S I D A N G P 3 T U G A S A K H I R
J U R U S A N T E K N I K K E L A U T A N F T K - I T S
KEANDALAN SCANTLING SUPPORT STRUCTURE
SYSTEM GAS PROCESSING MODULE FPSO
BELANAK TERHADAP BEBAN EKSTREM
Dosen Pembimbing:
1. Ir. Handayanu M.Sc, Ph.D
2. Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko M.Sc, Ph.D Oleh:
Fahmy Ardhiansyah 4306100037
Latar Belakang
Ketahanan FPSO pada saat kondisi ekstrem
lingkungan.
Kekuatan support sturcture dalam kondisi
ekstrem untuk menerima beban yang bekerja
(gelombang, angin, operasi).
Tujuan
1.
Mengetahui respon scantling support
structure system gas processing module
FPSO Belanak terhadap beban kondisi
ekstrem.
2.
Mengetahui keandalan scantling support
structure system gas processing module
Tujuan
(cont’d)
3.
Memahami mekanisme dan moda
kegagalan puncak/keruntuhan scantling
support structure system gas processing
module FPSO Belanak.
4.
Mengetahui ultimate failure akibat respon
ekstrem pada pada scantling support
structure system gas processing module
Batasan Masalah
1. Scantling support structure system gas processing
module yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah scantling support structure system gas processing
module Train ”A” pada FPSO Belanak yang dioperasikan
di perairan Natuna.
2. Pemodelan lokal dilakukan sebatas scantling support
structure system gas processing module serta geladak
yang menyangga.
3. Analisis struktur global menggunakan software MOSES untuk mendapatkan beban lingkungan, sedangkan
analisis struktur lokal menggunakan software ANSYS 11 untuk mendapatkan respon struktur akibat beban.
4. Pada pemodelan FEM, jenis pengelasan sambungan diabaikan dan diasumsikan tidak terjadi cacat las.
Batasan Masalah
(cont’d)5. Beban lingkungan yang ditinjau adalah beban
ekstrem 100 tahunan yang meliputi beban angin dan beban gelombang.
6. Tidak dilakukan analisa pada beban akibat
kecelakaan.
7. Perhitungan ultimate strength dilakukan dengan
metode pushover dengan memperhatikan rules
Buckling and Ultimste Strength Assessemnt for Offshore Structure pada ABS tahun 2005.
8. Analisis keandalan struktur menggunakan metode
Pengumpulan Data
1. LOA 285 m
2. Depth 26 m
3. Beam 58 m
4. Vessel Draft Full 16.2 m 5. Vessel Draft Medium 14.6 m
6. Vessel Draft Light 13.9 m
7. Displacement 255,000 ton
8. Service Life 30 years
Deskripsi Gelombang Hs ( m) Tp (s) 1tahunan 2.9 9.1 10tahunan 4.1 10.3 100tahunan 5.3 11.1 DATA MOORING
Type :14 Suction Piled Anchor Chains Size : 132 mm (5”) VGW R3 Chain Total Installed Length :10,750 m
Max Chain Line pull : 358 Te (398 Te 2 stall) Fairlead to Chain Burial : 639 to 755 m
DATA UTAMA FPSO
Pengumpulan Data
MT
P1 Chemical Injection 773
S1 Gas Injection & Metering 942
P2 Export Compressors Train “B” 1515
S2 Export Compressors Train “A” 1448
P3 Gas Cooling & Treating 1913
S3 Gas Regeneration 1671
P4 Gas Processing Train ‘A’ 2285
S4 Gas Processing Train ‘B’ 2361
P5 Oil Separation 1690
S5 Oil Import/Export 1686
S6 Utility & Sea Water Lift 1403
P7 Main Power Gen. Train ‘A’ 1340
S7 Main Power Gen. Train ‘B’ 1964
C1 Piperack 832 C2 Piperack 892 C3 Piperack 697 C09 Power Control Bldg 951 CFR Flare Boom 268 R1 FWD Riser Porch 181 C08 Workshop 340
R2 Mid-ship Riser Porch 241
T6 Temporary 447
Mis-Misc. Items on Hull 964
TOTAL (including misc. modules): 26,801 Module
DATA MODULE DATA ANGIN
Material Type 4
Steel Grade A36
Thickness Range (mm) <51 Minimum Yield Stress (N/mm2) 250 Minimum UTS (N/mm2) 400 Modulus Young (E) (N/mm2) 210,000 Shear Modulus (G) (N/mm2) 80,000 Poison’s Ratio (υ) 0.3 Density (ρ) (kg/m3) 7,850
Coef of Thermal Expansion (α) (/Co) 12 x 10-6
ACAD
MAXURF
MOSES
VALIDASI MODEL
Parameter unit Conoco Phillips Maxsurf MOSES
T m 16.2 16.2 16.2 KG m 12.96 12.96 12.96 Displacement ton 247000 246970.64 246247.39 VCB m 8.185 8.193 8.22 LCB m 142.499 142.585 142.57 LCF m 142.53 142.542 142.52 KMT m 25.581 25.543 25.63 KML m 386.395 385.211 387.89 Validasi
Pemodelan (Global)
Comparasi Pemodelan
Derajad Kebebasan Conoco Philips Wahyudi (2009) PerhitunganMax. Surge Acc (m/s2) 0.656 0.318 0.254 Max. Sway Acc (m/s2) 2.180 1.639 0.815 Max. Heave Acc (m/s2) 1.054 1.405 1.230 Max.Roll Acc (rad/s2) 3.023 3.203 2.782 Max.Pitch Acc (rad/s2) 0.679 0.744 0.489 Max.Yaw Acc (rad/s2) 0.193 0.249 0.334
Perbandingan Data Percepatan Gerakan FPSO pada Kondisi Badai
Hasil Transformasi Percepatan
Translasi Rotasi Derajat Kebebasan Surge 599.694 kN Sway 1924.215 kN Heave 26065.44 kN Inertia Force Derajat Kebebasan Roll 3979091.86 kN.m.rad Pitch 988337.101 kN.m.rad Yaw 601090.532 kN.m.rad Moment of ForcePerhitungan Beban Angin
Gaya Angin:
Fw
cyl= 2,065.66 N
Fw
module= 1,508.28 N
Momen Angin:
M =72,609.69 N.m
Perhitungan Beban Operasional
W = m x g
W = m x g
W = 2361 MT x 9.81 m/s
2Pemodelan Struktur Lokal
1 X Y Z MODULE_SUPPORT JUL 4 2010 03:42:56 ELEMENTSPemodelan Struktur Lokal
1 MN MX X Y Z MODULE_SUPPORT 102916.472E+08 .944E+08 .142E+09 .189E+09 .236E+09 .283E+09 .330E+09.377E+09 .424E+09 JUN 27 2010 22:14:55 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.010707 SMN =102916 SMX =.424E+09
KONDISI EKSTREM
1 MX X Y Z MODULE_SUPPORT 25933.107E+08 .214E+08 .321E+08 .427E+08 .534E+08 .641E+08 .748E+08 .854E+08 .961E+08 JUL 5 2010 08:53:23 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.705E-03 SMN =25933 SMX =.961E+08 σmax kondisi ekstrem = 96MPa
ANALISA PUSHOVER
increment σmax factor (Mpa) 1 96 2 192 3 289 3.5 337 4 326 5 369 6 401 7 424KONDISI ULTIMATE FAILURE
1 MX X Y Z MODULE_SUPPORT 102916.472E+08 .944E+08 .142E+09 .189E+09 .236E+09 .283E+09 .330E+09 .377E+09 .424E+09
JUN 30 2010 13:05:00 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.010707 SMN =102916 SMX =.424E+09 σmax kondisi plastis deformation = 424MPa
KEANDALAN (SIMULASI MONTE
CARLO)
Perhitungan
keandalan
dilakukan
dengan
menggunakan metode simulasi monte carlo
dengan moda kegagalan:
MK =
σult – σext
dengan:
MK = Moda Kegagalan
σult = tegangan ultimate
σext = tegangan ekstrem
KEANDALAN
(SIMULASI MONTE CARLO)
increment σmax Pof K
factor (Mpa) 1 96 0 1 2 192 0 1 3 289 0.1518 0.8482 3.5 337 0.6952 0.3048 4 326 0.5506 0.4494 5 369 0.911 0.089 7 424 0.9926 0.0074
KEANDALAN LOKAL : KEANDALAN GLOBAL :
Σsucces = 10000
Σfail = 0
Pof = 0 K = 1
Jadi nilai keandalan sistem pondasi
KESIMPULAN (1)
1. Pada kondisi lingkungan ekstrem, yang
dipengaruhi oleh beban angin, gelombang, dan
operasional respon maksimum pada struktur yang sebenarnya terjadi adalah σmax = 96 MPa,
artinya struktur tidak mengalami kegagalan. Harga maksimal ini masih jauh di bawah
kekuatan ultimate struktur yang sebesar 400 MPa.
KESIMPULAN (2)
2. Sehubungan hasil pada butir 1), dan setelah
dilakukan analisis keandalan dengan metode Monte Carlo diperoleh keandalan scantling
support structure system FPSO Belanak terhadap beban ekstrem adalah K=1.0.
KESIMPULAN (3)
3. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan
maka dilakukan analisis pushover dengan
peningkatan interval beban sampai dengan 0.8 x σult material (kriteria ABS) yaitu 320 MPa.
Kegagalan terjadi pada sekitar 3 kali pembebanan kondisi ekstrem lingkungan. Dengan demikian
kegagalan yang terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K=0.8482. Oleh karena itu,
moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.
KESIMPULAN (4)
4. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan
yang lebih tinggi lagi maka dilanjutkan analisis pushover dengan peningkatan interval beban sampai dengan σult material yaitu 400 MPa.
Kegagalan terjadi pada sekitar 7 kali pembebanan kondisi ektrem lingkungan, kegagalan yang
terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K=0.0074. Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.
SARAN
1. Daerah paling kritis pada kondisi ekstrem terdapat pada struktur penegar support structure di atas geladak, sehingga daerah tersebut perlu mendapatkan perhatian lebih pada saat inspeksi.
2. Untuk kajian tugas akhir selanjutnya, struktur
module juga perlu dimodelkan sehingga didapatkan
hasil lebih akurat. Sehingga dapat dibandingkan hasil dari pendekatan pemodelan secara lokal pada dengan pemodelan keseluruhan.
