mencari konfigurasi batang komponen strut & tie

analisa dan desain balok tinggi atau dinding geser dengan metode Strut & Tie perlu menentukan konfigurasi batang sebelumnya, dari susunan bangun segitiga. hal tersebut menjadikan desain penulangan tersebut akan berbeda tiap seorang perencana, walau dimensi dan beban rencananya adalah sama. biasanya seorang perencana didasarkan pengalaman baik itu pribadi maupun orang lain, meniru/mencontek permasalahan sejenis. jika lebih dari sekedar mengikuti, ada perhitungan yg mempunyai landasan teoritis yaitu ditempuh analisa 2D dgn FE jenis elemen plane stress untuk mengetahui alur tegangan (stress path) pada jalur daerah mana terjadi tegangan tekan (strut) dan jalur lain mana terjadi tegangan tarik (tie).

(sumber: Mahmoud, 2007)

berbagai konfigurasi berikut berbagai contoh (1 s/d  10) diambil dari penelitian oleh Mahmoud (2007) yg mana sedang membandingkan hasil desain metode Strut & Tie dengan hasil simulasi numerik metode elemen hingga FE nonlinear dengan damage material sampai rupture/cracking.

(sumber: Fu, 2001)

dari grafik diatas (Design 6-c dan 6-a) terlihat memungkinkan jika terjadi kesalahan dalam penentuan konfigurasi batang komponen strut & tie tsb akan dapat menyebabkan kegagalan di kekuatan/strength dgn tidak tercapainya beban rencana ultimit dan/atau hal lain yaitu gagal karena kemampuan-layan/serviceability terjadi retak lebar dan lendutan berlebih.

.

menggunakan program bantu lain dari RMIT University (Zou, 2012) hasilnya sebagai berikut, input data cukup akurat kerena menggunakan grid dan properties material serta besaran beban. namun hasil keluaran tampilannya kurang menekankan pemisahan komponen strut dan tie.

.

diatas adalah pengantar kegunaan structure topology optimization untuk penentuan konfigurasi batang komponen strut & tie pada masalah sederhana balok tinggi jenis kantilever, terlihat konfigurasi yg didapat dan dgn sedikit modifikasi penyederhanaan masuk dalam kategori konfigurasi yg baik walau pembesian yg dihasilkan nantinya tidak orthogonal membuat sedikit kesulitan dlm pelaksanaan.

.

desain beton dgn metode STM dapat optimal (kuat & kaku) jika konfigurasi batang tersebut sejajar dekat dengan garis lajur tegangan utama. beberapa peraturan beton (ACI/FIB) juga membatasi sudut minimal dan maksimal yg digunakan dalam model antara komponen strut & tie.

(sumber: Fu, 2001)

saya mencoba mencari konfigurasi lain dengan metode structure optimization dgn program dari Lund Univeristy (Lindemann, 2014) karena program tersebut berbasis sket untuk tujuan pembelajaran maka hasil hanyalah merupakan insight gambaran pendekatan saja.

contoh (1)

.

contoh (2)

.

contoh (3)

.

contoh (4)

.

contoh (5)

.

contoh (6)

.

contoh (7)

.

contoh (8)

.

contoh (9)

.

contoh (10)

.

contoh lainnya,

(a)

(b)

.

(c)

(c)

.

(d)

(e)

(f)

(g)

.

(h)

.

(h)

.

(i)

.

(j)

.

(k)

.

(l)

.

(m)

(n)

.

(o)

(p)

 

.
(q)

(r)

.

hasil dari konfigurasi batang metode diatas masih perlu disederhanakan lagi (ditambahkan atau dikurangi) membentuk rangka batang yg terdiri dari bangun segitiga, lainnya juga perlu tambahan batang hanya untuk stabilisasi numerik/equilibrium.

ada yg masih menjadi pertanyaan bagi sya yaitu batasan mengenai sudut (min/max) antara komponen strut dgn tie, beberapa konfigurasi menghasilkan sudut >60deg. hal lain adalah jumlah komponen yg bertemu pada satu titik simpul (node) yang memperlihatkan lebih dari 3 batang/komponen. apakah hal tersebut bersifat keharusan atau bukan (mandatory), ini perlu menelusuri dasar theory dari batasan tersebut.

berikut sedikit pengantar mengenai prinsip komponen dari metode Strut and Tie, yg mana pada paragraph terakhir menekankan bahwa kualitas desain (strength & serviceability) dengan metode tsb sangat tergantung seberapa baik penentuan konfigurasi batang yg diterapkan/ditentukan.

(Sumber: Kuchma, 2004)

... to be add

studi perbandingan beberapa metode pada model yg sama (Strut & Tie, SAP2000 Concrete Shell Reinforcement, Toronto 2D NLFEARC, Abaqus/CalculiX 3D Nonlinear)