implementasi pertemuan kaku balok/kolom pada beberapa program

pertemuan antara elemen balok dan kolom menjadikan hubungan yg kaku, untuk memodelkannya dikenal dua cara yaitu penentuan kelipatan kekakuan pada daerah tersebut dan lainnya modifikasi panjang balok (lebih pendek) pada pembentuk matrik kekakuannya. Kebanyakan program jadi analisa struktur kurang jelas mengenai metode yg digunakan dalam implementasinya sehingga pengguna perlu membandingkannya sendiri. Berikut ini sya menggunakan beberapa program sekaligus sebagai perbandingan hasil, yaitu SAP2000 (v7.40 Student), FTool, OOFEM &  OpenSees (NextFEM Designer). Kesemuanya memperhitungkan deformasi geser atau menggunakan jenis Timoshenko beams. Dimensi penampang yg digunakan dalam contoh dibawah adalah B25x50 & K30x30 dengan modulus elastisitas material beton sebesar 25000Mpa dan angka banding poisson's 0.2, untuk lebih jelas mengetahui jenis implementasi pada masing-masing program yg digunakan memang sebaiknya perlu dibandingkan dengan perhitungan tangan rujukan textbook. Perbedaan hasil ada kemungkinan disebabkan dari jumlah total beban yg bekerja pada balok, untuk itu perlu dilihat juga hasil keluaran gaya reaksi perletakan atau tumpuan pada gondisi tanpa gaya lateral. Pemodelan tanpa adanya rigid end zone tidak disertakan untuk memperingkas, selain itu banyak perbandingan sebelumnya yg menunjukkan hasilnya identik untuk kondisi biasa tersebut.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

berikut model SAP2000 tampilan grafis masukan dan hasil keluaran. berdasarkan sedikit inormasi tambahan suatu artikel yg ditulis oleh Prota Structure (link) menunjukkan bahwa SAP2000 menggunakana panjang effektif atau panjang bersih untuk pembentuk matriks kekakuan baloknya.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

berikut hasil keluaran OOFEM dan OpenSees dengan program bantu grafis NextFEM Designer,

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

saat melihat gaya reaksi tumpuan tanpa adanya gaya titik lateral, OpenSees menunjukkan hasil yg lebih kecil dan ini disebabakan dari berkurangnya beban merata balok akibat bentang bersih merujuk pada sebuah artikel dari pembuatnya (link). Momen lentur maksimum lapangan pada balok juga demikian, yg dapat diartikan lebih akurat dibandingkan program lainnya. Hasil keluaran program OOFEM indentik atau hampir sama dengan SAP2000 dan FTool.

.

.

.

.

.

.

.

.

berikut hasil perbandingan dengan analisa lebih teliti yaitu model solid pada CalculiX, digunakan elemen jenis hexahedral linear dengan reduksi integrasi (C3D8R). Hasilnya menunjukan lebih mendekati atau hampir sama dengan keluaran program OpenSees.

.

.

.

.

.

.

terlihat untuk distribusi tegangan geser setinggi penampang agak berbeda dengan teori balok pada daerah pertemuan balok dengan kolom tersebut kondisi disturbed regions, pola tegangan geser bentuk parabolik dan maksimum pada garis netral penampang hanya sesuai pada jarak sekitar satu kali tinggi penampang. Hal tersebut tidaklah dipermasalahkan pada desain geser beton bertulang karena adanya aksi diagonal strut pada aktualanya. Namun untuk desain dengan tujuan daktail akibat beban berulang maka kondisi tersebut diperhatikan dengan mengabaikannya kontribusi kuat geser penampang beton, dengan artian hanya mengandalkan kekuatan tulangan sengkang. Selain itu daerah pertemuan balok dan kolom atau beam column joint perlu desain khusus untuk tulangan sengkangnya, hal tersebut juga sesuai dengan hasil keluaran analisa menggunakan elemen solid tiga dimensi.

.

.

.

.

.

contoh diatas adalah untuk portal beton bertulang dengan menggunakan rigid zone factors sebesar 1.0 atau kekakuan penuh, biasanya direkomendasikan nilai sebesar 0.5 atau setengahnya. Khusus untuk potal baja seperti dibawah, kondisi tersebut diabaikan dan berikut perbandingannya antara elemen balok pada OpenSees dengan element shell pada CalculiX. Penampang profil baja yg digunakan adalah HB200.200.8.12 untuk kolom dan WF300.150.6,5.9 untuk balok, modulus elastisitas material (Es) sebesar 200000MPa dan angka banding poissons 0.3

.

.

.

.

.

.

.

berikut hasil analisa dengan menggunakan elemen shell pada CalculiX program bantu grafis PrePoMax, elemen jenis quadratic (S8R dan S6) serta penerapan beban pada kedua sisi sayap.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

*catatan: sya ada yg terlewat saat modelisasi, seharusnya tinggi webs adalah dikurangi tebal sayap dan ini perlu diulang analisanya walau hasil mungkin hanya sedikit berbeda. Berikut updates perbaikan namun dilakukan pada model OpenSees dengan menambah ketinggian penampangnya. Hasil defleksi dan tegangan dengan mengabaikan rigid zone offset cukup mendekati dengan elemen shell, namun untuk keperluan desain tinjauan lentur dan geser terlihat tidak mengacu gaya internal pada muka kolom.

.

.

.

.

.

.