Tugas 4 Analisa Struktur Frame3DD Muhammad Akha Dewantoro
Tugas Analisa Struktur Sederhana
I. Pendahuluan
Analisa struktur merupakan sebuah metode yang dilakukan untuk menghitung kekuatan dari struktur yang ditinjau baik terhadap gaya yang bekerja dari luar, maupun dari dalam struktur itu sendiri. Kegiatan analisa ini kerap menggunakan aplikasi untuk mempermudah dalam memperoleh nilai gaya yang bekerja. Salah satu aplikasi yang dapat digunakan adalah Frame3DD. Frame3DD merupakan sebuah aplikasi yang dapat memvisualisasikan bentuk struktur menggunakan Gnuplot dan menghitung nilai-nilai gaya yang bekerja menggunakan karakteristik dan dimensi struktur yang telah dimasukkan. Bentuk input dari aplikasi ini adalah file .csv dan .3dd (dapat dibuat dalam Notepad). Keluaran dari aplikasi ini berupa data gaya yang ada pada struktur sesuai dengan yang diharapkan. Berikut adalah alur pengerjaan menggunakan aplikasi Frame3DD.
II. Tujuan
Tugas ini bertujuan untuk mempelajari penggunaan aplikasi dalam menganalisa kekuatan suatu struktur sederhana dan akan menampilkan:
- Input file .3dd;
- Hasil plot menggunakan Gnuplot;
- Hasil simulasi berbentuk tabel displacement;
III. Permodelan Struktur
Struktur yang dimodelkan adalah sebuah bangunan tiga lantai dengan dua petak kesamping, dan dua petak ke belakang. Berikut adalah tampak depan struktur.
Berikut adalah tampak samping struktur.
Berikut adalah tampak atas struktur.
IV. Input
Untuk melakukan perhitungan menggunakan Frame3DD, diperlukan terlebih dahulu kode yang diketik dalam Notepad dan dalam file .csv. Kode pada Notepad ditulis dengan memperhitungkan jumlah Node, Frame, Node yang tidak dapat bergerak pada dasar, Node yang mengalami gaya eksternal, serta gaya gravitasi yang bekerja pada arah vertikal. Beberapa perhitungan dianggap ‘0’ dikarenakan struktur yang dihitung dianggap struktur sederhana. Jumlah Node ada sebanyak 24 buah, dengan 6 diantaranya terletak pada dasar bangunan sehingga dinyatakan sebagai ‘fixed node’. Jumlah Frame yang menghubungkan antar Node adalah sebanyak 46 buah dengan spesifikasi Ax, Asy, dan AsZ untuk dimensi, serta momen inersia, modulus elastisitas, masa jenis, dan lainnya. Gaya gravitasi dinyatakan dalam kips sehingga bernilai 386.4 diarah sumbu z kebawah, dan gaya eksternal sebesar 100 kips pada Node 13, 14, 16, dan 17. Berikut adalah kode yang terlampir pada Notepad.
Example AK1: a building with a set-back (units: in, kip),,,,,,,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
"24,,,,,""# number of nodes"",,,,,,,,";
- .node,x,y,z,r,,,,,,,,;
- ,in,in,in,in,,,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
1,-20,0,0,0,,,,,,,,;
2,0,0,0,0,,,,,,,,;
3,20,0,0,0,,,,,,,,;
4,-20,20,0,0,,,,,,,,;
5,0,20,0,0,,,,,,,,;
6,20,20,0,0,,,,,,,,;
7,-20,0,20,0,,,,,,,,;
8,0,0,20,0,,,,,,,,;
9,20,0,20,0,,,,,,,,;
10,-20,20,20,0,,,,,,,,;
11,0,20,20,0,,,,,,,,;
12,20,20,20,0,,,,,,,,;
13,-20,0,40,0,,,,,,,,;
14,0,0,40,0,,,,,,,,;
15,20,0,40,0,,,,,,,,;
16,-20,20,40,0,,,,,,,,;
17,0,20,40,0,,,,,,,,;
18,20,20,40,0,,,,,,,,;
19,-20,0,60,0,,,,,,,,;
20,0,0,60,0,,,,,,,,;
21,20,0,60,0,,,,,,,,;
22,-20,20,60,0,,,,,,,,;
23,0,20,60,0,,,,,,,,;
24,20,20,60,0,,,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
"6,,,,,""# number of nodes with reactions"",,,,,,,";
"#.n,x,y,z,xx,yy,zz,""1=fixed,"",0=free,,,,";
1,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
2,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
3,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
4,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
5,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
6,1,1,1,1,1,1,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
"46,,,,,""# number of frame elements"",,,,,,,;
- .m,n1,n2,Ax,Asy,Asz,Jxx,Iyy,Izz,E,G,roll,density;
- ,.,.,in^2,in^2,in^2,in^4,in^4,in^4,ksi,ksi,deg,k/in^3/g
,,,,,,,,,,,,;
1,1,2,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
2,2,3,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
3,1,4,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
4,2,5,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
5,3,6,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
6,4,5,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
7,5,6,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
8,1,7,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
9,2,8,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
10,3,9,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
11,4,10,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
12,5,11,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
13,6,12,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
14,7,8,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
15,8,9,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
16,7,10,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
17,8,11,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
18,9,12,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
19,10,11,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
20,11,12,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
21,7,13,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
22,8,14,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
23,9,15,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
24,10,16,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
25,11,17,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
26,12,18,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
27,13,14,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
28,14,15,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
29,13,16,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
30,14,17,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
31,15,18,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
32,16,17,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
33,17,18,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
34,13,19,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
35,14,20,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
36,15,21,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
37,16,22,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
38,17,23,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
39,18,24,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
40,19,20,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
41,20,21,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
42,19,22,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
43,20,23,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
44,21,24,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
45,22,23,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
46,23,24,100,40,40,200,400,400,29000,11500,0,8E-07;
,,,,,,,,,,,,;
"0,,,,,""# 1: include shear deformations, 0: don't"
",,,,,,,";
"0,,,,,""# 1: include geometric stiffness, 0: don't"",,,,,,,";
"10,,,,,""# exaggregate mesh deformations"",,,,,,,";
"1,,,,,""# zoom scale for 3D plotting"",,,,,,,";
"10,,,,,""# x-axis increment for internal forces"",,,,,,,";
,,,,,,,,,,,,;
"1,,,,,""# number of static load cases"",,,,,,,";
- Begin Static Load Case 1 of 1,,,,,,,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
- gravitational acceleration for self-weight loading (global),,,,,,,,,,,,;
- .gX,gY,gZ,,,,,,,,;
- .in./s^2,in./s^2,in./s^2,,,,,,,,;
0,0,-386.4,,,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
"4,,,,,""# number of loaded nodes"",,,,,,,";
- .n,Fx,Fy,Fz,Mxx,Myy,Mzz,,,,,,;
- ,k,k,k,k.in,k.in,k.in,,,,,,;
16,100,0,0,0,0,0,,,,,,;
17,100,0,0,0,0,0,,,,,,;
13,-100,0,0,0,0,0,,,,,,;
14,-100,0,0,0,0,0,,,,,,;
,,,,,,,,,,,,;
"0,,,,,""# number of trapezoidal distributed loads"",,,,,,,";
"0,,,,,""# number of internal concentrated loads"",,,,,,,";
"0,,,,,""# number of temperature loads"",,,,,,,";
"0,,,,,""# number of nodes with prescribed displacement"",prescribed,displacements,,,,,";
- End Static Load Case 1 of 1,,,,,,,,,,,,;
- End of input data file for example AK1,,,,,,,,,,,,;
Setelah kode selesai dan sudah sesuai dengan semua kondisi yang telah terlebih dahulu dibuat pada .csv, kedua file tersebut dimasukkan kedalam aplikasi Frame3DD saat aplikasi tersebut menampilkan tampilan sebagai berikut.
Saat kedua file tersebut dimasukkan, akan menghasilkan tampilan sebagai berikut.
Setelah itu, akan keluar file output pada folder yang sama dengan folder input berupa tabel dalam bentuk .csv dan plot dalam Gnuplot seperti berikut.
V. Hasil Simulasi
Keluaran yang didapatkan adalah dua file berupa Gnuplot dan .csv. Keluaran bentuk Gnuplot adalah berupa tampilan struktur sebagai berikut.
Selain itu terdapat juga keluaran berupa tabel .csv. Nilai itu berupa:
- Node Displacement and Rotation
- Frame Element End Forces
- Reaction
- Peak Frame Element Internal Forces
