Presentasi Tugas Akhir Analisis Fatigue pada Konfigurasi Pipa Penyalur dengan Berbagai Variasi Sudut Kemiringan Akibat Pengaruh Vortex Induced Vibration Moh.Hafid 4305100080 Dosen Pembimbing: Dr.Ir. Wisnu Wardhana, SE, M.Sc. Prof.Ir.Soegiono
LATAR BELAKANG
PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan? Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi kedalamannya? Bagaimana pengaruh vortex induced vibration (VIV) terhadap besarnya fatigue life pada kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan serta kedalamannya?
TUJUAN 1 2 3 Mengetahui pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan. Mengetahui pengaruh vortex induced vibration (VIV) pada freespan pipa bawah laut berdasarkan kondisi pipa miring dengan variasi kedalamannya. Mengetahui fatigue life pada freespan pipa bawah laut pada kondisi pipa miring dengan variasi sudut kemiringan serta kedalamannya akibat adanya Vortex induced vibration.
M A N F A A T Hingga saat ini vortex induced vibration (VIV) masih mendasarkan pada kondisi pipa datar, sedangkan pada kondisi pipa miring perlu di analisis karena posisi kemiringan pada pipa dapat berpengaruh terhadap aliran vortex yang mengenai pipa.
Batasan masalah Pipa yang dimodelkan sepanjang 20 m. Perairan di sekitar pipa di asumsikan sebagai zat cair yang incompressible. Posisi miring pada pipa yang dianalisa yaitu posisi dengan sudut 5,10,15,20 serta 25. Kedalaman pada pipa yang dianalisa yaitu pada kedalaman -15 m, -20 m serta -25 m
Lanjutan Mengabaikan muatan lokal pada pipa. Vortex induced vibration yang terjadi akibat gaya gelombang diabaikan. Pengaruh marine growth terhadap pipa di abaikan. Aliran arus yang mengenai pipa merupakan aliran dominan
segmen yang dianalisis
Meshing and geometry Pipa lurus Pipa 10
Lanjutan.. boundaries Solver
Pola aliran fluida pipa segmen 1
Pola aliran fluida pipa Segmen 2
Pola aliran fluida pipa Segmen 3 Pola aliran fluida pipa Segmen 4
Pola aliran fluida pipa Segmen 5
Force arah sumbu X Force arah sumbu Y
Force arah sumbu z Resultan Force
Pemodelan menggunakan ANSYS
Meshing pada pipa
Distribusi tegangan Von mises
Service life < design life < Fatigue life 20 tahun < 10 x umur service ( 200 tahun) < 5353 tahun.
Kesimpulan Untuk harga Re nilainya sama yaitu 4,66E+04 karena Re dipengaruhi oleh kecepatan fluida. Begitu juga dengan harga St yang dipengaruhi oleh Re nilainya sama dari tiap sudut kemiringan yaitu 0,21. Untuk nilai Vr serta Fs yang terbesar yaitu pada sudut kemiringan 25 dengan Vr 0,476 serta Fs sebesar 2,234 Hz
Lanjutan Untuk pengaruh VIV pada Freespan dengan Variasi sudut dan kedalaman untuk harga Re sama dari berbagai variasi sudut serta kedalaman yaitu 4,66E+04, begitu juga dengan harga St nilainya sama yaitu sebesar 2,1 dengan Vr 0,476 untuk Fs nilai yang terbesar yaitu pada kedalaman -25 m pada sudut 25 Fs 2,293. Untuk frekuensi vortex sheeding dari berbagai variasi sudut serta kemiringan masih memenuhi syarat keamanan pipa. Untuk nilai frekuensi natural 2,568 Hz. Jadi tidak terjadi lock in (resonansi).
Lanjutan. Nilai fatigue life akibat pengaruh dari berbagai variasi sudut kemiringan serta kedalaman yaitu semakin besar sudut kemiringan serta semakin dalam struktur maka umur kelalhan struktur tersebut semakin singkat. Umur fatigue life yang paling kecil adalah pada sudut kemiringan 25º pada kedalaman -25 m dengan terjadinya fatigue setelah struktur berusia 5353 tahun.
Saran Menghitung vibrasi akibat aliran internal pipa dengan variasi sudut kemiringan. Melakukan analisis detail dengan memodelkan dari seluruh struktur secara keseluruhan agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.
T e r i m a K a s i h
Perhitungan Fatigue
DAFTAR PUSTAKA Anastasio, B., 2007, Desain Ketebalan Dan Analisa Freespan Pada Pipa Bawah Laut, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Kelautan ITB, Bandung ANSYS, Inc. 2007. ANSYS CFX Manual, Release 11.0. http://www.ansys.com. ANSYS Canada, Ltd., Canada Bai, Y. 2001. Pipeline and Riser. Elsevier Science Ltd, Oxford. UK. Blevins, R.D. 1990. Flow-Induced Vibration. Wokingham: Van Nostrand Reinhold. Braestrup, Mikael W. 2005. Design and Installation of Marine Pipelines. Blackwell Science Ltd, UK. Chen, C., C.R.Chen, R.S.Mercier, J.P.Pontaza. 2004. CFD Simultion of Riser VIV. Deepwater Riser VIV project Choi, H.S.. 2001. Free spanning analysis of offshore pipeline. Ocean Engineering 28, 1325-1338 Djatmiko,E.B. 2003. Analisis Keandalan dan Kelelahan.Offshore Structure Design and Modelling Ocean Engineering Training Center, Jurusan Teknik Kelautan-ITS. Det Norske Veritas. 2000. DNV-OS-F101: Rules For Submarine Pipeline System. Det Norske Veritas, Norway Det Norske Veritas. 2000. DNV-OS-F101: Free Spanning Pipelines. Det Norske Veritas, Norway Det Norske Veritas. 2005. DNV-RP-C203: Fatigue Design of offshore steel structures. Det Norske Veritas, Norway Flow Science Inc., 1997, FLOW-3D Excellence in Flow Modelling Software. FLOW3D version 9: User's Manual, Los Alamos, New Mexico
Lanjutan Guo, B. dan J. Chacko. 2005. Offshore pipelines. Elsevier Ocean Engineering Book Series. USA Indiyono. Paul. 2004. Hidrodinamika Bangunan Lepas Pantai. SIC, Surabaya. Kaye, David et al.(1994). Freespan Analysis, correction method saves time on North Sea project. Oil and Gas Journal. Tulsa. http://proquest.umi.com/pqdweb Kenny J.P.. 1993. Structural Analysis of Pipeline spans. Health and Safety Executive. USA Mikael et al., 2005, Design And Installation of Marine Pipeline, Blackwell Science,Oxford, UK. Mathelin, E.L. 2005. Vortex-Induced Vibration and Waves under Shear Flow with a Wake Oscilatior Model. European Journal of Mechanics B/Fluids 24,478-490. Miner, Palmgren.1945. Rule states that fatigue failure occurs. http://www.am.chalmers.se
LANJUTAN Mousselli, A.H.1981.Offshore Pipeline Design,Analysis, and Methods, Pennwell Books, Tulsa, Oklahoma, Purwanti, Ilah. 2009. Analisa Pengaruh Vortex Induced Vibration (VIV) pada Freespan Pipa Bawah Laut Berbasis Keandalan. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan. ITS Surabaya Soegiono, 2004. Pipa Bawah Laut. Airlangga University Press, Surabaya. Soegiono, 2007. Pipa Laut. Airlangga University Press, Surabaya. Techet,A.H..2005. Vortex Induced Vibrations. http://www.glasssteelandstone.com Wohler,A.1958. First scientific investigation into fatigue failure. http://www.inside.mine.edu