Perpustakaan Digital ITB

Pipa riser lepas pantai merupakan komponen struktural penting dalam sistem produksi minyak dan gas yang berfungsi menghubungkan fasilitas di permukaan dengan sumur di dasar laut. Selama kondisi operasional, aliran laut yang melewati pipa dapat menyebabkan separasi aliran dan pelepasan vorteks (vortex shedding) yang menghasilkan pembebanan hidrodinamika siklik. Pembebanan tersebut dapat menimbulkan respons tegangan yang berubah terhadap waktu dan berkontribusi terhadap kerusakan akibat kelelahan (fatigue). Oleh karena itu, diperlukan analisis yang mampu menghubungkan karakteristik pembebanan hidrodinamika dengan respons struktur dan ketahananfatigue pipa riser. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik pembebanan hidrodinamika akibat vortex shedding, respons struktur, sertafatigue damage pada pipa riser API SL X52 PSL2 menggunakan pendekatan one-way fluid-structure interaction (FSI) melalui kopling Computational Fluid Dynamics (CFD) dan Finite Element Method (FEM). Simulasi CFD dilakukan menggunakan model turbulensi SST k - w untuk memperoleh distribusi tekanan hidrodinamika transien pada permukaan pipa. Distribusi tekanan tersebut kemudian ditransfer ke model struktur dan dikombinasikan dengan tekanan internal sebagai bagian dari kondisi operasional pipa. Riwayat tegangan pada daerah kritis selanjutnya dianalisis menggunakan rainflow counting, koreksi tegangan rata-rata Goodman, kurva S-N dengan persamaan Basquin, serta aturan akumulasi kerusakan Palmgren-Miner. Hasil simulasi CFD menunjukkan terbentuknya osilasi koefisien lift yang semakinjelas setelah fase transien, yang menunjukkan karakteristik pelepasan vorteks periodik. Hasil validasi menunjukkan perbedaan sebesar 9% untuk koefisien drag dan 38% untuk koefisien lift terhadap penelitian referensi. Hasil analisis struktur menunjukkan nilai signed von Mises stress maksimum sebesar 56,5660 MPa dan minimum sebesar 56,5210 MPa, dengan komponen tegangan siklik yang relatif kecil. Analisis fatigue menghasilkan fatigue damage sebesar 4,048 x 10-??. Nilai tersebut menunjukkan bahwa kerusakan fatigue akibat kombinasi tekanan internal dan pembebanan hidrodinamika yang dimodelkan sangat rendah.