tambahan modul pd program glassboxDI #2

Saat ini program glassboxDI mencapai versi 0.15 (alpha) dengan adanya tambahan modul pembuatan titik2 diagram interaksi kolom beton bertulang. Cukup banyak baris code yg dibuat, karena program ini bertujuan membuat sejenis  laporan desain yg transparan sebagai pengingat dan kontrol desain. Pembuatan diagram interaksi dipisah berdasarkan jumlah lapis tulangan, untuk yg sudah dibuat dibawah ini yaitu lapis-2 jumlah sampai ~1.000 list codes. Jadi jika akan dibuat sampai maks 10 lapis tul, maka akan mencapai > 10.000 list codes whohah jumlah yg tidak sedikit dan terlihat algorithma yg panjang.



Berikut adalah perbandingan dgn buku rujukan, ditambahkan titik tambahan diagram interaksi 1bh masing-masing pada daerah tekan menentukan dan tarik menentukan. Selain itu juga ditambahkan deteksi/perhitungan faktor aman terhadap beban P_u dan M_u yg bekerja.

[scribd id=24551922 key=key-1afzwg5tn23t64p6yps9]

Dibawah ini perbandingan dgn hasil program PCACOL,



Perbedaan disebabkan karena pembulatan atau lainnnya, terlihat pada keadaan tekan menentukan c = 350 mm > c_b. perlu dicheck ulang dgn berbagai konfigurasi jumlah tulangan.

Note:

ada kekeliruan (bugs) pada penentuan nilai c berikut snapshoot perbaikannya.



Perubahan notasi gaya aksial dan momen tersedia.

.

[scribd id=24579590 key=key-15xkkwm5zlvrjt97i044]

.

Berikut perbandingan lainnya,



Tambahan modul lainnya adalah koefisien momen pelat 2-arah kondisi tumpuan ideal, diambil dari tabel Marcus rujukan dari BS.



Selain itu juga sedang dilakukan proses digitizer data pada tabel koefisien momen dari M. Pigeaud rujukannya juga dari BS.



.

cara mudah mengetahui alur tegangan (ForcePAD)

Ada cara mudah untuk mengetahui distribusi tegangan suatu struktur yg dimodelkan dgn element plane-stress,  project di sourceforge yaitu sebuah program yg dibuat dgn bahasa FLTK code names: ForcePAD dgn cepat dapat menampilkan perilaku struktur bidang. Berawal dari sekedar liat2 tertarik dgn Gmsh yg canggih itu, dibuat dgn bahasa yg sama.



Prinsip pemodelan cukup sederhana, tebal elemen dan properties dibuat default atau dapat juga diubah, dimensi ngga presisi bgt cukup perbandingan aja lebar dgn tingginya. Ini memang tujuan dari program tsb yaitu mempelajari distribusi tegangan bidang secara sederhana dan cepat. GUI pemodelan struktur  dibuat dgn cara mudah seperti penggunaan M$ Paint, ada rectangle, circle,  blok, erase, pencil dll sejenisnya. Penentuan tumpuan dan beban juga cukup mudah, semuanya hanya dalam tiga tombol step yang terdapat pada kanan bawah.

Dibawah dalah snapshoot prinsip dasar penggunaanya:

plane stress untuk model balok tinggi (aktifkan sketch mode)

penentuan boundary condition's, tumpuan dan beban (psychics mode)

kontur tegangan hasil analisa (action mode)

Tampilan defleksi struktur untuk berlogika teknik thd BC's yg telah ditentukan

Alur tegangan utama (Biru Tekan/compression & Merah Tarik/tension)

Alur  tegangan yg hanya ditampilkan hanya tarik saja

Jika ingin dilakukan editing, misal adanya lubang pesegi cukup aktifkan skecth mode lalu set rectangle dgn warna putih,  kemudian lakukan analisa ulang dgn mengaktifkan action mode tunggu beberapa saat program running.

penambahan luang diantara titk beban dan tumpuan.

hasil 1

Hasil 2

Hasil 3

( Tampilan alur tegangan tarik saja, untuk mengetahui penempatan tulangan pd struktur beton)

Berikut adalah proses optimalisasi struktur, jika ingin dibuat rangka bidang. Jadi hanya bagian elemen yg diperlukan saja yg akan dipasang bentuknya sesuai alur tegangan utama. Program akan melakukan analisa secara iterasi dengan prinsip kerja suatu element pada mesh FE yang mempunyai tegangan kecil atau dibawah nilai tertentu akan dihapus kemudian dianalisa ulang. Ini dikerjakan secara terus menerus bertahap.

Khabar baiknya program tsb diatas dapat download dgn mudah untuk digunakan secara cuma-cuma karena bagian dari opensource dan juga lisensi turunan dari bahasa pembuatnya FLTK. Program tsb dapat berjalan disemua system operasi (cross platform). Program bantu yg bernama ForcePAD tersebut merupakan project dari Divisi Mekanika Struktur pada Univeritas Lund & Chalmer di  Swedia.

tambahan modul desain pd glassboxDI #1

Sebelumnya program glassboxDI pada setiap revisi atau tambahan modul desain diberikan tanda versi v0.1 ... v0.3, keliatannya bakalan kebanyakan nantinya, maka perhitungan versi dibuat lebih kecil v0.11, v0.12, ... v0.9 lalu v1.11, v1.12, ... v1.19, v2.10, 2.11 dst biar keliatan pendek.

Adapan modul tambahan yag telah dan sedang dikerjakan diantaranya:



Modul penentuan koefisien momen pelat sesuai tabel PBI-71 berdasarkan jenis tumpuan jepit-penauh dan jepit-elastis. Data masukan yg ditentukan adalah W_u, L_y dan L_x. program akan menampilkan koefisien C_tx, C_ty, C_lx dan C_ly. Metode lain perhitungan momen pelat seperti portal eqivalen atau FEM prediksinya lebih baik, jadi metode koefisien ini merupakan pendekatan saja. Tambahan lagi perhitungan momen pelat akibat beban konsentrasi/terpusat, koefisien momen diambil dari M. Pigeaud.



Program perhitungan desain pelat beton 2arah, momen berdasarkan dari modul sebelumnya atau dilakukan penimpaan (overwrites). Laporan desain dibuat pada rah-x dan y m_maks tumpuan atau lapangan. sedangkan lainnya resume saja biar ringkes.



Diatas adalah aplikasi desain baja pada elemen balok-kolom, sedangkan dibawah ini adalah penentuan faktor panjang efektif berdasarkan chart AISC dan rujukan beberapa persamaan (Slope, Chen, French). Perlu tambahan penyesuaian pada balok dan kolom non prismatis berdasarkan rujukan. Walaupun program FE (structural analysis solver engines) yg dipakai nantinya sudah capable memasukkan geometric stiffnes (K_G) untuk analisa P-delta global namun metode K-factors ini tetap sya implementasikan sebagai pembanding.



Sedangkan yg dibwah ini sedang diedit adalah pre-processor untuk keperluan penenentuan karakteristik penampang (A,Ix,Iy,y_na,J,As,Zx) berbagai macam jenis bentuk.



Lainnya seperti balok T dan Desain/investigasi Kolom beton masih dalam konsep flowchart-nya dan dicari algorithm-nya. Beberapa modul juga dalam thp porting ke bahasa C, kebetulan kemarin dapet buku bagus tulisan dosen tetap UGM terbitan Andi Publisher 2003.

Jadi sekedar omong-omong aja saat glassboxDI yg seharusnya saat ini v0.4 karena ada tambahan modul, tidak jadi perhitungan versi cara tersebut melainkan seharusnya adalah v0.14 . Terlihat agak gimana mundur gitu, terus nantinya hitung maju lagi. gapapa lebih baik diawal gini...

Program title's : glassboxDI  v0.14 (Updates Dec'09)

jenis huruf (font) untuk output program

Jenis huruf  untuk suatu program output saja perlu seleksi dalam memilihnya, jika diambil bawaan salah satu OS/Aplikasi bisa2 berantakan susunannya kalo di print bikin laporan di komputer lain yg belum tentu ada. Postingan kemarin mengenai font yg dipilih adalah jenis Consolas merupakan suatu kekeliruan bagi sya, karena font tersebut bawaan dari office 2007 yg kebetulan di tempat kerja ada dan punya licensinya. Bisa kacau tampilannya jika di- run di netbuks sya yg OSnya Ubuntu 9.01



Karena tujuan dari pembuatan program ini dapat berjalan di semua sistim operasi jadi perlu dipastikan font yg digunakan juga tersedia dan mudah didapat. Berikut snapshoot perbedaan cara mendapatkannya,

Inconsolata Fonts

Consolas Fonts

 

Terlihat dibawah ini tampilan dan susunan hasil menggunakan font  Inconsolata (open license) dan yang satunya menggunakan Consolas (propietary).



, terlihat sama dan tidak berbeda jauh.

kelanjutan program lalu GlassBox v.03(alpha)

kelanjutan dari postingan sya sebelumnya mengenai program implementasi desain struktur beton bertulngan (#part1, balok pesegi). Beberapa perbaikan dan tambahan diataranya, default input dari data pemakaian sebelumnya (last sessions). Masih menggunakan bahasa python dan juga sedang dalam tahap porting bahasa C++ agar nantinya membuat GUI standalone serta integrasi dgn program FE lebih mudah.



Saat di compile menjadi *.exe hasil dari C++ terlihat lebih kecil ukuran filenya, kemudian juga saat di-run program lebih cepat dibandingkan hasil *.exe dari python. Program yg dibuat pada C++ dapat menyimpan laporan dalam format plain tex.



Kemudahan dibuat dengan menyimpan dan membaca default.txt agar saat input data yang sama dengan last sessions pengguna cukup tekan enter.



Cara tersebut dirasa bermanfaat saa akan dilakukan perhitungan ulang yang hanya merubah Gaya terfaktor (M_u, V_u) atau hanya dimensi, diameter tul saja yang diubah.



Ditambahkan juga resume hasil perhitungan dan sketsa balok , dimensi dan penulangan atas dan bawah yang diperlukan.



Jumlah tulangan dan baris/lapis juga menyesuaikan hasil perhitungan.



Ada keterangan ambahan mengenai mungkin atau tidaknya diperlukan perhitungan lanjut lendutan balok. Dirasa perlu juga ditambahkan perhitungan Inersia effektif dan crack balok.

[scribd id=23358836 key=key-2hkj3oqtaf02fvcyszby]

Diatas adalah contoh hasil keluaran program yang sudah dilakukan editing dgn OpenOffice WRITER menggunkan font Consolas ukuran 9pt.



Pengembangan lainnya yg sedang dalam tahap diantaranya adalah :

• Balok jenis T, L konsep program hampir sama dgn Balok pesegi diatas.


• Pelat lantai, Momen pendekatan tabel PBI-71, pembesian arah x&y, sketsa pembesiannya, check lendutan.


• Kolom pesegi perhitungan jumlah tulangan perlu, diagram interaksi arah x&y. check metode Bresler, Parme. Coding with biaxial numerics are possible for me??


• ... dan lain-lainnya belum :) agak lambat 'coz menggunakan my freetime aja (out of my workin' days).

Agak dirasa kurang juga, mata agak pedes saat ngeliatin hasil output dlam format plain text. Jadi ingat bbrpa tahun lalu sya 'ga jadi ngubek LaTeX, sekarang kepikiran kalo aoutput program ditampilkan seperti di buku2 teks, namun perhitungannya dilakukan oleh program glassboxDI ini :) penggguna tinggal kontrol liatin kerjanya program aja, glassboxDI akan membuat TeX source yg merupakan laporan desain berdasarkan data masukkan yg ditentukan pengguna.

Prediksi kekuatan Balok beton bertulang

Menghitung momen tersedia :

Titik berat tulangan tarik,
CG_tul = c_v + d_tul + (D_tul/2)
= 30.00 + 8.00 + (13.00/2)
= 44.00 mm
Tingi effektif balok,

d = h - CG_tul
= 400.00 - 44.00
= 356.00 mm

Rasio tulangan

rho = A_st / (b * d)

= 398.20 / (200.00 * 356.00) = 0.56 %

rho_maks = 0.75 * rho_b = (382.5 * beta_1 * f_c) / ((600 + f_y) * f_y)

= (382.5 * 0.85 * 21.15) / ((600 + 400.00) * 400.00) = 1.72 %

Kontrol : rho < rho_maks 0.56 % < 1.72 % ... Okey

Gaya tarik baja tul.,

T_s = A_st * f_y = 398.20 * 400.00 = 159278.75 N

Gaya tekan beton,

C_c = 0.85 * f_c * a_t * b

= 0.85 * 21.15 * a_t * 200.00 = 3595.50*a_t N

Persamaan kondisi kesetimbangan, T_s = C_c

Tinggi blok tekan beton,

a = 159278.75 / 3595.50 = 44.30 mm

Momen nominal,

M_n = T_s * (d - a/2)
= 159278.75 * (356.00 - 44.30/2)
= 53175252.00 N.mm = 53.18 kN.m



Perbandingan :

M & V dibuat incremental, Gaya N tidak ada

@ maksimum M = 45.8 kN.m, V = 45.8 kN, P = 0.0 kN

Vmaks < (1/6)*Sqrt(21.15)*200*356 = 54.57 kN

Gaya tarik baja atau tekan beton, R1 = 159/151 = ~5%

Lengan momen, R2 = 333.85 / 303.00 = ~10%

Momen nominal, R3 = 53.18/45.7 = ~16%



M dibuat incremental, Gaya V & N tidak ada

@ maksimum M = 71.6 kN.m, V = 0.0 kN, P = 0.0 kN

Gaya tarik baja atau tekan beton, R1 = 159/233 = ~32%

Lengan momen, R2 = 333.85 / 308.00 = ~8%

Momen nominal, R3 = 53.18/71.6 = ~26%



M, V & N dibuat incremental

@ maksimum M = 40.3 kN.m, V = 40.2 kN, P = 40.3 kN

Pmaks < 0.1*21.15*200*400 = 169.20 kN

Momen nominal, R3 = 53.18/40.39 = ~32%



M & N dibuat incremental, Gaya V tidak ada

@ maksimum M = 61.7 kN.m, V = 0.0 kN, P = 61.7 kN

Pmaks < 169.20 kN

Momen nominal, R3 = 53.18/61.7 = ~14%



Steel rebars and concrete properties



Concrete Materials



Rebar materials





... in draft

SAP2000 distribusi beban 1way

Beberapa waktu yang lalau ada isu dari pembaca di blog ini dan dibeberapa beberapa forum penggunanya , menyatakan bugs SAP2000 pada distribusis beban area ke frame satu arah (one way) disini sya akan coba sampaikan perbedaan dari pemodelan dustribusi beban dari area ke frame baik yng satu arah dan dua arah.

Diberi contoh sederhana balok induk dan sekunder/anak struktur baja dengan beban merat 100 kg/m2 dan modul bentang 6x6m, pemodelan ini tergantung sistem pelat yang digunakan jika hanya pelat tanpa bondek dalam artian begesting papan/konvensional maka akan cenderung bekerja secara dua arah ( two ways). Sedangkan model akan cenderung satu arah (one way) jika menggukakan steel deck sesuai alurnya.



Perbandingan bentangnya juga akan berpengaruh terhadap distribusi beban, dapat dilakukan penyederhanaan menjadi satu arah jika Lx/Ly ~ 2,5.



Asumsi dan pemodelan distribusi beban dua arah.



Tampilan hasil keluaran gaya lentur balok.



Asumsi dan pemodelan distribusi beban satu arah, terlihat SAP2000 tidak menggunakan asumsi balok arah tegak lurus sisi pendek sebagai penerima beban malah sebaliknya. Ini mungkin yang dimaksud state pembaca blog ini yg disampaikan beberapa waktu lalu, saat itu saya coba tanyakan dibagian mana namun not responding :) Dengan sumsi beban diatas maka hasilnya jelas akan berbeda karena kenyataannya arah steel deck akan dipasang alur pendek untuk tujuan efektifitas maupun kerja shear connector.



Seperti terlihat balok sekunder/anak tidak menerima distribusi beban sehingga gaya lentur dll yg terjadi adalah nul. Apakah itu sesuai asumsi pemodelan yang anda harapkan??



Dengan memutar sumbu lokal element area, maka akan seperti diatas. Asumsi yang biasa diharapkan pada penerapan steel deck dan beton half slab.



Terlihat distribusi gaya lentur sesuai dengan penerapan beban jika dilakukan secara perhitungan tangan/kalkulator (M3=(1/8)*200*6^2 = 900.00 Kgf.m)



Seperti terlihat dari beberapa pemodelan  diatas terlihat SAP2000 menggunakan asumsi balok yang menerima beban adalah arah tegak lurus sumbu lokal-1. Seperti juga yg disampaikan sya sebelumnya shortest by default's not always be the best.



Pengguna mempunyai keleluasaan penerapan beban sesuai harapan model struktur yg akan dikerjakan, karena adanya berbagai macam jenis slab beton monolit, precast hollow slab, half slab, steel deck dll yg mempunyai perilaku berbeda-beda.

Tambahan pada balok sekunder/anak sambungan yg digunakan berupa simple shear connection, sehingga ujung dibuat sendi/realease. Hal ini tidak berbeda jauh dengan kenyataan jika single span, namun akan berbeda saat adanya balok lain continous spans karena adanya top wiremesh yang menerus yang akan menahan perputaran ujung balok.