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