PERHITUNGAN FATIGUE LIFE KAPAL TANKER SINGLE HULL DIATAS DWT YANG BEROPERASI DI INDONESIA USIA LEBIH DARI 15 TAHUN PADA TAHUN 2012

PRESENTASI

TUGAS AKHIR

“

_{PERHITUNGAN FATIGUE LIFE KAPAL TANKER}

SINGLE HULL DIATAS 20.000 DWT YANG

BEROPERASI DI INDONESIA USIA LEBIH DARI 15

TAHUN PADA TAHUN 2012”

Oleh :

Argo Yogiarto- 4109 100 055

Dosen Pembimbing :

Ir. Asjhar Imron, M.Sc, MSE., PED.

Ir. Soeweify, M.Eng.

1999



Tenggelamnya tanker (

single hull

) ERIKA dilepas pantai Perancis(Desember 1999) yang

menyebabkan polusi (

oil spill

) perairan sekitarnya, maka banyak terjadi perubahan dalam

peraturan klasifikasi, statutori, dan perdagangan yang bertujuan umtuk meningkatkan

kualitas pengoperasian tanker minyak.

2001



IMO melalui peraturan MARPOL 73/78-Annex 1, Regulation 13G, Amandemen 2001,

mengeluarkan peraturan mengenai “

phase-out

” kapal tanker single hull. Dan Regulation

13 F mengenai

wingtanks

dan

double bottom tanks

, alias “

double hull

”.



MARPOL mengeluarkan program

Condition Assesment Scheme

(CAS).

2002



Nopember 2002, terjadi malapetaka yang menimpa kapal tanker “PRESTIGE”, yang

usianya saat itu mencapai 26 tahun, dan dengan kondisi yang sama seperti ERIKA, yang

menyebabkan polusi di lepas pantai Galicia, Spanyol. Sehingga Uni Eropa mempercepat

masa phase-out kapal tanker single-hull

2005



Timbulnya persetujuan untuk memperbaiki amandemen regulasi 13 G.



Peraturan mengenai CAS juga mengalami perubahan, antara lain bahwa tanker kategori

1 dan 2 harus menjalani CAS apabila kapal mencapai usia 15 tahun. Sedangkan

pengangkutan minyak berat hanya dapat dilakukan dengan tanker-tanker

double hull

.



Peraturan menteri perhubungan KM.66 tahun 2005 mewajibkan kapal tanker single-hull



Peraturan klasifikasi yang bagaimana yang

akan digunakan dalam pengerjaan tugas

akhir ini?



Bagaimana menghitung

fatigue life

kapal

berdasarkan peraturan klasifikasi?



Apakah kapal tanker yang dianalisa sudah



Tebal pelat kapal pada tahun 2008 saat

menjalani

docking

survey

digolongkan

menjadi 3 bagian, yaitu: 95%, 90%, dan 85%

dari tebal pelat desain.



Laju korosi pada struktur kapal mengacu

pada jurnal “

Risk assesment of aging ship

hull structures in the presence of corrotion

and fatigue

”, (Unyime O. Akpan, T.S. Koko, B.



Memahami hal-hal apa saja yang harus

disiapkan dalam

fatigue life assessment ship

structure.



Mengetahui dan menerapkan peraturan

klasifikasi yang digunakan dalam pengerjaan

tugas akhir ini.



Mengidentifikasi bagian mana saja dari kapal

yang dikaji dan yang akan dijadikan sebagai

pedoman dalam perhitungan.

Tinjauan Pustaka



Zakky, Ahmad (2012) telah melakukan studi kasus pada kapal FSO 109.00 DWT mengenai

analisa fatigue pada floating storage dengan metode S-N curve. Cummulative fatigue damage

dihitung dengan menggunakan metode simplified fatigue analisis berdasarkan

Palmgren-miner rules. Rentang tegangan yang merupakan fungsi dari Miners rule didapat dari analisa

elemen hingga. Hasil akhir berupa estimasi umur konstruksi FSO selama masa operasi 25

tahun.



Septiana, Dita (2012) telah melakukan analisa fatigue pada bracket kapal tanker berdasarkan

Common Structural Rules Oil Tanker. Beliau menyebutkan bahwa bracket merupakan

konstruksi penopang penegar. Penggunaan bracket dapat memperkecil modulus dari penegar

sehingga kapal menjadi lebih ringan. Bracker juga memiliki fatigue life yang berpengaruh

terhadap umur kapal.



Kurnadianto, Pradetya (2012) telah melakukan penelitian tentang perkiraan umur konstruksi

FPSO konversi dari tanker dengan analisis fatigue dua metode yaitu simplified dan

determinictic. Hasilnya metode simplified lebih akurat, metode simplified merupakan

metode perhitungan fatigue dengan mempertimbangkan probabilitas dari kejadian gelombang

yang terdistribusi secara acak, dengan adanya faktor weibull shape parameter. Faktor weibull

digunakan dalam perhitungan fatigue menurut CSR.



Common Structural Rule – fatigue strength assesment



Beban yang ditimbulkan akibat gelombang (Stress range)



Vertikal bending moment



Horizontal bending moment



Eksternal pressure



Internal tank pressure



2 kondisi loading : full load dan normal ballast



Konsep net thickness



Palmgren-Miner’s linear damage model (DMi)



Long term stress range distribution dideskripsikan oleh

Weibull distribution (Sri)



2 metode



Nominal stress approach – pada longitudinal end

connections



Hull girder load



Asumsi struktur kapal seperti single-beam



Mengidentifikasi kekuatan melintang struktur dengan parameter tengangan,

momen inersia, dan modulus penampang



Tegangan ijin untuk perhitungan longitudinal strength berdasaarkan regulasi

CSR sebesar 190 N/mm2



konsep “net thickness”



Penaksiran kelelahan sederhana(Simplified fatigue assessment)



Untukmarine structure, fungsi probabilitas dari rentang tegangan dapat

digambarkan dengan parameter distribusiWeibull.



Selanjutnya, rasio cumulative fatigue damage (DM) dapat diubah kedalam

perhitungan umur kelelahan menggunakan persamaan dibawah ini (Common

Structural Rules for Double Hull Oil Tanker, 2010).



Total stress range didapatkan berdasarkan rumus sebagai berikut:

Data struktur yang digunakan dalam tugas akhir ini

adalah

struktur

tanker

dengan

dua

longitudinal

bulkheads(sekatmemanjang).

Ukuran

utama

tanker

tersebut sebagaimana ditunjukkan pada tabel dibawah

ini:



Pemodelanfinite element dari struktur lambung kapal dilakukan dengan bantuan software

ANSYS versi12. Metode pemodelan elemen hingga yang digunakana dalah Global finite

element analysis. Struktur yang dimodelkan mulai dari frame 48 hingga frame 68, yang

Ketentuan pemodelan finite element berdasarkan Common Structural

Rules for Double Hull Oil Tankers:



minimal meng-cover area ruang muat disekitar midship



minimal dimodelkan 3 ruang muat



ukuran meshing mengikuti jarak antak penegar



ketentuan ketebalan pelat ditambahkan -0.5 tcor



untuk pelat kulit didefinisikan sebagai shell element

FULL

LOAD

Berdasarkan CSR for Double Hull Oil Tanker, perhitungan kelelahan harus dilakukan

pada setiap lokasi yang berpotensi terjadi keretakan. Lokasi–lokasi tersebut antara lain:

Index Lokasi Frame Detil M1

Sambungan antara bottom longitudinal Frame 65 dengan web frame Frame 58 Frame 51 M2

Sambungan antara side longitudinal Frame 65 dengan web frame Frame 58 Frame 51 M3

Sambungan antara longitudinal bulkhead stiffner Frame 65 dengan web frame Frame 58 Frame 51 M4

Sambungan antara side longitudinal Frame 68 dengan transverse bulkhead Frame 62 Frame 54 M5

Sambungan antara bottom longitudinal Frame 65 dengan web frame Frame 58 Frame 51

Pengecekan Tegangan σ_deck σbottom σp max Ket. Kesimpulan Kondisi Air Tenang 144.708 121.535 190 < Teg. Max Accepted

Wbottom Wdeck Wmin Ket. Kesimpulan 1.23E+10 1.04E+10 1.02E+10 > Wmin Accepted

INA Ket. Kesimpulan

9.76E+13 > I v-min Accepted

Total Conclusion Accepted

Pengecekan Modulus

Pengecekan Momen Inersia I v-min

5.06E+13

Titik Berat terhadap dasar (Z1) = S2 / S1

= 15696621479.871 / 1983047.15 = 7915.405 mm 7.915405 m Titik Berat terhadap deck (Z2) = H - Z1

= 9424.59 mm 9.424595 m

I

_xx

= S

₃

+ S

₄

= 221241926480917.000 + 562694812702.01

=

2.22E+14

mm

4

I_NA = I_xx - ( Z₁ )2 . S₁ = 221804621293619.000 - [(7915.41^2) x 1983047.148] = 9.76E+13 mm4

Modulus penampang thd bottom ( W_bot ) = I_NA / Z₁

= 97559503814491.700 / 7915.41 = 1.23E+10 mm3

Modulus penampang thd deck ( W_deck ) = I_NA / Z₂

= 97559503814491.700 / 9424.59 = 1.04E+10 mm3

Stress range kondisi 95%

Stress range kondisi 90%

Stress range kondisi 85%

1 & 2 122 68 101 65 122 3 & 4 122 68 101 65 122 5A & 5B 122 68 101 65 122 6A & 6B 122 68 101 65 122 1 & 2 106 93 93 91 105 3 & 4 106 93 93 91 105 5A & 5B 106 93 93 91 105 6A & 6B 106 93 93 91 105 M1 M2 M3 M4 M5 Load Case FC BC Kondisi 1 & 2 130 71 107 68 129 3 & 4 130 71 107 68 129 5A & 5B 130 71 107 68 129 6A & 6B 130 71 107 68 129 1 & 2 113 98 99 96 112 3 & 4 113 98 99 96 112 5A & 5B 113 98 99 96 112 6A & 6B 113 98 99 96 112 M4 M5 FC BC

Kondisi Load Case M1 M2 M3

1 & 2 127 72 103 69 126 3 & 4 127 72 103 69 126 5A & 5B 127 72 103 69 126 6A & 6B 127 72 103 69 126 1 & 2 108 96 93 93 107 3 & 4 108 95 93 93 107 5A & 5B 108 96 93 93 107 6A & 6B 108 96 93 93 107 M4 M5 FC BC

Kondisi Load Case M1 M2 M3

kompartemen 1

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T T

BULKHEAD C C C C T C C C

SIDE C T T C T T T T

kompartemen 2

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T T

BULKHEAD T T T C C C T C

SIDE C T C C T T T C

kompartemen 3

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T T BULKHEAD C C C C T C C C SIDE C T T C T T T T F U L L L O A C LC 6a+6b LC 6a+6b LC 1 LC 2 LC 3 LC 4 LC 5a+5b LC 1 LC 2 LC 3 LC 4 LC 5a+5b LC 6a+6b LC 4 LC 3 LC 2 LC 1 LC 5a+5b kompartemen 1

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T T

BULKHEAD T C C C C C C T

SIDE C T C C T T T C

kompartemen 2

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T C C T T T T

BULKHEAD C C C C C C T C

SIDE C T T C T T T T

kompartemen 3

KIRI KANAN KIRI KANAN

BOTTOM C T T C T T T T BULKHEAD T C C C C C C T SIDE C T C C T T T C LC 6a+6b B A L L A S T LC 1 LC 2 LC 3 LC 4 LC 5a+5b LC 6a+6b LC 1 LC 2 LC 3 LC 4 LC 5a+5b LC 6a+6b LC 1 LC 2 LC 3 LC 4 LC 5a+5b

Local connection M1 kondisi 90%

Local connection M2 kondisi 95%

S1 S2 total stress range s mean D

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 17 -35 68 -9 25 -43 50.937 0.0301 17 -19 68 -1 33 -35 53.7719 0.03865 30 26 68 28 62 -6 65.8459 0.09475 21 19 68 20 54 -14 62.7129 0.0768 20 -22 93 -1 46 -48 74.2385 0.15634 -20 -20 93 -20 27 -66 66.3276 0.09774 28 23 93 25 72 -21 84.9754 0.26743 22 -43 93 -11 36 -57 70.5682 0.12687

s tensile s compression Sri

S1 S2 total stress range s mean

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 15 -35 130 -10 55 -75 99.56 0.290795 -15 -25 130 -20 45 -85 95.71 0.251403 41 25 130 33 98 -32 116.76 0.513943 30 20 130 25 90 -40 113.57 0.466358 20 -26 113 -3 53 -59 89.11 0.192358 8 -25 113 -8 48 -65 86.90 0.174777 22 27 113 24 81 -32 100.08 0.296374 15 32 113 24 80 -33 99.77 0.292969

s tensile s compression Sri D

M1 M2 M3 M4 M5 Index Lokasi DM fatigue life [tahun]

Frame 65 1.956 12.8 Frame 58 2.271 11.0 Frame 51 2.100 11.9 Frame 65 0.889 28.1 Frame 58 1.098 22.8 Frame 51 1.035 24.2 Frame 65 1.243 20.1 Frame 58 1.541 16.2 Frame 51 1.062 23.5 Frame 62 0.906 27.6 Frame 54 1.031 24.2 Frame 48 0.949 26.4 Frame 65 2.937 8.5 Frame 58 3.229 7.7 Frame 51 3.120 8.0 M1 M2 M3 M4 M5

Index Lokasi DM fatigue life _[tahun] Frame 65 2.479 10.1 Frame 58 2.713 9.2 Frame 51 2.647 9.4 Frame 65 1.229 20.3 Frame 58 1.331 18.8 Frame 51 1.157 21.6 Frame 65 1.572 15.9 Frame 58 1.897 13.2 Frame 51 1.483 16.9 Frame 62 0.936 26.7 Frame 54 1.302 19.2 Frame 48 1.177 21.2 Frame 65 3.677 6.8 Frame 58 3.890 6.4 Frame 51 3.820 6.5 M5 M1 M2 M3 M4 Index Lokasi DM fatigue life [tahun] Frame 65 2.199 11.4 Frame 58 2.445 10.2 Frame 51 2.365 10.6 Frame 65 1.093 22.9 Frame 58 1.259 19.9 Frame 51 1.147 21.8 Frame 65 1.281 19.5 Frame 58 1.525 16.4 Frame 51 1.201 20.8 Frame 62 0.960 26.0 Frame 54 1.318 19.0 Frame 48 1.201 20.8 Frame 65 3.271 7.6 Frame 58 3.507 7.1 Frame 51 3.426 7.3 M5 M1 M2 M3 M4

Perkiraaan umur konstruksi kondisi 95%



Berdasarkan table diatas bisa disimpulkan bahwa fatigue life sambungan

M5 paling rendah, yang paling tinggi diantara ke lima titik yang dianalisa

yaitu pada sambungan M4. Sambungan M4 terletak di daerah side shell

lokasinya dibawah D/2 yang memiliki nilai laju korosi yang kecil 0.03

mm/year. Selain itu letaknya paling dekat dengan netral axis sumbu

horizontal. Meskipun bila ditinjau dari netral axis vertical paling

jauh, berdasarkan perhitungan stress range nilai netral axis terhadap

sumbu horizontal lebih besar dari pada netral axis vertical.



Stress range pada tiap sambungan lokasi dipengaruhi oleh

korespondensi stress yang diakibatkan oleh global dan local load. Global

load dipengaruhi oleh vertikal bending moment, horizontal bending

momen. Sedangkan local load dipengaruhi oleh beban lokal yang

diakibatkan internal dan eksternal pressure.



Kapal 37.087 DWT ini dibangun berdasarkan rule scantling yang

lama, oleh sebab itu hasil penelitian pada struktur kapal ini tidak

memenuhi regulasi fatigue life CSR 25 tahun.

 Akpan, U.O., Koko, T.S., Ayyub, B., & Dunbar, T.E. (2002). Risk assesment of aging ship hull structures in the

presence of corrotion and fatigue. Elsevier Science Ltd., 211–231.

 American Bureau of Shipping, Det Norske Veritas, & Lloyd’s Register. (2005). Structural Defect Experience for

Tankers.

 American Bureau of Shipping, Det Norske Veritas, & Lloyd’s Register. (2006). Common Structural Rules for

Double Hull Oil Tankers.

 Bach-Gansmo, O., Carlesen, C.A. (1989): Fatigue assessment of hull girder for ship type floating production

vessel, Proceedings of the Mobile Offshore Structures, L.R. Elsevier Science Ltd., 297-319.

 Det Norske Veritas . (2005). Basic Hull Strength. Dipetik Desember 28, 2013, dari

http://www.slideshare.net/ismelkov/dnv-hull-structure-course

 International Association of Classification Societies. (2006). Common Structural Rules for Bulk

Carriers. London : IACS Council.

 International Association of Classification Societies. (2010). Common Structural Rules for Double

Hull Oil Tanker. London : IACS Council.

 Kurnianto, P. (2012). Perkiraan Umur Konstruksi FPSO Konversi Dari Tanker Dengan Analisis Fatigue. Surabaya :

Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

 Septiana, D. (2012). PerkiraanFatigue Life padaBracket Kapal Tanker Berdasarkan Common Structural

Rules. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

 Soegiri, P. (2004). Peraturan Maritim Internasional CAS, CAP, ESP. Jakarta: Buletin Marine Engineer.,

19-20.

 Tomasevic, S., Parunov, J., & Senjanovic, I. (2000). Fatigue Strength Assessment of FPSO Deck

Longitudinals, Trans. FAMENA., 35-44.

 Wicaksono, A.K. (2010). Analisis KeandalanScantling Support Structure System Gas Processing Module

FPSO Belanak Terhadap Beban Kelelahan. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

 Widodo, M.T. (2010). Kendalan Scantling Struktur Geladak Dan Dasar Pada Konversi Tanker Menjadi FPSO

Terhadap Beban Kelelahan. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

 Zakky, A. (2012). Analisa Fatigue PadaFloating Storage Dengan MetodeSimplified Fatigue Damage Cumulative