ANALISIS LINIER DAN NON-LINIER DARI PENGARUH GAYA SERET TERHADAP RESPONS SEBUAH STRUKTUR JALUR PIPA DI PERMUKAAN LAUT

Transkripsi

1 ANALISIS LINIER DAN NON-LINIER DARI PENGARUH GAYA SERET TERHADAP RESPONS SEBUAH STRUKTUR JALUR PIPA DI PERMUKAAN LAUT

2

3 ABSTRAK Pembebanan gelombang pada struktur-struktur yang fleksibel adalah masalah yang banyak mendapat perhatian dalam teknik lepas pantai. Salah satu aspeknya adalah interaksi strukturfluida. Kasus yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah jalur pipa yang ditarik oleh boat di permukaan laut. Pembebanan gelombang dapat dirumuskan melalui persamaan Morison yang sudah dimodifikasi, yang terdiri dari penjumlahan 2 buah gaya, yaitu: gaya inersia dan gaya seret. Gaya seret pada persamaan Morison merupakan fungsi kuadrat dari kecepatan, dalam hal ini kecepatan relatif antara struktur dan partikel fluida. Kecepatan relatif inilah yang menggambarkan interaksi struktur-fluida. Interaksi struktur-fluida dalam gaya Morison dapat dianalisis melalui dua cara, yaitu analisis dalam domain frekuensi dan analisis dalam domain waktu. Analisis dalam domain frekuensi dapat dijelaskan sebagai analisis yang merepresentasikan dan menyajikan pembebanan pada suatu sistem struktur dalam komponen komponen harmonik. Analisis domain frekuensi dari struktur yang dibebani gaya Morison membutuhkan proses linierisasi pada komponen gaya seretnya, yang merupakan fungsi kuadrat kecepatan relatif struktur dan fluida. Linierisasi gaya seret yang dipakai adalah metode linierisasi eldvalen, yang didasarkan pada nuinimalisasi kesalahan kuadrat rata-rata. Metode ini menghasilkan suatu konstanta redaman ekivalen yang merupakan fungsi deviasi standar kecepatan relatif strukturfluida pada komponen gaya seret. Deviasi standar yang dipakai dalam analisis ini adalah deviasi standar kecepatan fluida (kecepatan gelombang) saja dengan asumsi kecepatan struktur dapat diabaikan dibandingkan dengan kecepatan fluida. Hasil akhir analisis ini adalah spektrum perpindahan beberapa derajat kebebasan struktur. Analisis dalam domain waktu mengacu kepada penyelesaian langsung persamaan kesetimbangan dinamik sebuah struktur. Penyelesaian dalam domain waktu tersebut memungkinkan gaya seret pada persamaan Morison dibiarkan apa adanya, dan dengan demikian komponen kuadrat dari kecepatan relatif struktur-fluida tidak perlu dilinierkan. Integrasi numerik dalam analisis ini memakai metode integrasi Newmark, karena integrasi ini menyediakan kondisi stabil tanpa syarat, yang dapat diatur melalui konstanta integrasinya. Hasil akhir analisis ini adalah riwayat waktu perpindahan beberapa derajat kebebasan struktur. Dengan program FFT hasil riwayat waktu ini diolah menjadi menjadi spektrum perpindahan agar dapat dibandingkan dengan hasil analisis domain frekuensi.

4 Perbandingan dari kedua hasil analisis menunjukkan bahwa linierisasi gaya seret ternyata membuat perhitungan redaman hidrodinamik menjadi kurang akurat. Kurang akuratnya hasil analisis ini terjadi karena dalam perhitungan koefisien redaman hidrodinamik, deviasi standar kecepatan relatif diasumsikan diwakili oleh deviasi standar kecepatan gelombang. Untuk struktur-struktur yang fleksibel, kecepatan strukturnya ternyata tidak dapat diabaikan begitu saja. Deviasi standar kecepatan relatif struktur-fluida dapat bernilai lebih kecil, sehinggi koefisien redaman hidrodinamik juga akan lebih kecil. Hal lain yang disimpulkan adalah ternyata analisis non-liner dalam domain waktu lebih akurat dalam menangkap eksitasi-eksitasi yang terjadi pada perpindahan struktur, walaupun eksitasi tersebut relatif kurang dominan. Analisis liner dalam domain frekuensi hanya dapat menangkap eksitasi yang dominan pada perpindahan struktur.

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14