Selasa, 31 Januari 2017

portal sederhana, berbagai kondisi tumpuan

masalah asumsi tumpuan dan kondisi dilapangan mengingatkan sya beberapa tahun silam saat mendapati sloof yg sya desain dan finishing dinding pas. bata mengalami belah/patah di area tertentu. suatu yg aneh  karena bangunannya typical, setelah sya perhatikan terjadi penurunan setempat yg tidak terlalu kasat mata. sya menyelidiki dgn melihat kalendering pemancangan pada titik kolom tsb, ada kegagalan pada proses pemancangan yaitu tiang tidak dapat tegak terpancang entah mengapa (mungkin sliding) dan dilakukan pancang double disebelahnya tanpa jarak dan hal tsb tanpa sepengetahuan sya tidak ada konfirmasi. akhirnya saya membuat perkuatan khusus dgn balok pipih setinggi 3.0m dgn panjang 12.0m yg bekerja seperti transfer beams, struktur atas ditopang dgn jacking terlebih dahulu sampai cor beton perkuatan tersebut mencapai umur. untunglah sisa angka aman dari daya dukung pancang kolom disebelahnya masih memenuhi untuk mendukung.



ditinjau portal sederhana 2 dimensi berikut, asumsi tumpuan sendi/roll



.

hasil analisa struktur (Bending, Shear & Axial)



.

.

.




penamahan tinggi kolom dgn asumsi tumpuan jepit sempurna,




.
hasil analisa struktur (Bending, Shear & Axial)


.

.

.

.



Diterapkan kekakuan pegas pada tumpuan, berdasarkan dimensi pondasi yg proporsional sesuai kebutuhan



.


hasil analisa struktur (Bending, Shear & Axial)


.

.

.

.




Diterapkan beban defleksi penurunan pada tumpuan, asumsi tumpuan sendi & roll


.



hasil analisa struktur (Bending, Shear & Axial)


.

.

.


.



Diterapkan beban defleksi penurunan pada tumpuan, asumsi tumpuan jepit




.

hasil analisa struktur (Bending, Shear & Axial)


.
.

.

.



representasi tumpuan dgn pegas translasi dan rotasi. dimensi pondasi yg dibuat seragam terkecil (under-design),


.

.

.

.

.






representasi tumpuan dgn pegas translasi dan rotasi. dimensi pondasi yg dibuat seragam terbesar (over-design),


.

.

.

.

.




pada kondisi normal: dimensi pondasi proporsional dan tanpa analisa penurunan, hasil dari berbagai model representasi tumpuan tidak menunjukkan perbedaan yg cukup signifikan. berbeda keadaannya saat ditinjau kondisi penggunaan pondasi yg tidak proporsional, hasil dari model dgn representasi kekakuan pegas dapat mendeteksi keadaan tersebut walau nilai hasilnya tidak dapat digunakan langsung karena jenis analisa yg masih elastis. Tanah adalah jenis material yg cukup tinggi tingkat perilaku nonlinearitasnya (highly nonlinear) dengan sedikit konsentrasi tegangan dan peningkatan beban saja sdah akan cepat mencapai plastis. selain itu material Tanah sangat rendah kekuatannya dibandingkan dgn material lain seperti beton apalagi baja. terkecuali dapat mencapai lapisan Tanah keras seperti cadas atau jenis lapisan batuan.

untuk menghindari penurunan setempat maka desain dan pelaksanaan pondasi perlu sebanding atau proportional terhadap beban rencana dari reaksi tumpuan. jika lapis Tanah dibawahnya properties cukup seragam dapat dipastikan kondisi over-design atau under-design yg tidak proporsional tsb akan menyebabkan perbedaan penurunan.

tinjauan kekakuan pegas yg disamakan atau seragam sudah dapat menunjukkan hasil distribusi gaya dalam yg mendekati analisa defleksi penurunan setempat pada tumpuan. hasil yg terdekat adalah dalam kondisi terkecil atau kekakuan pegas batas bawah (lower bound) walau nilainya masih cukup berbeda signifikan karena nilai defleksi hubungannya dgn batasan perbedaan penurunan ijin.

jgn terlalu yakin dgn asumsi ideal (sendi, jepit, roll) karena pada kenyataannya tumpuan struktur apapun jenisnya akan mempunyai kekakuan translasi dan rotasi. kondisi terbaik dalam margin perbedaan berkisar 5% dan terburuk (worst) sampai dgn 20%, banyak para peneliti sampai menempuh uji laboratorium dan/atau simulasi dgn program bantu software untuk mencari suatu nilai actual thd batasan margin tersebut. perbedaan margin yg cukup besar tidak masalah jika menambah angka aman, namun tidak jika sebaliknya.



... need to be add,

3D FE model considering soil material nonlinearity.



special thanks to prof Luiz F. M., to kindly provide very usable tool and continue updates the software so I can quickly jump to basic review of frame structural behavior. i still use it since 2008 :) so sorry for unfulfilled promise about e-book I had plan to write. there's  much tight at working offices. hopes in the next time ..






Jumat, 27 Januari 2017

an intro "dxf2ost" konversi file CAD menjadi input OpenSees

hanya singkat saja dan waktu cepat sya sdg tahap awal membuat program konversi file CAD format DXF menjadi data input untuk program OpenSees format Tcl. masih basic data input hanya coordinate geometry dan element connectivity, kebutuhan minimum diberikan default belum sampai ke yg lebih lengkap.

program dibuat dgn Bahasa C++ hasil gabungan rujkan dari berbagai sumber terbuka (public domain)




.

program setelah dilakukan compile menjadi executable,



.



file CAD disimpan dalam format DXF version 12 ASCII,



.



hasil keluaran setelah running,


.

.





dibuka dan check ulang dgn program OpenSees IDE (McKenna, 2016)



.



contoh lain geometry lengkung atau arch,


.


.

.






lengkung masih perlu dipecah atau diperhalus dgn perintah "split" pada program CAD,


.


.


.







node pada center masih terbawa, perlu clean-up codes serta perbaikan lainnya nanti dilain waktu dan kesempatan. baru dicoba untuk gambar bidang XY dua dimensi (2D) belum dicoba implementasi ke XYZ tiga dimensi (3D) walau program sudah mampu menterjemahkan koordinat node dan definisi elemen namun setting minimm untuk analysis default pada OpenSees berbeda anatara analisa da dimensi (2D) dan tiga dimensi (3D)



.


.




saat dibuka dgn OpenSees ID nilai koordinat Z tersebut diabaikan karena setting model adalah dua dimensi (2D) walau jelas bahwa nilai koordinat Z sudah benar bkan nul,

.


kelebihan dari metode program yg sudah dibuat adalah dapat mengabaikannya Layer type, sehingga akan memudahkan pemodelan saat di program CAD.

terpikir lewat sesaat, bagaimana jika dibuat dapat menerjemahkan profil, orientasi dan mutu materialnya serta juga pembebanan eqivalen dari panel lantai dan lainnya adalah dinding, dilakukan juga beban kombinasi. bagaimana dan darimana caranya (?) nanti kapan dicari sedikit bertahap

kalo modeling untuk elemen plate/shell dan brick/solid kurang sesuai menggunakan format file DXF dgn program CAD biasa, perlu yg lebih advanced seperti SALOME

Kamis, 26 Januari 2017

suatu perbandingan untuk element shell continuum

model struktur yg di analisa, balok baja tapered dengan:

  • bentang 900mm

  • flens, 200x20mm

  • webs 300x10mm (support) 150x10mm (end)

  • beban merata pada top flens (w=1.0 N/mm^2)




.

diterapkan offset pada top flens,



.



ditinjau perbandingan model dgn menggunakan berbagai element yaitu: shell standard (mindlin), shell continuum dan brick/solid semuanya jenis quadratic (extra mid side nodes). perbandingan hasil tersebut adalah pada kekakuan (deflection) kekuatan (max mises stress) dan kestabilan (buckling)

hasil menggunakan element shell standard (mindlin) LISA-FET/MW



.


.





menggnakan element shell continuum (CalculiX)


.


.


.




menggunakan element brick/solid,


.

.


.







pada analisa tekuk linear (Eigen buckling) solver LISA-FET/MW tidak dapat menerapkan offset pada element shell, berikut hasil tanpa adanya offset

shell standard,


.



shell continuum,


.



perbedaan pada berbagai penggunaan elemen tsb menunjukkan hasilnya mendekati sama antara satu dgn lainnya, ada sedikit perbedaan pada hasil tegangan maksimum dan nilai beban tekuk. biasanya akurasi ditunjukkan oleh penggunaan element solid quadratic (HEX20 atau C3D20), terlihat element shell continuum lebih akurat hasilnya dibandingkan elemen shell standard (mindlin) dan menunjukan hasilnya mendekati element solid. namun jika berorientasi untuk desain atau review, maka penggunaan elemen shell standard hasilnya akan dalam batas bawah (lower bound) yg menjadikan masuk kriteria aman (safe). hal tersebut untuk tujuan praktis, atau lainnya mungkin berpandangan beda lebih ke analitis: accuracy first-safety factors later.

analisa dgn memperhitungkan nonlinearitas material, peningkatan factor beban sebesar 1,5x dan nilai tegangan leleh 250MPa

hasil menggunakan elemen shell continuum S8,


.

.


.







hasil menggunakan elemen brick/solid C3D20


.

.


.








untuk elemen jenis solid (C3D20) ditampilkan plot grafik defleksi vertical ujung balok tapered pada keadaan elastis sampai kondisi plastis sebagai berikut,



.



nilai defleksi vertical pada kondisi plastis tidak berbeda signifikan anatara hasil penggunaan elemen shell continuum (S8) dan elemen solid (C3D20), namun pada plot distribusi tegangan dan regangan plastis hasilnya cukup berbeda.



... need to be added,

  • nonlinear buckling with geometric imperfections

  • considering initial residual stress(?)