Lentur tidak sentris pd profil unsymmetri

Profil unsymmetri pada salah sumbunya akan mengalami puntir jika beban yang bekerja berada pada titik berat penampang (Center of Gravity), bukan pada titik pusat geser penampang (Shear Centre). Ditinjau balok kantilever dari profil UNP dengan bentang 3.00m dan beban terpusat 1000 Kgf.



Beban terpusat
P = 1000 Kgf
l=3.0 m
Momen lentur
Mp = P * l =  3000.00 Kgf.m



Karakteristik penampang (cm)
UNP 200x80x7.5x11
d=20;
bf=8;
tf=0.75;
tw=1.1;
w=24.6;
Ix=1950;
Zx=195;
Abaikan fillet radius dalam pemodelan element shell



Momen akibat berat sendiri profil
Mq = (1/2)*w*l^2 = 110.70 Kgf.m
Momen total akibat beban terpusat dan berat sendiri
Mt = Mp + Mq = 3110.70 Kgf.m

Tegangan yang terjadi akibat beban terpusat P dan berat sendiri q
Teg=(Mt*100)/Zx = 1595.23 Kgf/cm^2



Ini hanya benar jika beban terpusat bekerja pada titik pusat geser (O) bukan pusat berat penampang (C)


Besarnya nilai eksentrisitas jika ingin mengasumsikan tidak ada puntir maka beban terpusat 'P' bekerja pada jarak 'e' dari web

Luas web, Aw = tw*d = 22.0 cm^2
Luas flens, Af = tf*bf = 6.0 cm^2

Eksentrisitas, e = (bf/2)/(1+(1/6)*(Aw/Af)) = 2.4828 cm



Diatas gambar kontur defleksi resultan akibat beban terpusat dan berat sendiri.

Jika beban bekerja pada titik pusat geser dan defleksi akibat berat sendiri diabaikan terlebih dahulu, maka defleksi akibat beban terpusat besarnya adalah sbb:

Modulus Elastisitas Baja, Es = 2038901.9 Kgf/cm^2 (default SAP2000 for steel materials)
Betang balok, l = 3.0*100 = 300.0 cm
Lendutan-z, delta = (P*l^3)/(3*Es*Ix) = 2.2637 cm

Keadaan berbeda jika beban yang bekerja pada titik berat penampang (C.G.), akan mengalami deformasi puntir akibat eksentrisitas titik berat dan titik geser penampang. Hasil ditunjukkan berikut :



Deformasi puntir akibat eksentrisitas, sedangkan distribusi tegangan arah normal atau sb-1 lokal elemen shell diperlihatkan berikut.



Perbedaan mencapai ~35% lebih besar pada titik corner penampang namun pada titik edge nilainya lebih kecil, dalam artian tegangan pada tumpuan tidak merata. Selanjutnya perlu peninjauan pengaruhnya terhadap rasio tekuk torsi lateral ...

Catatan :

* Ada yg terlewat, nilai yg seharusnya digunakan Af = tf*(bf-tw) = 5.1750 cm^2, dan menghasilkan nilai e = 2.3412 cm (selisih ~6% dari awal) jadi perlu re-run analysis :) wahduh DoItYourself aja ya .

** Lentur tidak sentris dapat diperhitungkan dengan faktor koreksi atau modifikasi dari Bleich.

Read More

eksentrisitas Rafter dgn Gording

Profil gording yang biasanya terbuat dari CNP atau UNP pada kenyataannya mempunyai eksentrisitas dengan Rafter dari profil WF atau Castellated.



Gambar diatas adalah contoh eksentrisitas Rafter profil WF300.150.6,5.9 dengan CNP200.75.20.3,2 yaitu sebesar dz=23.3cm dan dy=-9.2cm, jika beban atap diasumsikan bekerja pada c.g profil CNP dan asumsi cleat plate tanpa menggunakan stiffener maka akan ada momen tambahan M=P*e dalam analisa struktur program bantu SAP2000 ini dapat dimodelkan langsung. Akan dicari seberapa pengaruh eksentrisitas tersebut terhadap besarnya momen lentur rafter.



Balok gording dianggap menerus, kecuali ujung tepi rotasi element di release. Tumpuan kiri DOF's yg dikekang translasi x,y,z sedangkan tumpuan kanan DOF's translasi x dan rotasi y dikekang. Eksentrisitas dihubungkan dengan element rigid links, diasumsikan beban bekerja pada gording sebesar 60 kgf/m' ditambah berat sendiri struktur.

Deformasi struktur

Momen Positif dan Negatif maks,

Mpos = +1.355 kgf.m dan Mneg = -2.353 kgf.m

Pemodelan tanpa eksentrisitas

Deformasi struktur

Momen Positif dan Negatif maks,

Mpos = +1.391 kgf.m dan Mneg = -2.384 kgf.m

Dalam model ini perbedaan momen lentur kedua cara tersebut tidak menghasilkan perbedaan yang cukup signifikan hanya  selisih 2.67%. Namun perlu ditinjau pada keadaan lain misal pada rafter bentang panjang atau gantung/kantilever, ada kemungkinan komulativ. Asumsi beban dalam hal ini adalah bekerja pada c.g profil gording kenyataannya adalah pada top flens yang berarti mempunyai eksentrisitas tambahan sebesah 1/2 tinggi profil gording belum lagi offset antara top flens rafter dengan bottom flens gording, ini perlu ditinjau ulang.



Catatan :

cara tersebut dapat di implementasikan langsung dengan menggunakan SAP2000 versi 9 keatas melalui menu Assign --> Frame --> Insertion Point... tentukan titik cardinal dan offset tambahan.



Program akan secara auto menghubungan adjacent end nodes dengan rigid links, namun DOFs yang diterapkan adalah fully constrained atau terapan persamaan rigid body constraint tidak dapat ditentukan user untuk keadaan lain/khusus (e.g only translation DOFs).

Read More

Sipil/Struktural "... same old stories"

Mechanics,Static,Vibration,Stress,Axial,Shear,Bending,Torque,Steel,Concrete,Design,Load,Strength,Deflection,Safe,Economic adalah kosakata dalam dunia tehnik perencanaan, merupakan permasalahan klasik atau ekstrimnya kuno/usang. Hal2 tersebut sudah lebih dulu dipikirkan oleh ahli2 terdahulu, yang membedakan hanya waktu dan tempat. Sedangkan jika berpandangan terhadap hasil yang telah dicapai, ahli2 sekarang berpikiran lebih baik. "we must learn from the past, we could be betters" kira2 begitu. Surfing nyampe digital library universitas luar, boleh pinjem tanpa pake kartu keanggotaan dan tidak diperkenankan mengembalikan pinjaman :) 'coz ngga ada tempat buat balikin, lagian bukunya diambil juga ngga berkurang, namanya juga digital.



Koleksi saya buku2 format elektronik, buku2 tsb didapat dari www.archive.org scan hasil kerja intitusi tempatnya. Banyak sekali buku2 lama (18xx~191x) tentang civil,structures,bridges, desain baja, beton dll. Buku mekanika tehnik sih masih familiar cuman agak terasa beda pas baca2 tentang desain beton,masih pake WSD. Tapi gambar photo2 pelaksanaannya menarik masih sederhana, trus lingkungan keliling di kota2 Amrik jadi keliatan gimana Tempoe Doeloe nya.



Diberitahukan dari ketentuannya bahwa dapat digunakan untuk non-comercial, personal dan research.



Namun perlu diingat karena file hasil dari scan buku maka ukuran bytes nya gede2, ada yang seratus. Gunakanlah download manager biar bisa resume saat koneksi terputus, selamat coba2. Buku2 tersebut ngga up to date atau state of the art namun sya enjoy aja baca2 :) wish u ...

Read More

Jembatan Rangka, antara analisa dan aktual

Tulisan  ini disadur dari hasil analisa dan penelitian oleh Hickey, L. J.,2008. Jembatan yang diteliti adalah Hillsville truss bridge (VA) dibangun pada tahun 1941 mempunyai bentang total 846 ft (~260 m) dan bentang terbesar 300 ft (~90 m). Ditujukan olehnya untuk meninjau ulang asumsi-asumsi analisa struktur terhadap jenis jembatan yang telah runtuh akibat beban truk standar, jembatan tersebut adalah I-35W bridge, Minneapolis (Sungai Mississippi) pada bulan Agustus 2007  tahun lalu, dibangun pada tahun 1964-1967 mempunyai bentang total 1907 ft (~580 m) dan bentang terbesar 450 ft (~140 m) akibar gusset plate yang tidak memenuhi syarat fracture membuat gagal dan terjadi overall buckling of structures.



Jembatan rangka baja seperti diatas merupakan struktur yang dikategorikan rangka batang ruang (space truss). Dalam penerapan dilapangan tidak mudah untuk menentukan kondisi sendi atau roll. Kondisi sendi jika DOF's translasi horisontal dan vertikal dikekang, sedangkan pada kondisi roll DOF's translasi horisontal bebas, lepas/tidak dikekang.



Diatas gambar aplikasi rolled support yang diterapkan pada I-35W bridge, Minneapolis (Sungai Mississippi).

Tampak atas dan penampang jembatan

Analisa pertama yang dilakukan diasumsikan dua dimensi (plane truss) dengan berbagai macam kondisi tumpuan. Jenis element yang digunakan adalah truss dengan 2 translasi DOF tiap titik ujung join. Kekakuan elemen hanya aksial (AE/L),rotasi ujung member tidak ada (realese). Beban dari floor deck diterapkan menjadi beban titik pada buhul join rangka batang. Hasil pebandingan menunjukan perbedaan yang signifikan, overestimated terlalu besar dan dikategorikan tidak memenuhi.

Analisa kedua yang dilakukan diasumsikan dua dimensi (plane frame) dengan berbagai macam kondisi tumpuan. Jenis element yang digunakan adalah frame dengan 2 translasi dan 1 rotasi DOF's tiap titik ujung join. Kekakuan aksial (AE/L) dan lentur (EI/L), rotasi ujung member tidak  ada (realese).  Beban dari floor deck diterapkan menjadi beban titik pada buhul join rangka batang.



Analisa ketiga yang dilakukan diasumsikan dua dimensi (plane frame) dengan berbagai macam kondisi tumpuan. Sama dengan model analisa kedua, namun pada model ini dimasukkan pengaruh balok stringer begitu pula eksentrisitas yang dimodelkan dengan rigid links.



Balok stringer tersebut mempunyai kekakuan aksial dan lentur, namun tahanan rotasi ujung tidak ada.



Penentuan letak alat pengukuran strain gauges ditempatkan pada batang daerah tumpuan pier dan abutment. Berikut grafik perbandingan beberapa pemodelan tersebut diatas.

• Catatan: 1 Kips = 453,59 Kgf

Grafik hasil perbandingan Pemodelan Pertama (Truss)

Grafik hasil perbandingan Pemodelan Kedua (Frames)

Analisa pemodelan pertama dan kedua tidak berbeda signifikan karena jenis rangka batang dengan beban bekerja pada titik buhul join, rotasi ujung member juga di realese.

Grafik hasil perbandingan Pemodelan Kedua (Frames+Stringer)

Perbedan hasil terlihat saat beban truk bekerja pada titik daerah pier jembatan. Ada hasil yang mennjukan bahwa batang mengalami gaya tarik padahal aktualnya menerima gaya tekan, ini perlu perhatian karena pengaruh tekuk.

Pemodelan tumpuan yang cukup medekati adalah rol-sendi, mungkin ini dikarenakan kekakuan pergerakan translasi horisontal dari pier aktual mempunyai nilai yang besar. Sedangkan untuk pemodelan element dan analisa struktur yang paling mendekati adalah element frames+stringer, interaksi antara batang atas dengan balok stringer sangat mempengaruhi. Walaupun pemodelan analisa struktur yang digunakan hanya 2D namun hasilnya cukup reliable tanpa harus 3D karena jenis struktur adalah rangka truss simetri dan juga kekakuan puntir batang tegak lurusnya yaitu batang pengaku/diapragma dan bracing mempunyai nilai yang kecil, tidak memberikan kontribusi besar pada perilaku struktur keseluruhan. Namun pemodelan 3D lebih direkomendasikan untuk mengantisipasi keadaan lain.

Read More

Mudahnya Menulis Blog dengan Post2Blog

Mudahnya Menulis Blog dengan Post2Blog



Panduan singkat ini ditujukan untuk pengguna awam yang baru mulai nge-blog. Kelebihan dari Post2Blog adalah dapat digunakan secara offline, baru setelah sebuah posting selesai dibuat pengguna dapat online untuk proses upload.

---

Anda dapat membuat akun sendiri di WordPress.

---

Meyisipkan file PDF berikut : post2blog_tutorial.pdf

Agak disayangkan, entah kenapa pada saat posting langsung dengan Post2Blog penulis gagal menyisipkan file pdf tersebut jadi dilakukan dgn cara langsung di Wordpress.com

Read More

dapet Puzzle TLA

Semalem install sebuah software struktur (demo) ada fasilitas Tributary Loaded Areas (TLA) yg auto secara 2ways dan 1way, yang menariknya tarikan garis dari batasan beban yang diterima suatu sisi balok dapat ditampilkan. Coba cari tahu berdasarkan konsep yang saya biasa dapet di text book bahwa penyebaran beban merupakan tarikan garis 45^o untuk balok ortho yang mempunyai kekakuan sama dan sudut ~60^o untuk balok yang salah satu mempunyai kekakuan lebih kecil. Permasalahan lain, kebanyakan panel beban berbentuk persegi dan balok nya orthogonal jadi ngga terlalu concern pada balok yang spesifik tidak orthogonal.

Saat dicoba pada balok yang khusus yaitu pada keadaan tidak biasa, ternyata terlihat tidak stabil konsep tersebut jika diterapkan. Berikut perbandingan hasil konsep tersebut pada 7 jenis keadaan, diantaranya adalah penyebaran bentuk triangular & trapezoidal beraturan dan tidak beraturan serta salah satu sisi tanpa balok. Analisa dilakukan dgn SAP2000 dgn data: material beton default, tebal pelat 12 cm, dimensi balok 20x50 cm, tumpuan sederhana, beban merata 5kN/m2. Model pertama dgn cara auto fasilitas yang tersedia yaitu Tributary Loaded Areas for membrane slabs behaviour, sedangkan model kedua dengan FE element shell dan frame dengan eksentrisitas.

CSi dalam manualnya menyatakan bahwa distribusi beban tidaklah sederhana banyak faktor yang berpengaruh terutama balok penumpu, beberapa asumsi dipergunakan untuk penyederhanaan yang pada prinsipnya memperhitungkan total beban saja (see ETABS Manual’s).

---

Selanjutnya dapat dilihat/download disini (dokumen PDF)

[scribd id=20840018 key=key-1z97152uwcjql13z8nf4]

Read More

OSS aplikasi FEM di Linux #2

Sejak th 2000an beberapa institusi di france bergabung dalam pengembangan OpenSource Software (OSS) aplikasi FEM yang general purpose dan high end technology:

.
Salome program untuk modeling dan meshing serta penampilan hasil analisa (pre-post processor) menggunakan CAD kernel OpenCascade sama dengan yang digunakan software FE komersil Midas-IT. Manualnya Salome itu well documented, bahasanya english jadi ngga bikin keder pengguna yg non french.

.
Code_Aster sebagai solver engine yang mempunyai banyak kemampuan: karakteristik material,  element library yang banyak sekali ~400 ada model fiber element, kemampuan analisa nonlinear geometry, buckling, static,dynamic. Agak disayangkan dokumentasi asli menggunakan bahasa france, ada terjemahannya (html) namun belum sebagus aslinya (pdf) karena terlihat equation di html english nya berantakan. but i've no worry :) it never let me down.

.
Pengembangnya EDF's mendukung project pre-post processor FEM selain Salome, yaitu GMSH ... geemesh yehaa kemampuan meshing element plane dan solid serta penentuan besaran mesh yang akan diterapkan cukup mudah. File hasil meshing GMSH dapat digunakan langsung untuk di analisa, open with Salome. Bikin cling aja :) untuk saya yang sudah terebih dulu familiar pake dengan software meshing seperti GiD nya CIMNE dan GMSH nya prof Geuz&Jean. Jadi ngga mutlak kudu bisa GUI modeling+meshingnya build from scratch menggunakan Salome.

Distro Linux  yg sy gunakan ngga jadi pake dvd sya beli dulu CAELinux yang berbasis PCLinuxOS+KDE namun pake Ubuntu 8.1+GNOME  'coz sy pikir lebih ringan dan stabil kalo dipasang di netbuks mini sya yg proc.AMD dan RAM512mb LCD8". Software aplikasi saya instal manual, yang belum berhasil ccx sama OpenSEES, masih error aja saat nge-run"make" build from source.



GMSH - quadrangle mesh model plat baja berlubang dgn chamfer.



Salome - meshing hasil GMSH yg di-import dan akan diterapkan Boundary Condition, Loading, element & material properties.



Salome/Code_Aster - tampilan kontur deformasi dan vektor tegangan akibat diberikannya tekanan pada daerah chamfer.

1st impression pemodelan langsung GUI dgn Salome. Contoh model balok dengan element 3D solid. Dua Tumpuan dgn beban terpusat tengah bentang.



Kontur defleksi dan plot mesh element solid pada deformed shape.



Kontur tegangan penampang pada suatu potongan (Cut Plane)  interval panjang balok,  hasil analisa jadi readable dan jelas.

.

:)  dll, belum verified model saya cuman explore aja GUI capabilities nya.

*bahasa "france"  yang sering ditemui pada Code_Aster

glossaire_x.pdf

Read More