Trunnion Calculation

Buat yang sering bergaul dengan piping matter, pastilah tau apa itu Trunnion.

Singkat kata, Trunnion adalah suatu metode untuk men-support suatu pipa.

support-1.jpg

Pada gambar diatas, 2 supports teratas adlah disebut juga Pipe Shoe, sedangkan yang kana bawah adalah Trunnion, sedangkan kiri bawah, adalah “duck foot” yang bisa juga menggunakan material pipa, selain material “steel” pada gambar tersebut.

Trunnion, pada prinsipnya, harus mempunyai material yang sama dengan material pipa utama karena Trunnion akan di las pada pipa utama tersebut. Kemudahan proses pengelasan dan menghindari terjadinya perbedaan pemuaian antara dua material yang berbeda adalah alasan dibalik penggunaan material yang sama.

Karena Trunnion adalah bagian dari pipe support dari suatu sistem pipa yang dianalisa melalui Stress Analysis Software seperti CAESAR II atau AUTOPIPE, maka Trunnion ini harus juga dimasukkan didalam analisa dengan CAESAR II atau AUTOPIPE.

Dengan kata lain, titik lokasi yang membutuhkan Trunnion harus juga diikutsertakan di Stress Sketch dan dimasukkan kedalam INPUTAN CAESAR II.

Ada dua metode yang bisa dilakukan yaitu:

  1. Meng-input titik tumpuan yang direncanakan akan menggunakan Trunnion hanya sebagai tumpuan biasa, tanpa mendeklarasikan ke CAESAR II bahwa ini akan menggunakan Trunnion. Jadi sama dengan titik tumpuan lainnya (Support lainnya) yang menggunakan tanda Y+, yang berarti pada titik tersebut pipa akan ditumpu atau di support. Jika perlu ditambahkan tanda X atau Z untuk pertanda GUIDE atau STOP.
  2. Memodelkan Trunnion pada lokasi yang akan dipasang sebagai Support.

Kedua metode tadi sah-sah saja dan kedua-duanya banyak diapplikasikan oleh perusahaan Engineering. Mau pakai metode mana, tergantung kebijaksanaan dari EPC Company yang dituangkan didalam Piping Stress Analysis Specification atau Guidance.

Dalam hal tidak ada guidance dari Perusahaan, maka semuanya tergantung sang Stress Engineer untuk memutuskan metode mana yang dia paling convenient.

Prinsipnya kan cuma satu yaitu meyakinkan bahwa tidak terjadi Overstress pada titik tumpuan tadi, atau tidak terjadi Overstress pada tempat Trunnion di Las pada Pipa.

Prinsip pertama, yaitu hanya memasukan tanda Y+ pada titik yang akan disupport menggunakan Trunnion. Kemudian CAESAR II program nya di-RUN dan hasilnya didapat dalam bentuk besarnya beban atau Force pada titik tumpuan tersebut.

Kemudian, hasil beban yang didapat, digunakan sebagai basis untuk men-design dan menghitung kekuatan Trunnion serta kekuatan Pipa pada titik dimana Trunnion tersebut di sambungkan atau di las.

Dari hasil perhitungan bisa diketahui apakah dengan beban tersebut, dan dengan pemilihan ukuran trunnion (pipa) tertentu, maka Trunnion dan Pipa utama masih bisa beroperasi dengan aman dan tenteram, dengan kata lain Stress yang terjadi masih memenuhi batas yang diizinkan oleh material tersebut.

Jika ternyata beban yang terjadi dan kemudian dihitung terhadap Size trunnion yang dipili, ternyata mengalami Overstress, maka ada dua cara yang umumnya dilakukan:

  1. Mengganti ukuran Pipa trunnion ke size yang lebih besar, dengan wall thickness yang sesuai dengan pipe specification nya,
  2. atau

  3. Memberikan lapisan tambahan atau Reinforcing Pad pada lokasi pengelasan atau penyambungan antara Trunnion dan Pipa Utama (Header).

Hanya perlu diingat bahwa penggunaan Reinforcing Pad mempunyai keterbatasan, secara umum banyak guidance menganjurkan maksimal 1.5 kali Wall Thikness of Header Pipe.

Hanya saja, Reinforcing Pad “duck foot” tidaklah diijinkan, sehingga solusi yang terbaik adalah dengan meningkatkan ukuran pipa trunnion.

Sedangkan metode kedua, ini adalah metode yang lebih comprehensive, menurut saya. Karena, pemodelan pipe support nya tidak hanya dalam bentuk Y+ saja, tetapu dilakukan pemodelan Trunnion sesungguhnya pada CAESAR II.

Gambar dibawah adalah contoh pemodelan di CAESAR untuk Trunnion type Vertical.

support-t1.jpg

Sedangkan dibawah ini adalah untuk Trunnion pada elbow.

support-t11.jpg

Trunnion Modelling:

  • Trunnions di modelkan sebagai TEE.
  • Stress Intensification Factor (SIF) mesti digunakan
  • Input RIGID Element (0) mulai dari centerline of Pipe Header sampai ke permukaan pipa, dalam hal ini mulai point 60 sampai 1059 (untuk contoh vertical pipe).
  • Trunnion Point dimulai dari point 1059 yang merupakan akhir dari RIGID POINT.
  • SIF mesti di-apply pada pipe header

Pemilihan Trunnion:

  1. Ukuran Trunnion, minimal, adalah 1.5 kali ukuran Pipa Utama
  2. Sebisa mungkin tidak menggunakan reinforcing pad. Lebih baik menggunakan double Trunnion atau memperbesar ukuran pipa trunnion.
  3. Jangan menggunakan Trunnion yang terlalu tebal, karena ini akan menyebabkan tingginya local stress di pipa.
  4. Metode pemilihan trunnion merujuk kepada Kellogg Method yang terdapat dalam buku “Design of Piping System”.

Dalam pekerjaan yang dihadapi oleh Stress Engineer, ada dua kategori sistem pipa yang diperhatikan, yaitu “Line” yang termasuk kategori “Critical Line” yang mesti dianalisa dengan menggunakan CAESAR II atau AUTOPIPE, dan “Line” yang tidak termasuk kategori kritis sehingga tidak perlu dihitung dengan menggunakan Software komputer.

Untuk case “line” yang non-critical, maka penentuan trunnion dilakukan dengan perhitungan Moment Loads Capacity, dari Mbah Kellogg.

Sedangkan untuk “critical line”, disamping menghitung dengan CAESAR II, perlu juga dilakukan perhitungan tambahan untuk meyakinkan bahwa pilhan kita tidak salah, yaitu dengan menggunakan formula yang berbasiskan pada Forces dan Moment hasil perhitungan komputer.

trun.jpg

Biasanya yang akan dihitung adalah:

  1. Stress Pada Pipa Header
    • Longitudinal Bending Stress
    • Longitudinal Pressure Stress
    • Circumferential Bending Stress
    • Circumferential Pressure Stress

  2. Stress Pada Trunnion
    • Bending Stress
    • Shear Stress
    • Equivalent Stress

Hasilnya dibandingkan terhadap Basic Allowable Stress dari Pipa header dan Trunnion.

DIsamping itu, setelah perhitungan selesai, maka perlu juga di check kekuatan Trunnion secara circumferential dalam menerima beban. Ini juga disebut Crush calculation.

reference: Design of Piping System by MW. Kellogg, and others.

12 responses to “Trunnion Calculation

  1. terima kasih mas atas artikel ini, sangat membantu

  2. lampiran dong soft copy dari reference “design of piping system by MW. Kellog.

    Thank you uda

  3. Halo Yanuar,

    Apa kabar?

    File? kegedean buat ditar maupun di email: 50 MB. Jadi terpaksa tidak bisa, mungkin kalau kita ketemu di jakarta boleh lah ditransfer, Insya Allah..he..he

  4. Dear pak don,

    jika pak don k jakarta, boleh dong saya di transfer juga soft copy “design of piping system by Mbah Kellog.

    Terima kasih…

  5. Masukan yang bagus, terutama dalam hal diluar kebiasaan kita menganalisa PSA…

  6. mr rois (@KBR khan ?),
    saya ada scan copy buku “Design of Piping System” nya MWKL, yang dulu saya janjikan untuk dibawa hard copy nya, pas sebelum saya resign dari sana. e-mail saya, tanya pak ariq.

  7. Muhammad Maulana

    Nice Info Pak Donny ..Trims🙂

  8. Pak Dony,
    Terima kasih Pak saya sudah terima bukunya, tetapi menurut saya masih kurang penjelasan mengenai caesar II, mungkin karena saya masih kurang paham mengenai pipe stress, apakah bisa ditambahkan penjelasan mengenai flange, nozle, sif, mu, cnode, displacement, penggunaan temperatur saat star up, operating, dll.

    Karena saya masih belum terlalu paham Pak,
    Terima kasih

  9. Bagaimana cara menghitung REINFORCE ?
    diketahui header pipe 10″ sch 80 A 106, branch 6″ sch 80 A 106…tolong penjelasan nya???

    Verisal

  10. Gan, menurut saya kalau trunnion sudah di modeling di CAESAR , tidak perlu ada lagi trunnion calculation. Saya pernah coba pakai formula kellog. Hasil di CAESAR sudah overstress, tapi di rumus kellog masih aman-2 aja… So modelling di CAESAR justru lebih konservatif. Mohon dikoreksi Gan kalau salah…

  11. mas, mohon bantuannya, saya mencoba buat alat untuk bending pipa bulat diameter 4″ t=3mm bahan besi, untuk mengkalkulasi berapa “Force bending”nya itu bagaimana ya mas?
    thx.

  12. Pak Donny sebelumnya salam kenal dulu ya dengan saya,begini Pak saya lg belajar piping stress analisys saya butuh buku Pengantar piping stress analisys dengan caesar II,kalo ada kirim dong hard/soft copynya/kalo beli dimana? dan dimana saya bisa meng install sofware CAESAR II.ebelumnya saya ucapkan terima kasih atas bantuan Pak Donny

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