bab 11 pipe support systems

Bab 11 Pipe Supports SystemBab 11 Pipe Supports System

BAB 11BAB 11

PIPE SUPPORT SYSTEMSPIPE SUPPORT SYSTEMS

BAB 11BAB 11

PIPE SUPPORT SYSTEMSPIPE SUPPORT SYSTEMS

Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem PerpipaanDesain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 1


11.1. PENDAHULUAN11.1. PENDAHULUAN

Untuk memenuhi fungsinya dan ketersediaan ruang di lapangan,

instalasi pipa memerlukan disain tumpuan yang memenuhi p p p y g

persyaratan.

Kriteria utama yg harus dipertimbangkan untuk memilih dan

mendisain penumpu pipa adalah

Mampu memenuhi fungsi tumpuan yang ditentukan.


Jenis dan besarnya beban sistem pipa harus mampu dipikul

oleh tumpuan.

Memperhatikan limitasi ruang.


Beberapa hal lainnya yang perlu diperhatikan adalah :

Temperatur disain yang digunakan untuk memilih clamp, baut-U, tali

pemegang (straps) dan jenis material lain yang langsung berkontak

dengan pipa yang dipengaruhi oleh temperatur fluida dalam pipa.g p p y g p g p p p

Kekuatan komponen penumpu tersebut dapat menurun seiring

bertambahnya temperatur.

Efek ekspansi harus dipertimbangkan dalam menghitungn jarak gap

dan merancang gaya gesek.

Sistem penumpu pipa dengan isolasi panas jangan sampai


mengganggu kinerja isolator pipa.

Jenis penumpu yang dipilih harus dapat memudahkan maintenance,

seperti misalnya penggantian isolator.


Penumpu pipa dan jenis logam lain yang bersentuhan harus dipertimbangkan dengan baik untuk mengurangi efek galvanisasi (korosi).

Semua instalasi pipa termasuk tumpuannya harus diperiksa dan dimaintain secara terus menerus sejak awal start updimaintain secara terus-menerus sejak awal start-up.

Usahakan memilih sistem tumpuan yang memerlukan perawatan sesedikit dan semurah mungkin

Jenis tumpuan yang umum digunakan ada 4 macam, yaitu :

Weight support (Penumpu yang hanya menahan berat)


Weight support (Penumpu yang hanya menahan berat)

Rigid restraint (penyangga kaku)

Snubbers

Sway branches (penguat getar)


11.2. WEIGHT SUPPORT11.2. WEIGHT SUPPORTWeight support dimaksudkan untuk menyangga beban vertikal pada arah gravitasi saja.Penumpu ini digunakan pada :Penumpu ini digunakan pada :

Sistem perpipaan di mana hanya beban deadweight yang merupakan design load.

Lokasi penumpu di mana uplifting load seperti beban termal dan beban seismik tidak mampu mengatasi beban berat sendiri.

Jenis-jenis penumpu dapat dilihat pada Gb 9 1


Jenis jenis penumpu dapat dilihat pada Gb. 9.1

Weight support terdiri dari :Rigid support (penumpu kaku)Variable-spring support (penumpu pegas-variabel)Constant-spring support (penumpu pegas-tetap)



Gb. 9.1 Beberapa jenis weight supports



Gb. 9.1 Beberapa jenis weight supports (sambungan)








Rigid SupportsPenumpu jenis ini dipilih jika terjadi pergerakan pipa di sekitar penumpu akibat beban temperatur. Bentuk penumpu kaku yang sering digunakan adalah berupa asembli pangantung dari batang/kawat baja (rod hanger), seperti pada Gb. 9.2. p g g g j ( g ), p p


Gb. 9.2 Asembli dari rod hanger


Nominal rodDiameter, in

Root areathread, in2

Maximum safe load, pounds

Rod temperature =650oF

Rod temperature =750oF

3/81/25/8

0.0680.1260.202

6101,1301,810

5401,0101,610

Table 9.1 Load-carrying capacity of hot-rolled steel road (ASTM specification)

3/47/81

0.3020.4190.552

2,7103,7704,960

2,4203,3604,420

1 1/41 1/2

0.8891.293

8,00011,630

7,14010,370

1 3/42

2 1/4

1.7442.3003.023

15,70020,70027,200

14,00018,46024,260

2 1/22 3/4

3

3.7194.6195.621

33,50041,58050,580

29,88037,06645,085


3 1/43 1/23 3/4

6.7207.9189.214

60,48071,28082,890

53,90663,49373,855

44 1/44 1/2

10.60812.10013.700

95,400109,000123,000

85,00197,119109,593

4 3/45

15.40017.200

138,000154,000

122,958137,214


Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan dan pemasangan penumpu kaku adalah sbb.

Pergerakan pipa akibat beban panas saat operasi tidak boleh me-ngakibatkan sudut kawat baja penggantung terhadap vertikal lebih dari 4o. Hal ini dapat dihindarkan dgn membuat offset sebesar +/- 4odari 4 . Hal ini dapat dihindarkan dgn membuat offset sebesar / 4sebelum operasi (kondisi dingin), Gb. 9.3 (b) atau dengan membuat sliding/roller-type support.Kawat baja penggantung dan aksesoris lain dari penumpu ini harus mampu menahan beban maksimum yang mungkin dialami pipa seperti berat sendiri, beban temperatur, dan beban gempa.Diameter kawat baja penggantung minimum untuk pipa kecil


(diameter pipa < 2 in.) adalah 3/8 in. Sedangkan untuk pipa besar (diameter >2,5 in.) adalah 1/2 in.Jenis kawat baja penggantung yang dipilih harus mempunyai fleksibilitas dan adjutability gerak yang cukup untuk memenuhi fungsinya.


OFFSETPOSITION

OPERATINGCONDITION


Gb. 9.3 Limitasi defleksi sudut kabel penggantung pada rigid support


Jenis penumpu lain yang digunakan untuk menumpu pipa vertikal adalah riser clamp.

Gb. 9.4 Riser clamp dua-baut


Riser clamp ini diikat dengan pasangan baut dan mur.Kekencangan baut dibuat sedemikian rupa sehingga pada saat tidak beroperasi gaya gesek yang terjadi mampu menahan gaya berat.Tumpuan jenis ini tidak dapat menahan gaya ke atas akibat beban temperatur pada saat beroperasi.


Rigid support jenis sliding diberikan pada Gb. 9.5


Gb. 9.5 Jenis-jenis sliding support


Jika tumpuan jenis sliding yang digunakan, maka hal utama yang harus diperhatikan adalah :

Gaya gesek yang terjadi antara pipa dan support harus lebih kecil dari gaya horisontal akibat beban temperatur untukkecil dari gaya horisontal akibat beban temperatur untuk menghindari kegagalan pada pipa.

Untuk memperkecil gaya gesek yang terjadi, tumpuan ini dapat dilengkapi dengan pelat pelumas (lubricating plate) yang diletakkan antara pipa dan support.

Dalam pemilihan lubricating plate, harus dijamin bahwa


materialnya cocok (tidak mengakibatkan korosi atau kerusakan lain) pada pipa. Contoh : Material Teflon sering digunakan, tetapi karena material ini mudah mengalami degradasi, maka harus diganti secara periodik


Variabel-Spring Supports, VSSJenis tumpuan ini dipilih bila pergerakan pipa yang terjadi akibat beban termal cukup besar. Tumpuan ini dilengkapi dengan sistem pegas yang dapat p g p g p g y g pmemberikan gaya tumpuan yang bervariasi akibat gerakan pipa ke arah vertikal.Pegas awalnya diberi gaya (tekan) awal sebelum instalasi.Gerakan pipa ke atas akan menyebabkan pegas bertambah panjang dan mengurangi gaya pegas.Gerakan pipa ke bawah akan menambah kompresi pegas


Gerakan pipa ke bawah akan menambah kompresi pegas, sehingga gaya pegas menjadi bertambah.Jenis tumpuan ini diperlihatkan pada Gb. 9.6Jenis-jenis pegas standard yang digunakan pada tumpuan ini dapat dilihat pada Gb. 9.7



Gb. 9.6 Jenis-jenis tumpuan variable-spring



Gb. 9.7 Contoh pegas standard yang digunakan pada variable-spring supports


Spring

size

Load @ Mid Point

Weight each

Rod

Size A

R.H. Thread

Length

Cassi-ng

lengthB

Cassing Dia.C

Bot’m rod

Engagement

F

Top rod

EngagementG

Height of pin

H R T

Lug hole/Eye nut opening Dia.

Rod Take-out Overall length X

Z

Type AE

Type BJ

Type A Type B

Min. Max. Min. Max.

012

69100128

444

½ 3411/1651/1647/16

315/16

1 7/16 21/8 13/16 ½ 1½41/841/847/8

613/16614/16711/16

53/1659/166 3/16

75/1686/1677/16

81/481/291/2

101/2101/2111/4

11/41

11/4

Table 9.2 Standard spring types A and B – typical dimensions

2 128 4 47/16 6 47/8 711/16 6 3/16 77/16 91/2 111/4 11/4

345

166223299

789

½ 343/1653/1657/16

53/4 1 7/16 21/8 13/16 ½ 1½41/8

51/1651/16

613/16711/16711/16

53/1665/1665/16

63/1679/1673/16

81/491/291/2

101/2101/2111/4

3/811/43/8

678

399532713

141617

½ 353/1663/1667/16

69/16 1 1/8 24/16 3/8 ½ 1½51/16513/16513/16

883/483/4

611/1677/1677/16

713/16813/1687/16

97/8104/8104/8

114/8123/8123/8

11/811/4

1

91011

95012351615

364344

¾ 471/8

8811/16

81/8 11/4 11/8 21/4 15/16 ½ 1½69/16

7513/16

915/16103/493/16

815/1691/8

83/16

103/8103/8911/14

121/8126/16113/4

137/8143/16131/8

17/1618/16113/16

121314

213828503800

384649

11

1¼

445

783/884/8

81/811/411/413/4

11/831/1631/16315/16

16/1616/16111/16

¾¾1

22

2½

61/1675/1679/16

101/4111/2124/8

87/16911/16107/16

121/414

51/4

1213/16141/16161/16

143/161513/161713/16

113/162

21/4

151617

513071259500

527185

1¼1½1¾

556

84/810

111/481/8

13/424/1624/16

11/813/413/4

315/16313/16

3

111/16113/1621/2

11¾

1½42

79/16713/1697/16

124/8131/2

143/16

107/1612

131/2

121/414

51/4

163/16173/8

19

1715/16193/8203/4

113/142

21/4

1819

1264516805

184204

22¼ 7

123/8133/8 123/4 3 21/8

441/2

34

¾¾

22/824/8

93/8104/8

157/8173/8

143/8161/8

171/8187/8

213/8234/8

234/8253/8

21/823/4


1920

1680522325

204258

2¼2½

7 133/8151/2

123/4 3 21/8 41/241/4

44

¾1

24/827/8

104/8141/8

173/8211/8

161/8181/2

187/8211/2

234/827

253/8263/4

23/43

2122

2988839591

299371

2¾3

8 171/2213/4

13 1313/16 3 41/45

44

1 31/833/8

153/4203/16

217/16267/16

203/4251/4

24283/4

291/4341/4

3136

31/431/2


Pemilihan tumpuan ini dimaksudkan untuk memberikan setting beban yang akan memberikan urutan pembebanan yang benar mulai saat instalasi sampai pada kondisi operasinya.Secara simultan diinginkan bahwa beda antara “cold load” dan “operating/hot load” tidak terlalu berlebihan.Hubungan antara kedua beban tersebut menuruti rumus

Δ+= kloadhot load ColdYang mana

(N)lbsettingoninstallatiloadCold =


positif) diambil atas ke an(perpindah (mm) in. operasi, kondisi ke beroperasi tidak kondisi dari tumpuan pada pipa vertikal gerakan

pegas kekakuank(N) lb spring, by carried hardawre spport of Weight load Weightload Hot

(N)lbsetting, oninstallati loadCold

=Δ=

+=


Selection of variable springsThe key criterion in selecting the size and series of a variable spring is a factor known as variability. This is a measurement of the percentage change in supporting force between the hot

d ld iti f i d i l l t d f f land cold positions of a spring and is calculated from formula

The cold load is calculated by adding (for up movement) or subtracting (for down movement) the product of spring rate

loadhotk

loadhotloadcoldloadhot

yVariabilit Δ=

−=


subtracting (for down movement) the product of spring rate times movement to or from the hot load. If an allowable is not specified, good practice would be to use 25% for non-critical piping and 10% for critical piping.


To size a spring1. Calculate the maximum allowable spring rate from the formula:

movementloadhotyvariabilitrate Spring ×

=

2. Determine the size by finding the hot load in the chart.3. Stay in that size column and choose the series with a spring

rate equal to or less than the value calculated above.4. Calculate the cold load and check that both hot and cold

loads fall within the working range.

movement


5. If this condition is not met, move to an adjacent size and rework.If load, movement, variability, or available space prohibits the use of a variable spring, the use of a constant support should be considered.


Working range deflection, in. Hanger size

Long-range Mid-range Short-range 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

43 64 82 106 142 190 252 336 450 600 780

44 66 84 109 146 196 260 347 465 620 806

46 68 87 113 151 202 269 358 480 640 832

47 70 90 116 156 208 277 370 495 660 858

Res

erve

ran

ge

Table 9.3 Table for selection of variable spring

49 72 92 120 160 215 286 381 510 680 884

0.0 0.0 0.0 50 74 95 123 165 221 294 392 525 700 910

0.2 0.1 52 76 98 127 170 227 302 403 540 720 926

0.4 0.2 0.1 53 78 100 130 174 234 311 414 555 740 962

0.6 0.3 55 80 103 134 179 240 319 426 570 760 988

0.8 0.4 0.2 56 82 106 137 184 246 328 437 585 780 1,014

1.0 0.5 57 84 108 140 188 252 336 448 600 800 1,040

1.2 0.6 0.3 59 87 111 144 193 295 344 459 615 820 1,066

1.4 0.7 60 89 114 147 198 265 353 470 630 840 1,092

1.6 0.8 0.4 62 91 117 151 203 271 361 482 645 860 1,118

1.8 0.9 63 93 119 154 207 278 370 493 660 880 1,144

Re


2.0 1.0 0.5 65 95 122 158 212 284 378 504 675 900 1,170

2.2 1.1 66 97 125 161 217 290 386 515 690 920 1,196

2.4 1.2 0.6 68 99 127 165 221 297 395 526 705 940 1,222

2.6 1.3 69 101 130 168 226 303 403 538 720 960 1,248

2.8 1.4 0.7 71 103 133 172 231 309 412 549 735 980 1,274

3.0 1.5 72 105 135 175 235 315 420 560 750 1,000 1,300

3.2 1.6 0.8 74 108 138 179 240 322 428 571 765 1,020 1,326

3.4 1.7 75 110 141 182 245 328 437 582 780 1,040 1,352

3.6 1.8 0.9 77 112 144 186 250 334 445 594 795 1,060 1,378

Wor

king

rang

e


Hanger size Total spring deflection, in.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Short range Mid range Long range

1,020 1,350 1,800 2,400 3,240 4,500 6,100 7,990 10,610 14,100 18,750 25,006 0.0 0.0 0.0

1,054 1,395 1,860 2,480 3,348 4,650 6,200 8,256 10,964 14,570 19,375 25,839 0.1 0.2

1,088 1,440 1,920 2,560 3,456 4,800 6,400 8,522 11,318 15,040 20,000 26,673 0.1 0.2 0.4

1,122 1,495 1,980 2,640 3,564 4,950 6,600 8,788 11,672 15,510 20,625 27,506 0.3 0.6

1 156 1 530 2 040 2 720 3 672 5 100 6 800 9 054 12 206 15 980 21 250 28 340 0 2 0 4 0 8

Table 9.3 Table for selection of variable spring (cont’)

1,156 1,530 2,040 2,720 3,672 5,100 6,800 9,054 12,206 15,980 21,250 28,340 0.2 0.4 0.8

1,190 1,575 2,100 2,800 3,780 5,250 7,000 9,320 12,380 16,450 21,875 29,173 0.5 1.0

1,224 1,620 2,160 2,880 3,888 5,400 7,200 9,586 12,734 16,920 22,500 30,007 0.3 0.6 1.2

1,258 1,665 2,220 2,960 3,996 5,550 7,400 9,852 13,088 17,390 23,125 30,840 0.7 1.4

1,292 1,710 2,280 3,040 4,104 5,700 7,600 10,118 13,442 17,860 23,750 31,674 0.4 0.8 1.6

1,326 1,755 2,340 3,120 4,212 5,850 7,800 10,384 13,796 18,330 24,375 32,507 0.9 1.8

1,360 1,800 2,400 3,200 4,320 6,000 8,000 10,650 14,150 18,800 25,000 33,340 0.5 1.0 2.0

1,394 1,845 2,460 3,280 4,428 6,150 8,200 10,916 14,504 19,270 25,625 34,174 1.1 2.2

1,428 1,890 2,520 3,360 4,536 6,300 8,400 11,182 14,858 19,740 26,250 35,007 0.6 1.2 2.4

1,462 1,935 2,580 3,440 4,644 6,450 8,600 11,448 15,212 20,210 26,875 35,841 1.3 2.6

1 496 1 980 2 640 3 520 4 752 6 600 8 800 11 714 15 566 20 680 27 500 36 674 0 7 1 4 2 8


1,496 1,980 2,640 3,520 4,752 6,600 8,800 11,714 15,566 20,680 27,500 36,674 0.7 1.4 2.8

1,530 2,025 2,700 3,600 4,860 6,750 9,000 11,980 15,921 21,250 28,125 37,508 1.5 3.0

1,564 2,070 2,760 3,680 4,968 6,900 9,200 12,246 16,274 21,620 28,750 38,341 0.8 1.6 3.2

1,598 2,115 2,820 3,760 5,076 7,050 9,400 12,512 16,628 22,090 29,375 39,175 1.7 3.4

1,632 2,160 2,880 3,840 5,184 7,200 9,600 12,778 16,982 22,560 30,000 40,008 0.9 1.8 3.6

1,666 2,205 2,940 3,920 5,292 7,350 9,800 13,044 17,336 23,030 30,625 40,842 1.9 3.8

1,700 2,250 3,000 4,000 5,400 7,500 10,000 13,310 17,690 23,500 31,250 41,675 1.0 2.0 4.0

1,734 2,295 3,060 4,080 5,508 7,650 10,200 13,576 18,044 23,970 31,875 42,509 2.1 4.2

1,768 2,340 3,120 4,160 5,616 7,800 10,400 13,842 18,398 24,440 32,500 43,342 1.1 2.2 4.4


Working range deflection, in. Hanger size

Long-range Mid-range Short-range 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3.8 1.9 78 114 146 189 254 341 454 605 810 1,080 1,404

4.0 2.0 1.0 80 116 149 193 159 347 462 616 825 1,100 1,430

4.2 2.1 81 118 152 196 164 353 470 627 840 1,120 1,456

4 4 2 2 1 1 83 120 154 200 168 360 479 638 855 1 140 1 482

Wor

king

rang

e


4.4 2.2 1.1 83 120 154 200 168 360 479 638 855 1,140 1,482

4.6 2.3 84 122 157 203 173 366 487 650 870 1,160 1,508

4.8 2.4 1.2 86 124 160 207 178 372 496 661 885 1,180 1,534

5.0 2.5 88 126 162 210 182 378 504 672 900 1,200 1,560

89 129 165 214 187 385 512 683 915 1,220 1,586

90 131 168 217 192 391 521 694 930 1,240 1,612

92 133 171 221 297 397 529 706 945 1,260 1,638

93 135 173 224 301 404 538 717 960 1,280 1,664

95 137 176 228 306 410 546 728 975 1,300 1,690

Spring rate, Pounds per inch of deflection30 42 54 70 94 126 168 224 300 400 520

Res

erve

ran

ge


15 21 27 35 47 63 84 112 250 200 260

7 10 13 17 23 31 42 56 75 100 130


Hanger size Total spring deflection, in.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Short range Mid range Long range

1,802 2,385 3,180 4,240 5,724 7,950 10,600 14,108 18,752 24,910 33,125 44,176 2.3 4.6

1,836 2,430 3,240 4,320 5,832 8,100 10,800 14,374 19,106 25,380 33,750 45,009 1.2 2.4 4.8

1,870 2,475 3,300 4,400 5,940 8,250 11,000 14,640 19,460 25,850 34,375 45,843 2.5 5.0


1,904 2,250 3,360 4,480 6,048 8,400 11,200 14,906 19,814 26,320 35,000 46,676 1.3 2.6 5.2

1,938 2,565 3,420 4,560 6,156 8,550 11,400 15,172 20,168 26,790 35,625 47,510 2.7 5.4

1,972 2,610 3,480 4,640 6,264 8,700 11,600 15,438 20,522 27,260 36,250 48,343 1.4 2.8 5.6

2,006 2,655 3,540 4,720 6,372 8,850 11,800 15,704 20,876 27,730 36,875 49,177 2.9 5.8

2,040 2,700 3,600 4,800 6,480 9,000 12,000 15,970 21,230 28,200 37,500 50,010 1.5 3.0 6.0

2,074 2,745 3,660 4,880 6,588 9,150 12,200 16,236 21,584 28,670 38,125 50,844 3.1 6.2

2,108 2,790 3,720 4,960 6,696 9,300 12,400 16,502 21,938 29,140 38,750 51,677 1.6 3.2 6.4

2,142 2,835 3,780 5,040 6,804 9,450 12,600 16,768 22,292 29,610 39,375 52,511 3.3 6.6

2,176 2,880 3,840 5,120 6,912 9,600 12,800 17,034 22,646 30,080 40,000 53,344 1.7 3.4 6.8

2,210 2,925 3,900 5,200 7,020 9,750 13,000 17,300 23,000 30,550 40,635 54,178 3.5 7.0


680 900 1,200 1,600 2,160 3,000 4,000 5,320 7,080 9,400 12,500 16,670

340 450 600 800 1,080 1,500 2,000 2,660 3,540 4,700 6,250 8,335

170 225 300 400 540 750 1,000 1,330 1,770 2,350 3,125 4,167


Constant-spring Supports, CSSTumpuan ini dipilih bila pergerakan pipa yang terjadi akibat beban termal terlalu besar (lebih dari 2 in.) dan tumpuan jenis VSS tidak mamp menahan beban tsbVSS tidak mampu menahan beban tsb.Tumpuan ini juga digunakan pada bagian pipa yang mengalami tegangan kritis atau pada bagian dekat peralatan yang mensyaratkan beban yang tetap kecil pada sambungannya.Contoh tumpuan jenis ini diperlihatkan pada Gb. 9.8.Penggunaan CSS adalah untuk memberikan gaya-reaksi


tumpuan yang konstan sehingga menghasilkan gaya yang seragam di sepanjang pipa.Beberapa contoh aplikasi CSS ditunjukkan pada Gb. 9.9



Gb. 9.8 Contoh constant-spring supports



Gb. 9.9 Contoh aplikasi constant-spring supports


Table 9.4 Table of constant-support selection chartHanger

sizeLoad in pounds for total travel in inches

1.5 2.0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

1144173

108130

86104

7287

6274

5465

4858

4352

3947

3643

3340

3137

2935

2733

2 204 153 122 102 87 77 68 61 56 51 47 44 41 36

3 233 175 140 117 100 88 78 70 64 58 54 50 47 44

4 280 210 168 140 120 105 93 84 76 70 65 60 56 53

5 327 245 196 163 140 123 109 96 89 82 75 70 65 61

6 373 280 224 187 160 140 124 112 102 93 86 80 75 70

7 451 38 270 225 193 169 150 135 123 113 104 97 90 85

8 527 395 316 263 226 196 176 158 144 132 122 113 105 99

9 600 450 360 300 257 225 200 180 164 150 138 129 120 113

10 727 545 436 363 311 273 242 218 198 182 168 156 145 136

11 851 638 510 425 365 319 284 255 232 213 196 182 170 160

12 977 733 586 489 419 367 326 293 267 244 226 209 195 183

13 1 177 883 706 589 505 442 392 353 321 294 272 252 235 221


13 1,177 883 706 589 505 442 392 353 321 294 272 252 235 221

14 1,373 1,030 824 687 589 515 458 412 375 343 317 294 275 258

15 1,573 1,180 944 787 674 590 524 472 429 393 363 337 315 295

16 1,893 1,420 1,136 947 811 710 631 568 516 473 327 406 379 355

17 2,217 1,663 1,330 1,109 950 832 739 665 605 554 512 475 443 416

18 2,540 1,905 1,524 1,270 1,089 953 847 762 693 635 586 544 508 476 448

19 2,025 1,620 1,350 1,157 1,013 900 810 736 675 623 579 540 506 476

20 2,145 1,716 1,430 1,226 1,073 953 858 780 715 660 613 572 536 505


Table 9.4 Table of constant-support selection chart (cont’)Hanger

sizeLoad in pounds for total travel in inches

1.5 2.0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

21 2,335 1,868 1,557 1,334 1,168 1,038 934 849 778 718 667 623 584 549

22 2,525 2,020 1,683 1,442 1,263 1,122 1,010 918 842 777 721 673 631 594

23 2,710 2,168 1,807 1,549 1,355 1,204 1,064 985 903 834 775 723 678 638

24 2,910 2,328 1,940 1,663 1,455 1,293 1,164 1,056 970 958 831 776 728 685

25 3,110 2,488 2,073 1,777 1,555 1,382 1,244 1,131 1,037 957 889 829 778 732

26 3,310 2,648 2,207 18,91 1,655 1,471 1,324 1,204 1,103 1,018 946 883 828 779

27 3,630 2,904 2,420 2,074 1,815 1,613 1,452 1,320 1,210 1,117 1,037 968 908 854

28 3,950 3,160 2,633 2,257 1,975 1,756 1,580 1,436 1,317 1,215 1,129 1,053 968 929

29 4,270 3,416 2,847 2,440 2,135 1,896 1,708 1,553 1,423 1,314 1,220 1,139 1,068 1,005

30 4,535 3,628 3,023 2,591 2,268 2,016 1,814 1,649 1,512 1,395 1,296 1,209 1,134 1,067

31 4,795 3,836 3,197 2,740 2,398 2,131 1,918 1,744 1,598 1,475 1,370 1,279 1,199 1,128

32 5,060 4,048 3,373 2,891 2,530 2,249 2,024 1,840 1,687 1,557 1,446 1,349 1,265 1,191

33 5,295 4,236 3,530 3,026 2,648 2,353 2,118 1,765 1,965 1,629 1,513 1,412 1,324 1,245

34 5 625 4 420 3 683 3 157 2 763 2 456 2 210 2 009 1 842 1 700 1 579 1 473 1 381 1 300


34 5,625 4,420 3,683 3,157 2,763 2,456 2,210 2,009 1,842 1,700 1,579 1,473 1,381 1,300

35 4,696 3,913 3,354 2,935 2,609 2,348 2,135 1,957 1,806 1,677 1,565 1,468 1,381

36 4,968 4,140 3,549 3,105 2,760 2,484 2,258 2,070 1,911 1,774 1,656 1,553 1,416

37 5,240 4,367 3,743 3,275 2,911 2,620 2,382 2,183 2,015 1,871 1,747 1,638 1,541

38 5,616 4,680 4,011 3,510 3,120 2,808 2,553 2,340 2,160 2,006 1,872 1,755 1,652

39 5,988 4,990 4,277 3,743 3,327 2,994 2,722 2,495 2,303 2,139 1,996 1,871 1,761

40 6,360 5,300 4,543 3,975 3,533 3,180 2,891 2,650 2,446 2,271 2,120 1,988 1,871

41 6,976 5,813 4,983 4,360 3,876 3,488 3,171 2,907 2,683 2,491 2,325 2,180 2,052


Table 9.4 Table of constant-support selection chart (cont’)

Hanger size

Load in pounds for total travel in inches

1.5 2.0 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

42 7,588 6,232 5,420 4,743 4,216 3,794 3,449 3,162 2,919 2,710 2,529 2,371 2,232

43 8,200 6,833 5,857 5,125 4,556 4,100 3,727 3,417 3,154 2,929 2,733 2,583 2,412

44 8,724 7,270 6,231 5,453 4,847 4,362 3,965 3,635 3,355 3,116 2,908 2,726 2,566

45 9,284 7,737 6,831 5,803 5,158 4,642 4,220 3,868 3,571 3,316 3,095 2,901 2,731

46 9 760 8 133 6 971 6 100 5 422 4 880 4 436 4 067 3 754 3 486 3 253 3 050 2 87146 9,760 8,133 6,971 6,100 5,422 4,880 4,436 4,067 3,754 3,486 3,253 3,050 2,871

47 10,376 8,647 7,411 6,485 5,764 5,188 4,716 4,323 3,991 3,706 3,459 3,243 3,052

48 10,988 9,157 7,848 6,868 6,104 5,494 4,995 4,578 4,226 3,924 3,663 3,434 3,232

49 11,600 9,667 8,286 7,250 6,444 5,800 5,273 4,833 4,462 4,143 3,867 3,625 3,412

50 10,367 8,886 7,775 6,911 6,220 5,855 5,183 4,785 4,443 4,147 3,886 3,659

51 11,067 9,486 8,300 7,378 6,640 6,036 5,533 5,108 4,743 4,427 4,150 3,906

52 11,847 10,154 8,885 7,896 7,108 6,462 5,923 5,473 5,077 4,739 4,443 4,181

53 12,623 10,820 9,468 8,415 7,574 6,886 6,311 5,826 5,410 5,049 4,734 4,455

54 13,400 11,486 10,050 8,933 8,040 7,309 6,700 6,185 5,743 5,360 5,025 4,730

55 14,713 12,611 11,035 9,809 8,828 8,026 7,356 6,791 6,306 5,885 5,518 5,193


56 16,023 13,734 12,018 10,682 9,614 8.740 8,011 7,396 6,867 6,409 6,009 5,855

57 17,333 14,857 13,000 11,555 10,400 9,455 8,666 8,000 7,429 6,933 6,500 6,118

58 18,423 15,791 13,818 12,282 11,054 10,049 9,211 8,503 7,896 7,369 6,809 6,503

59 19,510 16,723 14,633 13,007 11,706 10,642 9,755 9,005 8,362 7,804 7,316 6,886

60 20,600 17,657 15,450 13,733 12,360 11,238 10,300 9,508 8,829 8,240 7,725 7,271

61 21,890 18,763 16,418 14,593 13,134 11,940 10,945 10,103 93,82 8,756 8,209 7,726

62 23,176 19,665 17,383 15,451 13,906 12,642 11,588 10,697 9,933 9,270 8,691 8,180

63 24,463 20,968 18,348 16,309 14,678 13,344 12,231 11,291 10,484 9,785 9,174 8,634


11.3. RIGID RESTRAINT11.3. RIGID RESTRAINTTumpuan ini digunakan untuk menahan pergerakan pipa akibat beban berat, beban temperatur, dan beban lain .

Tumpuan ini dipilih bila pergerakan pipa akibat beban temperaturTumpuan ini dipilih bila pergerakan pipa akibat beban temperatur cukup kecil sehingga tidak memerlukan tumpuan yang memungkinkan pergerakan, seperti jenis pegas atau snubber.

Rigid restraint dapat dibuat dengan menggunakan jenis barang jadi (rigid struts) atau dibuat dari profil baja (rigid frames).

Pemilihan rigid struts atau rigid frames umumnya didasarkan


pada beberapa aspek, yaitu : kendala ruang, jumlah arah di mana pipa harus ditahan secara simultan, deliver time, dsb.

Tumpuan rigid struts dan rigid frames masing-masing dapat dilihat pada Gb. 9.10 dan 9.11.



Gb. 9.10 Contoh rigid struts assembly



Gb. 9.11 Contoh rigid frames assembly dengan U-bolt


U-bolt hanya memberikan tumpuan pada 2 arah, walaupun shear capacity dari U-bolt lebih kecil dari tensile capacity-nya. Oleh karena itu, penggunaan U-bolt umumnya dibatasi untuk kondisi di mana beban arah lateral adalah kecil, seperti misalnya sistem pipa yang tidak menerima beban gempa dan pergerakan akibat beban termal juga kecil.

Bila diinginkan untuk menahan pipa pada semua arah pada suatu lokasi saja, maka tumpuan jenis ini disebut anchor.


Gb. 9.12 Contoh tumpuan jenis anchor


11.4. SNUBBERS11.4. SNUBBERSSnubber dipilih untuk memberikan kemungkinan pergerakan pipa yang lambat akibat pembebanan termal dan mampu memegang pipa seperti tumpuan kaku (rigid) jika pergerakan pipa akibatpipa seperti tumpuan kaku (rigid) jika pergerakan pipa akibat beban seismik atau beban lain yang berlangsung cepat.Jadi snubber dapat bertindak sekaligus seperti weight support dan rigid restraint.

Snubber ada 2 jenis, yaitu : Hydraulic dan Mechanical.



Hydraulic Snubbers


Gb. 9.13 Hydraulic Snubber


Snubber hidrolik dibuat dari piston dan reservoir dua-bilik (double chamber resevoir).Pergerakan piston, akibat pergerakan pipa yang mengalami beban termal akan mendorong fluida dalam reservoir melalui lubang kecil diantara dua bilik.Bila laju piston mencapai suatu nilai tertentu (yang dapat distel), sebuah katup akan menutup lubang kecil tersebut sehingga fluida berhenti mengalir yang menyebabkan snubber bersifat seperti rigid restraints.Beberapa kelemahan hydraulic snubber adalah


Beberapa kelemahan hydraulic snubber adalah penyumbatan dini lubang kecil akibat kotoran/korosi atau benda lain dalam fluida, rentan terhadap kebocoran fluida, degradasi sifat fluida akibat radiasi, dsb.


Mechanical Snubbers

Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem PerpipaanDesain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan 41Gb. 9.14 Mechanical Snubber


Snubber mekanik sepenuhnya beroperasi secara mekanik, tanpa sedikitpun ada fluida (hidrolik).Snubber ini dirancang untuk dapat memberikan tumpuan rigid, jika limit percepatan yang ditetapkan telah dilewati.jika limit percepatan yang ditetapkan telah dilewati.Pada kondisi percepatan yang lebih kecil, tumpuan ini bersifat seperti spring support yang mengijinkan adanya gerakan bebas pada pipa.Kombinasi/konfigurasi beberapa snubber dan tumpuan lain dibuat untuk memperoleh tumpuan dengan karakteristik


tertentu. Contoh beberapa konfigurasi snubber ditunjukkan pada Gb. 9.15.



Gb. 9.15 Contoh konfigurasi beberapa snubber


Sway BracesSway Braces


Gb. 9.16 Sway braces


Sway braces digunakan untuk mengurangi efek getaran pada sistem perpipaan.

Sway brace mirip dengan variable-spring support, tetapi pegas pada sway braces tidak menerima preload saat sistem beroperasiberoperasi.

Bila pipa mengalami getaran, maka sway braces akan terdefleksi dan memberikan gaya pengembali (restoring force) sebesar kekakuan pegas dikali perpindahan pipa.

Efek dari sway braces pada sistem perpipaan adalah untuk memperbesar nilai K dalam persaman getaran sistem pipa sbb.


)()()()( tFtKXtXCtXM =++...

Bila nilai K meningkat, maka frekuensi pribadi sistem pipa akan membesar sehingga jauh dari frekuensi eksiasi.


Base PlateBase PlateBase plate adalah bagian yang tidak terpisahkan dari struktur tumpuan pipa.


Gb. 9.17 Base plate


Multiple Pipe Restraint Frames, MPRFMultiple Pipe Restraint Frames, MPRFUntuk menumpu pipa yang banyak sering digunakan multiple restraint. Keseimbangan gaya pada MPRF harus tetap dijamin.


Gb. 9.18 Multiple pipe support frames


11.5. PROSES DISAIN TUMPUAN PIPA11.5. PROSES DISAIN TUMPUAN PIPA

1. PendahuluanProses disain dan pembangunan konstruksi suatu power plant atau pabrik proses memerlukan langkah langkah disain yang mungkinpabrik proses memerlukan langkah-langkah disain yang mungkin memerlukan waktu cukup lama. Untuk itu diperlukan manajemen pembagian pekerjaan yang baik dan alokasi waktu yang tepat untuk setiap tahap pekerjaan.

Untuk memperoleh hasil disain yang optimal, maka proses disain harus dilakukan jauh sebelum proses konstruksi dimulai. Hal ini dilakukan agar perancang mempunyai waktu yang cukup untuk melakukan iterasi


perancang mempunyai waktu yang cukup untuk melakukan iterasi perhitungan, sehingga diperoleh disain yang optimal.

Kadangkala dalam proses disain diperlukan suatu checklist, yang dibuat sendiri oleh perancang atau perusahaan. Checklist ini diharapkan dapat memudahkan perancang untuk mengecek hasil pekerjaan setiap saat.


2. Persiapan informasi/data yang dibutuhkanProses mendisain tumpuan pipa tidak akan pernah berhasil dengan baik bila data/informasi yang dibutuhkan masih belum tersedia. Secara umum klasifikasi data yang diperlukan untuk mendisain tumpuan pipa antara lain :

Dokumen disain, seperti piping codes, standard disain yang digunakan, kriteria disain dari proyek yang dikerjakan, besar beban yang ditahan, katalog material dari vendor, standard disain dari industri, dll.

Gambar instalasi pipa yang memperlihatkan rute pipa dan instalai lain termasuk peralatan dan struktur sekitarnya.


termasuk peralatan dan struktur sekitarnya.

Gambar 3 dimensi rute pipa dan struktur di sekitarnya untuk memperkirakan ruang dan jenis serta posisi penumpuan yang tepat.

Line list yang berisi schedule pipa, tekanan, temperatur, spesifikasi codes, kebutuhan isolasi, material pipa dan fluida kerja.



Gb. 9.19 Contoh gambar 3D instalasi pipa dan struktur di sekitarnya


3. Memilih lokasi tumpuanBila data-data yang dibutuhkan telah diperoleh, maka perancang dapat menentukan lokasi penempatan tumpuan. Penempatan tumpuan ini dibatasi oleh ruang yang tersedia dan kondisi struktur yang ada sebagai tempat tumpuan

Kriteria penempatan tumpuan :

Pada pipa lurus, hindarkan penempatan tumpuan pada fitting atau komponen sambungan.

Letakkan tumpuan pada tempat yang memungkinkan adanya ruang untuk inspeksi dan perawatan.


Letakkan tumpuan sedekat mungkin dengan beban yang terkonsentasi atau bagian yang mendapat beban besar, seperti katup, percabangan, flens, dll.

Letakkan tumpuan dekat dengan belokan pipa.


Setelah titik-titik tumpuan ditentukan dan proses perhitungan tumpuan telah selesai dilakukan, maka pada disain tumpuan digambarkan skets tumpuan secara lengkap, termasuk instalasi lain yang berada dekat dengan tumpuan.


Gb. 9.20 Contoh penempatan tumpuan



Gb. 9.21 Contoh skets posisi tumpuan dan instalasi di sekitarnya


4. Membuat gambar isometri tumpuan

Langkah selanjutnya adalah membuat gambar isometri dari

disain tumpuan pipa.

Jenis tumpuan dipilih berdasarkan perhitungan awal analisis

tegangan pada instalasi pipa yang akan ditumpu.

Arah restraint dari masing-masing tumpuan yang

di k dk h di b k d j l hi


dimaksudkan harus digambarkan dengan jelas, sehingga

tidak terjadi kekeliruan saat perhitungan tegangan pipa.


5. Analisis tegangan pada pipaBila lokasi tumpuan dan arah restraintnya telah ditentukan, maka selanjutnya perhitungan tegangan dapat dilakukan. Perhitungan ini dilak kan berdasarkan codes and standard ang dig nakanini dilakukan berdasarkan codes and standard yang digunakan oleh perancang dan industri.

Dari hasil perhitungan awal tegangan, tumpuan pipa dapat dikoreksi dan dioptimalkan untuk mendapatkan tegangan yang aman. Tumpuan dapat saja ditambah, dikurangi atau diganti. Tentu saja harus tetap memperhatikan berbagai aspek/ kompromi


Tentu saja harus tetap memperhatikan berbagai aspek/ kompromi antara ruang, biaya, dsb. Perhitungan tegangan dapat dilakukan dengan baik jika perhitungan beban termal dan beban lainnya telah dapat dilakukan dengan baik dan benar.


6. Perhitungan beban pada tumpuanPerhitungan beban haruslah memperhatikan semua aspek beban

yang diterima oleh sistem pipa saat operasi seperti beban termal,

beban seismik, dll.

Kondisi beban yang digunakan dalam perhitungan beban

tumpuan adalah kondisi beban maksimum, yaitu beban saat

belum operasi dan saat operasi {yaitu beban berat (DW), beban

temperatur (TH), beban seismik (EQ)}.


Jadi beban tumpuan haruslah memperhitungkan penjumlahan

semua beban yanga dialami pipa, yaitu (DW + TH + EQ).


Sample Support Load and Movement Summary Sheet

Mark no: MS-R-43 Stress Iso: 4733

Function: Lateral support Node pt.: 27

System: Main steam Stress calculation: 341 Rev 1

Load caseForce Deflection Stress, psi

(kPa)F(x) F(y) F(z)

Table 9.5 Example of load calculation

Δ Δ ΔF(x) F(y) F(z)

Thermal (TH) ----Start-up

-- -- 1,543 -1.03 0.57 0.0 1,122(7,736)

Thermal ----Operation

-- -- 4,251 -2.97 1.51 0.0 3,113(21,464)

Dead Weight (DW)

-- -- -1,250 0.02 -0.07 0.0 1,237(8,529)

Seismic -- -- + 12,110 + 0.08 + 0.29 0.0 + 8,429(58,118)

DW + Seismic -- -- 10 860 0 10 0 22 0 0 9 666

xΔ yΔ zΔ


DW + Seismic -- -- 10,860 0.10 0.22 0.0 9,666(66,647)

DW – Seismic -- -- -13,360 -0.06 -0.36 0.0 9,666(66,647)

DW + TH(max.+) + seismic

-- -- 15,111 -2.87 1.73 0.0 --

DW + TH(max. –) – seismic

-- -- -11,817 -3.03 1.15 0.0 --


7. Tumpuan pipa : Conseptual DesignProses analisis tegangan yang telah selesai dilakukan akan memberikan feedback untuk merancang tumpuan. Dalam proses analisa tegangan ini telah ditentukan posisi tumpuan dan jenisanalisa tegangan ini telah ditentukan posisi tumpuan dan jenis tumpuan yang menghasilkan tegangan yang kecil dan aman pada struktur pipa dan penumpunya.

Dari data hasil perhitungan tegangan, posisi dan jenis tumpuan disketsa. Jenis dan tumpuan ini harus memenuhi sifat fisik yang diisyaratkan pada saat analisis tegangan .


Dalam tahap konseptual desain ini, gambar skets disain yang telah dibuat di periksa lagi dan dicocokkan dengan model pabrik yang dirancang atau langsung meninjau pabrik bila memang pabrik telah dikonstruksi.


Posisi pemasangan penumpu pada struktur utama harus dipikirkan dengan baik. Tumpuan sebisa mungkin dibuat standard. Aturan utama adalah memilih jenis tumpuan yang sederhana kuat dan mampu memenuhi sifat fisik seperti jenis tumpuan yang ditentukan pada saat perhitungan kekuatan pipaditentukan pada saat perhitungan kekuatan pipa.


Gb. 9.22 Gambar skets disain tumpuan (conceptual design)


Perawatan konstruksi pipa harus dipertimbangkan pula dalam proses penentuan jenis tumpuan pipa, agar pada saat perawatan semua bagian pipa dapat diamati dengan mudah.Penempatan tumpuan di dekat sambungan las pipa harus memperhatikan jarak minimum dari lasan. Jarak minimum ini diperkirakan dengan rumus :

pipatebaldengan.23min +=

tintL


pipa tebaldengan =t

Gb. 9.23 Posisi tumpuan di sekitarlasan sambungan pipa


8. Disain penumpu : Detail DesignSetelah posisi penumpu dan jenis tumpuan dipilih dengan baik, maka proses selanjutnya adalah menghitung kekuatan komponen dan jenis penumpu. Perhitungan dilakukan berdasarkan yang dialami oleh tumpuan dan struktur tempat tumpuan diletakkan. Data beban yang dialami oleh tumpuan ini dapat diperoleh dari proses perhitungan tegangan yang dilakukan sebelumnya.


Tahap ini dapat dipermudah bila kita mengacu pada perhitungan standard dari vendor pensuplai jenis tumpuan yang kita pilih.


Dalam tahap ini segala keterbatasan dan perubahan

tumpuan dapat memberikan feedback lagi untuk stress

analisis dari sistem perpipaan yang didisain. Untuk itu

dibutuhkan komunikasi yang baik antar designer.

Proses iterasi perhitungan karena keterbatasan di lapangan

harus terus dilakukan sampai hasil perhitungan dapat

benar-benar dikerjakan dilapangan.



9. Pembuatan gambar teknik dari hasil disainSetelah proses disain tumpuan selesai, harus dibuat gambar teknik yang standard dan komunikatif. Gambar teknik ini meliputi susunan umum tumpuan dan pipa yang ditumpu, potongan (bila dianggap perlu), detail bagian, dan inset lokasi penumpu pada instalasi pipa keseluruhan.

Gambar teknik ini harus mencantumkan dimensi, jenis bahan, dan proses pengerjaan, juga toleransi yang


, p p g j , j g y gdiperbolehkan dalam proses pembuatan dan pemasangan di lapangan.


Gb. 9.24

Contoh gambar teknik

tumpuan pipa



10. Checking (pemeriksaan)Proses Checking diperlukan untuk mengecek ulang hasil gambar teknik dengan hasil desain. Hal ini diperlukan untuk memeriksa apakah tumpuan yang didefisinisikan pada disain telah digambar dengan benar.

Setiap tahap dalam proses desain tumpuan ini harus dilakukan pengecekan.



11. Pembuatan dan instalasiDalam kenyataannya proses pembuatan dan pemasangan

support ini tidak memberikan hasil yang persis sama dengan

gambar teknik Kenyataan di lapangan menunjukkan bahwagambar teknik. Kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa

mungkin saja ada perubahan yang significant dari hasil

rancangan yang telah dibuat sebelumnya.

Untuk itu perancang harus terus mengawasi dan menghitung

ulang dengan cepat segala perubahan ini agar keadaan di


lapangan yang membatasi rancangan semula dapat segera

diatasi tanpa menimbulkan resiko kerusakan dalam instalasi

pipa pada saat operasi. Perubahan ini sedapat mungkin tidak

merubah rute pipa yang telah ditentukan.


Untuk itu pengalaman dan komunikasi serta penyediaan data

yang baik oleh perancang haruslah saling melengkapi dan

mendukung untuk memperoleh hasil optimal.

Referensi :

Paul R. SMITH, P.E.; Thomas J. VAN LAAN, ”Piping and Pipe Support Systems : Design & Engineering”, Mc Graw-Hill, 1987.




TERIMA KASIH

bab 11 pipe support systems

Documents