Analisa Resiko pada Mooring Line Point Mooring) Akibat Beban Kelelahan

(1)

Tugas Akhir

Analisa

Resiko

pada

Mooring Line

SPM (

Single Point Mooring

)

Akibat

Beban

Kelelahan

Dosen Pembimbing :

1. Prof. Ir. Daniel M.Rosyid,Ph.D

2. Ir.Murdjito, M.Sc, Eng

Oleh :

Henny Triastuti Kusumawardhani (4306100018)

(2)

Tugas Akhir



Pemodelan



Batasan

Masalah



Metodologi

Penelitian



Daftar

Pustaka



Data



Latar

Belakang

Masalah



Manfaat



Tujuan



Perumusan

Masalah

TUGAS AKHIR

(3)



Kelelahan

(fatigue) struktur

masih

menjadi

penyebab

mayoritas

kerusakan

pada

bangunan

laut

termasuk

struktur

SPM.



Komponen dari struktur SPM yang

mendapat pengaruh besar dari beban

siklis antara lain pada mooring line.



Analisa resiko dilakukan untuk

penilaian kemungkinan kerusakan

akibat beban kelelahan (fatigue)

serta

mengetahui konsekuensi kegagalan

pada mooring line.

TUGAS AKHIR

LATAR BELAKANG

MASALAH

(4)

DATA

Description Unit Quantity

Number of Compartment - 4

Shell Outer Diameter m 8

Shell Inner Diameter m 1.15

Skirt Outer Diameter m 11.27

Buoy Height m 3.7

Buoy Weight Tones 78.12

Buoy Installed Draft m 1.61

Elevation of COG/Base Line m 2.42

DATA

Single Point Mooring . . .

PT.PERTAMINA,2009

TUGAS AKHIR

(5)

DATA

TUGAS AKHIR

DATA Lingkungan

. . .

PT.PERTAMINA,2009 Description Unit Quantity Mean Higher High Water (MHHW) m 1.0 Mean Lower High Water (MLHW) m 0.87 Mean Sea Level (MSL) m 0.6 Mean Lower Low Water (MLLW) m 0.22 Chard Dantum(CD) m 0.0

Description Symbol Unit Operating Survival Maximum Wave Height H_max m 4 6

Maximum Wave Periode T_max s 7 9

Wind Velocity U_W m/s 18.01 29.84

Surface Current Velocity U_CS m/s 1.5 1.5

Near Bottom Current Velocity U_CB m/s 1 1

(6)

DATA

Mooring Dimention . . .

Description Unit Quantity

Number of Legs - 4

Chain Diameter inches 2.5

Chain Length m 190

Chain Type - Studlink

Unit Weigth in Air kg/m 87.24

Unit Weigth in Water kg/m 75.93

Limit breaking strength kN 3123.3

Pretension kN 49.14

Pretension Angle (w/horizontal) - 40.48°

TUGAS AKHIR

(7)

DATA

DATA Tanker

Dimention . . .

TUGAS AKHIR

Description Symbol Unit Quantity Length LPP m 177 Breadth B m 28 Depth D m 15.4 Draught T m 11.7 Displacement Δ Tonne 46775 Ref to KellLevel KG m 7.6

(8)

TUGAS AKHIR

SPM (Single Point Mooring)

www.rodjohnson.com Mooring chain SPM Tanker Mooring chain Mooring hawser

(9)

PERUMUSAN MASALAH

1. Berapa

peluang

terjadinya

kegagalan

(Probability of Failure)

pada

mooring line struktur

SPM

akibat

beban

kelelahan?

2. Bagaimana

tingkat

resiko

pada

mooring line struktur

SPM akibat

beban

kelelahan?

TUGAS AKHIR

(10)

TUJUAN

1. Mengetahui

peluang

terjadinya

kegagalan

(Probability of Failure) pada

mooring line

struktur

SPM akibat

beban

kelelahan.

2. Mengetahui

tingkat

resiko

pada

mooring

line struktur

SPM akibat

beban

kelelahan.

TUGAS AKHIR

(11)

MANFAAT

Mengetahui peluang

mooring line pada

struktur

SPM mengalami

kegagalan

akibat

beban

kelelahan

serta

mengetahui

tingkat

resiko

yang terjadi

sehingga

dapat

menjadi masukan bagi perusahaan

terkait mengurangi

kerusakan

yang

terjadi.

TUGAS AKHIR

(12)

BATASAN MASALAH



Single Point Mooring (SPM) yang

dianalisa adalah SPM 35.000 DWT milik

PT.PERTAMINA RU VI Balongan,

Indramayu, Jawa Barat.



Tanker ditambat dengan sistem Hawser.



Analisa Kelelahan hanya pada Mooring

Line.



Mooring line diasumsikan

rantai

(chain)

dan

daya

dukung

jangkar

diabaikan.

TUGAS AKHIR

(13)

BATASAN MASALAH



Konfigurasi

jumlah

mooring line yaitu

4.



Arah

gelombang

adalah

dari

arah

head

seas.



Beban

lingkungan

menggunakan

metode

colline dengan

arah

kapal

terhadap

mooring line yaitu

inline dan between

line.



Gerakan

hose

dan

subsea

hose

diabaikan.

TUGAS AKHIR

(14)

BATASAN MASALAH



Perhitungan

kelelahan

dengan

metode

Rainflow

dengan

bantuan

software

ORCAFLEX



Moda

Kegagalan

berdasarkan

moda

kegagalan

berbasis

kelelahan



Perhitungan

keandalan

menggunakan

simulasi

Monte Carlo

TUGAS AKHIR

(15)

Metodologi

Penelitian

Secara umum sistematika pengerjaan Tugas Akhir ini adalah

sebagai berikut :

METODOLOGI

PENELITIAN

TUGAS AKHIR

MULAI Studi Literatur Pengumpulan Data Permodelan Tanker Dengan MAXSURF Permodelan

SPM dan Tanker Dengan

MOSES

A B

Permodelan

SPM dan Tanker Dengan

ORCAFLEX Validasi dengan DNV OS 301 YA A B Running Analisa Kelelahan Analisa Keandalan T I D A K Analisa Resiko

(peluang kegagalan & konsekuensi) Selesai

(16)

PEMODELAN

Koefisien Hidrostatik Tanker dengan Pemodelan Maxsurf

Parameter Unit Quantity Displacement Ton 46766.556 LOA m 181.5 Draft to Baseline m 11.7 LWL m 176.58 Beam m 28 Depth m 15.4

Pemodelan

Maxsurf . . .

TUGAS AKHIR

(17)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Pemodelan

Tanker dengan

Moses . . .

Model geometri Tanker Tampak isometri

Model Geometri Tanker Tampak Bow

(18)

PEMODELAN

Validasi

. . .

Pemodelan Tanker dengan MAXSURF dan Pemodelan dengan Menggunakan MOSES :

Parameter

Unit Maxsurf Moses Selisih (%) Displacement Ton 46766.556 46670 0.2 LOA m 181.5 181.5 0 Draft to Baseline m 11.7 11.7 0 LWL m 176.58 177 0.22 Beam m 28 28 0 Depth m 15.4 15.4 0

TUGAS AKHIR

(19)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Pemodelan

Single Point Mooring (SPM)

dengan

Moses

(20)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Grafik

RAO Tanker . . .

Grafik RAO Motion Tanker

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 1.5 2 Frequency (rad/sec) RAO ( m /m ) surge sway heave

(21)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Grafik

RAO SPM . . .

R R E E S S P P O O N N A A M M P P L L I I T T U U D D E E O O P P E E R R A A T T O O R R S S

RAO

(22)

PEMODELAN

Pemodelan

dengan

ORCAFLEX. . .

Model Strukturdengan Orcaflex Tampak samping

Inline

TUGAS AKHIR

Model Struktur dengan Orcaflex Tampak Atas

(23)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Model Struktur dengan Orcaflex Tampaksamping

Between Line

Pemodelan

dengan

ORCAFLEX. . .

Model Struktur dengan Orcaflex Tampak Atas

(24)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

Pembagian

SEGMENT

pada

Mooring

(25)

PEMODELAN

TUGAS AKHIR

TENSION pada

Mooring Chain . . .

Inline

(26)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Running fatigue sehingga menghasilkan damage (D)

Damage dikonversi menjadi umur kelelahan pada mooring

menggunakan persamaan T=1/D tahun

(27)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

(28)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Analisa Keandalan

moda kegagalan berbasis kelelahan yaitu : f(x) =

dengan :

K = intersepsi kurva S-N Г = gamma function

m = kemiringan kurva S-N σwave = wave frequency

σlow = low frequency

T = tension

niw = jumlah siklus saat wave frequency

nil = jumlah siklus saat low frequency

                                     m low il m wave iw T n T n m K   2 2 2 2 2 1 1

(29)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Parameter Statistik Mooring parameter statistik Kondisi _Jenis Distribusi inline Between Line

Chain 1 μ 502 287 normal σ 3.309 5.254 Chain 2 μ 87.9 354.6 normal σ 5.358 5.213 Chain 3 μ 608.5 356.3 normal σ 3.091 5.209 Chain 4 μ 81.91 291.5 normal σ 5.041 5.267

(30)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Kriteria Rangking Peluang Kegagalan

kategori deskripsi nilai

1 Frekuensi kejadian sangat rendah sehingga dapat diabaikan <10-5

2 Kejadian jarang terjadi 10-4_>10-5

3 Kejadian secara individu tidak diharapkan terjadi,namun bisa

terjadi 10

-3_>10-4

4 Kejadian secara individu mungkin jarang terjadi selama umur

desain struktur ( biasanya selama 100 tahun/kondisi badai) 10

-2_>10-3

(31)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Peluang Kegagalan dan Rangking Kegagalan

Mooring

Peluang Kegagalan

Rangking Peluang Kegagalan

inline Between Line inLine

Between Line chain 1 7 x 10-3 _{4.6 x 10}-3 3 3 chain 2 2.8 x 10-3 _{4.9 x 10}-3 3 3 chain 3 8 x 10-3 5 x 10-3 3 3 chain 4 2.7 x 10-3 _{4.7 x 10}-3 3 3

(32)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Material Properti Offshore Chain

Grade SMYS (MPa) SMTS (MPa) R3 410 690 R3S 490 770 R4 580 860 Sumber : DNV OS 301,2004

Kriteria Rangking Konsekuensi

Rangking

MaximumEquivalent Stress Deskripsi

1 < 0.9 SMYS tidak bahaya

2 0.9 SMYS -SMYS Bahayarendah

3 SMYS -SMTS Bahayarendah

4 SMTS – 1.1 SMTS Bahaya besar

(33)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Konsekuensi Kegagalan (C) : Mooring Inline Ranking Between Line Ranking Maximum Equivalent Stress (MPa) kriteria Maximum Equivalent Stress (MPa) kriteria Chain 1 386.15 0.96SMYS 2 318.70 0.77 SMYS 1 Chain 2 188.69 0.46 SMYS 1 377.49 0.92 SMYS 2 Chain 3 588.97 1.4 SMYS 3 379.89 0.93 SMYS 2

(34)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

Tabulasi Untuk Matriks Resiko

Mooring inline Between line

Pof C Pof C chain 1 3 2 3 1 chain 2 3 ₁ ₃ ₂ chain 3 3 ₃ ₃ ₂ chain 4 3 ₁ ₃ ₁

(35)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

MATRIKS RESIKO Untuk kondisi inline

(36)

Analisa

dan

Pembahasan

TUGAS AKHIR

MATRIKS RESIKO

(37)

KESIMPULAN

TUGAS AKHIR

1. Peluang kegagalan (PoF) dengan simulasi Monte Carlo pada masing-masing mooring line adalah sebagai berikut:

kondisi inline peluang kegagalan untuk chain 1 adalah 0.007,

chain 2 adalah 0.003, chain 3 adalah 0.008 dan chain 4 adalah

0.0027 .

kondisi between line peluang kegagalan untuk chain 1 adalah 0.0046, chain 2 adalah 0.0049, chain 3 adalah 0.005 dan chain 4 adalah 0.0047.

2. Tingkat resiko pada mooring line adalah sebagai berikut :

kondisi inline untuk chain 3 berada pada daerah ALARP sedangkan untuk chain lainnya berada pada daerah hijau atau daerah dimana resiko dapat diterima.

kondisi between line untuk semua chain berada pada daerah hijau atau daerah dimana resiko dapat diterima.

(38)

SARAN

TUGAS AKHIR

1. Metode yang digunakan dalam mencari keandalan sistem dapat divariasikan dengan menggunakan metode selain monte carlo seperti metode AFOSM. 2. Perlu dipertimbangkan juga apabila beban gelombang

dan arus terjadi dari arah heading yang berbeda (Crossline).

3. Dipertimbangkan subsea hose untuk dimodelkan. 4. Untuk mengurangi resiko kegagalan perlu

dipertimbangkan penggunaan tanker yang lebih kecil sehingga menambah umur kelelahan (fatigue life) dan menambah jumlah mooring line menjadi 5 atau 6 .