WIXLIB

CAESAR II TRAININGTable of Contents6. STATIC ANALYSIS . 26.1Static dan Dynamic Load . 26.2Basic Refference Data & Formula . 76.3Static Output Report. 106.43D - Plot . 116.5Stress Result Analyze . 127. PIPELNE BURRIED MODELLING . 147.1Soil Modeller . 147.2Contoh Kasus pada “Burried Pipeline” . 178. LATIHAN PEMODELAN KOMPLEKS . 198.1Desain and Analisa . 199. STRUCTURAL STELL MODELLING. 219.1Contoh Pemodelan Stell Structure . 2110. DYNAMIC ANALYSIS . 2610.1 Analisa Modal. 2710.2 Analisa Harmonis . 2710.3 Analisa Spektrum Responsis . 2810.4 Analisa Spektrum Gaya . 2810.5 Analisa Transient (Time History) . 29Page 1

CAESAR II TRAINING6. STATIC ANALYSISMetode Static Analysis adalah memperhitungkan static load, yang akanmenimpa pipa secara perlahan sehingga dengan demikian piping systemmemiliki cukup waktu untuk menerima, bereaksi dan mendistribusikan loadtersebut keseluruh bagian pipa, hingga tercapainya keseimbangan.6.1Static dan Dynamic diklasifikasikan sebagai primary dan secondary.Primary loading terjadi dari sustain load seperti berat pipa, sedangkansecondary load dicontohkan sebagai thermal expansion load.Static Loading meliputi :1. Weight effect (live loads and dead loads).2. Thermal expansion and contraction effects.3. Effect of support, anchor movement.4. Internal or external pressure loading.Sedangkan yang termasuk Dynamic loading adalah :1. Impact forces2. Wind3. Discharge Load6.1.1 Load Case pada Caesar IISetelah kita selesai mendesain piping, maka langkah selanjutnyaadalah melakukan analisa stress terhadap system piping tersebut.Hal tersebut harus dilakukan untuk mengetahui apakah desain yangtelah kita buat dapat memenuhi persyaratan stress atau tidak,Page 2

CAESAR II TRAININGsehingga hal ini akan sangat berpengaruh pada kekuatan pipa ketikamengalami pembebanan ketika kondisi operasi.Ada berbagai macam jenis load case yang dapat kita gunakan dalamCAESAR II. Load case ini akan mendefinisikan pembebanan yangterjadi pada pipa, baik beban akibat berat pipa itu sendiri ataupunbeban akibat faktor yang lain.Berikut ini definisi load case pada CAESAR II ver 4.2 :Load DesignWWNCNameDeadweightWeightInput items which activate this load casePipe Density, Insulation Density (withinsulation thickness), Fluid Density, or RigidWeightPipe Density, Insulation Densityinsulation thickness), Rigid WeightT1Thermal Set 1Temperature #1T2Thermal Set 2Temperature #2T3.T9Thermal Set 3Temperature #3Thermal Set 9Temperature #9P1Pressure Set 1Pressure #1P2Pressure Set 2Pressure #2P3Pressure Set 3Pressure #3P9Pressure Set 9Pressure #9D1Displacements Set 1Displacements (1st Vector)D2Displacements Set 2Displacements (2nd Vector)D3Displacements Set 3Displacements (3rd Vector)D9Displacement Set 9Displacements (9th Vector)F1Force Set 1(withForces/Moments (1st Vector), coldspring (Material # 18 or 19), andspring initial loadsPage 3

CAESAR II TRAININGF2Force Set 2Forces/Moments (2nd Vector)F3Force Set 3Forces/Moments (3rd Vector)Force Set 9Forces/Moments (9th Vector) F9Dsb.Example :Contoh desain nozzle berikut Setelah input piping selesai, pilih error checking dan kemudian batch runpada check box yang terdapat dalam piping spreadsheet berikut ini :Page 4

CAESAR II TRAININGBox tersebut di atas menjelaskan tentang desain piping yang telah kitabuat tadi apakah ada kesalahan (error), peringatan (warning) atau tidak.Jika ditemukan error maka proses run tidak dapat dilanjutkan dan kitaharus melakukan revisi pada node yang mengalami “error” tersebut.Selain itu juga diberikan beberapa informasi lain yaitu berat keseluruhandari piping system yang telah kita buat dan juga menjelaskan letak “centerPage 5

CAESAR II TRAININGof grafity”. COG berfungsi untuk proses erection pada saat konstruksi.Dan kedua yaitu terdapat informasi nozzle calculation. Setelah itu anda akan mendapati box jenis load case seperti berikut ini :Penjelasan Allowable Stress Type dan Load Case :1. (OPE) Operating : Stress yang terjadi akibat beban kombinasiantara sustain load dan expansion load dimana biasa terjadi padakondisi operational.2. (OCC) Occassional : Stress yang terjadi hanya dalam waktu relatifsingkat akibat beban sustain load occassional loading (seperti angin,wave, dll.)3. (SUS)Sustained : Stress yang terjadi secara terus menerus selamaumur operasi akibat tekanan dan berat pipa & fluida.4. (EXP) Expansion: Stress yang terjadi akibat adanya perubahantemperature5. (HYD) Hydrotest:Stress akibat tekanan air saat dilakukanhydrotest.Page 6

CAESAR II TRAINING6.2Basic Refference Data & FormulaLongitudinal Pressure Stress - SlpSlp PD0/4tncode approximationSlp PDi2/(D02- Di2)code exact equation, CAESAR II defaultOperating Stress - unless otherwise specifiedS Slp Fax/A Sb NA(OPE)6.2.1 ASME B31.1 – Power Piping Stress due to Sustained loadingsPressure, weight(live, dead, and under test loads), other mechanicalload.Sl Slp 0.75 i Ma / Z Sh(SUS)i Mc / Z f [ 1.25 (Sc Sh) - Sl ](EXP)Slp 0.75 i Ma / Z 0.75 i Mb / Z k Sh(OCC)P internal design pressure (gauge), psi(kPa)D0 outside diameter of pipe, in (mm)tn nominal wall thickness, in (mm)MA resultan momen pada penampang, in.lb (mm.N)Z section modulus, in3 (mm3)i stress intensification factorsSh Basic material allowable stress pada temp. maksimum, psi(kPa)6.2.2 ASME B31.3 – Piping for Chemical Plant & Petroleum RefinerySl Slp Fax/A Sb Sh22(SUS)sqrt (Sb 4 St ) f [ 1.25 (Sc Sh) - Sl ](EXP)Fax/A Sb Slp k Sh(OCC)Page 7

CAESAR II TRAININGSb [sqrt ( (iiMi)2 (i0M0)2 )]/Z6.2.3ASME B31.4 – Pipeline Transportation System for LiquidHydrocarbon and other Liquid.If FAC 1.0 (fully restrained pipe)FAC E a dT - u SHOOP SHOOPIf FAC 0.001 (buried, but soilrestraints modeled)Fax/A - n SHOOP Sb SHOOP(If Slp Fax/A is compressive)If FAC 0.0 (fully above ground)Slp Fax/A Sb SHOOP(If Slp Fax/A is compressive)(Slp Sb Fax/A) (1.0 - FAC)sqrt ( Sb2 4 St2 )(Slp Sb Fax/A) (1.0 - FAC)6.2.4 0.9 (Syield)(OPE) 0.9 (Syield)(OPE) 0.9 (Syield)(OPE) (0.75) (0.72) (Syield) 0.72 (Syield) 0.8 (Syield)(SUS)(EXP)(OCC)ASME B31.8 – Gas Transmission and DistributionFor Restrained Pipe (as defined in Section 833.1):For Straight Pipe:Max(SL, SC) 0.9ST 0.9STMax(SL, SC)SL 0.9STandSC STCAESAR II prints the controlling stress of the twoSL SP SX SBFor All Other ComponentsSL 0.9ST(OPE)(SUS)(OCC)*(OCC) *(OPE, SUS, OCC)For Unrestrained Pipe (as defined in Section 833.1):SLSEWhere:SL 0.75ST f[1.25(SC SH) – SL](SUS, OCC)(EXP)SP SX SBPage 8

CAESAR II TRAININGSP 0.3SHoop (for restrained pipe)SX SB 0.5SHoop (for unrestrained pipe)R/AMB/Z (for straight pipe/bends with SIF 1.0)SC MR SE ME S T SH SC SU MR/Z (for other components)Max ( SHoop – SL , sqrt[SL2 – SLSHoop SHoop2])sqrt[(0.75iiMi)2 (0.75ioMo)2 Mt2]ME/Zsqrt[(0.75iiMi)2 (0.75ioMo)2 Mt2]Specified Minimum Yield StressTemperature Derating Factor0.33SUT0.33SUSpecified Minimum Ultimate Tensile StressB31.8 Chapter VIIIHoop Stress:Longitudinal Stress:Equivalent Stress:Where:S F1 T Sh F1 S T SL 0.8 SSe 0.9 S(OPE, SUS, OCC)(OPE, SUS, OCC)(OPE, SUS, OCC)Specified Minimum YieldStrengthHoop Stress Design Factor(0.50 or 0.72, see TableA842.22 of the B31.8 Code)Temperature Derating Factor(see Table 841.116A of theB31.8 Code)Page 9

CAESAR II TRAINING6.3Static Output ReportSetelah kita RUN desain yang telah kita buat, akan ditampilkan staticoutput processor seperti di atas.Kita dapat memilih load case dan report yang ingin kita tampilkanseperti box di bawah ini :Setelah kita pilih load Case dan report, akan tampil hasil analisa dariCaesar II seperti di bawah ini :Page 10

CAESAR II TRAINING6.43D - PlotCaesar II dapat menampilkan stress yang terjadi pada piping systemyang telah kita desain dalam bentuk 3D dengan cara memilih 3D Plotpada box di bawah ini :Maka Caesar II akan menampilkan gambar dalam bentuk 3D sepertiberikut :(contoh pemodelan nozzle)Page 11

CAESAR II TRAINING6.5Stress Result AnalyzePada Piping Desain di atas, jika kita memilih load case W P1 akanmenghasilkan nilai stress seperti di bawah ini:Page 12

CAESAR II TRAINING(stress report)(Restrain Report)(Displacement Report)Page 13

CAESAR II TRAINING7. PIPELNE BURRIED MODELLING7.1Soil ModellerUntuk pemodelan pipa di bawah tanah (buried pipe / underground),pertama kita pilih Input – Underground pada piping spreadsheet, dankemudian akan tampil box seperti di bawah ini :Masukkan soil model sesuai dengan data soil yang kita perolehsebagai berikut :Page 14

CAESAR II TRAININGMasukkan soil model yang telah kita isi di atas kedalam box yangterlihat di bawah ini.Pada bagian yang berada di dalam tanah (burried) kita berikan soilmodel dengan model no “2” dan kita klik “from end mesh dan to endmesh” yang artinya burried berada di awal dan di akhir node tersebut.Setelah kita isikan section yang ingin di “burried” pada box tersebut diatas, maka selanjutnya kita klik “convert” dan akan ditampilkan boxseperti di bawah ini :Page 15

CAESAR II TRAININGPada spreadsheet akan terjadi perubahan setelah kita memasukkan“buried”, dimana pada bagian pipa yang mengalami “buried” akanmemiliki nilai restrain yang secara otomatis diberikan oleh CAESAR IIseperti kita lihat box di bawah ini :Plot preview akan terlihat seperti gambar di bawah :Page 16

CAESAR II TRAINING(Gambar 7.1)7.2Contoh Kasus pada “Burried Pipeline”Pada sebuah pipeline yang sangat panjang ( 20 km), sebagian besarpipa akan berada di dalam tanah (burried).Dalam jarak yang sangat panjang tersebut, setiap /- 12 km harusterdapat block valve yang berfungsi untuk menutup aliran fluida jikaterjadi hal2 yang berbahaya sehingga kerusakan dapat di minimalisasi.Block valve biasanya dipasang di atas tanah (above ground)Dengan adanya block valve tersebut, maka pipa dari under ground /buried akan naik ke atas (above ground). Pada perubahan ini akanmenjadi sangat “critical” bagi sebuah system pipeline terutama jikafluida di dalamnya adalah gas yang memiliki temperature dan tekananyang relative tinggi jikan dibandingkan dengan “liquid”.Untuk menghindari kerusakan yang terjadi pada system pipa aboveground dan block valve, maka diperlukan restrain yang sangat kuatuntuk menahan gaya axial dari pipa yang panjang yaitu denganPage 17

CAESAR II TRAININGmemberikan “Anchor Block” pada saat sebelum pipa naik ke ataspermukaan tanah dan pada saat pipa turun kembali ke dalam tanah.Page 18

CAESAR II TRAINING8. LATIHAN PEMODELAN KOMPLEKS8.1Desain and Analisa-Buatlah dan Analisa system piping dari gambar Desain Isometrik dibawah ini :Page 19

CAESAR II TRAININGPage 20

CAESAR II TRAINING9. STRUCTURAL STELL MODELLING9.1Contoh Pemodelan Stell StructurePilih new file dan structural input pada main menu dan klik OK, danakan muncul tampilan berikut :Pilih unit parameter yang akan digunakan dalam pemodelan input, danpilih sumbu vertikan yang diinginkan seperti terlihat di bawah:Page 21

CAESAR II TRAININGPage 22

CAESAR II TRAININGAda 2 metode yang digunakan dalam mendefinisikan model, yaitu elementdefinition dan node/element specification.Setelah kita pilih salah satu dari method di atas, kita akan masuk ke dalaminput structural model sebagai berikut :Page 23

CAESAR II TRAININGStructural model dapat dijalankan (run) secara terpisah/sendiri atau dapatjuga digabungkan dalam pekerjaan piping.Untuk running structural model secara terpisah dapat dilakukan denganlangkah-langkah sebagai berikut :-Setelah seluruh input kita masukkan gunakan File – Save untukkeluar dari modeling, dan melakukan error checking. SelanjutnyaFile – Exit.-Kembali ke main menu Caesar II dan pilih static analysisPage 24

CAESAR II TRAININGUntuk menggabungkan structural modeling ke dalam piping inputdapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :-Pada piping spreadsheet kita pilih Environtment – Include StructuralInpu Files-Kemudian akan muncul dialog box seperti di bawah ini :Browse nama file structural yang telah kita buat tadi dan klik OK-Untuk melakukan penggabungan structur modeling dengan pipingyang telah kita buat diperlukan hal berikut :Diperlukan rigid elemen dengan zeroweight untuk posisi relative pipaterhadap structurePage 25