Download - SIDANG P3 TUGAS AKHIR - digilib.its.ac.id
JUDUL:Deteksi Kerusakan Pada Struktur Jembatan Truss Dengan Metode Curvature Mode Shape : Simulasi Pada Jembatan Antar Platform
Dosen Pembimbing 1Bpk .Yoyok Setyo Hadiwidodo, ST., MT.197111051995121001
Dosen Pembimbing 2Sholihin, ST., MT. 19690828200012100
“Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak adayang dapat menggantikan kerja keras. Keberuntungan
adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemudengan kesiapan” :: Thomas A. Edison
Page 4
Pendahuluan
Latar Belakang Masalah
Kebutuhan dalam memonitor kelayakan dan kesehatan struktur
(structural health monitoring / SHM)
Dipengaruhi : - Tersedianya struktur dengan desain kompleks
- Beban operasional yang besar
- Umur struktur yang panjang
Permasalahan utama sejak tahun 80-an mengenai perawatanstruktur adalah bagaimana mendeteksi kerusakan sertamengetahui seberapa besar kerusakan yang telah terjadi
Page 5
Lanjutan…
Definisi SHM menurut Aktan et. al. (2000):
“Sistem melacak respon struktur dalam kurun waktu yanglama pada pengumpulan data untuk menilai anomali, penurunanperforma, identifikasi kerusakan struktur sebagai dasarpengambilan keputusan.”
Dimana,
Metode untuk memonitor kelayakan struktur pada umumnya melibatkan deteksikerusakan (damage detection)
Page 6
Lanjutan…
Jenis Deteksi Kerusakan :
Deteksi kerusakan dengan metode visual memiliki kelemahanterutama pada daerah struktur yang tidak terlihat maupun daerahyang sukar untuk di akses
metode NDT membutuhkan biaya besar dan informasi akurat zonakerusakan sebelum deteksi dilakukan
Perubahan pada parameter dinamis dapat menunjukkankerusakan
Page 7
Lanjutan…
Konsep dasar deteksi kerusakan berbasis parameter dinamis
-Frekuensi natural-Mode shape
-Kekakuan-Massa
Karakteristik dinamis Distribusi
Fungsi
karakteristik dinamis dibentuk oleh properti fisik serta konfigurasi darikomponen struktur yang ada. Sehingga perubahan pada karakteristik-karakteristik tersebut juga menggambarkan perubahan secara fisik padastruktur. Aditya (2010)
Page 8
Lanjutan…
Teknik curvature mode shape dipilih,
» Dapat menunjukkan indikasi kerusakan
» Mampu menunjukan lokasi kerusakan terjadi
Struktur Truss dipilih,
Sering dipakai pada bangunan lepas pantai
termasuk struktur modern
Curvature damage faktor dipilih,
Mempermudah pembacaan data
Menurunkan tingkat noise data
Page 9
Lanjutan…
Struktur jembatan truss yang akan digunakan adalah jembatan antar platform yang menghubungkan platform Marlin-A dan Marlin-B yang dikerjakan oleh McDermott Industry
Page 10
Lanjutan…
Data material struktur yang digunakan
Member Group Tube, Flange
Member Group Properties Various
Material type Steel
Yield Stress 354 Mpa
Tensile Stress 483 Mpa
Young's Modulus (E) 2.0 x 105 Mpa
Poisson's Ratio 0.3
Density of steel 7850 kg/m3
Page 11
Perumusan Masalah
1. Bagaimana cara simulasi deteksi kerusakan pada jembatan truss dengan menggunakan metode curvature mode shape ?
2. Bagaimana cara penyajian data untuk menentukan lokasikerusakan dengan menggunakan CDF dari hasil MC metodecurvature mode shape?
3. Apakah strategi simulasi deteksi kerusakan memberikan hasilyang sesuai pada struktur nyata?
Page 12
Tujuan
1. Mempelajari cara simulasi deteksi kerusakan denganmenggunakan metode curvature mode shape melalui studilitelatur yang telah dilakukan terutama Pandey et. al. (1991)
2. Mempelajari cara penyajian data MC dengan menggunakanteknik CDF sesuai dengan penelitian Wahab et. al. (1999).
3. Mengetahui bahwa strategi yang dilakukan sudah tepat dengankesesuain lokasi kerusakan pada simulasi yang lakukan.
Page 13
Manfaat
1. Menambah khasanah ilmu pengetahuan dan penerapannya.
2. Memberikan informasi tambahan mengenai teknik deteksi kerusakan kepada mahasiswa Teknik Kelautan.
3. Memberikan informasi mengenai alternatif teknik monitor kelayakan struktur.
Page 14
Batasan Masalah
1. Struktur yang disimulasikan adalah jembatan truss dengan deck dianggap sebagai beban.
2. Simulasi hanya dilakukan pada konfigurasi truss sisi kanan dankiri.
3. Kerusakan disimulasikan pada single, triple, dan couple location.
4. Simulasi kerusakan dilakukan dengan mengurangi dimensipropeti berupa area penampang sebesar 50% sesuai denganpenelitian Wai (2009) pada masing-masing kerusakan yang disimulasikan.
5. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan fitur SACS 5.2. extract mode shape untuk mendapatkan data modal danfrekuensi modal.
Page 15
Lanjutan…
6. Analisa yang digunakan adalah analisa dinamis gerakan getaranbebas tak teredam.
7. Beban dinamis yang digunakan adalah beban modal dengannumber modal maksimum 5 ( first five ) dengan pertimbangannumber modal diatas 5 frekuensi yang terjadi terlalu besarartinya gaya eksitasi terlalu kecil atau tidak signifikan.
8. Dilakukan 3 yaitu validasi simulasi pada batang sederhana, validasi analisa statis struktur struktur jembatan untukmemastikan output software dapat digunakan, danperhitungan manual mode shape model sederhanaterhadap output software untuk memastikan fitur extratctmode shape software layak digunakan.
Page 16
Alur PenelitianMulai
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Membuat model intact
Membuat model damage :- Pengurangan modulus
elastisitas
-Variasi Lokasi kerusakan
A B
Page 17
Lanjutan…
A B
Menghitung MC damageMenghitung MC intact
Plot displasmenintact beserta mode
frekuensi natural tiap mode
Plot displasmendamage untuk tiap
kondisi damage beserta frekuensinatural tiap mode
Plot CDF
Analisa Hasil
Selesai
Page 19
Lanjutan…Sistem Penomoran Joint
Panel truss depan Panel truss belakangMember chord bawah 1-24 108-131Member chord atas 25-47 132-154Member diagonal 48-71 155-178Member Vertikal 72-107 189-214
Tipe TrussJoint Number
Page 28
Analisa HasilFormula yang digunakan untuk menghitung Curvature Mode Shape olehPandey et al. (1991)
Dimana :h = Jarak antar titik pengukuran (i) dan (i+1)vi = Mode shape massa normalisasi struktur
Page 29
Lanjutan…Hasil extratct mode shape kondisi intact
Mode 1, f1 = 7.47 Hz Mode 2, f2 = 12,11 Hz Mode 3, f3 = 14.49 Hz
Mode 4, f4 = 17.32 Hz Mode 5, f5 = 20.89 Hz
Page 30
Lanjutan…Perbandingan model terhadap dead load link bridge
Deskripsi Factored dry weight (Kn) Load ID Weight (Kn)Berat struktur 1801 Member elemen 1804.597Berat perpipaan 1020 PL1 510.000Electrical 41 PL2 509.979Instrumentasi 17 ELIN 57.998Bridge walkway 245 BOOT 244.999Top walkway 113 TOP 112.998Stainless steel panel 395 PANEL 374.384
3632 3614.955
Difference 0.5 %
Link bridge data SACS model
Page 31
Identifikasi awal kerusakanPerbandingan frekuensi natural model intact dan damage 1
ModeFrekuensi Natural (Hz) Difference
Intact Damage1 7.47 7.50 0.032 12.11 12.17 0.053 14.49 14.24 0.254 17.32 17.14 0.185 20.89 20.93 0.04
Page 32
Lanjutan…Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 2
ModeFrekuensi Natural (Hz) Difference
Intact Damage1 7.47 7.43 0.042 12.11 12.12 0.013 14.49 14.24 0.254 17.32 17.14 0.185 20.89 20.61 0.28
Page 33
Lanjutan…Perbandingan frekuensi natural model intact dan damage 3
ModeFrekuensi Natural (Hz) Difference
Intact Damage %1 7.47 7.26 0.212 12.11 12.04 0.073 14.49 14.27 0.224 17.32 17.20 0.125 20.89 20.37 0.52
Page 34
Modal Curvature
perbedaan absolut antara curvature dengan dan tanpa kerusakan (modal curvature) dihitung dengan persamaan :
Page 38
Curvature Damage Factor (CDF)
Wahab et. al. (1999) memberikan solusi untuk penyajian plot MC agar mudah dibaca dengan meringkas MC dengan formulasi yang disebut CDF (Curvature Damage Factor). Formulasi CDF adalah :
Dimana N adalah total mode, ν"0 adalah curvature kondisi intact dan ν"dadalah curvature kondisi rusak.
Page 42
Kesimpulan1. single damage grafik CDF memberikan Sebelum melakukan analisa
deteksi kerusakan perlu dilakukan initial deteksi denganmemperhatikan perubahan frekuensi natural tiap mode antara strukturintact dengan struktur damage, jika terjadi indikasi perubahan frekuensimaka proses deteksi kerusakan untuk menentukan lokasi kerusakanterjadi dapat dilakukan dalam hal ini metode curvature mode shape.
2. Hasil modal curvature menunjukkan bahwa perbedaan curvature mode shape sudah menunjukkan lokasi kerusakan, hal ini ditandai denganpuncak plot grafik MC yang terjadi pada daerah kerusakan yang dimodelkan.
3. Karakter grafik MC pada analisa kali ini menunujukkan pada mode shape yang lebih tinggi indikasi noise data semakin besar.
4. Solusi noise data grafik MC dapat diatasi dengan grafik CDF hal iniditunjukkan dengan berkurangnya noise data dan lokasi kerusakansemakin jelas terlihat.
Page 43
Lanjutan…
5. Pada model hasil yang hampir sempurna begitu pula untuk model tripledamage. Namun untuk couple damage grafik CDF terdapat noise yang dapat menggangu pembacaan lokasi kerusakan yaitu munculnya joint188 yang terbaca terjadi kerusakan.
6. Secara global dapat disimpulkan strategi yang dilakukan masihmemberikan hasil yang representative walaupun pada model damagecouple masih memberikan noise, namun noise data tersebut masihdapat ditolerir dengan pertimbangan noise data masih berada di area lokasi damage terjadi.
7. Dari analisa deteksi kerusakan terbukti bahwa pada struktur nyatametode curvature mode shape memberikan hasil yang sesuai.
Page 44
Saran
1. Perlu dilakukan perbandingan antara analisa metode curvature modeshape dengan metode deteksi kerusakan yang lain.
2. Perlu dilakukan perbandingan pengerjaan dengan tool yang berbeda.
3. Perlu dilakukan analisa deteksi kerusakan dengan tinjauan strukturtruss yang berbeda misalnya jacket struktur.