Analisa Kegagalan Crane Pedestal Akibat Beban Ledakan

Transkripsi

1 Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS Analisa Kegagalan Crane Pedestal Akibat Beban Ledakan Disusun Oleh : Mochammad Ramzi ( ) Pembimbing : Yoyok Setyo H., ST., MT. Ph.D Ir. Handayanu, M.Sc, Ph.D

2 Latar Belakang Meledaknya Piper Alpha Platform (167 tewas)

3 Latar Belakang Potensi Terjadi Ledakan Equipment U-145 : CO2 Bottle Skid Jarak crane pedestal 1.775m dari sumber ledakan Mezzanine Deck

4 Rumusan Masalah Bagaimana bentuk tekanan ledakan dengan time domain pada crane pedestal? Bagaimana nilai respon (stress dan deformation) serta kegagalan yang terjadi pada Crane pedestal akibat tekanan ledakan?

5 Batasan Masalah Analisa dilakukan pada Crane pedestal wellhead platform Code yang digunakan API RP 2A WSD 2005 Analisa pemodelan yang dilakukan tidak memperhitungkan las-lasan Tumpuan yang digunakan yaitu tumpuan jepit Beban yang berpengaruh pada strukur hanya beban ledakan, beban Crane sendiri dan moment Crane Beban ledakan dimodelkan pressure (bar) dan divariasikan 3 macam, yaitu : 0.03 bar, 0.21 bar,dan 0.35 bar Beban ledakan disesuaikan dengan time domain Pemodelan elemen hingga menggunakan software ANSYS 14.5 Material propertis : OD Tebal : 32 in : in Kecepatan angin di sekitar ledakan dianggap tidak berpengaruh

6 Crane Pedestal : substruktur pendukung struktur Crane yang berfungsi sebagai dasar konstruksi untuk menyangga struktur yang ada di atasnya

7 Beban ledakan Beban Ledakan : Bentuk kejutan/tekanan gelombang ledakan Tekanan Maksimum (incident peak Pressure) Ps Durasi peningkatan tp Kecepatan ledakan Vs

8 Metodologi Penelitian

9

10 AL No. Peak Overpressure Radius Ledakan bar m bar m bar m massa gas = kg CD = 1.2 Deadload : 15 Kips Vertical load : 9 Kips Moment Crane : 207 Kips-ft OD : 32 inch thickness : inch Tinggi : 8.85 ft Jenis material : steel A36

11 Langkah pertama dalam melakukan analisa pada setiap kegagalan adalah menentukan penyebab kerusakannya

12 * ρs = ρs (0.03 bar) = ρs (0.21 bar) = ρs (0.35 bar) = t (0.03 bar) = t (0.21 bar) = t (0.35 bar) = Vsf (0.03 bar) = Vsf (0.21 bar) = Vsf (0.35 bar) = kg/m kg/m kg/m msec msec msec m/s m/s m/s

13 ρs = p t = p 0 + p s 1 t t 0 exp bt t 0 P D = C D 0. 5 ρ s u s (t) 2

14 1. Peak 0.03 bar = msec 2. Peak 0.21 bar = msec 3. Peak 0.35 bar = msec

15 1. Peak 0.03 bar = msec 2. Peak 0.21 bar = msec 3. Peak 0.35 bar = msec

16 Modal ANALYSIS Mode 1 meshing (m) Elemen Nodes freq (Hz) freq (rad/s) period (s) Dari modal analysis, didapatkan bahwa periode natural struktur crane pedestal adalah sec atau 14.6 msec

17 Penggolongan Analysis domain Sumber Literatur Amdahl J., 2011 Impulsive domain t d T 0.3 Dynamic Domain Quasi-static Domain 0.3 t d T 0.3 t d T 3 ERS, 1991 t d T t d T 2 t d T 2 1) Td1 = T 2) Td2 = T Td1 = durasi ledakan 0.03 bar Td2 = durasi ledakan 0.21 bar Td3 = durasi ledakan 0.35 bar 3) Td3 = T

18 Langkah kedua dalam analisa kegagalan adalah dengan Analisa stress dan deformasinya

19 Static Analysis Faktor Kombinasi Beban Statis Crane Pedestal Keterangan Beban Kombinasi Beban Crane Dead load 15 Kips Beban Angkat Crane (9 Kips) Moment crane X (Mx) 207 Kips-ft Moment crane y (My) 207 Kips-ft

20

21 Hasil static analysis tanpa ledakan kombinasi beban/ ukuran mesh (m) Stress (Pa) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+07

22 Pengecekan Meshing sensitivity

23 DYNAMIC ANALYSIS Dilakukan dengan menginputkan tekanan ledakan untuk 0.03 bar, 0.21 bar dan 0.35 bar.

24 HASIL DYNAMIC ANALYSIS Tegangan Terbesar

25 Kurva dinamis deformasi akibat ledakan 0.03 bar Kurva dinamis tegangan akibat ledakan 0.03 bar

26 KOMBINASI DYNAMIC DAN STATIC

27 HASIL PEMBEBANAN KOMBINASI UNTUK 0.03 BAR

28 Kurva dinamis deformasi akibat beban kombinasi ledakan 0.03 bar (waktu 0.5 sec) Kurva dinamis tegangan akibat beban kombinasi ledakan 0.03 bar (waktu 0.5 sec)

29

30

31

32 DAF (DYNAMIC AMPLIFICATION FACTOR Resume data tegangan maximum yang terjadi akibat ledakan statis dan dinamis Beban ledakan tegangan dinamis (MPa) Tegangan statis (MPa) Tegangan statis perhitungan manual DAF 0.03 bar 2.98E E E bar 3.15E E E bar 3.39E E E Resume data tegangan maximum yang terjadi akibat ledakan statis dan beban kombinasi Beban ledakan tegangan dinamis (MPa) Tegangan statis (MPa) DAF 0.03 bar 3.48E E E bar 3.68E E E bar 3.75E E E-01

33 LANGKAH KETIGA DALAM MELAKUKAN ANALISA PADA SETIAP KEGAGALAN ADALAH MENENTUKAN KATEGORI KERUSAKANNYA

34 Beban ledakan Freq natural (Hz) Freq natural (rad/s) Periode Natural (msec) Damage Index modal Tingkat Kerusakan 0.03 bar % ringan 0.21 bar % ringan 0.35 bar % ringan beban ledakan defomasi yang terjadi (mm) max defomasi elastic (mm) Ductility limit kategori kerusakan 0.03 bar Light 0.21 bar moderate 0.35 bar Substansial KEGAGALAN

35 KESIMPULAN kurva ledakan yang berasal dari sumber ledakan dapat meningkat hingga 10 kali lipat ketika mengenai struktur, akibat dari kecepatan ledakan. Berdasarkan hasil perhitungan damage index modal, kerusakan struktur akibat perubahan periode natural struktur adalah 10.68% (kerusakan ringan). berdasarkan hasil perhitungan dengan ductility limit, kerusakan yang terjadi dikategorikan pada kerusakan ringan (untuk beban kombinasi ledakan 0.03 bar) dan kerusakan sedang (untuk beban kombinasi ledakan 0.21 bar dan 0.35 bar). Nilai tegangan dan Deformasi maksimalnya HASIL Tegangan (Pa) deformasi (mm) 3.50E E E

36 TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA