Analisis Buckling dan Tegangan Bejana Tekan Horisontal pada Tekanan Kerja Eksternal

Abstract

Bejana tekan adalah wadah tertutup yang dirancang untuk menampung fluida yang mempunyai tekanan berbeda dengan tekanan lingkungan. Tekanan operasi bejana tekan dapat berupa tekanan internal, tekanan eksternal ataupun kombinasi antara keduanya. Perancangan bejana tekan mengacu ke ASME VIII divisi 1 menggunakan tekanan operasi internal dalam menentukan tebal shell bejana tekan, sedangkan beban tekanan eksternal dikompensasi dengan penambahan stiffener ring. Analisa tebal shell dengan tekanan eksternal perlu dilakukan untuk mengetahui tebal bejana tekan yang sesuai untuk menahan beban tekanan operasi eksternal. Pada penelitian ini dilakukan simulasi finite elemet menggunakan software Abaqus untuk bejana tekan aplikasi bawah laut pada beban tekanan eksternal 2 MPa. Simulasi dilakukan dengan beberapa variasi ketebalan shell baik tanpa menggunakan stiffener ring dan dengan menggunakan beberapa variasi geometri stiffener ring. Variasi tebal shell pada penelitian ini adalah 2 mm, 3 mm dan 4 mm. Selanjutnya simulasi dilakukan dengan penambahan tiga bentuk stiffener ring yang berbeda. Simulasi dengan tiga tipe stiffener ring dilakukan untuk setiap variasi ketebalan shell secara bergantian. Dari hasil simulasi menggunakan variasi tebal tersebut didapatkan pendekatan shell 2,5 mm tanpa menggunakan stiffener ring mampu menahan beban tekanan eksternal 2 MPa dengan eigenvalue 1,179 dan tegangan von Mises yang terjadi adalah 144,5 yang mana masih di bawah yield stress dari material bejana tekan. Dari hasil simulasi, stiffener ring tipe dua dengan rasio contact 0,022 menunjukan paling optimal menambah kekuatan bejana tekan untuk mencegah buckling ditunjukan dengan eigenvalue yang lebih besar dibandingkan hasil simulasi dari variasi lainya.