Analisa Sederhana Offshore Free Span Pipeline

REFERENSI

Prayoga, D.G.S. (2012); Analisa Kelelahan Free Span Jalur Pipa Gas Dengan Pendekatan Finite Element Method

 

ANALISA FREE SPAN

Free span merupakan suatu kondisi dimana jalur pipa terdapat suatu bentangan (gap) dengan dasar laut (seabed) yang nantinya memiliki potensi bahaya baik itu untuk pipa tersebut maupun kondisi instalasi bawah laut yang mendukungnya. Free span dapat terjadi dikarenakan permukaan dasar laut yang tidak merata, perubahan topologi dasar laut mulai dari erosi dasar laut sampai pergerakan arus tanah dasar laut. Terjadinya free span ini merupakan suatu kerugian serta menimbulkan ancaman bagi jalur pipa itu sendiri. Ancaman dan bahaya itu diantaranya adalah terganggunya stabilitas pada jalur pipa yang dalam jangka panjang dapat menyebabkan pipa mengalami stress dan terjadi bending.

 Secara teori, ada tiga hal yang menyebabkan terganggunya stabilitas lateral pada pipa yaitu diantaranya beban hidrodinamis, aliran arus, tahanan tanah. Analisa terhadap kondisi free span ini dilakukan dalam beberapa tahapan dan kondisi. Dalam penulisan tugas akhir ini, analisa kelelahan pada free span menjadi tujuan akhir ini. Sebelum melakukan analisa kelelahan pada free span, dilakukan terlebih dahulu beberapa analisa kondisi pada free span itu sendiri. Hal ini mengacu pada standar DNV RP F-105 yaitu yang mengatur tentang free span. Analisa kelelahan pada free span dimulai dengan langkah berikut ini.

1. Screening Kriteria Free Span 

Kriteria screening awal pada free span dilakukan dengan cara menentukan terlebih dahulu kriteria panjang free span dibagi dengan diameter pipa (L/D) harus lebih besar dari 30 untuk menentukan perlu atau tidaknya dilakukan analisa fatigue. Seperti yang telah diatur pada DNV RP F-105, apabila nilai L/D lebih dari 30 maka pipa akan memberikan response bermacam-macam yang berpotensi memberikan dampak fatigue pada pipa yang mengalami free span itu sendiri. Akan tetapi, untuk analisa fatigue pada kasus yang dibahas kali ini, dilakukan pada free span yang memiliki kriteria L/D kurang dari 30 atau yang masih tergolong kriteria aman dalam aturan standar. Meskipun masih tergolong aman, Kriteria free span inipun memiliki potensi mengalami kelelahan yang juga dapat menyebabkan pipa mengalami patah. Sehingga perlu dilakukan adanya analisa free span pada kondisi tersebut.

2. Kelelahan Pada Struktur

Kelelahan atau yang biasa disebut dengan fatigue dapat didefinisikan sebagai suatu proses pembebanan yang terjadi secara berulang-ulang dan terus terjadi secara fluktuatif yang nantinya dapat menyebabkan terjadinya crack atau patahan.

Sehingga, dari penjelasan diatas dapat diketahui bahwa akan butuh lebih dari sekedar perhitungan statis untuk tingkat stress yang diijinkan. Hal ini dikarenakan, struktur juga akan mengalami pembebanan yang disebabkan oleh factor luar dari struktur itu sendiri, dalam hal ini pipa bawah laut, yang dapat dikatakan sebagai stress akibat adanya kondisi dinamis pada pipa. Tingkat pertumbuhan dan peningkatan dari kelelahan pada pipa bergantung pada banyaknya siklus beban yang membebani pipa tersebut, baik itu cepat maupun lambat.

Berikut ini merupakan beberapa contoh pembebanan yang dapat memberikan kontribusi terjadinya fatigue diantaranya:

• Beban yang timbul akibat proses fabrikasi atau konstruksi
• Beban yang timbul selama proses transportasi
• Beban yang timbul selama proses instalasi
• Beban yang timbul akibat gelombang laut, arus dan angin
• Adanya variasi tekanan baik itu untuk pipa dan pressure vessels
• Adanya variasi suhu
• Adanya variasi berat
• Vortex Induced Vibrations
• Adanya permesinan yang disebabkan oleh adanya vibrasi. 

-         

Dalam melakukan analisa kelelahan pada sebuah struktur (pipa), data yang akan didapatkan untuk dilakukan analisa nantinya biasanya akan direpresentasikan ke dalam kurva S-N dimana kurva S menunjukkan daerah Stress yang diplotkan pada sumbu y dan N menunjukkan jumlah terjadinya kegagalan (pada skala logaritmik) yang diplotkan pada sumbu x. Jika dipresentasikan, kurva S-N ini dapat membuktikan hingga akurasi 97,7% mengenai probabilitas kekuatan dari suatu struktur (pipa). 

3. Analisa Kelelahan Free Span

 

Analisa kelelahan pada free span, sangat bergantung pada panjang maximum allowable yang diijinkan. Dengan tinjauan tersebut, analisa kondisi pipa yang mengalami free span dapat dilakukan analisa berdasarkan kondisi pipa dengan mendapat perlakuan statis maupun dengan perlakuan dinamis. Kriteria perlakuan pipa dengan kondisi statis dapat terjadi akibat adanya berat statis pada pipa, adanya low depression yang terjadi di sekitar pipa, dan adanya elevated obstruction yang harus dilalui pipa. Sedangkan untuk kriteria perlakuan pipa dengan kondisi dinamik akibat adanya aliran fluida yang melewati free span sehingga akan mengubah gaya gaya yang ada pada free span. Hal ini disebabkan adanya aliran fluida yang terus bergejolak (unsteady flow) dan menimbulkan adanya vortex.