Analisis Tumpuan Beban


Kasus terjadi pada saat kita diminta untuk menimbang struktur besar dengan sekali angkat untuk diketahui berapa sih total beratnya dan dimana sih letak titik tengahnya.

12038186_992675850796632_1538670030856576750_n

Kemudian kita ingin mengetahui apakah benar support seperti gambar dibawah ini cukup kuat ketika kita jack dengan kapasitas jack 200 Ton?

12118778_10206742988246263_8766537267946097673_n

 

Untuk mengetahuinya maka diperlukan pemodelan. Disini saya simulasikan dengan menggunakan Autodesk Inventor Professional dengan desain sebagai berikut:

Load_0_1
Takanan Sebesar 200 Ton

Physical

Mass 10.8074 kg
Area 2294150 mm^2
Volume 10807400 mm^3
Center of Gravity x=-22.9126 mm
y=120.174 mm
z=0 mm

Simulation:1

General objective and settings:

Design Objective Single Point
Simulation Type Static Analysis
Last Modification Date 12/2/2015, 7:57 AM
Detect and Eliminate Rigid Body Modes No
Separate Stresses Across Contact Surfaces No
Motion Loads Analysis No

Mesh settings:

Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0.1
Min. Element Size (fraction of avg. size) 0.2
Grading Factor 1.5
Max. Turn Angle 60 deg
Create Curved Mesh Elements No
Use part based measure for Assembly mesh Yes

 Material(s)

Name STEEL A36
General Mass Density 7.75037 g/cm^3
Yield Strength 220.632 MPa
Ultimate Tensile Strength 399.896 MPa
Stress Young’s Modulus 199.948 GPa
Poisson’s Ratio 0.26 ul
Shear Modulus 79.3444 GPa
Part Name(s) TUBE
PLATESTUBES

 Operating conditions

 Force:1

Load Type Force
Magnitude 2000000.000 N
Vector X 0.000 N
Vector Y 2000000.000 N
Vector Z 0.000 N

Results

  Reaction Force and Moment on Constraints

Constraint Name Reaction Force Reaction Moment
Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z)
Fixed Constraint:1 908682 N 0 N 0 N m 0 N m
-908682 N 0 N m
0 N 0 N m
Fixed Constraint:2 1091640 N 0 N 0 N m 0 N m
-1091640 N 0 N m
0 N 0 N m

 Result Summary

Name Minimum Maximum
Volume 10807400 mm^3
Mass 83.7615 kg
Von Mises Stress 0.000130799 MPa 483.862 MPa
1st Principal Stress -93.9799 MPa 371.473 MPa
3rd Principal Stress -407.068 MPa 96.53 MPa
Displacement 0 mm 2.38745 mm
Safety Factor 0.455982 ul 15 ul

 Figures

Von Mises Stress

Result_0_1
1st Principal Stress

Result_0_6
3rd Principal Stress

Result_0_8

Displacement

Result_0_2

Safety Factor

Result_0_57

 

Standar Kriteria:

Longitudinal Span = 600mm
Transversal Span = 600mm
Allowable Span = L/200 (according to AISC criteria)
= 3mm (Longitudinal)
= 3mm (Transversal)
Allowable Stress = 0.75 x Yield Stress (according to AISC criteria F2-1)
Allowable Stress = 0.75 x 220.632 Mpa (165.474 Mpa)
Poisson Ration = 0.26 ul

Standar Kondisi:

  • Von Mises GAGAL, jika nilai maximum Von Mises stress material lebih dari kekuatan bahan (strength of the material).
  • 1st Principal Stress akan membantu kita memahami maximum tegangan tarik (tensile) akibat adanya pembebanan
  • 3rd Principal Stress akan membantu kita memahami maximum gaya tekan (compressive stress) karena adanya tekanan.
  • Rasio Poisson adalah regangan lateral yang dibagi dengan regangan aksial (strain lateral tentang daerah, dan regangan aksial adalah tentang perubahan panjang)

Kesimpulan:

  • Metrial Besi yang digunakan adalah A36 dengan density sekitar 7,800 kg/m3 (0.28 lb/cu in). Young’s modulus untuk besi A36 adalah 200 GPa (29,000,000 psi). Besi A36 steel memiliki Poisson’s ratio sekitar 0.26, dan shear modulus sekitar 75 GPa (10,900,000 psi). Sedangkan plat besi A36 bars, dan shapes dengan ketebalan kurang dari 8 in (203 mm) mempunyai minimum yield strength sekitar 36,000 psi (250 MPa) dan ultimate tensile strength sekitar 58,000–80,000 psi (400–550 MPa).
  • Beban yang disimulasikan adalah 200 Ton tekanan ke atas
  • Desain Support Beban tidak seluruhnya OK

Misalnya:

  • Von Mises ketika disimulasikan pada bagian elemen sepert itu hasilnya menunjukkan angka 483.862 MPa, padahal elemen tersebut di desain untuk 165.474 Mpa. (Harus dikoreksi lagi mengapa bisa sampai hasilnya begitu?)
  • Sedangkan untuk Plat baja akan mengalami ledutan ketika ada pembebanan 200 Ton di tengah. Yang diperbolehkan ledutannya terjadi hanya 3mm sedangkan dalam simulasi tersebut kita dapatkan Displacement sebesar 2.38745 mm, artinya masih diperbolehkan atau diterima oleh kriteria AISC.
  • Tegangan Tarik didapatkan 93.9799 MPa dengan arah minus, padahal yang diperbolehkan adalah 165.474 Mpa, jadi masih OK.
  • Tegangan Tekan didapatkan 96.53 MPa, padahal yang diperbolehkan adalah 165.474 Mpa, jadi masih OK.
  • Safety Factor didaptkan 0.46 ul, padahal yang dikriteriakan adalah 0.26 ul untuk material tersebut, jadi masih OK.

Mudah mudahan penjelasan ini ada manfaatnya.

Tribut to Pak Gun :)

Iklan

Satu pemikiran pada “Analisis Tumpuan Beban

  1. nightwalker

    bagaimana saya dapat tahu standar kriteria AISC? apakah standar yang bapak gunakan dapat digunakan untuk mengukur plat? bagaimana saya dapat mengetahui allowable span? mohon dibantu pak

    Suka

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s