Saya sedang melakukan analisis tegangan untuk pipa gas yang melintasi jalan (road crossing). Saya kepingin tahu apakah pipa tersebut gagal bila terkena beban dari kendaraan. Kesulitannya adalah bagaimana memodelkan pipa tersebut bila pada CAESAR II, karena pada kondisi riil pipa yang awalnya lurus tersebut telah mengalami lendutan (membentuk kurva & tidak lurus) setelah terkubur beberapa lama. Bagaimana memodelkan pipa terkubur yang telah melendut ini pada CAESAR, apakah cukup dengan menganggap lendutan tersebut sebagai displacement? Setelah saya modelkan ternyata hasilnya gagal dan melebihi kekuatan luluh dari materialnya. Pada kenyataannya pipa tersebut tetap beroperasi sampai sekarang. Feeling saya, material pipa tersebut sudah melewati kondisi elastisnya, alias analisis kondisi elastis sudah tidak dapat dipakai untuk menentukan apakah pipa tersebut pecah atau masih dapat bertahan. Apakah benar seperti itu?
Mohon tanggapan dan solusi dari rekan milis migas terutama yang telah lama berjibaku di bidang pipeline stress analysis.
Tanya - Fernanda Andriksyah
Dear, all millisers
Saya sedang melakukan analisis tegangan untuk pipa gas yang melintasi jalan (road crossing). Saya kepingin tahu apakah pipa tersebut gagal bila terkena beban dari kendaraan. Kesulitannya adalah bagaimana memodelkan pipa tersebut bila pada CAESAR II, karena pada kondisi riil pipa yang awalnya lurus tersebut telah mengalami lendutan (membentuk kurva & tidak lurus) setelah terkubur beberapa lama. Bagaimana memodelkan pipa terkubur yang telah melendut ini pada CAESAR, apakah cukup dengan menganggap lendutan tersebut sebagai displacement? Setelah saya modelkan ternyata hasilnya gagal dan melebihi kekuatan luluh dari materialnya. Pada kenyataannya pipa tersebut tetap beroperasi sampai sekarang. Feeling saya, material pipa tersebut sudah melewati kondisi elastisnya, alias analisis kondisi elastis sudah tidak dapat dipakai untuk menentukan apakah pipa tersebut pecah atau masih dapat bertahan. Apakah benar seperti itu?
Mohon tanggapan dan solusi dari rekan milis migas terutama yang telah lama berjibaku di bidang pipeline stress analysis.
Thanks Before,
Tanggapan 1 - Arief Agung@kbr
Mas Fernanda,
Coba dianalisis berdasarkan API-1102.
Rumus2 nya sudah lengkap kok disana.
Tanggapan 2 - Teddy tavilius
Mas Fernanda,
CAESAR terbatas hanya pada analisis stress materil dalam zona elastis.
Tanggapan 3 - Arief Yudhanto
Mas Fernanda & rekan migas,
Mungkin kesalahannya terletak pada asumsi pembebanan. Beban aktual yang terjadi mungkin jauh lebih kecil dibanding beban yg diberikan, dan beban yg terjadi adalah beban cyclic, bukan statik. Lagipula, tanah juga berperan mendistribusikan gaya ke permukaan pipa; gaya tidak hilang, tapi terdistribusikan. Nah distribusi ini yg mesti dihitung sebagai input. Distribusi gaya ini juga fungsi dari kedalaman tanah, kekakuan tanah, dll.
Mohon dikoreksi jika salah ....
Tanggapan 4 - amal ashardian
Hal ini dimodelkan secara MODAL ANALYSIS, Caesar dan paket program lainnya misal Autopipe meski mempunyai fasilitas untuk burial pipe tapi ngga punya kapabilitas untuk Modal Analysis.
Di Ansys ada fasilitas ini, misalkan memodelkan beam yang dibebani secara kontinyu hingga deformasi permanent, tentunya disini materialnya dimodelkan secara nonlinear stress-strain.
Tanggapan 5 - Arief Yudhanto
Pak Amal dan rekan2 migas,
Maksudnya modal analysis untuk kasus buried pipeline gimana pak? Bukannya modal analysis hanya digunakan untuk menentukan natural response suatu struktur saja (misal: natural frequency dengan modus tertentu)?
Di ANSYS 10 (implicit) dan Workbench, MSC.Nastran, Abaqus (implicit) dan implicit solver lainnya biasanya punya kapabilitas ini. Cuma kalo beban cyclic, mungkin bisa dikerjakan pake MSC.Fatigue. Kalau gak ya experimental aja ...
Tanggapan 6 - Teddy tavilius
Mas Amal,
Modal analysis untuk nyari frekuensi response/natural maksudnya nih???
Saya bukan orang yang bakulan CAESAR, tapi sekedar koreksi aja, kalo maksudnya Modal analysis yang ntu, itu sih dari jamannya Release 4.10 sudah ada pak di CAESAR.
Tanggapan 7 - amal ashardian
Pak Teddy
Targetnya impuls pak yang merupakan fungsi waktu yang membuat large displacement pada pipanya pak.
Disini juga digunakan nonlinear stress strain material yang di ansys bisa kita masukkan korelasi stress strainnya.
Terima kasih atas koreksinya.
Tanggapan 8 - Emil M emahfuzi
Pak Teddy,
sebagai tambahan nih...
Modal analisis itu berguna untuk menentukan karakteristik frekuensi natural(frekuensi pribadi)
pada suatu struktur, suatu struktur memiliki frekuensi pribadi, biasanya dalam disain diusahakan frekuensi gangguan tidak boleh sama dengan frekuensi pribadi beberapa terendah, karena perpindahan yang dialami struktur akan sangat besar (biasanya yang lebih dikenal sih.. resonansi).
Tanggapan 9 - Teddy tavilius
pak Emil,
Maksud saya bukan menanyakan apa per definisi frekuensi natural, karena sudah saya jelaskan di email saya sebelumnya. Saya mau mengkoreksi bahwa sebenernya konsep frekuensi natural itu satu, dan itu bisa dilakukan oleh CAESAR.
Tanggapan 10 - Ary ary@singgar-mulia
Dear P' Andriksyah ,
Ada beberapa kemungkinan yang bisa di ambil dari fenomena yang anda ungkapkan
"karena pada kondisi riil pipa yang awalnya lurus
> tersebut telah mengalami lendutan (membentuk kurva & tidak lurus) setelah
> terkubur beberapa lama"
1. Pada Umumnya pipa yang d kubur (dengan content tegangan tinggi pada pipa) akan menagalami stress akibat internal pressure, jadi pipa akan cenderung memuai ke arah luar.
2. Apabila external pressure yang di akibatkan kendaraan lebih besar dari daya dukung tanah (dengan asumsi pipa tidak mengalami tekukan yang berarti), maka pipa akan melengkung mengikuti pola tanah. Hal ini bisa di akibatkan pemadatan tanah yang kurang baik (atau hal2 lain). Karena apabila daya dukung tanah sama dengan tekanan kendaraan, secara otomatis kondisi pipa akan lurus2 saja....... namun tegangan akan terkonsentrasi pada pipa, dan pipa akan mengalami tekukan (dent).
Attachment : Doc3.doc
Tanggapan 11 - Aswiandi Salam
Maaf rekan Migas, mungkin saya bisa sharing sedikit.
Pada dasarnya setiap benda yang mengalami pembebanan (tegangan) baik statik maupun dinamik (cyclic) selalu mengalami dua fase, yaitu fase pertama atau pendahulu adalah regangan elastis atau elastis area dan apabila regangan elastis sudah mencapai maksimum maka baru regangan plastis segera terjadi dan didalamnya termasuk elastis juga. Dan pada umumnya dalam komputasi daerah elastis diasumsikan linier elastis, sedangkan daerah plastis biasanya unlinier. Jadi untuk software biasanya asumsimya linier elastis dan untuk perhitungan daerah plastic masih dibutuhkan memory dan grid yang sangat banyak dan biasanya berhubungan dengan energy release rate. Semoga dapat membantu, terima kasih.
Tanggapan 12 - Arief Yudhanto
Pak Aswiandi,
Jaman sekarang software sepertinya sudah lumayan advanced, terbukti bahwa ANSYS saja punya kurang lebih 150 model material: linear, nonlinear, elastic, elasto-plastic, etc. Dan framework materialnya juga tidak terbatas pada logam (yg biasanya diasumsikan linear-elastic), tapi juga polymer, composites. Mungkin diantara rekan2 ada yg bisa memberi pencerahan mengenai material model apa saja yg ada di dalam CAESAR?
Apakah (strain) energy release rate bisa digunakan untuk benda non-fractured?
Saya beberapa bulan lalu sempat pakai bi-linear kinematik (model material elasto-plastic yg paling sederhana - dimana regime elastik dan plastik direpresentasikan sebagai dua garis linear, dan "terpatah" di daerah yield). Computational time memang lebih expensive tapi tidak sampai pakai grid computing atau parallel computing; cukup pakai PC biasa. Ini juga tergantung dari problem size, number of elements, dan seberapa besar matrix yang akan dipecahkan.
Tanggapan 13 - Sadikin, Indera
Mas Fernanda,
Saya baru perhatiin alamat emailnya. Anda dari EDC ITB toh.
Kasusnya sangat menarik. Gas pipeline terdeformasi dalam tanah, dianalisis hasilnya gagal tapi kenyataanya masih beroperasi. Saya ingin melanjutkan komentar saya terdahulu. Dugaan saya ada creep dan stress relief. Skenarionya kira2 begini:
1. Pipa diinstalasi dalam keadaan bagus dan lurus.
2. Setelah ditimbun dan di atasnya dilewati kendaraan, tanah di atas menekan pipa dan terjadi defleksi secara bertahap dalam jangka waktu yang lama.
3. Misalkan total defleksi setelah sekian lama adalah 20 mm. Defleksi ini tentu saja tidak terjadi overnight. Bisa jadi bulan pertama 2 mm, bulan kedua 2 mm lagi, dan seterusnya.
4. Struktur yang mengalami stress (di bawah yield stress) dalam waktu yang lama akan terdeformasi permanen (creep) dan melepaskan sebagian stressnya. Harap dibedakan dengan deformasi plastis yang terjadi di atas yield stress. Creep akan semakin cepat lagi kalau temperatur semakin tinggi mendekati melting point.
5. Seandainya pipa yang terdefleksi 2 mm tadi setelah beberapa bulan digali dan dikeluarkan, pipa tidak akan kembali ke bentuk semula. Mungkin pipa telah terdeformasi permanen sebesar 1 mm dan sisa 1 mm lagi adalah deformasi elastis (angka2 cuma asumsi aja).
6. Karena tanah turun lagi, defleksi bertambah lagi dan creep berulang lagi hingga total defleksi sekarang adalah 20 mm.
7. Saat analisis anda memodelkan sebuah pipa normal (lurus) yang diberi beban defleksi 20 mm langsung ditambah tekanan gas. Hasil analisis gagal karena dalam kenyataannya sebagian stress sebenarnya sudah dilepaskan (stress relaxation) dalam jangka waktu lama selama terkubur.
Demikian dugaan saya dan mohon dikoreksi kalau salah. Semoga membantu.
Tanggapan 14 - farabirazy albiruni
Pak Indera, mungkin yang anda maksud strain hardening, bukan creep. Fenomena creep hanya terjadi pada temperatur tinggi, biasanya dimulai >= 0.4 x Melting Point Alloy...
Tanggapan 15 - Yusuf Nugroho@rekayasa
Pak Abhie,
maaf ingatkan bila saya lupa, bukankah strain hardening terjadi setelah masuk area deformasi plastis? sedangkan yang dimaksud Pak Indera kan masih di area elastis?
Kalau strain hardening kan akan timbul yield point baru, bukan begitu ya Pak Abhie?
Apakah yang dimaksud Pak Indera dengan creep adalah fatigue?
Tanggapan 16 - Sadikin, Indera
Yang saya maksud adalah low-temperature creep Pak. Bukan strain hardening atau fatigue.
Low-temperature creep terjadi di bawah yield stress. Semakin dekat ke yield stress, strain rate atau laju peregangan semakin tinggi. Perhatikan bahwa disini ada kata "laju". Ini yang membedakan antara creep dan plastic deformation. Low-temperature creep adalah proses yang time-dependent dimana regangan adalah fungsi dari stress dan waktu, f(stress, t). High-temperature creep adalah fungsi dari stress, waktu dan temperatur, f(stress, t, T). Pipeline bisa mengalami low-temperature creep pada room temperature 20-25C dengan laju regangan sekitar 1E-6 /s pada beban yang mendekati yield stress.
Jadi kalau suatu material diberi stress yang cukup besar dalam waktu yang lama, material tersebut akan pelan2 mulur untuk menghilangkan sebagian stress tersebut (stress relief/stress relaxation). Pada intinya creep atau stress relief ini adalah penataan ulang ikatan atom dalam material dimana ikatan2 atom yang sudah terlalu tinggi energinya akan melepaskan energi dengan memutuskan ikatan dan membuat ikatan baru yang lebih kecil energinya.
Kenaikan energi bisa berasal dari energi tegangan (stress), energi panas (temperatur), getaran (fatigue creep), dan lain2. Fenomena creep yang paling banyak dijumpai adalah high-temperature creep. Ini sebabnya mengapa semua engineer kalau mendengar kata creep langsung mengasosiasikannya dengan temperatur tinggi.
Creep menghasilkan deformasi permanen. Terus apa bedanya creep dan plastic deformation? Plastic deformation di atas yield stress dan dalam waktu relatif singkat. Creep terjadi di bawah yield stress dan dalam waktu relative lama. Bedanya fatigue dan fatigue creep? Pada fatigue ikatan atom yang lepas ga nyambung lagi alias retak. Pada fatigue creep ikatan yang lepas nyambung lagi tapi pada konfigurasi dan tingkat energi yang lebih rendah.
Hipotesis saya untuk kasus pipa Pak Ferdana tetap low-temperature creep.
Data dari Pak Fernanda bahwa stressnya >500% sigma yield jelas tidak mungkin deformasi plastis karena 200% sigma yield sudah cukup untuk bikin pipa gepeng dan pecah di pusat bending.
Tanggapan 18 - Emil M emahfuzi
Saudara Andriksyah,
Menurut informasi yang anda sampaikan sudah pasti tegangan kerja yang dialami pipa melebihi kekuatan yieldnya sehingga terjadi deformasi plastis. sementara pemodelan disoftware biasanya mengidentifikasi bahwa jika terjadi deformasi plastis pada bahan, maka bahan yang digunakan untuk pemodelan dengan kondisi kerja tersebut dianggap gagal atau fail..
Tanggapan 19 - Sadikin, Indera
Saya kira banyak salah kaprah di antara structural engineer yang menganggap semua yang terdeformasi plastis adalah gagal. Dalam beberapa kasus deformasi plastis malah membantu stress relief dan menurunkan faktor konsentrasi tegangan dan faktor intensitas tegangan pemicu crack. Itu sebabnya material yang liat/ductile (mampu terdeformasi plastis lebih banyak) bisa menyerap energi lebih besar dan tidak gampang retak. Sementara material yang getas/brittle langsung retak karena tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis.
Untuk kasus pipa bertekanan silahkan main ke workshop2 hydraulic. Siapa tahu ketemu jawabannya. Di sana pipa2 hydraulic bertekanan dibending dan dipelintir sana sini (deformasi plastis) sebelum difitting ke frame saat instalasi. Saya kira untuk kasus pipa gas ini lendutannya adalah kuasi-statik. Artinya stress akibat bending terjadi bertahap dan perlahan2 dan dicounter oleh stress relief. Kira2 seperti kasus creep tapi dalam skala kecil. Kalau dalam analisis software stress bending langsung disuperposisikan ke stress tekanan gas ya pasti langsung gagal karena asumsinya salah.
The truth is out there... on the field :)
Tanggapan 20 - Aswiandi Salam
Pak Arief,
Pada dasarnya setiap material yang mengalami beban baik internal (panas) maupun ekternal (load) akan mengalami deformasi. Deformasi ini dapat terjadi dalam daerah elastis maupun plastis. Pertanyaannya adalah apakah strain energy release rate bisa digunakan untuk benda non-fractured?. Bisa saja karena energy yang dihitung adalah energy total elastis dan plastis. Selain itu benda yang non-fractured ini mungkin saja daerah elastisnya sangat lebar sehingga kita sebut benda non-fractured. Karena setahu saya benda yang baru saja selesai dicor/roll/treatment masih ada menandung void-void yang merupakan cacat/rongga mikro yang bakal menjadi fractured yang nantinya juga tergantung pemakaian/jenis beban.
Tanggapan 21 - Arief Yudhanto
Pak Aswiandi,
Dalam framework fracture mechanics, di mana sebuah benda diasumsikan sudah memiliki retak atau cacat, istilah "strain energy release rate" didefinisikan sebagai perubahan atau pelepasan energi ketika retak mulai memanjang. Strain energy release rate ini adalah fungsi dari energi yang Pak Aswiandi jelaskan, yaitu strain energy (elastik), plus external energy. Untuk yang plastic region, J-integral bisa digunakan untuk menghitung strain energy release rate. Jadi, menurut hemat saya, strain energy adalah integrasi dari kurva stress-strain (baik elastic maupun plastic), sedangkan strain energy release rate adalah integrasi stress-strain plus external energy per panjang retak.
Saya belum pernah berjumpa dengan penggunaan strain energy release rate tanpa ada retak atau cacat. Mungkin sudah ada yg pernah? Mohon penjelasan...
Terima kasih.
Tanggapan 22 - roeddy setiawan
Pak Arief,
ikut nimbrung, banyak pak saya kira applikasi strain energy tanpa retak.
yang gampang adalah pembuatan 5 D bend, proses nya kan cold rooling pipa biasa.
aplikasi yang lain adalah instalasi subsea pipe yang digulung.
jadi pipa sepanjang say 3 km digulung di pabrik, tanpa sambungan. dibawa ke kapal. terus sambil di ulur ada roller buat meluruskan lagi. jadi pipa itu tanpa sambungan sepanjang satu gulung. kalau kurang panjang tambah lagi gulungan nya.
Tanggapan 23 - Emil M emahfuzi
Mohon maaf sebelumnya kalau ada yang salah dengan cara berfikir saya ini, Menurut pelajaran finite element yang sudah dipelajari masa kuliah dulu, Adapun yang dimaksud dengan linear dan non linear itu hanya pemodelan persamaan perpindahan pada element, baik itu pemodelan element dengan model trus, balok, segitiga, heksagonal, dll.. jadi hanya berpengaruh pada hasil perpindahan pendekatan untuk mendapatkan tegangan ([T] =[F]/[A]), dimana [F]=[K][x]) yang terjadi pada masing-masing element. semakin kompleks pemodelan yang kita ambil maka matriks massa dan matrik perpindahan akan semakin besar apalagi jika kita mengambil pendekatan perpindahan non linear maka komputasi akan semakin lambat karena harus mengiterasi sekian ribu kali sehingga baru didapatkan nilai tertentu sesuai dengan keakurasian yang kita inginkan.
Untuk kasus yang sedang kita bicarakan ini, dimana pada saat dilakukan pemodelan di software Caesar II (dengan asumsi bahwa data yang dimasukkan sudah benar). saya yakin hitungannya sudah benar, kegagalan yang diinformasikan oleh software tidak bisa diapplikasikan dilapangan karena jika pipa diberi beban seperti itu akan gagal. dan itu sudah membuktikan bahwa dilapangan pipa tersebut sudah terdeformasi plastis artinya tidak bisa menggunakan bahan tersebut dengan kondisi kerja seperti itu), deformasi plastis bukan berarti bahwa pipa tidak bisa mengalirkan fluida, pipa tetap mengalirkan fluida tetapi mungkin terjadi pressure drop sehingga kemungkinan terjadi penurunan tekanan akibat deformasi tersebut.
Saran saya, pipanya diganti dengan bahan yang lebih kuat..
Tanggapan 24 - Teddy tavilius
Pak emil,
Saya agak bingung dengan salahsatu statement bapak bahwa jika terjadi deformasi plastik pressure drop akan lebihbesr seingga tidak bisa mengaliran fluida
Mungkin bapak bisa mencerahkan lebih lanjut apa korelasi pressure dop dan deformasi plastik.
Tanggapan 25 - Emil M emahfuzi
Pak Teddy,
Pressure drop itu hanya perkiraan saya aja Pak, karena yang saya bayangkan terjadi bending dan leaking pada pipa akibat beban pada kondisi kerja.
koreksi kalau ada yang salah....
Tanggapan 26 - Teddy tavilius
Pak emil,
Ya kalau itu sih indikasinya jelas pak, kalau pipa nya bocor ya pressure nya turun. Bukan karena pipa nya berdeformasi terus pressure nya turun. Jadi tidak otomatis pipa berdofrmasi terus pressure turun vise versa. Kalau mudah sekali seperti itu, tidak usah mbulet pake CAESAR, ANSYS, dsb.
Kalau pipanya berdoformasi terus ada bending stress atau karena ada bending stress trus pipanya berdeformasi itu jelas berkorelasi.
Cara menjelaskannya saja pak yang perlu dicermati.
Tanggapan 27 - Arief Yudhanto
Mas Emil: formulasi non-linear dalam metode elemen hingga mengikutkan tiga hal, yaitu (1) material non-linearity, (2) geometrical non-linearity dan (3) contact. Yang dimaksud Mas Emil termasuk yang kedua, geometrical non-linearity di mana derivasi persamaannya memakai large-deformation theory; penambahan beban menimbulkan response struktur (misal: deformasi) yg tidak lagi linear.
Mas Indera, creep - sependapat dg Pak Abhie - didefinisikan (dalam mechanics of materials) sebagai fenomena mulur suatu bahan ketika diberi temperature sangat tinggi. Tanpa diberi beban mekanik apapun, dan hanya kena purely high temperature, material bisa mulur.
Dugaan saya tetap konsisten: ada yg kurang benar ketika mengasumsikan pembebanan yg dialami pipa dalam tanah. Apakah concentrated load, apakah distributed load, apakah combined load, apakah fatigue load ....
Salam hangat di akhir pekan :)
Tanggapan 28 - Teddy tavilius
All,
saya setuju bahwa terjadi salah per-modelan dalam hal ini.
Mas Fernanda mungkin bisa dituliskan disini permodelan load case apa aja yang andamasukkan di CAESAR, dan pada CASE apa dia gagal, berapa % dari allowable dia gagal, dan code apa yang dipakai.
Tanggapan 29 - Fernanda Andriksyah
Mas Teddy, dalam rangka melegakan rasa penasarannya berikut load case yg saya pake :
1. Load Case I (OPE) W+P+T --> OK <50%
2. Load Case II (SUS) W+P --> OK
3. Load Case III (EXP) DS 1 - DS 2 --> OK
kalo pipa yg dikubur ntu lurus aja kagak ada cem macemnya..hasil nya gak gagal.
Nah,berdasarkan kondisi riil (hasil pengukuran pake probe) pipanya melendut nih (data lendutan mencapai 55 cm (sekitar 22 inci) dari sumbu aksial pipa..lendutan ini saya modelkan sebagai beban DISPLACEMENT (D) dengan Load Case sbb :
4. Case IV (OPE) W+P+T+D --> Fail berat , hingga >500 %
5. Case V (SUS) W+P+D --> Fail
6. Case VI (EXP) DS 4 - DS 5 --> Fail
Data Pipa (dia 42 in) , material (API 5L X65), pake ASME B31.8, udah dicek berkali2.blom dtemukan kesalahan.
So, sepertinya pake CAESAR II aja gak cukup.atau malah udah cukup, dianggap pipa punya high risk karena diperkirakan pipa udah melewati batas luluhnya dan beresiko bila masih dipasang. CMIIW.
Mohon tanggapannya kesekian kali :-)
Thanks 4 all
Tanggapan 30 - denny syamsuddin
Mas fernanda,
Bisa di kirimkan input model caesar-nya pak?
Yang saya khawatirkan adalah pemodelannya yang salah, (hingga 500%)
kemungkinan besar anda memasukkan besarnya displacement hanya di satu nodal saja, pada pipa lurus.
ada salah satu solusi, modelkan pipa mendekati kondisi aktualnya.
Tanggapan 31 - Zainal Abidin
Rekan2 Yth,
Sekedar informasi. Saya pernah melakukan monitoring tegangan pipa yang berada di bawah tanah yang di atas nya dilewati crane seberat 50 ton (di tanjung priok).
Kedalaman pipa kira2 hanya 1,5 meter. Di sekitar pantai teman2 Sipil ingin membangun peredam gelombang.
Tahu apa yang terjadi?
Ketika crane lewat ternyata tegangan pipa (di atas tanah, bukan pada bagian yang di dalam tanah) tidak langsung naik; tetapi naik secara konsisten selama kira2 7 hari.
Apa artinya? Beban yang diberikan ke tanah tidak langsung menyebabkan tegangan bending pada pipa. Kenapa proses kenaikannya perlahan? Karena tanah mengalami pemampatan terlebih dahulu (ini kata teman geoteknik lho).
Jadi untuk memodelkan tegangan pipa yang berada di bawah tanah kita perlu memodelkan kekakuan (dan sifat2) tanah baik tanah yang berada di atas pipa (sebagai penerus gaya/tekanan) maupun tanah di bawah pipa (sebagai tumpuan pipa). Pada waktu saya memodelkan tegangan pipa akibat setlement tanah di Muara Karang, saya bekerjasama dengan seorang ahli geoteknik yaitu Dr. Masyur Irsyam, silahkan berkonsultasi kepadanya.
Tambahan tentang Modal Analysis. Selain untuk menentukan natural frekuensi, analisis modal biasanya juga digunakan untuk memasukkan damping yang diperoleh dari eksperimen. Seperti kita ketahui dalam perhitungan defleksi akibat beban dinamik maka besar defleksi yang terjadi sangat dipengaruhi (terutama di sekitar netural frekuensi) oleh redaman yang dimiliki struktur.
Padahal redaman hanya dapat diperoleh dari pengujian. Jadi dari pengujian FRF dan analisis modal eksperimental dapat diperoleh rasio redaman untuk tiap natural frekuensi. Harga rasio redaman dari eksperimen inilah yang perlu diin- putkan pada software untuk analisis dinamik.
Semoga berguna,
Tanggapan 32 - Sadikin, Indera isadikin
Mas Arief,
Saya cuma coba berspekulasi untuk bikin topiknya lebih menarik heheheh.
Karena kalau kita ambil kesimpulan yang konservatif bahwa pipa telah terdeformasi plastis alias overload, selanjutnya tinggal dibongkar dan discrap ke para penampung di Cilincing atau Kapuk :D
Siapa tahu masih ada celah dalam analisis dimana kita bisa melakukan assessment yang bisa dipertanggungjawabkan bahwa pipa masih aman dipakai.
Walaupun ini sebenarnya agak nyerempet bahaya.
Topik yang menarik perhatian saya adalah low-temperature creep. Perlu diperhatikan bahwa creep tidak terjadi pada temperatur tinggi saja. Selama ini kita menganggap temperatur sebagai penyebab utama creep. Hal ini keliru.
Penyebab utama creep adalah stress dalam waktu yang lama (time-dependent). Temperatur adalah katalis yang menyediakan energi bagi ikatan2 atom untuk melepaskan diri dan memperlancar dislokasi. Jadi kalau temperatur tinggi tapi tidak ada stress ya tidak ada creep. Mengapa material bisa mulur pada temperatur tinggi tanpa beban mekanik? Lagi2 ini keliru karena sebenarnya material itu mulur akibat stress dari body load alias berat sendiri.
Yang perlu diperhatikan adalah low temperature creep bisa terjadi mulai dari range room temperature sekitar 20 C sampai temperatur operasi pipeline.
Kasus pipa gas ini menarik karena selain dari temperatur operasi pipa, katalis creep bisa juga dari beban cyclic akibat naik turunnya tekanan pipa dan juga getaran kendaraan yang lewat di atasnya. Intinya adalah semua bentuk energi yang datang baik itu temperatur tinggi atau getaran akan dimanfaatkan oleh pipa yang stress ini untuk melepaskan ikatan atom dan berdislokasi (creep dan stress relief/stress relaxation).
Masih terbatasnya literatur mengenai low temperature creep membuat saya agak susah cari referensi. Jadi biar aman kita anggap saja pipa Mas Fernanda itu high-risk dan diganti biar kita semua bisa tidur nyenyak hehehe. Namanya juga hipotesis :D
Tanggapan 33 - Arief Yudhanto
Topiknya jadi meluas ke creep nih .... (semoga Mas Fernanda tidak keberatan).
Terima kasih atas penjelasan yg sangat baik dari Mas Indera.
Bukankah di buku-buku material selalu bilang bahwa "creep adalah perubahan dimensional suatu material yang disebabkan constant temperature (umumnya temperatur tinggi) dan constant load (entah itu self-weight, static load atau lainnya) dalam jangka waktu lama"?
Jadi, kata kuncinya ya constant temperature (elevated), constant load, time dependent. Peran "temperature" menurut saya ya driving force, bukan katalis, karena stress juga bisa disebabkan oleh regangan akibat beban thermal. Dalam constitutive equation material, regangan tidak hanya hasil kontribusi beban mekanik, tapi juga thermal .....
Mengenai low dan elevated, saya rasa ya tergantung melting temperature materialnya. Baja Tm nya tinggi. Beda dengan Lead yg Tm nya rendah (27 deg C bisa berubah dimensi).
Tambahan: creep fatigue biasanya terjadi pada ceramic pada 1000 - 1200 deg C. Contoh keramiknya: silicon nitride. [Subra Suresh, "Fatigue of Materials, 1998]. Kalau pipa terkena low temperature, mungkin deformasinya ya pure karena beban statik atau cyclic saja. Jadi, per definisi, yg terjadi bukan lagi fenomena creep. Ini jg berarti bahwa temperature rendah terhadap baja tidak bisa merangsang terjadinya dislokasi, lain halnya dg temp tinggi.
Tanggapan 34 - Fernanda Andriksyah
Dear, All Millisers.
Terima kasih atas tanggapan dan solusi dari beberapa rekan2 milis. I'm very glad for these. ^_^
Saya sependapat dengan rekan2 milliser yang menduga adanya fenomena plastis pada pipa tersebut (sepertinya bukan hanya dugaan, bisa disimpulkan begitu). Saya kira fenomena plastis yang terjadi belum mengakibatkan tegangan yang melampaui kekuatan material untuk retak/pecah. Akan tetapi dalam rangka menjamin safety (karena lokasinya di jalan lintas & dekat perkampungan), menurut saya sebaiknya pipa tersebut dianggap beresiko tinggi (dalam tinjauan ilmu kaji resiko). Masalahnya pipa tersebut telah gagal secara elastik dan tinggal menunggu "ajal"nya lagi. Ataukah masih ada harapan untuk tetap dipakai (analogi remaining life)? Kayaknya perlu analisis yang lebih mendetail (misalnya pake ANSYS, Nastran, etc untuk pemodelan non linear stress-strain). Mohon tanggapannya lagi :-)
Terima kasih sebelumnya.
Tanggapan 35 - farabirazy Albiruni
Dear milister,
Saya tidak sependapat bahwa fenomena plastis sudah terjadi pada buried pipeline yang bapak modelkan. Kenapa, karena code yang digunakan sangat berhati2 dalam menentukan allowable stress yang bekerja dan secara kasar umumnya sebesar 2/3 dari nilai yield stress. Dan saya belum menemukan Code yang bersifat permisif membiarkan suatu peralatan bekerja di area plastis meskipun sedikit saja.
Saya memang tidak tahu banyak tentang software yang digunakan dalam pemodelan ini, namun apapun bentuk softwarenya, bila asumsi yang diinputkan salah, maka hasilnya juga pasti salah. Sehingga penting untuk memahami si pipanya sendiri beserta beban2 yang bekerja.
Untuk melakukan remaining life, tidak cukup hanya pemodelan yang dilakukan, karena remaining life juga membutuhkan fakta fisik dan mekanis kondisi pipa tersebut. Dengan kata lain, pipa tersebut harus dilihat fisiknya dan dilakukan beberapa pengujian untuk memperoleh data primer yang nanti akan dimasukkan dalam perhitungan lanjutan. Dalam kasus ini, saya bisa sarankan bapak menggunakan LRUT (long range UT) untuk mengetahui profil permukaan pipa (thickness, dan geometri permukaan) tanpa perlu menggali pipa dalam area yang cukup luas.
Mohon koreksinya dari rekan2 yang lain..
Tanggapan 36 - amal ashardian
Dear Pak Abhie
Plastic strain masih diperbolehkan dalam batas tertentu ----> Cek API 579(fitness for services??? Aku agak lupa nomernya)
Tanggapan 37 - Erizal erizal@damitworley
Maaf saya coba ikut-ikutan kasi pendapat nih.
Semakin banyak yang bicara semakin banyak kita dapat input baru yang paling tidak itu semua bisa menambah wawasan kita terlepas dari pada adakah hal tsb berkaitan langsung dengan permasalahan yang sedang dibicarakan atau tidak, interpretasi seseorang tentang sesuatu tergantung pada cara pandang dan analisa yang digunakan. demikian juga dengan masalah existing underground road crossing pipe yang sudah terdefleksi sebesar 550mm dan pertanyaan yang diajukan adalah mampukah pipa tsb menerima beban kendaraan diatas yang berseliweran tanpa mengalami failure ?. Kenyataannya pipe tsb masih beroperasi dan kendaraan tetap berseliweran diatasnya jadi buat apa dianalisis ? he he he maaf guyon dikit pak.
data yang ada sbb:
Pipe OD 42", Material API 5L-X65 (tensile = 65 KSI), Defleksi 550mm (arah defleksi horizontal or vertical ?)
Program yang digunakan : Caesar II
Code : ASME 31.8
Pipe wall thickness ? assumed 1" = 25.4mm
Pipe length (from point of zero deflection up to max) ? 20M
analisis :
1) assumed pipe deformasi bersifat permanen, jadi pipe sudah mengalami deformasi plastis (hukum hook tidak berlaku lagi) dan ini bila dianalisa dengan Caesar tidak ada gunanya karena Caesar bicara dalam daerah elastis.
2) Assumed pipe pipe masih dalam daerah elastis (bila beban dihilangkan,pipa kembali kekeadaan semula)
Karena Caesar itu memodelkan pipe itu sebagai simple beam jadi pengaruh modelling adalah siginificant.
Assumed modelling Fixed end X free end maka dengan dihitung secara manual saja sudah dapat diketahui Bending stress yang terjadi sudah melampaui tensile stress bahan apalagi dengan allowable stress as per code tentu lebih melampaui (sebagai contoh allowable stress untuk B31.3 adalah 2/3 tensile stress dan kalau B31.8 pakai Von misess criteria atau disebut juga sebagai equivalent stress). Ini baru akibat deflection, apalagi ditambah dengan intermittent load (beban kendaraan).
Tapi pipanya masih beroperasi, jadi hitungannya nggak benar donk ?
Tapi coba modelnya dirubah ; rubah lokasi anchor point (jauhkan), modelkan pipanya mendekati keadaan sebenarnya yaitu berbentuk curvature, buat deflection secara gradual yaitu dengan cara memperbanyak titik2 antara titik yang zero deflection dan titik maximum deflection dan coba amati apa akibatnya terhadap stress.
Selamat mencoba.
Comments
Post a Comment