Seminar dan Pameran Buku Konstruksi Indonesia 2006Dept.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

Isi MT mayoritas pada dasarnya adalahmetoda klasik manualPemahaman tentang MT sangat membantu profesibidang rekayasa konstruksi

MT cara manual saat ini jarang dipakai di dunia kerjakarena digantikan dengan program komputer(kecuali struktur yang ‘sederhana’)

MT melatih mahasiswa : memahami perilaku gaya-gaya aksi / reaksi , momen pada struktur bangunan

MT Mata kuliah wajib di S1 teknik sipil

Analisa Struktur adalah penyelesaian matematis seluruh persamaan dalam mekanika teknik

SM=0

SH=0SV=0

Ilmu Rekayasa Klasik Sarana MenguasaiAnalisa Rekayasa

Mekanika Teknik Klasik

Ilmu Rekayasa Klasik Sarana MenguasaiProgram Aplikasi Rekayasa

http://csiberkeley.com

Program Aplikasi Komputer untukRekayasa (Analisa Struktur)

Sangat canggih, mudah pengoperasiannyamenu yg user-friendly seperti Windows

relatif mudah didapat, dari yang mahal atau murahbahkan ada yang gratis di internet (di down-load)andalan insinyur untuk perencanaan struktur yangsebenarnya

perkembangan dunia komputer sangat pesatdan berimbas juga ke dunia rekayasa

konstruksi

Dampak ke profesi engineer ?

Apakah profesi insinyur (sipil), yangnotabene banyak berkecipung dengan

proses hitung-berhitung juga dapatdiganti komputer ?

Hardware semakin murah, software adakecenderungan open-source (gratis)

Apakah betul jika telah membeli atau mempunyaipiranti yang dimaksud maka penyelesaian mekanika

teknik secara otomatis dapat diperoleh ?

Piranti lunak BIDANG REKAYASAdan piranti lunak UMUM beda

• piranti lunak umum , klasul yang harus ditaati olehpemakai adalah mengenai hak cipta atau lisensi

• piranti lunak rekayasa selain punya klasul yangsama, ada DISCLAIMER khusus yang ditujukankepada pemakai profesional

Perhatikan DISCLAIMERyang dimaksud

Disclaimer #1SAP2000 – Berkeley USA

… The program has been thoroughly tested andused. In using the program, however, the useraccepts and understands that no warranty isexpressed or implied by the developers or thedistributors on the accuracy or the reliability ofthe program.

… The user must explicitly understand theassumptions of the program and mustindependently verify the results.

http://www.csiberkeley.com/

Disclaimer #2ANSYS – Urbana, IL, USA

CA&SI does not guarantee the correctness orusefulness of the results obtained using PCGLSS,CA&SI is not liable for any conclusion or actionsbased on the result.

It is the responsibility ofthe user to confirm theaccuracy and usefulness ofthe results.

www.ansys.com

Disclaimer #3GTSTRUDL – Georgia USA

… In no event shall the Georgia Tech ResearchCorporation, or the Georgia Institute ofTechnology, their employees, their contractors, orthe authors of this documentation be liable forspecial, direct, indirect, or consequential damages,losses, costs, charges, claims, demands, or claim forlost profits, fees, or expenses of anynature or kind.

www.gtstrudl.gatech.edu

Maksud dari disclaimer

program komputer tak dapat “berdirisendiri”

harus didampingi “seseorang yangkompeten” atau “yang maubertanggung jawab” atas outputprogram tersebut.

Maksud hukum dari disclaimer

Pihak “developer” program terbebasdari segala tuntutan hukum jikaada hal yang ‘buruk’ denganpemakaian program tersebut

Kompetensi Insinyur PemakaiProgram Aplikasi Rekayasa

Untuk kompetensi perlu “pelatihan / pendidikan”dan “pengalaman”.

Pendidikan mekanika teknik klasik di S1 adalahlangkah yang relatif sederhana dan efektif yangdapat memberikan wawasan lain untuk akhirnyamembentuk kompetensi seseorang caloninsinyur.

The Man Behind The Gunkomputer untuk analisa struktur = GUN

Insinyur yang berkompeten = MAN

Perlu sinergi keduanya untuk hasil yang optimal /efektif

Berbagi pengalamanpengalaman bahwa mekanika teknik klasik dapatmembantu mengidentifikasi masalah dari hasilprogram komputer yang berisiko besar salah dandapat mengakibatkan kegagalan bangunan

Evaluasi Stabilitas

Solusi komputer (metoda matrik) akanotomatis mendeteksi adanya ketidak-stabilan

Ketidak-stabilan menyebabkan matrikkekakuan singular sehingga programberhenti ditengah jalan.

Dengan demikian ada tanda bahwa“ada sesuatu” dengan struktur tersebut.

Evaluasi stabilitas dengan programcanggihpengalaman mengenai stabilitas

hasil komputer SALAH !! .

terjadi khususnya pada programanalisa struktur yang terbaruyang mempunyai kemampuananalisa non-linier.

CONTOH KASUSSolusi dengan program SAP2000

25 t

Kasus A

125 t 125 t

Kasus B

125 t

memakai dua program SAP2000 denganversi yang berbeda, yaitu versi 7.4.0

dan versi 8.3.5

= 1

Solusi program SAP2000pada kasus A :

SAP2000 versi 7.4.0***ERROR***

ZERO STIFFNESS FOUND DURING SOLUTION FOR DOF UZOF JOINT 45

LOCATED AT X = 6.000000, Y = .000000, Z = .000000,

THE STRUCTURE IS UNSTABLE OR ILL-CONDITIONED

IMMEDIATELY FATAL ERROR - ANALYSIS TERMINATEDANALYSIS INCOMPLETE !!

SAP2000 versi 8.3.5***WARNING***

THE STRUCTURE IS UNSTABLE OR ILL-CONDITIONED !!

CHECK THE STRUCTURE CAREFULLY FOR :…LINEAR STATIC CASESUSING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL

CONDITIONSTOTAL NUMBER OF CASES TO SOLVENUMBER 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 HasilSolusi Kasus A:

Ke dua versi program SAP2000 memberipesan 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 dansecara otomatis memberi solusi sendiri !!!!

Solusi kasus A dari programSAP2000 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 reaksivertikal, sehingga :

Σ F1 = F1kiri + F1kanan = - 63.39 + 206.24 = 142.85 ≠ Σ gaya aksihorizontal yaitu 0.

Σ F3 = F3kiri + F3kanan = 27.89 + 130.77 = 158.66 ≠ Σ gaya aksi vertikalyaitu 25 + 125 = 150.

Terbukti bahwa penyelesaian diatas tidak memenuhi persyaratankeseimbangan yang menjadi dasar dari analisa statik

Solusi kasus B dari programSAP2000 ver 8.3.5

tampilan tidak ada yang mencurigakanjuga dengan chek keseimbangan gaya berikut :

Σ F1 = F1kiri + F1kanan = - 226.48 + 226.48 = 0Σ F3 = F3kiri + F3kanan = 125 + 125 = 250

Σ gaya aksi horizontal yaitu 0Σ 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 untukmendapatkan kondisi pembebanan yang paling menentukan.

Program Standar ???

Hati-hati dengan yang dimaksud sebagai program “standar”

pengalaman penulis meskipun sudah dibandingkan denganprogram komputer SAP2000 yang terbaru yaitu versi 9.0.3 ,tetapi hasilnya masih sama dengan versi 8.x.x

Jadi ! ! ? ?

Tinggal mengandalkan engineering judgement, apayang dimaksud dengan istilah tersebut.

di dalam perkuliahan, baik tingkat sarjana maupunpascasarjana , rasanya tidak diajarkan mata kuliah sepertiitu, lalu apa dan bagaimana ?

Engineering judgementmenurut 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 judgementof an experienced engineer. It is well said that incapableengineer cannot do with a ton of computer output what agood engineer can do on the back of an envelope.

Pencipta program SAP2000 menyatakan keandalan insinyurtidak serta merta dapat diganti dengan program komputer

Apa itu : Engineering judgement

menurut penulis : engineering judgement adalahsuatu intuisi atau feeling yang diperoleh berdasarkanpengalaman atau latihan-latihan dengan melakukanpengamatan antara perilaku model dengan perilakusebenarnya.

Pendidikan dasar teknik di S1 dengan memberikanperkuliahan analisa struktur cara manual (hitungantangan) merupakan salah satu cara dalam mengasahintuisi calon-calon insinyur teknik sipil

Contoh B : Ketentuan (Keterbatasan)yang Harus Dipahami

Analisa Struktur 3D dan Pelaksanaan Konstruksi

Analisis 3D menuntut pemahaman yang lebihbanyak tentang tentang gaya-internal yang terjadi.

Bisa terjadi perilaku model (yang dihitung) ≠ ygdi lapangan karena proses konstruksi yg beda

Perbedaan tersebut kadang kala memerlukanpenyesuaian dari konfigurasi struktur maupunstrategi pelaksanaannya di lapangan

Contoh kasus

3500

3500

3500350

400

4000800 700

4000

2

Konstruksi beton dengan perilaku 3D

A B C D

4

3500 3500 3500kolom (typ.)600 x 600

balok dalam (typ.)350(b) x 700(h)

3350 400

balok tepi (typ.)400(b) x 800(h)

I

1a). Denah Lantai Typ.

+8.00

150 slab (typ.)+4.00

±0.00 b). Potongan I-I

Konstruksi Baja & Keterbatasannya

Karena sambungan geser maka dalam pemodelan3D-nya perlu dipasang sendi (option release) padaujung balok anak yang penempatannya simetridalam dua arah (lihat Gambar 7b).Konfigurasi tersebut akan menghasilkan sistemstruktur 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 olehadanya momen pada balok

BS-1

BS-2

FS-1

FS-2 FS-3

FS-4

JMLSEGMEN

RENCANAGAYA(TON)

REALISASIGAYA(TON)

RENCANATTD TWR

(cm)

REALTTD TWR

(cm)

ELEVUJUNG

SEGMEN(cm)

BS-1 FS-1 FS-2 BS-1 FS-1 FS-2 HU HI HU HI RENC REAL

8 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 UmumTidak ada jaminan program komputer bebas kesalahan,termasuk SAP2000 yang sudah ada lebih dari 30 tahun.Risiko dihindari jika pemakai punya kompetensiPengetahuan mekanika teknik dan pengalaman akanmenambah pemahaman lebih baik perilaku struktur,engineering judgement untuk menangkal kesalahan yangberbahayaMekanika teknik klasik : jarang dipakai di dunia kerja (kecualiyg sederhana) tetapi tetap perlu untuk pembandingmetode canggih berbasis komputer yang relatif lebihkompleks.Komputer sangat membantu, tetapi hanya sebatas tool ataualat saja. Efektif tidaknya tergantung insinyur yang memakai.Semakin canggih program semakin kompleks pemahamanyang diperlukan untukmengetahui hasilnya betul atau salah