SIDANG P3 TUGAS AKHIR ALLISSA SUWONDO P 4305100079
Dosen Pembimbing 1 Bpk .Yoyok Setyo Hadiwidodo, ST., MT. 197111051995121001 Dosen Pembimbing 2 Sholihin, ST., MT. 19690828200012100
JUDUL: Deteksi Kerusakan Pada Struktur Jembatan Truss Dengan Metode Curvature Mode Shape : Simulasi Pada Jembatan Antar Platform
“Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras. Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan” :: Thomas A. Edison
Pendahuluan Latar Belakang Masalah Kebutuhan dalam memonitor kelayakan dan kesehatan struktur (structural health monitoring / SHM) Dipengaruhi :
- Tersedianya struktur dengan desain kompleks - Beban operasional yang besar - Umur struktur yang panjang
Permasalahan utama sejak tahun 80-an mengenai perawatan struktur adalah bagaimana mendeteksi kerusakan serta mengetahui seberapa besar kerusakan yang telah terjadi Page 4
Lanjutan… Definisi SHM menurut Aktan et. al. (2000): “Sistem melacak respon struktur dalam kurun waktu yang lama pada pengumpulan data untuk menilai anomali, penurunan performa, identifikasi kerusakan struktur sebagai dasar pengambilan keputusan.” Dimana, Metode untuk memonitor kelayakan struktur pada umumnya melibatkan deteksi kerusakan (damage detection)
Page 5
Lanjutan… Jenis Deteksi Kerusakan : Deteksi kerusakan dengan metode visual memiliki kelemahan terutama pada daerah struktur yang tidak terlihat maupun daerah yang sukar untuk di akses metode NDT membutuhkan biaya besar dan informasi akurat zona kerusakan sebelum deteksi dilakukan Perubahan pada parameter dinamis dapat menunjukkan kerusakan
Page 6
Lanjutan… Konsep dasar deteksi kerusakan berbasis parameter dinamis Distribusi
Karakteristik dinamis -Frekuensi natural -Mode shape
Fungsi
-Kekakuan -Massa
karakteristik dinamis dibentuk oleh properti fisik serta konfigurasi dari komponen struktur yang ada. Sehingga perubahan pada karakteristikkarakteristik tersebut juga menggambarkan perubahan secara fisik pada struktur. Aditya (2010)
Page 7
Lanjutan… Teknik curvature mode shape dipilih, » Dapat menunjukkan indikasi kerusakan » Mampu menunjukan lokasi kerusakan terjadi Struktur Truss dipilih, Sering dipakai pada bangunan lepas pantai termasuk struktur modern Curvature damage faktor dipilih, Mempermudah pembacaan data Menurunkan tingkat noise data
Page 8
Lanjutan… Struktur jembatan truss yang akan digunakan adalah jembatan antar platform yang menghubungkan platform Marlin-A dan Marlin-B yang dikerjakan oleh McDermott Industry
Page 9
Lanjutan… Data material struktur yang digunakan
Page 10
Member Group
Tube, Flange
Member Group Properties
Various
Material type
Steel
Yield Stress
354 Mpa
Tensile Stress
483 Mpa
Young's Modulus (E)
2.0 x 105 Mpa
Poisson's Ratio
0.3
Density of steel
7850 kg/m3
Perumusan Masalah 1. Bagaimana cara simulasi deteksi kerusakan pada jembatan truss dengan menggunakan metode curvature mode shape ? 2. Bagaimana cara penyajian data untuk menentukan lokasi kerusakan dengan menggunakan CDF dari hasil MC metode curvature mode shape? 3. Apakah strategi simulasi deteksi kerusakan memberikan hasil yang sesuai pada struktur nyata?
Page 11
Tujuan 1. Mempelajari cara simulasi deteksi kerusakan dengan menggunakan metode curvature mode shape melalui studi litelatur yang telah dilakukan terutama Pandey et. al. (1991) 2. Mempelajari cara penyajian data MC dengan menggunakan teknik CDF sesuai dengan penelitian Wahab et. al. (1999). 3. Mengetahui bahwa strategi yang dilakukan sudah tepat dengan kesesuain lokasi kerusakan pada simulasi yang lakukan.
Page 12
Manfaat 1. Menambah khasanah ilmu pengetahuan dan penerapannya. 2. Memberikan informasi tambahan mengenai teknik deteksi kerusakan kepada mahasiswa Teknik Kelautan. 3. Memberikan informasi mengenai alternatif teknik monitor kelayakan struktur.
Page 13
Batasan Masalah 1. Struktur yang disimulasikan adalah jembatan truss dengan deck dianggap sebagai beban. 2. Simulasi hanya dilakukan pada konfigurasi truss sisi kanan dan kiri. 3. Kerusakan disimulasikan pada single, triple, dan couple location. 4. Simulasi kerusakan dilakukan dengan mengurangi dimensi propeti berupa area penampang sebesar 50% sesuai dengan penelitian Wai (2009) pada masing-masing kerusakan yang disimulasikan. 5. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan fitur SACS 5.2. extract mode shape untuk mendapatkan data modal dan frekuensi modal. Page 14
Lanjutan… 6. Analisa yang digunakan adalah analisa dinamis gerakan getaran bebas tak teredam. 7. Beban dinamis yang digunakan adalah beban modal dengan number modal maksimum 5 ( first five ) dengan pertimbangan number modal diatas 5 frekuensi yang terjadi terlalu besar artinya gaya eksitasi terlalu kecil atau tidak signifikan. 8. Dilakukan 3 yaitu validasi simulasi pada batang sederhana, validasi analisa statis struktur struktur jembatan untuk memastikan output software dapat digunakan, dan perhitungan manual mode shape model sederhana terhadap output software untuk memastikan fitur extratct mode shape software layak digunakan. Page 15
Alur Penelitian Mulai
Studi Literatur Pengumpulan Data
Membuat model intact
Membuat model damage : - Pengurangan modulus elastisitas -Variasi Lokasi kerusakan
A Page 16
B
Lanjutan… A
B
Plot displasmen intact beserta mode frekuensi natural tiap mode
Plot displasmen damage untuk tiap kondisi damage beserta frekuensi natural tiap mode
Menghitung MC intact Menghitung MC damage
Plot CDF Analisa Hasil Selesai
Page 17
Deskripsi Model Sistem tumpuan link bridge
Page 18
Lanjutan… Sistem Penomoran Joint Tipe Truss Member chord bawah Member chord atas Member diagonal Member Vertikal
Page 19
Joint Number Panel truss depan Panel truss belakang 1-24 108-131 25-47 132-154 48-71 155-178 72-107 189-214
Lanjutan… Baris Depan
Baris Belakang
Page 20
Lanjutan… Hasil pemodelan struktur
Page 21
Sekenario Kerusakan Akan dilakukan simulasi kerusakan dengan 3 sekenario kerusakan
Page 22
Lanjutan… Single damage
Panel depan
Triple damage
Panel depan
Page 23
Lanjutan… Couple damage
Panel depan
Panel belakang
Page 24
Lanjutan… Hasil pemodelan single damage
Page 25
Lanjutan… Hasli pemodelan triple damage
Page 26
Lanjutan… Hasil pemodelan couple damage
Page 27
Analisa Hasil Formula yang digunakan untuk menghitung Curvature Mode Shape oleh Pandey et al. (1991)
Dimana : h = Jarak antar titik pengukuran (i) dan (i+1) vi = Mode shape massa normalisasi struktur
Page 28
Lanjutan… Hasil extratct mode shape kondisi intact
Mode 1, f1 = 7.47 Hz
Mode 2, f2 = 12,11 Hz
Mode 4, f4 = 17.32 Hz Page 29
Mode 3, f3 = 14.49 Hz
Mode 5, f5 = 20.89 Hz
Lanjutan… Perbandingan model terhadap dead load link bridge Link bridge data SACS model Deskripsi Factored dry weight (Kn) Load ID Weight (Kn) Berat struktur 1801 Member elemen 1804.597 Berat perpipaan 1020 PL1 510.000 Electrical 41 PL2 509.979 Instrumentasi 17 ELIN 57.998 Bridge walkway 245 BOOT 244.999 Top walkway 113 TOP 112.998 Stainless steel panel 395 PANEL 374.384 3632 3614.955 Difference 0.5 %
Page 30
Identifikasi awal kerusakan Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 1
Frekuensi Natural (Hz)
Difference
Mode 1 2 3 4 5
Page 31
Intact 7.47 12.11 14.49 17.32 20.89
Damage 7.50 12.17 14.24 17.14 20.93
0.03 0.05 0.25 0.18 0.04
Lanjutan… Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 2
Frekuensi Natural (Hz) Difference Mode 1 2 3 4 5
Page 32
Intact 7.47 12.11 14.49 17.32 20.89
Damage 7.43 12.12 14.24 17.14 20.61
0.04 0.01 0.25 0.18 0.28
Lanjutan… Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 3
Mode 1 2 3 4 5
Page 33
Frekuensi Natural (Hz) Difference Intact Damage % 7.47 7.26 0.21 12.11 12.04 0.07 14.49 14.27 0.22 17.32 17.20 0.12 20.89 20.37 0.52
Modal Curvature
perbedaan absolut antara curvature dengan dan tanpa kerusakan (modal curvature) dihitung dengan persamaan :
Page 34
Lanjutan… Perbedaan curvature mode shape damage 1
Mode 2
Mode 1
Mode 4
Page 35
Mode 3
Mode 5
Lanjutan… Perbedaan curvature mode shape damage 2
Mode 2
Mode 1
Mode 4
Page 36
Mode 3
Mode 5
Lanjutan… Perbedaan curvature mode shape damage 3
Mode 2
Mode 1
Mode 4
Page 37
Mode 3
Mode 5
Curvature Damage Factor (CDF) Wahab et. al. (1999) memberikan solusi untuk penyajian plot MC agar mudah dibaca dengan meringkas MC dengan formulasi yang disebut CDF (Curvature Damage Factor). Formulasi CDF adalah :
Dimana N adalah total mode, ν"0 adalah curvature kondisi intact dan ν"d adalah curvature kondisi rusak.
Page 38
Hasil CDF Plot CDF damage 1
Page 39
Lanjutan… Plot CDF damage 2
Page 40
Lanjutan… Plot CDF damage 3
Page 41
Kesimpulan 1. single damage grafik CDF memberikan Sebelum melakukan analisa deteksi kerusakan perlu dilakukan initial deteksi dengan memperhatikan perubahan frekuensi natural tiap mode antara struktur intact dengan struktur damage, jika terjadi indikasi perubahan frekuensi maka proses deteksi kerusakan untuk menentukan lokasi kerusakan terjadi dapat dilakukan dalam hal ini metode curvature mode shape. 2. Hasil modal curvature menunjukkan bahwa perbedaan curvature mode shape sudah menunjukkan lokasi kerusakan, hal ini ditandai dengan puncak plot grafik MC yang terjadi pada daerah kerusakan yang dimodelkan. 3. Karakter grafik MC pada analisa kali ini menunujukkan pada mode shape yang lebih tinggi indikasi noise data semakin besar. 4. Solusi noise data grafik MC dapat diatasi dengan grafik CDF hal ini ditunjukkan dengan berkurangnya noise data dan lokasi kerusakan semakin jelas terlihat.
Page 42
Lanjutan… 5. Pada model hasil yang hampir sempurna begitu pula untuk model triple damage. Namun untuk couple damage grafik CDF terdapat noise yang dapat menggangu pembacaan lokasi kerusakan yaitu munculnya joint 188 yang terbaca terjadi kerusakan. 6. Secara global dapat disimpulkan strategi yang dilakukan masih memberikan hasil yang representative walaupun pada model damage couple masih memberikan noise, namun noise data tersebut masih dapat ditolerir dengan pertimbangan noise data masih berada di area lokasi damage terjadi. 7. Dari analisa deteksi kerusakan terbukti bahwa pada struktur nyata metode curvature mode shape memberikan hasil yang sesuai.
Page 43
Saran 1. Perlu dilakukan perbandingan antara analisa metode curvature mode shape dengan metode deteksi kerusakan yang lain. 2. Perlu dilakukan perbandingan pengerjaan dengan tool yang berbeda. 3. Perlu dilakukan analisa deteksi kerusakan dengan tinjauan struktur truss yang berbeda misalnya jacket struktur.
Page 44
ANY QUESTIONS ?
