Penyesuaian Otomatis Elevasi Penutup Atap dan Tiang

Artikel ini menjelaskan cara membuat penutup atap (pelat poligon) di StatiCAD sebagai jaring segitiga menurut elevasi ujung kasau, gording, balok bubungan, dan balok lembah, serta cara menyamakan elevasi atas tiang atap dengan elevasi balok. Kedua operasi dilakukan dengan satu perintah masing-masing pada menu Makro.

1. Tentang artikel ini

Pada atap kayu (atau baja), penutup atap adalah permukaan miring yang bertumpu pada kasau, gording, balok bubungan, balok lembah, dan balok jurai. Di StatiCAD permukaan ini dimodelkan dengan pelat poligon. Pelat digambar datar di atas denah atap tanpa memberikan elevasi; setelah itu jalankan Makro › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması) (Buat jaring pelat poligon menurut elevasi ujung balok, TIN - penutup atap). Makro ini membuang jaring datar pelat, membentuk ulang jaring segitiga sehingga melewati bagian atas balok, dan menempatkan setiap simpul jaring pada elevasi balok di bawahnya pada titik tersebut. Dengan demikian penutup atap berbagi simpul yang sama dengan balok; beban yang bekerja pada penutup atap dialihkan ke balok dalam analisis.

Artikel ini juga menjelaskan makro Makro › Seçili dikme/kolon üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle (Samakan elevasi atas tiang/kolom terpilih dengan elevasi balok). Makro ini menyamakan elevasi atas tiang yang menopang atap dengan elevasi balok di atasnya pada titik tersebut.

Penjelasan disusun berdasarkan model atap perisai kayu yang nyata: dimensi denah 69,45 × 19,00 m, luas penutup atap 1273,31 m², sekitar 600 balok kayu (kasau, gording, balok bubungan, balok lembah, balok jurai), dan 63 tiang. Angka-angka pada layar adalah hasil model ini.

info

Edisi: Kedua makro berada pada menu Makro; tidak ada pembatasan edisi. Tangkapan layar diambil dengan StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0.

Gambar 1 – Layar utama setelah pembuatan jaring: denah di kiri (segitiga penutup atap dan balok), tampilan 3D di kanan

2. Alur umum

1. Gambar balok atap (kasau, gording, balok bubungan, balok lembah/balok jurai) pada lantai atap dan berikan elevasi atas kedua ujung setiap balok (Bagian 3).
2. Tempatkan tiang; samakan elevasi atasnya dengan balok melalui Makro › Seçili dikme/kolon üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle. Hapus tiang yang digambar dua kali pada titik yang sama (Bagian 4).
3. Dengan Penggambaran Pelat › Poligon, gambar pelat poligon yang mengikuti keliling luar denah atap. Jangan berikan elevasi; pelat digambar datar pada elevasi lantai (Bagian 5).
4. Pilih pelat, lalu jalankan makro Makro › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması); denah dan tampilan 3D pada layar terbagi diperbarui dengan sendirinya (Bagian 6).
5. Pada properti pelat, berikan tebal sebenarnya, material, dan beban penutup atap (Bagian 7).
6. Periksa pada tampilan 3D apakah ada tekukan pada jaring; bila ada, perbaiki elevasi balok lalu jalankan kembali pembuatan jaring (Bagian 8).
7. Jalankan analisis (Bagian 9).

tip

Urutan: Jaring dibuat dari elevasi balok pada saat makro dijalankan. Bila elevasi balok diubah kemudian, jalankan kembali pembuatan jaring; setiap kali dijalankan, makro membuang jaring lama dan membuat yang baru.

3. Persiapan: balok atap dan elevasi ujungnya

Elevasi simpul jaring penutup atap hanya diambil dari balok. Karena itu geometri atap harus didefinisikan sepenuhnya oleh elevasi ujung balok. Klik kanan pada balok dan buka propertinya: Elevasi Atas Kiri adalah elevasi atas ujung ke-1 balok (ujung tempat penggambaran dimulai), Elevasi Atas Kanan adalah elevasi atas ujung ke-2. Keduanya diberikan dalam cm terhadap elevasi atas lantai; arah ke bawah bernilai negatif.

Gambar 2 – Properti Balok Pengikat (balok): pada sebuah kasau yang membentang dari tritisan ke bubungan, Elevasi Atas Kiri = 0, Elevasi Atas Kanan = 220 cm

• Kasau: ujung tritisan umumnya 0, ujung bubungan adalah elevasi bubungan. Perubahan elevasi di antaranya bersifat linear.
• Gording: karena horizontal, kedua ujungnya berada pada elevasi yang sama. Elevasi ini harus sama dengan elevasi kasau-kasau yang dilintasi gording pada titik tersebut.
• Balok bubungan, balok lembah, dan balok jurai: elevasi ujungnya harus sama dengan elevasi kasau dan gording tempat balok itu bertemu.
• Kasau pendek (cripple): ujung yang berakhir pada lembah atau jurai harus mengambil elevasi balok lembah/balok jurai pada titik tersebut. Anda dapat memberikan elevasi ini sekaligus dengan perintah pada artikel Penyesuaian Otomatis Elevasi Kasau ke Gording.

bahaya

Konsistensi elevasi: Bila dua balok berpotongan pada denah atau salah satunya berakhir di atas yang lain, elevasi keduanya pada titik itu harus sama. Jika tidak, simpul jaring hanya terletak pada salah satu balok dan penutup atap patah pada titik tersebut (Bagian 8). Dalam kasus ini makro mengambil elevasi tertinggi dari kandidat pada XY yang sama.

4. Penyamaan elevasi atas tiang dan kolom dengan elevasi balok

Tiang atap menopang bubungan, lembah, dan gording. Pada model elemen hingga, ujung atas tiang harus bertemu dengan balok di atasnya pada simpul yang sama. Untuk itu elevasi atas tiang harus sama dengan elevasi balok pada titik tersebut. Elevasi atas yang dimasukkan secara manual biasanya berselisih beberapa cm; selisih ini membuat tiang tidak terhubung ke balok dalam analisis.

Gambar 3 – Menu Makro: makro penutup atap dan makro elevasi atas tiang (dua item terakhir)

4.1 Menjalankan

1. Jadikan lantai aktif sebagai lantai atap. Jika hanya ingin memperbaiki sebagian tiang, pilih tiang-tiang tersebut.
2. Klik Makro › Seçili dikme/kolon üst kotlarını kiriş kotlarına eşitle.
3. Jika tidak ada tiang yang dipilih, program meminta konfirmasi untuk semua tiang pada lantai aktif.
4. Setelah proses selesai, jendela hasil terbuka. Denah digambar ulang; pada tampilan layar terbagi, tampilan 3D juga diperbarui.

Gambar 4 – Pertanyaan konfirmasi saat tidak ada tiang yang dipilih: dengan Yes (Ya) semua tiang pada lantai diproses

Gambar 5 – Jendela hasil: baris ringkasan dan daftar tiang yang dapat digulir

Baris pertama menyatakan berapa tiang yang elevasi atasnya berubah. Baris kedua menghitung tiang menurut statusnya. Jika ada tiang yang digambar pada titik yang sama, baris ketiga menyatakan jumlahnya. Setelah itu dicantumkan tiang yang berubah (elevasi lama -> baru dan balok di atas tiang) serta tiang pada titik pertemuan balok berelevasi berbeda, dan paling akhir tiang yang digambar pada titik yang sama.

Jika hasilnya pendek, ditampilkan dalam kotak pesan standar; jika panjang, dalam jendela yang muat di layar, dapat diubah ukurannya, dan dapat digulir. Seluruh daftar berada di kotak pada jendela ini; Anda dapat memilih teks lalu menyalinnya.

Tabel 1 – Status tiang

Status	Arti
berubah	Elevasi atas disamakan dengan elevasi balok di atasnya pada titik tersebut.
sudah sama	Elevasi atas sudah sama dengan elevasi balok; tidak diubah.
tidak ada balok di atasnya	Tidak ditemukan balok yang melewati titik tiang; elevasi atas dipertahankan. Periksa posisi tiang atau balok.
akan berada di bawah elevasi bawah	Elevasi balok berada di bawah ujung bawah tiang (atau kurang dari 1 cm di atasnya); elevasi atas dipertahankan.
[balok berelevasi berbeda …, diambil yang tertinggi]	Pada titik tiang terdapat beberapa balok dengan elevasi berbeda (misalnya balok bubungan dan balok plafon). Elevasi tertinggi diambil agar tiang mencapai atap.

4.2 Bagaimana perhitungannya?

• Titik tiang: simpul tiang pada model elemen hingga. Pada penampang persegi panjang digunakan titik tengah penampang, pada penampang poligon titik berat.
• Balok kandidat: balok pada lantai yang sama yang sumbu denahnya berjarak ke titik tiang kurang dari nilai yang lebih besar di antara presisi FEM dan setengah lebar balok.
• Elevasi: linear di antara kedua elevasi ujung sepanjang balok. Bila tiang berada di ujung balok atau kedua ujung balok berelevasi sama, nilai yang tercatat diambil apa adanya.
• Tiang pada titik yang sama: bila dalam presisi FEM terdapat beberapa tiang pada titik yang sama, tiang-tiang itu dicantumkan di akhir jendela; tiang-tiang ini tidak diubah.

bahaya

Tiang yang digambar dua kali pada tempat yang sama: Bila pada daftar terdapat baris seperti DHÇ01 = DHÇ10, berarti dua tiang digambar pada tempat yang sama. Pilih tiang yang berlebih lalu hapus dengan Delete. Karena penghapusan memindahkan tiang terakhir ke nomor urut yang kosong, nama tiang yang tersisa dapat berubah. Pada model contoh, 16 dari 79 tiang dihapus karena alasan ini.

info

Pembatalan: Makro mencatat titik pembatalan sebelum dan sesudah operasi. Undo kembali ke keadaan sebelum operasi ini dalam satu langkah, Redo menerapkan kembali operasi tersebut. Setelah perubahan, proyek dianggap belum disimpan dan hasil analisis sebelumnya menjadi tidak berlaku.

5. Menggambar pelat penutup atap

Penutup atap digambar dengan tombol Poligon pada toolbar Penggambaran Pelat. Klik sudut-sudutnya secara berurutan lalu tutup poligon. Biarkan kotak Elevasi bernilai 0: pelat digambar datar pada elevasi atas lantai. Elevasi akan diberikan oleh makro.

Gambar 6 – Toolbar Penggambaran Pelat: tombol pelat Poligon dan Pengaturan Mesh

• Sisi-sisi poligon harus mengikuti garis tritisan atap. Bagian balok yang berada di luar poligon tidak diikutkan dalam jaring.
• Pada atap cekung (berbentuk L, T, U), gambar poligon sepanjang keliling luar. Makro mempertahankan batas poligon.
• Jaring datar yang terbentuk saat menggambar tidak penting; makro membuang jaring ini.

Gambar 7 – Denah sebelum pembuatan jaring: balok atap (biru) dan pelat poligon yang digambar datar di atasnya (hijau, dengan jaring segitiga standar)

5.1 Jarak jaring

Jarak maksimum simpul antara yang ditempatkan makro sepanjang balok adalah nilai yang lebih kecil di antara Lebar Mesh Maksimum Arah X dan Arah Y pada jendela Pelat Khusus yang dibuka dengan tombol Pengaturan Mesh (default 120 cm). Untuk jaring yang lebih rapat, perkecil nilai ini.

Gambar 8 – Pelat Khusus (Pengaturan Mesh): Lebar Mesh Maksimum adalah jarak jaring makro

bahaya

Jangan gunakan Buat Mesh: Setelah pembuatan jaring, tombol Buat Mesh pada jendela ini membuat ulang jaring pelat dengan metode standar sehingga jaring atap hilang. Untuk memperbarui jaring, selalu gunakan makro Makro › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması).

6. Pembuatan jaring penutup atap menurut elevasi ujung balok

6.1 Menjalankan

1. Jadikan lantai aktif sebagai lantai atap. Jika ingin membuat jaring hanya pada pelat poligon tertentu, pilih pelat tersebut.
2. Klik Makro › Poligon döşemeyi kiriş uç kotlarına göre ağla (TIN - çatı kaplaması).
3. Jika tidak ada pelat poligon yang dipilih, program meminta konfirmasi untuk semua pelat poligon pada lantai aktif.
4. Setelah proses selesai, jendela hasil terbuka. Denah digambar ulang; pada tampilan layar terbagi, tampilan 3D juga diperbarui dengan jaring baru.

tip

Jendela 3D: Jika tampilan 3D tidak berada pada layar terbagi melainkan terbuka dalam jendela terpisah, perbarui dengan tombol Segarkan (Refresh) di kiri atas.

Gambar 9 – Pertanyaan konfirmasi saat tidak ada pelat poligon yang dipilih

Gambar 10 – Jendela hasil: pada model contoh 5096 segitiga, 2722 simpul

Tabel 2 – Nilai pada jendela hasil

Nilai	Arti
segitiga, simpul	Jumlah segitiga dan simpul jaring baru.
balok	Jumlah balok yang berada di dalam atau pada batas poligon dan diikutkan dalam jaring.
titik antara balok	Jumlah simpul yang ditempatkan pada sumbu balok dengan jarak jaring.
dilewati (perpotongan balok)	Jumlah titik antara yang tidak ditempatkan karena dalam 3D jaraknya ke balok lain kurang dari presisi FEM + 1 cm. Simpul semacam itu akan membagi kedua balok sekaligus dan menghubungkan keduanya secara kaku dalam analisis.
elevasi hasil interpolasi	Jumlah simpul yang tidak jatuh pada balok mana pun (sudut, tepi, pengisi) dan elevasinya diperoleh dari simpul-simpul tetangga.
Z … cm	Elevasi absolut terendah dan tertinggi simpul jaring.
segitiga TIN tumpang tindih dibuang / segitiga lubang ditambahkan	Jumlah segitiga yang diperbaiki selama triangulasi (lihat di bawah).

Gambar 11 – Sebelum pembuatan jaring: penutup atap datar pada bidang tritisan, berada di bawah balok

Gambar 12 – Setelah pembuatan jaring (tampilan 3D diperbarui otomatis): penutup atap berada di atas balok

Gambar 13 – Denah setelah pembuatan jaring: sisi segitiga mengikuti sumbu balok

Gambar 14 – Detail denah: simpul berada pada sumbu balok, dengan kipas segitiga pada titik pertemuan balok

6.2 Bagaimana jaring dibuat?

1. Ujung balok: setiap ujung balok yang berada di dalam atau pada batas poligon adalah sebuah simpul; elevasinya adalah elevasi ujung balok tersebut (elevasi atas lantai + Elevasi Atas Kiri/Kanan). Titik tempat balok memotong sisi poligon juga menjadi simpul.
2. Titik antara balok: setiap balok dibagi menjadi bagian-bagian yang lebih pendek daripada jarak jaring di antara ujung-ujungnya dan ujung balok lain yang berakhir di atasnya; elevasi bersifat linear sepanjang balok. Tanpa titik-titik ini, segitiga akan langsung menghubungkan simpul tritisan di kedua sisi bubungan dan penutup atap akan memotong bubungan.
3. Batas poligon: sudut dan simpul pada sisi diberikan secara berurutan sebagai batas triangulasi; atap cekung dipertahankan.
4. Titik pengisi: pada daerah luas tanpa balok ditambahkan simpul dengan jarak jaring.
5. Triangulasi: simpul ditriangulasi pada denah (tanpa memperhatikan elevasi) (TIN, jaring segitiga tak beraturan).
6. Elevasi: simpul yang jatuh pada balok mengambil elevasi balok; bila ada beberapa balok pada titik yang sama, diambil elevasi tertinggi. Elevasi simpul yang tidak jatuh pada balok diperoleh pada jaring sebagai rata-rata simpul tetangga (harmonik).

Pada sel persegi panjang yang teratur (berjarak sama), triangulasi kadang menempatkan dua segitiga pada satu sel dan membiarkan sel di sebelahnya kosong. Makro menyaring segitiga-segitiga ini, mengisi celah, dan menerapkan jaring hanya bila setiap sisi dalam berada pada tepat dua segitiga, setiap sisi batas pada satu segitiga, dan luas yang tertutup pada denah berada dalam 0,1% dari luas poligon. Bila pemeriksaan ini tidak lolos, jaring yang ada dipertahankan dan penyebabnya ditulis pada jendela hasil.

info

Pembatalan: Makro mencatat titik pembatalan sebelum dan sesudah operasi: Undo mengembalikan jaring ke keadaan semula dalam satu langkah, Redo mengembalikan jaring baru. Untuk membuat ulang jaring, cukup jalankan kembali makro. Setelah pembuatan jaring, proyek dianggap belum disimpan dan hasil analisis sebelumnya menjadi tidak berlaku.

info

Bagaimana penutup atap terhubung ke balok? Simpul jaring pada sumbu balok membagi balok dalam analisis. Pada simpul-simpul ini penutup atap dan balok berbagi simpul yang sama, dan beban penutup atap dialihkan ke balok. Simpul yang tidak berada pada balok (pengisi, tepi) hanya milik penutup atap.

7. Tebal, material, dan beban penutup atap

Klik kanan pada pelat poligon dan buka propertinya. Tebal (h) dan material tidak memengaruhi jaring; keduanya dapat diberikan sebelum atau sesudah pembuatan jaring. Pada analisis, tebal dan berat sendiri cangkang penutup atap dihitung dari nilai h.

Gambar 15 – Properti Pelat: penutup OSB 18 mm pada model contoh (Dari Pustaka Material), Q = 150 kg/m²

• h: tebal sebenarnya penutup atap (pada contoh 1,8 cm).
• Material: pilih material penutup atap dengan Dari Pustaka Material (pada contoh OSB).
• Gkaplama, Q, Beban Salju, Beban Angin: beban yang bekerja pada penutup atap.
• Jangan ubah kolom Opsi Arah Pelat dan Elevasi / Elevasi Kanan (Bidang Horizontal, 0). Elevasi jaring disimpan pada simpul.

bahaya

Penutup beton bertulang 12 cm default: Jika tebal default pada toolbar penggambaran pelat (12 cm) dan material beton bertulang dibiarkan, penutup atap yang miring bekerja seperti pelat lipat. Karena penutup jauh lebih kaku daripada balok kayu, penutup memikul beban sendiri dan gaya dalam balok menjadi jauh lebih kecil daripada yang sebenarnya. Pada model contoh, momen kasau (M3) sebesar 94 t·cm pada penyelesaian tanpa penutup turun menjadi 4,4 t·cm dengan penutup beton bertulang 12 cm. Selalu berikan tebal dan material yang sebenarnya pada penutup atap.

8. Pemeriksaan: konsistensi elevasi dan tekukan

Karena simpul jaring mengambil elevasi balok apa adanya, ketidakkonsistenan elevasi balok terlihat sebagai tekukan pada jaring. Kasus yang paling sering terjadi adalah gording berada di atas atau di bawah bidang kasau: simpul pada gording mengambil elevasi gording, simpul kasau di sebelahnya mengambil elevasi kasau, dan penutup atap patah sepanjang gording.

Gambar 16 – Bila elevasi gording berbeda sebesar Δ dari bidang kasau, jaring penutup atap patah sepanjang gording (skematik, tidak berskala)

Pada bagian tengah model contoh, 12 gording berada 4,5 cm, 8,7 cm, dan 13,1 cm di atas bidang kasau (gording digambar menurut kemiringan bagian ujung, sedangkan kasau digambar dengan kemiringan yang lebih rendah). Elevasi ujung gording diturunkan ke bidang kasau melalui properti balok (67,10 → 62,58 cm; 128,97 → 120,29 cm; 194,30 → 181,22 cm), elevasi tiang disamakan kembali, dan pembuatan jaring dijalankan kembali.

8.1 Daftar periksa

• Apakah elevasi balok yang berpotongan atau yang berakhir di atas balok lain sama pada titik tersebut?
• Apakah kasau pendek terhubung ke balok lembah dan balok jurai pada elevasi yang sama? Adakah kasau sudut yang kedua ujungnya tetap berelevasi 0?
• Apakah gording berada pada bidang kasau? Apakah kemiringan balok bubungan dan balok lembah selaras dengan kasau?
• Adakah balok atau tiang yang digambar dua kali pada tempat yang sama? (Balok yang digambar bertumpuk dihapus secara otomatis pada awal analisis; untuk tiang, lihat Bagian 4.)
• Setelah memperbaiki elevasi balok, apakah makro tiang dan pembuatan jaring sudah dijalankan kembali?

9. Analisis

Analisis dengan penutup atap yang sudah dijaring dijalankan seperti biasa. Model contoh (sekitar 600 balok, 5000 segitiga cangkang) diselesaikan dalam sekitar 1,5 menit.

• Pada awal analisis, balok yang digambar dua kali pada tempat yang sama dihapus secara otomatis; karena balok terakhir menggantikan posisi balok yang dihapus, beberapa nama balok dapat berubah. Setelah analisis, tampilan 3D memperbarui diri satu kali.
• Beban yang bekerja pada penutup atap dialihkan dari segitiga penutup ke simpul bersama pada sumbu balok, dari sana ke balok dan tiang.
• Setelah makro tiang atau makro pembuatan jaring, hasil analisis sebelumnya dianggap tidak berlaku; jalankan kembali analisis.
• Bila material dan tebal penutup atap tidak realistis, gaya dalam balok menjadi menyesatkan (Bagian 7).

10. Batasan dan tips

• Makro hanya membuat jaring pada pelat poligon. Makro tidak dapat digunakan untuk pelat persegi panjang atau segi empat.
• Hanya balok pada lantai yang sama dengan pelat yang diikutkan dalam jaring. Diagonal ekuivalen yang dibuat untuk diafragma atap pracetak tidak diikutkan dalam jaring.
• Pada denah, simpul yang lebih dekat daripada presisi FEM digabungkan. Bagian balok yang sangat pendek dan ujung balok yang sangat berdekatan menurunkan kualitas jaring.
• Pada rongga luas di luar daerah tempat balok digambar, ditempatkan simpul pengisi; elevasi simpul ini diperoleh dari simpul tetangga. Agar penutup atap mengikuti geometri sebenarnya di daerah tanpa balok, gambar balok (kasau) hingga batas poligon.
• Bila pembuatan jaring gagal pada suatu pelat, jaring lama pelat itu dipertahankan, sedangkan pelat lain terus dijaring.
• Bila Anda mengubah elevasi balok atau tiang, jalankan kembali makro tiang dan pembuatan jaring dengan urutan tersebut.

Input pada contoh hanya untuk keperluan contoh; kebenaran geometri balok, material penutup atap, dan beban merupakan tanggung jawab insinyur penanggung jawab proyek.