![Page 1: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/1.jpg)
Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane Field Malacca untuk Perpanjangan Masa Operasi
Farii Fahmiuddin Fikri
Dosen pembimbing :Ir. Rochman Rochiem M.Sc
![Page 2: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/2.jpg)
Mengenai Fatigue▫ Besar tegangan yang bekerja▫ Jumlah siklus yang terjadi▫ Kondisi lingkungan (angin, seismik, glasial)▫ Geometri komponen▫ Cacat,korosi dan retak dalam/luar material
![Page 3: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/3.jpg)
Outline• Overview• Methodology• Analisis Material• Analisis Beban
- operasional- angin
• Permodelan dan Simulasi• Kalkulasi Tegangan• Analisis Kerusakan Kumulatif• Analisis Fatigue life• Kesimpulan
![Page 4: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/4.jpg)
1
LATAR BELAKANG
Indonesia; ± 449 anjungan lepas pantai (platform offshore) yang tersebar diseluruh daerah. 38% umur pakai telah melebihi desain awal (20-25 tahun) (Indiyono, paulus,2006)
PT. Kondur Petroleum SA. berkeinginan untuk memperbaiki struktur maupun komponen sesuai permintaan eksplorasi dan eksploitasi
![Page 5: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/5.jpg)
Overview
Rumusan Masalah1. Berapakah remaining fatigue life pada pedetal
crane berdasarkan tinjauan beban oparasional maupun lingkungan?
2. Seberapa besar persentase pengaruh pembebanan operasi dan lingkungan terhadap fatigue life dari pedestal crane ?
3. Berapa Safety factor dan SWL yang direkomendasikan untuk perpanjangan operasi pedestal crane 20 tahun mendatang ?
![Page 6: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/6.jpg)
• Tujuan :• 1. Memperkirakan fatigue life pada Pedestal
crane berdasarkan tinjauan beban statis dan dinamis.
• 2. Mengetahui besar persentase pengaruh pembebanan operasi dan lingkungan terhadap fatigue life dari pedestal crane.
• 3. Memperkirakan besar Safety factor dan SWL yang direkomendasikan untuk perpanjangan operasi pedestal crane 20 tahun mendatang.
![Page 7: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/7.jpg)
• Batasan masalah• 1. Pedestal crane yang digunakan sebagai objek pada
penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada EMP Malacca Strait S.A. Lalang Well-Head Alpha (LWA) platform field Lalang strait, malaka dengan tipe Crane AK-701 model Seaking 1000 (SK 1000) no seri 1919.
• 2. Beban beban yang ditinjau adalah beban lingkungan berupa angin dan beban operasi crane baik statis maupun dinamis
• 3. Data operasional crane, rekap kejadian angin dan data inspeksi yang digunakan adalah kurun waktu 10 tahun terakhir
![Page 8: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/8.jpg)
MethodologyDiagram alirObjek PenelitianPeralatan yang digunakan
![Page 9: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/10.jpg)
Objek penelitian
![Page 11: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/11.jpg)
Peralatan yang digunakan
![Page 12: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/12.jpg)
Analisis Material
Spesifikasi Material- Sifat mekanik- Komposisi Bahan
Fatigue RatioFatigue limit (endurance)
![Page 13: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/13.jpg)
Spesifikasi material• Diketahui base material dari Pedestal crane adalah Baja
Struktur ASTM A 36 dengan spesifikasi :
• Ultimate tensile strength, UTS = 413 MPa• Tensile Yield Strength, TYS = 224 MPa• Fracture stress, σF = 779 Mpa• Fatigue Strength Coeff, σ`F = 780 MPa• Tensile Strain, εT = 1.19• Fatigue ductility, ε`F = 0.28• RA % = 69%• Modulus Elastisity, E = 189 GPa• Shear Modulus = 79,3 GPa
• *sumber ASM Metal Handbook vol 19
![Page 14: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/14.jpg)
Cont’d• Yield stress in shear, K = 1075 MPa• Fatigue strenght exponent, B = -0.11• Fatigue ductility exponenent,C = -0.45• Poisson’s Ratio = 0,260• Coeff of Thermal expansion = 12x10-6
• *sumber ASM Metal Handbook vol 19
![Page 15: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/15.jpg)
Komposisi Bahan
• Carbon, C 0.260 %• Copper, Cu 0.20 %• Iron, Fe 99.0 % • Manganese, Mn 0.75 %• Phosphorous, P <0.040 %• Sulfur, S <0.050 %
![Page 16: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/16.jpg)
Fatigue Ratio• Adalah perbandingan nilai endurance limit (Se)
dengan ultimate strength (Su). Untuk baja biasa dinyatakan dengan nilai 0.5 sehingga didapatkan
• Se’ Steel = 0.5 (Su)= 0.5 (435 MPa)= 217.5 MPa
Sedangkan untuk stress pada siklus 1000 kali diperoleh denganS1000, steel = 0.9 (Su)
= 0.9 (435 MPa)= 391.5 MPa
![Page 17: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/17.jpg)
217.5 MPa
391.5 MPa
Daerah Infinite life
Kurva S-N ASTM A36
Fatigue limit (endurance)
![Page 18: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/18.jpg)
Fatigue limit2 Nf = ε`F . E 1/b-c
σ`F= 0.28 x 189,000 1/(-0.11)+ (0.45)
780= 243625.675
Nf = 1.22 x 105 cycle
Sehingga fatigue limit (endurance limit ) adalah 1.22 x 105 cycle dengan σendurance limit = 217.5
MPa
![Page 19: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/19.jpg)
• Secar garis besar, Material ASTM A36 layak dipergunakan karena
• - memiliki poisson ratio yang kecil (0.26) sehingga kekakuan tinggi(range 0,25-0,3)
• - merupakan baja struktur dengan kadar karbon yang sesuai (low carbon steel) sebesar C = 0,26 %
• -memiliki struktur mikro berupa Ferrite-pearlite
klikMikrostruktur
![Page 20: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/20.jpg)
Con’t
• Akan tetapi tidak bisa secara digeneralisir base material dari setiap komponen sama, terlebih untuk bagian bagian yang mengalami konsentrasi tegangan
• Ex : Tumpuan boom feet pin, Gantry Pin
klikBoom Feet Pin
![Page 21: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/21.jpg)
Analisis BebanBeban Operasional (service load)
1. Jenis beban- Statis (Dead Load)- Dinamis (Live Load)
2. Kondisi- Kondisi Normal- Kondisi Workover
Beban Lingkungan (out of Service load)- Gaya Angin
![Page 22: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/22.jpg)
Jenis Pembebanan• Statis = Adalah beban tetap, baik besarnya
(intensitasnya), titik bekerjanya dan arah garis kerjanya.▫ Ex beban berat
• Dinamis = besarnya ( intensitasnya ) berubah-ubah menurut waktu/ kondisi tertentu saja, Memunculkan momen inersia▫ Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, Angin
![Page 23: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/23.jpg)
Kondisi Operasional
![Page 24: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/24.jpg)
Beban Operasional (kondisi normal)• Dalam satu bulan, crane beroperasi selama 10 jam lebih akan
tetapi tidak lebih dari 50 jam (API,1999). Dalam satu kali operasi, diperkirakan crane bekerja selama 10 menit. Sehingga apabila diasumsikan dalam satu bulan crane beroperasi selama 50 jam, maka intesitas penggunaan crane selama satu bulan dihitung sebagai berikut :50 hours = 50 x 60 min
= 3000 min3000 min / 10 min = 300 kali
Sehingga dalam satu bulan, crane beroperasi sebanyak 300 kali.
• Service life dari Pedestal crane LWA adalah 20 tahun, maka total penggunaan crane selama operasi adalah :20 tahun x 12 bulan x 300 kali = 72.000 kali operasi ≈ 7,2 x 104 cycles
![Page 25: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/25.jpg)
Pompa, Drum, Parts
Pipe, Heavy equipment
![Page 26: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/26.jpg)
Beban Operasional (kondisi workover)• Dalam satu kali work over, pedestal crane dapat
digunakan selama 24 jam. Akan tetapi workover tidak selalu dilakukan dalam satu tahunsehingga
• Asumsi yang digunakan adalah kondisi terburuk dimana crane pedestal
-Beban yang sering digunakan sebesar SWL nya (14.4 ton)
-Rasio penggunaan berkebalikan dengan kondisi normal
![Page 27: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/28.jpg)
Analisis BebanBerdasarkan data Load Chart
![Page 29: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/29.jpg)
Perhitungan gaya berat dan gaya momen*dengan mekanika teknik
![Page 30: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/30.jpg)
Contoh perhitungan
![Page 31: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/32.jpg)
Dengan persamaan momen lentur (bending momen)
Diketahui Panjang boom feet = 55 in (1,4 m)Diameter boom feet = 6 in (0, 1524 m) jarak boom feet ke ujung bearing = 2 ¾ in (0,070 m)
![Page 33: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/33.jpg)
Hasil kalkulasi gaya berat dan momen bending
![Page 34: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/34.jpg)
Hasil kalkulasi gaya berat dan momen bending
![Page 35: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/35.jpg)
Beban Lingkungan (Gaya Angin)Spesifikasi
Massa jenis udara (ρ) = 1,2754 kg/m3
Nilai Cs untuk bentuk silinder = 0.5(ABS MODU, 2001)
Nilai wind pressure height = 1.1Coefficient (Ch ) untuk ketinggian 15,3m-30,5m(ABS MODU, 2001)•
![Page 36: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/36.jpg)
Arah Angin dan kecepatan rata-rata
*sumber BMKG stasiun Medan dan Kep.Riau
![Page 37: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/37.jpg)
Intensitas kejadian angin berbagai arah mata angin
*sumber BMKG stasiun Medan dan Kep.Riau
![Page 38: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/38.jpg)
Kalkulasi Gaya angindiketahui kecepatan angin pada elevasi y diatas 30 ft (9,144 m) yakni :
Sedangkan perhitungan gaya angin diketahui dengan persamaan
V (17,5 m) = 12.86 ( 17,5 / 9,144) 1/7
= 12.86 ( 1,91382) 1/7
= 12.86 (1,0971640)= 14.11 m/s
* ABS MODU 2001
*
![Page 39: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/40.jpg)
F (l= 24.38 m)= ½ (1,2754)(0,5)(1,1)(24,38)(14,11)2
= ½ (17.10) (14,11)2
= 1702.42 N or 1,70242 kN
![Page 41: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/41.jpg)
Permodelandan Simulasi
![Page 42: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/42.jpg)
Permodelan
• Digunakan untuk simulasi gaya yang bekerja sehingga diketahui daerah yang mengalami konsentrasi tegangan
• Permodelan struktur boom crane menggunakan software AUTOCAD 2010 untuk drawing 3D.
• Data gambar struktur yang digunakan untuk permodelan mengacu kepada technical drawing Pedestal Crane dan pengukuran dengan alat bantu ukur . Kemudian dilakukan simulasi pembebanan dengan menggunakan sofware FEMAP v10.3.0 NASTRAN SIEMENS untuk analisis tegangan yang bekerja.
![Page 43: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/43.jpg)
Gambar struktur boom crane dengan AUTOCAD 2010
![Page 44: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/45.jpg)
• Input properties benda kerja berdasarkan data Material Database Sheet (MDS) sedangkan input besar tegangan berdasarkan contoh pembebanan dengan mengacu pada Manual Operation Procedure.
Modulus elastisitas : 189E+09 Modulus geser : 80E+03 Poisson’s Ratio : 0.26Property type : Solid volume element
• Kemudian dilakukan meshing control dengan dimensi : tetra meshing (Tet Mesh) ukuran : 3 unit mesh jumlah node : 77898 node jumlah element : 48684 element. Input constraint : tipe “Pinned-no translation”.
sampel beban statis : 14400 N (sumbu z )
![Page 46: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/47.jpg)
Konsentrasi tegangan
![Page 48: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/48.jpg)
Terlihat adanya konsentrasi tegangan antara boom feet pin dengan boom section bagian bawah
distribusi tegangan ditunjukan oleh warnaMerah = konsentrasi tegangan terbesarUngu = konsentrasi tegangan terkecil
![Page 49: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/49.jpg)
Analisis TeganganTegangan Lentur (bending)Tegangan Geser (puntir)Tegangan oleh angin (stress-load projected )
![Page 50: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/50.jpg)
Fluktuasi tegangan yang terjadi
• Pembebanan yang terjadi“angkat-lepas” -
STR
ES
S
+
ALTERNATING LOAD
TIME
STRESS RANGE
MEAN STRESS
-S
TRE
SS
+
PULSATED OR REPEATED LOAD
TIME
MEAN STRESS
STRESS RANGE
-S
TRE
SS
+
FLUCTUATING LOADTIME
MEAN STRESSSTRESS RANGE
50
![Page 51: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/51.jpg)
Analisis TeganganKarena bagian tumpuan (Boom feet Pin) adalah bagian yang mendapat tegangan terkonsentrasi paling besar sehingga dapat diketahui tegangan untuk masing masing beban
Dimensi:Diameter : 5 in (0,127 m)Length : 55 in (1,4 m)
A = length x width= 0,127 x 1,4= 0,1778 m2
= 177800 mm2
![Page 52: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/52.jpg)
Tegangan lentur (bending)
σ = F + M. cA I
![Page 53: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/53.jpg)
Dimana• M = momen bending• c = jari jari boom pin
= ½ x 5 in = 2,5 in (0,0635 m or 63,5 mm )• I = moment inertia of the section
= π (152,4 mm)4
• 64• = 26,466 x 106
![Page 54: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/54.jpg)
Hasil kalkulasi tegangan bending (normal)
![Page 55: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/55.jpg)
Hasil kalkulasi tegangan bending (workover)
![Page 56: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/56.jpg)
Tegangan oleh Gaya AnginLoad projected area (API RP 2C,2004)
= (1.33 x SWL/200)2/3
= (1.33 x 31746.56575 lb / 200)= (1.33 x 158.732825) 2/3
= (44569.39851) 1/3
= 35.455 ft2 = 3.29388 m2
σ angin = F/ A boom= 1702.42 N / 3.29388= 516.843 N/ m2
= 516.843 Pa= 5.16843 x 10-4 MPa
![Page 57: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/57.jpg)
Perhitungan siklus untuk berbagai arah mata angin
![Page 58: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/58.jpg)
Analisis Kerusakan KumulatifKalkulasi jumlah siklusPenentuan nilai kerusakan kumulatif
![Page 59: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/59.jpg)
Analisis Kerusakan Kumulatif• Perkiraan umur kelelahan didapatkan pada beban fluktuasi yang
akan diterima struktur selama masa operasi. Sehingga untuk mengetahui sisa umur kelelahan struktur dapat dilakukan setelah memperoleh informasi kondisi beban yang diterima struktur selama operasi. Sisa umur kelelahan struktur dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Palmgren Miner
ni = Jumlah cycle kolom interval rentang tegangan i dengan harga Si yang sebenarnya terjadi, dari rentang distribusi tegangan jangka panjang akibat beban eksternal.
Ni = Jumlah cycle rentang tegangan dengan harga Si yang menyebabkan kegagalan. Harga besaran ini dapat diperoleh dari kurva S-N.
m = Total (Σ) dari interval-interval rentang tegangan.D = Rasio kerusakan kumulatif.
![Page 60: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/60.jpg)
Perhitungan siklus kegagalan (Ni)• Setelah diketahui tegangan masing masing pembebanan,
maka dapat diketahui harga fatigue cylce (siklus kegagalan) dengan persamaan
Dimana untuk logam paduan, Hargalog a = 17,446M = 4,7
*Sumber DNV ,2011
![Page 61: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/61.jpg)
Perhitungan siklus untuk operasi normal (statis)
Dari tabel diatas didapatkan rasio kerusakan kumulatif (D) untuk beban statis kondisi normal sebesar 0,4227
![Page 62: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/62.jpg)
Perhitungan siklus untuk operasi workover (statis)
Dari tabel diatas didapatkan rasio kerusakan kumulatif (D) untuk beban statis kondisi workover sebesar 0,242
![Page 63: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/63.jpg)
Perhitungan siklus untuk berbagai arah mata angin
Dari tabel diatas didapatkan rasio kerusakan kumulatif (D) untuk beban akibat gaya angin sebesar 3,94E-18
![Page 64: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/64.jpg)
Dengan menggunakan hukum Palmgren-Miner, maka ketiga rasio kerusakan kumulatif yaitu beban operasi crane statis, beban operasi crane dinamis dan beban angin dijumlahkan untuk mendapatkan nilai rasio kerusakan kumulatif total (Dtotal)
Kondisi Normal• D crane = D operasi statis s + D angin• = (0,423)+ (3,94x10-18)• = 0,423
Kondisi Workover• D crane = D operasi statis s + D angin• = (0,243 )+ (3,94 x 10-18)• = 0,243
![Page 65: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/65.jpg)
Analisis Fatigue LifeFatigue Life sesungguhnyaSafety Factor sesungguhnyaPersentase pengaruh beban
![Page 66: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/66.jpg)
Analisis Fatigue LifeFormulasi umur kelelahan dari suatu struktur dapat
dihitung melalui persamaan
fatigue life = 1/D
![Page 67: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/67.jpg)
Kondisi Normal• formulasi umur kelelahan suatu material dapat dihitung
dengan membagi lama operasi data beban yang diterima pedestal crane, yakni selama 20 tahun.
• Pada kondisi normal, fatigue life sesungguhnya dariboom pin pedestal crane adalah 47,28 tahun. Denganmengetahui umur kelelahan sesungguhnya maka dapatdiketahui nilai faktor aman (Safety factor) sebesar :
•• 47,28 tahun / 20 tahun = 2,36•• Jadi, Safety factor (SF) kondisi normal dari boom pin
pedestal crane sebesar 2,36
![Page 68: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/68.jpg)
• formulasi umur kelelahan suatu material dapat dihitung dengan membagi lama operasi data beban yang diterima pedestal crane, yakni selama 20 tahun.
• Pada kondisi Workover, fatigue life sesungguhnya dariboom pin pedestal crane adalah 82 tahun. Denganmengetahui umur kelelahan sesungguhnya maka dapatdiketahui nilai faktor aman (Safety factor) sebesar :
•• 82 tahun / 20 tahun = 4,1•• Jadi, Safety factor (SF) kondisi workover dari boom pin
pedestal crane sebesar 4
![Page 69: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/69.jpg)
• Safety factor Pedestal crane senilai 2 dengan SWL maksimum sebesar 14,4 ton. Maka diketahui beban maksimum sesungguhnya
•• 14,4 x 2 = 28,8 ton
![Page 70: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/70.jpg)
• Dengan mengambil umur yang relatif paling singkat/kecil yakni kondisi normal, maka nilai safety factornya dapat digunakan sehingga nilai safety factor sebelumnya sebesar 2 menjadi naik sebesar 2,36. Dan SWL maksimum yang direkomendasikan untuk 20 mendatang adalah
•• 28,8 ton / 2,36 = 12,6 ton
![Page 71: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/71.jpg)
• Sehingga untuk penentuan safety factor, diambil kemungkinan kondisi terburuk yakni workover. Untuk masa operasi selanjutnya diketahui safety factor yang digunakan sebesar :
• 66 tahun – 20 tahun = 46 tahun
• 46 th/20 th = 2,3
harga safety factor minimum untuk operasi selanjutnya (20 tahun mendatang) yakni >2,3
![Page 72: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/72.jpg)
Persentase
• Kondisi normal• D operasi statis 99,999 % • D angin 2,02x10-8 %
• Kondisi Workover• D operasi statis 99,998%• D angin 1,93x10-9 %.
![Page 73: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/73.jpg)
Kesimpulan dan Saran
![Page 74: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/74.jpg)
Kesimpulan1. Fatigue life dari struktur pedestal crane LWA platform akibat
pembebanan oleh operasi dan lingkungan adalah 47 tahun Dengandemikian pedestal crane masih dapat dioperasikan untuk 20tahun mendatang dengan SWL yang ditentukan.
2. Besar persentase pengaruh pembebanan operasi statis untuk kondisinormal 99,999 % dan workover 99,998 %, Serta pembebananlingkungan oleh angin untuk kondisi normal 2,02x10-8 % dan workover1,93x10-9 %.
3. Safety Factor yang disarankan untuk 20 tahun mendatang adalah 2,3atau lebih, sedangkan beban angkat maksimum (SWL) adalah sebesar12,6 ton atau kurang.
![Page 75: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/75.jpg)
Saran1. Diperlukan material yang tepat untuk bagian boom feet pin dengan
kualifikasi :-Kekuatan yang tinggi -Machinability yang baik -Factor sensitivitas takik yang rendah -Sifat perlakuan panas yang baik -Sifat tahan aus yang tinggi Sehingga direkomendasikan untuk menggunakan material baja grade paduan tinggi dengan nilai Endurance limit stress diatas 450-500 MPa dan UTS seharga 2x lipat dari endurance limit supaya menghasilkan infinite life fatigue design
![Page 76: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/76.jpg)
• 2. Mempertahankan maintenance dan mengkalkulasi SWL kembali melihat masa pakai dan beban yangdioperasikan
3. Sedikit mungkin meminimalisir cacat, korosi dan kekasaran permukaan
4. Analisis kekuatan sambungan struktur, karena fokus penelitian hanya pada tumpuan yang terkonsentrasi oleh tegangan
![Page 77: Analisis Fatigue Life pada Struktur Boom Pedestal Crane ... · penelitian tugas akhir ini adalah pedestal crane pada ... momen inersia Ex vibrasi, Gelombang, Putaran, ... 3 unit mesh](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/5c7b874509d3f2ac4e8b974d/html5/thumbnails/77.jpg)
Terima Kasih Banyak