Lewati ke konten utama

Studi Verifikasi Struktur Pracetak

Artikel ini meringkas studi verifikasi dan hasil fitur struktur beton bertulang pracetak (prefabrikasi). Contoh acuan adalah bangunan dalam buku “Önüretimli Betonarme Örnek Bir Sanayi Binasının TBDY-2018’e Göre Analiz ve Tasarımı” (Analisis dan Perancangan Contoh Bangunan Industri Beton Bertulang Pracetak menurut TBDY-2018) terbitan Asosiasi Prefabrikasi Turki (selanjutnya “buku”). Untuk penyelesaian langkah demi langkah bangunan yang sama di StatiCAD dengan tangkapan layar, lihat artikel Contoh Penyelesaian: Bangunan Industri Pracetak.

1. Pendekatan verifikasi​

Verifikasi dilakukan berlapis; setiap lapisan menjamin masukan lapisan di atasnya:

  • Inti elemen: Uji unit matematika elemen penampang variabel dengan solusi bentuk tertutup dan acuan numerik beresolusi tinggi.
  • Geometri penampang: Perbandingan properti penampang templat pracetak dengan perhitungan penampang SAP2000 sendiri.
  • Inti perhitungan: Perbandingan baris demi baris perhitungan Lampiran 8B, kren jembatan, R–D yang berbeda, sambungan, panel fasad, dan geser pondasi dengan contoh numerik dalam buku.
  • Skala bangunan: Pembangunan model bangunan buku di StatiCAD dan analisisnya; perbandingan besaran gempa, gaya dalam, dan tulangan dengan buku.
  • Pemeriksaan elemen hingga independen: Model elemen hingga yang sama dibangun ulang di SAP2000 v27, lalu periode, kekakuan tereduksi, dan perpindahan dibandingkan.

2. Elemen penampang variabel​

Matematika elemen telah diuji dengan program uji sebanyak 87 pemeriksaan, dan seluruhnya berhasil:

PengujianAcuanHasil
Matriks kekakuan 12×12 pada penampang konstanMatriks elemen Euler dan Timoshenko prismatik programSama dengan ketelitian relatif 10⁻⁹
Integral fleksibilitas kantilever pada penampang meruncingIntegral numerik 400 000 titik dan rata-rata analitikSama dengan ketelitian relatif 10⁻⁶
Gerak benda kaku dan simetriK·urigid = 0, K = KᵀTerpenuhi
Gaya ujung jepit beban terdistribusi, penampang konstanqL/2, qL²/12Sama dengan ketelitian 10⁻⁹
Gaya ujung jepit, elemen meruncing dan multisegmenKeseimbangan gaya dan momenTerpenuhi
catatan

Perhitungan elemen prismatik tidak terpengaruh oleh penambahan penampang variabel.

3. Geometri penampang pracetak​

Properti penampang yang dihasilkan dari templat parametrik dibandingkan dengan properti penampang yang didefinisikan di SAP2000 dengan parameter yang sama dan dihitung oleh SAP2000:

TemplatSelisih luas dan inersiaEvaluasi
Precast I, Precast Box, Trapezoidal, Box/Tube≤ 0,02%Identik
Precast TAnalitik (jumlah bagian-bagian persegi panjang)Eksak
Precast ULuas −4,1% pada penampang contohSelisih detail sambungan sayap–dinding

4. Inti perhitungan: contoh numerik dalam buku​

4.1 Diagonal ekuivalen TBDY Lampiran 8B​

BesaranBukuStatiCAD
Kekakuan aksial ekuivalen (EA)e727 960 N727 982 N
Kapasitas gaya diagonal Fmaks10 628 N10 622 N
catatan

Selisih kecil berasal dari pembulatan π dan cos α dalam buku.

4.2 Beban kren jembatan​

BesaranNilai (buku = StatiCAD)
Reaksi roda total366 kN
Berat jembatan166 kN
Bagian massa per roda41,5 kN
Momen rencana balok kren Md692,8 kNm
Gaya geser rencana balok kren Vd516 kN
Momen rencana horizontal64,3 kNm
tip

Semua nilai identik dengan buku.

4.3 R dan D yang berbeda pada bagian atas dan bawah​

KasusBesaran (X / Y)BukuStatiCAD
A (νatas = 0,408 / 0,406)ν0,763 / 0,7620,763 / 0,762
(R̄a)bawah3,932 / 3,9373,931 / 3,935
D̄bawah1,805 / 1,8071,805 / 1,808
B (νatas = 0,320 / 0,261)(R̄a)bawah4,121 / 4,2614,121 / 4,259
D̄bawah1,929 / 2,021,929 / 2,018

4.4 Sambungan TBDY Bab 8​

tip

Seluruh 43 pemeriksaan berhasil; hasilnya identik dengan buku kecuali dua selisih yang disengaja di bawah ini.

SambunganBesaranHasilEvaluasi
MFB (balok atap)Gaya horizontal, momen, kuat geser pin (2Ø36)88,6 kN; 65,77 kNm; 173,3 kNIdentik
MFBGaya tarik tulangan stek358 kN (buku 253,5 kN)Program menerapkan lengan pada TBDY Gambar 8.1; sisi aman
MAB3 (as E)Gaya horizontal (−/+/dengan D −/dengan D +)440 / 335 / 1017 / 912 kNIdentik
MAB3 (as E)Tulangan atas/bawah, luas las1355 / 1032 mm², 5381 mm²Identik
MAB3 (as E)Kapasitas momen MRd− / MRd+286,5 / 409 kNmIdentik
MAB3 (as B)Tulangan stek geser horizontal5512 mm²Identik
MAB3 (as B)Tulangan atas3339 mm² (buku 3630 mm²)Pada perhitungan as B dalam buku, besaran yang berbeda dimasukkan ke dalam rumus; susunan as E dijadikan dasar
GordingKapasitas geser pin, las, dan tekuk114,6 / 113,4 / 347 kNIdentik

4.5 Panel fasad dan geser pada pondasi​

PerhitunganHasil
Panel fasad (10,1 t, R/I = 3, Tp = 0,787 s)Gaya gempa ekuivalen 102,3 kN, batas bawah 41,1 kN — identik
Geser pada pondasi (as E)Rth = 107,5 kN ≥ Vth = 103 kN — identik

5. Perbandingan pada skala bangunan​

Bangunan buku (denah 40×75 m, tinggi 10 m, lantai antara pada elevasi +5,00 di antara as A–C, kren jembatan 200 kN di antara as C–E; balok atap berpin pada kolom, balok lantai penerus momen; R–D berbeda pada bagian bawah) dibangun di StatiCAD.

BesaranBukuStatiCADEvaluasi
SDS / SD11,384 / 0,4771,3836 / 0,477Identik
Tp pada metode ekuivalen0,787 s0,787 sIdentik
Massa total3243 t3165 t−2,4% (detail model)
Proporsi gaya lantai0,576 / 0,4240,576 / 0,424Identik
ν, (R̄a)bawah, D̄bawahBagian 4.3Bagian 4.3Identik
Simpangan antar lantai pada lantai 1 (Y)0,0110,0109Identik
Momen tumpuan balok lantai (as B)−988 kNm−1021 kNm+3%
Periode dominan Tx / Ty (modal)1,107 / 1,042 s0,806 / 0,830 s (atap kaku)Lihat di bawah
info

Selisih periode: Buku memberikan periode dominan pada satu moda; pada model buku, atap bersifat semi-kaku dengan diagonal ekuivalen Lampiran 8B. Pada StatiCAD, dengan asumsi atap kaku, portal berlantai antara dan deretan kolom kantilever bergetar seperti subsistem yang terpisah. Ketika model yang sama dibangun secara independen di SAP2000 v27, periode StatiCAD direproduksi dalam 1% (Bagian 6). Dengan demikian, selisih tersebut bukan berasal dari solusi elemen hingga, melainkan dari idealisasi diafragma atap dan portal.

6. Perbandingan elemen hingga independen dengan SAP2000 v27​

Model elemen hingga yang dibangun program (simpul, batang, pengali penampang efektif, sendi, ujung kaku, massa lantai) dibangun ulang di SAP2000 dengan asumsi yang sama; selain analisis modal, matriks kekakuan tereduksi dibandingkan suku demi suku dengan menerapkan beban satuan pada simpul utama lantai.

ModelBesaranStatiCADSAP2000Selisih
Persegi 3×3 as, 2 lantaiTx / Ty0,6192 / 0,6192 s0,6240 / 0,6240 s0,8%
Persegi panjang 5×2 as, 2 lantaiTx / Ty0,5677 / 0,6362 s0,5677 / 0,6316 s0,0% / 0,7%
Bangunan buku, tanpa diagonalTx / Ty0,8135 / 0,8965 s0,8194 / 0,9005 s0,7% / 0,4%
Bangunan buku, dengan diagonal Lampiran 8B dan gordingTx / Ty0,8314 / 0,9166 s0,8383 / 0,9209 s0,8% / 0,5%

Suku diagonal matriks kekakuan tereduksi bersesuaian dalam 2,5%, dan matriks massa ditemukan identik. Pada turunan bangunan buku dengan balok atap, balok kren, atau balok talang yang dihilangkan, kedua program juga bersesuaian dalam 1%.

7. Evaluasi umum​

tip
  • Elemen penampang variabel dan penampang pracetak telah diverifikasi dengan solusi bentuk tertutup dan SAP2000.
  • Perhitungan Lampiran 8B, kren jembatan, R–D berbeda, sambungan, panel fasad, dan geser pondasi sesuai satu lawan satu dengan contoh numerik dalam buku, kecuali pada titik-titik tempat program menerapkan peraturan di sisi aman.
  • Solusi elemen hingga bersesuaian dalam 1% pada periode dengan model independen yang dibangun di SAP2000 v27.
catatan

Seluruh hasil yang dihasilkan perangkat lunak wajib diperiksa oleh insinyur penanggung jawab.