”studi karakteristik respon struktur akibat eksitasi gelombang … · 2014-11-19 · dari variasi...

Sidang (P-3) Tugas AkhirTeknik Kelautan, FTK, Surabaya 2014

”Studi Karakteristik Respon Struktur Akibat Eksitasi Gelombang pada Anjungan Pengeboran Semi-Submersible dengan Tiga Kolom Miring dan Pontoon Berbentuk Persegi Empat”

OLEH :Firmansyah RaharjaNRP 4309.100.076

Dosen Pembimbing :Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko, M.Sc., Ph.D.Dr. Ir. Wisnu Wardhana, SE., M.Sc

Rumusan Masalah

1. Bagaimana karakteristik respon struktur (shear force dan

bending moment) dari variasi kemiringan kolom semi-

submersible akibat eksitasi gelombang regular pada saat

terapung bebas?

2. Bagaimana karakteristik respon struktur (shear force dan


submersible akibat eksitasi gelombang acak khususnya

pada gelombang ekstrem saat terapung bebas? 2

Tujuan

1. Mengetahui karakteristik respon struktur (shear force dan


submersible akibat eksitasi gelombang regular pada saat

terapung bebas.

2. Mengetahui karakteristik respon struktur (shear force dan


submersible akibat eksitasi gelombang acak pada saat

terapung bebas. 3

4

• Ukuran utama variasi semi-submersible berlambung persegi empat akan ditentukandengan acuan parameter utama semi-submersible Essar Wildcat, khususnya meliputidisplasemen, panjang dan lebarnya.

• Ukuran kolom dan ponton yang digunakan akan dirancang guna memenuhi parameterutama displasemen.

• Konfigurasi semi-submersible akan ditetapkan mempunyai bentuk yang simetri antarabagian haluan dan buritan.

• Berdasar komposisi jumlah kolom per sisi, akan di tinjau bentuk komposisi rancangantiga kolom miring dengan sudut kemiringan 100, 200, dan 300.

• Analisa akan dilakukan terhadap semi-submersible pada kondisi bebas terapung dantertambat.

• Pengaruh arah gelombang yang dikaji mulai dari arah haluan (sudut gelom-bang 180o

sampai dengan 90o) serta sudut propagasi lainnya yaitu : 165o, 135o dan 120o. Sudut arahgelombang dari buritan tidak ditinjau dikarenakan bentuk semi-submersible yang simetriantara haluan dan buritan.

• Semi-submersible akan ditinjau dalam enam derajat kebebasan (full degree of freedom).• Prediksi gerakan struktur pada gelombang regular dilakukan dengan menerapkan teori

difraksi 3-dimensi.• Prediksi gerakan struktur pada gelombang acak akan dilakukan dengan menerapkan

analisis spektra menggunakan formulasi spektra JONSWAP.• Beban angin dan beban arus diabaikan karena tidak memiliki dampak yang signifikan

terhadap respon struktur serta penelitian ini hanya meninjau dampak respon strukturakibat eksitasi gelombang.

• Daerah operasi semi-submersible ditetapkan di perairan Natuna.• Perhitungan gerak dan respon struktur (Shear Force dan Bending Moment) pada semi-

submersible dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak MOSES 7.

Batasan Masalah

Tinjauan Pustaka• Bangunan Apung

5

Anjungan terapung merupakan anjungan yang mempunyai karakterbergerak mengikuti gerakan gelombang (Djatmiko, 2003)

Beban Hidup

Beban Kecelakaan

Beban Arus

Beban Gelombang

Beban Angin

Beban Lingkungan

6

Teori Gelombang

Metode penghitungan beban gelombang terbagi atas duametode di bedakan berdasarkan ukuran dari struktur yang akandi analisa (Chakrabarti, 1987).

Teori Difraksi

Bilamana suatu struktur mempunyai ukuran yang relatif besar,yakni memiliki ukuran yang kurang lebih sama dengan panjanggelombang, maka keberadaan struktur ini akan mempengaruhitimbulnya perubahan arah pada medan gelombang disekitarnya

7

Respon Amplitude Operator

Fungsi respon terbentuk ketika frekuensi gelombang yangmengenai struktur, hal inilah yang di sebut dengan ResponseAmplitude Operator (RAO) atau di sebut juga dengan fungsitransfer.

Menurut Chakrabarti (1987), persamaan RAO dapat dicaridengan rumus sebagai berikut :

8

Sedangkan amplitudo struktur (respon struktur) dapatdirumuskan :

9

Spektrum Energi Gelombang

Spektra Pierson-Moskowitz :

10

komputasi dari bangunan semi-submersible akibat bebangelombang pada dasarnya dapat dilakukan melalui integrasisejumlah komponen tekanan seperti yang timbul pada bendaberosilasi.

M4

M6

M5

V3 V2

V1

x

y

z

Respon Struktur Bangunan Apung Semi-Submersible akibat Eksitasi Gelombang

11

Modulus Section

Modulus Secton (ABSMODU 2012)

Metodologi Penelitian

12

Lanjutan

13

Masing-masing semisubmersible memiliki jumlah tiga kolom per

sisi serta sudut kemiringan 10o, 20o, 30o

14

Gelombang Reguler dan acak

Respon Struktur

(Shear Force dan Bending Moment)

Konfigurasi Terbaik

Respon Gerak Struktur

(RAO)

15

DESKRIPSI TRIVAR 10 TRIVAR 20 TRIVAR 30 SatuanPanjang Pontoon 108.2 108.2 108.2 mTinggi Pontoon 6.71 6.71 6.71 mLebar Pontoon 11.1 11.1 11.1 m

Panjang Kolom 30.33 31.78 34.49 mJarak Memanjang Antar Kolom 30.22 30.22 30.22 mJarak Melintang Antar Kolom 55.78 66.99 79.74 mLebar Kolom 8.88 8.88 8.88 mTinggi Kolom 26.2 26.2 26.2 m

Sarat Air 21.19 20.41 19.44 mDiameter Bracing 1.6 1.6 1.6 mDisplacement 24173.56 24173.29 24173.94 Ton

Distribusi Beban Trivar 10

17


18


19

TRIVAR 10 `

20

TRIVAR 20 `

21

TRIVAR 30 `

VALIDASI DISPLASMEN MODEL

22

Essar Wildcat

Output MOSES

24173 24173.624173 24173.324173 24173.9

TRIVAR 20 0.000TRIVAR 30 0.000

ERROR (ERROR ≤ 0,05)Displacement

VALIDASI

SEMI-SUBMERSIBLE

TRIVAR 10 0.000

RAO TRANSLASIONAL TRIVAR 10

23

24

RAO ROTASIONAL TRIVAR 10

25

90 deg 120 deg 135 deg 165 deg 180 degSurge m/m 0.089 0.451 0.63 0.852 0.882Sway m/m 0.921 0.794 0.648 0.244 0.096Heave m/m 1.208 1.206 1.202 1.187 1.173

Roll deg/m 1.105 0.906 0.705 0.472 0.449Pitch deg/m 0.337 0.47 0.679 0.975 1.022Yaw deg/m 0.095 0.452 0.203 0.377 0.093

MODA GERAKAN UnitRAO MAKSIMUM

Nilai maksimum RAO semi-submersible TRIVAR 100


26

27


28






29

30


31





32

RAO KOMPARASI 6 MODA GERAKAN

33

RAO KOMPARASI 6 MODA GERAKAN

34

Komparasi Nilai Maksimum RAO Semi-submersible

35

ANALISIS RESPON STRUKTUR (SHEAR FORCE DAN BENDING MOMENT)SEMI-SUBMERSIBLE AKIBAT GELOMBANG REGULER

Nilai ekstrem shear force dan bending moment pada satu puncak gelombang

37

Nilai ekstrem shear force dan bending moment pada dua puncak gelombang

45

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25

MN.

m

e (rad/sec)

Respon Maksimum Yaw Torsional Moment 90⁰ (World wide)

TRIVAR 10

TRIVAR 20

TRIVAR 30

Nilai Modulus Penampang

46

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Perairan Natuna)TRIVAR 100 TRIVAR 200 TRIVAR 300

Tranverse Bending Moment

0.12 0.26M3

0.58 0.62 0.77Longitudinal Bending Moment 0.11 0.25 0.28Yaw Torsional Moment 0.06

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Similarity)TRIVAR 100 TRIVAR 200 TRIVAR 300

Tranverse Bending MomentM3

1.67 1.76 2.18Longitudinal Bending Moment 0.32 0.71 0.78Yaw Torsional Moment 0.16 0.35 0.72

Moda Respon Unit Nilai Modulus Penampang Arah 900 (Perairan Worldwide)TRIVAR 100 TRIVAR 200 TRIVAR 300

Tranverse Bending MomentM3

2.85 3.00 3.71Longitudinal Bending Moment 0.54 1.21 1.33Yaw Torsional Moment 0.28 0.59 1.23

47

KESIMPULAN

1. Karakteristik respon struktur ketiga semi-submersible di atas gelombang reguler relatifbervariasi untuk tiaptiap variasi semi-submersible, dimana tiaptiap variasi semi-submersiblememiliki keunggulan masingmasing , yang di tunjukkan dengan nilai longitudinal shear force,transverse shear force, vertical shear fore, transverse bending moment, longitudinal bendingmoment dan yaw torsional moment berturutturut :

TRIVAR 10 : 6113 kN/m, 6220.91 kN/m, 9367.18 kN/m, 43210 kN.m/m, 36475.64 kN.m/m dan 4013.17 kN.m/m

TRIVAR 20 : 4849 kN/m, 5658.41 kN/m, 6650.2 kN/m, 33285.82 kN.m/m, 43659.99 kN.m/m dan 6165 kN.m/m

TRIVAR 30 : 9716.51 kN/m, 5441.61 kN/m, 22582.33 kN/m, 30911.6 kN.m/m, 30894.63 kN.m/m dan 13670.73 kN.m/m

2. Karakteristik respon struktur Transverse Bending Moment maksimum ketiga semi-submersibledi atas gelombang acak berturutturut:

TRIVAR 10 : 356.58 MN.m

TRIVAR 20 : 376.02 MN.m

TRIVAR 30 : 463.95 MN.m

Nilai moment maksimum di atas berbanding lurus dengan nilai modulus section, dimana nilaimodulus penampang TRIVAR 10 adalah yang terkecil, sehingga struktur geladak melintangsemi-submersible TRIVAR 30 dapat dirancang dengan material yang lebih ringan, dari hal inidapat di simpulkan bahwa semi-submersible TRIVAR 10 merupakan konfigurasi yang palingoptimal untuk di operasikan di perairan tidak terbatas.

TERIMA KASIHOLEH:

FIRMANSYAH RAHARJA4309.100.076

”studi karakteristik respon struktur akibat eksitasi gelombang … · 2014-11-19 · dari variasi...

Documents