PENGARUH KETEBALAN GASKET TERHADAP TEGANGAN VON MISES DAN GESER SAMBUNGAN FLANGE 10 INCI BERBASIS CALCULIX/FREECAD

Abstract

Sambungan flange berbaut dengan gasket datar banyak digunakan pada sistem perpipaan kilang, dan ketebalan gasket ikut menentukan besar tegangan yang timbul pada sambungan. Penelitian ini mengevaluasi pengaruh ketebalan gasket terhadap tegangan von Mises dan tegangan geser maksimum pada gasket datar cincin nominal 10 inci Class 150. Dua ketebalan baku ASME B16.21, yaitu 1/8 inci (3,175 mm) dan 1/16 inci (1,5875 mm), dimodelkan dengan metode elemen hingga pada FreeCAD menggunakan solver CalculiX. Kedua model menerima pembebanan simultan berupa tekanan internal 30 kPa, kenaikan temperatur dari 300 K menjadi 330 K, dan gaya pra-tegang baut 1,5 kN pada masing-masing dari dua belas lubang baut. Pengurangan ketebalan dari 1/8 inci menjadi 1/16 inci menaikkan tegangan von Mises maksimum sebesar 2,62%, dari 33,56 kPa menjadi 34,44 kPa, dan menaikkan tegangan geser maksimum sebesar 2,63%, dari 19,37 kPa menjadi 19,88 kPa, sedangkan tegangan minimum justru turun 3,81% dan 1,43%. Konsentrasi tegangan tertinggi muncul di sekitar tepi lubang baut pada kedua model. Pada lokasi tersebut rasio dua kali tegangan geser maksimum terhadap tegangan von Mises mencapai 1,1544 dan 1,1545 atau berada dalam 0,03% dari batas teoretis 1,1547, sehingga keadaan tegangan di tepi lubang baut didominasi geser. Pengurangan ketebalan melebarkan rentang tegangan dari 24,78 kPa menjadi 26,00 kPa tanpa mengubah tegangan puncak secara berarti, sehingga pada tingkat pembebanan yang ditinjau ketebalan gasket bukan penentu utama tegangan puncak sambungan.