Set Working Condition Dan Input Section/Material Properties
Buka file baru (
New Project) untuk memulai membuat permodelan jembatan kompoit
kemudian simpan ( Save) pada directory yang di inginkan simpan dengan judul “composite bridge 20m”. File /
New Project
File /
Save (composite bridge 20m)
Set Working Condition Seting system satuan dalam ‘kN’ dan ‘m’ untuk tutorial ini Tool / Unit System Length > m
;
Force > kN
;
Temperature : Celsius
Gambar 1. Tampilan awal dan Unit System dialog box
L2/1
Input material properties Material properties untuk girder, cross beams dan slab lantai dapat di tentukan menggunakan DB dari berbagai macam standar yang sudah tertera dalam MIDAS/Civil atau jika standar yang digunakan tidak ada dalam midas bias menggunakan User Define karena standar SNI tidak ada maka material di input berdasar User Define. Model / Property /
Material
Type > User Define
Gambar 2. Input Material Properties Matrial properties yang harus di input adalah sebagai berikut: ID
L2/2
Tabel properties material
1
Name MAIN GIRDER
2
BRACING
3
CONCRETE
Type User Defined User Defined User Defined
Elasticity (kN/mm²)
Poisson
Thermal Density 1/[F]) (kN/mm³)
2.00E+02
0.3
6.50E-06
7.85E-08
2.00E+02
0.3
6.50E-06
7.85E-08
2.03E+01
0.2
5.00E-06
2.40E-08
Enter Section Properties Section properties dari girder yang akan digunakan adalah baja WF.500.300.9.16 sebagai girder utama dan baja WF 350.175.6.9 sebagai cross beam atau diafragma.
100
200
1200
16
6
300
34
175
332
9
486
9
9
Gambar 3. Section Layout
Tabel section Properties
Classification Girder Cross Beam
Section WF 500.300.9.16 WF 350.175.6.9
Remark Composite Section User type Section
Model / Property / Section Coposite tab Section ID (1) ; Name (Section 1) ; Offset > Center-Center Section Type > Steel I ; Slab width (9,6) Girder > Num (2) ; CTC (1.20) Slab > Bc (1.2) ; tc (0.2) ; Hh (0,1) Girder > Hw (0.468) ; tw (0.009) ; B1(0.3) ; tf1(0.016) ; B2(0.3) ;tf2(0.034) Material > Es/Ec (9.847) ; Ds/Dc (3.271) ; Ps (0.3) ; Pc (0.2) DB/User tab Section ID (2) ; Name (Section 2) ;Offset > Center-Center Section Shape > I-Section H (0.35) ; B1(0.175) ;tw(0.006) ; tf1(0.009)
L2/3
Gambar 4. Dialog box dari data penampang
L2/4
Membuat Pemodelan Jembatan Komposit
Membuat Girder Pemodelan jembatan dibuat sesai dengan gambar dari geometri struktur jembatan komposit (Baja-Beton) sebagai berikut:
0.30
3.00
3.35
3.35
3.35 20.00
1.20
1.20
1.20
1.20
1.20
1.20
DIAFRAGMA HB 350-175-6-9
1.20
1.20
GELAGAR UTAMA HB 500.300.9.16
Gambar 5 Geometri Struktur Jembatan.
L2/5
3.00
0.30
Top View,
Node Snap (on),
Element Snap (on),
Auto Fitting (on) Model / Nodes / Create Nodes Coordinates (0, 0, 0) Copy > Number of Times (7) Model / Element /
; Distance (0, 1.2, 0)
Extrude Elements
Select All Extrude Type > Node → Line Element Element Attribute > Element Type > Beam Material > 1:Main Girder ; Section > 1: Sect 1 General Type > Translete Translation > Unequal distance Axis > x ; Distance (0.3, 3,
[email protected], 3, 0.3)
Gambar 6. Membuat Girder
L2/6
Membuat Cross Beam (Diafragma) Berikut adalah cara untuk memodelkan diafragma Node Numer (on) Model / Elements / Crate Element Element Type > General Beam / Tapered Beam Material > 2:Bracing ;Section > 2:Section 2 Nodal Connectivity (9,16) Model / Element /
Translate Element
Select Recent Entities Mode > Copy ; Translation > Unequal Distance Axis > x
; Distances (3,
[email protected],3)
Gambar 7. Membuat Cross-Beams
L2/7
; Beta Angle (0)
Input Bondary Condition Input Kondisi Perletakan Ada dua jenis tipe perletakan yang biasa digunakan dalam desain jembatan yaitu perletakan sendi dan rol. Dalam desain jembatan komposit ini perletakan terdapat pada titik 30 cm dari kedua ujung jembatan pada setiap girder. Berikut adalah cara memasukan kondisi perletakan dalam pemodelan: Model / Boundary / Support Boundary Group Name > Defalut Select Single (Node: 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) Options > Add ; Support Types > D-All Select Single (Node: 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64) Options > Add ; Support Types > Dy, Dz (on)
Gambar 8. Memasukan kondisi perletakan
L2/8
Input Data Pembebanan Untuk analisa dinamis berdasarkan free vibration analisa hanya menggunakan pembebanan berupa beban mati struktur yaitu struktur komposit yang beratnya secara otomatis dikalkulasi oleh MIDAS dengan menggunakan Static Load Case dan beban mati tambahan berupa beban aspal dan beban trotoar yang harus di input oleh user. Diatas permukaan plat lantai jembatan komposit diberi tambahan perkerasan lentur berupa lapisan aspal setebal 5 cm dengan berat jenis aspal 22 kN/m3, sehingga berat beban mati tambahan diatas girder tengah berupa berat aspal adalah sebagai berikut: q = γ a × be × t a = 22 × 1, 2 × 0 ,05 = 1,32 kN/m Penambahan beban mati dari beban trotoar pada girder paling tepi dengan berat jenis beton adalah 24 kN/m3 tebal trotoar 20cm dan lebar trotoar 1 meter, sehingga beban merata yang harus dipikul kedua girder tepi jembatgan adalah sebagai berikut: q = γ c × t t ×b t = 24 × 0 , 2 × 1 = 4 ,8 kN/m Memasukan berat sendiri struktur komposit Load / Static Load Cases Name > Self Load ; Case > All Load Case Type > Dead Load
;
Load / Self Weight Load Case Name > Self Load ; Load Group Name > Default x (-1) ; y(-1) ; z(-1)
Gambar 9. Dialog Box dari Static load Case L2/9
Memasukan Beban Pada Girder Select by Window (Select Semua girder utama kecuali 2 girder paling tepi) Iso View,
Element Number (off),
Load / Element Beam Load Load Case Name > Self Load Options > Add Eccentricity > Centroid Value > Relative
Node Number (off)
; Load Group Name > Default ; Load Type > Uniform Load ; Direction > Local Z ; W (-1.32)
Select by Window (Select 2 girder paling tepi) W (-4.8)
Gambar 10. Memasukan beban mati tambahan
L2/10
Merubah Beban Menjadi Massa Dalam analisa dinamis semua beban harus dirubah menjadi massa karena dalam perhitungan frekuensi alamiah parameter yang dipaka adalah satuan massa (ton). Berikut adalah cara yang digunakan untuk merubah beban mati dalam kN menjadi ton:
Convert Beban Mati Struktur Komposit Kedalam Massa Model / Structure Type Structure Type > 3D ; Mass Control Parameter > Lumped Mass Converet self-Weight into masses (on) ;Convert to X, Y, Z (on) Gravity Acceleration (9.806)
Gambar 11. Tampilan dialog box dari Structure Type
L2/11
Convert beban mati tambahan menjadi massa Model / Masses /
Load to masses
Mass Direction > x, y, z
; Load Type for Converting > all on
Gravity (9.806)
; Load Case > Self Load
Scale Factor (1)
;
Gambar 12. Dialog Box dari Load to Masses
L2/12
Anaisa Program
Analisa Dinamis (Eigenvalue) Analisa dinamis digunakan untuk menghitung parameter sifat dinamis dari struktur dengan menyelesaikan persamaan karakteristik yang terdiri dari matriks massa dan matriks kekakuan struktur. Paremeter sifat dinamis yang dihasilkan dari kalkulasi menggunakan Eigenvalue Analysis Control adalah sebagai berikut: a. Natula mode (atau mode shape), parameter ini terkait dengan getaran bebas yang terjadi pada system tanpa redaman. Urutan mode menunjuk pada tingkan dimana energy yang diberikan mampu merusak struktur. b. Natural Period (atau frekuensi natural) adalah waktu yang dibutuhkan suatu struktur untuk bergetar secara bebas dalam siklus alami yang sesuai pada satu mode penuh. c. Modal participation factor adalah Rasio pengaruh mode khusus terhadap mode total. Lebih jelas mengenai penggunan Eigenvalue Analysis telah dijelaskan dalam BAB 2, dan dalam analisa kali ini akan menggunakan Eigenvalue Analysis dengan metode Lancoz karena metode ini cocok digunakan untuk menganalisa struktur yang tidak terlalu komplek dengan elemen struktur yang tidak terlalu banyak, metode ini menghasilkan hasil perhitungan yang cukup akurat dengan waktu analisa yang relative cepat. Berikut adalah cara penggunaan Eigenvalue Analysis dengan metode Lancoz dalam MIDAS: Analysis / Eigen Value Analysis Control Type of Analysis > Eigen Vectors > Lancoz Eigen Vectos > Number of Frequencies (5) Strum Sequence Check (on)
Gambar 13 Eigenvalue Analysis Control dialog box
L2/13
Analisa Perhitungan Untuk memulai proses kalkulasi dari analisa dimamis berikut adalah lagkah-langkahnya: Analysis /
Perform Analysis
Kemudian akan muncul dialog box yang menginformasikan bahwa analisa sedang berlangsung, untuk membatalkan analisa bias tekan tombol “Stop Execution !” yang ada pada dialog box tersebut:
Gambar 14 Preforming Analysis Dialog Box Informasi mengenai langka- langkah atau proses dari perhitungan dapat dilihat pada massage windows yang ada pada bagian bawah drawing window.
Gambar 15 Massage Window
L2/14
Analisa Hasil Untuk memeriksa hasil analisa didnamis bisa dalam bentuk table untuk langasung melihat nilai hasil analisa atau dalam bentuk grafik dan angka untuk melihat gambaran dari struktur akibat pengaruh perubahan dari mode shape. Melihat hasil grafis deformasi struktur: Result /
Vibration Mode Shape
Load Case (Mode Numbers) > Mode 5 (pilih adalisa dari nomer mode yang diinginkan) Components > Md-XYZ Type of Display > Legend (on)
;
Countour (on)
Gambar 16 Hasil Analisa
L2/15
Hasil analisa dala bentuk table: Result > Result Tables >
Vibration Mode Shape
Record Activation Dialog > select all mode (jika ingin menapilkan semua hasil mode)
Untuk meng impor haslil kedalam Microsoft exel klik pada kotak kosong pada ujung atas disamping tilisan “Node” > klik kanan > Export to Exel dan secara otomatis semua hitungan akan tersimpan dalam Microsoft exel dalam directory yang sama dengan file midas dibuat.
Gambar 17 Hasil analisa dalam table. Secara otomatis hasil analisa juga akan direcord dalam notepad yang tersimpan dengan nama yang sama namun dengan extensi .out dan tersimpan dalam directory yang sama dimana file midas dibuat. Contoh dari file .out tersebut ada pada lampiran selanjutnya.
L2/16
