analisa balok dgn hasil tampilannya tegangan

pada umumnya program analisa struktur menampilkan hasil keluaran berupa internal force (normal/axial, shear, bending &torsion) sehingga akan mejadikan kesulitan untuk mengetahui keadaan suatu penampang yg mengalami tegangan berlebih (overstress) karena ha ini merupakan fungsi dari properties penampangnya. kriteria tegangan lebih memudahkan dikarenakan batasan suatu material ditinjau dari tegangan yg terjadi, ini biasanya digunakan oleh perencana terdahulu saat menggunakan metode desain dengan tegangan ijin (allowable stress design) atau metode desain dengan tegangan kerja (working stress design). ada beberapa program analisa struktur frame yg sudah dapat menampilkan distribusi tegangan elemen yg perhitungannya didasarkan dari propertries penampang yg digunakan. program CalculiX menggunakan elemen balok (one dimensional) yg dikembangkan menjadi elemen solid continuum (three dimensional) sehingga hasilnya lebih mendekati, dapat menampikan distribusi tegangan suatu penampang akibat beban luar terpusat & merata. selain itu kelebihan pemodelan tersebut adalah dapat diterapkannya nonlinearitas material, geometri, tekuk & perilaku kontak menurut rujukannya.

(sumber: Dhondt, 2014)

ditinjau sebuah balok sederhana dengan suatu ujung tumpuan sendi dan ujung lainnya berupa tumpuan jepit, beban yg dikerjakan adalah beban terpusat ditengah bentang.



berikut perhitungan manual/tangan sebagai perbandingannya,



 

hasil keluaran program berupa lendutan dan tegangan (geser & lentur),









terlihat hanya dengan dua buah element one dimensional hasilnya sudah cukup mendekati karena menggunakan jenis element quadratic. ketelitian lebih dapat tercapai dengan ditambahkannnya jumlah element pembaginya. untuk perkiraan dapat digunakan jarak pembagi mendekati dimensi penampangya. ada yg agak berbeda pada hasil tegangan geser dimana program menampilkan distribusi tegangan yg merata pada penampang, kenyataannya adalah berbentuk parabolik dan akan maksimum pada titik netral penampang.

berikut sya mencoba study konvergensi dengan banyaknya pias pembagi baloknya,









terlihat hasilnya menjauhi terhadap nilai teoritis perhitungan tangan/manual.

*updates, penambahan jumlah segment pembentuk balok penampang pesegi









bagaimana jika hanya dibuat satu elemen saja, beban titik dikerjakan pada mid side node element balok quadratic(?)





given unexpected/wrong results in stress & deformation, beban titik terpusat tidak dapat diterapkan pada mid side node (!)

dibawah pilihan lain dengan tampilan internal force,



reaksi tumpuan dan beban titik yg bekerja (Newton Units),

100000 N = 10.00 kN

gaya geser/shear force (Newton units)

68396.80 N = 68.39 kN

31599.20 N = 31.59 kN

gaya momen lentur/bending moment (N*mm)

18399300 N*mm = 18.39 kN*m

15800100 N*mm = 15.80 kN*m

 

... to be added

• distributed load, combined, concentrated moment/torque


• testing for another section type (T,L,H,C etc)


• non prismatic/tapered


• contact, plasticity, large deformation, buckling