Ada yang bisa bantu aku mengenai Force on structure during towing ?
Strukturnya itu adalah platform, dimana platform itu di skiding dari yard ke flat top barge. Jadinya paltform itu duduk diatas flat top barge dan lalu mulai kita towing, towingnya sendiri kita pakai dua tug boat, didepan dan belakang barge. Yang mau aku tanyakan bagaimana aplikasinya ke struktur beban-beban akibat roll,pitch & heave?
Pertanyaan : Yudha Maulana

Halo teman2x, ada yang bisa bantu aku mengenai Force on structure during towing
????

Strukturnya itu adalah paltform, dimana platform itu di skiding dari yard ke
flat top barge. Jadinya paltform itu duduk diatas flat top barge dan lalu mulai
kita towing, towingnya sendiri kita pakai dua tug boat, didepan dan belakang
barge. yang mau aku tanyain bagaimana aplikasinya ke struktur beban2x
akibat roll,pitch & heave.

Tanggapan 1 : Kajuputra Elpianto

Dear All,
Towing forces pada dasarnya mengikuti rumus dasar fisika:

F=m*a (Force = massa * acceleration)

Untuk kasus ini terdapat 2 jenis acceleration yang diakibatkan oleh heave dan
pitch/roll.

Heave (bergeraknya struktur ke atas / kebawah dalam arah vertical) akan memberikan
force berdasarkan linier acceleration (yang sering kita pakai selama ini, sebagai
contoh adalah gravity acceleration = 9.81 m/s2).

Roll dan pitch (berputarnya struktur dengan poros putar berada pada COG barge)
akan memberikan force berdasarkan angular acceleration (rad/s2 or deg/s2). Bisa
dilihat pada buku2 fisika jaman SMA dulu untuk benda berputar dimana gaya yang
bekerja akan tegak lurus poros massa dan titik pusat putarnya. Umumnya dalam
analisa struktur gaya roll dan pitch dipecah menjadi horizontal dan vertical
force (karena resultannya tidak searah dengan sumbu global struktur).

Yang menjadi pertanyaan berikutnya adalah:
Berapa besarnya nilai acceleration yang harus dipakai dalam analisa?????
Karena umumnya pada basis of design sebuah proyek, yang dicantumkan adalah bukan
nilai accelerationnya, tapi besarnya degree dan period untuk masing2 motions.

Nilai2 tersebut didapat berdasarkan parameter2 sbb:
– Roll/pitch degree
– Roll/pitch period
– Heave acceleration
dimana nilai2 tersebut diatas akan tergantung pada jenis barge yang digunakan
serta basis of design pada masing2 proyek.

Dengan input2 degree dan period makan akan dihasilkan nilai2 acceleration tersebut.
Formula yang dipakai dapat dilihat pada buku2 referensi yang tersedia, salah
satunya adalah Bhattacharya, Rameswar, Dynamics of Marine Vehicles, 1978 – 1st
Ed.

Juga terdapat software2 sederhana yang sering dipakai untuk menghitung acceleration
tersebut.

Semoga bermanfaat,

Tanggapan 2 : Arief Yudhanto

Mungkin yg paling sederhana adalah dgn mengasumsikan bahwa gaya eksternal yg
terjadi pada struktur adalah penjumlahan antara (1) massa x percepatan gravitasi
benda yg di-tow dan (2) gaya gesek antara benda dan medium pergerakannya. Dari
sini bisa dihitung vektor gaya-gayanya, dan dengan melakukan studi parametrik,
kita bisa mengetahui mana di antara 2 aspek tadi yg sangat dominan. Dalam pendekatan
ini, faktor-faktor lain, seperti shear and lag antara struktur dan benda yg
di-tow, belum diikutkan.


Tanggapan 3 :
Iwan Aryawan

Sedikit tambahan dari saya:

Penting juga untuk diketahui bagaimana struktur platformnya ditambat ke barge
(sea fastening). Karena selain gaya-gaya disebabkan oleh dynamic motions dari
barge (Heave, Roll and Pitch), gaya-gaya yang disebabkan oleh structural displacement
(kelenturan barge) akibat wave shear forces dan bending moment kadang-kadang
lebih dominan. Metoda sea fastening ini sangat vital dalam proses towing.

Penentuan besarnya displacements dan accelerations akibat dynamic motions dari
barge bisa ditentukan dari standard rules (LR, DnV, ABS, etc.) atau kalau mau
lebih akurat lagi bisa dihitung lewat first principal approach (required input:
RAOs dan metocean data dari jalur lintasan yang dilewati, seperti scatter diagram,
data angin dan arus). Note: Classification Rules are based on North Atlantic
environment, so the values might be far too high if you apply for much milder
areas.

Setelah tau gaya-gaya diatas serta boundary conditions-nya (sea fastening),
tinggal menghitung mekanisme gaya-gaya yang dialami oleh struktur.

Mudah-mudahan berguna.


Tanggapan 4 :
Kajuputra Elpianto

Rekan2,
Sebenarnya penentuan parameter2 acceleration yang digunakan dalam analisa towing
memiliki bidang ilmu tersendiri yang disebut Naval Architect. Namun umumnya
untuk struktur2 dengan mild weight atau light weight, perhitungan mathematical
lebih sering digunakan. Hanya untuk structure yang heavy weight (>>>
Mass) dimana diperlukan naval architect analysis (misalnya Float Over Installation
Method).

Dalam analisa naval architect baru diperhitungkan kekakuan seafastening, topside
structure untuk dikombinasikan dengan kekakuan barge serta dynamic motion akibat
wave dan wind. Dari sana baru diketahui nilai roll, pitch dan heave yang direkomendasikan
dalam analisa struktur topside or jacket.

Sedangkan untuk analisa pada struktur yang lebih ringan, seafastening umumnya
diasumsikan cukup rigid dan tidak mengalami displacement sehingga tidak memberikan
tambahan gaya pada upper structure.

Setahu saya (mohon dikoreksi), tidak/belum banyak ahli naval architect di Indonesia.
Umumnya para ahli (worldwide) ini bekerja untuk proyek2 deep water.

Tanggapan 5 : Sigit Sidhi

Mas Yudha, ini mah ngelanjutin pendapatnya mas Alex kajuputra…..

Untuk beban transportasi pada struktur ini mungkin kita bisa menelaah pada
rules API RP 2A-LRFD bag. C.5.6 sampai dengan C.5.8.2

Kalau yang anda maksudkan adalah beban yang dialami struktur yang ada diatas
flat top barge dengan asumsi hanya karena pengaruh gerakan dinamik sea keeping
barge (heaving, pitching dan rolling) ini kita bisa menghitung beban yang timbul
karena gravitational dan Inertial loads minus hydrodynamics load karena strukktur
tidak ikut tercelup air saat pelayaran barge.

Dalam menghitung Inertial load karena gerakan heaving, pitching dan rolling
barge misal dengan Coupled heaving dan pitching :

1. Gaya = massa X percepatan; (percepatan inilah yang nanti kita cari)
2. Gaya Inertial = massa struktur X percepatan gerakan coupled heaving dan pitching
barge
3. Gaya total struktur = gaya berat struktur + gaya inertial struktur +…

Mencari Percepatan Gerak Coupled Heaving dan Pitching Barge
1. Tentukan data Barge; Panjang L,Lebar max B, sarat air T, Dispalcement, koefisien
blok CB, Letak titik berat memanjang barge LCG, letak titik tekan bouyancy barge
terhadap midship LCB, kecepatan barge saat di towing Vs, jari-jari girasi terhadap
sumbu y-y barge dan directional travel barge misal 180 derajat terhadap arah
datang gelombang…head sea, distribusi berat barge + struktur dll sepanjang
barge.

2. Tentukan sea state daerah pelayaran barge dari yard ke tempat instalasi
(bisa dengan mengetahui kecepatan angin (beaufort) daerah tsb), tentukan significant
wave height H 1/3,panjang gelombang (sama dengan L barge),amplitudo gelombang.

3. Pilih spektrum gelombang yang sesuai dengan daerah rute pelayaran barge
tsb ke tempat instalasi (bisa pakai ITTC, JOHNSWAP dll)

4. Hitung : frekuensi gelombang,frekuensi encounter; hitung pula added mass
,koefisien damping untuk gerakan heaving,Pitching dan rolling ; hitung koefisien
restoring force untuk heaving dan koefisien restoring momen untuk Pitching dan
rolling.

5. Hitung coupling terms d, D, e, E, h, H

6. Hitung massa barge+struktur dll yang ada didalamnya; hitung momen inersianya
terhadap sumbu y-y barge.

7. Hitung exciting force component F1 dan F2 lalu cari amplitude exciting forcenya
F0; Hitung exciting Moment component M1 dan M2 lalu cari amplitude exciting
momentnya M0; cari sudut fase gerakan heaving terhadap gerakan gelombang; cari
sudut fase gerakan rolling dan pitching terhadap gerakan gelombang.

8. Dengan demikian kita dengan sudah bisa menggunakan komponen-komponen pada
point 7 untuk menghitung aplitudo gerakan heaving, pitching dan rolling dalam
bentuk persamaan gelombang reguler(sinusoidal)

9.Ubah wave spectrum lokasi pelayaran barge yang sudah kita pilih (misal menggunakan
formulasi ITTC) dari frekuensi gelombang menjadi terhadap frekuensi encounter.

10. Plot harga amplitude gerakan heaving, pitching dan rolling pada gelombang
reguler (point 7.) terhadap perubahan frekuensi encounter.

11. Kalikan harga amplitude motion gerakan heaving, pitching dan rolling dengan
harga ordinat Response Amplitude Operator (RAO) untuk masing-masing harga absis
frekuensi encounter yang sama.

12. Dari hasil perkalian dengan RAO ini, kita sudah bisa mendapatkan harga
amplitude gerakan heaving, pitching dan rolling barge pada kondisi gelombang
Irreguler( mirip kondisi yang sebenarnya).

13.Dengan menurunkan persamaan amplitude dua kali tentu kita sudah dapatkan
harga percepatan untuk masing-masing gerakan bukan ??? maka ketemu sudah harga
Inertial loadnya.

14. Untuk kondisi coupled gerakan lain sebagai mana yang disebutkan pada API
RP 2A-LRFD tentu akan berbeda pula hasilnya.

Untuk lebih jelas dan mudah silakan lihat reference semisal : Bhattacharya,
Rameswar, Dynamics of Marine Vehicles, 1978 – 1st Ed.terutama untuk persamaan-persamaan
yang digunakan.