Analisa Balok Bangunan Dengan Frame 3DD
TUGAS
KOMPUTASI TEKNIK
DI SUSUN OLEH
ARIA WIRA YUDA
NPM. 1806155270
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
Kalkulasi Balok Bangunan
Pendahuluan
Beton sloof adalah balok beton bertulang yang dipasang secara horizontal, Fungsi beton sloof adalah menerima beban yang dipikul oleh setiap kolom + beban dinding kemudian dan membagikan beban tersebut secara merata ke permukaan pondasi.
Gambar 1. Tiang dan Balok Bangunan
Ring balk beton bertulang adalah balok beton yang dipasang di bagian atas pasangan dinding. Fungsi ring balk beton adalah meratakan tumpuan beban rangka dan tutup atap dan meneruskannya ke setiap ujung beton kolom. Selain fung si tersebut, juga bersama-sama dengan beton kolom dan sloof mengikat pasangan dinding.
Balok tanpa tulangan
Kita tahu bahwa sifat beton yaitu kuat terhadap gaya tekan tetapi lemah terhadap gaya tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya.
Gambar 2. Balok tanpa tulangan
Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi dan rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan timbul momen luar sehingga balok akan melengkung ke bawah.Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya ditahan oleh kopel gaya-gaya dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat-serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan, dan semakin ke bawah tegangan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada serat-serat bagian tepi bawah akan menahan tegangan tarik, dan semakin ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil pula.
Pada tengah bentang (garis netral) , serat-serat beton tidak mengalami tegangan sama sekali (tegangan tekan dan tarik = 0). Jika beban diatas balok terlalu besar maka garis netral bagian bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar yang dapat mengakibatkan retak pada beton pada bagian bawah. Keadaan ini terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada lapangan/tengah bentang.
Balok Beton dengan tulangan
Gambar 3. Balok dengan tulangan
Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar pada serat-serat balok bagian tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan sehingga disebut dengan “beton bertulang”. Pada balok beton bertulang ini, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan. Karena sifat beton yang tidak kuat tehadap tarik, maka pada gambar di atas, tampak bahwa balok yang menahan tarik (di bawah garis netral) akan ditahan tulangan, sedangkan bagian menahan tekan (di bagian atas garis netral) tetap ditahan oleh beton.
Saat ini yang penulis lakukan adalah membuat kalkulasi untuk balok, bangunan denah berikut:
Gambar 1. Denah Bangunan dan Lokasi titik tiang
Kemudian dianalisa menggunakan software Frame 3DD
Pembuatan Program dilakukan di file excel kemudian di save as .csv
Aria: linear static analysis of BALOK 3D with support settlement (kips,"in)""",,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
- node data ...,,,,,,,,,,,,
10,,,,,# number of nodes,,,,,,,
- .node,x,y,z,r,units: inches,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
1,0,0,0,0,,,,,,,,
2,0,300,0,0,,,,,,,,
3,0,300,150,0,,,,,,,,
4,0,0,150,0,,,,,,,,
5,120,0,0,0,,,,,,,,
6,120,300,0,0,,,,,,,,
7,120,0,150,0,,,,,,,,
8,120,300,150,0,,,,,,,,
9,0,150,150,0,,,,,,,,
10,120,150,150,0,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
- reaction data ...,,,,,,,,,,,,
4,,,,,# number of nodes with reactions,,,,,,,
- .n,x,y,z,xx,yy,zz,"1=fixed, 0= free",,,,,
,,,,,,,,,,,,
1,1,1,1,1,1,0,,,,,,
2,1,1,1,1,1,0,,,,,,
5,1,1,1,1,1,0,,,,,,
6,1,1,1,1,1,0,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
- frame element data ...,,,,,,,,,,,,
11,,,,,# number of frame elements,,,,,,,
- e,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
,,,,,,,,,,,,
1,1,4,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
2,2,3,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
3,5,7,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
4,6,8,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
5,4,7,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
6,3,9,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
7,4,9,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
8,4,7,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
9,7,10,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
10,8,10,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
11,3,8,10,10,10,50,100,200,29000,11500,0,7.33E-07
,,,,,,,,,,,,
0,,"# 1: include shear deformations, 0: don't",,,,,,,,,,
0,,"# 1: include geometric stiffness, 0: don't",include,geometric,stiffness,,,,,,,
10,,# exaggerate mesh deformations,,,,,,,,,,
2,,# 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,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
6,,,,,# number of loaded nodes,,,,,,,
- .n,Fx,Fy,Fz,Mxx,Myy,Mzz,,,,,,
- ,kip,kip,kip,in.k,in.k,in.k,,,,,,
3,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
4,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
7,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
8,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
9,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
10,0,0,-50,0,0,0,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
0,,,,,# number of uniform loads,,,,,,,
0,,,,,# number of trapezoidal loads,,,,,,,
0,,,,,# number of internal concentrated loads,,,,,,,
0,,,,,# number of temperature loads,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
0,,,,,# number of nodes with prescribed displacements,,,,,,,
- .n,Dx,Dy,Dz,Dxx,Dyy,Dzz,,,,,,
- .,in,in,in,rad.,rad.,rad.,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
- End Static Load Case 1 of 1,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
0,,,,,# number of dynamic modes,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
- End of input data file for aria,,,,,,,,,,,,
Run Program
TAMPILAN HASIL KALKULASI PADA Gnuplot
hasil di file excel:
Frame3DD version: 20140514+ http://frame3dd.sf.net/
GPL Copyright (C) 1992-2015, Henri P. Gavin
Frame3DD is distributed in the hope that it will be useful but with no warranty.
For details see the GNU Public Licence: http://www.fsf.org/copyleft/gpl.html
Aria: linear static analysis of BALOK 3D with support settlement (kips in)
" Sun Mar 24 09:19:02 2019
" .CSV formatted results of Frame3DD analysis
, Load Case , Displacements , End Forces , Reactions , Internal Forces
First Row , 1 , 17 , 29 , 53 , 67
Last Row , 1 , 26 , 50 , 62 , 88
L O A D C A S E 1 O F 1 ...
N O D E D I S P L A C E M E N T S (global) Node , X-dsp , Y-dsp , Z-dsp , X-rot , Y-rot , Z-rot
1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
2, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
3, 4.35055e-006, -8.70064e-003, -3.92106e-002, 1.09753e-002, 2.72512e-005, 0.0,
4, 3.11296e-006, 8.67429e-003, -3.92985e-002, -1.09750e-002, 3.89513e-005, 0.0,
5, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
6, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
7, -3.11296e-006, 8.67429e-003, -3.92985e-002, -1.09750e-002, -3.89513e-005, 0.0,
8, -4.35055e-006, -8.70064e-003, -3.92106e-002, 1.09753e-002, -2.72512e-005, 0.0,
9, 3.69372e-006, -1.31779e-005, -3.30756e+000, 3.51410e-007, 3.31012e-005, 0.0,
10, -3.69372e-006, -1.31779e-005, -3.30756e+000, 3.51410e-007, -3.31012e-005, 0.0,
F R A M E E L E M E N T E N D F O R C E S (local)
Elmnt , Node , Nx , Vy , Vz , Txx , Myy , Mzz
1, 1, 7.61895e+001, 1.67958e+001, -3.00903e-002, 0.0, 1.50371e+000, 8.35316e+002,
1, 4, -7.57647e+001, -1.67958e+001, 3.00903e-002, 0.0, 3.00983e+000, 1.68405e+003,
2, 2, 7.60197e+001, -1.67958e+001, -2.10294e-002, 0.0, 1.05035e+000, -8.35303e+002,
2, 3, -7.55948e+001, 1.67958e+001, 2.10294e-002, 0.0, 2.10406e+000, -1.68406e+003,
3, 5, 7.61895e+001, 1.67958e+001, 3.00903e-002, 0.0, -1.50371e+000, 8.35316e+002,
3, 7, -7.57647e+001, -1.67958e+001, -3.00903e-002, 0.0, -3.00983e+000, 1.68405e+003,
4, 6, 7.60197e+001, -1.67958e+001, 2.10294e-002, 0.0, -1.05035e+000, -8.35303e+002,
4, 8, -7.55948e+001, 1.67958e+001, -2.10294e-002, 0.0, -2.10406e+000, -1.68406e+003,
5, 4, 1.50460e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, -1.51613e+000, -1.37285e-004,
5, 7, -1.50460e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, 1.51613e+000, 1.37285e-004,
6, 3, 1.67958e+001, 0.0, 2.54249e+001, 2.24253e-002, -1.68406e+003, 2.35346e-004,
6, 9, -1.67958e+001, 0.0, -2.50000e+001, -2.24253e-002, -2.09781e+003, 0.0,
7, 4, 1.67958e+001, 0.0, 2.54248e+001, 2.24253e-002, -1.68405e+003, 2.74570e-004,
7, 9, -1.67958e+001, 0.0, -2.50000e+001, -2.24253e-002, -2.09781e+003, 0.0,
8, 4, 1.50460e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, -1.51613e+000, -1.37285e-004,
8, 7, -1.50460e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, 1.51613e+000, 1.37285e-004,
9, 7, 1.67958e+001, 0.0, 2.54248e+001, -2.24253e-002, -1.68405e+003, -2.74570e-004,
9, 10, -1.67958e+001, 0.0, -2.50000e+001, 2.24253e-002, -2.09781e+003, 0.0,
10, 8, 1.67958e+001, 0.0, 2.54249e+001, -2.24253e-002, -1.68406e+003, -2.35346e-004,
10, 10, -1.67958e+001, 0.0, -2.50000e+001, 2.24253e-002, -2.09781e+003, 0.0,
11, 3, 2.10277e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, -2.08163e+000, -2.35346e-004,
11, 8, -2.10277e-002, 0.0, 1.69939e-001, 0.0, 2.08163e+000, 2.35346e-004,
R E A C T I O N S (global)
Node , Fx , Fy , Fz , Mxx , Myy , Mzz
1, 3.00903e-002, 1.67958e+001, 7.61895e+001, -8.35316e+002, 1.50371e+000, 0.0,
2, 2.10294e-002, -1.67958e+001, 7.60197e+001, 8.35303e+002, 1.05035e+000, 0.0,
3, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
4, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
5, -3.00903e-002, 1.67958e+001, 7.61895e+001, -8.35316e+002, -1.50371e+000, 0.0,
6, -2.10294e-002, -1.67958e+001, 7.60197e+001, 8.35303e+002, -1.05035e+000, 0.0,
7, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
8, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
9, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
10, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0,
R M S R E L A T I V E E Q U I L I B R I U M E R R O R:, 2.486e-015
P E A K F R A M E E L E M E N T I N T E R N A L F O R C E S (local),
"Elmnt", ".", "Nx", "Vy", "Vz", "Txx", "Myy", "Mzz",
1, "max", -75.765, -16.796, 0.030, 0.000, 1.504, 1684.049
1, "min", -76.190, -16.796, 0.030, 0.000, -3.010, -835.316
2, "max", -75.595, 16.796, 0.021, 0.000, 1.050, 835.303
2, "min", -76.020, 16.796, 0.021, 0.000, -2.104, -1684.063
3, "max", -75.765, -16.796, -0.030, 0.000, 3.010, 1684.049
3, "min", -76.190, -16.796, -0.030, 0.000, -1.504, -835.316
4, "max", -75.595, 16.796, -0.021, 0.000, 2.104, 835.303
4, "min", -76.020, 16.796, -0.021, 0.000, -1.050, -1684.063
5, "max", -0.015, -0.000, 0.170, 0.000, 3.582, 0.000
5, "min", -0.015, -0.000, -0.170, 0.000, -1.516, 0.000
6, "max", -16.796, -0.000, -25.000, -0.022, 2097.808, 0.000
6, "min", -16.796, -0.000, -25.425, -0.022, -1684.063, -0.000
7, "max", -16.796, -0.000, -25.000, -0.022, 2097.808, -0.000
7, "min", -16.796, -0.000, -25.425, -0.022, -1684.049, -0.000
8, "max", -0.015, -0.000, 0.170, 0.000, 3.582, 0.000
8, "min", -0.015, -0.000, -0.170, 0.000, -1.516, 0.000
9, "max", -16.796, 0.000, -25.000, 0.022, 2097.808, 0.000
9, "min", -16.796, 0.000, -25.425, 0.022, -1684.049, 0.000
10, "max", -16.796, 0.000, -25.000, 0.022, 2097.808, 0.000
10, "min", -16.796, 0.000, -25.425, 0.022, -1684.063, -0.000
11, "max", -0.021, -0.000, 0.170, 0.000, 3.017, 0.000
11, "min", -0.021, -0.000, -0.170, 0.000, -2.082, 0.000
