Kebetulan saya sedang mempelajari software pipe stress analysis Caesar II 4.10, dan ada beberapa kesulitan yang saya temui, terutama pada saat melakukan dynamic analysis (steam relief, water hammer, equipment vibration, dsb).
Pertanyaan : Winner Tarigan

Salam
Kebetulan saya sedang mempelajari software pipe stress analysis Caesar II 4.10,
dan ada beberapa kesulitan yang saya temui, terutama pada saat melakukan dynamic
analysis (steam relief, water hammer, equipment vibration, dsb).
Sekiranya ada di antara rekan-rekan yang punya pengalaman dengan dynamic analysis
Caesar II, saya mohon bantuan pencerahan via japri.
Terima kasih..

Tanggapan 1 : Teddy

Selamat bergabung buat pak winner,

Wah, ini bagian yang tersulit dalam mempelajari stress analysis software, dalam
proyek jarang sekali diminta dilakukan, karena memang jika klien menghendaki
dynamic analysis maka"charge" nya pun jadi berbeda jauh. Saya tidak
tahu apakah pak winner sudah memakai CAESAR II V.4.5 apa belom, tapi CASEAR
versi ini cukup memanjakan pemakai, dibandingkan versi terdahulu, apalagi versi
4.10 yang membuat pusing jika modelnya terpaksa hanya satu stress number dengan
ratusan nodal saat melakukan static tapi juga harus seismic.

Pada prinsipnya pak winner, daripada harus berpusing ria pada berbagai prosedur
yang njlimet, dynamic analisis bisa "disederhanakan" dengan menggunakan
pseudo-quasi static analysis, yaitu pertama dengan mencari beban maksimum akibat
hammering misalnya, lalu mencari dynamic load factor (DLF). Ada aturan lebih
lanjut untuk aplikasi DLF ini, tapi nilainya berkisar antara 0-2. Saya sendiri
belom sempat mendalami secara lebih komprehensif mengenai berbagai variasi dan
aplikasi dari DLF ini. Tapi awal pencariannya adalah dari frekuensi resonansi
sistem. Tolong dikoreksi oleh yang lain jika saya keliru.

Sampai sekarang pun masih jadi perdebatan, apakah perlu mengalikan thrust force
case PSV pada sistem close loop dengan DLF. Angka 2 ini angka yang konservatif,
jika mau konservatif ya kalikan saja beban luar dengan angka ini saat input.

Tapi kelemahan dari pseudo-quasi analysis ini adalah, kita tidak tahu persis
pada nodal mana beban maksismum akan terjadi, harus ada analisis yang lebih
cermat lagi. Contohnya pada sebuah sistem perpipaan dari heat exchanger ke cracking
tower misalnya, dimana fluida mengalami perubahan fase saat "berjalan"
di dalam pipa, akibatnya ada slugging disitu. Tentunya harus ada dynamic analisis,
karena slug nya kan akan hantam sana-sini pada setiap elbow yang dia lewati.
Akibat tidak adanya kesetimbangan momentum saat hantaman, timbul gaya pada salah
satu elbow. ini yang menyebabkan vibrasi. Kalau mau pake pseudo statik ya dianalisis
pada elbow mana kira-kira ketidak seimbangan paling besar terjadi, hitung gayanya
kalikan 2. Tapi kalau mau njlimet ya pake dynamic analisis, hitung fatigue casenya,
hitung frekuensi resonansinya, hitung DLF nya,lakukan dynamic run.

Ada satu lagi yang meurut saya kelemahan CAESAR (meskipun kata penjualnya ini
kelebihan) yaitu kecenderungan untuk tidak mau convergence saat iterasi incore
numerik, sehingga kita harus berulangkali setting friction stiffness nya. Kalau
stifnessnya terlalu rendah, restrain load yang keluar di output report itu jadi
meragukan, karena komponen gaya gesek pada arah Z atau X menjadi kecil. Hal ini
menyulitkan saat static analysis, terlebih bila menjalankan dynamic analysis.
Bakal seru kalau ngomongin dynamic analysis ini, sayang tidak ada cukup kesempatan
dan waktu untuk mencoba, apalagi buat yang bekerja di konsultan 🙂

Saran saya, coba dulu satu case pada sistem yang sederhana, misalnya hammering
saja, jalankan dulu fatique casenya, jangan sampai salah memberi tanda saat kombinasi
case nya, ada vector ada skalar, ada absolut, lalu coba jalankan frekuensi resonansi
nya. Hati2 dengan banyak detail di sheet inputnya.

Tanggapan 2 : Winner Tarigan

Salam.
Terima kasih atas tanggapa mas Teddy. Maaf kalo pertanyaan saya agak mendasar….
Maklum baru belajar:) Sementara ini saya masih menggunakan Caesar 4.10, belum
pernah mencoba 4.50.
Yang saya tangkap dari membaca technical referencenya, step-stepnya adalah sebagai
berikut (mohon koreksi jika saya salah):
1. Pemodelan sistem piping dan analisis statik
2. Mencari frekwensi pribadi sistem dengan analisis modal.
3. Mencari thrust force
4. Menghitung dynamic load factor.
5. Run analisis dinamik

Sementara dari email mas teddy, yang saya tangkap prosedur untuk pseudostatic
adalah sebagai berikut:
1. Pemodelan sistem piping dan analisis statik
2. Memperkirakan node yang paling kritis
3. Menghitung thrust force
4. Ambil asumsi paling konservatif DLF=2.
5. Run analisis dinamik.

Beberapa hal yang ingin saya tanyakan:
1. Apakah frekwensi resonansi sistem yang dimaksud mas teddy adalah frekwensi
pribadi system (system natural frequency)?
2.Untuk metode pseudo-static, apakah ini sama dengan psudostatic component?
Di technical reference disebutkan bahwa pseudostatic componen adalah komponen
static dari suatu dynamic load, misalnya seismic anchor movement. Bagaimana
menentukan pesudostatic component dari suatu dynamic load? saya pernah mencoba
analisis dinamik untuk PRV. apakah thrust load (yang dihitung dengan utility
relief load synthesis) sama dengan maximum absolut response atau pseudostatic
component?
3. Bagaimana menghitung besar dynamic load factor?
4. Parameter2 apa yang perlu dipertimbangkan untuk menentukan titik/node paling
kritis pada metode pseudostatic?apakah biasanya elbow paling kritis adalah elbow
pertama setelah downstream PSV? Terima kasih atas perhatiannya. Buat rekan-rekan
lain yang mau sumbang pencerahan mengenai Caesar II, saya tunggu dan saya ucapkan
terimakasih.

Tanggapan 3 : Hadiwinoto Soedar

Info tambahan,
Yang perlu diperhatikan, kita harus memahami dulu teori mengenai vibrasi dan
modeling.. hal mana supaya kita tak tercebak hal hal yang kadang2 sulit dimengerti
secara logika…. dan kita menyerah .. kalau ada kasus yang tak ada contoh modeling
nya di-caesar.
S aya pernah ditraining caesar, tetapi kalau menyangkut vibrasi… trainernya
orang asing juga tak bisa memberi dasar yg jelas.
saya kira tanggap teman kita sebelumnya…tentang penyederhanaan sangat benar

Tanggapan 4 : Teddy

Pak winner,
Yang saya maksudkan adalah kadangkala melakukan dynamic analysis itu, terlalu
berlebihan dari segi desain (tapi tidak lantas menyurutkan niat bapak untuk
belajar lho!). Salah satu alasan adalah consideration bahwa sering kali dalam
mendesain kita lebih cenderung untuk memberi "kekakuan" dari pada
flexibility, kita cenderung aman untuk mendesain pipe support disana sini, apalagi
untuk aplikasi offshore. Kita tahu bahwa salah satunya besaran vibrasi yang
penting adalah kekakuan sistem.

Prinsip kekakuan hampir semuanya diadopsi untuk berbagai jenis "gangguan"
dinamis baik itu hydrodynamic-induced, seismic-induced maupun vibration-induced.
JAdi selama optimasi kekakuan vs fleksibilitas tidak saling overlapping saya
kira pipa akan aman-aman saja.

Step-step yang saya sebutkan dahulu, tidak saklek, karena sebelumnya kita memang
perlu merumuskan dahulu kasus dinamik kita akan kita analisis menggunakan apa,
apakah cukup modal saja, apakah harmonik (getaran pompa, kompressor), apakah
spektral (seismic) apakah time history dsb, karena masing2 memiliki step yang
sedikit banyak agak berbeda.
Untuk DLF, saya sekaligus mengkoreksi bahwa besarannya berkisar 1.1 -2, ada
rumus yang bisa dipakai yaitu:

DLF = {(1+(2Ccwf/wn)2)/([1-(wf/wn)2]+(2Ccwf/wn)2}0.5

Dimana Cc = rasio system damping dengan critical damping((KM)0.5)

Wf = frekuensi beban dinamik

Wn = frekuensi natural sistem

Rumus di atas hanya berlaku untuk beban harmonik dengan single damping.

Selebihnya Caesar juga menyediakan perhitungan untuk DLF asal kita mengetahui
time history dari pembebanannya. Saya belum menemukan formula yang dipakai CAESAR
II dalam hal ini.

Sekian kekurangan dan kekeliruannya tolong diperbaiki yang lain.