BASIC ALLOWABLE STRESS

Dalam membicarakan Basic Allowable Stress, perlu kiranya kita membedakan dalam tiga bentuk stress yang terjadi:

1. Primary Stress
2. Secondary Stress
3. Localized Stress

1. Primary Stress:

adalah Direct Stress, Shear Stress dan Bending Stress, yang ditimbulkan akibat gaya luar, sehingga tercapailah keseimbangan antara gaya luar dan gaya dalam.

Yang termasuk dalam kelompok Primary Stress adalah:
• Direct Longitudinal and Circumferential Stress akibat Internal Pressure
• Bending Stress dan Torsional Stress karena Dead Load, Snow and Ice load, wind and Earthquake Load.
• Direct, Bending dan Torsional Stress due to restrained Thermal Loading, yaitu akibat adanya gaya luar yang diberikan kepada pipa sebagai akibat dipasangnya Anchor pada piping system.

Sehingga, secara umum, Primary Stress ini secara tidak langsung mengatakan keapda kita sejauh mana kemampuan piping system untuk menerima beban luar dengan aman dan tetap beroperasi tanpa mengalami kerusakan atau kegagalan.

Semua gaya yang timbul dan ditahan oleh pipa tadi, dikategorikan sebagai Sustained External Loading, dan besarnya gaya yang terjadi dikontrol dengan Code Allowable Value pada Temperature Operasi, yang terdapat pada Tabel A-1 ASME B31.3, misalnya atau ASME B31.1.

Untuk kasus tertentu, seperti Seismic/Earthquake, Start Up dan Shut Down condition, Stress yang berlebihan (Overstress) diijinkan.

2. Secondary Stress:
adalah biasanya pada bending nature yang bervariasi positive dan negative pada sepanjang penampang pipa, dan timbul lebih karena adanya perbedaan defleksi secara radial pada dinding pipa.

Yang paling penting dari Secondary Stress ini adalah Circumferential Bending Stress pada curve pipa

Secondary Stress bukanlah sumber utama kegagalan langsung (direct failure) pada ductile material pada saat diberi beban tunggal.
Jika terjadi diatas Yield Strength, maka yang akan terjadi adalah local deformation yang berakibat terjadinya re-distribution dari beban dan pengurangan Stress pada kondisi operasi.

Hanya saja, jika terjadi berulang atau cyclic, maka akan timbul “local strain range” yang bisa berppotensi menimbulkan kegagalan fatigue.

3. Localized Stress

Adalah stress yang terjadi secara cepat seperti pada hub nya Flange, atau pada inside diamater nya Branch Connection.

Allowable Stress:

Ada dua penamaan Allowable Stress yang dikenal:

a. Code Allowable Stress pada Operating Temeprature, yang kita sudah kenal.
b. Allowable Stress Range: yang ini kurang begitu dikenal, yang diturunkan dari Code Allowable Stress, yang menjadi dasar dari expansion and flexibility design.

Allowable Stress dari piping system ataupun juga piping component adalah berdasarkan fungsi dari Yield atau Tensile Strength of material pada “Cold Temperature” sampai “modest temperature”

Material property seperti Yield, Tensile Strength and Modulus Elasticity akan berbeda untuk setiap temperature dimana makin tinggi temperature maka nilai Yield, Tensile dan Modulus Elasticity dari material tersebut akan mengecil.

Code Allowable Stress :

Code Allowable Stress dalam Apendix A Table A-1 dari ASME B31.3 disebut juga Basic Allowable Stress dan mempunyai dua term, yaitu Sc dan Sh.

Term Sc adalah Allowable Stress untuk material pada “cold temperature”, dimana termasuk juga untuk Cryogenic Service, atau Temperature ambient service.

Sedangkan Sh adalah Allowable Stress untuk material pada Hot temperature.

Pada table A-1 Appendix A B31.3 code tersebut, nilai Allowable Stress yang dicantumkan untuk temperature dibawah temeprature “creep” (dibawah 800 F) adalah diambil yang paling kecil dari dibawah ini:

1. 1/3 dari SMTS (Specified Minimum Tensile Strength) pada room temperature.
2. 1/3 dari Tensile Strength at temperature
3. 2/3 dari SMYS (Specified Minimum Yield Strength) pda room temperature
4. 2/3 dari Yield Strength at temperature. Kecuali untuk Stainless Steel dan beberapa Alloys Steel, dimana nilainya adalah 90% dari Yield Strength pada temperature.

Allowable Stress Range:

SA = f (1.25SC + 0.25SH) ————-B31.3 para 302.3.5 (1a)

Dalam situasi dimana Sh lebih besar dari SL, maka perbedaan antara Sh dan SL bisa ditambahkan pada term 0.25Sh pada persamaan diatas, dengan demikian Allowable Stress Range menjadi:

SA = f [1.25{SC + SH) – SL ————-B31.3 para 302.3.5 (1b)

Formula ini juga disebut dengan Liberal Allowable Stress.

Untuk formula (1a) dan (1b) diatas:

f = stress range factor, dihitung dengan menggunakan formula (1c) dibawah,

f (see figure 302.3.5 ASME B31.3) = 6.0 (N)-0.2 <= fm ——(1c)

fm = maximum value of stress range factor: 1.2 untuk Ferrous materials dengan SMTS <= 517 Mpa (75 ksi) dan pada Temperature metal kurang atua sama dengan 371C (700F); selain itu maka fm = 1.0

Nilainya adalah sebagai berikut:

f-factor.jpg

Besarnya faktor f sangat mempengaruhi besarnya Allowable Stress yang diijinkan terjadi pada piping system yang mengalami severe cyclic. Sehingga Piping Stress Engineer harus mempertimbangkan kondisi piping pada saat mengalami cyclic serta memberikan saran dalam pemilihan material, serta yang penting juga harus lebih ketat dalam hal weld acceptance driteria dibandingkan dengan piping dengan normal fluid service condition.

16 responses to “BASIC ALLOWABLE STRESS

  1. Pak Donny,
    dari dulu saya masih kurang mengerti bagaimana kita tahu jumlah cycles yg nantinya berhubungan dgn faktor f.
    bagaimana kita tahu, misalnya di project utk plant design petrochemical apakah jumlah cycles berbeda dgn project utk design LNG terminal misalnya?

    btw salut utk Pak Donny yg selalu menyempatkan memberi tulisan ttg pipe stress engineering.

    salam
    arief

  2. Pa Donny,
    Saya mau izin, apakah saya boleh gabung di situs ini ?
    Kalo boleh saya harus kirim e-mail kemana ?
    Thanks.
    Wassalam,
    Meri Iriyadi

  3. Meri,

    Maaf saya nggak ngerti nih, maksudnya gabung sama situs mana nih?

    Kalau mau baca sama ngasih komentar mah langsung aja, nggak perlu gabung segala…

    thanks

  4. salam,

    Pak donny..

    maaf ne, saya ingin sekali diberikan saran2.

    (status saya mahasiswa) kan gini…. rencana saya mau ambil Tugas akhir(TA) smester dpan. mungkin Bapak bisa memberikan topik untuk diangkat untuk (TA). saya tertarik dengan bidang piping stress analysis

    tapi klo bisa yang bisa diselesaikan dalam 6 bulan (1smester).

    maksih ya Pak.

    salam hormat

  5. Mas Waladun,

    Banyak topik yang bisa diangkat dari Piping Stress Analysis sebagai bahan Tugas Akhir, seperti:

    1. Design Expansion Joint pada LNG Loading Line
    2. Stress Analysis pada LNG Loading Arm
    3. Vibration Analysis of Simple Piping System

  6. Salam Pa Dony,
    Salam Kenal, maaf, apa kabarnya??, langsung saja pa yah, mengenai PDMS Piping Designer di UK gmn kesempatannya and gambaran salary nya untuk exp.more than 3 years, trims atas perhatiannya,

    terima kasih ya pak

    regrds
    Mulyadi

  7. Mr.Donny,

    Salam kenal ni pak…

    Pak Donny,ada beberapa pertanyaan dari saya:
    1. Step yg paling awal untuk menjd piping stress engineer itu apa? perlu bpk ketahui, saya barusan interview disebuah EPC company, dan rencananya saya mo ditempatkan sbg Stress analysis. masalahnya saya ga tau sama sekali ttg stress analysis.
    2. saya sudah agak tau ttg Caesar II dan autopipe, tapi blm bisa mengaplikasikan bila di kasih suatu masalah! apakah bpk punya tutorial Caesar II? klo ada bisa di share kah?

    Thanks for your time and i’m waiting for your early reply..

    Cheers,

    Tomy

  8. Assalamu’alaikum wRwB.

    Trimakasih Mas Dony atas semua infonya, saya ingin belajar lebih dalam tentang Pipe Stress Analysis.
    bisa kasih makalah tentang Stress Analysis dalam bentuk dokumen ke email pribadi saya alanstn@yahoo.com

    Semoga bisa menjadi yang terbaik dimata Allah SWT. amin

    wassalam
    Alan

  9. Mas Dony..
    bisa ceritakan tentang Pipe Flexibility pada Stress Analysis..

    Nuhun Kang,
    Wassalam
    Alan

  10. bapak.
    trimakasih atas jawaban bapak ttg pertanyaan saya di tulisan saya kmaren2 (menyangkut TA saya).

    ini bapak, saya mau tanya
    1. apa bapak punyai materi atau tutorial mengenai caesar 2. karena saya pengen belajar.
    2.hal yang harus diperhatikan jika kita ingin membandingkan sacrificial anode dan impressed current (eksternal corrosion control pada pipa), mungkin dalam hal kinerjanya dalam memproteksi pipa distribusi crude oil.

    wass

  11. muhammad syaepudin

    assalaamu alaikum pak, saya mo nanya jika load pompa lebih rendah dari mnimum rating loade xpansion joint apayang terjadi pada pompa.

    apakah dengan memperpanjang pipa dapat mengurangi stress load pada pompa.

    Terima kasih, mhn kalau ada kekeliruan

    Syaepudin

  12. @Mas Alan,
    Piping Stress Analysis introductiion sudah saya tulis dibagian lain..

    @Mas Hiayah, saya nggak punya tutorial CAESAR II, biasanya diberikan “in-house” pada perusahaan tempat kita bekerja. Untuk pipeline, saya kurang mendalami, utamanya untuk Cathodic Protection.

    @Mas Aep,
    wa’alaikumsalam..saya agak kurang mengerti pertanyaannya. Maksudnya rating di flange pompa lebih rendah dari rating di Expansion Joint? Atau Force and Moment di Pompa?

    Saya rasa jawabannya gak sesederhana itu, apakah memperpanjang pipa dapat mengurangi stress load. Mesti dilihat konfigurasi pipa di sekitar pompa. Intinya adalah mencegah jangan terlalu banyak thermal expansi dari pipa ter-transmit ke pompa. makanya selalu di pasang line stop pada lokasi tertentu dari pompa, biasanya paralel dengan sumbu pompa, sehingga diharapkan besarnya thermal ekspansi pipa akan tereleminir ketika sampai di nozzle pompa.

  13. Anugrah Prastowo

    Assalamu’alaikum Pak Donny,
    Saya sedang belajar menggunakan Caesar II untuk piping stress analysis. Kalau saya mau melakukan stress analysis pada discharge kompressor apakah saya harus menggunakan fitur dynamic analysis juga pak?
    kalau iya, yang mana yang harus saya pakai ya pak. Natural frekuensi calculations, harmonic analysis, response spectrum analysis, and time history. Mohon tanggapannya. Terimakasih.

  14. Pak / Udo Dony ….

    Assalamualaikum …..
    Pak Don mau tanya pak dan butuh pencerahan…

    Dalam suatu system piping mial di topside, ada beberpa macam jenis material piping yang digunakan, mulai dari CS, SS, CUNI, Boundstrand, Duplex, Inconel, titanium , dll. Mohon pak diterangkan apa dasar memlih masing masing material tsb dan applikasi material masing masing jenis material.

    Terimakasih sebelumnya …

    Nov
    http://hazelding.wordpress.com

  15. Pak / Udo Dony ….

    Assalamualaikum …..
    Pak Don mau tanya pak dan butuh pencerahan…

    Dalam suatu system piping mial di topside, ada beberpa macam jenis material piping yang digunakan, mulai dari CS, SS, CUNI, Boundstrand, Duplex, Inconel, titanium , dll. Mohon pak diterangkan apa dasar memlih masing masing material tsb dan applikasi material masing masing jenis material.

    Terimakasih sebelumnya …

    Nov
    http://hazwelding.wordpress.com

  16. Untuk Pak Mulyadi dan sdr Merry iriadi
    Apakah kalian berdua bekerja di Petrochina ? wah pak Mul udah lah kalau dah pensiun g usah nyari kerja sampe ke UK mpe naya salari segalah weh istirahat aja and ber kesempatan tuk org lain yg masi mudah .
    eh you pernah jadi RM petrochina sorong kan ????
    Apah yg udah you buat disana ???
    cuman korupsi doang uang dari materials kan !!!!!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s