Transcript Seminar dan Pameran Buku Konstruksi Indonesia 2006 Dept.PU, Jl. Pattimura No.

Seminar dan Pameran Buku Konstruksi Indonesia 2006
Dept.PU, Jl. Pattimura No. 20, Jakarta, Sabtu 2 Desember 2006
Ilmu Rekayasa Klasik
dalam
Era Komputerisasi
UNIVERSITAS PELITA HARAPAN
Mekanika Teknik (MT) ~ Mekanika Rekayasa
Analisa Rekayasa ~ Analysis Structure
MT Mata kuliah wajib di S1 teknik sipil
Isi MT mayoritas pada dasarnya adalah metoda klasik manual
Pemahaman tentang MT sangat membantu profesi
bidang rekayasa konstruksi
MT cara manual saat ini jarang dipakai di dunia
karena digantikan dengan program komputer
(kecuali struktur yang ‘sederhana’)
kerja
MT melatih mahasiswa : memahami perilaku gayagaya aksi / reaksi , momen pada struktur bangunan
Analisa Struktur adalah penyelesaian matematis
seluruh persamaan dalam mekanika teknik
SM=0
SH=0
SV=0
Ilmu Rekayasa Klasik Sarana Menguasai
Analisa Rekayasa
Mekanika Teknik Klasik
Ilmu Rekayasa Klasik Sarana Menguasai
Program Aplikasi Rekayasa
http://csiberkeley.com
Program Aplikasi Komputer untuk
Rekayasa (Analisa Struktur)
Sangat canggih, mudah pengoperasiannya
menu yg user-friendly seperti Windows
relatif mudah didapat, dari yang mahal atau murah
bahkan ada yang gratis di internet (di down-load)
andalan insinyur untuk perencanaan struktur yang
sebenarnya
perkembangan dunia komputer sangat pesat
dan berimbas juga ke dunia rekayasa
konstruksi
Dampak ke profesi engineer ?
Apakah profesi insinyur (sipil), yang
notabene banyak berkecipung dengan
proses hitung-berhitung juga dapat
diganti komputer ?
Hardware semakin murah, software ada
kecenderungan open-source (gratis)
Apakah betul jika telah membeli atau mempunyai
piranti yang dimaksud maka penyelesaian mekanika
teknik secara otomatis dapat diperoleh ?
Piranti lunak BIDANG REKAYASA
dan piranti lunak UMUM
beda
• piranti lunak umum , klasul yang harus ditaati oleh
pemakai adalah mengenai hak cipta atau lisensi
• piranti lunak rekayasa selain punya klasul yang
sama, ada DISCLAIMER khusus yang ditujukan
kepada pemakai profesional
Perhatikan DISCLAIMER
yang dimaksud
Disclaimer #1
SAP2000 – Berkeley USA
… The program has been thoroughly tested and
used. In using the program, however, the user
accepts and understands that no warranty is
expressed or implied by the developers or the
distributors on the accuracy or the reliability of
the program.
… The user must explicitly understand the
assumptions of the program and must
independently verify the results.
http://www.csiberkeley.com/
Disclaimer #2
ANSYS – Urbana, IL, USA
CA&SI does not guarantee the correctness or
usefulness of the results obtained using PCGLSS,
CA&SI is not liable for any conclusion or actions
based on the result.
It is the responsibility of
the user to confirm the
accuracy and usefulness of
the results.
www.ansys.com
Disclaimer #3
GTSTRUDL – Georgia USA
… In no event shall the Georgia Tech Research
Corporation, or the Georgia Institute of
Technology, their employees, their contractors, or
the authors of this documentation be liable for
special, direct, indirect, or consequential damages,
losses, costs, charges, claims, demands, or claim for
lost profits, fees, or expenses of anynature or kind.
www.gtstrudl.gatech.edu
Maksud dari disclaimer
program komputer tak dapat “berdiri
sendiri”
harus didampingi “seseorang yang
kompeten” atau “yang mau
bertanggung jawab” atas output
program tersebut.
Maksud hukum dari disclaimer
Pihak “developer” program terbebas
dari segala tuntutan hukum jika
ada hal yang ‘buruk’ dengan
pemakaian program tersebut
Kompetensi Insinyur Pemakai
Program Aplikasi Rekayasa
Untuk kompetensi perlu “pelatihan / pendidikan”
dan “pengalaman”.
Pendidikan mekanika teknik klasik di S1 adalah
langkah yang relatif sederhana dan efektif yang
dapat memberikan wawasan lain untuk akhirnya
membentuk kompetensi seseorang calon
insinyur.
The Man Behind The Gun
komputer untuk analisa struktur = GUN
Insinyur yang berkompeten = MAN
Perlu sinergi keduanya untuk hasil yang optimal /
efektif
Berbagi pengalaman
pengalaman bahwa mekanika teknik klasik dapat
membantu mengidentifikasi masalah dari hasil
program komputer yang berisiko besar salah dan
dapat mengakibatkan kegagalan bangunan
Evaluasi Stabilitas
Solusi komputer (metoda matrik) akan
otomatis mendeteksi adanya ketidakstabilan
Ketidak-stabilan menyebabkan matrik
kekakuan singular sehingga program
berhenti ditengah jalan.
Dengan demikian ada tanda bahwa
“ada sesuatu” dengan struktur tersebut.
Evaluasi stabilitas dengan program
canggih
pengalaman mengenai stabilitas
hasil komputer SALAH !! .
terjadi khususnya pada program
analisa struktur yang terbaru
yang mempunyai kemampuan
analisa non-linier.
CONTOH KASUS
Solusi dengan program SAP2000
25 t
125 t
Kasus A
125 t
125 t
Kasus B
memakai dua program SAP2000 dengan
versi yang berbeda, yaitu versi 7.4.0
dan versi 8.3.5
Solusi program SAP2000
pada kasus A :
SAP2000 versi 7.4.0
SAP2000 versi 8.3.5
***ERROR***
***WARNING***
ZERO STIFFNESS FOUND DURING SOLUTION FOR DOF UZ
OF JOINT 45
THE STRUCTURE IS UNSTABLE OR ILLLOCATED AT X = 6.000000, Y = .000000, Z = .000000,
CONDITIONED !!
THE STRUCTURE IS UNSTABLE OR ILLCONDITIONED
CHECK THE STRUCTURE CAREFULLY FOR :
…
LINEAR STATIC CASES
IMMEDIATELY FATAL ERROR - ANALYSIS TERMINATED
USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL
CONDITIONS
ANALYSIS INCOMPLETE !!
TOTAL NUMBER OF CASES TO SOLVE
=
1
NUMBER OF CASES TO SOLVE PER BLOCK = 1
LINEAR STATIC CASES TO BE SOLVED:
CASE: LOAD1
AN A L Y S I S C O M P L E T E
Evaluasi Hasil
Solusi Kasus A:
Ke dua versi program SAP2000 memberi
pesan atau warning yang sama yaitu :
THE STRUCTURE IS UNSTABLE OR ILL-CONDITIONED
Tetapi kelanjutannya sangat berbeda:
• versi 7.4.0 setelah pesan
program berhenti,
• versi 8.3.5 ternyata dapat melanjutkan analisa dan
secara otomatis memberi solusi sendiri !!!!
Solusi kasus A dari program
SAP2000 ver 8.3.5
penyelesaian SALAH
chek syarat keseimbangan ( Σ gaya aksi / beban = Σ gaya reaksi )
reaksi tumpuan : F1
gaya reaksi horizontal dan F3
gaya reaksi
vertikal, sehingga :
Σ F1 = F1kiri + F1kanan = - 63.39 + 206.24 = 142.85 Σ gaya aksi
horizontal yaitu 0.
Σ F3 = F3kiri + F3kanan = 27.89 + 130.77 = 158.66 Σ gaya aksi vertikal
yaitu 25 + 125 = 150.
Terbukti bahwa penyelesaian diatas tidak memenuhi persyaratan
keseimbangan yang menjadi dasar dari analisa statik
Solusi kasus B dari program
SAP2000 ver 8.3.5
tampilan tidak ada yang mencurigakan
juga dengan chek keseimbangan gaya berikut :
Σ F1 = F1kiri + F1kanan = - 226.48 + 226.48 = 0
Σ F3 = F3kiri + F3kanan = 125 + 125 = 250
Σ gaya aksi horizontal yaitu 0
Σ gaya aksi vertikal, 125 + 125 = 250
Jadi reaksi tumpuan yang ditampilkan memenuhi persamaan keseimbangan.
Apakah dengan demikian hasil program komputer di atas telah benar ?
Dalam perencanaan perlu kombinasi pembebanan yang mungkin terjadi, yaitu untuk
mendapatkan kondisi pembebanan yang paling menentukan.
Program Standar ???
Hati-hati dengan yang dimaksud sebagai program “standar”
pengalaman penulis meskipun sudah dibandingkan dengan
program komputer SAP2000 yang terbaru yaitu versi 9.0.3 ,
tetapi hasilnya masih sama dengan versi 8.x.x
Jadi ! ! ? ?
Tinggal mengandalkan engineering judgement, apa
yang dimaksud dengan istilah tersebut.
di dalam perkuliahan, baik tingkat sarjana maupun
pascasarjana , rasanya tidak diajarkan mata kuliah seperti
itu, lalu apa dan bagaimana ?
Engineering judgement
menurut prof. E.L. Wilson - Berkeley
Istilah engineering judgement terdapat pada manual SAP90
(Wilson-Habibullah, 1992) yaitu versi awal program SAP2000.
Prof E.L. Wilson menyatakan bahwa :
No computer program can replace the engineering judgement
of an experienced engineer. It is well said that incapable
engineer cannot do with a ton of computer output what a
good engineer can do on the back of an envelope.
Pencipta program SAP2000 menyatakan
keandalan insinyur
tidak serta merta dapat diganti dengan program komputer
Apa itu : Engineering judgement
menurut penulis : engineering judgement adalah
suatu intuisi atau feeling yang diperoleh berdasarkan
pengalaman atau latihan-latihan dengan melakukan
pengamatan antara perilaku model dengan perilaku
sebenarnya.
Pendidikan dasar teknik di S1 dengan memberikan
perkuliahan analisa struktur cara manual (hitungan
tangan) merupakan salah satu cara dalam mengasah
intuisi calon-calon insinyur teknik sipil
Contoh B : Ketentuan (Keterbatasan)
yang Harus Dipahami
Analisa Struktur 3D dan Pelaksanaan Konstruksi
Analisis 3D menuntut pemahaman yang lebih
banyak tentang tentang gaya-internal yang terjadi.
Bisa terjadi
perilaku model (yang dihitung) ≠ yg
di lapangan karena proses konstruksi yg beda
Perbedaan tersebut kadang kala memerlukan
penyesuaian dari konfigurasi struktur maupun
strategi pelaksanaannya di lapangan
Contoh kasus
Konstruksi beton dengan perilaku 3D
A
B
3500
C
3500
D
3500
4
kolom (typ.)
600 x 600
balok dalam (typ.)
350(b) x 700(h)
3500
3
350
400
3500
balok tepi (typ.)
400(b) x 800(h)
2
I
350
3500
400
1
a). Denah Lantai Typ.
+8.00
4000
150 slab (typ.)
+4.00
700
800
±0.00
b). Potongan I-I
4000
Konstruksi Baja & Keterbatasannya
Karena sambungan geser maka dalam pemodelan
3D-nya perlu dipasang sendi (option release) pada
ujung balok anak yang penempatannya simetri
dalam dua arah (lihat Gambar 7b).
Konfigurasi tersebut akan menghasilkan sistem
struktur yang senada dengan sistem struktur beton.
Mana yang salah ?
Insinyur yang menguasai mekanik teknik (lagi-lagi)
maka jawabannya dapat langsung yaitu

Mengapa ?
Karena “momen balok tidak menerus ke kolom”,
kesetimbangan gaya-gaya dalam tidak memenuhi.
Momen balok lari kemana ?. Lewat mana ?.
Apa kolom di bagian tersebut tidak dipengaruhi oleh
adanya momen pada balok
FS-4
FS-3
JML
SEG
MEN
8
RENCANA
GAYA
(TON)
REALISASI
GAYA
(TON)
RENCANA
TTD TWR
(cm)
REAL
TTD TWR
(cm)
ELEV
UJUNG
SEGMEN
(cm)
BS-1
FS-1
FS-2
BS-1
FS-1
FS-2
HU
HI
HU
HI
RENC
REAL
94.6
29.8
25.2
117.9
35.4
43.2
16.7
16.7
23.8
18.7
32.1
21.7
Kesimpulan Umum
Tidak ada jaminan program komputer bebas kesalahan,
termasuk SAP2000 yang sudah ada lebih dari 30 tahun.
Risiko dihindari jika pemakai punya kompetensi
Pengetahuan mekanika teknik dan pengalaman akan
menambah pemahaman lebih baik perilaku struktur,
engineering judgement untuk menangkal kesalahan yang
berbahaya
Mekanika teknik klasik : jarang dipakai di dunia kerja (kecuali
yg sederhana) tetapi tetap perlu untuk pembanding
metode canggih berbasis komputer yang relatif lebih
kompleks.
Komputer sangat membantu, tetapi hanya sebatas tool atau
alat saja. Efektif tidaknya tergantung insinyur yang memakai.
Semakin canggih program semakin kompleks pemahaman
yang diperlukan untukmengetahui hasilnya betul atau salah