Studi Verifikasi Analisis Pushover
Artikel ini merangkum cara verifikasi mesin pushover StatiCAD dan rantai evaluasi kinerja beton bertulang beserta hasilnya. Sebagai struktur uji digunakan bangunan contoh beton bertulang yang memuat perilaku portal maupun dinding geser.
1. Pendekatan verifikasi
- Model yang sama, solver independen: StatiCAD memindahkan model pushover (simpul, batang, diafragma kaku, massa, pola beban, dan kapasitas sendi yang dihitungnya sendiri) ke SAP2000 secara otomatis; SAP2000 melakukan pushover dengan solver nonlinear-nya sendiri. Dengan demikian perbandingan merupakan pembandingan model–model yang dapat diulang dan bebas dari kesalahan input data manual.
- Referensi adalah SAP2000 V27: Dipilih sebagai referensi verifikasi karena merupakan solver independen yang diakui secara internasional.
- Fokus perbandingan adalah titik kinerja: Keputusan rekayasa diambil pada titik tuntutan. Karena itu, tolok ukur utama adalah kesesuaian perpindahan, gaya geser dasar, distribusi kondisi sendi, dan keputusan bangunan pada titik tuntutan. Nilai puncak kurva menjadi indikator sekunder akibat perbedaan pemodelan (lihat Bagian 6).
Perbandingan yang sama dapat direproduksi pada setiap proyek dengan opsi “Verifikasi dengan SAP2000” dan “Lanjutkan perhitungan dengan hasil SAP2000” di jendela pushover.
2. Verifikasi modal
Pada contoh berportal, periode getar alami pertama model yang dipindahkan di SAP2000 ditemukan sama dengan StatiCAD: T1 = 0,6061 s (StatiCAD) / 0,6063 s (SAP2000). Masukan spektrum desain (SDS, SD1) tepat sama dengan perhitungan independen.
3. Perbandingan kerusakan pada titik tuntutan — verifikasi utama
Dari tabel kondisi sendi SAP2000 dibaca kondisi sendi pada langkah yang sesuai dengan perpindahan tuntutan, lalu dibandingkan dengan tabel kerusakan StatiCAD:
| Kasus (bangunan berdinding geser, EPP) | StatiCAD | SAP2000 |
|---|---|---|
| +X, tuntutan u = 3,45 mm | 4 ujung leleh (Kerusakan Signifikan), bangunan: Kerusakan Terkendali | 4 sendi di zona yang sama — tepat sama |
| −Y, tuntutan u = 13,4 mm | 1–2 ujung leleh, bangunan: Kerusakan Terbatas | 0–1 sendi di batas leleh — konsisten |
Kesimpulan: Pada titik tuntutan tempat keputusan rekayasa diambil, kedua solver independen menghasilkan tabel kerusakan yang sama dan keputusan bangunan yang sama.
4. Perbandingan kolektif delapan kombinasi arah
Pada mode “Lanjutkan perhitungan dengan hasil SAP2000”, kedelapan kombinasi arah TBDY seluruhnya diselesaikan di SAP2000 dan ditabulasikan secara otomatis dengan hasil StatiCAD (contoh berdinding geser, EPP; u: perpindahan puncak tuntutan):
| Arah | StatiCAD u [mm] | Tingkat StatiCAD | SAP2000 u [mm] | Tingkat SAP2000 |
|---|---|---|---|---|
| +X+0,30Y | 3,45 | KH | 3,45 | KH |
| +X−0,30Y | 3,45 | KH | 3,45 | KH |
| −X+0,30Y | 3,45 | KH | 3,45 | KH |
| −X−0,30Y | 3,45 | KH | 3,45 | KH |
| +Y+0,30X | 13,40 | SH | 13,36 | KH |
| +Y−0,30X | 13,41 | SH | 13,36 | SH |
| −Y+0,30X | 13,40 | SH | 13,22 | SH |
| −Y−0,30X | 13,39 | SH | 13,22 | SH |
- Perpindahan tuntutan tepat sama (X: 3,45 ↔ 3,45 mm; Y: 13,4 ↔ 13,2–13,4 mm).
- Selisih gaya geser dasar pada titik tuntutan sekitar 5–10% pada arah X dan 3–13% pada arah Y.
- Keputusan bangunan sama pada 7 dari 8 arah. Satu-satunya perbedaan (+Y+0,30X) adalah kasus batas yang tuntutannya tepat berada di batas leleh dan peka terhadap resolusi langkah pencatatan SAP2000.
5. Opsi sendi dengan pengerasan regangan
| Kasus (satu arah) | StatiCAD Vpuncak [kN] | SAP2000 Vpuncak [kN] | Rasio |
|---|---|---|---|
| +X, EPP | 19 334 | 21 503 | 0,899 |
| +X, pengerasan regangan | 21 167 | 22 810 | 0,928 |
| −Y, EPP | 10 055 | ~10 990 | 0,915 |
| −Y, pengerasan regangan | 10 405 | 11 704 | 0,889 |
Pengerasan regangan meningkatkan kapasitas StatiCAD sebesar 5–10%. Fluktuasi ±0,03 pada rasio berasal dari perbedaan metode kecil dalam definisi kemiringan pengerasan regangan kedua program. Rasio puncak kurva pada pushover satu arah berada pada rentang 0,89–0,93 dan StatiCAD secara konsisten berada di sisi aman. Perbandingan pada titik tuntutan tidak dipengaruhi oleh pengerasan regangan.
6. Perbedaan yang diketahui
| Perbedaan | Sumber | Pengaruh |
|---|---|---|
| Cabang menurun di SAP2000 ↔ plato di StatiCAD | Definisi sendi SAP2000 memiliki cabang penurunan kekuatan; sendi StatiCAD (EPP atau dengan pengerasan regangan) tidak memiliki cabang menurun. | Kurva SAP2000 menurun setelah mencapai puncak dan pada beberapa kasus berhenti sebelum mencapai target. Memengaruhi rasio nilai puncak, tidak memengaruhi perbandingan titik tuntutan. |
| Perbedaan kekakuan elastis pada model berdinding geser | Sumbu kuat dinding geser diwakili oleh satu batang dan lengan kaku dalam model pushover. | Merupakan salah satu komponen selisih gaya geser dasar pada perpindahan yang sama. |
| Gaya aksial kolom dan dinding geser konstan | Pada kedua solver sendi dibangun dengan N = G + nQ. | Tidak memengaruhi perbandingan; merupakan asumsi bersama. |
| Definisi kemiringan pengerasan regangan | Kedua program mendefinisikan cabang pengerasan regangan secara berbeda. | Fluktuasi ±0,03 pada rasio puncak dengan pengerasan regangan. |
| Resolusi langkah pencatatan SAP2000 | Hasil SAP2000 dicatat dalam jumlah langkah yang terbatas. | Pembacaan kerusakan dilakukan dari langkah pencatatan yang paling dekat dengan titik tuntutan; pada kasus di batas leleh dapat menimbulkan kepekaan keputusan. |
7. Verifikasi pushover multi-mode
- Konsistensi elastis (TBDY 5.6.6.1): Perpindahan spektral bentuk tertutup untuk setiap mode dibandingkan dengan solusi elemen hingga pada matriks kekakuan yang sama. Pada arah X dan Y, penyimpangan pada semua mode adalah 0,0000%; perpindahan puncak gabungan CQC sama melalui kedua jalur.
- Pushover mode dominan ↔ pushover mode tunggal: Pushover mode pertama pada kasus multi-mode menghasilkan tuntutan yang sama dengan pushover mode tunggal (36,8 mm), jumlah ujung leleh yang sama (23), dan keputusan bangunan yang sama (Kerusakan Terkendali).
- Aturan periode pendek: Pada mode X kedua berperiode pendek (T = 0,155 s), CR = 1,030 diterapkan secara otomatis dan mode tetap elastis seperti yang diharapkan.
- Perbandingan pola modal dengan SAP2000: Pola beban mode StatiCAD dipindahkan ke SAP2000 dan di-push pada model bersendi yang sama; diperoleh kesesuaian pada rentang 2–6% pada mode dominan dan sekitar 6% pada mode kedua.
8. Penilaian umum
- Pada perbandingan model–model dengan SAP2000, di titik tuntutan tempat keputusan rekayasa diambil, perpindahan tepat sama, tabel kerusakan sesuai, dan keputusan bangunan sama pada 7 dari 8 arah; satu-satunya perbedaan adalah kasus batas yang telah didokumentasikan.
- Rasio puncak kurva pada pushover satu arah berada pada rentang 0,89–0,93 dan StatiCAD secara konsisten berada di sisi aman; setiap selisih yang tersisa telah diuraikan dan dijustifikasi.
- Syarat konsistensi elastis pushover multi-mode terpenuhi secara numerik.
Seluruh hasil yang dihasilkan perangkat lunak pada dasarnya harus diperiksa oleh insinyur penanggung jawab.