Analisis Tegangan Pipa [Compatibility Mode]

7/31/2019 Analisis Tegangan Pipa [Compatibility Mode]

1/42

Nama : Baron Cobertin

NIM : 20110130151


2/42

Def in isi Analisis Tegangan Pip a A nal isis tegangan pipaadalah

su at u i l m u yan g m em bahas t en t an g aspek t egan gan

yan g ter jadi d alam su at u i n st alasi p er pi paan aki batbeban -beban yan g ter j ad i at au d ik en ak an .


3/42

Rua ng Lingkup An a lisis Te gangan Pipa

M en gh i tu n g gaya, m om en lent ur & p un t i r, dan

tegangan

Saran un t uk ben tu k perp ipaan yan g baik danam an , baik pada sistem perp ip aan yan g su d ah

jad i m au pu n sistem per p ipaan yan g sed an g

di rancang

M en en t u k an let ak d u d u kan p ip a (p ipe suppor t )


4/42

Analisis Fleksib ilit as D igunakan unt uk m enent uk an apakah suatu jalur p erp ip aan

f leksibel atau t i dak.

Un tu k m em er ik sa apakah suatu jalu r p i pa f leksibel atau t idak,

d alam analisis haru s d i l ih at beberapa hal sepert i :

1. Fleksib i l i t as d ip erik sa d en gan beban t h erm al yan g terjadisepanjang jalur perp ip aan.

2. Pem anasan akan m enyebabkan pert am bahan panjang pi pa.

3. Pend ingin an akan m enyebabkan pem end ekk an panjang pip a

4. Pert am bahan panjang at au pem end ekan p ip a akan dapat m eni m bu lk an tegangan yang berl ebih an.


5/42

An alisis Fleksib il i tas d ilakukan den ganm em er iksa beberapa bent uk p ipa

a. Lengkung L

b. Lengkung Z

c. Lengkung U

d. Loop

e. Loop dengan guide


6/42

Persam aan Fleksib l it as Ben t uk L

dengan :

Do = D i ameter p ipa ( in)

L = Panjang pipa ( in )

h = T in ggi p ipa ( in) T = Suh u (oF)

DT = Pertam bahan suh u (oF)

A = Koef is ien ( tergantu ng suh u operasi)

TLDh D ...1000

762,00

2

TD

hL

..3048,0

.400

0

2

max

0..3048,0 DAhtest

TLDh D ...

1000

762,00min

2

minhhtest

Fleksibel terjadi

jika :


7/42

Kr i ter ia Fleksib i litas M enuru t ANSI B31.3 M en u r u t AN SI B31.3 f leksib el j i k a :

Ea

Sa

UL

yD

30

)(2

dengan :

D = Diameter nominal pipa ( inchi )

y = Resultan dari total perubahan panjang yang

diserap oleh sistem pipa tersebut (inchi )

U = Jarak anchor (garis lurus antar anchor) (ft) L = Panjang total pipa pipa yang ada pada jalur

pipa tersebut (ft)

Sa = Tegangan ( Stress Range ) ijin (Psi)

Ea = Modulus elastisitas pada kondisi dingin ( awal )

( Psi )

U


8/42

Pem ipaan antara 2 t angki yang t idak f leksibel

Su h u saat pem asangan pi pa adalah su h u (To)

Pan jang pi pa aw al adalah Lo

Pad a saat d io perasik an f lu id a d ari bejana 1 m engali r ke bejan a 2

Suh u f lu id a saat b erop erasi t in ggi sehi ngga kem un gkin an pi pa akanbert am bah panjang

Pipa akan melengkungatau dinding tangki sekitar nosel akan terdesak


9/42

Pert am bahan pan jan g pi paak ibat beban t herm al :

Tegangan yang terjadidapat dihitung dari

persamaan HukumHooke:

Sehingga:

Dengan : e = Regangan (%)

DL = Perubahan panjang batang (m)

= L1 - Lo

s = Tegangan (N/m)

To = Suhu awal / instalasi (oC)

T1 = Suhu operasi (oC)

a = Koefisien muai material pipa

(u/ Baja : 9,6.10-6 m/oC)

Lo = Panjang awal (m)

E = Modulus elastisitas (N/m2)

DT = Pertambahan suhu (T1 T0)

0.. LTL DD

.E

0

001

0

).(

L

LTT

L

L

D

TE D ..


10/42

Ja lur Pipa Krit is Jalu r pipa kr i t is yai t u jalu r p ip a yang kem un gk in an

dapat t er jadi tegan gan yan g m elebih i keku at an

i j innya.

H al in i dapat d i in d i k asik an d engan :

1. D iam eter p ip a besar.

2. Flu id a ker ja bersuh u t in ggi 3. Flui da ker ja bert ek an an t in ggi.


11/42

Beb an-Beb an pa da siste m pe rpipaa nBeban- beban p ada sistem perp ip aan dapat beru pa:

1. Beban St at i k2. Beban D in am ik

M el i p u t i :1. Beban T h erm al2. Beban Berat (D ead L oad & Li ve L oad)3. Beb an Tekanan

4. Gesek an Pip a d en gan Sup po r t5. Beban A n gin6. Beban Gem pa7. Getaran aki bat A l i r an Flu id a


12/42

Beban Panas / the rm al Suh u yang t i nggi akan m eni m bu lk an per t am bahan panjang p ipa Suh u yang rend ah akan m enyebabkan pem endekk an panjang pipa.

Peru bahan panjan g pi pa:

Tegangan aksial yang terjadi, :

Dengan : s = Tegangan (N/m)

e = Regangan (m)

E = Modulus elastisitas (N/m)

DL = Perubahan panjang batang (m)

T0 = Suhu awal / instalasi ()

T1 = Suhu operasi ()

a = Koefisien muai material pipa

L1 = Panjang batang akhir (m)

L0 = Panjang awal (m)

00101 )..( LTTLLL D

0

0

01

0.

)(... LL

TTE

L

LEE

D

).(. 01 TTE


13/42

Beban Be rat1. Beban m ati (d ead load)

Beban m at i m el ip ut i berat p ipa dan berat

kom pon en -kop on en p ip a ( k at up , tee, d sb.)

2. Beban h id up ( l ive load)

Beban h idu p in i m el ipu t i berat p ipa , kom ponen-

kom pon en p ip a dan berat f lu id a yang m engal i r .


14/42

Beban Be rat Beban berat akan m eni m bu lk an defleksi / lengkungan. Ar ah dari beban berat m enu ju ke baw ah. M asalah yang berh ub u ngan dengan beban b erat ad alah

pada pipa besar (diameter besar ) dengan densitas fluida besar(fasa cair) .

Beban berat d iatasi d engan penyangga pipa (pipe suppor t ) . Un tu k m enghem at jum lah penyangga p ip a dapat d i laku kan dengan

membuat bentangan (span) yang besar.

N am un spanyang besar akan m eni m bu lk an defleksi yang b esar yangselan ju t nya m enim bu lk an tegan gan yang besar.

Sehi n gga secara pr akt is terdapat bentangan (span) maksimum yangdip erbol ehk an tergant un g dar i diameter dan schedulepipa.


15/42

Pip e Span


16/42

Beban Tekanan In te rna l Jeni s jeni s tegangan yang ter jadi m enu ru t jeni s sam bu ngan pada pip aadalah:

1. Tegan ganLongitu dinal / Aksia l 2. TeganganCircum ferent ia l / H oop / Tangensia l

t

t

L

i

i

t

DPiL

.4

.

t

DPit

.2

.


17/42

Beb an An gin Beban A n gin d apat d i tent u k an d en gan 2 st an dar, yai t u

:

1. St an d ar ASA A58.1 1955

2. St and ar ANSI A58.1 - 1982


18/42

St andar ASA A58.1 1955 H ubu n gan an tara kecepatan angin & tekanan

angin :

w

2

V.0,0025

wP

Dengan :

- Pw = tekanan angin [ psf ]

- Vw = kecepatan angin [ mph ]

Keterangan :

Nilai Pw untuk penampang persegi tergantung MAP AREA


19/42

Nilai Pw unt uk p enam pang persegi

Tinggi (ft)

MAP AREA

20 25 30 35 40 45 50

< 30 15 20 25 25 30 35 40

30 49 20 25 30 35 40 45 50

50 99 25 30 40 45 50 55 60

100 - 499 30 40 45 50 60 70 75

Bila penampang berbentuk lingkaran/elips x 0,6 Bila penampang berbentuk hexa/octagonal x 0,83


20/42

St andar ANSI A58.1 - 1982 Tek an an angin

d i t en tu k an sbb: qes C.C.qwP

Vw [ mph ] 70 80 90 100 110 120 130

Qs [ psf ] 13 17 21 26 31 37 44

Dengan :

qs = tekanan stagnasi angin pada ketinggian 30 ft [ psf ]

= fungsi dari kecepatan angin, Vw [ mph ]


21/42

Cq = p ressu re coeff icient (shape facto r )

Cq = pr essu re coeff ici en t (shape factor)

= 1,4 u/ squ are / rectangular tower

= 1,1

u/ hexa/ octagon al tower = 0,8 u/ round / el l i p t i c tower

= 0,9 u/ cyl l in dr ical vessel / p ip a


22/42

Ce = expo sur e & gust fact o r coeff ic ient

Ce = exposur e & gu st factor coeff ici en t

Fak to r yang memperhitungkan keadaan disekeliling vessel atau sistem pipa, apakah t erb u k aat au ada bangun an-bangunan / poh on-poh on yang

t ingg i

Ce = juga fungsi dari tinggi tower


23/42

Exposu re B & C Exposure B

di sekel i l in g tow ersam pai 1 m il e ada

bangun an dengan t in ggi20 f t , m en ut up i area > 20%

Exposure C

di sekel i l in g tow ersam pai - 1 m i le terbuk a

Tinggi [ ft ] Exposure B Exposure C

0 20 0,7 1,2

20 40 0,8 1,3

40 60 1,0 1,5

60 100 1,1 1,6

100 150 1,3 1,8

150 200 1,4 1,9

200 300 1,6 2,1

300 - 400 1,8 2,2


24/42

Beban Gem pa Gaya yang t erjadi pada vessel atau sistem perp ip aan k aren a gem pa

disebabkan gerakan tanah secara mendadak.

Bangu nan seol ah- ol ah di gerakk an d alam arah vert i kal atau h or ison tal dengan

percepatan (a) tertentu.

Fakto r ut am a kerusakan bangunan k aren a :1. In tensit as Gem pa (sk ala Rich ter)2. Lam anya Gem pa

Beban Gem pa di m od elkan sebagai :

1. Gaya Ver t i k al2. Gaya H or ison tal

Unt uk m em ud ahk an ana l i si s komponen vert ikal diabaikan & gayahorisontal disederhanakan menjadi gaya ekuivalen statik (Pe)


25/42

Perhi t un gan Gem pa d ibedakan m enjadi 2golo ngan :

1. Vessel Rigid (Kaku)

m isal :

- t an gk i - t an gk i t im b u n

2. Vessel Langsing (Fleksibel)

m isal :

- t ower d i st i l asi


26/42

Vessel Rigid (Kaku ) Gaya ekuivalen

statik, Pe :

w.cw.g

a

eP

Peralatan Zone 1 2 3 4

Vessel 0 0,05 0,1 0,2

Peralatan

Tambahan0 0,25 0,5 1

Dengan:

c = a/g = seismic coefficient

w = berat vessel [ lb ]

Di Indonesia terdapat PetaGempa yang dibagidalam Zone-ZoneGempa (1, 2, 3, 4).

Nilai c ditentukan sbb :


27/42

Vessel Flesib el Ak ibat gem pa vessel ak an bergetar

Get aran in i akan menentukan besar /

kecilnya gaya geser yang terjadi.

Tot al Seism ic Sh ear d apat d it en t u k an sbb :

]lb[W.S.C.K.I.ZV


28/42


29/42

Rua ng Lingkup Ke te nt ua n Kod e Pipa Pem bahasan / atu ran / batas am an dalam m elak uk an an alisis tegangan

p i pa tergantung masing-masing kode pipa:

1. AN SI B31.1 Un tu k perp ip aan d i suatu pembangk i t l i st r i k

2. AN SI B31.3 Un tu k p erp ip aan d i k i lang m inyak / pe t rok im ia

3. A N SI B31.4 Un tu k perp ip aan t ranspor t BB cai r

4. A N SI B31.8 Un tu k perp ip aan t ranspor t BB gas

5. AN SI B31,11 Unt uk slu r ry p ip ing


30/42

Pem batasan Tegangan Perpipaan M en urutCod e AN SI B31 .3

Pem bat asan tegan gan yang terjadi u n t uk perp ip aand isuatu k i lang m inyak dan in dust r i k im ia d iatu r m enu ru tcode ANSI B31.3 sebagai b eri k ut :

1. Tegangan karena beban sustained( kon t i nyu )

2. Tegan gan k arena beban occasional(kadang-kadang)

3. St ress RangeA k ib at Beban Ekspansi


31/42

Tegangan karen a beban sustained(kont inyu)Beban sustained mel ipu t i :

- Tek anan in t ern al

- Berat perp ip aan.

- Berat f l u i da- Beban sustainedyan g lain nya.

Aturan supaya aman :

dengan : Sh = Basic allowable strespada suhu

operasi maksimal [Psi]

SL = Tegangan longitudinal akibat beban-

beban sustained[Psi]

hL SS


32/42

Tegangan kar en a beban occasional(kadang-

kadang) At uran supaya am an :

Z

MiMiSS

ooooiooi

LLO

22 ).().(

SLO < 1,33 . Sh SL dihitung akibat beban

sustaineddan akibat bebangempa atau beban angin.

Untuk beban gempa dan anginsebaiknya diambil yangterbesar diantaranya

dengan :

SLO = Occasional longitudinal load stress(Psi)

SL = Tegangan longitudinal akibat beban sustained(Psi) iio = InplaneSIF akibat beban ocasional

ioo = OutplaneSIF akibat beban ocasional

Mio = Inplane bending momentakibat beban ocasional (lb.in)

Moo = Outplane bending momentakibat beban ocasional (lb.in)

Z = Sectionmodulus pipa (in3)


33/42

St ress Ra n g eAkibat Beb an Ekspansi At uran supaya am an :

AE SS

22.4

tbESSS

Z

MiMiS ooiib

22 ).().(

].25,0.25,1.[ hCA SSfS

dengan :

SE = Displacement stress range(Psi)

SA = Allowable stress range(Psi)

Sb = Resultan bending stress(Psi)

ii = Inplane SIF

io = Outplane SIF

Mi = Inplane bending moment (in.lb)

Mo = Outplane bending moment (in.lb)

St = Mt/ 2 Z = Torsional stress(Psi)

Mt = Torsional moment (in.lb)

Z = Sectionmodulus pipa (in)

dengan ;

f = Faktor yang tergantung pada jumlah siklustermal yang dialami pada pipa tersebut.

Sc = Stressyang diijinkan untuk bahan pipa saat

pemasangan (Psi)

Sh = Stressyang diijinkan untuk bahan pipa saat

beroperasi (Psi)


34/42

Tabel Siklus te rm al pada p ipaSiklus Termal (N) f< 7.000 1,0

7.000 < N < 14.000 0,9

14.000 < N < 22.000 0,8

22.000 < N < 45.000 0,7

45.000 < N < 100.000 0,6

N > 100.000 0,5


35/42

SIF (St ress Int en sif icat io n Facto r ) SIF ( i) digun akan d i t em pat- tem pat yang ter jadi konsentrasitegangan

SIF ( i) sebagai fakto r keam anan yang m em perh i t un gkan pengaru htegangan t erkon sent rasi aki bat diskontinuitas bidang / permukaan

yang diberi beban.

SIF in i d i t erapk an pada kom pon en-kom pon en p ip a / temp at- t em patd imana konsentrasi tegangan dan kem un gkin an kegagalan karenafatique (lelah) ter jadi , m isal pada :

- Sam bungan las

- Fi t t i n g - Branch Conn ect ion (sam bun gan cabang)

Stress

IntensityStressMaxSIFi

Nominal


36/42

i i, io, M i, M o

tM

tM

tM

oM

oM

oM

iM

iM

iM

Leg

Leg

Leg

1

2

3 Z

YX


37/42

Pem batasan Tegangan Perpipaan M en urutAutopipe

Hasil analisis tegangan dengan Autopipe dari sistem pi pa ak an di t un juk kan dengan berbagai warna.

W arn a-w arn a tersebu t m enyatakan rasio (perbandingan) antarategangan m axim um yang ter jadi terhad ap tegangan yang di i j in kan.

Perband in gan rasio yang berlaku :

diijinkanyangTegangan

terjadiyangTeganganRasio

Jika rasio > 1 maka sepanjang jalur pipa akan ditandai warnamerah yang berarti kritis (tegangan yang terjadi melebihi teganganyang diijinkan), sehingga harus dirancang sampai tidak ada lagiyang berwarna merah.


38/42

1. Beb an Sustained - st ress : SL

- al lowab le : Sh

- rasio : SL / Sh

- com b in : GR + M ax P ( Berat + P )

At u ran Am an : SL < Sh

2222

.

.4..

.4

.

dD

F

Z

MIMI

Zt

DPiS axl

ooii

c

L


39/42

2. Beb an Occasional - st ress : SLO - all ow able : 1,33 . Sh - rasio : SLO / (1,33 . Sh )

- com b in : GR + M ax P ( Berat + P ) At u ran Am an : SL < 1,33 .Sh


40/42

3. Beb an Expansion - st ress : SE - al lowab le : SA - rasio : SE/ SA

- com b in : Cold to T ( Tem perat u re ) At u ran Am an : SE < SA

224StSbSE ShScfSA 25,025,1


41/42

4. H oop St ress - st ress : ST - al lowab le : Sh - rasio : ST / Sh

- com b in : M ax P ( Tek an an ) At u ran Am an : ST < Sh

Z

YP

Zt

DPiST

.

.2

.


42/42

SELESAI

Documents

Analisis Tegangan Pipa [Compatibility Mode]