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.

.

.

.

.

.

membuat gambar acuan struktural dari data teks keluaran

 .

.

pada masa awal dan menengah program analisa dan desain struktur tidak menyediakan integrasi atau menjembatani dengan program CAD, yg diartikan gambar struktural seperti denah/layout dan portal dilakukan secara manual sehingga beban kerja drafter cukup berat bahkan diperlukan jumlah tenaga yg banyak. Sebenaarnya untuk mempercepat itu semua masih dapat dilakukan secara otomatis walau dengan dedikasi perangkat tambahan khusus buatan sendiri dan hanya untuk kepentingan internal Hal yg dilakukan tahap dasar adalah membaca koordinat dari nodes, element balok/kolom yg menghubungkannya, penampang profil yg digunakan dan kekangan tumpuan nodes untuk pondasi. Kebanyakn program CAD menyediakan bahasa scripting untuk tujuan tersebut, bahkan dapat lebih rumit seperti detailing pembesian balok, kolom dan pondasi untuk struktur beton dan sambungan baja dan kebutuhan material. Hal tersebut memungkinkan karena kesemuanya mengacu pada gaya internal elemen dan reaksi tumpuan atau ujung nodes suatu element.

.

.

saat ini sya memberikan contoh sederhana dengan bantuan spreadsheet atau disebut pseudo-code tanpa melibatkan bahasa programming yg rumit. Hanya penggunaan aritmetika dasar dan manipulasi string biasa agar mengikuti ketentuan bahasa scripting CAD yg digunakan, lainnya yg banyak digunakan adalah fungsi LookUp. Pemindahan data teks keluarn program analisa struktur ke spreadsheet yaitu dengan fungsi paste-special.

.

.

jika program analisa struktur mendukung export ke format XML, maka akan banyak membantu tanpa perlu secara manual dan perbaikan editing.

.

.

.

agar dapat  terlihat pada tampilan layar maka Point Display perlu ditampilkan dengan object representasi misal dengan tanda 'X' atau lainnya.

.

.

Data nodes atau joint diperlukan untuk digambar agar dapat mendetksi adanya pertemuan dengan balok utama dan sekunder arah melintang pada portal atau posisi adanya kolom pada suatu denah/layout balok lantai. Pemberian simbol dan tulisan pada nodes terkekang diperlukan untuk mengetahui posisi adanya tumpuan pondasi di lokasi tersebut. Pemberian keterangan data teks untuk profil penampang pada suatu elemen diperlukan untuk penggambaran portal dan denah serta menjaga konsitensi antara model analisa struktur dan gambarnya.

.

.

.

.

.

.

.

semua perintah script penggambaran object dapat disatukan dan disimpan dalam format ECMAscript (JS) lalu dilakukan panggilan eksekusi dengan pilihan menu Misc > Development > Run Script atau shortcut 'XC' pada program QCAD.

.

.

.

perbaikan metode penggambaran dengan adanya pemisahan layer untuk kemudahan editing lanjut dan juga pemutaran teks berdasarkan sudut dari dua buah titik  pada suatu garis.

.

.

.

hasil object titik atau point, garis atau line dan lingkaran serta teks yg telah berhasil dibuat dan ditampilkan dapat dikelompokan menjadi layer dengan nama khusus dan disimpan, untuk kemudian digunakan sebagai gambar acuan (Underlay) pada saat penggambaran denah (layout) balok struktural atau portal (frames) suatu gedung.

.

.

gambar acuan awal dimensi pondasi atau kebutuhan jumlah tiang pancang serta pembesian tullangan pokok dan sengkang untuk komponen balok dan kolom juga dapat dibuat. Hal tersebut memungkinkan karena kemampuan membaca gaya reaksi tumpuan serta gaya internal elemen balok (N, V, M, T).

.

.

.

.

.

memungkinkannya proses automatisasi seperti yg sudah dijelaskan membuat banyak pengembang (developer) menyediakan feature sampai dengan keluaran gambar denah/layout, portal frames dan detail pembesiar berikut bar bending schedule dan daftar kebutuhan material. Program jadi yg ada diantaranya adalah CSIxCAD untuk SAP2000 dan ETABS, TEKLA Structural Designer, Prota Structure, SANSPro dll mungkin. Hal tersebut merupakan tahapan akhir yg penting untuk otomatisasi karena perubahan desain walaupun sebagian  (konigurasi atau spesisikasi beban) akan berakibat penggambaran ulang keseluruhan. Bahkan konsultan perencana dulu akan menentukan charge hampir lipat untuk gedung yg sama jika ada revisi berlebih.