Muh. Burhanuddin 
1
0 Dalam dunia industri konstruksi dan manufaktur, penumpukan pipa baja secara bertingkat bukanlah hal yang asing lagi. Pipa baja, sebagai material yang krusial dalam berbagai proyek, memerlukan perhatian khusus dalam proses penyimpanannya. Namun, di balik kemudahan yang ditawarkan oleh cara penyimpanan ini, terdapat risiko yang mengintai jika tidak dilakukan dengan benar. Metode penumpukan yang tidak tepat bisa berakibat fatal, mulai dari deformasi pada pipa itu sendiri hingga kegagalan struktural pada dunnage—alas kayu yang digunakan untuk menyokong pipa-pipa tersebut. Hal ini tentu saja membawa dampak yang serius bagi keselamatan serta kualitas proyek secara keseluruhan.
Pipa merupakan elemen penting yang digunakan dalam berbagai aplikasi, baik di lingkungan darat maupun laut. Dalam artikel ini, tulisan ini akan fokus pada pipa yang diperlukan untuk pemasangan jaringan pipa di dasar laut yang digunakan untuk mengangkut minyak atau keperluan lainnya. Meskipun demikian, prinsip transportasi pipa tetap sama dan dapat diterapkan pada banyak skenario project transport untuk membawa pipa tersebut. Hal ini karena pipa mungkin diproduksi di lokasi A, tetapi memerlukan pemasangan di dasar laut di lokasi B. Jika jumlah pipa yang harus diangkut banyak, maka kapal atau tongkang perlu dikerahkan untuk mendukung kegiatan transportasi pipa tersebut. Secara sederhana, proses ini melibatkan pemuatan pipa ke dek atau ruang kargo kapal, dan mengangkutnya menuju lokasi tujuan akhir.
Ukuran Pipa
Dalam industri transportasi pipa, pipa juga disebut ‘joints’. Pipa biasanya tersedia dalam berbagai ukuran yang ditentukan oleh dua parameter: diameter luar, panjang, dan ketebalan dinding. Untuk panjang pipa yang digunakan dalam pemasangan pipa, terdapat standardisasi tertentu. Sebuah joint tunggal umumnya memiliki panjang 40 feet (12,2 m). Terdapat juga joint ganda, triple, dan quad dengan panjang masing-masing 80, 120, dan 160 feet.
Material Pipa
Pipa umumnya terbuat dari baja. Pipa yang terbuat hanya dari baja tanpa lapisan tambahan disebut ‘bare pipes’. Namun, pipa baja dapat dilapisi dengan concrete untuk memberikan daya apung negatif pada pipa yang diletakkan di dasar laut. Ini memberikan stabilitas berat terendam pada pipa serta melindungi lapisan pelindung korosi pipa. Pelapisan beton ini dikenal sebagai Concrete Weight Coating (CWC). Selain itu, pipa juga bisa dilapisi dengan lapisan anti-korosi tipis untuk melindungi mereka dari lingkungan laut yang sangat korosif. Ada kemungkinan lapisan tambahan lainnya tergantung pada penggunaan spesifik pipa.
Penumpukan Pipa
Aspek penting lainnya dari pipa adalah cara mereka ditumpuk untuk penyimpanan atau transportasi. Pipa dapat ditumpuk di atas satu sama lain membentuk beberapa tingkat tier atau ‘stacks’. Pipa pada tingkat kedua (yang berada di atas tingkat dasar) akan duduk dalam alur yang dibuat pada tingkat dasar. Demikian pula, pipa pada tingkat ketiga akan duduk dalam alur tingkat kedua, dan seterusnya. Jika kita melanjutkan seperti ini, akan terbentuk penumpukan berbentuk trapesium.
Jenis penumpukan ini disebut ‘nested stacking’ (pipa yang duduk dalam alur). Dengan pipa yang duduk dalam alur, total tinggi tumpukan pipa lebih rendah daripada jumlah tumpukan dikali diameter. Istilah ini disebut ‘Nested Diameter’. Nested outer diameter (Nested OD) adalah total tinggi tumpukan dibagi dengan jumlah tumpukan. Ini lebih kecil daripada diameter pipa yang sebenarnya.
Rumus Nested Diameter
Rumus Nested Diameter dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
Dimana:
- R = jari-jari pipa = Diameter luar pipa / 2
- h = jarak vertikal antara dua tingkat = √3/2 x diameter pipa
Jika jumlah tingkat adalah n, maka:
- Tinggi Tumpukan, H = R (untuk setengah bagian bawah tumpukan) + (n-1) x h + R (untuk setengah bagian atas tumpukan)
Dari mana kita mendapatkan:
- H = Diameter luar pipa + (n-1) x √3/2 x diameter pipa
- Nested OD = H/n
Batas Aman Penumpukan Pipa
Pertanyaan selanjutnya adalah seberapa tinggi pipa dapat ditumpuk dengan aman? Semakin banyak pipa yang ditumpuk, semakin tinggi beban yang ditanggung oleh tingkat bawah. Tinggi penumpukan ditentukan oleh jumlah maksimum tumpukan yang dapat ditambahkan sebelum tingkat bawah mengalami keruntuhan. Bagaimana cara mengukur keruntuhan ini?
- Untuk bare pipes, batas hasil adalah tegangan hasil baja dari pipa.
- Untuk pipa beton, baik beton maupun baja dapat mengalami keruntuhan. Yang pertama kali mengalami keruntuhan menentukan batas hasil.
- Untuk pipa dengan pelapisan anti-korosi, pelapisan juga bisa mengalami keruntuhan, tetapi biasanya tidak menjadi faktor pengendali jika dibandingkan dengan keruntuhan baja dan beton.
Saat menumpuk pipa, penting untuk mempertimbangkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh lapisan paling bawah sebelum terjadi deformasi. Lapisan bawah harus mampu menahan berat seluruh tumpukan pipa di atasnya. Untuk meminimalkan risiko deformasi, pipa dengan panjang yang lebih pendek harus ditempatkan di bagian atas tumpukan. Hal ini membantu mendistribusikan berat secara merata dan mengurangi tekanan pada lapisan bawah.
Penempatan Pipa di Kapal (Pengiriman Laut)
Selama pengiriman laut, pipa harus ditempatkan di dalam palka kapal dengan metode cantline stowage. Metode ini melibatkan penumpukan pipa tanpa menggunakan strip pemisah (separator strips), seperti dalam susunan sarang atau piramida. Namun, untuk memastikan stabilitas, balok kayu (wood blocking) harus dipasang setiap dua tingkatan (tier) di kedua sisi lambung kapal, seperti yang diilustrasikan pada Gambar dibawah:
Jika lapisan teratas (top tier) hanya berisi sebagian pipa (partial load), strip pemisah harus digunakan untuk mengamankan balok tambahan. Balok ini berfungsi untuk mengamankan lapisan teratas pipa dan mencegah pergeseran selama transit.
Untuk pengiriman melalui perairan tenang, pipa dapat ditempatkan dengan metode cantline stowage atau menggunakan strip pemisah antara setiap tingkatan pipa. Strip pemisah membantu mengurangi gesekan dan tekanan antar pipa, sehingga mencegah kerusakan selama perjalanan.
Jarak Antara Pipa dan Lambung Kapal
Pipa yang dimuat tidak boleh bersentuhan langsung dengan sisi atau dasar kapal. Namun, setiap pipa harus bersentuhan sepanjang panjangnya dengan pipa atau balok di sekitarnya. Hal ini memastikan distribusi beban yang merata dan mencegah pergerakan lateral yang dapat menyebabkan kerusakan. Tindakan pencegahan harus diambil untuk meminimalkan pergerakan lateral pipa selama transit.
Penanganan Pipa dengan Las Filler Metal (SAW dan GMAW)
Pipa yang memiliki las filler metal (seperti SAW dan GMAW) memerlukan penanganan khusus. Las tersebut tidak boleh bersentuhan dengan balok atau pipa di sekitarnya. Untuk pengiriman di perairan darat, jika metode horizontal stripping digunakan, las longitudinal harus diposisikan pada sudut 45° (± 5°) dari vertikal. Jika pipa disusun secara nested (bersarang), las longitudinal harus diposisikan pada sudut 0° (posisi jam 12).
Pentingnya Penggunaan Balok dan Strip Pemisah
Penggunaan balok kayu dan strip pemisah sangat penting untuk menjaga stabilitas pipa selama pengiriman. Balok kayu membantu menahan beban dan mencegah pergeseran, sementara strip pemisah mengurangi gesekan dan tekanan antar pipa. Kedua komponen ini harus dipasang dengan benar sesuai dengan kaidah yang berlaku.
Pipa harus ditempatkan pada permukaan horizontal, dan disarankan untuk membuat lantai kayu guna menghindari kontak pipa dengan tonjolan logam serta menyesuaikan permukaan yang miring. Harus ada cukup banyak tiang penyangga (stanchions) untuk menopang pipa. Jika tiang penyangga terbuat dari logam, harus disisipkan kayu atau strip karet antara tiang dan pipa. Kabel atau rantai pengikat (stowing cables/chains) harus diisolasi dari kontak langsung dengan pipa menggunakan pelindung seperti strip karet. Selama transportasi, tegangan kabel atau rantai pengikat harus diperiksa secara berkala.
Strip penahan kayu dan strip pemisah harus memiliki ukuran minimal 1 inci × 2 inci. Strip penahan berbahan logam dilarang digunakan. Strip penahan ini berfungsi untuk menjaga lapisan pipa paling bawah agar tidak menyentuh dasar palka. Jarak antar strip harus sesempit mungkin, tetapi tidak lebih dari 4 kaki, dan setidaknya empat strip penahan harus digunakan untuk setiap tumpukan pipa, kecuali disetujui lain sesuai ketentuan dalam Bagian 4. Untuk pengiriman melalui perairan darat, strip pemisah horizontal dapat digunakan jika pipa tidak disusun secara bersarang (nested). Strip horizontal ini harus ditempatkan tepat di atas strip penahan bawah. Jika diperlukan, balok tambahan harus digunakan untuk meminimalkan pergerakan lateral pipa.
Berikut program untuk menghitung tekanan akibat tumpukan tier pipa:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 | import math # Manual Input LPIPE = 12 # Length of Pipe (m) ODPIPE = 406.4 # Pipe Outside Diameter (mm) WTPIPE = 16.66 # Thickness of Steel (mm) rho_steel = 7.85 # Density of Steel (MT/m³) R = ODPIPE / 2 / 1000 # Radius of Pipe (m) t = WTPIPE / 1000 # Pipe Thickness (m) ti = 6 # Number of Tiers Stacked b = 250 / 1000 # Width of each Dunnage (m) thickness_wood = 100 / 1000 # Thickness of Wood Dunnage (m) ndunnage = 6 # Number of Dunnages sigma_d_allow = 21.1 * 1000 # Allowable Compressive Stress of Wood (MT/m²) gamma = 1.2 # Dynamic Load Factor (DLF) Fy = 300 # Yield Strength of Steel (MPa) sigma_allow_steel = 0.75 * Fy # Allowable Bending Stress for Steel (MPa) # Pyramid stacking calculation n_pipes_per_tier = [i for i in range(1, ti + 1)] # Pipes per tier from top to bottom n_pipes_total = sum(n_pipes_per_tier) # Total pipes in pyramid # Calculate Pipe Weight per Unit Length using Density pipe_volume_per_length = math.pi * ((R**2) - ((R - t)**2)) # m³ per meter length WPIPE = pipe_volume_per_length * rho_steel # MT/m w = WPIPE * gamma # Pipe weight per unit length including DLF # Calculate Weight per Tier tier_weights = [n * WPIPE * LPIPE for n in n_pipes_per_tier] # Calculate Total Pipe Weight for Pyramid WPIPE_TOTAL = sum(tier_weights) # MT # Bending Moment Calculation (Roark's Formulas, Circular Ring, Case 5 & 15) P = WPIPE_TOTAL / 2 # Approximate load per pipe in bottom tier M1 = 0.5106 * P * R # Moment due to upper tiers M2 = 1.5 * (w / (2 * math.pi * R)) * R**2 # Moment due to self-weight M = M1 + M2 # Total Bending Moment # Section Modulus for Transverse Bending Z = (math.pi * (ODPIPE / 1000)**3) / (4 * (1 + (t / R))) # Roark's formula for ring bending # Bending Stress sigma_bending = M / Z # Compressive Stress on Wooden Dunnage P_dunnage = WPIPE_TOTAL / ndunnage Lbearing = (math.pi / 2) * R # Contact length based on half-circle assumption Adunnage = b * Lbearing # Contact area sigma_dunnage = P_dunnage / Adunnage # Output Results print(f"Total Pipe Weight for Pyramid: {round(WPIPE_TOTAL, 3)} MT") print(f"Bending Stress: {round(sigma_bending, 2)} MPa ({'OK' if sigma_bending < sigma_allow_steel else 'EXCEEDS LIMIT'})") print(f"Compressive Stress on Dunnage: {round(sigma_dunnage, 2)} MT/m² ({'OK' if sigma_dunnage < sigma_d_allow else 'EXCEEDS LIMIT'})") print(f"Dunnage Sufficiency: {'Sufficient' if sigma_dunnage < sigma_d_allow else 'Insufficient'}") # Print Weight per Tier print("\nWeight per Tier:") for i, weight in enumerate(tier_weights, start=1): print(f"Tier {i}: {round(weight, 3)} MT") |
Untuk mencegah konsentrasi stres, strip penahan samping dari kayu atau balok kayu harus disediakan guna mencegah pipa bersentuhan dengan lambung kapal atau tonjolan apa pun. Hal ini bertujuan untuk melindungi pipa dari kerusakan akibat tekanan atau gesekan selama pengiriman.
About The Author
Alvin Burhani 
