Dalam penerapan sebuah Code, designer harus memiliki pengetahuan dan pemahaman dari beberapa syarat dan ketentuan. Karena ini akan sangat membantu designer dalam penerapan maksud dari sebuah Code. Beberapa syarat dan ketentuan yang mendasar akan didefinisikan dibawah ini:
Principal Axis dan Stress
Kalau kata diatas kita terjemahkan kedalam bahasa Indonesia artinya adalah Sumbu Utama (Principal Axis) dan Tegangan (Stress). Tapi disini kita tidak akan membahas arti sebenarnya dari kata-kata tersebut. Yang perlu kita fahami disini adalah maksudnya yang terkandung dalam kata tersebut dan yang akan kita bahas dibawah ini adalah apa maksud dari Principal Axis dan Strees tersebut.
Suatu analisa dari perpipaan (Piping) yang terbebani oleh Tekanan (Pressure), Berat (Weight), dan Pertambahan Panjang atau Pemuaian akibat Panas (Thermal Expansion) dapat muncul dan akan menjadi lebih rumit dan sulit untuk diselesaikan. Kerumitan ini akan dapat disederhanakan jika seorang analis memiliki suatu pemahaman mengenai Principal Axis System.
Mari kita tinjau sebuah kubus yang diambil dari sebuah penampang dinding pipa yang mengalami tegangan dimana adanya beberapa gaya yang bekerja pada kubus tersebut dari beberapa arah. Apakah masih ada keamanan (Safety) jika terjadinya kegagalan (Failure) atau kelebihan regangan (Strain) pada kubus tersebut?
Untuk menjawab pertanyaan ini, secara sederhana menghitung tegangan didalam kubus dan membandingkannya dengan beberapa batas tegangan yang diizinkan (Allowable Stress Limit)
Tegangan (Stress) dapat didefinisikan sebagai perbandingan Gaya terhadap Luas Area.
Untuk mencari tegangan didalam sebuah kubus, kita buat sebuah arah secara tiga dimensi, yang saling tegak lurus terhadap sumbu utama (principal axis) sistem, dimana tiap-tiap arah sumbu (axis) bekerja tegak lurus terhadap permukaan kubus yang menembusnya. (Gambar 1). Asal dari principal axis sistem adalah ada pada pusat dari kubus.
Tiap-tiap gaya yang bekerja pada kubus tersebut dapat diturunkan menjadi beberapa komponen-komponen gaya secara trigonometri, yang diwakili dalam bentuk vektor-vektor, yang bekerja sepanjang tiap-tiap principal axes. Resultant dari komponen tiap-tiap gaya yang bekerja pada permukaan kubus, dibagi dengan luasan atau bidang (Area) permukaan kubus disebut dengan Tegangan Utama atau principal stress. Tegangan principal yang bekerja sepanjang garis center atau center line dari pipa disebut Longitudinal Principal Stress. Tegangan ini disebabkan oleh longitudinal bending, pembebanan gaya aksial (axial force loading), atau tekanan (pressure).
Radial Principal Stress atau Tegangan Principal arah Radial yang bekerja pada sebuah lintasan dari pusat pipa secara radial atau ke arah luar pipa melalui dinding pipa. Tegangan ini adalah sebuah tegangan kompresif (compressive stress) yang bekerja pada diameter bagian dalam pipa yang disebabkan oleh tekanan dari bagian dalam (internal pressure) atau disebabkan oleh tegangan tarik (tensile stress) karena adanya tekanan vakum.
Circumferential Principal Stress atau Tegangan Keliling Principal sering juga disebut Hoop atau Tangential Stress, yang bekerja secara tegak lurus terhadap longitudinal dan radial stress. Tegangan ini cenderung untuk memisahkan dinding pipa dalam arah keliling (circumferential) yang disebabkan oleh adanya tekanan dari dalam pipa tersebut atau internal pressure.
Pada saat dua atau lebih tegangan principal yang bekerja pada satu titik di sebuah pipa, maka sebuah tegangan geser (shear stress) akan muncul. Satu contoh dimana tegangan geser akan terjadi adalah pada pipa yang berada pada penopang pipa (pipe support) dimana tegangan radial yang disebabkan oleh bagian-bagian penopang pipa bekerja secara kombinasi dengan longitudinal bending yang disebabkan oleh pipa bergantung (pipe overhang).
Tegangan-tegangan principal biasanya digunakan untuk menyajikan sebuah teori kegagalan (failure theories) yang berdasarkan pada kekuatan luluh material (yield strength material). Gambar 2. adalah Karakteristik stress-strain yang menggambarkan yield strength dari karakteristik baja yang dianil atau annealed steel.
