analisis linier dan non-linier dari pengaruh gaya seret terhadap

ANALISIS LINIER DAN NON-LINIER DARI
PENGARUH GAYA SERET
TERHADAP RESPONS SEBUAH STRUKTUR
JALUR PIPA DI PERMUKAAN LAUT
ABSTRAK
Pembebanan gelombang pada struktur-struktur yang fleksibel adalah masalah yang banyak
mendapat perhatian dalam teknik lepas pantai. Salah satu aspeknya adalah interaksi strukturfluida. Kasus yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah jalur pipa yang ditarik oleh boat di
permukaan laut.
Pembebanan gelombang dapat dirumuskan melalui persamaan Morison yang sudah
dimodifikasi, yang terdiri dari penjumlahan 2 buah gaya, yaitu: gaya inersia dan gaya seret.
Gaya seret pada persamaan Morison merupakan fungsi kuadrat dari kecepatan, dalam hal ini
kecepatan relatif antara struktur dan partikel fluida. Kecepatan relatif inilah yang
menggambarkan interaksi struktur-fluida. Interaksi struktur-fluida dalam gaya Morison dapat
dianalisis melalui dua cara, yaitu analisis dalam domain frekuensi dan analisis dalam domain
waktu.
Analisis dalam domain frekuensi dapat dijelaskan sebagai analisis yang merepresentasikan dan
menyajikan pembebanan pada suatu sistem struktur dalam komponen komponen harmonik.
Analisis domain frekuensi dari struktur yang dibebani gaya Morison membutuhkan proses
linierisasi pada komponen gaya seretnya, yang merupakan fungsi kuadrat kecepatan relatif
struktur dan fluida. Linierisasi gaya seret yang dipakai adalah metode linierisasi eldvalen, yang
didasarkan pada nuinimalisasi kesalahan kuadrat rata-rata. Metode ini menghasilkan suatu
konstanta redaman ekivalen yang merupakan fungsi deviasi standar kecepatan relatif strukturfluida pada komponen gaya seret. Deviasi standar yang dipakai dalam analisis ini adalah
deviasi standar kecepatan fluida (kecepatan gelombang) saja dengan asumsi kecepatan
struktur dapat diabaikan dibandingkan dengan kecepatan fluida. Hasil akhir analisis ini adalah
spektrum perpindahan beberapa derajat kebebasan struktur.
Analisis dalam domain waktu mengacu kepada penyelesaian langsung persamaan
kesetimbangan dinamik sebuah struktur. Penyelesaian dalam domain waktu tersebut
memungkinkan gaya seret pada persamaan Morison dibiarkan apa adanya, dan dengan
demikian komponen kuadrat dari kecepatan relatif struktur-fluida tidak perlu dilinierkan. Integrasi
numerik dalam analisis ini memakai metode integrasi Newmark, karena integrasi ini
menyediakan kondisi stabil tanpa syarat, yang dapat diatur melalui konstanta integrasinya. Hasil
akhir analisis ini adalah riwayat waktu perpindahan beberapa derajat kebebasan struktur.
Dengan program FFT hasil riwayat waktu ini diolah menjadi menjadi spektrum perpindahan agar
dapat dibandingkan dengan hasil analisis domain frekuensi.
Perbandingan dari kedua hasil analisis menunjukkan bahwa linierisasi gaya seret ternyata
membuat perhitungan redaman hidrodinamik menjadi kurang akurat. Kurang akuratnya hasil
analisis ini terjadi karena dalam perhitungan koefisien redaman hidrodinamik, deviasi standar
kecepatan relatif diasumsikan diwakili oleh deviasi standar kecepatan gelombang. Untuk
struktur-struktur yang fleksibel, kecepatan strukturnya ternyata tidak dapat diabaikan begitu
saja. Deviasi standar kecepatan relatif struktur-fluida dapat bernilai lebih kecil, sehinggi
koefisien redaman hidrodinamik juga akan lebih kecil.
Hal lain yang disimpulkan adalah ternyata analisis non-liner dalam domain waktu lebih akurat
dalam menangkap eksitasi-eksitasi yang terjadi pada perpindahan struktur, walaupun eksitasi
tersebut relatif kurang dominan. Analisis liner dalam domain frekuensi hanya dapat menangkap
eksitasi yang dominan pada perpindahan struktur.