TUGAS AKHIR
ANALISA TEGANGAN PIPA PADA PIPE LINE SYSTEM MILIK PT. XXX Diajukan Guna Memenuhi Syarat Kelulusan Mata Kuliah Tugas Akhir Pada Program Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama
: Aji Ismail
NIM
: 41312120087
Program Studi
: Teknik Mesin
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2015
i
http://digilib.mercubuana.ac.id/
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama
: Aji Ismail
N.I.M
: 41312120087
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Judul Skripsi
: ANALISA TEGANGAN PIPA PADA PIPE LINE SYSTEM MILIK PT. XXX
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Laporan Tugas Akhir yang telah saya buat ini merupakan hasil karya saya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Laporan Tugas Akhir ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
(Aji Ismail )
ii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA TEGANGAN PIPA PADA PIPE LINE SYSTEM MILIK PT. XXX
Disusun Oleh : Nama
: Aji Ismail
NIM
: 41312120087
Program Studi
: Teknik Mesin
Mengetahui Pembimbing
Kordinator TA
(Dr. Abdul Hamid M.Eng)
(Imam Hidayah, S.T, M.T)
iii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menempuh dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul, “Analisa Tegangan Pipa Pada Pipe Line System Milik PT. XXX”. Tugas Akhir ini untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta, penyusunan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis akan menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Arissetyanto Nugroho, Rektor Universitas Mercu Buana Jakarta. 2. Bapak Prof. Dr. Ir Chandrasah Kusuma Wardani, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Darwin Sebayang, Selaku Kaprodi Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta. 4. Bapak Imam Hidayat,ST,MT, Selaku Sekertariat Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta. 5. Bapak Dr. Ir. H. Abdul Hamid, M.Eng, selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir ini. 6. Kedua Orang Tua penulis, kakak dan adik atas segala doa dan motivasi tiada terkira. 7. Anak dan Istri tercinta yang telah memacu semangat penyelesaian Skripsi ini. 8. Bapak Beni, Cahaya Rosyidan, Hasrad Rudin Ismail, Afryanto Buli, atas segala bantuan dan pencerahannya. 9. Sahabat saya, Fatih, Saenal, mugih Dindin dan semua Mahasiswa PKK Angkatan 22 Jurusan Teknik Mesin 10. Teman-teman kantor yang selalu mengingatkan agar selalu cepat selesaikan kuliah saya ini.
v
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11. Semua pihak yang banyak membantu dan mengaspirasi penulis dalam menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada penulisan Tugas Akhir ini, maka adanya kritik dan saran akan sangat bermanfaat bagi penulis. Penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya, Amien.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Jakarta, 13 Mei 2015
Aji Ismail
vi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN...............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...............................................................................
iii
ABSTRAK ...........................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ........................................................................................
v
DAFTAR ISI .......................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL...............................................................................................
xi
DAFTAR GRAFIK ............................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI .............................................................................................
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................
1
1.1
Latar Belakang Permasalah ....................................................................
2
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................................
2
1.3
Tujuan Penelitian .....................................................................................
3
1.4
Pembatasan Masalah ...............................................................................
.3
1.5
Manfaat penelitian ..................................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................
5
2.1 Teori Dasar Tegangan .................................................................................
5
2.2 Data Desain .................................................................................................
9
2.3 Klasifikasi Beban Pada Sistem Perpipaan ................................................
9
2.4 Tegangan Ijin (Allowable Stress) ................................................................
11
vii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.5 Tegangan Pipa ..............................................................................................
11
2.6 Tegangan Longitudinal (Longitudinal Stress) ...........................................
12
2.7 Tegangan Torsi ............................................................................................
15
2.8 Beban (Loads) . ...........................................................................................
16
2.9 Penompang Pipa (Support Pipe) ...............................................................
21
2.10 Klasifikasi Material Pipa ...........................................................................
24
2.11 ANSI/ASME B31 Code ............................................................................
26
2.12 Software Caesar .......... ..............................................................................
28
BAB III METODE PENELITIAN . ................................................................
35
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian .......................................................................
35
3.2 Pengambilan Data Penelitian .......................................................................
36
3.3 Diagram Analisa Tegangan Pipa..................................................................
37
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ...................................................
39
4.1 Perhitungan ....................................................................................................
39
4.2 Pemodelan .....................................................................................................
54
BAB V PENUTUP .............................................................................................
57
5.1 Kesimpulan .....................................................................................................
57
5.2 Saran ...............................................................................................................
58
DAFTAR PUSTAKA
viii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
2.1 Contoh Bentuk Rengan ................................................................................
6
2.2 Axial Stress ...................................................................................................
13
2.3 Tegangan Tekuk ...........................................................................................
14
2.4 Tegangan Longitudinal .................................................................................
15
2.5 Tegangan Torsi..............................................................................................
16
2.6 Sistem pipa beban merata ............................................................................
17
2.7 Sistem pipa dengan beban terpusat ..............................................................
17
2.8 Metode guide cantilever ...............................................................................
20
2.9 Simbol support pipe ..................................................................................... . 24 2.10 Klasifikasi logam .........................................................................................
26
2.11 Tampilan layar input definisi sistem...........................................................
30
2.12 Tampilan layar input identifikasi pipa ........................................................
31
2.13 Tampilan layar input beban operasi ...........................................................
32
2.14 Tampilan layar input pemodelan pipa ........................................................
33
2.15 Tampilan input pengecekan model .............................................................
33
2.16 Tampilan pemilihan kombinasi beban .......................................................
34
ix
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.1 Location of Map South Belut Field ............................................................
35
3.2 Diagram Analisa Tegangan Pipa .................................................................
38
4.1 isometrik perpipaan Pipe Line .....................................................................
40
4.2 Input Diameter Pipa ......................................................................................
55
4.3 Input Temperature dan Pressure..................................................................
55
4.4 Input Material................................................................................................
56
4.5 Input Density ................................................................................................
56
4.6 Pemodelan Pipa .............................................................................................
58
x
http://digilib.mercubuana.ac.id/
DAFTAR TABEL
2.1 Tegangan yang diijinkan .............................................................................
25
3.1 Nomer Dokumen ...........................................................................................
35
4.1 Data Material Pipa ........................................................................................
39
4.2 Kondisi Kerja Pipa Pipe Line.......................................................................
40
4.3 Nilai Tegangan Ijin Berdasarkan ASME 31.8 Ch. VIII ...............................
41
4.4 Nilai Longitudinal Tekan ............................................................................
42
4.5 Nilai Akiat Axial Load .................................................................................
43
4.6 Nilai Tegangan Tekuk Akibat Beban Berat ................................................
46
4.7 Nilai Tegangan Sustained Load ...................................................................
46
4.8 Perbandingan hasil perhitungan Manual dan Software .............................
46
4.9 Akibat Occasional Load .............................................................................
49
4.10 Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dan Software ...........................
49
4.11 Nilai Tegangan Thermal Ekspansi .............................................................
52
4.12 Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dan Software ...........................
53
xi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
DAFTAR GRAFIK
2.1 Grafik Tegangan-Regangan...........................................................................
7
2.2 Grafik Tegangan-Regangan Pada Beberapa Macam Material ...................
8
4.1 Grafik perhitungan Manual dan Software Sustained Load ........................
47
4.2 Grafik perhitungan Manual dan Software Occasional Load ......................
50
4.3 Grafik perhitungan Manual dan Software Ekspansion Load ......................
53
xii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
DAFTAR NOTASI
Lambang
Keterangan
Satuan
A
=
cross sectional area of pipe
in 2
A
=
additional wall thickness
in
Ai
=
luas area diameter dalam pipa
in 2
Am
=
luas area cross section pipa
in 2
Am
=
luas rata-rata permukaan pipa
in 2
C
=
expansion factor
Cd
=
koefisien drag
D
=
diameter pipa
in
do
=
outside diameter
in
Do
=
diameter luar pipa
in
E
=
modulus elastisitas
psi
F
=
beban angin
lb/ft
Fx
=
Gaya yang bekerja pada sumbu x
lb
Fy
=
Gaya yang bekerja pada sumbu y
lb
G
=
Seismic acceleration
I
=
Momen inersia penampang
i
=
stress intensification factor
Im
=
section modulus dari pipa
in3
I
=
Momen inersia
in4
Ip
=
Momen inersia pipa
in4
Ix
=
Momen inersia sumbu x
in4
Ixy
=
product of inertia
in4
Iy
=
Momen inersia sumbu y
in4
L
=
Jarak dari netral axis
in
L
=
panjang pipa
in
Ls
=
allowable pipe span
in
xiii
http://digilib.mercubuana.ac.id/
in4
Mb
=
Momen bending
in-lb
M
=
Momen yang terjadi pada tumpuan
in-lb
Mc
=
Momen bending pada cross-section
in-lb
P
=
pressure
psi
q
=
tekanan dinamik
R1
=
radius ellbow
Re
=
reynold number
Ro
=
outer radius pipa
in
Sb
=
bending stress
psi
Sc
=
tegangan ijin waktu sistem tidak beroperasi
psi
SE
=
Maximum allowable working pressure
psi
Sh
=
nilai tegangan ijin berdasarkan ASME 31.3
psi
St
=
torsional stress
psi
t
=
Tebal pipa
in
tm
=
minimum wall thickness
in
V
=
kecepatan udara
ft/s
W
=
berat pipa
lb
Zp
=
modulus penampang pipa
in 4
Z
=
section modulus
in 3
∆
=
displacement
in
µ
=
viskositas dinamik udara
lb/ft2 in
xiv
http://digilib.mercubuana.ac.id/
lbf.s/ft2
