KEANDALAN SCANTLING SUPPORT STRUCTURE SYSTEM GAS PROCESSING MODULE FPSO BELANAK TERHADAP BEBAN EKSTREM

Transkripsi

1 S I D A N G P 3 T U G A S A K H I R J U R U S A N T E K N I K K E L A U T A N F T K - I T S KEANDALAN SCANTLING SUPPORT STRUCTURE SYSTEM GAS PROCESSING MODULE FPSO BELANAK TERHADAP BEBAN EKSTREM Oleh: Fahmy Ardhiansyah Dosen Pembimbing: 1. Ir. Handayanu M.Sc, Ph.D 2. Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko M.Sc, Ph.D

2 Latar Belakang Ketahanan FPSO pada saat kondisi ekstrem lingkungan. Kekuatan support sturcture dalam kondisi ekstrem untuk menerima beban yang bekerja (gelombang, angin, operasi). Analisa keandalan terhadap beban ekstrem.

3 Tujuan 1. Mengetahui respon scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak terhadap beban kondisi ekstrem. 2. Mengetahui keandalan scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak terhadap ultimate load.

4 Tujuan (cont d) 3. Memahami mekanisme dan moda kegagalan puncak/keruntuhan scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak. 4. Mengetahui ultimate failure akibat respon ekstrem pada pada scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak.

5 Batasan Masalah 1. Scantling support structure system gas processing module yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah scantling support structure system gas processing module Train A pada FPSO Belanak yang dioperasikan di perairan Natuna. 2. Pemodelan lokal dilakukan sebatas scantling support structure system gas processing module serta geladak yang menyangga. 3. Analisis struktur global menggunakan software MOSES untuk mendapatkan beban lingkungan, sedangkan analisis struktur lokal menggunakan software ANSYS 11 untuk mendapatkan respon struktur akibat beban. 4. Pada pemodelan FEM, jenis pengelasan sambungan diabaikan dan diasumsikan tidak terjadi cacat las.

6 Batasan Masalah (cont d) 5. Beban lingkungan yang ditinjau adalah beban ekstrem 100 tahunan yang meliputi beban angin dan beban gelombang. 6. Tidak dilakukan analisa pada beban akibat kecelakaan. 7. Perhitungan ultimate strength dilakukan dengan metode pushover dengan memperhatikan rules Buckling and Ultimste Strength Assessemnt for Offshore Structure pada ABS tahun Analisis keandalan struktur menggunakan metode Monte Carlo Simmulation.

7 Pengumpulan Data DATA UTAMA FPSO 1. LOA 285 m 2. Depth 26 m 3. Beam 58 m 4. Vessel Draft Full 16.2 m 5. Vessel Draft Medium 14.6 m 6. Vessel Draft Light 13.9 m 7. Displacement 255,000 ton 8. Service Life 30 years DATA MOORING Type :14 Suction Piled Anchor Chains Size : 132 mm (5 ) VGW R3 Chain Total Installed Length :10,750 m Max Chain Line pull : 358 Te (398 Te 2 stall) Fairlead to Chain Burial : 639 to 755 m DATA PERIODE ULANG Deskripsi Gelombang H s ( m) T p (s) 1tahunan tahunan tahunan

8 Pengumpulan Data DATA MODULE DATA ANGIN DATA MATERIAL PROPERTIES Material Type 4 Steel Grade A36 Thickness Range (mm) <51 Minimum Yield Stress (N/mm 2 ) 250 Minimum UTS (N/mm 2 ) 400 Modulus Young (E) (N/mm 2 ) 210,000 Shear Modulus (G) (N/mm 2 ) 80,000 Poison s Ratio (υ) 0.3 Density (ρ) (kg/m 3 ) 7,850 Coef of Thermal Expansion (α) (/C o ) 12 x 10-6 Module MT P1 Chemical Injection 773 S1 Gas Injection & Metering 942 P2 Export Compressors Train B 1515 S2 Export Compressors Train A 1448 P3 Gas Cooling & Treating 1913 S3 Gas Regeneration 1671 P4 Gas Processing Train A 2285 S4 Gas Processing Train B 2361 P5 Oil Separation 1690 S5 Oil Import/Export 1686 S6 Utility & Sea Water Lift 1403 P7 Main Power Gen. Train A 1340 S7 Main Power Gen. Train B 1964 C1 Piperack 832 C2 Piperack 892 C3 Piperack 697 C09 Power Control Bldg 951 CFR Flare Boom 268 R1 FWD Riser Porch 181 C08 Workshop 340 R2 Mid-ship Riser Porch 241 T6 Temporary 447 Mis-Misc. Items on Hull 964 TOTAL (including misc. modules): 26,801

9 Pemodelan (Global) ACAD

10 Pemodelan (Global) MAXURF

11 Pemodelan (Global) MOSES

12 VALIDASI MODEL Validasi Parameter unit Conoco Phillips Maxsurf MOSES T m KG m Displacement ton VCB m LCB m LCF m KMT m KML m

13 Pemodelan (Global) MOSES

14 Comparasi Pemodelan Perbandingan Data Percepatan Gerakan FPSO pada Kondisi Badai Derajad Conoco Wahyudi Kebebasan Philips (2009) Perhitungan Max. Surge Acc (m/s2) Max. Sway Acc (m/s2) Max. Heave Acc (m/s2) Max.Roll Acc (rad/s2) Max.Pitch Acc (rad/s2) Max.Yaw Acc (rad/s2)

15 Transformasi Percepatan

16 Translasi Rotasi Hasil Transformasi Percepatan Derajat Kebebasan Inertia Force Surge kn Sway kn Heave kn Derajat Kebebasan Moment of Force Roll kn.m.rad Pitch kn.m.rad Yaw kn.m.rad

17 Perhitungan Beban Angin Gaya Angin: Fw cyl Fw module = 2, N = 1, N Momen Angin: M =72, N.m

18 Perhitungan Beban Operasional W = m x g W = m x g W = 2361 MT x 9.81 m/s 2 = kn

19 Pemodelan Struktur Lokal 1 ELEMENTS JUL :42:56 Y Z X MODULE_SUPPORT

20 Pemodelan Struktur Lokal 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX = SMN = SMX =.424E+09 JUN :14:55 MX Z Y X MN MODULE_SUPPORT.472E E E E E E E E E+09

21 KONDISI EKSTREM σmax kondisi ekstrem = 96MPa 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.705E-03 SMN =25933 SMX =.961E+08 JUL :53:23 MX MODULE_SUPPORT Y X Z.107E E E E E E E E E+08

22 ANALISA PUSHOVER increment σ max factor (Mpa)

23 KONDISI ULTIMATE FAILURE σmax kondisi plastis deformation = 424MPa 1 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX = SMN = SMX =.424E+09 JUN :05:00 MX Y Z X E E E E E E E E E+09 MODULE_SUPPORT

24 PLASTIS DEFORMATION

25 KEANDALAN (SIMULASI MONTE CARLO) Perhitungan keandalan dilakukan dengan menggunakan metode simulasi monte carlo dengan moda kegagalan: MK = σult σext dengan: MK = Moda Kegagalan σult = tegangan ultimate σext = tegangan ekstrem

26 KEANDALAN (SIMULASI MONTE CARLO) KEANDALAN LOKAL : KEANDALAN GLOBAL : increment σ max Pof K factor (Mpa) Σsucces = Σfail = 0 Pof = 0 K = 1 Jadi nilai keandalan sistem pondasi (global) K = 1.0

27 KESIMPULAN (1) 1. Pada kondisi lingkungan ekstrem, yang dipengaruhi oleh beban angin, gelombang, dan operasional respon maksimum pada struktur yang sebenarnya terjadi adalah σmax = 96 MPa, artinya struktur tidak mengalami kegagalan. Harga maksimal ini masih jauh di bawah kekuatan ultimate struktur yang sebesar 400 MPa.

28 KESIMPULAN (2) 2. Sehubungan hasil pada butir 1), dan setelah dilakukan analisis keandalan dengan metode Monte Carlo diperoleh keandalan scantling support structure system FPSO Belanak terhadap beban ekstrem adalah K=1.0.

29 KESIMPULAN (3) 3. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan maka dilakukan analisis pushover dengan peningkatan interval beban sampai dengan 0.8 x σult material (kriteria ABS) yaitu 320 MPa. Kegagalan terjadi pada sekitar 3 kali pembebanan kondisi ekstrem lingkungan. Dengan demikian kegagalan yang terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K= Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.

30 KESIMPULAN (4) 4. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan yang lebih tinggi lagi maka dilanjutkan analisis pushover dengan peningkatan interval beban sampai dengan σult material yaitu 400 MPa. Kegagalan terjadi pada sekitar 7 kali pembebanan kondisi ektrem lingkungan, kegagalan yang terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K= Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.

31 SARAN 1. Daerah paling kritis pada kondisi ekstrem terdapat pada struktur penegar support structure di atas geladak, sehingga daerah tersebut perlu mendapatkan perhatian lebih pada saat inspeksi. 2. Untuk kajian tugas akhir selanjutnya, struktur module juga perlu dimodelkan sehingga didapatkan hasil lebih akurat. Sehingga dapat dibandingkan hasil dari pendekatan pemodelan secara lokal pada dengan pemodelan keseluruhan.

32 Terima Kasih Surabaya, 20 Juli 2010

33 MODULE FPSO???

34 GAS PROCESSING MODULE

35 SCANTLING???