Tegangan Pipa ( Pipe Stress)

1

2.3 Analisa Tegangan Tegangan Pipa

Tegangan adalah besaran vektor yang selain memiliki nilai juga mempunyai arah. Nilai dari tegangan tegangan didefinisika didefinisikan n sebagai sebagai gaya gaya (F) per satuan satuan luas (A). Untuk Untuk mendefini mendefinisikan sikan arah pada tegangan pipa, sebuah sumbu prinsip pipa dibuat saling tegak lurus seperti terlihat pada gambar di baah ini!

"ambar #rinsip Tegangan $umbu yang terletak di bidang tengah dinding pipa dan salah satu arahnya yang sejajar dengan dengan panjang panjang pipa disebut disebut sumbu sumbu a%ial a%ial atau longitudinal longitudinal.. $umbu $umbu yang yang tegak tegak lurus lurus terhadap terhadap dinding pipa dengan arahnya bergerak dari pusat pipa menuju keluar pipa disebut sumbu radial. $umbu yang sejajar dengan dinding pipa tapi tegak lurus dengan sumbu a%ial disebut dengan sumbu tangensial atau sirkumferensial. Analisa Tegangan #ipa adalah suatu metode terpenting untuk meyakinkan dan menetapkan se&ara se&ara numerik numerik baha baha sistem sistem perpipaa perpipaan n dalam engineering adalah aman, atau suatu &ara perhitungan tegangan ( stress ) pada pipa yang diakibatkan oleh beban statis dan beban dinamis yang merupakan efek resultan dari gaya gravitasi, perubahaan temperatur, tekanan di dalam dan di luar pipa, perubahan jumlah debit fluida yang mengalir di dalam pipa dan pengaruh gaya seismik. Analisa tegangan tegangan pipa dilakukan untuk untuk memastikan rute pipa, beban pada nozzle, nozzle, dan penyangga ( support ) pipa pipa telah dipilih dipilih dan diletakk diletakkan an tepat tepat pada pada tempatny tempatnyaa sehing sehingga ga tegang tegangan an (stress) yang terjadi tidak melebihi batas besaran maksimal tegangan tegangan yang diatur oleh Code dan Standard Internasional (A$', AN$, A#, *N+ dan lainlain). Untuk melakukan sebuah analisa tegangan pipa biasanya para piping engineer memakai pendekatan finite pendekatan finite element method dengan memakai beberapa software beberapa software umum di dunia perpipaan yaitu -A$A -A$A , Auto#ipe, /01 atau

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





2

-A##, dalam Tugas Akhir Akhir ini akan digunakan software digunakan software -A$A -A$A . 2.3.1 Ragam Tegangan Pipa

Tegangan yang tejadi pada sistem perpipaan dapat dikelompokkan menjadi dua kategori, yakni Tegangan Normal (Normal Stress ) dan ) dan Tegangan Tegangan "eser (Shear Stress). 2. Tegang gangan an Nor Norma mall (Normal Stress ) Terdiri Terdiri dari tiga komponen tegangan, yaitu! a. Tegang gangan an 3on 3ongi gitu tudi dina nall (Longitudinal Stress, S L ) adalah tegangan yang searah dengan panjang pipa. Nilai tegangan ini dinyatakan positif jika tegangan yang terjadi adalah tegangan tarik t arik dan negatif jika tegangannya adalah tegangan tekan (kompresi). Tegangan 3ongitudunal pada sistem pipa disebabkan oleh gaya gaya aksial, tekanan dalam pipa dan bending. b. Tegangan Tegangan Tangensial Tangensial atau Tegangan Tegangan 4eliling (Circumf (Circumferen erential tial Stress Stress atau Hoop Stress, S H ) adalah tegangan yang searah dengan garis singgung penampang pipa. Tegangan Tegangan ini disebabkan oleh tekanan dalam pipa dan bernilai positif jika tegangan &enderung membelah pipa menjadi dua. &. Tega Tegang ngan an adi adial al ( Radial Stress ) adalah tegangan yang searah dengan jarijari penampang pipa. Tegangan Tegangan ini berupa tegangan kompresi (negatif) jika ditekan dari dalam pipa akibat tekanan dalam (pressure gauge) gauge) dan berupa berupa tegangan tarik (positif) jika di dalam pipa terjadi tekanan hampa (acum pressure) pressure) 1. Teg Tegang angan "eser eser Adalah tegangan yang arahnya paralel dengan penampang permukaan pipa, terjadi jika dua atau lebih tegangan normal yang diuraika di atas bekerja pada satu titik. Tegangan





3

adalah tegangan akibat momen puntir pada pipa. 2.2.1 Tegangan Longitudinal ( Longitudinal Stress) Stress)

Tegang Tegangan an 3ongitu 3ongitudin dinal al yaitu yaitu tegang tegangan an yang yang searah searah dengan dengan panjang panjang pipa pipa dan merupakan jumlah dari Tegangan Aksial ( "#ial Stress), Stress), Tegangan Tekuk ( $ending Stress) Stress) dan Tegang Tegangan an Tekanan Tekanan ( %ressure Stress). Stress). 'engenai ketiga tegangan ini dapat diuraikan sebagai berikut ! a.

Tegangan Aksial Adalah tegangan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja searah dengan sumbu pipa, dan dapat dirumuskan sebagai berikut!

*imana!

•

•

•

F

a%

A

m

d

m

•

•

* *

o i

! gaya dalam aksial ! 3uas penampang material pipa (5 d t) m

! *iamater rata 6 rata pipa (d 7 d ) 8 1 i

! diameter luar pipa ! diameter dalam pipa

o





4

adalah tegangan yang ditimbulkan oleh momen momen (') yang bekerja diujungujung pipa. *alam hal ini tegangan yang terjadi dapat berupa Tegangan Tekuk egang ( !ensile Tegangan Tekuk Tekan ( Compress Tegangan n tekuk tekuk itu $ending ) dan Tegangan Compression ion $ending $ending ). Teganga maksimum maksimum pada pada permuk permukaan aan pipa dan nol pada pada sumbu sumbu pipa, karena karena tegang tegangan an tersebu tersebutt merupkan merupkan fungsi jarak dari sumbu ke permukaan permukaan pipa (&). 0al ini dapat digambarkan digambarkan sebagai berikut!

*imana! • • •

'b ! 'omen 'omen lendut lendutan an pada pada sebuah sebuah penamp penampang ang pipa pipa ! jarak jarak dari dari sumb sumbu u netr netral al ke titik titik yang yang diperh diperhati atika kan n  ! 'o 'omen ners ersia #enamp ampang #ip #ipa ! 5 (do9  di9) 8 :9

Tegan Tegangan gan ini disebu disebutt juga juga tegang tegangan an lendut lendutan an (&ending stress). Teganga Tegangan n ini paling besar jika & ;  o yaitu!

*imana! • •

 o ! adius 3uar #ipa < ! 'o 'odulus #e #ermukaan aan (Section 'odulus)

!





5

&.

Tegangan 3ongitudinal Tekan (%ressure auge) adalah tegangan yang ditimbulkan ditimbulkan oleh gaya tekan tekan internal internal (#) yang yang bekerja pada pada

dinding pipa searah sumbu pipa (gambar 1.=), yang dapat dirumuskan sebagai berikut!

*imana! • •

# ! Tek Tekanan anan dalam dalam aksia aksiall (pressure (pressure gaug gauge) e) Ai ! 3uas #enampang *alam #ipa ! 5 d i1 8 9

>adi tegangan longitudinal karena tekanan dalam pipa!

Untuk sederhananya, rumus yang terakhir ini ditulis se&ara konservatif sebagai berikut!

"ambar 1.= Tegangan 3ongitudinal %ressure 3ongitudinal %ressure >adi tegangan longitudinal yang bekerja pada sistem perpipaan dapat dinyatakan dengan rumus di baah ini !





6

*imana! • • •

r o ! radius luar pipa r i ! radius dalam pipa r ! jarak jarak radius radius ke ke titik titik yang yang sedan sedang g diperh diperhatik atikan an

$e&ara konservatif untuk pipa yang tipis dapat dilakukan penyderhanaan penurunan rumus tegangan pipa tangensial ini dengan mengasumsikan gaya akibat tekanan dalam kerja sepanjang pipa yaitu! F ; #dil ditahan oleh dinding pipa seluas! A m ; 1tl sehingga rumus untuk tegangan tangensial dapat ditulis sebagai berikut! S H   %d i * +t atau S atau S H   %d o * +t Gambar 2. Tegangan Tangensial

2.2.3 Radial Stress

?esar tegangan tegangan ini bervariasi dari permukaan dalam pipa ke permukaan permukaan luarnya dan dapat dinyatakan dengan persamaan!

Tegangan radial maksimum terjadi pada permukaan dalam pipa dan tegangan minimum luarnya. 4edua 4edua tegangan tegangan ini berlaanan berlaanan dengan dengan tegangan tegangan tekuk, terlet terletak ak pada pada permu permukaan kaan luarnya. sehingga tegangan radial tersebut sangat ke&il dibandingkan dengan tegangan tekuk. $ehingga tegangan radial dapat diabaikan.

Gambar 2.! Tegangan Radial 2.2. Tegangan Geser

Tegangan geser men&apai nilai maksimum pada sumbu pipa dan minimum pada jarak







7

*imana! @

! faktor faktor bentuk bentuk tegang tegangan an geser geser (; 2.== 2.== untuk untuk sili silinde nderr solid) solid)

+

! gaya geser

Gambar 2." Tegangan Geser

2.2.! Tegangan Torsi (#T)

$uatu bentangan bahan dengan luas permukaan tetap dikenai suatu puntiran ( twisting ) pada setiap ujungnya dan puntiran ini disebut juga dengan torsional, dan bentangan benda tersebut dikatakan sebagai poros ( shaft ( shaft ).

4ombinasi Tegangan Tegangan #ada *inding #ipa *ari *ari teori teori mekani mekanika ka tegang tegangan an dalam dalam tiga tiga dimensi dimensi berlak berlaku u tegang tegangan an prinsi prinsip p orthog orthogona onall yang yang dinyatakan! $3 7 $0 7 $ ; ; $2 7 $1 7 $= *imana! $2  $1  $= *an juga berlaku!

Tegangan Pipa ( Pipe Stress)

Recommend Documents