2. design load 2005

11Pipe Stress Analysis & DesignPipe Stress Analysis & DesignPipe Stress Analysis & Design

Bab II Piping Design LoadsBab II Piping Design Loads

BAB IIPIPING DESIGN LOADS

BAB IIPIPING DESIGN LOADS



Bertujuan untuk menjamin keamanan operasi sistem perpipaandengan verifikasi integritas struktur yang mendapat berbagaikondisi pembebanan.

Hal di atas dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan & perbandingan parameter berikut terhadap harga-harga yang diijinkan :

- tegangan yang terjadi pada dinding pipa- perpindahan akibat ekspansi pipa- beban-beban pada nozle- frekuensi pribadi sistem

Stress analysis juga bertanggung jawab pada penentuan beban-beban tumpuan (support) sehingga sistem dapat direstraindengan baik.

Bertujuan untuk menjamin keamanan operasi sistem perpipaandengan verifikasi integritas struktur yang mendapat berbagaikondisi pembebanan.

Hal di atas dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan & perbandingan parameter berikut terhadap harga-harga yang diijinkan :

- tegangan yang terjadi pada dinding pipa- perpindahan akibat ekspansi pipa- beban-beban pada nozle- frekuensi pribadi sistem

Stress analysis juga bertanggung jawab pada penentuan beban-beban tumpuan (support) sehingga sistem dapat direstraindengan baik.

2.1. Pendahuluan2.1. Pendahuluan

Pipe Stress AnalysisPipe Stress Analysis



Piping codes :Mengandung batasan-batasan dan aturan-aturan

stress analysis, setting standard, konstruksi & operasisistem perpipaan. Contoh : ANSI & ASME.

Piping codes :Mengandung batasan-batasan dan aturan-aturan

stress analysis, setting standard, konstruksi & operasisistem perpipaan. Contoh : ANSI & ASME.

Piping Design Dibagi menjadi 2 bagian besar :

I. Overall system design :- Fluid distribution system- All in line equipment (vessels, pumps, valves)

II. Detailed component design :- Component- Piping support.

Analisis sistem memberikan input ke analisis komponen dalambentuk beban-beban komponen dari sistem perpipaan dan bebanbeban tumpuan.

Piping Design Dibagi menjadi 2 bagian besar :

I. Overall system design :- Fluid distribution system- All in line equipment (vessels, pumps, valves)

II. Detailed component design :- Component- Piping support.

Analisis sistem memberikan input ke analisis komponen dalambentuk beban-beban komponen dari sistem perpipaan dan bebanbeban tumpuan.



Sistem Perpipaan.

Typically dibagi menjadi 2 kategori.I. Hot system , design temp. 1500F (660C)II. Cold system, design temp. < 1500F (660C)

Hot system pipelines memerlukan analisisfleksibilitas yang teliti untuk menentukan gaya-gayathermal, tegangan dan perpindahan.

Klasifikasi sistem perpipaan juga dilakukanberdasarkan fungsinya (dijelaskan dalam code).

Sistem Perpipaan.

Typically dibagi menjadi 2 kategori.I. Hot system , design temp. 1500F (660C)II. Cold system, design temp. < 1500F (660C)

Hot system pipelines memerlukan analisisfleksibilitas yang teliti untuk menentukan gaya-gayathermal, tegangan dan perpindahan.

Klasifikasi sistem perpipaan juga dilakukanberdasarkan fungsinya (dijelaskan dalam code).



Piping LoadsJenis-jenis beban pada sistem perpipaan dapat

diklasifikasikan menjadi 3 :- Sustained Load :

Beban yang bekerja terus-menerus selamaoperasi normal (contoh : berat, tekanan, dll)

- Occasional Load :Beban yang terjadi kadang-kadang selamaoperasi normal (contoh : angin, gempa, dll)

- Expansion Load :Beban akibat perpindahan pada struktur pipa(contoh : thermal expansion, diff.anchordisplacement, dll).

Beban yang bekerja pada sistem perpipaan harus diteruskanke struktur bangunan penumpu melalui peralatan-peralatanpenumpu & restraints.

Piping LoadsJenis-jenis beban pada sistem perpipaan dapat

diklasifikasikan menjadi 3 :- Sustained Load :

Beban yang bekerja terus-menerus selamaoperasi normal (contoh : berat, tekanan, dll)

- Occasional Load :Beban yang terjadi kadang-kadang selamaoperasi normal (contoh : angin, gempa, dll)

- Expansion Load :Beban akibat perpindahan pada struktur pipa(contoh : thermal expansion, diff.anchordisplacement, dll).

Beban yang bekerja pada sistem perpipaan harus diteruskanke struktur bangunan penumpu melalui peralatan-peralatanpenumpu & restraints.



2.2.1 Berat

Semua sistem perpipaan haruslah dirancangmampu menahan beban berat fluida, isolasi, komponen, dan struktur pipa itu sendiri.Semua beban berat tsb kemudian diteruskan ke

komponen tumpuan (support) juga harus dirancangmampu menahan beban-beban tsb.Metode sederhana untuk menghitung tegangan dan

beban tumpuan adalah dengan memodelkan pipasebagai beam dengan terdistribusi merata.

2.2.1 Berat

Semua sistem perpipaan haruslah dirancangmampu menahan beban berat fluida, isolasi, komponen, dan struktur pipa itu sendiri.Semua beban berat tsb kemudian diteruskan ke

komponen tumpuan (support) juga harus dirancangmampu menahan beban-beban tsb.Metode sederhana untuk menghitung tegangan dan

beban tumpuan adalah dengan memodelkan pipasebagai beam dengan terdistribusi merata.

2.2. SUSTAINED LOADS2.2. SUSTAINED LOADS



Model tumpuan simply supported :

Tegangan maksimum :

Gaya tumpuan :

Model tumpuan fixed end :Tegangan maksimum :

Gaya tumpuan :

Model tumpuan simply supported :

Tegangan maksimum :

Gaya tumpuan :

Model tumpuan fixed end :Tegangan maksimum :

Gaya tumpuan :

Z8WL2=

2WLF =

Z12WL2=

2WLF =



Dalam kenyataan, kondisi tumpuan umumnya adalahantara simply supported dengan fixed-end, sehinggategangan maksimum biasanya dihitung denganpersamaan :

Jadi untuk pipa horizontal lurus, jarak antartumpuan dapat dihitung :

dimana :L = jarak tumpuan maksimumS = tegangan yang diijinkan (tergantung dari jenismaterial pipa, temperatur dan code)

Dalam kenyataan, kondisi tumpuan umumnya adalahantara simply supported dengan fixed-end, sehinggategangan maksimum biasanya dihitung denganpersamaan :

Jadi untuk pipa horizontal lurus, jarak antartumpuan dapat dihitung :

dimana :L = jarak tumpuan maksimumS = tegangan yang diijinkan (tergantung dari jenismaterial pipa, temperatur dan code)

Z10WL2= atau lebih konservatif

Z8WL2=

WZS10L =



Gaya-gaya tumpuan adalah :

Standard :Untuk menyederhanakan perhitungan, MSS (Manufacturers Standardization Society) memberikan rekomendasi jarak antar tumpuandalam SP-69

Gaya-gaya tumpuan adalah :

Standard :Untuk menyederhanakan perhitungan, MSS (Manufacturers Standardization Society) memberikan rekomendasi jarak antar tumpuandalam SP-69

2)WZS10(F

2/1=



Rekomendasi pada SP-69 telah mempertimbangkanukuran pipa, jenis fluida, isolasi, s = 1500 psi (1110,3 Mpa) dan defleksi maksimum 0,1 in (2,5 mm)

Dalam kasus dimana pipa tidak hanya lurushorisontal, beban-beban yang ditimbulkan padatumpuan dapat dihitung dengan metode Weight Balancing.

Karena umumnya sistem perpipaan tidak horisontallurus maka dalam menentukan posisi tumpuan perlumempertimbangkan hal-hal berikut :

Rekomendasi pada SP-69 telah mempertimbangkanukuran pipa, jenis fluida, isolasi, s = 1500 psi (1110,3 Mpa) dan defleksi maksimum 0,1 in (2,5 mm)

Dalam kasus dimana pipa tidak hanya lurushorisontal, beban-beban yang ditimbulkan padatumpuan dapat dihitung dengan metode Weight Balancing.

Karena umumnya sistem perpipaan tidak horisontallurus maka dalam menentukan posisi tumpuan perlumempertimbangkan hal-hal berikut :



1. Tumpuan harus diletakkan sedekat mungkindengan beban terkonsentrasi seperti valves, flanges, dll

Dari segi tegangan; tumpuan terbaik diletakkanpada peralatan, hal ini sulit dilakukan.

Peralatan atau equipment tersebut dimodelkansebagai beban terkonsentrasi.

2. Jika arah pipa mengalami perubahan (belokan) disarankan jarak tumpuan dari tabel SMS, untuk menjaga stabilitas dan untukmengakomodasi beban eksentrik.

1. Tumpuan harus diletakkan sedekat mungkindengan beban terkonsentrasi seperti valves, flanges, dll

Dari segi tegangan; tumpuan terbaik diletakkanpada peralatan, hal ini sulit dilakukan.

Peralatan atau equipment tersebut dimodelkansebagai beban terkonsentrasi.

2. Jika arah pipa mengalami perubahan (belokan) disarankan jarak tumpuan dari tabel SMS, untuk menjaga stabilitas dan untukmengakomodasi beban eksentrik.



3. Standar pada SP-69 tidak berlaku untuk pipavertikal (riser). Tumpuan biasanya ditentukanberdasarkan panjang pipa dan distribusi bebanpada struktur bangunan penumpu. Direkomendasikan tumpuan diletakkan pada bagian atas riser untuk mencegah buckling daninstability. Guide dapat ditempatkan disepanjang riser untukmencegah defleksi pipa. Jarak guide pipa biasanya 2 kali jarak tabel SP-69, dan tidak menahan bebanberat.

4. Lokasi tumpuan diusahakan sedekat mungkindengan bagunan baja yang ada, sehingga tidakdiperlukan bangunan tambahan untuk menopangstruktur pipa.

3. Standar pada SP-69 tidak berlaku untuk pipavertikal (riser). Tumpuan biasanya ditentukanberdasarkan panjang pipa dan distribusi bebanpada struktur bangunan penumpu. Direkomendasikan tumpuan diletakkan pada bagian atas riser untuk mencegah buckling daninstability. Guide dapat ditempatkan disepanjang riser untukmencegah defleksi pipa. Jarak guide pipa biasanya 2 kali jarak tabel SP-69, dan tidak menahan bebanberat.

4. Lokasi tumpuan diusahakan sedekat mungkindengan bagunan baja yang ada, sehingga tidakdiperlukan bangunan tambahan untuk menopangstruktur pipa.



Contoh Soal 1

Gambar 2.1. Menunjukkan pipeline yang menghubungkan dua buah nozle (A & H). Pipamempunyai diameter nominal 12 in, berisi air danmempunyai tebal isolasi 4,5 in, belokannya long radius dan semua valvenya 150 psi pressure rating gate valve. Tentukan letak-letak penumpu danhitunglah bebannya.

Contoh Soal 1

Gambar 2.1. Menunjukkan pipeline yang menghubungkan dua buah nozle (A & H). Pipamempunyai diameter nominal 12 in, berisi air danmempunyai tebal isolasi 4,5 in, belokannya long radius dan semua valvenya 150 psi pressure rating gate valve. Tentukan letak-letak penumpu danhitunglah bebannya.



Gambar 2.1Gambar 2.1



2.2.2 Tekanan2.2.2 Tekanan

Sistem perpipaan umumnya mendapat bebantekanan internal dari fluida yang dialirkanBeban tekanan lebih berpengaruh pada tegangan

yang ditimbulkan pada dinding pipa dibandingkandengan menimbulkan beban pada tumpuan. Hal inidiakibatkan beban tekan dinetralize olehtegangan pada dinding pipa

Sistem perpipaan umumnya mendapat bebantekanan internal dari fluida yang dialirkanBeban tekanan lebih berpengaruh pada tegangan

yang ditimbulkan pada dinding pipa dibandingkandengan menimbulkan beban pada tumpuan. Hal inidiakibatkan beban tekan dinetralize olehtegangan pada dinding pipa



P ( AP ) - { PAP/Am }Am = 0P ( AP ) - { PAP/Am }Am = 0


dimana :

P = tekanan internal

Ap = luas penampang rongga bagian dalam pipa

Am = luas penampang pipa

dimana :

P = tekanan internal

Ap = luas penampang rongga bagian dalam pipa

Am = luas penampang pipa



Jika penampang pipa tidak continuous makabeban tekanan tidak dapat ditahan oleh teganganpada dinding pipa, sehingga harus ditahan olehrestrain-restrain dan anchor

Contoh : - slip type expansion joint- bellows expansion joint

Jika penampang pipa tidak continuous makabeban tekanan tidak dapat ditahan oleh teganganpada dinding pipa, sehingga harus ditahan olehrestrain-restrain dan anchor

Contoh : - slip type expansion joint- bellows expansion joint



Beban tekanan pada expansion joint adalahsama dengan tekanan dikalikan luaspenampang

Beban tekanan pada expansion joint adalahsama dengan tekanan dikalikan luaspenampang


10



Slip joint : Slip joint : 4

DA2

o= Do = diameter luar pipaDo = diameter luar pipa

Bellows : Bellows : 4

DA2

b= Db = diameter dalammaksimum bellowsDb = diameter dalammaksimum bellows



Contoh soal 2Gambar 2.7 menunjukkan pipeline dengandiameter pipa 12 in mengalami beban tekananinternal gauge 250 psi dan mempunyai slip joint di titik C. Pipa direstrain oleh anchor dititik A dan E, dan oleh vertikal restrain di titikB dan D

Contoh soal 2Gambar 2.7 menunjukkan pipeline dengandiameter pipa 12 in mengalami beban tekananinternal gauge 250 psi dan mempunyai slip joint di titik C. Pipa direstrain oleh anchor dititik A dan E, dan oleh vertikal restrain di titikB dan D

11






Penyelesaian contoh 2Penyelesaian contoh 2

Pipa: Dnominal = 12 in (300 mm)

P = 250 psi (1724 kPa)

Pipa: Dnominal = 12 in (300 mm)

P = 250 psi (1724 kPa)

lbDPF 919,314

)75.12()250(4

2

0 ===

2PbM

A=

NF 005,1424

)32385.0()1724( 2 == atauatau

Dari teori batangDari teori batang

aPbF

A 23=

aPbPaF

b 232 +=

12



Maka:

lbftanchorpadaM .939,2392

)15)(919,31( ==

Nm.191,3252

)58.4)(005,142( ==

lbanchorpadaF 364,14)50(2

)15)(919,31)(3( ==N972,63

)25.15(2)58.4)(005,142)(3( ==

lbrestrainpadaF 283,46)50(2

)15)(919,31)(3()50)(919,31)(2( =+=

N977,205)25.15(2

)58.4)(005,142)(3()25.15)(005,142)(2( =+=

Bila: P = 31,919 lb (124.005 N) a = 50 ft (15.25 m)

b = 15 ft (4.58 m)



Beban yang dikategorikan occasional loads pada sistemdalam periode yang sebagian saja dari total periode operasisistem ( 1 10 % ). Contoh : snow, fenomena alam(hurricane, gempa, dll), unusual plant operation (relief value discharge), postulated plant accident (pipe rupture, dll)

Posisi tumpuan yang optimal untuk menahan occasional loads tidak selalu sama dengan posisi tumpuan untuksustained load- Dalam perancangan perlu dilakukan kompromi sehinggatumpuan dapat menahan kedua jenis beban tersebut

- Contoh : beban dinamik paling baik ditahan dengan rigidsupport. Tapi rigid support akan menurunkan fleksibilitas* Snubber mungkin dapat digunakan

Beban yang dikategorikan occasional loads pada sistemdalam periode yang sebagian saja dari total periode operasisistem ( 1 10 % ). Contoh : snow, fenomena alam(hurricane, gempa, dll), unusual plant operation (relief value discharge), postulated plant accident (pipe rupture, dll)

Posisi tumpuan yang optimal untuk menahan occasional loads tidak selalu sama dengan posisi tumpuan untuksustained load- Dalam perancangan perlu dilakukan kompromi sehinggatumpuan dapat menahan kedua jenis beban tersebut

- Contoh : beban dinamik paling baik ditahan dengan rigidsupport. Tapi rigid support akan menurunkan fleksibilitas* Snubber mungkin dapat digunakan

2.1 Occasional Loads2.1 Occasional Loads

13



Rekomendasi untuk menentukan posisitumpuan untuk beban occasional:

Rekomendasi untuk menentukan posisitumpuan untuk beban occasional:1. Tentukan posisi awal yang sesuai untuk beban

sustained (berat)

2. Tentukan jarak tumpuan (span) optimum untukoccasional load. Reduksi span yang didapatsampai coincides dengan kelipatan span tahap 1

3. Pada sistem pipa dingin,gunakan rigid support disemua tumpuan

4. Pada sistem pipa panas, tentukan dulu dimanalokasi rigid support dapat ditempatkan. Padatempat tumpuan lain mungkin perlu dipasangsnubber

1. Tentukan posisi awal yang sesuai untuk bebansustained (berat)

2. Tentukan jarak tumpuan (span) optimum untukoccasional load. Reduksi span yang didapatsampai coincides dengan kelipatan span tahap 1

3. Pada sistem pipa dingin,gunakan rigid support disemua tumpuan

4. Pada sistem pipa panas, tentukan dulu dimanalokasi rigid support dapat ditempatkan. Padatempat tumpuan lain mungkin perlu dipasangsnubber



Sistem pipa yang terletak outdoor harusdirancang mampu menahan beban anginmaksimum yang terjadi sepanjang umuroperasional pipa tertsebut.

Kecepatan angin tergantung pada kondisilokal, dan biasanya bervariasi terhadapelevasi

Sistem pipa yang terletak outdoor harusdirancang mampu menahan beban anginmaksimum yang terjadi sepanjang umuroperasional pipa tertsebut.

Kecepatan angin tergantung pada kondisilokal, dan biasanya bervariasi terhadapelevasi

2.1.1 Beban Angin2.1.1 Beban Angin

14





Besaran utama dari beban angin adalahdiakibatkan oleh momentum angin yang menganai pipa.

Beban angin dimodelkan sebagai gayauniform yang searah dengan arah anginsepanjang pipa

Gaya angin dapat dihitung denganmenggunakan persamaan Bernoulli

Besaran utama dari beban angin adalahdiakibatkan oleh momentum angin yang menganai pipa.

Beban angin dimodelkan sebagai gayauniform yang searah dengan arah anginsepanjang pipa

Gaya angin dapat dihitung denganmenggunakan persamaan Bernoulli

15



)USCS( 4.386q DCF d=

)SI( 4.386q DCF d=

dimana :

F = beban angin (N/m)

Cd = koefisien drag

q = tekanan dinamik (N/m2) = V2/2D = diameter luar pipa (termasuk isolasi) (m)

= massa jenis udara (kg/m3)V = kecepatan udara (m/s)

dimana :

F = beban angin (N/m)

Cd = koefisien drag

q = tekanan dinamik (N/m2) = V2/2D = diameter luar pipa (termasuk isolasi) (m)

= massa jenis udara (kg/m3)V = kecepatan udara (m/s)




16



Harga koefisien drag adalahmerupakan fungsi dari bentuk strukturdan bilangan Reynold.

Bilangan Reynold (dimensionless) adalah parameter yang menunjukkanderajat keturbulenan aliran fluida

Harga koefisien drag adalahmerupakan fungsi dari bentuk strukturdan bilangan Reynold.

Bilangan Reynold (dimensionless) adalah parameter yang menunjukkanderajat keturbulenan aliran fluida



)USCS( 4.386

V D Rn =

= massa jenis udara (kg/m3)V = kecepatan angin (m/s)

D = diameter pipa (m)

= viskositas dinamik udara (kg/m s)

= massa jenis udara (kg/m3)V = kecepatan angin (m/s)

D = diameter pipa (m)

= viskositas dinamik udara (kg/m s)

)SI( 1000V D Rn

=

Pada kondisi tertentu, perlu dimasukkan faktorkeamanan tambahan yang disebut dengan Gust factor (biasanya berharga 1.0 1.3)

Pada kondisi tertentu, perlu dimasukkan faktorkeamanan tambahan yang disebut dengan Gust factor (biasanya berharga 1.0 1.3)

17



Contoh soal 3Gambar 2.11 menunjukkan sistem pipa dengandiameter nominal pipa 8 in dan tebal isolasi 2 in. Sistem pipa tersebut terkena angin dengan kecepatanmaksimum 75 mph arah utara-selatan. Tentukanbeban yang diterima oleh restrain C, E, dan H padaarah x.

Contoh soal 3Gambar 2.11 menunjukkan sistem pipa dengandiameter nominal pipa 8 in dan tebal isolasi 2 in. Sistem pipa tersebut terkena angin dengan kecepatanmaksimum 75 mph arah utara-selatan. Tentukanbeban yang diterima oleh restrain C, E, dan H padaarah x.




18



2.1.2 Beban Relief Valve Discharge2.1.2 Beban Relief Valve Discharge

Relief valve digunakan dalam sistemperpipaan sebagai pembuangan tekanandari sistem jika tekanan meningkat di atasoperasi yang aman.

Saat relief valve discharge, fluida akanmenginitiate jet force yang ditransfer kesistem pipa.

Relief valve digunakan dalam sistemperpipaan sebagai pembuangan tekanandari sistem jika tekanan meningkat di atasoperasi yang aman.

Saat relief valve discharge, fluida akanmenginitiate jet force yang ditransfer kesistem pipa.



dimana :

F = gaya discharge

DLF = dynamic load factor

m = mass flow rate valve x1.11, lbms (kg/s)

P = static gauge pressure from discharge (N/m2)

A = discharge flow area (mm2)

dimana :

F = gaya discharge

DLF = dynamic load factor

m = mass flow rate valve x1.11, lbms (kg/s)

P = static gauge pressure from discharge (N/m2)

A = discharge flow area (mm2)

Gaya discharge dapat dihitung dengan (B 31.1): Gaya discharge dapat dihitung dengan (B 31.1):

)USCS( PA2.32

mVDLFF

+= )SI(

101PAmVDLFF 6

+=

19



JugaJuga

)USCS( 1b2

)ah(50113V 0= )SI(

1b2)ah(0085.2V 0

=

ho = enthalpy stagnasi fluidaho = enthalpy stagnasi fluida

Harga a dan b diberikan pada tabel berikutHarga a dan b diberikan pada tabel berikut



)USCS( P - 1b2

)ah(33.48b

1bamP A0

=

)SI( P - 1b2

)ah(10995.1b

1bamP A0

12

=

DanDan

PA = tekanan atmosferPA = tekanan atmosfer

20






Dynamic load factor (DLF) digunakan untukmenghitung kenaikan beban akibat aplikasi yang tiba-tiba dari gaya discharge. Faktor ini bervariasidari 1.1 sampai 2.0 tergantung dari kekakuaninstalasi valve dan waktu pembukaan.

Perhitungan DLF dapat dimulai denganmenghitung periode natural instalasi valve:

Dynamic load factor (DLF) digunakan untukmenghitung kenaikan beban akibat aplikasi yang tiba-tiba dari gaya discharge. Faktor ini bervariasidari 1.1 sampai 2.0 tergantung dari kekakuaninstalasi valve dan waktu pembukaan.

Perhitungan DLF dapat dimulai denganmenghitung periode natural instalasi valve:

)USCS( EI

WH1846.0T3

= )SI( EI

WH59.114T3

=

dimana :

W = massa valve

H = jarak pipa utama ke pipa outlet (mm), in

E = modulus elastisitas pipa

I = momen inersia pipa inlet (mm4), in4

dimana :

W = massa valve

H = jarak pipa utama ke pipa outlet (mm), in

E = modulus elastisitas pipa

I = momen inersia pipa inlet (mm4), in4

21



Step berikutnya adalah menentukan ratio to/T, dimana to adalah waktu pembukaan valve.

DLF akhirnya dapat ditentukan dari grafikberikut:

Step berikutnya adalah menentukan ratio to/T, dimana to adalah waktu pembukaan valve.

DLF akhirnya dapat ditentukan dari grafikberikut:




Contoh soal 4Diketahui gaya relief discharge dengan 1500 lb (Gambar 2.15). Run pipe pada tee akibat gaya 1500 lb menerima momen 3000 lb ft. Tentukan resultanreaksi di restraint.

Contoh soal 4Diketahui gaya relief discharge dengan 1500 lb (Gambar 2.15). Run pipe pada tee akibat gaya 1500 lb menerima momen 3000 lb ft. Tentukan resultanreaksi di restraint.

22






Sistem perpipaan haruslah didesain mampumenahan beban gempa

Kriteria seismic dalam perancangan dapatdimulai dengan mengestimasi potensialgempa dalam daerah dimana pipa akandipasang

Sistem perpipaan haruslah didesain mampumenahan beban gempa

Kriteria seismic dalam perancangan dapatdimulai dengan mengestimasi potensialgempa dalam daerah dimana pipa akandipasang

2.1.3 Beban Gempa2.1.3 Beban Gempa

didapat dari literatur search contoh akibat gempa dalam Mercelli Scale didapat dari literatur search contoh akibat gempa dalam Mercelli Scale

23






Contoh gempa di US Contoh gempa di US


24



Analisis yang perlu dilakukan adalah: Analisis yang perlu dilakukan adalah:

1. Time history analysis Dilakukan berdasarkan catatan gempa

terhadap waktu Data percepatan, kecepatan dan

perpindahan tanah dijadikan input untukmenganalisis model dinamik struktur pipa.

Output hasil analisis adalah dalam bentukperpindahan , tegangan dan gaya-gayatumpuan

1. Time history analysis Dilakukan berdasarkan catatan gempa

terhadap waktu Data percepatan, kecepatan dan

perpindahan tanah dijadikan input untukmenganalisis model dinamik struktur pipa.

Output hasil analisis adalah dalam bentukperpindahan , tegangan dan gaya-gayatumpuan




25



2. Modal Analysis Alternatif lain untuk mendapatkan respon

struktur terhadap gempa adalah modal analysis

Model dinamik dari sistem pipa dibagimenjadi sejumlah model single dof yang secara keseluruhan dapat mewakilikarakteristik dinamik sistem pipa

Spektrum gempa kemudian diaplikasikanpada model untuk mendapatkan responsistem secara keseluruhan

2. Modal Analysis Alternatif lain untuk mendapatkan respon

struktur terhadap gempa adalah modal analysis

Model dinamik dari sistem pipa dibagimenjadi sejumlah model single dof yang secara keseluruhan dapat mewakilikarakteristik dinamik sistem pipa

Spektrum gempa kemudian diaplikasikanpada model untuk mendapatkan responsistem secara keseluruhan



Restraint diperlukan untuk menahan bebansustained dan beban occasional. Tetapi jikaterjadi kenaikan temperatur pada saat pipaberoperasi, maka pipa akan ekspansisehingga timbul tegangan yang tinggi

Kondisi restraint dari sudut pandangthermal, maka tidak ada restraint perlu dirancang restraint yang optimum

Restraint diperlukan untuk menahan bebansustained dan beban occasional. Tetapi jikaterjadi kenaikan temperatur pada saat pipaberoperasi, maka pipa akan ekspansisehingga timbul tegangan yang tinggi

Kondisi restraint dari sudut pandangthermal, maka tidak ada restraint perlu dirancang restraint yang optimum

2.4 Expansion Load2.4 Expansion Load

26



Ekspansi termal dapat dihitung denganmenggunakan persamaan :

Ekspansi termal dapat dihitung denganmenggunakan persamaan :

2.4.1 Perhitungan Beban Termal2.4.1 Perhitungan Beban Termal

=Thot

TcolddT L

dimana :

=ekspansi termal (mm)L = panjang pipa (mm)

= koefisien ekspansi termal (mm/mm0C)T = temperatur pipa (0C)

dimana :

=ekspansi termal (mm)L = panjang pipa (mm)

= koefisien ekspansi termal (mm/mm0C)T = temperatur pipa (0C)



Metode sederhana menghitung beban termalpada tumpuan digunakan metode guided cantileverpada setiap tumpuan akan timbul:

Metode sederhana menghitung beban termalpada tumpuan digunakan metode guided cantileverpada setiap tumpuan akan timbul:

2L I E 6M = 3L

I E 12P =dimana :

P = gaya-gaya pada tumpuan

M = momen pada tumpuan

E = modulus elastisitas

I = momen inersia

= pertambahan panjangL = panjang pipa

dimana :

P = gaya-gaya pada tumpuan

M = momen pada tumpuan

E = modulus elastisitas

I = momen inersia

= pertambahan panjangL = panjang pipa

27



Penggunaan expansion loop adalah alternatifuntuk dapat mengatasi ekspansi termal yang besar

Penggunaan expansion loop adalah alternatifuntuk dapat mengatasi ekspansi termal yang besar




Contoh soal 5Sistem yang terlihat pada Gambar 2.26 terbuat dari bajakarbon dan beroperasi pada 3500F (1770C). Sistemtersebut menggunakan pipa berdiameter 12 in (300 mm) schedule standar dengan I = 279 in4 (1.16 x 108 mm4) danE = 27.7 x 106 psi (1.91 x 1011 N/m2). Sistem diberitumpuan jangkar (anchors) pada titik a dan G, dan duatumpuan vertikal pada titik D dan E.

Tentukan :1. Pergeseran yang diserap oleh segmen A-B, B-C, dan E-F2. Gaya dan momen yang diterima oleh segmen A-B, B-C,

dan E-F3. Gaya dan momen pada tumpuan A

Contoh soal 5Sistem yang terlihat pada Gambar 2.26 terbuat dari bajakarbon dan beroperasi pada 3500F (1770C). Sistemtersebut menggunakan pipa berdiameter 12 in (300 mm) schedule standar dengan I = 279 in4 (1.16 x 108 mm4) danE = 27.7 x 106 psi (1.91 x 1011 N/m2). Sistem diberitumpuan jangkar (anchors) pada titik a dan G, dan duatumpuan vertikal pada titik D dan E.

Tentukan :1. Pergeseran yang diserap oleh segmen A-B, B-C, dan E-F2. Gaya dan momen yang diterima oleh segmen A-B, B-C,

dan E-F3. Gaya dan momen pada tumpuan A

28






Perpindahan pipa akibat beban termal dapatdiestimasi pada titik intermediate denganmengasumsikan variasi linier antara titik-titik yang diketahui perpindahannya.

Perpindahan pipa akibat beban termal dapatdiestimasi pada titik intermediate denganmengasumsikan variasi linier antara titik-titik yang diketahui perpindahannya.

2.4.2 Perhitungan Perpindahan Termal2.4.2 Perhitungan Perpindahan Termal

29



Contoh soal 6Gambar 2.28 menunjukkan semua perpindahan vertikal pada sistem,

seperti perpindhan nosel dari keadaan dingin ke keadaan panas.Titik A : 2 in (50.8 mm) ke atas, dingin (cold) ke panas (hot)Titik C : 0 inTitik F : 4 in (101.6 mm) ke bawah, dingin ke panasTitik K : 1 in (25.4 mm) ke atas, dingin ke panasTitik L : 0 inTitik M : 0 inMaterial pipa adalah intermediate alloy steel, dan sistem beroperasi

pada temperatur 9000F (4820C)Tentukana. Pertambahan panjang segmen B-C, C-D, dan I-J b. Pertambahan panjang pegas H1 dan H2c. Besar perpindahan titik E, J, dan I

Contoh soal 6Gambar 2.28 menunjukkan semua perpindahan vertikal pada sistem,

seperti perpindhan nosel dari keadaan dingin ke keadaan panas.Titik A : 2 in (50.8 mm) ke atas, dingin (cold) ke panas (hot)Titik C : 0 inTitik F : 4 in (101.6 mm) ke bawah, dingin ke panasTitik K : 1 in (25.4 mm) ke atas, dingin ke panasTitik L : 0 inTitik M : 0 inMaterial pipa adalah intermediate alloy steel, dan sistem beroperasi

pada temperatur 9000F (4820C)Tentukana. Pertambahan panjang segmen B-C, C-D, dan I-J b. Pertambahan panjang pegas H1 dan H2c. Besar perpindahan titik E, J, dan I




2. design load 2005

Documents