Kamis, 31 Januari 2013

Kombinasi Beban Envelope

 

Sudah tanggal 31 Januari tapi belum ada satu tulisanpun terpublish di bulan Januari 2013 ini.. <:-) Sayang sekali jika pada daftar artikel blog terlihat ada satu bulan yang hilang karena tidak ada postingan tulisan.. Rasanya blog menjadi “cacat”.. he2..

Kenapa gak dari kemarin saja bikin tulisan, mas? Susah ya?

Niat memang sudah ada, tapi waktunya ternyata yang tidak mendukung..

Hari sabtu minggu libur bukannya banyak waktu untuk menulis?

Itu dia, saban senin sampai jumat kerja lembur tiap hari sampai malam dan hari sabtu pun kadang masuk kerja juga (walaupun tidak full), sehingga jika ada kesempatan untuk libur (di hari minggu) inginnya benar2 refreshing melepas penat pikiran. Jadinya, niat untuk menulis pun jadi terkesampingkan.. <:-)

Tapi sekarang sudah tanggal 31 Januari.. Besok sudah masuk bulan Februari.. Mau tidak mau saya harus mengeluarkan satu tulisan “saat ini juga” agar blog tidak menjadi “cacat”.. :-)

Tapi topiknya tentang apa ya.. Topik yang tidak berat, mudah dalam penulisan dan cepat jadi namun tetap bermanfaat, sehingga deadline publish sebelum tanggal 1 Februari dapat tercapai. Setelah dipikir-pikir beberapa saat, akhirnya saya putuskan tulisan di penghujung bulan Januari 2013 ini akan membahas tentang “kombinasi beban envelope” pada Sap2000. :-) Topik yang ringan namun saya kira bermanfaat juga dalam pemahaman input beban pada struktur. Jadi, mohon dimaklumi jika tulisannya agak lebih berantakan ya.. :-)

Seperti kita ketahui, dalam usaha mendesain suatu struktur bangunan kita perlu menentukan kombinasi pembebanan agar dapat dicapai kondisi pembebanan maksimum (namun juga tidak berlebihan/ekstrim) untuk struktur. Yang akan saya bahas bukan kombinasi pembebanan dalam peraturan ACI ataupun SNI, namun penerapan kombinasi pembebanan dengan menggunakan type “envelope” pada Sap2000. Kombinasi beban type envelope ini tidak bersifat menjumlahkan beban seperti halnya type kombinasi beban “linear add” yang sering kita pakai. Namun kombinasi beban type envelope berfungsi mencari nilai maksimum dan minimum dari posisi beban maupun kombinasi pembebanan yang dimasukkan.

2013-01-31_112555

Sap2000 memberikan penjelasan seperti di bawah mengenai kombinasi beban type “envelope”:

2013-01-31_110446

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa kombinasi beban type envelope bisa digunakan untuk mencari nilai gaya maksimum dan minimum dari beban yang bergerak (dimana pada beban bergerak, beban maksimum dan minimum pada suatu batang maupun joint tergantung dari posisi bebannya). Contohnya seperti beban kendaraan atau beban girder crane.

Jika kombinasi beban “linear add” yang digunakan, maka input beban yang dimasukkan dalam kombinasi hanya dijumlahkan saja. Jika DL = 20 kN dan LL = 30 KN, maka besar kombinasi COMBO1 yang berisi DL dan LL adalah 20 kN + 30 kN = 50 kN. Tapi hati-hati, nilai minus yang kita masukkan pada “scale factor” bukan berarti beban itu dikurangi (walaupun bisa saja hasilnya adalah pengurangan). Nilai minus ini terkait dengan arah gaya (yang berlawanan dengan nilai plusnya). Jika scale factor bernilai (+) arah gaya-nya ke kanan, maka arah gaya untuk nilai (-)-nya adalah ke kiri, begitu juga dengan arah gaya untuk beban vertikal. Jika scale factor bernilai (+) arah gaya-nya ke bawah, maka arah gaya untuk nilai (-) -nya adalah ke atas. Untuk mengeceknya dapat dilihat dari deformasi yang terjadi. Untuk beban dead load (DL) yang seharusnya menimbulkan lendutan ke arah bawah (karena beban gravitasi), namun karena pada scale factor saya masukkan nilai -1, maka hasil lendutannya adalah seperti di bawah ini:

2013-01-31_114900
Oke, kalau gitu langsung saja kita buat contoh penggunaan beban envelope untuk beban berjalan (biar agak panjang isi tulisannya.. he2). Kita ambil contoh mendesain balok girder crane. Untuk mendesain struktur bangunan girder crane sebenarnya tidak hanya beban vertikal saja yang diperhitungkan, tetapi juga beban horisontal (karena pengereman, dsb). Namun untuk contoh di sini, beban horisontal kita abaikan. Asumsi yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Jumlah roda pada beam girder = 1

2. Beban vertikal satu roda = 100 kN

Langkah awal adalah dengan membuat titik-titik joint dimana beban titik akan dikenakan pada balok girder:

2013-01-31_183707

Selanjutnya adalah memberi beban roda sebesar 100 kN pada tiap titik dengan nama beban yang berbeda seperti berikut:

Beban DL1

2013-01-31_183346

Beban DL2

2013-01-31_183413

Beban DL3

2013-01-31_183449

Dan seterusnya hingga ujung. Ingat bahwa beban harus diberi nama yang berbeda.

Setelah itu langsung kita buat beban kombinasi envelopenya agar semua reaksi yang terjadi di tiap titik dapat tercover dalam satu kombinasi beban. Caranya? Masukkan saja beban-beban yang tadi kita input (DL1, DL2, DL3, dst) pada satu kombinasi beban (misalnya bernama COMB1.ENVE), dan jangan lupa pilih “envelope” pada pilihan “Combination Type”.

2013-01-31_185001

Ok, lalu, langsung saja kita “run”..

Oya, perlu diingat bahwa disini saya mengabaikan faktor pengali beban untuk kemudahan pemahaman dan pengecekan saja.

Setelah di-“run”, maka hasil diagram gaya momen dalam (M33)-nya adalah sebagai berikut:

2013-01-31_185635

Apakah diagram gaya momen dalam di atas sudah benar atau sesuai dengan jika beban itu dianalisis secara satu-persatu pada tiap posisi? Untuk mengeceknya, kita ambil saja satu nilai momen M33 pada tengah bentang (momen maksimum) dimana kita sudah tahu beban vertikal mana yang menyebabkan momen maksimum tersebut. Pada bentang sebelah kiri, momen maksimumnya adalah 121.18 kN.m. Penyebab momen maksimum ini tentu saja gaya vertikal yang berada pada titik tersebut yaitu DL3. Mari kita lihat diagram gaya momen dalam yang hanya diakibatkan oleh DL3. Hasilnya adalah sebagai berikut:

2013-01-31_190542

Terlihat momen maksimum yang terjadi sebesar 121.18 kN.m. Maka terbukti kombinasi beban envelope dapat kita gunakan untuk menganalisis struktur dengan beban bergerak.

Sekian tulisan di penghujung bulan Januari 2013 ini..

Jangan lupa, CMIIW (Check Me If I Wrong)… :-)

2 komentar:

Dimas Dwi Putra mengatakan...

Misal beban horizontal di masukan, caranya seperti apa pak untuk men"define" beban pengereman?

Made Pande mengatakan...

Mudah kok. Beban horizontal untuk crane biasanya dihitung dengan pendekatan sederhana. Contohnya dengan mengasumsikan beban rem (dan beban horisontal arah longitudinal lainnya) sebesar 10% atau 5% dari beban crane (beban mati sendiri + beban lifting). Di beberapa peraturan luar negeri mengatur hal ini, seperti di peraturan Indian Standard 875-1987.