S
S
T
T
U
U
D
D
I
I
K
K
A
A
S
S
U
U
S
S
4.1
DESKRIPSI PERMASALAHAN
Inti permasalahan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah free span pada pipa bawah laut dan free span remeditation. Studi kasus diambil dari proyek instalasi jaringan pipa transmisi gas South Sumatra West Java phase II (SSWJ‐II) milik PT Perusahaan Gas Negara, Tbk. Seluruh data desain pipa dan data detail lainnya menggunakan data‐data yang diberikan oleh perusahaan. Data‐ data lainnya yang tidak tersedia akan diambil asumsi yang memadai.
Free span yang terjadi pada SSWJ‐II ini disebabkan oleh proses instalasi pipa yang kurang kontrol. Terjadinya free span diakibatkan oleh over‐tensioned yang diberikan oleh tensioner pada pipelay barge. Dengan adanya tension yang berlebihan ini menyebabkan pipa tidak mengikuti kontur seabed, sehingga terjadi free span yang cukup panjang. Tipe free span yang terjadi adalah low depression, yaitu pipa melewati suatu lembah atau cekungan. Free span ini terjadi pada KP 111.52 s/d KP 111.73, dengan panjang span + 201 m dan kedalaman perairan 60 m. Gambar 4.1 sampai 4.3
menunjukkan lokasi terjadinya free span.
BAB
4
Gambar 4.1 Lokasi pipa SSWJ-II dan letak free span (dilingkari).
Gambar 4.2 Profil seabed sepanjang rute pipa SSWJ-II (Lokasi free span dilingkari).
-90.0 -85.0 -80.0 -75.0 -70.0 -65.0 -60.0 -55.0 -50.0 -45.0 -40.0 -35.0 -30.0 -25.0 -20.0 -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 - 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00 120.00 130.00 140.00 150.00
SEABED PROFILE ALONG PIPE ROUTE CENTERLINE LABUHAN MARINGGAI ‐MUARA BEKASI
Gambar 4.3 Profil seabed di lokasi free span tinjauan pada KP 111.52 s/d KP 111.73.
Selanjutnya, free span ini disebut sebagai Major Pipeline Suspension (MPS). Analisis free span yang dilakukan pada MPS ini hanya pada fase instalasi dan hydrotest saja. Pihak PT Perusahaan Gas Negara, Tbk selaku pemilik pipa memutuskan untuk melakukan tindakan span remeditation dengan memasang struktur penopang untuk menunjang fase operasi pipa. Analisis tentang struktur penopang juga akan dilakukan dalam tugas akhir ini.
‐90 ‐80 ‐70 ‐60 ‐50 ‐40 ‐30 1 09 1 09.5 1 1 0 1 1 0.5 1 1 1 1 1 1 .5 1 1 2 1 1 2.5 1 1 3 1 1 3.5 1 1 4 1 1 4.5 Dep th (m) KP (km)
Maka, beberapa asumsi yang diambil dalam perhitungan ini adalah: 9 Analisis free span dilakukan untuk fase instalasi dan hydrotest saja. 9 Free span diasumsikan tidak memiliki sudut inklinasi terhadap horizontal. 9 Kekakuan lapisan selimut beton dimasukkan dalam perhitungan.
9 Analisis fatigue yang dilakukan untuk menghitung umur sisa fatigue selama masa instalasi hingga instalasi struktur penopang.
9 Sistem perletakan pipa adalah pinned to pinned, karena belum dilakukan post‐ trenching.
4.2
DATA DESAIN PIPA
Data desain pipa bawah laut yang terdiri dari data pipa dan data parameter lingkungan didapat dari data aktual proyek instalasi jaringan pipa transmisi gas SSWJ‐II milik PT Perusahaan Gas Negara, Tbk.
4.2.1 DATA PIPA BAJA
Secara umum, tipe pipa yang digunakan adalah pipa seamless dengan perlindungan korosi HDPE dan concrete coating. Detail pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Data Pipa Baja SSWJ-II
Parameter Simbol Dimensi
Outside Diameter OD 32 inch (0.81 28 m)
Wall Thickness WT 0.625 inch (1 5.9 mm)
Inside Diameter ID 30.75 inch (0.781 1 m)
Spesifikasi baja API 5L
Klasifikasi baja X‐65 (fy=65000 psi)
Tegangan leleh minimum SMYS 450 MPa
Tegangan tarik minimum SMTS 535 MPa
Steel Density ρs 7850 kg/m3
Corrosion Allowance CA 1 .5 mm
Modulus Young E 207000 MPa
Poisson Ratio υ 0.3
4.2.2 DATA CONTENT PIPA
Secara umum, fluida yang diangkut atau didistribusikan melalui pipa SSWJ‐II ini adalah dry gas, dengan komposisi dominan adalah CH4 (metana). Sumber gas didapat dari ladang gas Pagar
Dewa milik PT Pertamina (Persero) dan ladang gas Grissik milik ConocoPhilips Indonesia. Detail pada tabel 4.2.
Tabel 4.2 Data Komposisi Gas Content SSWJ-II
4.2.3 DATA OPERASI PIPA
Data operasi ini sementara hanya untuk keadaan pipa mengalirkan gas dari ladang gas Grissik saja. Dalam keadaan beroperasi penuh, SSWJ‐II dapat mengalirkan gas hingga 660 MMSCFD. Detail pada tabel 4.3. kg/m3
Tabel 4.3 Data Operasional Pipa SSWJ-II
Parameter Simbol Dimensi
Design Pressure Pd 7.92 MPa
Hydrotest Pressure (1.5 Pd) 1 1 .88 MPa Max. Allowable Operating Pressure MAOP 7.24 MPa Max. Design Temperature Tmax 51 .60 C
Min. Design Temperature Tmin 50 C
Max. Operating Temperature Toper 36.10 C
Max. Content Density 61 .01 kg/m3 Min. Content Density 56.23 kg/m3
4.2.4 DATA COATING PIPA
Secara umum, coating pada pipa terbagi dua, yaitu anti‐corrosion coating dan concrete coating. Anti‐corrosion coating terbuat dari bahan plastic enamel High Density Polyethylene (HDPE). Detail pada tabel 4.4.
Tabel 4.4 Data Coating Pipa SSWJ-II
4.2.5 DATA HIDROOSEANOGRAFI
Data arus dan gelombang serta elevasi muka air (pasang surut) didapat dari data proyek SSWJ‐II PT Perusahaan Gas Negara, Tbk. Data‐data ini dibagi menjadi 18 zona data sepanjang rute pipa. Data yang ditampilkan merupakan data dengan perioda ulang 1 tahun dan 100 tahun. Data‐ data ditampilkan dalam tabel 4.5 s/d 4.9.
Tabel 4.5 Data Gelombang dan Arus Perioda Ulang 1 Tahun Simbol Dimensi tcorr 5 mm ρcorr 1 280 kg/m3 Zone 1 ‐ 3 1 00 mm Zone 4 ‐ 1 2 60 mm Zone 1 3 ‐ 1 8 1 00 mm ρcc 3043 kg/m3 Econc 41 000 MPa fc' 1 1 0 MPa 1 84 kPa tcc
Shear Interface (Conc. vs anti‐corr.) Modulus Elastisitas Beton
Parameter
HDPE Coating Thickness HDPE Coating Density
Maximum Compressive Strength Concrete Coating Thickness Concrete Coating Density
Tabel 4.6 Data Gelombang dan Arus Perioda Ulang 100 Tahun
Tabel 4.7 Tinggi Referensi Pengukuran Kecepatan Arus Pada Tiap Zona
Tabel 4.8 Data Elevasi Muka Air Perioda Ulang 1 Tahun
Tabel 4.9 Data Elevasi Muka Air Perioda Ulang 100 Tahun
4.2.6 DATA GEOTEKNIK
Data geoteknik didapat dari hasil survey perecanaan SSWJ‐II. Data didapat dari PT Perusahaan Gas Negara, Tbk. Data‐data detail untuk analisis akan diambil asumsi dalam range yang disarankan dalam DNV RP F105. Analisis dilakukan untuk menentukan karakteristik tanah seabed yang berinteraksi dengan pipa (soil‐pipe interaction). Besaran yang dihitung adalah redaman (soil damping) dan kekakuan tanah (soil stiffness).
Pada zona 12, pada lokasi free span pipa, data geoteknik yang digunakan untuk analisis adalah sebagai berikut;
Jenis tanah : loose sand Submerged unit weight (γsoil) : 10 kN/m3
Poisson ratio (υ) : 0.35 Void ratio (es) : 0.5
Dari parameter‐parameter diatas, maka akan dilakukan perhitungan soil damping dan soil stiffness dengan perhitungan yang telah dijelaskan pada Bab 3, subbab 3.2.1.
4.3
PERHITUNGAN ANALISIS FREE SPAN – FATIGUE LIMIT STATES (FLS)
Perhitungan keseluruhan analisis free span untuk kriteria Fatigue Limit States (FLS) yang telah dibahas dalam Bab 3 dilakukan dalam subbab ini. Langkah‐langkah dan prosedur serta persamaan yang digunakan dalam perhitungan mengacu pada DNV RP F105.
4.3.1 PERHITUNGAN BERAT PIPA
Perhitungan berat pipa digunakan sebagai input dalam perhitungan analisis gaya morrison, frekuensi natural, dan lainnya. Berat pipa yang dimaksud adalah berat pipa per satuan panjang. Perhitungan akan dijabarkan dalam tabel 4.10. Rumus‐rumus perhitungan berat pipa telah dijelaskan dalam subbab 2.5.
Tabel 4.10 Perhitungan Berat Pipa Untuk Fase Instalasi, Hydrotest dan Operasi
Maka, perhitungan berat lainnya;
9 Specific mass (ρst / ρsw) = 1.44
9 Effective mass (Me) = 20142.55 N/m (ins) dan 20429.27 N/m (oper)
4.3.2 PERHITUNGAN PARAMETER SOIL-PIPE INTERACTION
Seluruh perhitungan mengacu pada DNV RP F105, dan telah dijabarkan pada subbab 3.2.1. Berikut ini dijabarkan perhitungan step by step.
Tabel 4.11 Data Geoteknik Untuk Perhitungan Soil-Pipe Interaction
Besar soil damping ratio ζ untuk dua kondisi osilasi didapat dari tabel 3.2 sebagai berikut; 9 Osilasi arah horizontal (in‐line)
ζ
IL= 0.019 Osilasi arah vertikal (cross flow)
ζ
CF= 0.8Untuk perhitungan besar reaksi tanah statik vertikal dan aksial dijabarkan dalam tabel 4.12
Instalasi Hydrotest Operasi
1 Wst 3065.42 3065.42 3065.42 N/m 2 Wcorr 1 61 .30 1 61 .30 1 61 .30 N/m 3 Wcc 8654.23 8654.23 8654.23 N/m 4 Wcont 0.00 481 7.09 286.72 N/m 5 Wbuoy 8261 .60 8261 .60 8261 .60 N/m 6 Wsub 361 9.35 8436.44 3906.07 N/m
Parameter Rumus Kondisi Satuan
2 2 4 s s W =π ρ ⎡⎣OD −ID ⎤⎦ 2 2 ( 2. ) 4
corr corr corr
W =π ρ ⎡⎣OD+ t −OD ⎤⎦ 2 2 ( 2. 2. ) ( 2. ) 4 cc cc corr cc corr W =π ρ ⎡⎣OD+ t + t − OD+ t ⎤⎦ 2 . 4 cont cont W =π ρ ID
[
]
2 . 2. 2. 4 buoy sw corr cc W =π ρ OD+ t + tsub s corr cc cont buoy
W =W +W +W +W −W
Panjang Free Span L (m) 201 Diameter Total D (m) 1 .0228 Rasio Free Span L / D 1 96.51 9
Koef. Friksi (μ) 0.5
Undrained Shear Strength Su (kN/m2) ‐‐‐
Submerged Unit Weight γsoil (kN/m3) 9.45
Poisson Ratio υ 0.45
Void Ratio es 0.5
Parameter Free Span Pipa
Tabel 4.12 Perhitungan Besar Gaya Reaksi Tanah Statik Vertikal
Tabel 4.13 Perhitungan Gaya Reaksi Tanah Aksial Maksimum
Untuk perhitungan kekakuan dinamik tanah vertikal dan lateral, digunakan metoda perhitungan dengan koefisien kekakuan dinamik vertikal CV dan lateral CL.
Tabel 4.14 Perhitungan Kekakuan Dinamik Tanah Dengan Koefisien Kekakuan Dinamik
Simbol Rumus Dimensi Satuan
1 Kedalaman Penetrasi Pipa V ‐‐‐ 0.2 m
2 Lebar Distribusi Beban b 0.81 1 3 m
3 Diameter Terluar Pipa D ‐‐‐ 1 .0228 m
4 Sudut Geser Dalam φs ‐‐‐ 29 deg
5 Nq 1 6.4 ‐‐‐
6 Nγ 1 2.841 ‐‐‐
7 Reaksi Tanah Statik Vertikal RV 65.1 51 kN/m
Parameter Bearing Capacity Factor 0.5 2 ( ) 0.5 V D D V V untuk V D D ⎛ − ⎞ ≤ ⎜ ⎟ > ⎝ ⎠ 2
exp( tan ).tan 45 2 s q s N = π ϕ ⎛⎜ +ϕ ⎞⎟ ⎝ ⎠ 1.5( q 1).tan s Nγ = N − ϕ . .( . 0.5 . ) V soil q R =γ b N V + N bγ
Simbol Rumus Dimensi Satuan
1 Reaksi Tanah Statik Vertikal RV 65.1 51 m
2 Koefisien Friksi μs 0.55 ‐‐‐
3 Reaksi Tanah Aksial Maksimum RA 36.1 1 4 kN/m
Parameter . .( . 0.5 . ) V soil q R =γ b N V + N bγ a v s
R
=
R
μ
tan
s sμ
=
ϕ
Simbol Rumus Dimensi Satuan
1 Koef Kekakuan Dinamik Vertikal CV 1 6000 kN/m5/2
2 Koef Kekakuan Dinamik Lateral CL 1 2000 kN/m5/2
3 Diameter Terluar Pipa D ‐‐‐ 1 .0228 m
4 Specific Mass ρs / ρ 1 .4381 ‐‐‐
5 Kekakuan Dinamik Vertikal Tanah KV 20907.337 kN/m2
6 Kekakuan Dinamik Lateral Tanah KL 1 5680.502 kN/m2
Parameter Ref Tabel 3.5 s tot buoy W W ρ ρ = 2 1 3 3 s V V K C ρ D ρ ⎛ ⎞ = ⎜ + ⎟ ⎝ ⎠ : 2 1 3 3 s L L K C ρ D ρ ⎛ ⎞ = ⎜ + ⎟ ⎝ ⎠
4.3.3 PERHITUNGAN KECEPATAN ARUS DAN GELOMBANG
Data arus dan gelombang didapat dari survey dan pengolahan data untuk pekerjaan proyek pipa SSWJ‐II. Data arus dan gelombang telah diberikan pada subbab 4.2.5. Zona data hidrooseanografi yang digunakan adalah zona 12. Zona 12 ini merupakan zona dimana terdapat lokasi free span yang ditinjau. Data arus dan gelombang zona 12 diberikan oleh tabel 4.15.
Tabel 4.15 Data Arus dan Gelombang Pada Lokasi Free Span Tinjauan
Maka, dari data arus dan gelombang diatas, dapat dihitung besar kecepatan dan percepatan partikel gelombang dan kecepatan arus total yang diakibatkan superposisi tidal induced current dan wave induced current. Perhitungan kecepatan dan percepatan partikel gelombang dijabarkan dalam tabel 4.16.
Besaran θ diperkenalkan sebagai pengganti notasi (kx‐ωt) untuk menandakan fasa gelombang. Besaran (h+z) dalam perhitungan kecepatan partikel gelombang disederhanakan menjadi diameter terluar pipa (Dtcc), karena
z
= − +
h D
tcc.
Perioda Ulang 1 Tahun Perioda Ulang 1 00 Tahun
1 Tinggi Gelombang Signifikan Hs (m) 2.04 4.98
2 Perioda Spektral Puncak Tp (s) 5.81 9.00
3 Pada 0% dari kedalaman 0.84 1 .55
4 1 0% dari kedalaman 0.80 0.80 5 20% dari kedalaman 0.79 0.79 6 30% dari kedalaman 0.77 0.77 7 40% dari kedalaman 0.75 0.75 8 50% dari kedalaman 0.71 0.71 9 60% dari kedalaman 0.66 0.66 1 0 70% dari kedalaman 0.60 0.60 1 1 80% dari kedalaman 0.51 0.51 1 2 90% dari kedalaman 0.39 0.39 1 3 1 00% dari kedalaman 0.23 0.23 1 4
1 5 Kecepatan Arus Pada Tinggi Referensi (m/s) 0.39
Parameter
Gelombang
Kecepatan
Arus (m/s)
Tabel 4.16 Perhitungan Kecepatan dan Percepatan Partikel Gelombang Perioda Ulang 1 Tahun dan 100 Tahun
Maka, dari perhitungan diatas didapat besar kecepatan aliran arus total;
9 Kecepatan aliran arus total 1 tahunan : Uw‐1th + Uc‐1th = 0.39174 m/s
9 Kecepatan aliran arus total 100 tahunan : Uw‐100th + Uc‐100th = 0.56483 m/s
4.3.4 PERHITUNGAN GELOMBANG INDIVIDUAL
Perhitungan gelombang individual dilakukan untuk analisis perhitungan kerusakan fatigue dan umur sisa fatigue pada pipa bawah laut. Data awal yang menjadi dasar perhitungan gelombang individual adalah data gelombang hasil hindcasting. Data angin yang digunakan adalah data jam‐ jaman dari stasiun BMG Tanjung Priok selama 10 tahun dari tahun 1991 – 2000. Gambar 4.4 dibawah ini menjelaskan tahapan‐tahapan perhitungan gelombang individual.
Simbol Rumus Perioda Ulang
1 thn Perioda Ulang 1 00 thn Satuan
1 Perkiraan Panjang Gelombang Lo 52.704 1 26.466 m
2 Panjang Gelombang L 52.704 1 25.81 6 m
3 Tipe Perairan ‐‐‐ Perairan Dalam Perairan Intermediate ‐‐‐
4 Bilangan Gelombang k 0.1 1 9 0.050 ‐‐‐
5 Perioda Puncak Gelombang ωp 1 .081 0.698 1 /s
6KecepatanGelombang Partikel Signifikan Max. Uw 0.001 74 0.1 7438 m/s 7PercepatanGelombang PartikelSignifikan Max. Aw 0.001 88 0.1 21 74 m/s2
Parameter 2 2 1 ; . 25 1 2 2 2 tanh 2 h
jika perairan dangkal L
h
jika ; perairan dalam
L
lainnya; perairan intermediate p p p T g h gT L gT h L π π π < = > ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 2 k= πL 2 2 p o gT L π = cosh ( ) . .cos( ) 2 cosh s ws gH k k h z U kx t x kh φ ω ω ∂ + = − = − ∂ 2 p p T π ω = cosh ( ) . .sin( ) 2 cosh ws s ws U gH k k h z A kx t t kh ω ∂ + = = − ∂
Gambar 4.4 Flowchart perhitungan gelombang individual.
Perhitungan dimulai dari proses hindcasting dari data angin Tanjung Priok. Data angin Tanjung Priok selama 10 tahun tersebut dituliskan dalam bentuk windrose pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Windrose dari data Stasiun Tanjung Priok tahun 1991-2000.
Selanjutnya untuk proses hindcasting, maka dipilih titik pusat fetch (daerah pembentukan gelombang) pada titik lokasi 1060 38’ 10” BT dan 50 48’ 15” LS. Fetch ditunjukkan pada gambar 4.6
Gambar 4.6 Diagram fetch untuk hindcasting gelombang di lepas pantai Pulau Seribu.
Proses hindcasting mengacu pada tahapan‐tahapan perhitungan dalam SPM 1981, dan dilakukan dengan bantuan program Hindcast dari PT Dinamaritama KR. Hasil dari proses hindcasting ini adalah data tinggi gelombang signifikan (Hs) dan perioda gelombang signifikan (Ts) dengan interval 1 jam. Data gelombang secara umum dijelaskan oleh waverose pada gambar 4.7 dibawah ini.
Untuk data‐data hindcasting secara umum lainnya, dijelaskan dalam tabel 4.16 s/d 4.17. Tabel 4.17 Total Kejadian Angin di Stasiun Angin Tanjung Priok (Kecepatan Angin dalam Knot)
< 5 5‐1 0 1 0‐1 5 1 5‐20 > 20 Total < 5 5‐1 0 1 0‐1 5 1 5‐20 > 20 Total Utara 5536 4763 201 1 7 7 1 0524 6.31 5.43 0.23 0.02 0.01 1 2.00 Timur Laut 5525 3957 1 23 6 3 961 4 6.30 4.51 0.1 4 0.01 0.00 1 0.97 Timur 601 2 241 7 1 1 1 5 1 8546 6.86 2.76 0.1 3 0.01 0.00 9.75 Tenggara 4771 705 1 5 4 0 5495 5.44 0.80 0.02 0.00 0.00 6.27 Selatan 7276 1 432 1 02 30 2 8842 8.30 1 .63 0.1 2 0.03 0.00 1 0.09 Barat Daya 4653 3881 863 1 94 45 9636 5.31 4.43 0.98 0.22 0.05 1 0.99 Barat 451 3 51 1 1 703 1 97 1 8 1 0542 5.1 5 5.83 0.80 0.22 0.02 1 2.02 Barat Laut 2922 3900 61 8 82 1 2 7534 3.33 4.45 0.70 0.09 0.01 8.59 Berangin = 70733 = 80.68 Tidak Berangin = 1 6386 = 1 8.69 Tidak Tercatat = 553 = 0.63 Total = 87672 = 1 00.00
Tabel 4.18 Total Persentase Kejadian Gelombang di Lepas Pantai Pulau Seribu
Tabel 4.19 Persentase Kejadian Gelombang di Lepas Pantai Pulau Seribu
Gambar 4.8 Contoh output time series hasil proses hindcasting.
Tahapan selanjutnya adalah perhitungan gelombang individual dengan tahapan yang telah dijelaskan dalam gambar 4.4. Perhitungan dilakukan dengan bantuan program simulasi gelombang INDIWAVE yang disusun oleh Eddy Rahman Gandanegara,S.T. Input dari program ini adalah data output hindcasting seperti pada gambar 4.8 diatas.
Dalam proses pengolahan dengan program, data gelombang signifikan yang bersifat acak dihitung spektrumnya, yaitu Spektrum tinggi gelombang dan Spektrum perioda gelombang. Lalu, spektrum tersebut dilakukan proses FFT (Fast Fourier Transform) untuk mendapatkan data gelombang dengan interval yang diinginkan. Kemudian output dari proses sebelumnya dilakukan proses zero up crossing untuk mendapatkan data gelombang individual dengan parameter Hi dan Ti.
< 0.5 0.5‐1 .0 1 .0‐1 .5 1 .5‐2.0 2.0‐2.5 > 2.5 Total Utara 6.773 4.201 0.841 0.098 0.065 0.034 1 2.01 Timur Laut 7.41 5 3.043 0.427 0.075 0.01 5 0.000 1 0.97 Timur 7.457 1 .793 0.286 0.1 68 0.064 0.000 9.77 Tenggara 5.91 8 0.365 0.000 0.000 0.000 0.000 6.28 Selatan 9.245 0.847 0.023 0.000 0.000 0.000 1 0.1 1 Barat Daya 6.552 2.996 1 .200 0.258 0.000 0.000 1 1 .01 Barat 6.387 3.21 8 1 .773 0.546 0.1 1 5 0.000 1 2.04 Barat Laut 4.888 2.297 0.907 0.354 0.1 63 0.000 8.61 Bergelombang = 80.81
Tidak Bergelombang (calm) = 1 8.65
Tidak Tercatat = 0.54
T o t a l = 1 00.00
Setelah data gelombang didapat, terdapat jumlah data puluhan juta. Untuk penyederhaan dan keperluan analisis fatigue, maka seluruh data gelombang individual dikelompokkan menjadi beberapa interval berdasarkan tinggi gelombangnya dan perioda gelombang terhadap jumlah kejadian gelombang.
Data angin yang didapat merupakan data angin tahun 1991‐2000. Data ini dianggap valid untuk memodelkan gelombang selama 10 tahun untuk keperluan perkiraan umur sisa fatigue. Sedangkan untuk kondisi free span belum tersupport selama 7 bulan, data gelombang individual yang digunakan adalah data tahun 2000. Data selama 10 tahun digunakan untuk perhitungan fatigue terhadap kondisi operasi pipa hanya selama 10 tahun saja. Tabel 4.20 s/d 4.22 menjelaskan distribusi gelombang individual 7 bulan dan tabel 4.23 s/d 4.25 menjelaskan distribusi gelombang individual selama 10 tahun.
Tabel 4.20 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 7 Bulan (Thn 2000) vs Perioda Gelombang 0 s/d 12 s.
Tabel 4.21 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 7 Bulan (Thn 2000) vs Perioda Gelombang 12 s/d 24 s.
0 ‐ 2 2 ‐ 4 4 ‐ 6 6 ‐ 8 8 ‐ 1 0 1 0 ‐ 1 2 TOTAL 0 ‐ 0.5 466231 1 057287 392288 1 1 5768 32307 8697 2072578 0.5 ‐ 1 1 061 68 921 263 605763 242473 81 023 24709 1 981 399 1 ‐ 1 .5 4953 1 75686 1 71 686 891 25 361 27 1 291 2 490489 1 .5 ‐ 2 68 1 7306 21 735 1 2740 5989 231 0 601 48 2 ‐ 2.5 0 874 1 330 844 386 1 74 3608 2.5 ‐ 3 0 1 7 42 1 9 1 3 4 95 460831 7
Perioda Gelombang (Ti)
Tinggi Gelombang (Hi) Σ Occurrence Gel 1 2 ‐ 1 4 1 4 ‐ 1 6 1 6 ‐ 1 8 1 8 ‐ 20 20 ‐ 22 22 ‐ 24 TOTAL 0 ‐ 0.5 241 6 622 1 78 31 5 5 3257 0.5 ‐ 1 7303 2003 527 1 56 37 1 2 1 0038 1 ‐ 1 .5 4224 1 299 405 1 1 6 30 5 6079 1 .5 ‐ 2 860 303 83 28 1 3 4 1 291 2 ‐ 2.5 57 29 1 1 0 1 0 98 2.5 ‐ 3 2 0 0 0 0 0 2 20765 Tinggi Gelombang (Hi)
Perioda Gelombang (Ti)
Tabel 4.22 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 7 Bulan (Thn 2000) vs Perioda Gelombang 24 s/d 36 s.
Tabel 4.23 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 10 Thn (1991-2000) vs Perioda Gelombang 0 s/d 12 s.
Tabel 4.24 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 10 Thn (1991-2000) vs Perioda Gelombang 12 s/d 24 s. 24 ‐ 26 26 ‐ 28 28 ‐ 30 30 ‐ 32 32 ‐ 34 34 ‐ 36 TOTAL 0 ‐ 0.5 31 5 5 0 0 1 42 0.5 ‐ 1 1 56 37 1 2 2 3 0 21 0 1 ‐ 1 .5 1 1 6 30 5 1 0 0 1 52 1 .5 ‐ 2 28 1 3 4 1 0 0 46 2 ‐ 2.5 0 1 0 0 0 0 1 2.5 ‐ 3 0 0 0 0 0 0 0 451 Σ Occurrence Gel Tinggi Gelombang (Hi)
Perioda Gelombang (Ti)
0 ‐ 2 2 ‐ 4 4 ‐ 6 6 ‐ 8 8 ‐ 1 0 1 0 ‐ 1 2 TOTAL 0 ‐ 0.5 4590742 1 0028345 354421 2 998764 267805 70575 1 9500443 0.5 ‐ 1 1 060235 95351 66 6337496 2540975 848632 258736 20581 240 1 ‐ 1 .5 40666 1 656508 1 68371 8 888601 365258 1 32951 4767702 1 .5 ‐ 2 91 2 1 341 43 1 71 398 1 02989 48280 1 9430 4771 52 2 ‐ 2.5 1 82 8097 1 0002 5848 2760 1 1 30 2801 9 2.5 ‐ 3 25 1 459 1 395 740 31 9 1 04 4042 3 ‐ 3.5 5 540 648 347 1 62 53 1 755 3.5 ‐ 4 1 1 87 21 6 1 32 65 28 629 4 ‐ 4.5 0 50 55 40 1 7 6 1 68 4.5 ‐ 5 0 1 0 1 0 1 1 3 1 35 5 ‐ 5.5 0 1 1 1 0 0 3 45361 1 88
Perioda Gelombang (Ti)
Tinggi Gelombang (Hi) Σ Occurrence Gel 1 2 ‐ 1 4 1 4 ‐ 1 6 1 6 ‐ 1 8 1 8 ‐ 20 20 ‐ 22 22 ‐ 24 TOTAL 0 ‐ 0.5 1 861 6 4942 1 309 360 82 1 4 25323 0.5 ‐ 1 75481 21 01 4 5669 1 583 41 5 99 1 04261 1 ‐ 1 .5 44647 1 3973 4344 1 31 6 357 1 06 64743 1 .5 ‐ 2 731 5 2471 828 266 79 1 6 1 0975 2 ‐ 2.5 449 1 49 65 1 5 4 1 683 2.5 ‐ 3 39 1 1 6 2 1 0 59 3 ‐ 3.5 20 7 3 0 0 0 30 3.5 ‐ 4 1 1 6 5 1 1 0 24 4 ‐ 4.5 2 0 0 0 0 0 2 4.5 ‐ 5 2 0 0 0 0 0 2 5 ‐ 5.5 0 0 0 0 0 0 0 2061 02 Σ Occurrence Gel
Perioda Gelombang (Ti)
Tinggi Gelombang
Tabel 4.25 Distribusi Tinggi Gelombang Individual Selama 10 Thn (1991-2000) vs Perioda Gelombang 24 s/d 36 s.
Selanjutnya untuk perhitungan fatigue untuk masing‐masing perioda, baik selama 7 bulan (jangka pendek) maupun selama 10 tahun (jangka panjang) akan dilakukan distribusi secara statistika. Parameter statistik yang akan dihitung adalah PDF (Probability Density Function). Perhitungan selengkapnya diberikan pada perhitungan analisis fatigue.
4.3.5 PERHITUNGAN GAYA HIDRODINAMIKA
Perhitungan gaya hidrodinamika dilakukan berdasarkan persamaan gaya hidrodinamika Morrison. Persamaan‐persamaan gaya Morrison telah dijelaskan dalam subbab 2.2. Perhitungan gaya‐gaya hidrodinamika dijabarkan dalam tabel 4.26. Pengambilan nilai koefisien‐koefisien hidrodinamika, sesuai yang telah dijelaskan pada subbab 2.2.5, yang mengacu pada kode DNV 1981 Submarine Pipeline Systems;
9 Bilangan Reynolds = 3.216 x 105 s/d 4.636 x 105
9 Koefisien added mass CM = 1.0
9 Koefisien inersia CI = 2.0
9 Koefisien drag (seret) CD = 1.3
9 Koefisien lift (angkat) CL = 0.7 (Ref. Mouselli, A.H)
24 ‐ 26 26 ‐ 28 28 ‐ 30 30 ‐ 32 32 ‐ 34 34 ‐ 36 TOTAL 0 ‐ 0.5 5 3 1 0 0 1 1 0 0.5 ‐ 1 36 1 2 1 0 0 0 49 1 ‐ 1 .5 33 1 0 1 1 0 0 45 1 .5 ‐ 2 1 0 4 0 0 0 0 1 4 2 ‐ 2.5 0 0 0 0 0 0 0 2.5 ‐ 3 0 0 0 0 0 0 0 3 ‐ 3.5 0 0 0 0 0 0 0 3.5 ‐ 4 0 0 0 0 0 0 0 4 ‐ 4.5 0 0 0 0 0 0 0 4.5 ‐ 5 0 0 0 0 0 0 0 5 ‐ 5.5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8 Tinggi Gelombang (Hi) Σ Occurrence Gel
Tabel 4.26 Perhitungan Gaya Hidrodinamika Morrison Maksimum Untuk Tiap Perioda Ulang
Besar gaya hidrodinamika bergantung kepada kecepatan arus total, yang merupakan superposisi dari kecepatan arus dan kecepatan partikel gelombang. Kecepatan partikel gelombang memiliki fasa dengan orde 0 s/d 2π, sehingga gaya akan berbeda tiap waktu. Fasa gelombang disimbolkan sebagai θ, dimana θ adalah variabel yang mewakili (kx‐ωt). Tabel 4.27 dibawah ini akan menunjukkan besar gaya hidrodinamika untuk tiap fasa gelombang.
Tabel 4.27 Gaya Hidrodinamika Per Fasa Gelombang 1 Tahunan (Kiri) dan 100 Tahunan (Kanan)
4.3.6 PERHITUNGAN FREKUENSI NATURAL FREE SPAN
Perhitungan besar frekuensi natural free span pipa mengacu pada DNV RP F105, telah dijelaskan pada subbab 3.6. Frekuensi natural free span dipengaruhi faktor perletakan ujung free span, beban dan gaya lingkungan, faktor instalasi, jenis material dan lapisan beton pada pipa. Persamaan frekuensi natural free span pipa diberikan oleh persamaan berikut ini;
2 1. 1 . . 4. 1 2. 3. 2 eff O eff eff E S EI f C CSF C C m L P D
δ
⎡ ⎤ = + ⎢ + + ⎥ ⎣ ⎦Simbol Rumus TahunPerioda Ulang 1 Perioda1 00 Tahun Ulang Satuan
1 Gaya Drag FD 1 025.867 21 29.585 N/m
2 Gaya Inersia FI 31 .077 201 1 .948 N/m
3 Gaya Angkat FL 552.390 1 1 46.700 N/m
4 Gaya Horizontal Total Ftot FTot = FD + FI 1 056.943 41 41 .533 N/m
Parameter 1 . . . . . 2 D D f = ρC D U U . . . I I f =ρC A U• 1 . . . . . 2 L L f = ρC D U U 945.6 0.0 509.2 945.6 0 944.5 1 3.2 508.6 957.7 30 943.2 1 8.7 507.9 961 .8 45 941 .4 22.8 506.9 964.3 60 937.2 26.4 504.7 963.6 90 933.1 22.8 502.4 955.9 1 20 930.0 1 3.2 500.8 943.2 1 50 928.9 0.0 500.2 928.9 1 80 931 .4 ‐1 8.7 501 .5 91 2.7 225 937.2 ‐26.4 504.7 91 0.9 270 943.2 ‐1 8.7 507.9 924.5 31 5 945.6 0.0 509.2 945.6 360 FD FI FL FTot θ = (kx‐ωt) 1 962.8 0.0 1 056.9 1 962.8 0 1 803.6 854.6 971 .2 2658.2 30 1 623.6 1 208.6 874.2 2832.2 45 1 403.2 1 480.2 755.6 2883.4 60 937.2 1 709.2 504.7 2646.4 90 565.0 1 480.2 304.2 2045.2 1 20 351 .9 854.6 1 89.5 1 206.5 1 50 286.5 0.0 1 54.3 286.5 1 80 438.3 ‐1 208.6 236.0 ‐770.3 225 937.2 ‐1 709.2 504.7 ‐771 .9 270 1 623.6 ‐1 208.6 874.2 41 5.0 31 5 1 962.8 0.0 1 056.9 1 962.8 360 FD FI FL FTot θ = (kx‐ωt)
a) Perhitungan Gaya Aksial Efektif
Gaya aksial efektif dipengaruhi secara dominan oleh faktor kondisi instalasi dan faktor perbedaan tekanan internal. Faktor perbedaan temperatur tidak diperhitungkan dalam analisis ini. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.28.
[
(
). .(1 2 )
] [
. .(
).
]
eff eff i i s e
S
=
H
− Δ
p A
−
υ
−
A E
Δ
T
α
Tabel 4.28 Perhitungan Gaya Aksial Efektif Untuk Tiga Fase Pipa
b) Perhitungan Concrete Stiffening Factor (CSF)
Besaran CSF merupakan faktor penguatan atau penambah sifat kekakuan pipa bawah laut akibat adanya lapisan beton. Nilai
κ
c diambil sebesar 0.25. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.29.( )
( )
0.75 conc c steel EI CSF EIκ
⎡ ⎤ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦Tabel 4.29 Perhitungan Concrete Stiffening Factor Pipa Simbol Dimensi Satuan
1 Heff 1 000 kN 2 Pi‐ins 0 kPa 3 Pi‐ins 1 1 880 kPa 4 Pi‐oper 7920 kPa 5 Ai 0.479 m2 6 υ 0.3 ‐‐‐ Instalasi 1 000 Hydrotest ‐1 276.504 Operasi ‐51 7.669 Poisson Ratio
Gaya Aksial Efektif Seff kN
7
Parameter
Gaya Tensioner Pipelay Barge Tekanan Internal (Instalasi) Tekanan Internal (Hydrotest) Tekanan Internal (Operasi) Penampang Dalam Pipa
Simbol Dimensi Satuan
1 Konstanta Deformasi/Slippage
κ
c 0.25 ‐‐‐2 Modulus Elastisitas Baja Est 207000 MPa
3 Kuat Tekan Beton fconc 1 1 0.31 MPa
4 Modulus Elastisitas Beton Econc 41 000 MPa
5 Momen Inersia Baja Ist 0.0032 m4
6 Momen Inersia Beton Iconc 0.032 m4
c) Perhitungan Panjang Efektif
Panjang efektif free span adalah idealisasi suatu free span menjadi dalam kondisi perletakan fixed to fixed. Perhitungan pada tabel 4.30 dan 4.31.
2 2 4.73 2.7 0.066 1.02 0.63 4.73 2.7 0.036 0.61 1.0 untuk untuk eff L L β β β β β β ⎧ ≥ ⎪ − + + ⎪ = ⎨ ⎪ < ⎪ + + ⎩ ; dimana log10 . 4 (1 ) K L CSF EI β = ⎡⎢ ⎤⎥ + ⎣ ⎦
Dalam Tugas Akhir ini, dihitung panjang span efektif untuk kondisi analisis fatigue instalasi selama 7 bulan dengan panjang span 201 m, dan kondisi analisis fatigue operasi selama 10 tahun dengan panjang span 100 m.
Tabel 4.30 Perhitungan Panjang Free Span Efektif Untuk Perhitungan Fatigue Selama 7 Bulan
Tabel 4.31 Perhitungan Panjang Free Span Efektif Untuk Perhitungan Fatigue Selama 10 Tahun.
Simbol Dimensi Satuan
Vertikal (Cross‐flow) KV 20907.3
Horizontal (In‐line) KL 1 5680.5
2 L 201 m
3 EI 654352.4 kNm2
4 CSF 0.42 ‐‐‐
Vertikal (Cross‐flow) 7.56
Horizontal (In‐line) 7.44
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 208.08
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 208.25
Panjang Free Span Efektif m kN/m2 6 5 Koefisien Panjang Efektif β ‐‐‐
Concrete Stiffening Factor
Parameter
Kekakuan
Dinamik Tanah 1
Panjang Free Span Kekakuan Pipa Baja
Simbol Dimensi Satuan
Vertikal (Cross‐flow) KV 20907.3
Horizontal (In‐line) KL 1 5680.5
2 L 1 00 m
3 EI 654352.4 kNm2
4 CSF 0.42 ‐‐‐
Vertikal (Cross‐flow) 6.35
Horizontal (In‐line) 6.23
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 1 06.39
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 1 06.96 Parameter
Kekakuan
Dinamik Tanah 1
Panjang Free Span Kekakuan Pipa Baja
Panjang Free
Span Efektif m
kN/m2
6
5 KoefisienPanjang Efektif β ‐‐‐
d) Perhitungan Defleksi Statik
Defleksi statik adalah lendutan atau defleksi yang terjadi pada suatu free span pipa akibat berat pipa itu sendiri. Perhitungan dijabarkan pada tabel 4.32 dan 4.33.
Tabel 4.32 merupakan perhitungan defleksi statik untuk analisis fatigue 7 bulan dengan panjang span 201 m, dan tabel 4.33 merupakan perhitungan analisis fatigue 10 tahun dengan panjang span 100 m.
Tabel 4.32 Perhitungan Defleksi Statik Free Span Untuk Analisis Fatigue 7 Bulan
Tabel 4.33 Perhitungan Defleksi Statik Free Span Untuk Analisis Fatigue 10 tahun Simbol Dimensi Satuan
C2 1 .000
C5 0.1 25
C6 0.01 3
2 EI 6.544E+08 Nm2
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 208.076
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 208.246
Vertikal (Cross‐flow) PE‐CF 21 2434.004
Horizontal (In‐line) PE‐IL 21 2087.526
Vertikal (Cross‐flow) Wsub‐inst 368.945
Horizontal (In‐line) Ftot 1 07.741
6 Seff‐inst 1 000000 N
Vertikal (Cross‐flow) Mstat‐CF 3432032
Horizontal (In‐line) Mstat‐IL 1 002528
Vertikal (Cross‐flow) δCF 1 .693
Horizontal (In‐line) δIL 0.495
5
8
Parameter
Gaya Aksial Efektif (Instalasi)
Defleksi Statik
7 Momen Lentur Statik
m m
kg/m N Panjang Free Span
Efektif
Beban Penyebab
Defleksi (q)
Nm
‐‐‐
Kekakuan Pipa Baja
Beban Euler Buckling
Konstanta Boundary Condition 1
3 4
Simbol Dimensi Satuan
C2 1 .000
C5 0.1 25
C6 0.01 3
2 EI 6.544E+08 Nm2
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 1 06.391
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 1 06.961
Vertikal (Cross‐flow) PE‐CF 81 2573.772
Horizontal (In‐line) PE‐IL 803923.1 09
Vertikal (Cross‐flow) Wsub‐oper 398.1 73
Horizontal (In‐line) Ftot 1 03.647
6 Seff‐inst ‐51 7669 N
Vertikal (Cross‐flow) Mstat‐CF 1 522781 7
‐‐‐
Kekakuan Pipa Baja
Beban Euler Buckling
Konstanta Boundary Condition 1 3 4 m kg/m N Panjang Free Span
Efektif Beban Penyebab Defleksi (q) Nm 5 Parameter
Gaya Aksial Efektif (Operasi) 7 Momen Lentur Statik
Maka, setelah keempat parameter frekuensi natural diatas telah dihitung, maka besar frekuensi natural dapat dihitung. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.34 untuk frekuensi natural dengan panjang span 201 m, dan tabel 4.35 untuk frekuensi natural dengan panjang span 100 m.
Tabel 4.34 Perhitungan Frekuensi Natural Free Span Untuk Analisis Fatigue Dengan Panjang Span 201 m.
Simbol Dimensi Satuan
C1 1 .570
C2 1 .000
C3 0.800
2 EI 6.544E+08 Nm2
3 1 +CSF 1 .42 ‐‐‐
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 208.076
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 208.246
Vertikal (Cross‐flow) PE‐CF 21 654.842
Horizontal (In‐line) PE‐IL 21 61 9.524
5 Dtcc 1 .0228 m
6 L 201 m
7 Seff‐inst 1 01 937 kg
8 meff‐Inst 2053 kg/m
Vertikal (Cross‐flow) δCF 1 .693
Horizontal (In‐line) δIL 0.495
Vertikal (Cross‐flow)
f
o‐CF 0.068662Horizontal (In‐line)
f
o‐IL 0.059256kg Parameter
Kekakuan Pipa Baja 3 Panjang Free Span
Efektif m
1 0 FrekuensiFree Span Natural
‐‐‐
Panjang Free Span Aktual
1 /s Gaya Aksial Efektif (Instalasi)
9 Defleksi Statik m
Konstanta Boundary Condition 1
Concrete Stiffness Enhancement Factor
Effective Mass (Instalasi)
Diameter Terluar Pipa 4 Beban Euler Buckling
Tabel 4.35 Perhitungan Frekuensi Natural Free Span Untuk Analisis Fatigue Dengan Panjang Span 100 m.
4.3.7 PERHITUNGAN REDUCED VELOCITY (VR) DAN AMPLITUDO VIV
Perhitungan reduced velocity (VR) mengacu pada DNV RP F105, untuk digunakan sebagai parameter amplitudo VIV dan range tegangan VIV. Perhitungan reduced velocity untuk osilasi arah in‐line dan cross flow dijabarkan pada tabel 4.36 dan 4.37. Sedangkan untuk perhitungan besar amplitudo VIV arah in‐line dan cross flow dari gambar 4.9 dan 4.10.
Perhitungan VR yang ditampilkan berikut ini adalah contoh dari salah satu perhitungan VR dengan parameter lingkungan tertentu saja. Berikut ini merupakan perhitungan VR untuk analisis fatigue 7 bulan dengan panjang span 201 m pada range gelombang individual 0 ‐ 0.5 m. Untuk perhitungan selengkapnya, akan ditampilkan pada lampiran pertitungan fatigue.
Simbol Dimensi Satuan
C1 1 .570
C2 1 .000
C3 0.800
2 EI 6.544E+08 Nm2
3 1 +CSF 1 .42 ‐‐‐
Vertikal (Cross‐flow) Leff‐CF 1 06.391
Horizontal (In‐line) Leff‐IL 1 06.961
Vertikal (Cross‐flow) PE‐CF 82831 .1 69
Horizontal (In‐line) PE‐IL 81 949.348
5 Dtcc 1 .0228 m
6 L 1 00 m
7 Seff‐oper ‐52770 kg
8 meff‐oper 2082 kg/m
Vertikal (Cross‐flow) δCF 1 .964
Horizontal (In‐line) δIL 0.532
Vertikal (Cross‐flow)
f
o‐CF 0.1 68878Horizontal (In‐line)
f
o‐IL 0.069476kg Parameter
Kekakuan Pipa Baja
3 PanjangEfektif Free Span m
1 0 FrekuensiFree Span Natural
‐‐‐
Panjang Free Span Aktual
1 /s Gaya Aksial Efektif (Operasi)
9 Defleksi Statik m
Konstanta Boundary Condition 1
Concrete Stiffness Enhancement Factor
Effective Mass (Operasi)
Diameter Terluar Pipa 4 Beban Euler Buckling
Tabel 4.36 Perhitungan VR Untuk Amplitudo In-Line VIV (Analisis Fatigue 7 Bln & Gel Indi 0-0.5 m)
Gambar 4.9 Grafik Reduced Velocity vs Amplitudo In-Line VIV.
Dari hasil‐hasil perhitungan sebelumnya, maka besar reduced velocity untuk In‐Line VIV pada kondisi instalasi (data 1 tahunan) adalah 6.46. Dari gambar 4.9 diatas, maka untuk reduced velocity sebesar 6.46, maka amplitudo in‐line VIV (AY_IL/D) yang terjadi sebesar 0.
9 VRD‐IL = 6.46
Simbol Dimensi Satuan
1 Effective Mass meff‐Inst 2053 kg/m
2 Redaman Struktural ξstr 0.01 5 ‐‐‐
3 Redaman Tanah ξsoil 0.01 ‐‐‐
4 Redaman Hidrodinamika ξhyd 0 ‐‐‐
5 SF untuk Ks γk 1 .3 ‐‐‐
6 SF untuk onset γon 1 .1 ‐‐‐
7 Parameter Stabilitas red. Ksd 0.463 ‐‐‐
8 Red.Velocity In‐line onset VRILonset 0.966 ‐‐‐
RIθ‐1 1 .0 ‐‐‐
RIθ‐2 1 .0 ‐‐‐
AY‐1/D 0.1 1 06 ‐‐‐
AY‐2/D 0.0966 ‐‐‐
1 1 Red. Velocity In Line region 1 VRIL1 2.0720 ‐‐‐
1 2 Red. Velocity In Line region 2 VRIL2 3.9366 ‐‐‐
1 3 Red. Velocity In Line End VRILend 4.1 298 ‐‐‐
Parameter
Faktor Reduksi Turbulensi 9
Faktor Amplitudo Respon 1 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.1 1 0.1 2 0.000 0.500 1 .000 1 .500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 Am pl it udo In ‐ Li ne VI V Reduced Velocity (Vrd)
9 AY_IL/D = 0
Untuk perhitungan VR dan amplitudo VIV arah cross flow, maka parameter‐parameter dan perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.37.
Tabel 4.37 Perhitungan VR Untuk Amplitudo Cross Flow VIV (Analisis Fatigue 7 Bln & Gel Indi 0-0.5 m)
Simbol Dimensi Satuan
1 Effective Mass meff‐Inst 2053 kg/m
2 Redaman Struktural ξstr 0.01 5 ‐‐‐
3 Redaman Tanah ξsoil 0.01 ‐‐‐
4 Redaman Hidrodinamika ξhyd 0 ‐‐‐
5 SF untuk Ks γk 1 .3 ‐‐‐ 6 SF untuk onset γon 1 .1 ‐‐‐ Ψproxi,onset 1 .000 Ψmass,onset 0.979 Ψα,onset 1 .1 67 Ψtrench,onset 1 .000
7 Parameter Stabilitas red. Ksd 0.463 ‐‐‐
8 Red.Velocity Cross Flow onset VRCFonset 3.1 1 7 ‐‐‐
9 Rasio Kec Arus vs Part. Gel α 0.996
9 Bilangan Keulegan Carpenter KC 0.01 0
9 Faktor Redaman Reduksi RK 0.931 ‐‐‐
AZ‐1/D 1 .3 ‐‐‐
AY‐2/D 1 .3 ‐‐‐
1 1 Red. Velocity Cross Flow region 1 VRCF1 5.0 ‐‐‐
1 2 Red. Velocity Cross Flow region 2 VRIL2 7.0 ‐‐‐
1 3 Red. Velocity Cross Flow End VRILend 1 6.0 ‐‐‐
Parameter
1 0 Faktor Amplitudo Respon Fungsi Reduksi VIV CF 7
Gambar 4.10 Grafik Reduced Velocity Untuk Amplitudo Cross Flow VIV
Besar reduced velocity untuk VIV arah cross flow sebesar 5.58. Dari grafik pada gambar 4.10 diatas maka besar amplitudo VIV dapat ditentukan.
9 VRD‐CF = 5.58
9 AZ_CF/D = 1.3
4.3.8 SCREENING FATIGUE
Screening fatigue adalah penghitungan kemungkinan terjadinya fatigue yang berlebihan (excessive fatigue) pada suatu free span yang menerima beban lingkungan dan operasi tertentu. Jika sutau free span memenuhi kriteria screening fatigue, maka dapat disimpulkan bahwa usia fatigue dari suatu free span pipa tersebut lebih dari 50 tahun. Pengecekan parameter‐parameter perhitungan dengan kriteria screening fatigue mengacu pada DNV RP F105.
Mengacu pada tabel 3.8 tentang perilaku respon free span pipa, panjang free span aktual (L) 201 m dan diameter terluar (D) 1.0228 m memiliki perbandingan L/D sebesar 196.5. Menurut tabel 3.8, dengan klasifikasi 100< L/D < 200 maka perilaku respon free span pipa akan didominasi oleh kombinasi perilaku kabel dan balok.
Untuk screening fatigue terhadap frekuensi natural arah in‐line (fO‐IL) diberikan oleh
persamaan berikut; 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1 .2 1 .4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 A m plit ud o Cr os s Fl ow VI V Reduced Velocity (Vrd)
,100 , ,
/
1
.
.
250
c yr O IL IL IL f R onsetU
f
L D
V
D
γ
γ
α
⎡
⎤
>
⎢
−
⎥
⎣
⎦
(
201 1.0228)
0.0593 0.39 1.15 1 1.15 0.966 1.0228 250 0.995 0.0516 ⎛ ⎞⎛ ⎞ = > ⎜ − ⎟⎜ ⎟ × ⎝ ⎠⎝ ⎠ = >0.0976Maka, free span disimpulkan mengalami fatigue yang disebabkan oleh in‐line VIV. Kondisi ini memenuhi syarat DNV RP F105, ketika α >0.8 maka in‐line VIV yang terjadi tidak signifikan, akan tetapi tetap harus dilakukan analisis fatigue dengan metoda response model.
Untuk screening fatigue terhadap frekuensi natural arah cross flow (fO‐CF) diberikan oleh
persamaan berikut; ,100 ,1 , ,
.
.
c yr w yr O CF CF CF f R onsetU
U
f
V
D
γ
γ
+
>
(
0.39 0.00174)
0.0687 1.3 1.15 3.117 1.0228 0.05974 + = > × × = >0.1597Maka, screening fatigue untuk kriteria VIV arah cross flow tidak memenuhi syarat. Maka analisis fatigue terhadap cross flow VIV mutlak harus dilakukan. Analisis fatigue dilakukan menggunakan metoda response model yang mengacu pada DNV RP F105.
4.3.9 PERHITUNGAN RANGE TEGANGAN
Perhitungan range tegangan diperlukan untuk penentuan umur fatigue suatu free span pada pipa bawah laut. Selanjutnya range tegangan akan dijadikan input dalam kurva S‐N dari DNV RP C203 (gambar 2.14). Besar range tegangan diberikan oleh persamaan berikut;
,
2. ( / ). .
IL IL Y IL s
S = A A D
ψ
αγ
untuk in‐line VIV2.
.(
/ ). .
CF CF z k s
S
=
A
A D R
γ
untuk cross flow VIVUntuk range tegangan akibat VIV, besar unit amplitudo tegangan AIL/CF adalah sebagai
Perhitungan yang dijabarkan berikut ini merupakan contoh perhitungan range tegangan untuk tiap seastate (gelombang individual). Berikut adalah perhitungan untuk analisis fatigue selama 7 bulan dengan panjang span 201 m, untuk range gelombang individual 0 – 0.5 m. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.38.
Tabel 4.38 Perhitungan Range Tegangan Free Span 201 m Pada Range Gelombang Individu 0.0 – 0.5 m
Maka, analisis fatigue hanya dilakukan untuk cross flow VIV saja. Tidak adanya range tegangan dalam arah in‐line merupakan pembuktian tabel 3.7 (mengacu pada DNV RP F105), ketika rasio kecepatan aliran α > 0.8, maka pembebanan akibat gaya gelombang dengan metoda Morrison diabaikan.
4.3.10 PERHITUNGAN FATIGUE KONDISI INSTALASI
Telah dijelaskan sebelumnya, perhitungan fatigue kondisi instalasi merupakan perhitungan untuk kondisi instalasi pipa selama 7 bulan dengan panjang span 201 m. Perhitungan fatigue mencakup perhitungan kerusakan fatigue dan umur fatigue.
Langkah dan analisis perhitungan mengacu pada DNV RP F105 dan DNV RP C203. Untuk kondisi tegangan tertentu yang fluktuatif dengan amplitudo tegangan yang bervariasi dalam order acak, besar fatigue damage dapat dihitung dari metoda Palmgreen‐Miner sebagai berikut:
1 s i fat fat i i n D N
α
= =∑
≤Nilai N merupakan jumlah siklus untuk kegagalan pada range tegangan S. Sedangkan nilai n Simbol Dimensi Satuan
1 Ψα,IL 1 ‐‐‐ 2 γs 1 ‐‐‐ In‐Line AY_IL/D 0 Cross Flow AZ_CF/D 1 .3 4 RK 0.931 ‐‐‐ In‐Line Leff‐IL 208.25
Cross Flow Leff‐CF 208.08
6 C4 4.39 ‐‐‐ 7 1 +CSF 1 .42 ‐‐‐ In‐Line AIL 24.324 Cross Flow ACF 24.364 In‐Line SIL 0.000 Cross Flow SCF 58.948 9 Range Tegangan Parameter
Faktor Redaman Reduksi
Konstanta Kondisi Batas Panjang Free Span Efektif 5
Faktor Koreksi Rasio Arus SF Range Tegangan Amplitudo VIV 3
Unit Amplitudo Tegangan 8
‐‐‐
m
Concrete Stiffness Enhancement Factor
MPa MPa
seperti pada gambar 2.14, mengacu pada figure 2‐5 DNV RP C203 Fatigue Strength of Offshore Steel Structure kurva C‐1. Fatigue diasumsikan terjadi mulai pada saat setelah pipa diinstalasi pada lokasi free span hingga dilakukan span remeditation dengan pemasangan struktur penopang pada free span tersebut. Selang waktu tersebut + 7 bulan (Nov 2006 s/d Mei 2007).
Data gelombang yang digunakan untuk perkiraaan umur sisa fatigue adalah data gelombang individu tahun 2000. Data ini dianggap valid dengan mengganggap bahwa pokok bahasan Tugas Akhir adalah metodologi pengerjaan dan pengambilan asumsi serta analisis.
Perhitungan dilakukan untuk tiap nilai range gelombang individu. Range dibagi berdasarkan tinggi gelombang dengan interval tiap range sebesar 0.5 m, dari 0.0 m sampai dengan 5.5 m. distribusi gelombang tersebut kemudian dihitung nilai frekuensi relatif dan Probability Density Function (PDF) untuk perhitungan siklus fatigue yang terjadi akibat tiap range seastate. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.39.
Tabel 4.39 Distribusi Jumlah Kejadian Gelombang Individu 7 Bulan
Untuk perhitungan kerusakan fatigue dan umur sisa fatigue dilakukan untuk tiap seastate tersebut, dijelaskan oleh tabel 4.40 berikut.
0.0 ‐ 0.5 0.25 1 .1 08 2075877 0.448399 0.896798 0.5 ‐ 1 .0 0.75 1 .920 1 991 647 0.430205 0.860409 1 .0 ‐ 1 .5 1 .25 2.479 496720 0.1 07294 0.21 4588 1 .5 ‐ 2.0 1 .75 2.933 61 485 0.01 3281 0.026562 2.0 ‐ 2.5 2.25 3.325 3707 8.22E‐04 0.001 643 2.5 ‐ 3.0 2.75 3.676 97 2.1 0E‐05 0.000042 PDF Tinggi Gelombang (m) Rataan Tinggi Gel (m) Perioda
Gelombang (T) Kejadian Frekuensi Relatif
Tabel 4.40 Perhitungan Fatigue Pada Panjang Free Span 201 m Untuk Kondisi Instalasi Selama 7 Bulan
Maka, dari perhitungan diatas, dapat diketahui bahwa sisa umur fatigue hanya tinggal + 9 tahun 11 bulan. Sekali lagi ditegaskan bahwa analisis fatigue dilakukan terhadap kondisi pipa setelah instalasi, sebelum dilakukan hydrotest dan sebelum masa operasional (kondisi pipa kosong). Selang waktu antara selesainya instalasi dan penanggulangan span tersebut dengan memasang struktur span support adalah 7 bulan (212 hari), dari November 2006 sampai dengan Mei 2007.
Sisa umur fatigue yang dimiliki pipa merupakan angka yang jauh dari perencanaan desain fatigue pipa sebesar 30 tahun. Oleh karena itu, PT Perusahaan Gas Negara, Tbk selaku pemilik pipa SSWJ‐II ini tidak mengambil resiko, dan melakukan span remediation sebelum kegiatan hydrotest
0.0 ‐ 0.5 (1 .1 08) 0.5 ‐ 1 .0 (1 .920) 1 .0 ‐ 1 .5 (2.479) 1 .5 ‐ 2.0 (2.933) 2.0 ‐ 2.5 (3.325) 2.5 ‐ 3.0 (3.676)
1 Berat Pipa dalam Air Wsub N/m
2 Panjang Span Aktual L span m
3 Wave Induced Current Velocity Uw 0 0 0 0 0 0 m/s
4 Gaya Horizontal Total Ftot N/m
δCF δIL fo‐CF fo‐IL VRIL VRCF AY/D AZ/D Leff‐IL Leff‐CF SIL SCF
1 1 Waktu Ekspos Beban Texp s
1 2 Frekuensi Vortex Shedding fv 1 /s
1 3 Probability Density Function PDF 0.8968 0.8604 0.21 46 0.0266 1 .64E‐03 4.1 9E‐05 1 4 Total Jumlah Siklus dalam Range SCF ni 1 31 5338 1 261 967 31 4737 38959 241 0 61 1 5 Cycles to failure dalam Range SCF Ni
1 6 Kerusakan Fatigue (Fatigue Damage) Dfat 0.0453 0.0435 0.01 08 1 .34E‐03 8.31 E‐05 2.1 2E‐06 1 7 Cumulative Fatigue Damage Σ Dfat
Tahun
9 Tahun 1 0 Bulan 22 Hari
Umur Sisa Fatigue Total
1 8 58.95 0.00 1 831 6800 0.0801 1 6929231 Tlife 0.1 01 1 9.8932 1 / 7 bln 1 01 6.8 1 .693 0.477 0.06866 0.0591 9 1 .30 0.00 ‐‐‐ ‐‐‐ m
1 0 Range Tegangan MPa
5.553 6.443 208.08 208.25 7 Reduced Velocity 8 Amplitudo VIV 9 Panjang Span Efektif
201
5 Defleksi Statik 6 Frekuensi Natural
m 1 /s
Tinggi Gelombang (m) / Perioda (m)
Parameter Simbol Satuan
4.3.11 PERHITUNGAN FATIGUE KONDISI OPERASI
Telah dijelaskan sebelumnya, perhitungan fatigue kondisi operasi merupakan perhitungan untuk kondisi operasi pipa selama durasi ketersediaan data (10 tahun) dengan panjang span 100 m. pada kondisi operasi ini struktur penopang free span telah dipasang dan menopang berat bentang bebas pipa. Perhitungan fatigue mencakup perhitungan kerusakan fatigue dan umur fatigue.
Langkah dan analisis perhitungan mengacu pada DNV RP F105 dan DNV RP C203. Untuk kondisi tegangan tertentu yang fluktuatif dengan amplitudo tegangan yang bervariasi dalam order acak, besar fatigue damage dapat dihitung dari metoda Palmgreen‐Miner sebagai berikut:
1 s i fat fat i i n D N
α
= =∑
≤Nilai Ni merupakan jumlah siklus untuk kegagalan pada range tegangan Si. Sedangkan nilai ni
merupakan jumlah total siklus tegangan pada blok range tegangan Si. Kurva S‐N yang digunakan
seperti pada gambar 2.14, mengacu pada figure 5 DNV RP C203 Fatigue Strength of Offshore Steel Structure kurva C‐1. Fatigue yang dihitung dianggap terjadi pada durasi 10 tahun setelah dipasangnya struktur penopang sehingga panjang free span pipa menjadi 100 m.
Data gelombang yang tersedia adalah data 1991‐2000, dan digunakan untuk perhitungan perilaku umur fatigue pipa terhadap waktu ekspos beban selama 10 tahun. Untuk analisis secara detail, data gelombang 30 tahun dibutuhkan untuk analisis fatigue pada kondisi selama pipa beroperasi. Akan tetapi, dalam Tugas Akhir ini, mengingat keterbatasan ketersediaan data, maka analisis hanya dilakukan untuk waktu ekspos beban 10 tauhn saja. Data ini dianggap valid dengan mengingat esensi pokok bahasan Tugas Akhir adalah metodologi pengerjaan dan pengambilan asumsi serta analisis.
Perhitungan dilakukan untuk tiap nilai range gelombang individu. Range dibagi berdasarkan tinggi gelombang dengan interval tiap range sebesar 0.5 m, dari 0.0 m sampai dengan 5.5 m. distribusi gelombang tersebut kemudian dihitung nilai frekuensi relatif dan Probability Density Function (PDF) untuk perhitungan siklus fatigue yang terjadi akibat tiap range seastate. Perhitungan dijabarkan dalam tabel 4.41.
Tabel 4.41 Distribusi Jumlah Kejadian Gelombang Individu 10 Tahun (1991-2000)
Untuk perhitungan kerusakan fatigue dan umur sisa fatigue dilakukan untuk tiap seastate tersebut, dijelaskan oleh tabel 4.42 berikut.
0 ‐ 0.5 0.25 2.21 7 1 9525776 0.428503 0.42850 0.857006 0.5 ‐ 1 0.75 3.840 20685550 0.453955 0.88246 0.90791 0 1 ‐ 1 .5 1 .25 4.957 4832490 0.1 06051 0.98851 0.21 21 03 1 .5 ‐ 2 1 .75 5.866 4881 41 0.01 071 3 0.99922 0.021 425 2 ‐ 2.5 2.25 6.651 28702 0.000630 0.99985 0.001 260 2.5 ‐ 3 2.75 7.353 41 01 0.000090 0.99994 0.0001 80 3 ‐ 3.5 3.25 7.993 1 785 0.000039 0.99998 0.000078 3.5 ‐ 4 3.75 8.586 653 0.00001 4 1 .00000 0.000029 4 ‐ 4.5 4.25 9.1 41 1 70 0.000004 1 .00000 0.000007 4.5 ‐ 5 4.75 9.664 37 0.000001 1 .00000 0.000002 5 ‐ 5.5 5.25 1 0.1 59 3 0.000000 1 .00000 0.000000 CDF PDF Perioda Gelombang (T) Tinggi Gelombang (m) Rataan Tinggi
Gel (m) Kejadian Frekuensi
Relatif
Tabel 4.42 Perhitungan Analisis Fatigue Untuk Kondisi Operasi Selama 10 Tahun Dari 2006 s/d 2015 Tinggi Gelombang Perioda Gelombang Berat Pipa Panjang Span Wave Ind. Curr. Vel Gaya Horizontal
Hs Tp Wsub L span Uw Ftot δCF δIL fo‐CF fo‐IL VRIL VRCF AY/D AZ/D
m s N/m m m/s N/m 0.0 ‐ 0.5 2.21 7 0.00000 1 01 6.8 1 .964 0.532 0.1 689 0.0695 5.488 2.258 0 0.1 0.5 ‐ 1 .0 3.840 0.00000 1 01 6.8 1 .964 0.532 0.1 689 0.0695 5.488 2.258 0 0.1 1 .0 ‐ 1 .5 4.957 1 .42E‐04 1 020.5 1 .964 0.534 0.1 689 0.0696 5.483 2.259 0 0.1 03 1 .5 ‐ 2.0 5.866 1 .97E‐03 1 062.0 1 .964 0.556 0.1 689 0.0707 5.424 2.269 0 0.1 08 2.0 ‐ 2.5 6.651 8.25E‐03 1 1 88.9 1 .964 0.622 0.1 689 0.0741 5.251 2.306 0 0.1 1 8 2.5 ‐ 3.0 7.353 2.01 E‐02 1 407.9 1 .964 0.737 0.1 689 0.0806 4.972 2.374 0 0.1 24 3.0 ‐ 3.5 7.993 3.67E‐02 1 693.4 1 .964 0.887 0.1 689 0.0898 4.645 2.470 0 0.1 28 3.5 ‐ 4.0 8.586 5.64E‐02 201 4.8 1 .964 1 .055 0.1 689 0.1 009 4.328 2.585 0 0.1 36 4.0 ‐ 4.5 9.1 41 7.69E‐02 2330.8 1 .964 1 .220 0.1 689 0.1 1 22 4.067 2.703 0.052 0.1 40 4.5 ‐ 5.0 9.664 9.77E‐02 2640.2 1 .964 1 .382 0.1 689 0.1 238 3.853 2.824 0.092 0.1 45 5.0 ‐ 5.5 1 0.1 59 1 .1 8E‐01 2925.0 1 .964 1 .531 0.1 689 0.1 346 3.688 2.939 0.096 0.1 48 361 9.35 1 00
Defleksi Statik Frekuensi
Natural
Reduced Velocity Amplitudo VIV
Tabel 4.42 Perhitungan Analisis Fatigue Untuk Kondisi Operasi Selama 10 Tahun Dari 2006 s/d 2015 (Lanjutan) Waktu Ekspos Beban Frekuensi Vortex Probabilitas Gel. Fatigue Damage
Leff‐IL Leff‐CF SIL SCF Texp fv PDF ni ‐IL ni ‐CF Ni ‐IL Ni ‐CF Dfat IL‐CF
s 1 /s ‐‐‐ 1 / 1 0 thn 0 1 7.326 31 5532800 0.0801 0.85701 21 6531 79 21 6531 79 0 4.35E+08 4.98E‐02 0 1 7.326 0.0801 0.90791 2293931 5 2293931 5 0 4.35E+08 5.27E‐02 0 1 7.846 0.0801 0.21 21 0 5359007 5359007 0 3.75E+08 1 .43E‐02 0 1 8.71 2 0.0805 0.021 43 544064 544064 0 2.96E+08 1 .84E‐03 0 20.445 0.081 8 1 .26E‐03 32502 32502 0 1 .90E+08 1 .71 E‐04
0 21 .485 0.0842 1 .80E‐04 4782 4782 0 1 .48E+08 3.22E‐05
0 22.1 78 0.0876 7.83E‐05 21 66 21 66 0 1 .27E+08 1 .71 E‐05
0 23.564 0.091 7 2.87E‐05 829 829 0 9.35E+07 8.87E‐06
9.22 24.257 0.0959 7.46E‐06 226 226 1 .02E+1 0 8.09E+07 2.81 E‐06
1 6.943 25.1 23 0.1 001 1 .62E‐06 51 51 4.86E+08 6.79E+07 8.62E‐07
1 5.91 3 25.643 0.1 042 1 .32E‐07 4 4 6.66E+08 6.1 3E+07 7.72E‐08
Σ
D
fat1 .1 89E
‐
01
T
life84.1 3
Jumlah Siklus Beban Jumlah Siklus Yang
Diizinkan 1 06.391 1 06.961 MPa 1 / 1 0 thn ‐‐‐ Panjang Span Efektif Range Tegangan
Cumulative Fatigue Damage Umur Sisa Fatigue (Tahun)
Maka, dari perhitungan pada tabel 4.42 diatas, diketahui bahwa sisa umur fatigue untuk kondisi operasi selama 10 tahun adalah sebesar + 84 tahun. Design life dari pipa SSWJ‐II adalah 30 tahun. Dengan ini maka free span pipa awal sepanjang 201 m dengan struktur support yang mengurangi panjang span menjadi 100 m dinyatakan aman terhadap keruntuhan fatigue.
Dijelaskan sekali lagi, bahwa data yang digunakan merupakan data lingkungan pada lokasi pada waktu beberapa tahun sebelum perhitungan kejadian aktual ini. Data dianggap valid dengan mempertimbangkan bahwa data diambil dari data angin Tanjung Priok yang dekat dengan lokasi, dan memiliki karakteristik acak yang cenderung sama atau mendekati dari tahun ke tahun.
Maka dari itu, setelah free span sepanjang 100 m dinyatakan aman terhadap fatigue, maka analisis dilanjutkan ke analisis selanjutnya, yaitu analisis kekuatan free span terhadap kriteria Ultimate Limit Strength (ULS).
4.4
PERHITUNGAN ANALISIS FREE SPAN – ULTIMATE LIMIT STRENGTH (ULS)
Perhitungan analisis free span untuk kriteria Ultimate Limit Strength (ULS) yang telah dibahas dalam Bab 3, subbab 3.8 dilakukan dalam subbab ini. Seluruh perhitungan serta parameter asumsi yang diambil mengacu pada DNV RP F105 dan DNV OS F101.Parameter‐parameter yang dicek terhadap kriteria ULS adalah sebagai berikut; 9 Local pressure.
9 Pressure containtment (Bursting Buckling). 9 External pressure (Collapse Buckling). 9 Local buckling akibat kombinasi beban. 9 Propagation buckling.
9 Cek Local buckling konsep ASD.
Perhitungan kekuatan pipa terhadap kriteria ULS merupakan tolok ukur (benchmark) terhadap pipe reliability ketika pipa tersebut beroperasi. Tabel 4.43 dan 4.44 dibawah ini menunjukkan data‐data yang digunakan dalam pengecekan kriteria ULS.
Tabel 4.43 Data Desain Pipa Untuk Perhitungan Parameter Kriteria Pengecekan ULS Simbol Dimensi Satuan
1 Diameter Pipa Baja OD 0.81 28 m
2 Ketebalan Pipa Baja WT 1 5.9 mm
3 Perbandingan OD/WT D/t 51 .1 2
4 Modulus Elastisitas E 207000.00 MPa
5 Tegangan Leleh Minimum SMYS 450.00 MPa
6 Tegangan Tarik Minimum SMTS 535.00 MPa
7 Poisson Ratio ν 0.30
8 Momen Inersia Pipa Baja Ist 0.0032 m4
8 Tekanan Desain Pd 7.92 MPa
9 Tekanan Hydrotest Phyd 1 1 .88 MPa
1 0 Massa Jenis Content ρcont 61 .01 kg/m3
Parameter
Data Pipa
Data Operasi
Tabel 4.44 Data Usage Factor dan Parameter Free Span Dinamik Untuk Pengecekan Kriteria ULS
Untuk perhitungan selanjutnya, dijelaskan oleh tabel 4.45. Perhitungan pada tabel 4.45 merupakan perhitungan local pressure, yang merupakan input parameter bagi pengecekan pressure containment atau terhadap bursting buckling. Tekanan penyebab bursting buckling ini dikalikan terhadap usage factor tertentu untuk memfaktorkannya terhadap SMYS, dan kekuatannya dapat diketahui. Setelah itu, maka perhitungan dan pengecekan tekanan penyebab collapse buckling terhadap tekanan eksternal (hidrostatik) dapat dilakukan. Lalu terakhir adalah pengecekan terhadap propagation buckling.
Perhitungan selanjutnyan untuk pengecekan kriteria ULS terhadap local buckling akibat kombinasi beban dibahas dalam tabel 4.46. Pengecekan ULS untuk kriteria local buckling dilakukan terhadap kombinasi kondisi instalasi‐hydrotest‐operasi (beban lingkungan 1 tahunan), kondisi dinamik untuk arah in‐line dan cross flow, serta kondisi statik untuk arah in‐line dan cross flow, dengan total 12 kombinasi.
Simbol Dimensi Satuan
1 4 SF untuk material γm 1 .1 5
1 5 SF Tekanan Insidental γinc 1 .1
1 6 SF untuk Safety Class γSC 1 .26
1 7 Faktor Utilisasi αu 0.96
1 8 Faktor Fabrikasi (Seamless pipe) αfab 1 .0
Seff‐INS 1 000 Seff‐HYD ‐1 276.504 Seff‐OPER ‐51 7.669 Leff‐IL 1 06.96 Leff‐CF 1 06.39 AIL 92.200 ACF 93.1 92 SIL 0.000 SCF 1 7.326 Usage Factor
Parameter Analisis Free Span Dinamik
20 Panjang Free Span Efektif m
1 9 Gaya Aksial Efektif kN
21 Unit Amplitudo Tegangan Parameter
22 Range Tegangan
MPa MPa
