Respon Dinamis Nonlinier Struktur Tension Leg Platform Akibat Gaya
Gelombang
Rudi Walujo Prastianto1)
Gde Pradnyana Sutha2)
Abstrak
Kecenderungan aktivitas pencarian sumber minyak dan gas bumi baru yang mulai diarahkan ke perairan yang lebih dalam menyebabkan kebutuhan terhadap jenis struktur anjungan lepas pantai yang sesuai untuk perairan dalam (lebih dari 1000 ft) meningkat. Salah satu jenis struktur yang bisa menjadi alternatvf adalah Tension Leg Platform (TLP). Dalam penelitian ini telah dibuat model dinamis struktur TLP dengan Metode Elemen Hingga melalui program MSC/N4W yang meliputi pemodelan strukturnya ( mencakup nonlinieritas akibat pretension, berat-sendiri dan deformasi besar tether) dan pemodelan gaya gelombang yang bekerja pada hull. Validasi model, dilakukan melalui komparasi dengan hasil analitis atas dua perhitungan. Pertama, perhitungan respon perpindahan hull akibat gaya statis arah surge dan kedua perhitungan frekuensi alami TLP model. Selanjutnya menghitung respon perpindahan dinamis TLP dalam bentuk riwayat waktu (time history) untuk gerak Surge, Heave dan Pitch. Sebagai studi kasus digunakan model TLP full-scale yang telah diuji di lab oratorium dan akan dioperasikan di perairan Selat Makasar yang berkedalaman ± 975 m. Validasi model menunjukkan hasil yang baik Perbedaan frekuensi alami TLP untuk gerak Surge, Heave dan Pitch antara hasil MEH dan analitis berturut-turut adalah 1.4%, 0.04% dan 2.3 %. Dalam respon dinamis TLP terlihat perpindahan kopel hull karena faktor kekakuan geometric akibat large displacement Signifikansi adanya respon kopel ini harus diperhatikan terkait kemungkinan terjadinya fenomena ringing (frekuensi perpindahan kopelnya yang mendekati frekuensi alami modus gerak heave atau pitch) yang membahayakan struktur TLP.
Kata-kata Kunci : Tension leg platform, pretension, deformasi besar, nonlinieritas geometrik, ringing. Abstract
Demand of type of offshore structures for deep-water application increase caused by-exploration activities of new oil and gas fields
that tend to deeper water area. Tension Leg Platform (TLP) could become a suitable alternative for the demand. A finite element model of TLP has been made by using MSC/Nastran for Windows. The platform of TLP modeled as a rigid body element and the tethers as beam elements having stiffness in axial, lateral and bending directions respectively. The modeling of the structure includes some non-linearities caused by pretension, self-weight and large deformation of tethers. Wave loads on platform have been modeled as a nodal load at a lump mass node for each of threes degree of freedom (i.e. surge, heave and pitch). Verification of the model will be conducted through the calculation of a static load-deflection curve and mode shape analysis. The results will be compared with an analytical solution. The further steps are calculation of hull displacements in time domain analysis of the model through a nonlinear transient response analysis run capability of MSC/ N4W. As a case study, used a full-scale TLP model has been tested experimentally. The model will be applied at the ± 975 m of water depth. The results of FEM approach indicate a good agreement with the analytical solution. The differences of natural frequency of TLP between the FEM results and analytical solution for three modes of motion (surge, heave and pitch) are 1.4%, 0.04%, and 2.3%, respectively. In the dynamic response analysis occurred displacements couple in all of the motions considered (surge, heave, and pitch directions respectively). This occurrence can lead to the phenomenon called as a ringing response that dangerous for safety of the structure.
Fractals and Nonlinearity of Ocean Waves
Harman Ajiwibowo1)
Abstract
From observations using secondary field data and dimension calculations, ocean waves exhibit fractals. Fractals are also hypothesized to have a direct relation with the degree of the waves nonlinearity. We took secondary data of 40 time series of wave record taken from Grays Harbor Wave Refraction Experiment, Washington in 1999. The data are divided into two groups, one group being data taken from the water depth of 25 meters and second group being data taken from water depth of 12 meters. The selection of data is in such a way that the second group is the waves traveling front the first group. We use rescaled range analysis to calculate the fractal dimension of the waves and Goda nonlinearity parameter as a measure of the waves nonlinearity. From the results, we confirm that fractals are a function of waves nonlinearity.
Keyword : Fractals, nonlinear, waves, rescaled range analysis, benoit, fractal dimension, nonlinearity parameter, skewness. Abstrak
Dari data sekunder dan perhitungan dimensi, gelombang laut mempunyai karakteristik fraktal. Bentuk fraktal dari gelombang laut diasumsikan mempunyai hubungan langsung dengan ketidaklinearan dari gelombang laut. Untuk pembuktian asumsi ini diambil data pengamatan 40 data serta waktu yang diambil dari eksperimen refraksi di Grays Harbor, Washington tahun 1999. Data ini dibagi menjadi 2 grup, grup pertama adalah data yang diambil di perairan dengan kedalaman 25 meter dan grup kedua diambil dari data yang diambil di perairan dengan kedalaman 12 meter. Pengambilan data di grup kedua adalah sedemikan rupa sehingga data ini adalah berasal dari gelombang yang berjalan dari data grup pertama. Setelah dilakukan perhitungan dimensi kurva dengan menggunakan Analisa Resealed Range dan mengambil parameter Goda sebagai ukuran ketidaklinearan gelombang laut, didapati bahwa bentuk fraktal gelombang laut berhubungan langsung dengan ketidaklinearan gelombang.
Model Simulasi Interaksi Gelombang dan Arus
di Perairan Dangkal
Sujantoko1)
Dantje Kardana Natakusumah2)
Abstrak
Persamaan mild-slope yang diturunkan Kirby (1986) dapat diterapkan untuk simulasi transformasi gelombang dari perairan dalam menuju pantai. Pada paper ini dikembangkan model Kirby dengan memperhatikan faktor arus. Pengaruh arus pada transformasi gelombang tersebut diselesaikan dengan metode selisih hingga. Berdasarkan verifikasi model numerik dengan analitik menunjukkan bahwa perbedaan kecepatan rata-rata arus longhsore kurang dari 5%, artinya model numerik ini dapat mensimulasikan arus akibat induksi gelombang dengan baik. Verifikasi model gelombang dengan hasil penelitian Johnson (1952), Wiegel (1962) dan Wei (1998) menunjukkan adanya kemiripan, sedangkan perbedaan yang ada karena pada model mempertimbangkan faktor arus.
Kata-kata kunci : Mild-slope, longshore, arus, metode. Abstract
Mild-slope equations have been derived by Kirby (1986) can be applied on simulation of wave transformation from deep water to coastal. This paper 's developed Kirby 's model with considering current factor. The effect of current on wave transformation have been modeled with finite difference methods. According to verification of numerical models and analytical model, the difference of mean longshore current velocity less than 5%, it means that this numerical model provide good simulation of current caused by wave induction. Verification of wave model on Johnson (1952), Wiegel (1962) and Wei (1998) result similarity, but there's still any difference this model considering current factor.
Analisis Struktur Perkerasan Multi-Layer
Menggunakan Program Komputer ELMOD
Studi Kasus: Jalan Tol Jakarta - Cikampek
Bambang Sugeng Subagio')
Rudy Hermawan Karsaman2)
Ika Wahyu Nurwaida3)
Abstrak
Metoda analisis dalam perencanaan tebal overlay mempunyai beberapa keuntungan yaitu dapat digunakan untuk menganalisis berbagai variasi pembebanan untuk mendapatkan hasil yang lebih pasti dan akurat, dan lainnya. Maksud dari penelitian ini adalah untuk menganalisis struktur perkerasan jalan tol Jakarta-Cikampek untuk periode analisis tahun 1990-1999, dan menghitung umur sisa serta tebal overlay yang diperlukan, berdasarkan data lendutan memakai alat Falling Weight Deflectometer dan dianalisis memakai program komputer ELMOD, kemudian hasilnya dibandingkan dengan metoda empiris perhitungan tebal overlay yaitu metoda Bina Marga.
Metoda Overlay Bina Marga memberikan hasil untuk arah Jakarta-Cikampek terdapat 8 titik kritis dengan umur sisa kurang dari 1 tahun dan tebal overlay yang diperlukan 7,0 cm. Untuk arah Cikampek-Jakarta tidak terdapat titik kritis, umur sisa titik-titikpengukuran tersebut adalah lebih besar dari 10 tahun dan tebal overlay yang diperlukan adalah 3,0 cm. Hasil yang diperoleh dari program ELMOD untuk arah Jakarta-Cikampek terdapat 2 titik kritis yang tidak mempunyai umur sisa dan 1 titik kritis yang mempunyai umur sisa 1 tahun, tebal overlay yang diperlukan adalah 7,2 cm. Untuk arah Cikampek-Jakarta, tidak terdapat titik kritis dan umur sisa dari titik-titik tersebut adalah lebih dari 20 tahun sehingga tidak membutuhkan overlay.
Kata-kata kunci : Lendutan, alat FWD, umur sisa, tebal overlay, program komputer ELMOD. Abstract
An analytical method of overlay design has some advantages such as to take into account the variation of loading types which will give more exact and accurate results. The purpose of this research is to analyze the pavement structure of Jakarta-Cikampek toll roadfor analysis period between 1990-1999 and to calculate the residual life and overlay thickness required, based on the deflection data using FWD equipment and analyzed by ELMOD computer program. The results then were compared with the empirical method i.e. Bina Marga method.
The result of Bina Marga method show that for Jakarta-Cikampek direction there were eight critical points which have residual life less than one year and 7,0 cm overlay thickness required. For Cikampek-Jakarta direction, there was no critical point, their residual life was more than 10 years, and overlay thickness required is 3,0 cm. The ELMOD program gives the result for Jakarta-Cikampek direction that there are two critical points which have zero residual life and one critical point which has residual life less than one year, the overlay thickness required was 7,2 cm. For Cikampek-Jakarta direction, there was no critical point, the residual life was more than 20 years and no overlay required.
