inspeksi serta dapat memberikan perlakuan inspeksi yang logis melalui penerapan target minimum probabilitas kegagalan komponen sambungan yang berbeda-beda sesuai dengan resiko dan konsekuensi kegagalannya. 10.2 Saran
1. Analisis dapat dikembangkan untuk tipe offshore structure yang lain 2. Formulasi fracture mechanics dapat dikembangkan dengan menggunakan uncertainty model yang lain
Bab X Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA 1. American Petroleum Institute. (2000), Recomended Practise for Planning, Designing and Constructing Fixed offshore Platform – Working Stress Design, Washington, D.C. 2. Skjong,R, E.B.Gregersen, E.Cramer, A.Croker, Ø.Hagen, G.Korneliussen, S.Lacasse, I.Lotsberg, F.Nadim,K.O.Ronold. (1995), Guideline for Offshore Structural Reliability Analysis-General, DNV:95-2018 3. Aker Offshore Partner A.S for the Health and Safety Executive. (1999), Review of Probabilistic Inspection Analysis Method, OTC Report 061. 4. JCSS Probabilistic Model Code, Draft. (2004), Fatigue Model For Metalic Structures, jcssfat 5. N.D.P Barltrop dan A.J. Adams. (1991), Dynamic of Fixed Marine Structures, The Marine Technology Directorate Limited. 6. Hallam, M.G., Heaf, M.J.,Wooton, L.R. (1978), Dynamics of Marine Structures, Ciria Under Water Engineering Group. 7. Ochi, Michel K. (1990), Applied Probability and Stochastic Processes, John Wiley and Sons, Inc. 8. Chakrabarti,
S.K.
(1987),
Hydrodinamics
of
offshore
structures,
Computational Mechanics Publication. 9. Dawson, Thomas H. (1983), Offshore Structural Engineering, Prentice Hall, Inc. 10. Reifel, Michael D. (1986), Planning and Design of Fixed Offshore Structure, Van Nostrand Reinhold Company, Inc. 11. Dharmavasan, S. (1997), Reliability Based Inspection Scheduling For Fixed Offshore Structures, Proceeding of Offshore Techology Conference. 12. Onoufriou, Toula. (1999), Reliability Based Inspection Planning of Offshore Structures, Journal of Marine Structures 12 521-539. 13. Pillai, Madhavan., Prasad, Meher. (1997), Fatigue Reliability Analysis in Time Domain for inspection Strategy of Fixed Offshore Structurei, Journal of Ocean Engineering 27 167-186.
Daftar Pustaka
14. Broek, David. (1986), Elementary Engineering Fracture Mechanics, Martinus Nijhoff Publishers Netherlands. 15. Favbro, Michael. (2005), Field Implementation of RBI for Jacket Structures, Journal of Offshore Mechanics and Artic Engineering vol 127 / 223. 16. Weaver, William Jr. (1987), Structural Dynamics by Finite Element, Prentice Hall Inc. 17. Ranganathan, R. (1990), Reliability Analysis and Design of Structure, McGraw-Hill.
Daftar Pustaka
