rujukan ketidak sempurnaan geometri dan penampang ~ Suyono Nt.'s (brief) note and draft

( source : Schillinger et al, 2010)

analisa kapasitas penampang baja untuk balok, kolom dengan program bantu elemen hingga nonlinear besar dipengaruhi oleh pemodelan ketidak sempurnaan geometri (global) dan penampang (local). semakin langsing penampang maka akan semakin sensitif pengaruh tersebut terhadap hasil kapasitas ultimit yg didapat. hal tersebut cukup rumit dan menjadikan belum adanya rujukan tetap dari peraturan perencanaan struktur baja. walau peraturan dari Eropa memberikan nilai pendekatan untuk hal tersebut. namun sya lihat ada beberapa kondisi yg belum sesuai jika merujuk toleransi dari distributor penyedia penampang baja. diantaranya yg belum tercakup adalah pada profil wide flanges, toleransi offset bergesernya posisi pusat web dengan flanges sejarak tertentu.

(source : EN 1993 1-5)

melihat rujukan beberapa penelitian yg sudah ada, yg biasa ditinjau adalah ketidak sempurnaan geometri yg diambil dari analisa ragam tekuk (eigen buckling) dengan skala tertentu terhadap bentang misal L/500 atau L/1000. jika merujuk tersebut maka hanya lengkung sweep atau bow pada arah sumbu lemah saja yg ditinjau, sedangkan pada sumbu kuat (camber) bisa jadi tidak tercakup karena pengaruh penggunaan jenis elemen shell atau solid pada analisa dan juga penampang yg terkekang tumpuan atau dengan kategori mendekati kolom pendek. kondisi sloping juga akan sedikit berbeda dengan toleransi dari distributor, yg mana hasil dari ragam tekuk yang lebih tinggi akan menunjukan kondisi bergelombang sedangkan dari distributor transisinya hampir mendekati single curvature sepanjang bentang.

kondisi tumpuan dan beban juga mempengaruhi ragam tekuk yg terjadi, yg mana akan digunakan sebagai update koordinat terdeformasi dengan skala tertentu. pada program komersil Abaqus mempunyai feature keyword imperfection dengan tinjauan kombinasi mode dan skala yg digunakan secara langsung dalam data masukan. karena ketidak konsistennya dengan toleransi fabrikasi maka belakangan banyak peneliti tidak menggunakan ketidak sempurnaan geometri berdasarkan ragam tekuk (eigen buckling) namun menggunakan bentuk dari ragam getar (mode shapes) analisa frekuensi atau pendekatan lain dengan spectrum.

sya lebih cenderung terhadap ketidak sempurnaan bentuk hasil dari analisa ragam getar (mode shapes) karena keadaan penampang yg semula sweep atau bowing (sumbu lemah), camber (sumbu kuat) dan berputar twisting (sloped flanges) dan webs curvature terwakilkan. hal tersebut juga sudah cukup selaras dengan rujukan ketidak sempurnaan peraturan baja Eropa dan juga hasil pengukuran aktual pada umumnya. beberapa penggunaan bentuk ketidak sempurnaan diatas adalah untuk mempercepat proses modelisasi. hal lain yang dapat ditempuh dan lebih mewakilkan adalah penentuan beban berupa defleksi secara langsung ditinjau semua keadaan, lalu pada setiap langkah tahap tersebut dilakukan penyimpanan koordinat titik nodes sampai yg terakhir digunakan. perlu banyak penelitian pada berbagai profil penampang mengenai ketidaksempurnaan ini, misal dengan photogrammetry atau laser scanning sebagai acuan dari pendekatan bentuk yg digunakan. jika sudah didapat bentuk aktual dari ketidak sempurnaan geometri dan penampang tersebut maka dapat digunakan langsung berikut faktor pembesaran yg bernilai sekitar dua kalinya.

Fabrication Tolerance JIS G3192 - Hot Rolled H Sections

(Source : Gunung Garuda PT., 1999)

berikut contoh lain hasil dari pengukuran aktual ketidak sempurnaan geometri pada profil welded H-sections dan cold formed (Channel) dan dilakukan perbanding sendiri dengan bentuk hasil analisa tekuk dan frekuensi.

d = 898 mm, b = 353 mm

t = 31.6 mm, w = 9.9 mm

L = 9754 mm

(source : Twizell, 2021)

(source : Schafer et al, 2014)

hasil analisa tekuk (eigen) kondisi beban terpusat, pined-pined support, kekangan rotasi axis pada tumpuan diterapkan. dapat dilihat empat terendah ragam tekuk yg terjadi belum mencakup ketidak sempurnaan geometri arah sumbu kuat yg melengkung (camber), penentuan ulang dengan penambahan yaitu sebanyak 24 ragam tekuk masih belum juga mencakup. belum lagi tinjaun untuk kondisi berputarnya bentuk penampang (pre-twisted).