presentasi tugas akhir -...

PRESENTASI

TUGAS AKHIR“PERHITUNGAN FATIGUE LIFE KAPAL TANKER

SINGLE HULL DIATAS 20.000 DWT YANG BEROPERASI DI INDONESIA USIA LEBIH DARI 15

TAHUN PADA TAHUN 2012”

Oleh : Argo Yogiarto- 4109 100 055Dosen Pembimbing : Ir. Asjhar Imron, M.Sc, MSE., PED.Ir. Soeweify, M.Eng.

1999 Tenggelamnya tanker (single hull) ERIKA dilepas pantai Perancis(Desember 1999) yang

menyebabkan polusi (oil spill) perairan sekitarnya, maka banyak terjadi perubahan dalamperaturan klasifikasi, statutori, dan perdagangan yang bertujuan umtuk meningkatkankualitas pengoperasian tanker minyak.

2001 IMO melalui peraturan MARPOL 73/78-Annex 1, Regulation 13G, Amandemen 2001,

mengeluarkan peraturan mengenai “phase-out” kapal tanker single hull. Dan Regulation13 F mengenai wingtanks dan double bottom tanks, alias “double hull”.

MARPOL mengeluarkan program Condition Assesment Scheme (CAS).2002

Nopember 2002, terjadi malapetaka yang menimpa kapal tanker “PRESTIGE”, yangusianya saat itu mencapai 26 tahun, dan dengan kondisi yang sama seperti ERIKA, yangmenyebabkan polusi di lepas pantai Galicia, Spanyol. Sehingga Uni Eropa mempercepatmasa phase-out kapal tanker single-hull

2005 Timbulnya persetujuan untuk memperbaiki amandemen regulasi 13 G. Peraturan mengenai CAS juga mengalami perubahan, antara lain bahwa tanker kategori

1 dan 2 harus menjalani CAS apabila kapal mencapai usia 15 tahun. Sedangkanpengangkutan minyak berat hanya dapat dilakukan dengan tanker-tanker double hull.

Peraturan menteri perhubungan KM.66 tahun 2005 mewajibkan kapal tanker single-hullmenjalani CAS ketika berusia 20 tahun.

Peraturan klasifikasi yang bagaimana yangakan digunakan dalam pengerjaan tugasakhir ini?

Bagaimana menghitung fatigue life kapalberdasarkan peraturan klasifikasi?

Apakah kapal tanker yang dianalisa sudahwaktunya mengalami phase-out?

Tebal pelat kapal pada tahun 2008 saatmenjalani docking survey digolongkanmenjadi 3 bagian, yaitu: 95%, 90%, dan 85%dari tebal pelat desain.

Laju korosi pada struktur kapal mengacupada jurnal “Risk assesment of aging shiphull structures in the presence of corrotionand fatigue”, (Unyime O. Akpan, T.S. Koko, B.Ayyub, T.E. Dunbar ; 2001).

Memahami hal-hal apa saja yang harusdisiapkan dalam fatigue life assessment shipstructure.

Mengetahui dan menerapkan peraturanklasifikasi yang digunakan dalam pengerjaantugas akhir ini.

Mengidentifikasi bagian mana saja dari kapalyang dikaji dan yang akan dijadikan sebagaipedoman dalam perhitungan.

Tinjauan Pustaka Zakky, Ahmad (2012) telah melakukan studi kasus pada kapal FSO 109.00 DWT mengenai

analisa fatigue pada floating storage dengan metode S-N curve. Cummulative fatigue damagedihitung dengan menggunakan metode simplified fatigue analisis berdasarkan Palmgren-miner rules. Rentang tegangan yang merupakan fungsi dari Miners rule didapat dari analisaelemen hingga. Hasil akhir berupa estimasi umur konstruksi FSO selama masa operasi 25tahun.

Septiana, Dita (2012) telah melakukan analisa fatigue pada bracket kapal tanker berdasarkanCommon Structural Rules Oil Tanker. Beliau menyebutkan bahwa bracket merupakankonstruksi penopang penegar. Penggunaan bracket dapat memperkecil modulus dari penegarsehingga kapal menjadi lebih ringan. Bracker juga memiliki fatigue life yang berpengaruhterhadap umur kapal.

Kurnadianto, Pradetya (2012) telah melakukan penelitian tentang perkiraan umur konstruksiFPSO konversi dari tanker dengan analisis fatigue dua metode yaitu simplified dandeterminictic. Hasilnya metode simplified lebih akurat, metode simplified merupakanmetode perhitungan fatigue dengan mempertimbangkan probabilitas dari kejadian gelombangyang terdistribusi secara acak, dengan adanya faktor weibull shape parameter. Faktor weibulldigunakan dalam perhitungan fatigue menurut CSR.

Common Structural Rule – fatigue strength assesment Beban yang ditimbulkan akibat gelombang (Stress range)

Vertikal bending moment Horizontal bending moment Eksternal pressure Internal tank pressure

2 kondisi loading : full load dan normal ballast Konsep net thickness Palmgren-Miner’s linear damage model (DMi) Long term stress range distribution dideskripsikan oleh

Weibull distribution (Sri) 2 metode

Nominal stress approach – pada longitudinal end connections

Hot spot stress approach – hopper knuckle connection

Hull girder load

Asumsi struktur kapal seperti single-beam Mengidentifikasi kekuatan melintang struktur dengan parameter tengangan,

momen inersia, dan modulus penampang Tegangan ijin untuk perhitungan longitudinal strength berdasaarkan regulasi

CSR sebesar 190 N/mm2

konsep “net thickness”

tcor = twastage +0.5 tnet = tbuilt-up – 0.5 tcor

Penaksiran kelelahan sederhana(Simplified fatigue assessment) Untukmarine structure, fungsi probabilitas dari rentang tegangan dapat

digambarkan dengan parameter distribusiWeibull.

Selanjutnya, rasio cumulative fatigue damage (DM) dapat diubah kedalamperhitungan umur kelelahan menggunakan persamaan dibawah ini (CommonStructural Rules for Double Hull Oil Tanker, 2010).

Total stress range didapatkan berdasarkan rumus sebagai berikut:

Dimana:

Data struktur yang digunakan dalam tugas akhir iniadalah struktur tanker dengan dua longitudinalbulkheads(sekatmemanjang). Ukuran utama tankertersebut sebagaimana ditunjukkan pada tabel dibawahini:

Adapun komposisi struktur tanker adalah seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah ini

Pemodelanfinite element dari struktur lambung kapal dilakukan dengan bantuan software

ANSYS versi12. Metode pemodelan elemen hingga yang digunakana dalah Global finite

element analysis. Struktur yang dimodelkan mulai dari frame 48 hingga frame 68, yang

merupakan batas dari tiga ruang muat didaerah midship.

Ketentuan pemodelan finite element berdasarkan Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers:

minimal meng-cover area ruang muat disekitar midship

minimal dimodelkan 3 ruang muat

ukuran meshing mengikuti jarak antak penegar

ketentuan ketebalan pelat ditambahkan -0.5 tcor

untuk pelat kulit didefinisikan sebagai shell element

untuk profil memanjang dan face plate menggunakan beam element

FULL LOAD

BALLAST

Beban Gelombang

Beban Muatan

Berdasarkan CSR for Double Hull Oil Tanker, perhitungan kelelahan harus dilakukan

pada setiap lokasi yang berpotensi terjadi keretakan. Lokasi–lokasi tersebut antara lain:

Index Lokasi Frame Detil

M1Sambungan antara bottom longitudinal Frame 65

dengan web frame Frame 58Frame 51

M2Sambungan antara side longitudinal Frame 65

dengan web frame Frame 58Frame 51

M3Sambungan antara longitudinal bulkhead stiffner Frame 65

dengan web frame Frame 58Frame 51

M4Sambungan antara side longitudinal Frame 68

dengan transverse bulkhead Frame 62Frame 54

M5Sambungan antara bottom longitudinal Frame 65

dengan web frame Frame 58Frame 51

Pengecekan Tegangan σdeck σbottom σp max Ket. KesimpulanKondisi Air Tenang 144.708 121.535 190 < Teg. Max Accepted

Wbottom Wdeck Wmin Ket. Kesimpulan1.23E+10 1.04E+10 1.02E+10 > Wmin Accepted

INA Ket. Kesimpulan9.76E+13 > I v-min Accepted

Total Conclusion Accepted

Pengecekan Modulus

Pengecekan Momen Inersia I v-min 5.06E+13

Titik Berat terhadap dasar (Z1) = S2 / S1

= 15696621479.871 / 1983047.15 = 7915.405 mm 7.915405 m

Titik Berat terhadap deck (Z2) = H - Z1

= 9424.59 mm 9.424595 m

Ixx = S3 + S4 = 221241926480917.000 + 562694812702.01

= 2.22E+14 mm4

INA = Ixx - ( Z1 )2 . S1 = 221804621293619.000 - [(7915.41^2) x 1983047.148]

= 9.76E+13 mm4

Modulus penampang thd bottom ( Wbot ) = INA / Z1

= 97559503814491.700 / 7915.41 = 1.23E+10 mm3

Modulus penampang thd deck ( Wdeck ) = INA / Z2

= 97559503814491.700 / 9424.59 = 1.04E+10 mm3

Stress range kondisi 95% Stress range kondisi 90%

Stress range kondisi 85%

1 & 2 122 68 101 65 1223 & 4 122 68 101 65 1225A & 5B 122 68 101 65 1226A & 6B 122 68 101 65 1221 & 2 106 93 93 91 1053 & 4 106 93 93 91 1055A & 5B 106 93 93 91 1056A & 6B 106 93 93 91 105

M1 M2 M3 M4 M5Load Case

FC

BC

Kondisi

1 & 2 130 71 107 68 1293 & 4 130 71 107 68 1295A & 5B 130 71 107 68 1296A & 6B 130 71 107 68 1291 & 2 113 98 99 96 1123 & 4 113 98 99 96 1125A & 5B 113 98 99 96 1126A & 6B 113 98 99 96 112

M4 M5

FC

BC

Kondisi Load Case M1 M2 M3

1 & 2 127 72 103 69 1263 & 4 127 72 103 69 1265A & 5B 127 72 103 69 1266A & 6B 127 72 103 69 1261 & 2 108 96 93 93 1073 & 4 108 95 93 93 1075A & 5B 108 96 93 93 1076A & 6B 108 96 93 93 107

M4 M5

FC

BC

Kondisi Load Case M1 M2 M3

Review

kompartemen 1KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T TBULKHEAD C C C C T C C CSIDE C T T C T T T T

kompartemen 2KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T TBULKHEAD T T T C C C T CSIDE C T C C T T T C

kompartemen 3KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T TBULKHEAD C C C C T C C CSIDE C T T C T T T T

FULL LOAC

LC 6a+6b

LC 6a+6bLC 1 LC 2 LC 3 LC 4

LC 5a+5b

LC 1 LC 2 LC 3 LC 4LC 5a+5b

LC 6a+6bLC 4LC 3LC 2LC 1

LC 5a+5b

kompartemen 1KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T TBULKHEAD T C C C C C C TSIDE C T C C T T T C

kompartemen 2KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T TBULKHEAD C C C C C C T CSIDE C T T C T T T T

kompartemen 3KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T TBULKHEAD T C C C C C C TSIDE C T C C T T T C

LC 6a+6b

BALLAST

LC 1 LC 2 LC 3 LC 4LC 5a+5b

LC 6a+6b

LC 1 LC 2 LC 3 LC 4LC 5a+5b LC 6a+6b

LC 1 LC 2 LC 3 LC 4LC 5a+5b

Local connection M1 kondisi 90%

Local connection M2 kondisi 95%S1 S2 total stress range s mean D

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2

17 -35 68 -9 25 -43 50.937 0.030117 -19 68 -1 33 -35 53.7719 0.0386530 26 68 28 62 -6 65.8459 0.0947521 19 68 20 54 -14 62.7129 0.076820 -22 93 -1 46 -48 74.2385 0.15634-20 -20 93 -20 27 -66 66.3276 0.0977428 23 93 25 72 -21 84.9754 0.2674322 -43 93 -11 36 -57 70.5682 0.12687

s tensile s compression Sri

S1 S2 total stress range s mean

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm215 -35 130 -10 55 -75 99.56 0.290795-15 -25 130 -20 45 -85 95.71 0.25140341 25 130 33 98 -32 116.76 0.51394330 20 130 25 90 -40 113.57 0.46635820 -26 113 -3 53 -59 89.11 0.1923588 -25 113 -8 48 -65 86.90 0.174777

22 27 113 24 81 -32 100.08 0.29637415 32 113 24 80 -33 99.77 0.292969

s tensile s compression Sri D

REVIEW

M1 M2 M3 M4 M5

Index Lokasi DMfatigue life

[tahun]

Frame 65 1.956 12.8Frame 58 2.271 11.0Frame 51 2.100 11.9Frame 65 0.889 28.1Frame 58 1.098 22.8Frame 51 1.035 24.2Frame 65 1.243 20.1Frame 58 1.541 16.2Frame 51 1.062 23.5Frame 62 0.906 27.6Frame 54 1.031 24.2Frame 48 0.949 26.4Frame 65 2.937 8.5Frame 58 3.229 7.7Frame 51 3.120 8.0

M1

M2

M3

M4

M5

Index Lokasi DMfatigue life

[tahun]

Frame 65 2.479 10.1Frame 58 2.713 9.2Frame 51 2.647 9.4Frame 65 1.229 20.3Frame 58 1.331 18.8Frame 51 1.157 21.6Frame 65 1.572 15.9Frame 58 1.897 13.2Frame 51 1.483 16.9Frame 62 0.936 26.7Frame 54 1.302 19.2Frame 48 1.177 21.2Frame 65 3.677 6.8Frame 58 3.890 6.4Frame 51 3.820 6.5

M5

M1

M2

M3

M4

Index Lokasi DMfatigue life

[tahun]Frame 65 2.199 11.4Frame 58 2.445 10.2Frame 51 2.365 10.6Frame 65 1.093 22.9Frame 58 1.259 19.9Frame 51 1.147 21.8Frame 65 1.281 19.5Frame 58 1.525 16.4Frame 51 1.201 20.8Frame 62 0.960 26.0Frame 54 1.318 19.0Frame 48 1.201 20.8Frame 65 3.271 7.6Frame 58 3.507 7.1Frame 51 3.426 7.3

M5

M1

M2

M3

M4

Perkiraaan umur konstruksi kondisi 95% pada tahun 2008

Perkiraaan umur konstruksi kondisi 90% pada tahun 2008

Perkiraaan umur konstruksi kondisi 85% pada tahun 2008

Berdasarkan table diatas bisa disimpulkan bahwa fatigue life sambunganM5 paling rendah, yang paling tinggi diantara ke lima titik yang dianalisayaitu pada sambungan M4. Sambungan M4 terletak di daerah side shelllokasinya dibawah D/2 yang memiliki nilai laju korosi yang kecil 0.03mm/year. Selain itu letaknya paling dekat dengan netral axis sumbuhorizontal. Meskipun bila ditinjau dari netral axis vertical palingjauh, berdasarkan perhitungan stress range nilai netral axis terhadapsumbu horizontal lebih besar dari pada netral axis vertical.

Stress range pada tiap sambungan lokasi dipengaruhi olehkorespondensi stress yang diakibatkan oleh global dan local load. Globalload dipengaruhi oleh vertikal bending moment, horizontal bendingmomen. Sedangkan local load dipengaruhi oleh beban lokal yangdiakibatkan internal dan eksternal pressure.

Kapal 37.087 DWT ini dibangun berdasarkan rule scantling yanglama, oleh sebab itu hasil penelitian pada struktur kapal ini tidakmemenuhi regulasi fatigue life CSR 25 tahun.

Akpan, U.O., Koko, T.S., Ayyub, B., & Dunbar, T.E. (2002). Risk assesment of aging ship hull structures in the presence of corrotion and fatigue. Elsevier Science Ltd., 211–231.

American Bureau of Shipping, Det Norske Veritas, & Lloyd’s Register. (2005). Structural Defect Experience for Tankers.

American Bureau of Shipping, Det Norske Veritas, & Lloyd’s Register. (2006). Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers.

Bach-Gansmo, O., Carlesen, C.A. (1989): Fatigue assessment of hull girder for ship type floating production vessel, Proceedings of the Mobile Offshore Structures, L.R. Elsevier Science Ltd., 297-319.

Det Norske Veritas . (2005). Basic Hull Strength. Dipetik Desember 28, 2013, darihttp://www.slideshare.net/ismelkov/dnv-hull-structure-course

International Association of Classification Societies. (2006). Common Structural Rules for Bulk Carriers. London : IACS Council.

International Association of Classification Societies. (2010). Common Structural Rules for Double Hull Oil Tanker. London : IACS Council.

Kurnianto, P. (2012). Perkiraan Umur Konstruksi FPSO Konversi Dari Tanker Dengan Analisis Fatigue. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Septiana, D. (2012). Perkiraan Fatigue Life pada Bracket Kapal Tanker Berdasarkan Common Structural Rules. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Soegiri, P. (2004). Peraturan Maritim Internasional CAS, CAP, ESP. Jakarta: Buletin Marine Engineer., 19-20.

Tomasevic, S., Parunov, J., & Senjanovic, I. (2000). Fatigue Strength Assessment of FPSO Deck Longitudinals, Trans. FAMENA., 35-44.

Wicaksono, A.K. (2010). Analisis Keandalan Scantling Support Structure System Gas Processing Module FPSO Belanak Terhadap Beban Kelelahan. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Widodo, M.T. (2010). Kendalan Scantling Struktur Geladak Dan Dasar Pada Konversi Tanker Menjadi FPSO Terhadap Beban Kelelahan. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Zakky, A. (2012). Analisa Fatigue Pada Floating Storage Dengan Metode Simplified Fatigue Damage Cumulative Pada Perairan Widuri: Studi Kasus Pada FSO 109.000 DWT. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.