Daragantina Nursani

Introduction

Nama : Daragantina Nursani

NPM  : 1806244370

Program studi Teknik Mesin Universitas Indonesia

Peminatan  : Konversi Energi

Mata kuliah komputasi numerik

Dosen: Dr. Ahmad Indra

Mata Kuliah Komputasi teknik bertujuan untuk memahami konsep penyelesaian algoritma secara matematis dengan menggunakan software komputer sebagai alat bantu dalam menyelesaikan masalah. Selain bertujuan untuk memahami penyelesaian algoritma matematis dengan komputer, diharapkan mahasiswa juga dapat memahami hal-hal positif lainnya untuk dapat menjadi pribadi yang lebih baik. Dengan belajar, diharapkan mahasiswa dapat memanage dirinya misalnya mengatasi rasa malas, merubah pola pikir menjadi lebih positif dan dapat menginstropeksi diri menjadi manusia yang lebih berakal dan berfikir lebih baik, seperti yang disyaratkan dalam mata kuliah ini yaitu berakal. Berakal berarti selalu mengingat Tuhan dan segala penciptaanNya.

Tugas dan Quiz

PR 1. Review Pertemuan Pertama [1]

PR 2. Tugas Pemodelan Analisa Rumah Panggung [2]

PR 3. Tugas Analisa Biaya Pembuatan Rumah [3]

PR 4. Mempelajari software SAP 2000 [4]

Quiz (Analisa BEP usaha Rumah/Kamar Sewa) [5]

PR 5. Analisa Atap Rumah dengan Menggunakan software Frame3DD [6]

PR 6. Analisa Struktur (kolom dan balok) rumah dengan menggunakan software frame3DD [7]

PR 7. Analisis Beam dengan Menggunakan Software frame3DD [8]

PR 8. Analisa Momen Inersia dengan EES [9] [10]

Tugas UTS. Menghitung Momen Inersia pada Beam H dengan EES [11]

PR 9. Analisa Beban Angin pada bangunan bertingkat dengan Menggunakan Software CFDSOF [12]

PR 10. Analisa Sebaran Suhu pada plat (2D) dengan EES [13]

Resume Pertemuan Pertama (4 Februari 2019)

Komputasi teknik merupakan mata kuliah wajib untuk mahasiswa pascasarjana departemen teknik mesin. Mata kuliah ini membahas mengenai konsep penyelesaian algoritma secara matematis dengan menggunakan komputer sebagai alat bantu dalam menyelesaikan masalah yang tidak dapat didefinisikan/tidak terhingga/infinite. Yang dipelajari lebih menekankan kepada konsep penyelesaian masalah dengan menggunakan software, bukan mempelajari software yang sudah ada. Karena mahasiswa diharapkan dapat memahami masalah, dan memahami dengan software apa permasalahan tersebut dapat diselesaikan dengan baik. Selain bertujuan untuk memahami penyelesaian algoritma matematis dengan komputer, diharapkan mahasiswa juga dapat memahami hal-hal positif lainnya untuk dapat menjadi pribadi yang lebih baik. Dengan belajar, diharapkan mahasiswa dapat memanage dirinya misalnya mengatasi rasa malas, merubah pola pikir menjadi lebih positif dan dapat menginstropeksi diri menjadi manusia yang lebih berakal dan berfikir lebih baik, seperti yang disyaratkan dalam mata kuliah ini yaitu berakal.

Berakal berarti mampu berfikir mana yang baik dan mana yang tidak baik atau mana yang benar dan yang tidak benar ataupun memikirkan bagaimana menyelesaikan suatu masalah. Misal, sebuah persamaan matematis: (x^2-1)/(x-1) untuk x = 1. Jika dihitung dengan memasukkan x = 1 maka hasilnya tidak dapat didefinisikan, karena sesuatu dibagi dengan 0 adalah tak terhingga, sehingga perlu diselesaikan dengan menggunakan algoritma limit, sebagai berikut:

lim┬(x→1)⁡〖(x^2-1)/(x-1)〗= lim┬(x→1)⁡〖((x -1)(x +1))/(x-1)〗= 2

Dari contoh kasus diatas, persamaan matematis yang tidak bisa diselesaikan atau tidak bisa didefinisikan hasilnya (infinite) menjadi terdefinisi atau terselesaikan.

Resume Pertemuan Kedua (11 Februari 2019)

• Orang yang berakal: yang selalu ingat dengan Tuhannya dan mengingat akan penciptaanNya. Tuhan memiliki kekuasaan atas infinite (tak hingga). Infinite dapat berupa sesuatu yang besar maupun yang kecil. • Yang dapat dipelajari manusia adalah sesuatu yang finite, dan dipecahkan dengan menggunakan akal. Manusia yang memiliki akal adalah yang beragama. • Persepsi: Manusia, hewan, memiliki persepsi, benda mati tidak memiliki persepsi • Komputasi teknik, bukan mata kuliah yang mempelajari sotfware. Namun mempelajari bagaimana memecahkan masalah dengan pemodelan. Misal, jika membuat jembatan kokoh atau tidak, maka dibuat gambar jembatan dan dibuat pemodelan secara matematis dan dipecahkan dengan numerik. • Model: Sebuah penyederhanaan (simplipikasi) dari sebuah sistem yang rumit. • Dengan mempelajari mechanical, mudah-mudahan mahasiswa dapat berlatih menggunakan akal sehingga dapat terjaga dari pikiran-pikiran yang melampaui batas (infinite) • Tantangan desain: menghasilkan desain yang terintegrasi (tidak mudah failed)/kuat, tahan lama dan ekonomis, serta sesuai standar (ASMI) • Komputasi teknik: kombinasi brainware, software dan hardware. Jika pemikiran awal atau analisis awal salah tidak akan dapat menyelesaikan permasalahan. • Hasil-hasil tesis dan desertasi yang ada adalah hipotesis. Yang sudah pasti terbukti adalah kitab suci. • Komputasi teknik dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah yang prediksi ataupun masalah yang sudah ada saat ini. Atau untuk mempelajari konsep-konsep yang belum dilakukan secara eksperimen, agar tahu seperti apa desain yang akan dibuat. • Semakin sederhana sebuah pemodelan semakin baik, agar mempermudah mempelajari behavior desain/benda yang dibuat pemodelan (misal sebuah boiler). • Pada saat melakukan simulasi harus dibuat asumsi-asumsi yang jelas dan benar jangan hanya sekedar persepsi. Jika software yang sama digunakan dengan asumsi yang berbeda akan menghasilkan hasil yang berbeda tergantung dengan brainware.

Resume Pertemuan Ketiga (18 Februari 2019)

Prosedur penyelesaian masalah dengan komputasi teknik:

Analisa masalah -> pemodelan -> simulasi -> hasil -> Verifikasi dan validasi -> Report

Analisa masalah adalah langkah-langkah dalam menemukan solusi. Pemodelan dilakukan untuk permasalahan yang tidak terstruktur atau yang rule of time nya tidak sesuai dengan standar, sedangkan yang masalah terstruktur sesuai dengan standar (ASME). Pemodelan adalah penyederhanaan suatu masalah yang rumit menjadi lebih sederhana yaitu berbentuk berupa model matematis yang sederhana yang dapat diselesaikan dengan komputer. Dari hasil pemodelan disimulasikan dengan komputer menggunakan software komputer, misal menggunakan EES. Hasil dari simulasi berupa informasi kemudian diverifikasi dan divalidasi.

Verifikasi: Menguji atau mengecek apakah model persamaan/prosedur yang sudah dibuat sudah benar? Sesuai dengan teori. Validasi: Mengecek apakah kita memecahkan persamaan yang benar (persamaan yang dibuat mendekati kenyataan/aktual). Dalam kasus pondasi rumah panggung: verifikasi mengecek apakah persamaan yang digunakan sudah sesuai dengan teori dan dapat menyelesaikan permasalahan. Sedangkan validasi apakah hasil simulasi sesuai dengan kenyataan yaitu dapat dilakukan pembanding dengan melakukan eksperimen, kemudian dicek apakah mendekati actual, jika mendekati berarti simulasi yang dilakukan valid. JIka sudah valid maka dibuat laporan, jika belum valid maka dilakukan analisa masalah kembali.

Pancasila sila ke-4 Kerakyatan yang dipimpin oleh hikmah kebijaksanaan permusyawaratan dan perwakilan. Hubungan dari Pancasila sila ke-4 dalam mempelajari mata kuliah komputasi teknik adalah sama-sama mencari hikmah. Dalam komputasi teknik, tahapan mendapatkan hikmah adalah sebagai berikut:

Data -> Informasi -> Pengetahuan -> Ilmu -> Hikmah

Hikmah adalah reverensi mata kuliah komputasi teknik yang palaing dasar yaitu Kitab Suci yang merupakan kumpulan dari hikmah. Dalam memperoleh hikmah dalam mata kuliah komputasi teknik, harus memiliki data yang akurat dan menghasilkan informasi yang akurat untuk mendapatkan pengetahuan dan Ilmu untuk mendapatkan hikmah. Hikmah itu sudah ada di dalam kitab suci, dan perlu dipelajari dengan ilmu dengan mendalam.

Yang merasakan perubahan adalah diri kita sendiri, perubahan itu yang harus selalu dievaluasi, yaitu perubahan peningkatan keterampilan memahami konsep dan peningkatan kesungguhan untuk belajar sehingga perlu banyak studi literatur.

Quiz Pertemuan Keempat (26 Februari 2019)

Soal

Buat sebuah model komputasi untuk membuat bangunan yang akan digunakan untuk usaha “service” layanan penyewaan rumah/kamar. Jalankan simulasi terhadap model tersebut untuk memutuskan kelayakan usaha tersebut (teknis dan ekonomis)

Asumsi

Diasumsikan kita sudah memiliki lahan untuk pembangunan kamar/rumah sewa dengan luas 100 m2, sehingga biaya investasi/pembelian lahan tidak diperhitungkan. Jika dari lahan 100m2 berbentuk pesegi dengan lebar 10 m dan panjang 10 m. Diasumsikan pemilik memiliki modal cash sehingga tidak ada bunga bank. Diasumsikan penggunaan lahan ini hanya untuk 10 tahun.

Jawaban 1. Untuk rumah sewa dalam bentuk dibuat lahan kosong untuk parkiran dan taman sebesar 6 x 4 m = 24 m2, sehingga rumah yang dibuat sebesar 76 m2, yang terdiri dari 3 ruang kamar seluas 3 x 10 m2 = 30m2, dengan kamar mandi 2 buah seluas 2 x 3 m2 = 6 m2 dan sisanya adalah dapur, ruang keluarga dan ruang kamar. Biaya yang dikeluarkan untuk pembangunan rumah ini adalah sebesar Rp. 100.000.000. Harga sewa rumah pasaran diwilayah tersebut adalah Rp 20.000.000 pertahun. Untuk rumah sewa tidak ada biaya perawatan dan operasional untuk pemilik karena semua sudah ditanggung oleh penyewa. 2. Untuk sewa kamar, dibuat parkiran dan ruang jemur sebesar 2,5 x 10 m = 25 m2, sehingga masih ada lahan 75 m2 untuk bangunan, jika dibentuk ruang kosong untuk lewat sebesar 2 x 7,5 m = 15 m2, maka sisa kamr menjadi 60m2. Kamar dibuat dengan 4 x 2,5 = 10 m2 dan bisa dibuat 6 kamar. Biaya pembuatan kamar kos sebesar Rp 100.000.000 dengan tambahan biaya furniture sebesar Rp 5.000.000 perkamar atau sebesar Rp 30.000.000,-. Biaya sewa sebesar Rp 2.000.000 per bulan/kamar dengan biaya operasional sebagai berikut: 1) biaya listrik sebesar Rp 200.000/bulan/kamar, 2) biaya kebersihan dan keamanan Rp 100.000/bulan/kamar, 3) biaya perawatan Rp 2.500.000/tahun.

Perhitungan

BEP Pembuatan Rumah Sewa Biaya Pembangunan Rp 100.000.000,- Biaya sewa = Rp 20.000.000,-/tahun BEP = Biaya pembangunan/biaya sewa Rp 100.000.000/Rp 20.000.000/tahun = 5 tahun

BEP pembuatan kamar sewa Biaya Tetap (pertahun) = (Biaya Pembangunan+biaya furniture)/umur pakai (Rp 100.000.000 + Rp 30.000.000 )/10 tahun = Rp 13.000.000,-/tahun Biaya Operasional = (Biaya listrik x jumlah kamar x 12 bulan) + (Biaya keamanan dan kebersihan x jumlah kamar x 12 bulan) + biaya pemeliharaan = (Rp 200.000 x 6 x 12) + (Rp 100.000 x 6 x 12) +2.500.000 = Rp 24.100.000 /Tahun Biaya Sewa pertahun = Biaya sewa x jumlah kamar x 12 bulan = Rp 2.000.000 x 6 x 12 = Rp 144.000.000 / tahun BEP = Biaya sewa/(biaya tetap+biaya tidak tetap) = Rp 144.000.000/(13.000.000+24.100.000) = 3,881 tahun

Kesimpulan lebih menguntungkan investasi pembuatan kamar sewa

Bahasa Pemograman dengan EES "Analisa Break Even Point Pembuatan Rumah sewa" "Biaya pembuatan rumah sewa = BP" "Biaya sewa pertahun= BS" "Nilai kembali modal (break even point/BEP) dalam tahun)= BEPr"

BP=100000000 BS=20000000 BEPr=BP/BS

"Analisa Break Even point untuk Pmebuatan Kamar kostan" "Biaya pembuatan kamar Sewa untuk 6 kamar = BPS" "Biaya furniture untuk 6 kamar = BF" "Jumlah kamar yang dibangun = J" "umur ekonomis = 10 tahun" "Biaya Operasional kamr sewa perbulan= BO" "Biaya keamanan dan kebersihan perbulan= BK" "Biaya pemeliharaan pertahun= BM" "Biaya sewa kamar perbulan= BSk" "BEP untuk pembangunan kamar sewa= BEPk dalam tahun" "Biaya Sewa Pertahun=BST" "biaya tetap= BT" "biaya tidak tetap= BTT (pertahun)"

BPS= 100000000 BF=30000000 J=6 BO=200000 BK=100000 BM=2500000 BSk=2000000 BT=(BPS+BF)/10 BTT=(BO*J*12)+(BK*J*12)+BM BST=BSk*6*12 BEPk=BST/(BT+BTT)

Resume Pertemuan Kelima (4 Maret 2019)

Tugas besar untuk mengaplikasikan komputasi teknik:

Analisis sebuah bangunan, minimal tingginya memerlukan perhitungan teknik seperti penambahan beban angin sehingga diminta bangunan tinggi. Bangunan semakin tinggi maka beban yang ditanggung semakin tinggi, sehingga perlu terintegrasi dengan baik. Bangunan digunakan untuk rumah sewa/kost. Dianalisa system energy, tekanan, regangan dan lain sebagainya. Aplikasikan system-sistem teknik mesin pada bangunan. Contoh berapa daya pompa yang diperlukan, system pendingin ruangan dan lain sebagainya.

Desain yang dibuat harus memungkinkan untuk diaplikasikan. Anggap yang akan disimulasikan adalah bangunan yang kita miliki sendiri, yaitu: biaya murah, tahan lama, dan menguntungkan secara ekonomi dan mendapat keberkahan.

Dalam matematika terdapat teorema yang dihasilkan dari aksioma. Konsep yang mendasar dalam menganalisa sebuah objek secara fisik yaitu solid, struktur, fluida, dll. Software yang berkembang saat ini adalah: ansys, cosmos, dll. Analisa dilakukan dengan asumsi system secara kontinu dan kemudian dilakukan pemodelan secara matematis, missal persamaan navier-stoke, untuk menganalisa pergerakan fluida yang didasari hukum kekekalan momentum dan massa.

Dalam mempelajari sebuah software, yang harus dilakukan adalah pelajari apa yang bisa dilakukan dengan software tersebut, parameter apa yang harus diinput atau yang diperlukan dan analisa apasaja yang dapat dilakukan oleh software tersebut. Ketika sudah mempelajari software tersebut, pasti terdapat beberapa pertanyaan untuk penggunaan software tersebut. Misal: bagaimana jika menganalisa contoh objek lainnya dengan software tersebut, atau bagaimana jika ada parameter lainnya yang perlu diperhitungkan untuk menganalisa objek, apakah software tersebut dapat menganalisanya atau memerlukan software lainnya.

Resume Petemuan Keenam (11 Maret 2019)

Materi yang disampaikan berupa pembahasan hasil Analisa atap rumah dengan menggunakan software Frame3DD. Dari hasil mempelajari software didapatkan hasil pembelajaran sebagai berikut:

1. Harus lebih teliti. Teliti melihat permasalahan yang menyebabkan program tidak berjalan dengan baik

2. Harus lebih sabar dan pantang menyerah. Kesalahan mungkin saja terjadi sehingga menyebabkan error, perlu kesabaran untuk mencoba lagi hingga bisa mengerjakan dengan baik

3. Harus lebih banyak meluangkan waktu untuk belajar. Belajar tidak hanya focus pada yang diperintahkan tapi harus lebih kreatif.

Tugas minggu depan adalah menganalisa beam dengan menggunakan software Frame3DD.

Resume Pertemuan Ketujuh (18 Maret 2019)

Pengertian kinematik --> bagaimana gerak dapat terjadi tanpa memperdulikan penyebab terjadinya gerak tersebut. Contoh kinematika adalah penghitungan kecepatan jatuh sebuah benda tanpa memperhitungkan perlambatan yang disebabkan oleh tekanan udara.

Pengertian dinamika --> bagaimana sesuatu dapat bergerak dengan menganalisis seluruh penyebab yang menyebabkan terjadinya gerak tersebut. Contoh dinamika adalah penghitungan jatuh sebuah benda yang memperhatikan perlambatan yang disebabkan oleh tekanan udara.

Pengertian konsep

Konsep merupakan ide untuk menyelesaikan sebuah masalah. Untuk menyelesaikan masalah, dibuat konsep atau ide dan kemudian dibuat sebuah model permasalahan. Dalam konsep menyelesaikan masalah keteknikan, model yang dibuat nantinya adalah model matematika. Karena yang membuat sebuah konsep adalah manusia, maka selalu terjadi perubahan atau dinamika yang disebabkan oleh berbagai kondisi.

Tugas berikutnya:

A. Menganalisa balok dengan frame3DD, Jika ada suatu ruangan yang memiliki lebar yang cukup panjang dan tidak memungkinkan untuk menambahkan kolom bagaimana struktur balok tersebut

B. Review konsep dinamik dan aplikasinya.

Tugas 2 minggu kedepan: Analisis dinamis pada bangunan yang didesain.

Resume Pertemuan Kedelapan (25 Maret 2019)

Ujian Tengah Semester:

Pertanyaan yang diajukan adalah mengenai:

1. Tujuan mempelajari komputasi teknik

2. Apa yang sudah didapatkan dengan belajar komputasi teknik

3. Apakah yang sudah dikerjakan dapat diaplikasikan

4. Apakah dengan mempelajari komputasi teknik dapat meningkatkan kapsitas diri baik keilmuan maupun kepribadian

5. Berapa nilai yang disarankan

6. Teman yang lebih baik

Tugas yang diberikan: Analisa momen inersia pada balok

Resume Pertemuan Kesembilan (1 April 2019)

Presentasi mengenai tugas yang diberikan pada saat UTS

Mendownload CFDsoft

Tugas yang dikumpulkan besok (tgl 2 April 2019)

Menghitung momen inersia pada beam H menggunakan EES, dikumpulkan dalam bentuk HardCopy

Resume Pertemuan Kesepuluh (8 April 2019)

Continuum mechanics modeling merupakan karakteristik material. Coba buka youtube, apakah ada hubungannya dengan continousness of quantum mechanics?

Karakteristik material: Properties, suhu/temperatur, konduktifitas panas, dll.

Hasil simulasi tidak akan sama persis dengan aktual, sehingga perlu adanya validasi. Misal, pada simulasi aliran fluida, diasumsikan medan aliran yang ada bersifat kontinue. Namun secara aktual tidak kontinue, sehingga perlu validasi.

Kalor energi adalah perubahan gradien temperatur. Gradien merupakan sebuah slope, semakin curam maka semakin deras aliran kalornya atau semakin tinggi nilainya. Dan energinya adalah jalu perubahan gradien temperatur

Tugas berikutnya:

1. Sebuah plat berbentuk kotak dengan sisi kiri dan atas suhu 100 derajat celcius, dan pada bagian bawah memiliki suhu 0 derajat celsius. Bagaimana distribusi suhu pada plat tersebut bila diasumsikan tidak ada panas yang keluar ataupun masuk (adiabatis) dengan menggunakan EES.

2. Pelajari metode diskritisasi C:\EES32\USERLIB\EXAMPLES\2-D Conduction.EES

Bentuknya disesuaikan tugas bangunan sebelumnya. Pelajari metode diskritisasi dari kontinue menjadi diskrit. Hasil running: windows -> plot windows.

Resume Pertemuan Kesebelas (15 April 2019)

Mengerjakan tugas besar MK. Komputasi Teknik dengan tema: Aplikasi Komputasi Teknik dalam Desain dan Analisis "Zero Energy Building (ZEB)" Kasus Apartemen/kamar sewa. Misalnya bangunannya didekat dengan sungai. Energi dari sungai bisa digunakan untuk keperluan di listrik. Atau dapat menggunakan aliran udara atau pemanfaatan energi matahari. Selain itu dilalukan analisa pengelolaan air, limbah air untuk kepentingan digunakan kembali (water recycle).

Dibuat dalam 2 aspek: teknis dan ekonomi

Aspek ekomoni -> tidak hanya menguntungkan bagi investor tapi harus menguntungkan bagi pengguna dan lingkungan -> tidak hanya margin, tapi perlu diperhitungkan value

Aspek Teknis -> efisien dan realiable

Semua aspek secara keseluruhan harus terukur atau kuantitatif.

Minggu depan sudah masuk ke laboratorium untuk presentasi progress untuk tugas besar. Pelajari konsep zero energy building/green building --> pelajari analisa

Bisa memilih topik untuk tugas utama:

1. Desain dan Analisa struktur

2. Analisa energy

Dibuat kelompok, masing-masing 2 orang perkelompok, atau 3 orang per kelompok, Satu orang mengerjakan struktur dan satu lagi mengerjakan bagian energy. Namun tugas dikerjakan masing-masing dan penilaian masing-masing.

Komputasi teknik: Pemodelan berbasis komputer.

Terdapat 2 jenis Software: Semi manual seperti EES yang harus memasukkan persamaan-persamaan terlebih dahulu, dan yang langsung jadi: hanya tinggal masukin data input langsung keluar hasilnya.