ketika hasil analisa FE (balok portal) tidak sesuai ~ Suyono Nt.'s (brief) note and draft

program Analisa struktur berbasis elemen hingga sangat banyak beredar dipasaran, dari yg opensource, free/limited apalagi versi komersial dengan berbagai tingkatan kemampuannya baik solver, modeling dan meshing. biasanya seorang analyst menggunakan lebih dari satu program FE karena keadaan tersebut. walau secara prinsip kesemuanya adalah sama, namun implementasi berbeda. terutama pada jenis element balok, terhadap distribusi gaya dalam ditengah bentang. karena solver FE hanya menghitung member end forces, sehingga untuk distribusi nilai gaya dalam pada bentang diperlukan sub-routine analisa terpisah missal dgn prinsip statika biasa hubunganya dgn beban pada elemen. namun terkadang suatu software FE tidak disediakan, akurasi hasil perhitungan dikembalikan kepada user untuk menempuh verifikasi sendiri.

hal pertama yg dilakukan adalah melihat kembali data masukan yg diberikan melalui graphical user interfaces, jika ingin lebih yakin perlu melihat blok data masukan (ascii input files) yg dapat dibuka dgn text editor. kecurigaan akan hasil output program seperti tampilan berikut, gaya geser tidak sesuai prinsip statika, ditampilkan sama tanda dan nilainya sepanjang balok. momen lentur positif pada tengah bentang juga tidak tampil. menjadikan sya perlu meninjau ulang,

sya membuat ulang duplikasi masalah dengan program yg sudah lama biasa sya pakai (FTOOL) dan sudah sering sya bandingkan sendiri banyak dgn textbook.

dapat dilihat defleksi lateral pada titik node (4) dan juga reaksi tumpuan vertical hasilnya identik atau hampir sama, namun pada hasil gaya dalam elemen (shear & bending) cukup jauh berbeda. pada saat awal bertanya-tanya apakah iya sebuah perusahaan developer software yg expert dari Jerman sudah ada elemen shell dan solid brick yg quadratic pada solvernya. hanya dgn kasus portal/balok tidak lolos verifikasi. lalu sya menepis itu, mungkin saja implementasi yg berbeda perlu penghalusan mesh.

hasil penambahan mesh balok menunjukan perbedaan dgn sebelumnya, mencoba kembali ke program lain FTool dgn memecah jumlah elemen pada bentang, terlihat tidak berpengaruh, hasilnya sama, hanya ada tambahan nilai pada node bentang tersebut.

dilakukan penambahan julah pembagi pada balok secara meningkat (mesh refinement)

kelebihan program ini adalah dapat menampilkan deformasi dan tegangan arah longitudinal pada balok (kombinasi gaya normal/aksial dan lentur) secara tiga dimensi. seperti tampilan berikut,

(14260 kN/m2 = 14.26 N/mm2)

untuk plot gaya internal balok perlu program bantu chart seperti MS Excel atau OO Calc, disediakan pemilihan berdasarkan komponen dan nilai sumber.

dari plot grafik dapat dipahami bahwa untuk penggunaan elemen balok syarat mutlak dibutuhkan pembagian pias atau meshing, semakin banyak maka hasilnya akan semakin akurat. setidaknya dibagi menjadi 4 (empat) untuk tiap elemen balok agar didapat hasil bending moment yg cukup mendekati. sedangkan untuk nilai gaya geser agar lebih teliti perlu dilakukan proses interpolasi jenis linear dalam hal ini jika diambil interpolasi terdekat nilai V=140.94+(140.94-65.95)/2=177.5kN. agar lebih merata interpolasi digunakan selisih rata-rata gaya geeser pada bentang.

dicoba lainnya pada kasus balok tumpuan sederhana dgn beban merata sebagai perbandingan,

pada diagram momen lentur menunjukkan hasil yg cukup menekati jika menggunakan jumlah pias dibagi menjai 4 (empat) bagian, namun pada gaya geser masih berbeda dan membutuhkan proses lanjut interpolasi jenis linear. walau dilihat dari gaya reaksi tumpuan vertical sudah sesuai, hanya digit yg sgt sedikit sekali berbeda dan dapat dianggap sama. dari tinjauan hasil diatas, terutama paa gaya geser dapat diperkirakan kemungkinan besar beban merata oleh program FE dibuat menjadi beban terpusat equivalen pada nodes.

dicoba lainnya pada kasus balok tumpuan kiri adalah jepit dan tumpuan kanan adalah sendi, beban yg bekerja adalah beban terpusat sebagai perbandingan, terlihat cukup diberikan node tambahan pada lokasi titik beban terpusat.