sidang p3 tugas akhir - digilib.its.ac.id

SIDANG P3 TUGAS AKHIR

ALLISSA SUWONDO P

4305100079

JUDUL:Deteksi Kerusakan Pada Struktur Jembatan Truss Dengan Metode Curvature Mode Shape : Simulasi Pada Jembatan Antar Platform

Dosen Pembimbing 1Bpk .Yoyok Setyo Hadiwidodo, ST., MT.197111051995121001

Dosen Pembimbing 2Sholihin, ST., MT. 19690828200012100

“Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak adayang dapat menggantikan kerja keras. Keberuntungan

adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemudengan 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 perawatanstruktur adalah bagaimana mendeteksi kerusakan sertamengetahui seberapa besar kerusakan yang telah terjadi

Lanjutan…

Definisi SHM menurut Aktan et. al. (2000):

“Sistem melacak respon struktur dalam kurun waktu yanglama pada pengumpulan data untuk menilai anomali, penurunanperforma, identifikasi kerusakan struktur sebagai dasarpengambilan keputusan.”

Dimana,

Metode untuk memonitor kelayakan struktur pada umumnya melibatkan deteksikerusakan (damage detection)

Lanjutan…

Jenis Deteksi Kerusakan :

Deteksi kerusakan dengan metode visual memiliki kelemahanterutama pada daerah struktur yang tidak terlihat maupun daerahyang sukar untuk di akses

metode NDT membutuhkan biaya besar dan informasi akurat zonakerusakan sebelum deteksi dilakukan

Perubahan pada parameter dinamis dapat menunjukkankerusakan

Lanjutan…

Konsep dasar deteksi kerusakan berbasis parameter dinamis

-Frekuensi natural-Mode shape

-Kekakuan-Massa

Karakteristik dinamis Distribusi

Fungsi

karakteristik dinamis dibentuk oleh properti fisik serta konfigurasi darikomponen struktur yang ada. Sehingga perubahan pada karakteristik-karakteristik tersebut juga menggambarkan perubahan secara fisik padastruktur. Aditya (2010)

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

Lanjutan…

Struktur jembatan truss yang akan digunakan adalah jembatan antar platform yang menghubungkan platform Marlin-A dan Marlin-B yang dikerjakan oleh McDermott Industry

Lanjutan…

Data material struktur yang digunakan

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 lokasikerusakan dengan menggunakan CDF dari hasil MC metodecurvature mode shape?

3. Apakah strategi simulasi deteksi kerusakan memberikan hasilyang sesuai pada struktur nyata?

Tujuan

1. Mempelajari cara simulasi deteksi kerusakan denganmenggunakan metode curvature mode shape melalui studilitelatur yang telah dilakukan terutama Pandey et. al. (1991)

2. Mempelajari cara penyajian data MC dengan menggunakanteknik CDF sesuai dengan penelitian Wahab et. al. (1999).

3. Mengetahui bahwa strategi yang dilakukan sudah tepat dengankesesuain lokasi kerusakan pada simulasi yang lakukan.

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.

Batasan Masalah

1. Struktur yang disimulasikan adalah jembatan truss dengan deck dianggap sebagai beban.

2. Simulasi hanya dilakukan pada konfigurasi truss sisi kanan dankiri.

3. Kerusakan disimulasikan pada single, triple, dan couple location.

4. Simulasi kerusakan dilakukan dengan mengurangi dimensipropeti berupa area penampang sebesar 50% sesuai denganpenelitian Wai (2009) pada masing-masing kerusakan yang disimulasikan.

5. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan fitur SACS 5.2. extract mode shape untuk mendapatkan data modal danfrekuensi modal.

Lanjutan…

6. Analisa yang digunakan adalah analisa dinamis gerakan getaranbebas tak teredam.

7. Beban dinamis yang digunakan adalah beban modal dengannumber modal maksimum 5 ( first five ) dengan pertimbangannumber modal diatas 5 frekuensi yang terjadi terlalu besarartinya gaya eksitasi terlalu kecil atau tidak signifikan.

8. Dilakukan 3 yaitu validasi simulasi pada batang sederhana, validasi analisa statis struktur struktur jembatan untukmemastikan output software dapat digunakan, danperhitungan manual mode shape model sederhanaterhadap output software untuk memastikan fitur extratctmode shape software layak digunakan.

Alur PenelitianMulai

Studi Literatur

Pengumpulan Data

Membuat model intact

Membuat model damage :- Pengurangan modulus

elastisitas

-Variasi Lokasi kerusakan

A B

Lanjutan…

A B

Menghitung MC damageMenghitung MC intact

Plot displasmenintact beserta mode

frekuensi natural tiap mode

Plot displasmendamage untuk tiap

kondisi damage beserta frekuensinatural tiap mode

Plot CDF

Analisa Hasil

Selesai

Deskripsi Model

Sistem tumpuan link bridge

Lanjutan…Sistem Penomoran Joint

Panel truss depan Panel truss belakangMember chord bawah 1-24 108-131Member chord atas 25-47 132-154Member diagonal 48-71 155-178Member Vertikal 72-107 189-214

Tipe TrussJoint Number

Lanjutan…

Baris Belakang

Baris Depan

Lanjutan…Hasil pemodelan struktur

Sekenario Kerusakan

Akan dilakukan simulasi kerusakan dengan 3 sekenario kerusakan

Lanjutan…

Single damage

Panel depan

Triple damage

Panel depan

Lanjutan…

Couple damage

Panel depan

Panel belakang

Lanjutan…Hasil pemodelan single damage

Lanjutan…Hasli pemodelan triple damage

Lanjutan…Hasil pemodelan couple damage

Analisa HasilFormula yang digunakan untuk menghitung Curvature Mode Shape olehPandey et al. (1991)

Dimana :h = Jarak antar titik pengukuran (i) dan (i+1)vi = Mode shape massa normalisasi struktur

Lanjutan…Hasil extratct mode shape kondisi intact

Mode 1, f1 = 7.47 Hz Mode 2, f2 = 12,11 Hz Mode 3, f3 = 14.49 Hz

Mode 4, f4 = 17.32 Hz Mode 5, f5 = 20.89 Hz

Lanjutan…Perbandingan model terhadap dead load link bridge

Deskripsi Factored dry weight (Kn) Load ID Weight (Kn)Berat struktur 1801 Member elemen 1804.597Berat perpipaan 1020 PL1 510.000Electrical 41 PL2 509.979Instrumentasi 17 ELIN 57.998Bridge walkway 245 BOOT 244.999Top walkway 113 TOP 112.998Stainless steel panel 395 PANEL 374.384

3632 3614.955

Difference 0.5 %

Link bridge data SACS model

Identifikasi awal kerusakanPerbandingan frekuensi natural model intact dan damage 1

ModeFrekuensi Natural (Hz) Difference

Intact Damage1 7.47 7.50 0.032 12.11 12.17 0.053 14.49 14.24 0.254 17.32 17.14 0.185 20.89 20.93 0.04

Lanjutan…Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 2


Intact Damage1 7.47 7.43 0.042 12.11 12.12 0.013 14.49 14.24 0.254 17.32 17.14 0.185 20.89 20.61 0.28

Lanjutan…Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 3


Intact Damage %1 7.47 7.26 0.212 12.11 12.04 0.073 14.49 14.27 0.224 17.32 17.20 0.125 20.89 20.37 0.52

Modal Curvature

perbedaan absolut antara curvature dengan dan tanpa kerusakan (modal curvature) dihitung dengan persamaan :

Lanjutan…Perbedaan curvature mode shape damage 1

Mode 1 Mode 2 Mode 3

Mode 4 Mode 5



Mode 4 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"dadalah curvature kondisi rusak.

Hasil CDFPlot CDF damage 1

Lanjutan…Plot CDF damage 2

Lanjutan…Plot CDF damage 3

Kesimpulan1. single damage grafik CDF memberikan Sebelum melakukan analisa

deteksi kerusakan perlu dilakukan initial deteksi denganmemperhatikan perubahan frekuensi natural tiap mode antara strukturintact dengan struktur damage, jika terjadi indikasi perubahan frekuensimaka proses deteksi kerusakan untuk menentukan lokasi kerusakanterjadi 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 denganpuncak 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 iniditunjukkan dengan berkurangnya noise data dan lokasi kerusakansemakin jelas terlihat.

Lanjutan…

5. Pada model hasil yang hampir sempurna begitu pula untuk model tripledamage. Namun untuk couple damage grafik CDF terdapat noise yang dapat menggangu pembacaan lokasi kerusakan yaitu munculnya joint188 yang terbaca terjadi kerusakan.

6. Secara global dapat disimpulkan strategi yang dilakukan masihmemberikan hasil yang representative walaupun pada model damagecouple masih memberikan noise, namun noise data tersebut masihdapat ditolerir dengan pertimbangan noise data masih berada di area lokasi damage terjadi.

7. Dari analisa deteksi kerusakan terbukti bahwa pada struktur nyatametode curvature mode shape memberikan hasil yang sesuai.

Saran

1. Perlu dilakukan perbandingan antara analisa metode curvature modeshape dengan metode deteksi kerusakan yang lain.

2. Perlu dilakukan perbandingan pengerjaan dengan tool yang berbeda.

3. Perlu dilakukan analisa deteksi kerusakan dengan tinjauan strukturtruss yang berbeda misalnya jacket struktur.

ANY QUESTIONS ?

sidang p3 tugas akhir - digilib.its.ac.id

Documents