Perhitungan Casing untuk Pipeline Crossing Berdasarkan API RP 1102

🔥 Pipeline yang melintas di bawah jalan raya atau rel kereta harus didesain dengan aman agar tahan terhadap beban tanah dan beban lalu lintas. Salah satu metode perhitungannya menggunakan standar API RP 1102, yang mengatur tata cara analisis tegangan pada pipa baik dengan casing maupun tanpa casing.

📌 Pengertian Pipeline Crossing dengan Casing

Pipeline crossing dengan casing adalah pipa pelindung yang dipasang di luar pipa utama (carrier pipe) saat melewati jalan raya atau rel. Tujuannya adalah:

• ✅ Melindungi pipa dari beban eksternal (tanah dan lalu lintas).

• ✅ Mengurangi risiko kerusakan akibat beban siklik (fatigue).

• ✅ Memenuhi persyaratan keselamatan dan regulasi.

Perbedaan utama:

• Uncased pipe → menerima beban internal (tekanan gas) + eksternal (tanah & lalu lintas).

• Cased pipe → hanya menerima beban eksternal.

📖 Dasar Teori Perhitungan (API RP 1102)

Menurut API RP 1102, pipa harus dicek terhadap beberapa kondisi beban:

1. Tegangan akibat beban tanah (SHe)
   Dipengaruhi oleh faktor kekakuan (KHe), faktor kedalaman (Be), faktor penggalian (Ee), berat tanah (γ), dan diameter pipa (D).

2. Tegangan akibat beban lalu lintas (SHh, SLh)

   • Cyclic circumferential stress (ΔSHh) → tegangan melingkar akibat beban kendaraan.

   • Cyclic longitudinal stress (ΔSLh) → tegangan memanjang akibat beban kendaraan.
     Faktor yang memengaruhi: kedalaman pipa (H), jenis perkerasan jalan (R), dan faktor benturan (Fi).

3. Tegangan internal (SHi)
   Dihitung dari tekanan operasi dalam pipa terhadap diameter luar dan tebal dinding.

4. Cek tegangan ijin (Allowable Stress Check)
   Semua tegangan harus lebih kecil dari:

   Sallow=F×E×SMYS

5. Cek tegangan efektif (Seff)
   Menghitung tegangan utama (S1, S2, S3) lalu dibandingkan dengan tegangan ijin.

6. Cek Fatigue (Kelelahan Material)

   • Girth weld fatigue (sambungan keliling)

   • Longitudinal weld fatigue (sambungan memanjang)

Semua harus lebih kecil dari batas endurance weld (SFG atau SFL) dikali faktor desain.

⚙️ Data Desain & Input Perhitungan (Contoh Kasus)

• Cased Pipe: NPS 16”, tebal 12.7 mm, material ASTM A252 Gr.2, SMYS = 35,000 psi.

• Uncased Pipe: NPS 12”, tebal 17.5 mm, material API 5L Gr. X46, SMYS = 46,000 psi.

• Kedalaman galian: 1.5 m – 2 m.

• Jenis beban lalu lintas: Truk semi-trailer tandem axle (AASHTO HS 20-44).

• Jenis tanah: Soil type A, berat jenis γ = 1.700 ton/m³.

📊 Hasil Perhitungan

🔹 Uncased Pipe (12” API 5L X46)

• Tegangan internal (SHi) = 6278 psi

• Tegangan efektif (Seff) = ±7400–7600 psi

• Batas ijin (SMYS × F) = 13,800 psi

• ✅ Lulus (Seff < Sallow)

• ✅ Fatigue girth weld & longitudinal weld → aman

🔹 Cased Pipe (16” ASTM A252 Gr.2)

• Tegangan efektif (Seff) = ±3300–3700 psi

• Batas ijin (SMYS × F) = 10,500 psi

• ✅ Lulus (Seff < Sallow)

• ✅ Fatigue weld → aman

📝 Kesimpulan

• Baik cased pipe maupun uncased pipe dapat menahan tegangan akibat beban tanah dan lalu lintas sesuai API RP 1102.

• Pada kedalaman minimum 1.5 m, kedua konfigurasi masih aman.

• Cased pipe direkomendasikan untuk kondisi lalu lintas padat atau sesuai regulasi lokal, karena memberikan proteksi tambahan.

📚 Referensi

• API RP 1102: Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways

• AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges

• ASTM A252 & API 5L Specification for Line Pipe

📚 Alur Diagram