kekakuan lateral tiang untuk analisa struktur atas

asumsi tumpuan ideal pada analisa struktur atas (frame) mempunyai keterbatasam karena pastinya akan berbeda dengan kondisi sesungguhnya terutama pada kolom yg tidak diikat dengan sloof karena alasan jarak antar kolom jauh seperti pada struktur bentang panjang atau pier jembatan. tanah adalah material yg tinggi tingkat nonlinearitasnya, pengaruh lapisan dan air tanah serta beban dan reaksi tiang dari sebelahnya. pada analisa jembatan atau dermaga dikenal dengan kedalaman penjepitan saat memodelkan tiang pondasi tersebut, panjang diasumsikan pada kedalaman tertentu misal 1/4 atau 1/3 panjang tiang. pada postingan kali ini sya mempelajari ulang asumsi tersebut dgn bantuan program OpenSEES dan interface grafis dari SimCenter,

.

tingkat kerumitan dalam meprediksi perilaku tiang tunggal dan banyak menjadikan beberapa peneliti mengarah ke penggunaan FE solid element berserta nonlinearitas material tanah, seperti grafik perbandingan dibawah. dapat dilihat pada kasus tersebut metode elastis menghasilkan prediksi yg under-estimates sedangkan metode p-y (Reese, 1974) menghasilkan prediksi yg over-estimated perbandingannya dengan uji eksperimental,

.

.

(sumber: Elgamal et al, 2011)

lapisan tanah mempunyai tiga lapis dan adanya muka air. data karakteristik tanah yg digunakan adalah sbb,

.

.

.

data karakteristik tiang dan kedalamannya adalah sbb,

.

beban lateral yg ditinjau adalah mulai 500kgf sampai dengan 5tonf, dan berikut sebagian hasil yg ditampilkan.

defleksi lateral (m),

.

.

Diagram Momen (kN*m),

.

.

Diagram geser (kN),

.

.

ditampilkan dengan grafik perbandingan,

.

.

.

.

pada kasus yg ditinjau kali ini dari grafik diatas menunjukan bahwa asumsi kedalaman penjepitan lateral (1/4L) panjang tiang hanya menunjukan hasil yg mendekati untuk perhitungan lentur tiang yaitu momen maksimum, namun pada perhitungan defleksi lateral hasilnya cukup jauh dan tidak dapat diabaikan. adapaun rujukan metode, asumsi dan landasan teori yg digunakan oleh OpenSEES adalah sbb,

.

.

.

parameter modulus geser yg sya gunakan diambil pendektan dari FHWA,

.

ingin mempelajari lebih lanjut dari input data masukan, namun sayang feature export belum didukung.

.

.

... need to be add,

• grafik perbandingan dengan asumsi rigid pilecap
• gaya lateral ditahan 2 dan 3 baris tiang
• studi parameter dan variabel kepemilikan material tanah
• 3D FE analysis with OpenSEES another graphical interfaces
• 3D FE analysis with CalculiX using modified MC material for soil

Read More

meshing FE hexa dominant dgn metode extrusion #2

pada postingan sebelumnya, ada berbagai model yg masih gagal dan kurang baik hasil meshing yg didapat. kali ini adalah perbaikannya,

contoh (1) bracket dengan pelat pengaku, hasil sebelumnya pertemuan node mesh pada muka bidang cukup jauh perlu perbaikan dengan tambahan partisi,

.

meshing bagian utama bracket, menghasilkan 90.26% hexa.

.

.

.

.

.

perbaikan mesh bagia lekukan dan lingkaran, menghasilkan 90.4% hexa

.

.

perlu dicoba ulang perbaikan lain dgn tanpa meshing model bagian yg dipisah agar dapat menghindari penerapan bonded contact. sebenarnya model bracket diatas tidak terlalu rumit dan masih memungkinkan dengan meshing structured hexahedral dengan ditambahkannya banyak partisi lagi, namun saat ini tidak dibuat dan mungkin nanti hanya digunakan sebagai pembanding hasil analisa distribusi tegangannya saja.

model pegas, menghasilkan 86.36% hexa.

.

.

.

.

... need to be add,

model lain yg sebelumnya tidak berhasil

Read More

model FE angkur besi tertanam pd blok beton

uji tarik besi angkur yg tertanam didalam blok beton atau biasa disebut pull-out test diperlukan untuk mengetahui perbedaan kekuatan dan distribusi tegangan pada berbagai konfigurasi,

• stud head
• cap plate
• hook type
• various edge distance and position

.

pada tahap awal adalah modeling geometri solid dgn program SALOME 7.7.1 (2015) meshing model yg sederhana dengan algorithma Netgen quad dominant beserta extrusion untuk menghasilkan element hexa dominant, untuk akurasi ditambahkan penggunaan element quadratic.

.

konversi mesh dan definisi group format Ideas/INV menjadi format Abaqus/CalculiX menggunakan program konversi dari Bernhardi (2011) sedangkan solver FE mengunakan program CalculiX dengan material nonlinear plastis (Modified MC) dan mungkin penggunaan material damage (Mazars).

.

.

pemodelan dibuat terpisah untuk definisi bidang interaksi permukaan tulangan angkur dan permukaan beton yg bertemunya, tahap awal diterapkan jenis kontak sempurnan (bonded) dan tahap berikutnya menggunakan jenis kontak dengan gesekan/friksi.

.

.

komponen angkur,

.

definisi group untuk bidang kontak dan material, yg digunakan adalah set 7 (baja), 14(load) dan 15(sslave)

.

komponen blok beton,

.

.

... loading grafis CGX di windows cukup berat, perlu penyederhanaan meshing. distribusi jumlah meshing pembagia pada bagian tepi luar terlalu rapat.

Read More

pemodelan geometri dan meshing FE beton bertulang

pemodelan yg baik adalah sesuai geometri sesungguhnya atau aktual, baik itu untuk tulangan dan tumpuan. namun untuk tujuan penyederhanaan dari analisa FE komponen beton bertulang ada berbagai macam diantaranya,

• elemen plane stress untuk balok/kolom dan truss untuk tulangan pokok & sengkang
• element solid untuk balok, kolom, pelat dan elemen truss untuk tulangan pokok & sengkang
• element solid untuk keseluruhanmya baik itu balok/kolom/pelat maupun tulangannya serta kontak pada tumpuannya

kekurangan dari penggunaan element truss untuk tulangan adalah diabaikannya aksi dowel/mengiris terhadap perilaku geser keseluruhan. pada analisa komponen beton bertulang yg menjadi penentu keberhasilan jangkauan perilaku adalah library material dari software FE yg digunakan, tahap elastis, plastis atau sudah sampai damage. berbagai program FE komersil sudah banyak menyediakan library nonlinear material untuk beton tersebut, yang membedakan antar peneliti/perencana adalah model dan penggunaan elementnya.

pada postingan kali ini sya mencoba model pendekatan aktual, hanya tekukan pada tulangan sengkang saja yg diabaikan. karena model cukup rumit maka meshing yg digunakan mengunakan algorithma Netgen tetrahedral otomatis, cukup banyak jumlah lement yg dihasilkan belum lagi konversi menjadi element quadratic untuk akurasi. terlihat ini merupakan pemborosan resource komputer memory dan grafis, dan mungkin saja tidak dapat sampai selesai proses solver running. mengenai waktu pemodelan geometry dengan program SALOME tidak terlalu rumit dan memakan waktu, hanya proses penentuan garis utama atau path dari tiap tulangan kemudian extrude dari penampang tulangannya, hanya saat proses boolean operation dan meshing agak membutuhkan waktu proses running.

Bagian balok beton sebelum dilakukan boolean operation dengan cutting

.

Bagian tulangan sengkang

.

Bagian tulangan pokok atas dan bawah

.

Bagian semua tulangan ditampilkan bersamaan

.

Penerapan group di model untuk penggunaan definisi perbedaan material

.

.

penentuan algorithma meshing

.

.

Hasil meshing tetrahedral otomatis

.

model dan meshing tetrahedra otomatis diatas terlihat berlebih kebutuhan resource grafis dan komputasi, pastinya akan meningkat berlipat saat digunakan untuk pemodelan lain yg lebih rumit seperti:

• pertemuan balok dengan kolom
• balok dengan pelat lantai
• pilecap dengan boredpile dan kolom
• kolom pedestal beton dengan tumpuan kolom baja beserta bracingnya

berikut sya mencoba menyederhanakan dengan model dan meshing hexahedral terstruktur dimana membutuhkan tahap partisi. komponen tulangan sengkang disederhanakan dengan bentuk pesegi equivalen sedangkan tulangan pokok tetap model penampang lingkaran, diharapkan hal tersebut tidak mengurangi ketelitian hasil analisa. berikut gambaran tahapnya,

.

.

tahap pemisahan pertama adalah boolean operation balok beton pesegi terhadap tulangannya,

.

penentuan partisi dilakukan pada arah memanjang balok dan arah memendek (penampang), serta bagian lain untuk memenuhi ketentuan alhorithma meshing structured hexahedron,  agak rumit pada bagian ujung tekukan tulangan pokok walau ini terlihat masih memungkinkan.

.

.

.

.

ada yg terlewat daerah tekukan partisi hanya terbentuk dari 5 bidang yg seharusnya 6 bidang, berikut perbaikannya,

.

.

... need to be add,

• steel pads and contact definition for support
• elastic analysis, steel plasticity and concrete compression only materials
• nonlinear material for concrete plasticity (Modified MC) and damage (Mazars)
• study comparison with another modeling approach (Plane stress, Truss, Shell, Layered) and equivalent rectangular bars 

Read More