balok baja berbadan langsing dengan pelat pengaku

ditinjua geometri sebagai berikut dari rujukan pustaka (Rockey et al, 1978) beberapa data kurang lengkap maka sya melakukan pendekatan saja dengan beberapa asumsi, hasil beban ultimit uji eksperimental model tanpa perkuatan pelat horisontal sebesar 60kN dan sebesar 71kN jika dengan perkuatan.

.

.

rujukan tulisan dari Graciano (2001)  analisa menggunakan elemen shell, material elasto-plastis ideal & tidak memasukan pengaruh ketidak sempurnaan geometris serta tegangan residu awal. 

.

.

.

.

(sumber: Graciano, 2001 & Rockey, 1978)

.

hasil analisa tekuk linear eigenbuckling hasilnya masih dibawah beban ultimit yaitu hanya sebesar 34kN (under-estimate), analisa FE berikut menggunakan elemen solid tetrahedral quadratic.

.

.

.

hasil analisa nonlinear dengan deformasi besar (large deformation without plasticity) diterapkan beban sebesar 60kN, beban tersebut diterapkan merata pada elemen patch yang sangat kaku sempurna rigid body beserta kontak bidang dengan flens atas penampang.

.

.

.

.

.

.

.

terlihat tegangan leleh von Mises masih dibawah nilai leleh material webs (fy=266MPa)

.

.

.

.

.

.

.

hasil analisa nonlinear dengan deformasi besar (large deformation with plasticity) model material simple bilinear elastoplastis dengan strain hardening, diterapkan beban sebesar 71kN, 

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

terlihat regangan plastis equvalen masih cukup kecil, dapat diartikan untuk model & keadaan beban balok tersebut diatas dominan pada masalah stabilitas dibandingkan plastisitas. ketidak sempurnaan geometris akibat proses pemotongan & penyambungan pelat yg menjadikan bergelembung tidak rata flat (distorted) akan cukup berpengaruh terhadap hasil analisa FE. hal ini dapat dilihat grafik perbandingan elemen hingga menggunakan elemen shell beserta pengabaian parameter tersebut lebih kaku dibanding uji labs, perbedaan hasil kuat beban ultimit juga masih cukup besar selisihnya berkisar ~20% lebih (Bergfelt, 1979) akibat mengabaikan parameter tersebut.

.

.

perlu dicoba model lain dengan representasi beban bukan sebagai gaya namun dengan penurunan defleksi vertikal sebesar 1mm s/d 8mm,

berikut hasil penerapan beban defleksi vertikal sebesar 1.0mm, deformasi maksimum keluar bidang sebesar 0.6mm dan regangan plastis equivalen maksimum sebesar 2.4%

.

.

.

.

.

berikut hasil penerapan beban defleksi vertikal sebesar 2.0mm, deformasi maksimum keluar bidang sebesar 9.2mm dan regangan plastis equivalen maksimum sebesar 3.4% 

.

.

.

.

.

.

catatan: 

ada yg terlewat pada pemodelan FE yg sya buat, tinggi total webs digunakan sebesar 800mm yg seharusnya 830mm (selisih ~3.6%) dan juga penggunaan material baja sya terapkan adalah keseluruhan sama fy=266MPa (terendah) yg seharusnya pada flens lebih tinggi fy=295MPa (selisih ~9.8%)

Read More

tegangan residu awal pada profil baja

tegangan residu awal dipengaruhi banyak faktor diantaranya proses pendinginan yg dipercepat pada fabrikasi baja hot rolled, proses penyambungan las pelat pada profil tersusun, proses pebengkokan dingin pada profil yg dibuat lengkung (curved). nilainya berbeda tiap bagian profil tergantung proses tersebut, namun untuk profil WF dapat digunakan pendekatan diantaranya sebagai berikut,

.

(sumber: ECCS, 1983)

. 

nilai selebar flens atau setinggi webs tidak sama tandanya, bagian tepi flens & bagian tengah webs bertanda negatif/tekan sedangkan bagian tengah flens & ujung atas/bawah webs bertanda positif/tarik. merujuk gambar diatas maka profil yg mendekati bentuk persegi seperti HB lebih tinggi nilainya dibanding profil pipih akan lebih rendah dengan selisih sebesar 40%. tegangan residu awal tersebut kemudian dijumlahkan atau superimposed terhadap beban kerja/layan sehingga akan ada bagian profil yg mengalami leleh terlebih dahulu dibandingkan tinjauan tanpa pengaruh tegangan residu awal. perhitungan stabilitas juga dihitung berdasarkan hanya pada penampang efektif yg belum mengalami leleh. tegangan residu awal mengurangi kapasitas elemen balok/kolom baja, nilai kekuatan & stabilitas akan lebih rendah dibanding tinjauan tanpa tegangan residu awal. software FE advanced saat ini seperrti Abaqus/CalculiX dll sudah mampu menambahkan pengaruh ini dalam analisa, ditentukan user pada titik integrasi untuk tiap elemen dan ditempatkan sebelum block data masukan*STEP  penerapan kondisi batas, beban kerja & tumpuan.

.

.

(sumber: Dhondt, 2019)

.

berikut contoh penerapan tegangan residu awal pada balok profil-T dengan software FE CalculiX, analisa masih statis linear biasa belum memasukan pengaruh nonlinearitas/plastisitas material, geometry/stabilitas & ketidak sempurnaan penampang balok (lokal&global). mesh elemen pada model berikut dibawah masih kasar karena hanya untuk tinjauan awal & kejelasan saja.

.

.

.

.

.

hasil keluaran belum diterapkan beban kerja external, hanya penentuan tegangan residu awal. terlihat balok sedikit melengkung (bowing) 

.

.

.

.

diterapkan beban pada webs permukaan atas,

.

.

.

.

.

.

hasil penggabungan atau superimposed beban external & tegangan residu awal,

.

.

.

.

.

memasukan pengaruh nonlinearitas/plastisitas material & large deformation, namun tinjauan ketidak sempurnaan geometris belum.

.

.

.

.

terlihat solver berjalan normal cukup cepat, telah melakukan penjumlahan atau penggabungan. namun definisi tegangan residu awal cukup sulit perlu ditentukan tiap elemen pada titik integrasi, belum balok profil yg non-othogonal. yg mana untuk elemen C3D8/C3D8I memiliki 4 (empat) titik dapat direduksi dengan menggunakan elemen C3D8R yg hanya mempunyai 1 (satu) titik integrasi namun akan ada kendala shear-locking perlu mesh yg rapat untuk mendekati keadaan lentur. akan lebih mudah jika penentuan tegangan residu awal diterapkan software FE cukup pada group elemen saja, contoh group elemen pada flens modeldiatas dibagi 6 lajur, 3 lajur untuk tekan dan sisanya untuk tarik dengan gradasi linear pendekatan. 

Read More

penyederhanaan masalah tegangan lajur las

diambil perbandingan dengan hasil software Idea Statica Steel (2019) dari rujukan online,

.

.

.

(sumber: Idea Statica,2019)

.

elektroda las yg digunakan jenis E49xx peraturan baja Kanada, atau setara E70xx peraturan baja Amerika,

.

(sumber : Red-D-Arc.com)

.

berikut hasil perbandingannya, kontak antar pelat profil dengan pelat sambung diabaikan karena pertimbangan beban sentris.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

hasil regangan plastis equivalen maksimum pada komponen las agak berbeda dengan selisih ~30% lebih kecil dibanding hasil rujukan,dan juga terkonsentrasi tidak sepanjang lajur tertentu.

.

Read More