PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN VERTIKAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

DAFTAR PUSTAKA

1. Bednar, H. Henry.P.E. 1986. Pressure Vessel Design Handbook. Krieger
Publishing Company. Florida.
2. Brownell, E. Llyod. dan Edwin, H. Young. 1959. Process Equipment Design.
John Willey and Sons. New York.
3. Budynas, Richard. G. dan J.Keith Nisbeth. 2011. Shigley’s Mechanical
Engineering Design Ninth Edition. Mc. Graw Hill. New York.
4. Budynas, Richard. G. dan J.Keith Nisbeth. Shigley’s Mechanical Engineering
Design Fifth Edition. Mc. Graw Hill. New York.
5. Buthod, Paul. dan Eugene, F. Megyessy. 1995. Pressure Vessel Handbook.
Pressure Vessel Publishing Inc. Oklahoma.
6. Chattopadhyay, Somnath. 2005. Pressure Vessel Design and Practice. CRC
Press.
7. Gross, Dietmar. Werner, Haugher. Jorg Schroder. Wolfgang, A. Wall. Javier
Bonet. 2011. Engineering Mechanics 2. Springer. Berlin.
8. Harsokoesoemo, H. Darmawan.2004. Pengantar Perancangan Teknik. ITB.
Bandung.
9. Moss, R. Dennis. 2004. Pressure Vessel Design Manual 3th edition. Gulf
Proffesional Publishing. USA.
10. Onate, Eugenio. 2009. Structural Analysis with the Finite Element Method

Linear Static. Springer. Barcelona
11. Popov, E.P. 1996. Mekanika Teknik edisi kedua. Erlangga. Jakarta
12. ASME. 1980. Rules for Construction of Pressure Vessel Section VIII Division I.
The American Society of Mechanical Engineers. New York.
13. Metal/Spiral Wound Gasket. 21 Januari 2012.
http://www.dracomech.com/metalgaskets/dim_1to24.html

78

79

LAMPIRAN A
GRAFIK DAN TABEL

1. Grafik untuk menentukan dimensi optimal bejana tekan.

[Ref.5 hal 273]

80


2. Grafik faktor A pada tekanan eksternal

[Ref.5 hal 42]

81

3. Tabel pemilihan material

[Ref.9 hal464]

82

4. Tabel pemilihan flange

[Ref.2 hal 223]

83

5. Tabel pemilihan dimensi flange


[Ref.2 hal 222]

84

6. Tabel penentuan jarak baut pada flange

[Ref.2 hal 188]

85

7. Tabel gasket properties

[Ref.9 hal 45]

86

8. Tabel dimensi gasket pada flange 150 lb
Inner Ring
Sealing Element
Outer Ring

Size
NPS Inside (A) Inside (B) Outside (C) Outside (D)
Diameter Diameter Diameter Diameter
1/4*



0.50

0.88

1.75

1/2

0.56

0.75

1.25


1.88

3/4

0.81

1.00

1.56

2.25

1

1.06

1.25

1.88


2.63

1-1/4

1.50

1.88

2.38

3.00

1-1/2

1.75

2.13

2.75


3.38

2

2.19

2.75

3.38

4.13

2-1/2

2.62

3.25

3.88


4.88

3

3.19

4.00

4.75

5.38

3-1/2*



4.50

5.25


6.38

4

4.19

5.00

5.88

6.88

4-1/2*



5.50

6.50


7.00

5

5.19

6.13

7.00

7.75

6

6.19

7.19

8.25


8.75

8

8.50

9.19

10.38

11.00

10

10.56

11.31

12.50

13.38

12

12.50

13.38

14.75

16.13

14

13.75

14.63

16.00

17.75

16

15.75

16.63

18.25

20.25

18

17.69

18.69

20.75

21.63

20

19.69

20.69

22.75

23.88

24

23.75

24.75

27.00

28.25

[Ref.13]

87

LAMPIRAN B
VALIDASI PROGRAM (BENCHMARK)
Validasi program dilakukan untuk mengetahui kesesuaian program yang
digunakan untuk menganalisa struktur bejana tekan. Ada dua validasi program yang
dilakukan yaitu menganalisa tegangan pada dinding bejana tekan dengan
memberikan tekanan tertentu dengan ketebalan dan diameter bejana tekan tertentu
dan menganalisa kemungkinan buckling pada suatu batang penopang dengan
pemberian P kritisnya.
1. Validasi Tegangan pada Bejana Tekan
A. Contoh Kasus
Suatu bejana dinding tipis, memiliki ketebalan dinding (t) 0.4375 in dan
radius dalam (Ri) sebesar 38 in. Bejana tekan tersebut diberikan tekanan internal
(P) sebesar 116 psi, dan efisiensi sambungan (E) 1. Head berupa 2:1 ellipsoidal
dan shell, dari data tersebut dapat ditentukan tegangan normal maksimum pada
dinding bejana tekan. Kasus tersebut dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.
h

P

t

Ri

Gambar 1 Penampang bejana tekan

88

B. Perhitungan Manual
Tegangan pada titik tengah head
Tegangan,

=
= 10075.43 psi
Tegangan pada dinding shell
Tegangan,

=
= 10145 psi
C. Analisa dengan Program ANSYS Workbench 12
Analisa dari contoh kasus di atas dapat dilakukan dengan alat bantu software
ANSYS Workbench 12, dengan memberikan beban yang sama yang diberikan
seperti kasus tersebut. Dari pemberian beban tersebut yang berupa tekanan, hasil
yang akan diambil merupakan tegangan normal maksimum pada dinding bejana
tekan tersebut. Elemen yang digunakan adalah tetahedron, sama seperti elemen
yang digunakan untuk analisa pada struktur bejana tekan.

Gambar 2 Pemberian tekanan dan constrain

89

Pada Gambar 2 di atas dapat dilihat pemberian beban berupa tekanan dan
constrain pada pemodelan dalam software tersebut. Dari pemberian batasan
berupa beban dan derajat kebebasan, maka hasil berupa tegangan normal
maksimum dapat diperoleh. Tekanan yang diberikan sama dengan kasusnya
yaitu sebesar 116 psi dan ukuran bejana tekan tersebut disesuaikan dengan
dimensi yang diberikan. Tegangan normal maksimum akan diambil pada titik
tengah head dan pada dinding bejana tekan tersebut.

Gambar 3. Hasil analisa pada bejana tekan
Pada Gambar 3 di atas, dapat dilihat hasil analisa tegangan normal
bejana tekan tersebut setelah diberikan beban berupa tekanan sebesar 116 psi.
Tegangan yang diperoleh dari analisa tersebut pada titk tengah head sebesar
9553 psi dan pada dinding shell 10109 psi.

2. Validasi Buckling
A. Contoh Kasus
Sebuah batang penopang dengan penampang lingkaran (silinder pejal)
dengan diameter (d) 4 in, panjang (l) 40 in, dari data tersebut, dapat dicari Pcr
dari batang tersebut untuk terjadi buckling. Dengan modulus elastisitas (E)
material 29x106 psi. Penjelasan lebih jelas dapat dilihat seperti pada Gambar 4
di bawah ini.

90

4 in
P

40 in

Gambar 4 Pemberian gaya pada batang penopang

B. Perhitungan Manual
Inersia pada batang (lingkaran)
Inersia (I) =
=
=

Pcr

in4

=
=

=
=

lbf

Dari perhitungan teersebut, batang silinder akan mengalami buckling apabila
diberikan gaya sebesar 561134.48 lbf. Sehingga perbandingan gaya yang
diberikan dengan gaya kritis adalah 1 atau P/Pcr = 1.

91

C. Analisa dengan program ANSYS Workbench 12
Analisa dari contoh kasus di atas dapat dianalisa dengan alat bantu program
ANSYS Workbench 12, dengan pemberian gaya dan pengkondisian derajat
kebebasan pada batang yang akan dijepit, sehingga kasus tersebut dapat
menyerupai kasus sederhana tersebut. Elemen yang akan digunakan yaitu
tetrahedron sesuai dengan elemen yang digunakan dalam menganalisa struktur
pada bejana tekan. Berikut merupakan pemberian gaya dan constrain pada
batang yang akan dianalisa pada software ANSYS Workbench 12. Pada gambar
di bawah ini dapat dilihat pemberian gaya dan batasan derajat kebebasan pada
struktur batang tersebut.

Gambar 5 Pemberian gaya dan constrain pada batang penopang
Dari Gambar 5 di atas dapat dilihat, bahwa kondisi buckling yang digunakan
adalah pemberian gaya pada penampang bagian atas, dan dijepit pada bagian
bawahnya. Gaya yang diberikan adalah Pcr yang diperoleh dari perhitungan
manual.

92

Gambar Hasil pengujian buckling
Pada gambar di atas merupakan hasil dari pengujian buckling pada batang
penopang, batang tersebut menggunakan modulus elastisitas sebesar 29 x 109 psi
yang merupakan modulus elastisitas carbon steel. Dari hasil pengujian,
diperoleh hasil berupa load multiplier, yang merupakan perbandingan P/Pcr.
Besarnya perbandingan P/Pcr saat diberikan gaya kritis untuk batang tersebut
adalah 1.0067.
3. Perbandingan analisa dengan hasil manual dan analisa software
Validasi hasil dari analisa manual dengan menggunakan software dapat
dilihat pada Tabel 1 di bawah ini. Data yang diperoleh menghasilkan error yang
masih relative kecil, sehingga analisa dengan software yang dilakukan untuk
menganalisa tegangan pada struktur bejana tekan dapat mendekati tegangan
sebenarnya.

Perhitungan

Manual

Software

Error (%)

Tegangan pada head

10075.43 psi

9553 psi

5.1

Tegangan pada shell

10145 psi

10109 psi

0.35

P/Pcr

1

1.0067

0.67

Hasil Analisa

93

LAMPIRAN C
GAMBAR TEKNIK

40

58

16

36

100

8.498

6.345

238

C

238

238

353

100

120

17.00

99

72

37

170

120

238

C

SECTION C-C
SCALE 1 : 90

76.875
88.88
76.00
6.065

SKALA

:

SATUAN

: Inch

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

1:6

Material Shell and Head: Carbon Steel SA 516 70
Material Skirt : Carbon Steel SA 516 70
Elektroda : E6011

A4

7.992
6.281

12.75
B

SECTION B-B
4.135

19

12.75

.250
.950

.375

B

8.467
18

2.188

1.250

12.75

12.250

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1 : 12

Material

: Carbon Steel SA 53 B

Elektroda : E6011

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

PIPA 12"

A4

14

14

9.250
8.688

20

6.750
.250

1.125

.375

1.375

2.250

A

15.61

20

A
9.250

SECTION A-A
SCALE 1 : 12

1.13

13.50

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1 : 12

Material : Carbon Steel SA 53 B
Elektroda : E6011

TANGGAL :

4.625

Mechanical Engineering
Department

PIPA 14"

A4

1.563

C

.563

18

17.500
11.438

4.625

1.063

18
26.5

C

26.5
SECTION C-C
SCALE 1 : 12

18.190

2.209

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1 : 12

Material : Carbon Steel 53 B
Elektroda : E6011

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

PIPA 18"

A4

3.483

2.440

.750

1.88
2.375

.167

1.888

1
.688

6

6

.375

.375

B

2.375

B

SECTION B-B

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:6

Material

: Carbon Steel SA 53 B

Elektroda

: E6011

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

PIPA 2"

A4

4.639

6.625

4.899

.280

.781

A

6.048

.500

9.5

6.625

SECTION A-A
SCALE 1 : 6

A
3.385

6.07
11

4.899

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:6

Material

: Carbon Steel 53 B

Elektroda : E6011

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

PIPA 6"

A4

1.250

7.355

A

1.873

1.188

7.188
8.313

1

12.880
14.222
19

2.188
.063

A

SECTION A-A
SCALE 1 : 5

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:5

Material : Carbon Steel SA 105

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

FLANGE 12"

A4

.063

A

1.375

A

2.155
9.250
10.500

7.095

1.250

8.688

1.125

14.190
15.425
21

2.250

SECTION A-A
SCALE 1 : 6

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:6

Material : Carbon Steel SA 105

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

FLANGE 14"

A4

1.563

.063

A

10.875

1.063

9.095

2.343

11.438

18.190
19.69
25

2.688

A

SECTION A-A
SCALE 1 : 7

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:7

Material : Carbon Steel SA 105

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

FLANGE 18"

A4

2.440

.729

1

SECTION A-A
1.813

1.531
4.208
5.667
6

.750
6

6

A

.063

A

2.440

.250

.688

.365

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:2

Material : Carbon Steel SA 105

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

FLANGE 2"

A4

.500

A

3.781

A

.594

3.360

1.125
4.250

5.500

11

.750

6.720

.063

.781

SECTION A-A
SCALE 1 : 3

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1:3

Material : Carbon Steel SA 105

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

FLANGE 6"

A4

1.188

C

38

.438

1

36

16
20

41.938

SECTION C-C
SCALE 1 : 30

C

15.350

83.875

76

73

2

SKALA

:

SATUAN

: Inch

1 : 30

Material : Carbon Steel SA 516 70

TANGGAL :

Mechanical Engineering
Department

SKIRT

A4

Dokumen yang terkait

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN SPHERICAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 18

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN SPHERICAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 4 48

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN VERTIKAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 17

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN VERTIKAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 57

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 19

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 1

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 6

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN HORIZONTAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 18

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

1 1 17

PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 4