Kajian Teknis Konversi Acc. Barge 230 ft- 270 ft, Study kasus
MV. Borneo Prince
Sunawan
Abstrak
Dasar pertimbangan utama Convertion barge adalah tuntutan tugas pokok sebagai accommodation barge sekaligus sebagai sarana untuk mengakomodir keperluan serta peralatan berat dari darat ke drilling platform. Fungsi ganda accommodation work barge harus ditunjangdengan struktur yang baik, untuk mendapatkan komponen struktur yang efektif dan effisien dibutuhkan pengembangan suatu prosedur perancangan struktur yang sepenuhnya rasional yang telah dilakukan dalam berbagai bidang. Diantara procedure terpenting dari proses spiral perancangan adalah proses analisa. Pada skripsi ini, analisa dilakukan dengan FEM (Finite Element Method) untuk mengetahui respon sebuah desain terhadap pembebanan, hasil analisa tersebut akan digunakan sebagai dasar kelayakan terhadap sebuah covertion barge
Kata kunci: Accomodation Barge, FEM.
Pendahuluan
Untuk memanfaatkan berbagai sumber daya alam yang ada dilaut, dibutuhkan suatu system rekayasa maritime yang dirancang sepenuhnya dengan memperhatikan tugas pokok system tersebut. Salah satunya adalah acomodaton barge. Accomodation barge disini berfungsi sebagai tempat akomodasi offshore engineer yang bekerja di drilling platform pada pengeboran minyak lepas pantai. Terlepas dari fungsi utama sebagai tempat akomodasi, accommodation barge kemudian berkembang menjadi acomodation work barge yang tidak hanya berfungsi sebagai tempat akomodasi, namun juga berfungsi sebagai sarana untuk mengakomodir keperluan serta peralatan berat dari darat ke drilling platform yang sebelumya fungsi ini dilakukan oleh floating crane (crane apung).
Dengan memperhatikan tugas pokok tersebut, accommodation work barge kemudian dilengkapi dengan pedestal crane dengan kapasitas tertentu sesuai tuntutan kinerja untuk mengakomodir peralatan berat atau membawa bagian sub assembly platform yang kemudian akan diereksikan ke platform tersebut. Resiko kegagalan sebuah convertion barge akan berdampak pada sisi teknomik yang sangat besar, untuk itu harus dilakukan analisa terhadap subsistem penyusun accommodation barge tersebut, terutama pada strukturnya.
Ada banyak metode analisa struktur yang dalam beberapa dekade ini sering digunakan, diantaranya adalah FEM (Finite Element Method), metode ini secara garis besar terdiri atas beberapa tahapan yang meliputi pembuatan model geometris, mendefinisikan material dan sifat mekaniknya, menentukan elemen dan atributnya, diskritisasi / meshing, pemberian dan definisi beban, tahap solusi dan pembacaan hasil.
Dari hasil analisa tersebut, dapat diketahui kemungkinan kegagalan struktur pada accommodation work barge yang kemudian akan dilakukan perubahan pada system konstruksinya, hingga didapatkan sebuah komposisi struktur yang layak untuk menjadi dasar dilakukanya sebuah conversion barge.
Accommodation barge merupakan kapal khusus yang berfungsi sebagai tempat acomodasi drilling engineer yang melakukan pengeboran minyak lepas pantai, dengan tugas pokok tersebut accommodation barge dilengkapi dengan banyak fasilitas untuk menunjang kelancaran serta kenyamanan drilling engineer.
Struktu berfungs bentuk s dari bera Secara g terdapat memanj system memiliki kestabila pada be digunaka berupa g Perhitun demikian kapal. B muatany penyeba sederha tekan ke berubah integras struktur kegagala melintan dilakuka dilakuka mengeta r Convertion Komponen s si sebagai k sedemikian agam plat be garis besar k tnya pembuj ang sering d kontruksi ini i kekuatan m Konstruksi an bentuk le eberapa balo 1. Kon 2. Mud 3. Kek Konstruksi an kontruks gading-gadin ngan kekua Perhitungan n, diperoleh Beban yang ya dengan aran beban p ana untuk me eatas umum h arah pada i numeric un kapal dapa an struktur y Untuk itu p ng kapal, lan an pembeba an analisa se ahui respon s n barge struktur kapa komponen pe rupa. Karakt erpenegar, p komponen st jur yang ter digunakan u i dipilihkaren memanjang ya melintang, ngkungan ba k melintang nstruksi sede dah dalam p kuatan melin kombinasi a i memanjang ng. atan memanj n kekuatan hubungan a bekerja dipe beban yan pada masing emperoleh b nya tidak sa sepanjang ntuk menghit at terjadi da yang mangak perlu dilakuk ngkah awaln nan dan pe ecara manua struktur terha al seringkali d enguat utam teristik utam pelat dengan truktur kapal rlihat domina untuk kapal y na memiliki ang lebih ba adanya bal alok-balok m utama yang erhana pembanguna tang baik adalah dima g. Sedangka jang kapal kapal dilaku antara beban eroleh dari s ng tersebar masing dala besar beban ama seoanja kapal. Selan tung gaya lin ari tingkat te kibatkan kapa kan pengece nya adalah enambahan l dan kompu adap pembe Gamba Accomodati didesain den ma jga berfun a struktur ka n pembujur s l dibagi menj an dari pad yang memili kelebihan m ik dari pada ok-balok me melintang. Se berdekatan. n ana pada k an untuk kon ukan denga n, gaya linta elisih antara gaya teka am blok-blok yang bekerj ang kapal, m njunya denga ntang dan m erkecil sepe al tenggelam ekan secara mengetahui pedestal cra uterisasi seba ebanan terse ar 1 on barge ngan fungsi g ngsi sebagai apal adalah serta pilar ma jadi 3 jenis k a pelintang-ki panang d modulus mem konstruksim emanjang h dangkan unt Kelebihan k konstruksi g nstruksi sisi an model an ang (shear), a beban yang an keatas ( k beban diskr a. Karena p maka distribu an metode r oment vertic rti retak ata m. a dini terha daerah kriti ane pada ba agaimana an but. ganda, pelat bagian ked komposisi s aupun penum konstruksi. K -pelintang ko iatas 90m, a manjang yan elintang. hanya berfu tuk pembagi konstruksi me geladak dan digunakan nalisa balok dan momen g tersebar p (buoyancy). rit, maka dap
enyebaran b si beban ter rumus simps cal memanja au terjadinya adap kekuat is pada kons agian haluan nalisa denga kulit misalny dap air yang structural yan mpu berbent Konstruksi me onstruksi. Ko ataupun pad g berarti ka ngsi untuk an gaya, terp elintang dian n konstruksi konstruksi m k prismatic. n vertical me pada berat k Dengan m pat dilakukan berat kapal d rsebut berva son, dapat d ang kapal. Ke a deformasi, tan memanj struksi kapa n kapal. Se n FEM/ANSY ya, selain memiliki ng terdiri tuk profil. emajang, onstruksi da barge, pal akan menaga pusatkan ntaranya: bottom, melintang Dengan emanjang apal dan membagu n tabulasi dan gaya ariasi dan dilakukan egagalan , sampai ang dan al setelah lanjutnya YS untuk
Konsep Konsep konsep 1000mm p Dasar Ana p Konversi Penentuan k konversi ini, m pada sisi p lisa FEM konsep konv desain awa ortside serta Fl versi dipilih b l lambung ka a bagian spoo Gambar 2 low Chart FE berdasarkan apal di poton on head. Gamba Konsep ko EM efisiensi ma ng di bagian ar 3 onversi aterial dan k 1000mm pad kekuatan kap da sisi starb pal, pada oard dan
Gambar 4 Hasil konversi
Penyebaran Berat
Dari perhitungan berat konstruksi dan berat dari volume tangki-tangki, salanjutnya hasil perhitungan tersebut ditabulasikan pada table load case atau pembebanan, selanjutnya dari table tersebut di lakukan simulasi untuk mendapatkan kurva kekuatan memanjang yang didalamnya kita bisa mengetahui kondisi beban dan penyebaran berat campuran. Berikut ini adalah tabulasi loadcase/ pembebanan dari keseluruhan komponen yang terdapat di Accomodation barge.
Pengecekan kekuatan kapal
Pengecekan kekuatan kapal dimulai dengan Pengecekan tegangan. 1. Pada kondisi air tenang
M(x) swmax = 9544.0 tonm
= 954400000.0 kgcm
Pada kondisi ini geladak mengalami beban tarik, bottom mengalami baban tekan. σdeck = Mmax/Wdeck
= 954400000/ - 1545202.28 = -617.65 kg/cm2
σbottom = Mmax/Wbottom
= 954400000/ 1528826.60 = 624.26 kg/cm2
2. Kondisi Saging
M(x) swmax = 3938.0 tonm
= 393800000.0 kgcm
Pada kondisi ini geladak mengalami beban tekan, bottom mengalami baban tarik. σdeck = Mmax/Wdeck
= 393800000/ - 1545202.28 = -254.85 kg/cm2
σbottom = Mmax/Wbottom
= 393800000/ 1528826.60 = 257.58 kg/cm2
3. Kondisi Hogging
M(x) swmax = 16557 tonm
= 1655700000.0 kgcm
Pada kondisi ini geladak mengalami beban tarik, bottom mengalami baban tekan. σdeck = Mmax/Wdeck
= 1655700000/ - 1545202.28 = -1071.1 kg/cm2
σbottom = Mmax/Wbottom
= 1655700000/ 1528826.60 = 1082.98 kg/cm2
Longitudinal stress yang diizinkan (tegangan maksimum) σp = 15 (L/k)0.5 [n/mm2] untuk L<100m = 15 x (82.30/1)0.5 = 136.07 N/mm2 =13.607.9 N/cm2 = 1387.14 kg/cm2
Dari perhitungan diatas di perolehkesimpulan sebagai berikut: 1. Pada kondisi air tenang
σdeck = -617.65 kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = 624.26 kg/cm2 < tegangan maksimum 2. Pada kondisi air saging
σdeck = -254.85 kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = 257.58 kg/cm2 < tegangan maksimum 3. Pada kondisi air hoging
σdeck = -1071.85 kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = 1082.98 kg/cm2 < tegangan maksimum
Jadi σdeck dan σbottom pada semua kondisi (air tenang, saging dan hooging) memenuhi persyaratan BKI, karena kurang dari tegangan maksimum
Pemodelan Objek
Dalam tugas akhir ini pemodelan dan analisa menggunakan pendekatan finite element method. Dimana preprocessor ini merupakan analisa yang digunakan untuk melakukan analisa local dengan menggunakan teori Finite Element Method (FEM). Secara umum, proses analisa terbagi dalam beberapa tahap.
Tahap pembuatan model geometri merupakan awal yang sangat pemting dalam analisa elemen hingga. Pembuatan model diupayakan agar sesuai atau mendekati kondisi yang sebenarnya. Sebelum melakukan pemodelan geometri, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah :
1. Unit
Dalam pembuatan model dituntut konsistensi dalam penggunaan input satuan mulai dari awal pemodelan hingga penampilan hasil analisa.
2. Sistem koordinat dan working plan
Sistem koordinat memakai system koordinat kartesian XYZ yang berporos pada titik 0,0,0. Sedangkan working plan merupakan bidang kerja yang mengacu pada sistem koordinat.
Gambar diatas menunjukan model yang didesain dengan menggunakan ansys icem, selanjutnya dilakukan proses meshing sperti ditunjukan gambar diberikut :
Gambar 6. Model yang telah di meshing
Tahap selanjutnya adalah penentuan material properties, pada tahap ini akan input yang dibutuhkan antara lain adalah sebagai young modulus, shear modulus dll.
Setelah Material properties ditentukan, tahap selanjutnya adalah pembagian pembebanan dan bagian yang menjadi tumpuan.
Gambar 7. Pembagian Pembebanan dan Tumpuan
Analisa Tegangan Maksimum.
Setelah Seluruh Parameter input untuk proses analisa selesai, tahap selanjutnya adalah menganalisa model yang telah kita buat sebelumnya.
Dari proses analisa, akan keluar result berupa file xdbf, file tersebut dapat kita akses sehingga dapat diketahui hasil analisa yang telah kita lakukan.
Gambar 8. Hasil Analisa FEM
Dari hasil analisa dengan FEM, diketahui tegangan maksimum yang mampu diterima oleh struktur geladak utama dan struktur bottom adalah 1.75x103 N/mm2 .
Kesimpulan.
Dari analisa yang telah dilakukan dapat disimpulkan :
1. Tegangan pada berbagai kondisi kapal adalah sebagai berikut:
a. Pada kondisi air tenang, struktur geldak mengalami tegangan tarik 617.65 kg/cm2 dan
struktur bottom mengalami tegangan tekan 624.26 kg/cm2.
b. Pada kondisi saging, struktur geldak mengalami tegangan tarik 254.85 kg/cm2 dan struktur bottom mengalami tegangan tekan 257.58 kg/cm2.
c. Pada kondisi hoging, struktur geldak mengalami tegangan tarik 1071.1kg/cm2 dan
struktur bottom mengalami tegangan tekan 10.82.98 kg/cm2.
2. Longitidinal stress maksimal yang diizinkan oleh klasifikasi adalah 1387.14 kg/cm2. 3. Tegangan maksimum pada struktur kapal dari hasil analisa dengan FEM adalah 17.38 x
103.
4. Tegangan pada struktur deck dan struktur bottom pada semua kondisi (air tenang, saging dan hooging) memenuhi persyaratan klasifikasi, karena kurang dari tegangan maksimum dan hasil analisa dengan FEM.
5. Konversi pada barge dengan konsep yang telah ditentukan sebelumnya, telah memenuhi aturan klasifikasi dari segi kekuatan dan struktur kapal.
Referensi
1. J.Harvey, Ship Structural Design Consep, 1975, Cornel Maritime Press,Inc. , Cambrige, Mariland.
2. J.N. Reddy, An Introduction to The Finite Element Method, 2005, McGraw-Hill, New York. 3. TMD, Exercise 1-Roof truss R1 (Mg-3), 2008, Surabaya.
4. TMD, Exercise 2-Platform, 2008, Surabaya.
5. TMD, Exercise 2-Plate With Hole (Mg-6), 2008, Surabaya. 6. M.Rosyid. Daniel, Kekuatan Struktur Kapal, 1999, Surabaya. 7. Biro Klasifikasi Indonesia Vol II, 2009, Jakarta.
8. IMO, Ch 3, Design criteria aoolicable to all ship. 9. SOLAS, II-1/8, Range of residual positive stability.
