kelompok 11- burial analysis

Underground Pipeline and Burial Analysis

Kelompok 11 :

Ardaya Anindita 13103039Mugi Laksono 13103037Saptomo 13103042Andi Yoga B 13103138M. Ibnu Sina 13104015

What is buried pipeline?

Kenapa harus dikubur?????

• Faktor keamanan• Segi estetika• Menambah umur

pemakaian• Mencegah dari pembekuan

(untuk kondisi bersalju)

Pipe materials and design

• Soil Properties• Loads• Elasticity Design Methods• Ring Compression Theory• Analysis and Design of Flexible Pipe• Analysis and Design of Rigid Pipe • Design for Longitudinal Effects• Analysis for Buckling Capacity• Corrosion Control

Buried pipeline installation• Fundamentals of Pipeline Installation• Shipping, Handling & Storage• Inspection of Pipe Interiors• Trench Excavation• Groundwater Control• Foundation & Bedding• Laying & Joining• Appurtenances & Fittings• Embedment & Backfill• Soil Classification• Soil Properties• Compaction of Soil• Installation of Flowable Fill• Acceptance Testing• Safety Concerns

Corrosion Control

• Pipa yang berada dalam tanah harus memiliki perlindungan yang baik terhadap faktor korosi

Sumber : http://ops.dot.gov

Contoh korosi yang terjadi pada pipa

Sumber : http://ops.dot.gov

An example of bare steel pipe installed for gas service

Atmospheric corrosion at a meter riser

Coating

• Tujuan coating :– Melindungi pipa dari korosi

dan abrasi (akibat adanya endapan pada fluida dan kavitasi)

– Menyediakan kekakuan yang cukup bagi pipa pada saat transportasi dan instalasi terutama untuk pipa yang berdinding tipis An example of a pipe which was buried

without a coating or wrapping

Cathodic Protection• Prinsip yang digunakan adalah “mengorbankan” logam lain untuk membentuk galvanic

cell. Logam dengan potensial sel yang lebih tinggi akan menjadi anoda (yang terkorosi)

Nickel +0.23 VoltsTin +0.14 VoltsLead +0.12 VoltsIron +0.04 VoltsHydrogen 0.00 VoltsCopper -0.80 VoltsSilver -0.80 VoltsMercury -0.80 VoltsPlatinum -0.86 VoltsGold -1.50 Volts

Lithium +2.96 VoltsRubidium +2.93 VoltsPotassium +2.92 VoltsStrontium +2.92 VoltsBarium +2.90 VoltsCalcium +2.87 VoltsSodium +2.71 VoltsMagnesium +2.40 VoltsAluminum +1.70 VoltsZinc +0.76 VoltsChromium +0.56 Volts

Sumber : http://ops.dot.gov

ODOR• Gas sengaja

dibocorkan sehingga dikenali baunya dengan bantuan alat tes (Odorator)

• Konsentrasi gas 0.5 – 1% volume

• Dapat juga digunakan alat pendeteksi Combustible Gas Indicator (CGI) atau Flame Ionization Detector (FI)

Sumber : http://ops.dot.gov

Fungi• Fungi umumnya

tumbuh di area yang minim oksigen misalnya di area yang dekat dengan kebocoran gas

• Umumnya tumbuh dan menyebabkan permukaan bagian yang bocor diselimuti lapisan berwarna putih keabu-abuan

Sumber : http://ops.dot.gov

Suara • Adaya kebocoran

ditandai dengan suara desisan

• Umumnya terjadi pada bagian sambungan yang bocor, atau pada retakan

• Dapat dideteksi dengan bantuan larutan sabun

Sumber : http://ops.dot.gov

Vegetasi• Vegetasi yang berada

disekitar daerah kebocoran dapat

mengalami peningkatan atau kemunduran

tergantung dari tanah, jenis vegetasi, lingkungan,

iklim, durasi serta julah gas yang bocor

• Perubahan pada vegetasi di sekitar area pipa dapat mengindikasikan adanya

kebocoran

Sumber : http://ops.dot.gov

Serangga • Serangga sering ditemukan

pada titik dimana terjadi kebocoran

• Hal ini disebabkan beberapa jenis serangga menyukai bau dari gas yang bocor

• Aktivitas serangga yang tinggi yang ditemukan di dekat rises, gas meter, atau regulator kadang menindikasikan adanya kebocoran

Sumber : http://ops.dot.gov

Repairing

• Salah satu cara yang digunakan adalah dengan menggunakan pelapisan resin

Sumber : www.hitachi-hes.com

• Diagram alur kerja

Kondisi sebelum diperbaiki Kamera pemeriksa Pembersihan dengan aliran udara (jet nozzle)

Jenis-jenis pigmen dan carrier-nya

Lining dengan resinKondisi setelah diperbaiki

Sumber : www.hitachi-hes.com

Faktor Penting dalam Underground Pipeline

Bentuk Kegagalan pada Underground Pipeline

a) Caving (Defleksi)b) Wall (ring) compression due to Yielding (titik A)c) Buckling

Bentuk Kegagalan pada Underground Pipeline (Cont’d)

d) Beam bendinge) Longitudinal tensionf) Direct Shearg) Kegagalan pada joint

Case Study 1

Studi kasus ini bertujuan untuk mempelajari Burial Analysis pada sistem pipa terkubur interkoneksi Lapindo-Pertamina

Case Study 1Dengan menggunakan ASME B31.8 (Gas Transmission and Distribution Piping System ) didapat spesifikasi pipa sebagai berikut :

Case Study 1

Setelah mendapatkan data-data pipa yang akan dikubur hasil desain dengan ASME B 31.8 maka Burial Analysis dapat dilakukan dengan mencari beberapa faktor, seperti :

• Burial Depth

• Trench (Depth and Width)

• Bedding (Material and Depth)

• Backfill (Material and Depth)

Case Study 1

Maximum Burial Depth

Jika pipa dikubur dengan tanah dengan backfill modulus sebesar 700 psi, maka maximum allowable depth adalah 7 ft ~ 2000 mm.

Jadi diasumsikan burial depth dibuat sedalam 1000 mm

Case Study 1Trench Calculation

Trench depth harus memasukkan perhitungan perhitungan bedding thickness, pipe height, backfill cover.

Trench width harus dapat memberikan kemudahan bagi pekerja dan alat-alat mereka, juga untuk bedding dan backfill pada bagian samping.

Pada standar telah ditetapkan cara mencari trench width sesuai dengan tabel dibawah ini

Karena pipa berdiameter Ø 12 in maka didapat

Width min. = 28 in ; Width max.= 36 in

Case Study 1Trench Calculation

Dengan menambahkan bedding-backfill pada bagian samping maka trench width menjadi :

Width min. = 40 in ~ 1000 mm

Width max. = 48 in ~ 1200 mm

Trench depth = burial depth + cover requirement + tebal beton (crossing jalan)

= 1000 + 600 + 210

= 1810 mm

Case Study 1Trench Construction

Beberapa tipe trench construction :

Trench for soft and medium consistency soil

Trench for granular soil

Case Study 1Cover Requirement

Buried Pipeline harus dipasang dengan cover tidak kurang dari yang ditentukan standar, yaitu :

Karena pipa berdiameter Ø 12 in (NPS <20) dan dipasang di sebelah public road dan daerah persawahan maka didapat

cover = 24 in ~ 600 mm

Case Study 1Bedding

Jika bertemu lapisan batuan keras (rock) maka harus dibuat 6 in (minimum) bedding antara batuan keras dan permukaan pipa.

Akan tetapi karena pipa dipasang di tanah organik (area persawahan) maka pipa tidak memerlukan lapisan bedding, dan tanah pada lapisan dasar galian akan dipadatkan agar dapat digunakan sebagai bedding.

Backfill

Kepadatan material backfill dibutuhkan untuk kestabilan dan umur pipeline. Tanah yang mengandung bahan organik dan es cukup besar tidak semestinya digunakan untuk backfill, jadi material backfill yang dapat dipakai pada kasus ini sesuai rekomendasi dari standar, yaitu sand, crushed rock, pea gravel, dll

Backfill cover telah ditentukan sebesar 600 mm.

Case Study 1Result

Jadi Burial Analysis dari studi kasus ini menentukan ukuran-ukuran yang dibutuhkan untuk pipa terkubur, yaitu :

Case Study 1Result

*catatan : beton ditambahkan untuk daerah-daerah crossing jalan.

Case Study 2

Buat Desain sebuah underground pipeline, dengan data-data diketahui sebagai berikut :

lebar trench (galian) = 2 ft 6 in

kedalaman cover/clearance = 3 ft

kondisi fluida, P = 300 psi, T = 1450F

material ASTM A53 grade B dengan SMYS 35.000 psi

koefisien gesek antara pipa dan tanah 0,3

density saturated clay soil ω = 100 lb/ft3

fluida #6 fuel oil 13 API dengan specific gravity 1.2

dengan ASME B 31.4 didapat OD = 12 in, t = 0,322 in

Case Study 2

Langkah-langkah pengerjaan :

1. Hitung frictional resistance Ff

2. Hitung longitudinal stress SL, themal force Ft dan tentukan no-movement point

3. Hitung hoop stress SH, bending stress SB, radial stress SR, dan thermal stress ST

4. Hitung total combined stress S

5. Bandingkan combined stress yang terjadi dengan maximum allowable stress

Case Study 2

1. Hitung frictional resistance Ff

2ddC BwCW

Marston’s formula

H = kedalaman cover = 3 ft

Bd = lebar trench = 2,5 ft

w = density tanah = 100 lb/ft3

Cd = dari tabel didapat = 1,0

Sehingga didapat

Wc = 1

Case Study 2

1. Hitung frictional resistance Ff

Weight of content = weight of water . specific gravity

= (21,69) 1,2 = 26 lb/ft

Insulation weight = 5,38 lb/ft

Pipe metal weight = 28,55 lb/ft

Total weight of pipe = 625 + 26 + 5,38 + 28,55 = 685 lb/ft

Frictional resistance = µ . Total weight = 0,3 . 685 = 205,5 lb/ft

Case Study 2

2. Hitung longitudinal stress SL, themal force Ft dan tentukan no-movement point

t

tDvPTTESL 2

2)( 12

Dimana: E =27,9.106 psi

v = poisson ratio = 0,3

D = 8,625 in

α = koefisien linier thermal expansion

T2 = 1450F

T1 = 800F

t = 0,322 in

P = 300 psi

(ASME B31.4)

Case Study 2

2. Hitung longitudinal stress SL, themal force Ft dan tentukan no-movement point

t

tDvPTTESL 2

2)( 12

psiS

S

L

L

669.10

322,02

322,02625,83003,0)80145(10.5,610.9,27 66

Case Study 2

2. Hitung longitudinal stress SL, themal force Ft dan tentukan no-movement point

ftburialfrommovementnopoceDis

lbareametalSF LT

4365,205

625.89__int__tan

625.89)4,8(669.10)_(

Case Study 2

3. Hitung hoop stress SH, bending stress SB, radial stress SR, dan thermal stress ST,, circumferential stress SC

t

tDPSH 2

)2(

psiS

S

H

H

717.3

322,02

)322,02625,8(300

(ASME B31.4)

Case Study 2

33

2

592,2

)(177,0

m

mCB

PREt

EtRWS

psiS

S

B

B

179.4

)1515,4(300592,2)322,0(10.9,27

1515,4322,0)10.9,27(625177,0

336

6

psiPSR 300

3. Hitung hoop stress SH, bending stress SB, radial stress SR, dan thermal stress ST,, circumferential stress SC

Case Study 2

)( 12 TTEST

)( BTHC SSvSS

psiS

S

T

T

73,787.11

)80145(10.5,610.9,27 66

psiS

S

C

C

507.8

)179.473,787.11(3,0717.3

3. Hitung hoop stress SH, bending stress SB, radial stress SR, dan thermal stress ST,, circumferential stress SC

Case Study 2

4. Hitung total combined stress S

)(2222RCRLCLRCL SSSSSSSSSS

psiS

S

327.11

)300507.8300669.10507.8669.10(3,02300507.8669.10 222

Case Study 2

5. Bandingkan combined stress yang terjadi dengan maximum allowable stress

Untuk Restrained pipe pada ASME B31.4

Maximum Allowable Stress = 0,9 . SMYS

= 0,9 . 35.000

= 31.500 psi

karena combined stress S = 11.327 psi maka desain masih aman

TERIMA KASIH