Kajian Teknis Konversi Acc. Barge 230 ft- 270 ft, Study kasus MV. Borneo Prince

Transkripsi

1 Kajian Teknis Konversi Acc. Barge 230 ft- 270 ft, Study kasus MV. Borneo Prince Sunawan Abstrak Dasar pertimbangan utama Convertion barge adalah tuntutan tugas pokok sebagai accommodation barge sekaligus sebagai sarana untuk mengakomodir keperluan serta peralatan berat dari darat ke drilling platform. Fungsi ganda accommodation work barge harus ditunjangdengan struktur yang baik, untuk mendapatkan komponen struktur yang efektif dan effisien dibutuhkan pengembangan suatu prosedur perancangan struktur yang sepenuhnya rasional yang telah dilakukan dalam berbagai bidang. Diantara procedure terpenting dari proses spiral perancangan adalah proses analisa. Pada skripsi ini, analisa dilakukan dengan FEM (Finite Element Method) untuk mengetahui respon sebuah desain terhadap pembebanan, hasil analisa tersebut akan digunakan sebagai dasar kelayakan terhadap sebuah covertion barge Kata kunci: Accomodation Barge, FEM. Pendahuluan Untuk memanfaatkan berbagai sumber daya alam yang ada dilaut, dibutuhkan suatu system rekayasa maritime yang dirancang sepenuhnya dengan memperhatikan tugas pokok system tersebut. Salah satunya adalah acomodaton barge. Accomodation barge disini berfungsi sebagai tempat akomodasi offshore engineer yang bekerja di drilling platform pada pengeboran minyak lepas pantai. Terlepas dari fungsi utama sebagai tempat akomodasi, accommodation barge kemudian berkembang menjadi acomodation work barge yang tidak hanya berfungsi sebagai tempat akomodasi, namun juga berfungsi sebagai sarana untuk mengakomodir keperluan serta peralatan berat dari darat ke drilling platform yang sebelumya fungsi ini dilakukan oleh floating crane (crane apung). Dengan memperhatikan tugas pokok tersebut, accommodation work barge kemudian dilengkapi dengan pedestal crane dengan kapasitas tertentu sesuai tuntutan kinerja untuk mengakomodir peralatan berat atau membawa bagian sub assembly platform yang kemudian akan diereksikan ke platform tersebut. Resiko kegagalan sebuah convertion barge akan berdampak pada sisi teknomik yang sangat besar, untuk itu harus dilakukan analisa terhadap subsistem penyusun accommodation barge tersebut, terutama pada strukturnya. Ada banyak metode analisa struktur yang dalam beberapa dekade ini sering digunakan, diantaranya adalah FEM (Finite Element Method), metode ini secara garis besar terdiri atas beberapa tahapan yang meliputi pembuatan model geometris, mendefinisikan material dan sifat mekaniknya, menentukan elemen dan atributnya, diskritisasi / meshing, pemberian dan definisi beban, tahap solusi dan pembacaan hasil. Dari hasil analisa tersebut, dapat diketahui kemungkinan kegagalan struktur pada accommodation work barge yang kemudian akan dilakukan perubahan pada system konstruksinya, hingga didapatkan sebuah komposisi struktur yang layak untuk menjadi dasar dilakukanya sebuah conversion barge. Accommodation barge merupakan kapal khusus yang berfungsi sebagai tempat acomodasi drilling engineer yang melakukan pengeboran minyak lepas pantai, dengan tugas pokok tersebut accommodation barge dilengkapi dengan banyak fasilitas untuk menunjang kelancaran serta kenyamanan drilling engineer.

2 Gambar 1 Accomodation barge Struktur Convertionn barge Komponen struktur kapal seringkali didesain dengan fungsi ganda, pelat kulit misalnya, selain berfungsi sebagai komponen penguat utama jga berfungsi sebagai bagian kedap air yang memiliki bentuk sedemikian rupa. Karakteristik utama struktur kapal adalah komposisi structural yang terdiri dari beragam plat berpenegar, pelat dengann pembujur serta pilar maupun penumpu berbentuk profil. Secara garis besar komponen struktur kapal dibagi menjadi 3 jenis konstruksi. Konstruksi memajang, terdapatnya pembujur yang terlihat dominan dari pada pelintang-pelintang panang diatas 90m, ataupun pada barge, konstruksi. Konstruksi memanjang sering digunakan untuk kapal yang memiliki system kontruksi inii dipilihkarena memiliki kelebihan modulus memanjang yang berarti kapal akan memilikii kekuatan memanjang yang lebih baik dari pada konstruksimelintang. Konstruksi melintang, adanya balok-balok memanjang hanya berfungsi untuk menaga kestabilan bentuk lengkungan balok-balok melintang. Sedangkan untuk pembagian gaya, terpusatkan pada beberapa balok melintang utama yang berdekatan. Kelebihan konstruksi melintang diantaranya: 1. Konstruksi sederhana 2. Mudah dalam pembangunan 3. Kekuatan melintang baik Konstruksi kombinasi adalah dimana pada konstruksi geladak dan konstruksi bottom, digunakan kontruksi memanjang. Sedangkan untuk konstruksi sisi digunakan konstruksi melintang berupa gading-gading. Perhitungan kekuatan memanjang kapal Perhitungann kekuatan kapal dilakukan dengan model analisa balok prismatic. Dengan demikian, diperoleh hubungan antara beban, gaya lintang (shear), dan momen vertical memanjang kapal. Beban yang bekerja diperoleh dari selisih antaraa beban yang tersebar pada berat kapal dan muatanya dengan beban yang tersebar gaya tekan keatas (buoyancy). Dengan membagu penyebaran beban pada masing masing dalam blok-blokk beban diskrit, maka dapat dilakukan tabulasi sederhana untuk memperoleh besar beban yang bekerja. Karena penyebaran berat kapal dan gaya tekan keatas umumnya tidak sama seoanjang kapal, maka distribusi beban tersebut bervariasi dan berubah arah pada sepanjang kapal. Selanjunya dengan metode rumus simpson, dapat dilakukan integrasi numeric untuk menghitung gaya lintang dan moment vertical memanjang kapal. Kegagalan struktur kapal dapat terjadi dari tingkat terkecil seperti retak atau terjadinyaa deformasi, sampai kegagalan struktur yang mangakibatkan kapal tenggelam. Untuk itu perlu dilakukan pengecekan secaraa dini terhadap kekuatan memanjang dan melintang kapal, langkah awalnya adalah mengetahui daerah kritis pada konstruksi kapal setelah dilakukan pembebanan dan penambahan pedestal crane pada bagian haluan kapal. Selanjutnya dilakukan analisa secara manual dan komputerisasi sebagaimana analisa dengan FEM/ANSYS untuk mengetahui respon struktur terhadap pembebanan tersebut.

3 Konsep Dasar Analisa FEM Gambar 2 Flow Chart FEM Konsep Konversi Penentuan konsep konversi dipilih berdasarkan efisiensi material dan kekuatan kapal, pada konsep konversi ini, desain awal lambung kapal di potong di bagian 1000mm pada sisi starboard dan 1000mmm pada sisi portside serta bagian spoon head. Gambar 3 Konsep konversi

4 Gambar 4 Hasil konversi Penyebaran Berat Dari perhitungan berat konstruksi dan berat dari volume tangki-tangki, salanjutnya hasil perhitungan tersebut ditabulasikan pada table load case atau pembebanan, selanjutnya dari table tersebut di lakukan simulasi untuk mendapatkan kurva kekuatan memanjang yang didalamnya kita bisa mengetahui kondisi beban dan penyebaran berat campuran. Berikut ini adalah tabulasi loadcase/ pembebanan dari keseluruhan komponen yang terdapat di Accomodation barge. Pengecekan kekuatan kapal Pengecekan kekuatan kapal dimulai dengan Pengecekan tegangan. 1. Pada kondisi air tenang M(x) swmax = tonm = kgcm Pada kondisi ini geladak mengalami beban tarik, bottom mengalami baban tekan. σdeck = M max /W deck = / = kg/cm 2 σbottom = M max /W bottom = / = kg/cm 2 2. Kondisi Saging M(x) swmax = tonm = kgcm Pada kondisi ini geladak mengalami beban tekan, bottom mengalami baban tarik. σdeck = M max /W deck = / = kg/cm 2 σbottom = M max /W bottom = / = kg/cm 2 3. Kondisi Hogging M(x) swmax = tonm = kgcm Pada kondisi ini geladak mengalami beban tarik, bottom mengalami baban tekan. σdeck = M max /W deck = / = kg/cm 2 σbottom = M max /W bottom = / = kg/cm 2

5 Longitudinal stress yang diizinkan (tegangan maksimum) σp = 15 (L/k) 0.5 [n/mm2] untuk L<100m = 15 x (82.30/1) 0.5 = N/mm 2 = N/cm 2 = kg/cm 2 Dari perhitungan diatas di perolehkesimpulan sebagai berikut: 1. Pada kondisi air tenang σdeck = kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = kg/cm2 < tegangan maksimum 2. Pada kondisi air saging σdeck = kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = kg/cm2 < tegangan maksimum 3. Pada kondisi air hoging σdeck = kg/cm2 < tegangan maksimum σbottom = kg/cm2 < tegangan maksimum Jadi σdeck dan σbottom pada semua kondisi (air tenang, saging dan hooging) memenuhi persyaratan BKI, karena kurang dari tegangan maksimum Pemodelan Objek Dalam tugas akhir ini pemodelan dan analisa menggunakan pendekatan finite element method. Dimana preprocessor ini merupakan analisa yang digunakan untuk melakukan analisa local dengan menggunakan teori Finite Element Method (FEM). Secara umum, proses analisa terbagi dalam beberapa tahap. Tahap pembuatan model geometri merupakan awal yang sangat pemting dalam analisa elemen hingga. Pembuatan model diupayakan agar sesuai atau mendekati kondisi yang sebenarnya. Sebelum melakukan pemodelan geometri, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah : 1. Unit Dalam pembuatan model dituntut konsistensi dalam penggunaan input satuan mulai dari awal pemodelan hingga penampilan hasil analisa. 2. Sistem koordinat dan working plan Sistem koordinat memakai system koordinat kartesian XYZ yang berporos pada titik 0,0,0. Sedangkan working plan merupakan bidang kerja yang mengacu pada sistem koordinat. Gambar 5. Model 1 yang akan di analisa

6 Gambar diatas menunjukan model yang didesain dengan menggunakan ansys icem, selanjutnya dilakukan proses meshing sperti ditunjukan gambar diberikut : Gambar 6. Model yang telah di meshing Tahap selanjutnya adalah penentuan material properties, pada tahap ini akan input yang dibutuhkan antara lain adalah sebagai young modulus, shear modulus dll. Setelah Material properties ditentukan, tahap selanjutnya adalah pembagian pembebanan dan bagian yang menjadi tumpuan. Analisa Tegangan Maksimum. Gambar 7. Pembagian Pembebanan dan Tumpuan Setelah Seluruh Parameter input untuk proses analisa selesai, tahap selanjutnya adalah menganalisa model yang telah kita buat sebelumnya. Dari proses analisa, akan keluar result berupa file xdbf, file tersebut dapat kita akses sehingga dapat diketahui hasil analisa yang telah kita lakukan.

7 Gambar 8. Hasil Analisa FEM Dari hasil analisa dengan FEM, diketahui tegangan maksimum yang mampu diterima oleh struktur geladak utama dan struktur bottom adalah 1.75x10 3 N/mm 2. Kesimpulan. Dari analisa yang telah dilakukan dapat disimpulkan : 1. Tegangan pada berbagai kondisi kapal adalah sebagai berikut: a. Pada kondisi air tenang, struktur geldak mengalami tegangan tarik kg/cm 2 dan struktur bottom mengalami tegangan tekan kg/cm 2. b. Pada kondisi saging, struktur geldak mengalami tegangan tarik kg/cm 2 dan struktur bottom mengalami tegangan tekan kg/cm 2. c. Pada kondisi hoging, struktur geldak mengalami tegangan tarik kg/cm 2 dan struktur bottom mengalami tegangan tekan kg/cm Longitidinal stress maksimal yang diizinkan oleh klasifikasi adalah kg/cm Tegangan maksimum pada struktur kapal dari hasil analisa dengan FEM adalah x Tegangan pada struktur deck dan struktur bottom pada semua kondisi (air tenang, saging dan hooging) memenuhi persyaratan klasifikasi, karena kurang dari tegangan maksimum dan hasil analisa dengan FEM. 5. Konversi pada barge dengan konsep yang telah ditentukan sebelumnya, telah memenuhi aturan klasifikasi dari segi kekuatan dan struktur kapal.

8 Referensi 1. J.Harvey, Ship Structural Design Consep, 1975, Cornel Maritime Press,Inc., Cambrige, Mariland. 2. J.N. Reddy, An Introduction to The Finite Element Method, 2005, McGraw-Hill, New York. 3. TMD, Exercise 1-Roof truss R1 (Mg-3), 2008, Surabaya. 4. TMD, Exercise 2-Platform, 2008, Surabaya. 5. TMD, Exercise 2-Plate With Hole (Mg-6), 2008, Surabaya. 6. M.Rosyid. Daniel, Kekuatan Struktur Kapal, 1999, Surabaya. 7. Biro Klasifikasi Indonesia Vol II, 2009, Jakarta. 8. IMO, Ch 3, Design criteria aoolicable to all ship. 9. SOLAS, II-1/8, Range of residual positive stability.