4.4 Validasi Perhitungan Teoritis dengan Perhitungan Menggunakan Software CAESAR II 5.10
Validasi yang digunakan untuk perhitungan pada sistem perpipaan adalah perhitungan –perhitungan pada kondisi mendatar yang terbagi atas dua kondisi
yaitu kondisi pipa pada tumpuan dan kondisi pipa pada anchor atau dalam keadaan terhubung dengan komponen lainya. Selain itu perhitungan juga
dilakukan pada kondisi pipa tegak vertical dan pada kondisi belokan. Dari hasil validasi ini dengan melihat persen galat yang diperoleh maka akan dapat dilihat
bahwa hasil perhitungan secara teoritis dan hasil perhitungan dengan menggunakan software Caesar v II.510 memiliki persen galat yang kecil, sehingga
dapat dinyatakan bahwa pendekatan dengan menggunakan software Caesar v II.510 dapat memenuhi kaidah dari perhitungan teori. Untuk membuktikannya
dapat dilihat pada perhitungan berikut ini.
4.4.1 Validasi Perhitungan Tegangan Pada Pipa Tegak
Pada perhitungan pipa tegak ini gaya yang bekerja adalah gaya berat yang diperoleh dari berat pipa. Dalam hal ini perlu dilakukan analisa untuk mengetahui
letak dan besar tegangan yang terjadi pada kondisi mendatar.
4.4.1.1 Perhitungan tegangan pipa menggunakan Software
Pada kondisi ini pipa di desain dengan menggunakan software dan kemudian dihitung dengan analisa software dan didapatkanlah nilai
tegangan axialnya.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar .4.18 kondisi pipa tegak yang di tumpu Nilai pembebanan yang di input adalah berat pipa persatuan
panjang. yang dapat dilihat pada perhitungn berat untuk pipa. Pada kondisi ini panjang pipa tegak adalah 2 meter dan pipa mendatar 0,4 meter.
Sehingga akan diperoleh nilai tegangan untuk pipa pada kondisi tegak dengan pembebanan seragam, Setelah software melakukan analisa, maka
didapatkanlah nilai tegangan dalam bentuk data seperti berikut :
Piping Code: B31.3 = B31.3 -2006, May 31, 2007
CODE STRESS CHECK PASSED : LOADCASE 2 SUS U1
Highest Stresses: kPa CodeStress Ratio : 0.1 Node 20
Code Stress: 138.7 Allowable: 137895.1 Axial Stress: 138.7 Node 20
Bending Stress: 97.2 Node 18 Torsion Stress: 0.0 Node 18
Hoop Stress: 0.0 Node 18 3D Max Intensity: 138.7 Node 20
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.2 Tabel hasil simulasi tegangan pipa vertikal
NODE Bending
Stress kPa
Torsion Stress
kPa SIF In
Plane SIF
Out Plane
Code Stress
kPa Allowable
Stress kPa
Ratio Piping
Code 10
0.0 -0.0
1.000 1.000
0.0 137895.1
0.0 B31.3
18 42.9
0.0 1.000
1.000 42.9
137895.1 0.0
B31.3 19
62.3 0.0
2.266 1.888
70.1 137895.1
0.1 B31.3
20 0.0
-0.0 1.000
1.000 138.7
137895.1 0.1
B31.3 30
0.0 0.0
1.000 1.000
78.3 137895.1
0.1 B31.3
40 0.0
0.0 1.000
1.000 0.0
137895.1 0.0
B31.3
Dari data tersebut kita dapat melihat hasil perhitungan tegangan axial yang digunakan dengan metode analisa software sebelumnya, nilai tegangan axial
tersebut adalah 138,7 KPa.
4.4.1.2 Perhitungan tegangan dengan menggunakan teori
Untuk membuktikan perhitungan dengan menggunakan software terhadap perhitungan teoritis ,maka akan digunakan teori tegangan aksial pada pipa yang
berdiri tegak pada penumpu. Perhitungan yang dilakukan dengan menitik beratkan perhitungan pada node yang terletak pada bagian bawah pipa tegak
yaitu terletak pada node 20. Untuk mempermudah perhitungan secara teori maka akan digambarkan skets pipa pada kondisi tegak pada batasan masalah
tersebut, yang terlihat pada gambar 4.18.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.19 Sket kondisi pipa tegak
Dari data diketahui bahwa � = �
1
Berat Pipa � = 282,3 ��
Sedangkan untuk luasan pipa adalah :
�
�
=
� 4
Do² − Di²
=
� 4
16,875² - 15,41²
= 0,004 m
Sehingga tegangan yang diterima oleh pipa pada kondisi vertikal adalah tegangan dari gaya aksial atau gaya yang diterima dari berat pipa.
2
Panjang pipa vertikal adalah 2 meter, maka berat pipa keseluruhan untuk pipa vertikal adalah :
F
2m
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
����� = 2 � � 282,3 �
� ����� ���� ����� ���� �����
= 282,32 untuk node 20-30 =
546,6 N
Sehingga : � = 203,4�10
9
�� � = 2�
�
�
= 0,004 �
2
� = 546,6 �
Nilai kekakuan beban aksial jika pipa dibagi ke dalam 2 elemen masing- masing 1 meter
�
1
= � �
�
�
1
= 0,004
�
2
�203,4�10
9
��� 1
� �
1
= 813600000 � �
�
Sehingga bentuk matriks kekakuannya
[ �
1
] = �
813600000 −813600000
−813600000 813600000 �
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Bentuk matriks kekakuan elemen kedua sama dengan matriks kekakuan pada elemen pertama karena panjang dan material yg digunakan sama.
[ �
2
] = �
813600000 −813600000
−813600000 813600000 �
Sehingga bentuk matriks kekakuan global menjadi
[ �
�
] = �
�
1
−�
1
−�
1
�
1
+ �
2
−�
2
−�
2
�
2
�
[ �
�
] = �−
813600000 −813600000
813600000 1627200000
−813600000 −813600000
813600000 �
Untuk mencari perpindahan titik menggunakan rumus {
�} = [�]
−1
{ �}
� �
1
�
2
� = �− 813600000
−813600000 813600000
1627200000 −813600000
−813600000 813600000
�
−1
� 546,6
�
Dengan mengaplikasikan kondisi pipa kedalam matriks kekakuan dimana tidak terjadi perpindahan pada sumbu x maka rumus menjadi
� �
1
�
2
� = �− 1
813600000 1627200000
−813600000 −813600000
813600000 �
−1
� 546,6
�
� �
1
�
2
�
3
� = � 6,71
�10
−7
1,34 �10
−6
�
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Untuk mencari tegangan aksial maksimum yang terjadi pada elemen kedua node 20-30 menggunakan rumus
� = � � �
�+1
− �
�
� �
� = 203,4�10
9
�� � 1,34
�10
−6
− 6,71�10
−7
1 �
� = 136650 �� � = 136,65 ���
Maka tegangan aksial teoritis yang diterima pipa pada kondisi tegak yang diterima oleh node 20 adalah
136,5 ���.
Validasi Perhitungan Teoritis dengan Perhitungan CAESAR II 5.10 :
���������� ����� = � ����� ����� − ����� ��������
����� ����� � �100
���������� ����� = � 136,5
− 138,7 136,5
� �100
���������� ����� = 1,6
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.4.2. Validasi Perhitungan Tegangan Pada Pipa Mendatar Anchor
Kategori