kondisi batas dan gaya ujung sambungan baja jenis sendi

sambungan baja jenis sendi atau simple connection direncanakan tidak dapat menahan rotasi,namun pada implementasi pelaksanaannya terdapat jumlah baris baut setinggi proffil yg dapat ikutbekerja terhadap tahanan rotasi tersebut. Jika gaya ujung diterapkan begitu saja maka hasil program elemen hingga untuk sambungan baut menjadi tidak realistis. Agar dapat sesuai asumsi pada analisa struktur model global rangka maka dibutuhkan kondisi batas kekangan rotasi ujung atau lainnya dengan  tambahan momen berlawanan senilai beban titik terpusat berjarak eksenstrsitas tertentu. Deformasi struktur pada sub model agak berbeda, namun hasil gaya dalam menunjukkan identik atau sama. 

.

model rangka kaku beserta beban kesetaraan

.

pendekatan sebelah kiri dapat diterapkan langsung pada model kompleks analisa sambungan baja dengan elemen shell atau solid tiga dimensi, sedangkan model satunya kemungkinan  masih menyalurkan momen akibat kekangan tak terduga pada sambungan baja jenis sendi. Sedangkan sambungan jenis jepit penuh atau jepit sebagian dapat diterapkan langsung tanpa perlakuan atau pendekatan khusus tersebut, distribusi gaya dan deformasi akan ditampilkan secara langsung dan aktual.

.

deformasi struktur rangka kaku

.

gaya internal momen lentur (bending moment)

.

gaya internal geser (shear force)

.

gaya internal aksial (axial force)

.

perlu diberikan contoh untuk kedua pendekatan tersebut pada suatu kasus sambungan jenis sendi seperti gusset plate atau end-plate pada balok sejarak eksentrisitas tertentu.

.

material sejenis karet pada analisa FE

.

.

material karet ditemukan pada komponen struktural seperti elastomer jembatan atau base isolator pada gedung, jenis material ini adalah hyperelastis dan hampir incompressible. penyebaran beban antar komponen struktural misal girder jembatan dengan abutmen/pier diberikan pelat baja tebal diantaranya, sedangkan perkuatan komponen elastomer bearing itu sendiri diberi pelat baja tipis setiap lapis tertentu. Nilai parameter dapat didekati dari hubungan korelasi dengan nilai modulus elastisitas material yg mana biasanya untuk karet berkisar 5MPa s/d 10MPa, nilai ini juga dapat didekati dari initial shear modulus sebesar tiga kalinya. Grafik tegangan regangan sesunguhnya didapat dari hasil benda uji tarik uniaksial, biaksial dan geser seperti contoh diatas (sumber: Wikipedia), kemudian dilakukan kalibrasi dengan curve fitting terhadap beberapa parameter pada model material hyperelastis tersebut. Pada solver FE CalculiX disediakan beberapa model untuk jenis hyperelastic yaitu Arruda-Boyce, Mooney-Rivlin, Neo Hooke, Ogden (N=1,2,3), Polynominal (N=1,2,3), Reduced Polynominal (N=1,2,3) dan model Yeoh.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

berikut hasil saat diterapkan beban defleksi untuk gaya tekan, tekuk dan kapasitas tekan akan terdeteksi  secara otomatis dengan jenis analisa deformasi besar  Kontak antar bidang komponennya sendiri (self contact) juga dapat diketahui jika diinginkan dengan penerapan node to surface contact jenis hard.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

penyeragaman model material pasangan batu bata

.

.

pasangan dinding batu bata dibagi menjadi jenis struktural dan non-struktural, untuk jenis pelengkung adalah pengunci geser yg hubungannya dengan gaya tekan. Sedangkn pasangan dinding dapat dibuat struktural dengan adanya pembesian khusus balok dan kolom lintel yg dominasi   untuk menahan gaya tarik (ties), sedangkan lentur ditahan oleh aksi lengkung atau juga rangka batang tekana (strut). Material sesungguhnya adalah kombinasi atanya batu bata (brick) dan adukan pengisi (mortar), jika dilakukan analisa secara detail akan cukup rumit karena adanya kontak atau delaminasi antra dua material tersebut. Beberapa peraturan membuat penyederhanaan dengan asumsi penyeragaman atau homogenisasi diantaranya adalah peraturan Eropa sbb,

.

.

pada tulisan ini ditinjau rumus pendekatan diatas dengan model lain yg lebih teliti., perkuatan juga dapat ditinjau pada analisa program bantu elemen hingga pada daerah tarik, diberikan lapisan fiber reinforced polymer atau pelat baja tipis mutu tinggi. Pendekatan model material nonlinear yg paling sederhana adalah Compression_Only pada CalculiX, model lain dengan Mohr-Cploumb atau Drucker-Prager juga dapat digunakan untuk jenis material pasangan batu bata. beberapa laporan menggunakan material jenis damage seperti Mazars dan CDP1/2, terlihat itu untuk bangunan historical dan monumental yg sangat penting untuk sejarah.

.

.

lengkung pasangan batu bata dengan diameter dalam 1400mm, dimensi batu bata  220x110x60mm dengan susunan seperti ditunjukkan pada gambar model, tumpuan hanya tekan dan juga ada kekangan pergerakan kesamping. Beban merata sebesar 10MPa bekerja pada luasan 60x110mm atau sebanding dengan gaya 66kN, hasil dengan asumsi material linear elastis, deformasi besar diperhitungkan, elemen solid hexahedral linear dengan reduksi (C3D8R)

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

model diatas kelihatannya masih terlalu tebal pada lapisan pengisi mortar, perlu jumlah batu bata dengan tambahan empat buah agar lebih rapat. Analisa perlu dilakukan ulang dengan perbedaan penggunaan jenis material seperti sebelumnya, khusus model lengkung konvergensi dengan penyeragaman atau homogenisasi kepemilikan material tidak mencapai konvergensi yg sama dengan sebelumnya, kapasitas beban menunjukkan dibawahnya yg dapat diartikan konservatif atau aman.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

ditinjau dinding pasangan bata dengan dimensi panel 980x820mm, digunakan material liner elastis dan  nonlinear Compression_Only dan hasilnya ditampilkan berikut. Bekerja beban terpusat vertikal sebesar 110kN yg disebarkan pada area parsial tertentu.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

beban arah vertikal ditingkatkan dua kali lipat sebelumnya, ditambahkan juga beban horizontal sebesar nilai separuh dari beban tersebut.

.

.

.

.

.

.

berikut hasil menggunakan kepemilikan material dengan penyeragaman atau homogenisasi, terlihat cukup praktis karena dapat menyederhanakan model namun dengan hasil yg mendekat. Kelebihan lain adalah meshing dapat lebih kasar dan juga tahap konvergensi analisa yg lebih cepat.

.

.

.

.

.

.

.

kendala pada pemodelan dan analisa dinding atau lengkung pasangan batu bata adalah ketidak beragamannya material bata itu sendiri yg biasanya dibuat lokal setempat tiap daerah di Indonesia. Suatu penelitian dari dalam negeri menunjukkan kualitas atau mutu bata lokal dapat lebih rendah dari mortar lapis pengisinya, sedangkan persyaratan menentukan setidaknya setara. Jika ingin lebih terjaga mutunya pada saat desain dan pelaksanaan, maka baiknya menggunakan jenis batako solid atau bata ringan dari perusahaan yg telah memenuhi standar dengan sertifikasi produk. Sedangkan mengenai lapis pengisi mortar dapat cukup konsisten kekuatannya dengan menjaga mutu pasir dan perbandingannya dengan semen misal 1:4, 1:6 atau 1:8. Kesulitan lain analisa pasangan batu bata adalah kekuatan lekat antara mortar dengan baut bata, yg biasanya lebih renda dari kuat tarik material. Adnya balok dan kolom lintel (ties) dapat juga berguna untuk meningkatkan pengekangan terhadap delaminasi pasangan batu bata dengan mortar.

.