Pengertian Analisis Struktur Menggunakan Metode LRFD dan ASD

  

Bameswarablogs -- Dalam perencanaan struktur biasanya para Civil Engineer sering menggunakan metode LRFD dan ASD, lalu munculah pertanyaan apa sih yang dimaksud LRFD dan ASD? Baik, pada postingan ini sedikit membahas sesuatu yang berhubungan dengan Analisa Struktural dimana pokok pembahasannya mengenai LRFD dan ASD.

ASD (Allowable Strength Design) dan LRFD (Load and Resistance Factor Design) adalah metodologi atau filosofi yang menyediakan alur kerja umum untuk desain elemen struktural. Perancangan elemen struktur bertujuan untuk menjaga kesehatan masyarakat, keselamatan, dan kesejahteraan umum penghuni struktur dan struktur itu sendiri. Tujuan ini terpenuhi ketika unsur-unsur dalam struktur diproporsikan sedemikian rupa sehingga, pada beban tertentu, unsur-unsur tersebut tidak mencapai keadaan batas.

Di satu sisi, LRFD adalah singkatan dari Load and Resistance Factor Design. Singkatnya, ini terdiri dari proporsi elemen struktur menggunakan beberapa faktor untuk mengurangi ketahanannya sedemikian rupa sehingga tidak ada keadaan batas yang dapat diterapkan ketika struktur dikenai beberapa kombinasi beban LRFD yang sesuai. Kombinasi beban tersebut merupakan hasil pemfaktoran beban aktual (nominal) dengan faktor lain untuk mendapatkan kondisi pembebanan ultimate state. Dalam desain struktur baja dan kayu, istilah "LRFD" digunakan untuk merujuk pada metode ini, namun untuk desain struktur beton dan pasangan bata, istilah "desain kekuatan" lebih disukai ketika mengacu pada metode ini.

Di sisi lain, ASD adalah singkatan dari Allowable Stress Design (Terkadang juga disebut sebagai Permissible Stress Design). Singkatnya, ini terdiri dari bagian struktural yang proporsional sedemikian rupa sehingga tegangan yang dihitung secara elastis pada tahap analisis di bawah beban nominal tidak melebihi beberapa tegangan izin yang ditentukan. Metode ini juga dikenal sebagai "desain stres kerja". Beban nominal, di mana tegangan elastis dihitung, berasal dari kombinasi beban ASD.

Apa perbedaan antara Kemudahan Servis (Serviceability) dan Kekuatan (Strength) ?

Ada dua jenis status batas; kemudahan servis dan kekuatan. Keadaan batas layan tercapai ketika struktur dinilai tidak berguna untuk fungsi yang dimaksudkan, hal ini biasanya terkait dengan batas defleksi atau perpindahan. Definisi AISC tentang Kemudahan Servis adalah “keadaan di mana fungsi bangunan, penampilan, pemeliharaan, daya tahan, dan kenyamanan penghuninya dipertahankan dalam penggunaan normal.” Keadaan batas kekuatan tercapai ketika struktur menjadi tidak aman, sebelum keruntuhan akhir ketika kekuatan material terlampaui.

Secara umum, kemudahan layan harus dipenuhi sedangkan batas kekuatan memastikan keamanan struktur dan harus dipenuhi. Cara yang baik untuk melihat ini adalah apa hasil atau efek dari keadaan batas yang terlampaui ini? Jika Batas Kekuatan tercapai, struktur kemungkinan akan mengalami beberapa konsekuensi serius seperti tekuk, ketidakstabilan, luluh atau kegagalan total. Jika masalah Kemudahan Servis terlampaui, hal ini umumnya memengaruhi orang dan penggunaan bangunan, misalnya penghuni mungkin merasa tidak nyaman jika terjadi deformasi atau getaran yang berlebihan di dalam bangunan. Hal ini bukan untuk mengabaikan tingkat keparahan atau keseriusan dalam memenuhi pemeriksaan kelayakan servis, karena hal ini umumnya diwajibkan dalam kontrak, memengaruhi penggunaan bangunan, dan sangat mahal untuk memperbaikinya jika terjadi kegagalan.

Lalu Perbedaan utama antara ASD dan LRFD ?

Load Combinations (Combinasi Pembebanan)

Saat menggunakan ASD, faktor kombinasi beban tidak meningkatkan nilai beban layanan yang digabungkan tetapi mewakili beban layanan aktual. Sebagian besar kombinasi dalam ASD menyertakan beban mati dengan faktor satuan, dan bila digabungkan dengan beban dinamis seperti angin, salju, dan gempa bumi, beban mati dikalikan dengan angka kurang dari satu, memperhitungkan keseimbangan antara probabilitas alam, ekonomi. , dan keamanan. Untuk informasi selengkapnya, periksa artikel kombinasi beban ASD.

Sebaliknya, kombinasi beban di LRFD meningkatkan nilai beban layanan, dengan menggunakan faktor lebih besar dari satu di sebagian besar kombinasi. Faktor-faktor ini menjelaskan ketidakpastian tentang beban dinamis, dan kemungkinan melampaui beban statis yang diharapkan selama siklus hidup struktur. Untuk informasi selengkapnya, periksa artikel kombinasi beban LRFD.

Batasi Ketidaksetaraan Keadaan (Limit State Inequalities)

Pada Metode ASD, ketidaksetaraan keadaan batas dinyatakan sebagai:

Ra≤Rn/Ω

Di mana Ra, adalah Kekuatan yang Diperlukan berdasarkan beban yang diterapkan sesuai kombinasi beban ASD. Rn adalah Kekuatan Nominal yang diberikan oleh elemen yang diperiksa, dan Ω adalah faktor keamanan. Fraksi di sebelah kanan sesuai dengan kekuatan yang diijinkan, yang merupakan batas atas yang secara teoritis dikenakan pada bahan struktur.

Pada Metode LRFD, ketidaksetaraan keadaan batas terlihat seperti ini:

Ra≤ϕ⋅Rn

Di mana Ra, adalah Kekuatan yang Dibutuhkan berdasarkan beban yang diterapkan sesuai dengan kombinasi beban LRFD. Rn adalah Kekuatan Nominal yang diberikan oleh anggota yang diperiksa, dan ϕ adalah faktor resistansi yang bervariasi tergantung pada keadaan batas yang diperiksa. Fraksi di sebelah kanan sesuai dengan kekuatan desain, yang merupakan batas atas yang secara teoritis dikenakan pada bahan struktur.

Kekuatan yang Tersedia

Di ASD, kekuatan yang tersedia disebut sebagai kekuatan yang diijinkan, sedangkan di LRFD disebut kekuatan desain. Dalam pertidaksamaan keadaan batas, itu adalah istilah di sisi kanan. Secara grafis, dalam kurva regangan-tegangan material generik, kekuatan yang tersedia terlihat seperti pada gambar di bawah ini, di mana kekuatan yang tersedia untuk ASD jelas lebih rendah daripada untuk LRFD. Namun, ini tidak berarti bahwa LRFD selalu kurang konservatif dibandingkan ASD karena kekuatan yang dibutuhkan (sisi kiri pertidaksamaan) juga ditingkatkan oleh beberapa faktor dalam LRFD.

Untuk Pendekatan Metode ASD, faktor keamanan dianggap konstan pada kombinasi beban yang berbeda, hanya bervariasi untuk kondisi keadaan batas yang berbeda: gaya aksial, momen lentur, momen torsi, dan gaya geser.

Faktor Keamanan (Factor Safety)

Untuk filosofi ASD, faktor keamanan dianggap konstan pada kombinasi beban yang berbeda, hanya bervariasi untuk kondisi keadaan batas yang berbeda: gaya aksial, momen lentur, momen torsi, dan gaya geser.

Untuk LRFD, faktor keamanan tidak eksplisit dalam pertidaksamaan keadaan batas, tetapi faktor keamanan yang efektif dapat diturunkan sebagai berikut:

Ra=U⋅(Rserviceloads)≤ϕ⋅Rn

Rserviceloads≤RnU/ϕ=RnΩeff,LRFD

Di mana U adalah faktor beban berbeda yang spesifik untuk setiap kombinasi beban, oleh karena itu faktor keamanan efektif dalam LRFD bervariasi tergantung pada kombinasi beban dan kondisi keadaan batas (tekuk, geser, aksial, torsi) yang dipertimbangkan. Yang mengatakan, LRFD memperhitungkan ketidakpastian beban yang diterapkan dan kekuatan yang tersedia dengan lebih baik, menyebarkan faktor dalam kombinasi beban yang berbeda dan kondisi keadaan batas.

Perbandingan Diagram Alir (Flowchart Comparison)

Untuk perbandingan lebih lanjut antara Limit State dan ASD (atau Permissible Stress), lihat diagram di bawah ini:

Semoga Bermanfaat.

Ditulis oleh Bameswara

Related Posts:

Tweet

Mengukur Kecepatan Arah Angin

Bameswarablogs -- Sampai jumpa kembali apakabar dan semoga dalam keadaan baik-baik saja, cukup lama tidak menyapa dengan sebuah tulisan dan memberikan edukasi. Pada kesempatan ini maka tidak mau menyiayiakan waktu untuk berbagi sedikit pengetahuan menganai bagaimana cara untuk memperkirakan atau mengukur kecepatan arah angin.

Ilustrasi dari Unsplash

Pembaca yang Budiman (Berbudi dan Beriman) tentunya kalian pernah merasakan hembusan angin yang sejuk pada saat menyentuh kulit Anda, tapi pernahkah berpikir bagaimana caranya Anda mengukur kecepatan hembusan arah angin tersebut, sementara angin hanya bisa dirasakan keberadaannya dan tidak dapat dilihat oleh indra penglihatan, jika diantara kalian pernah ada yang pernah melihat bagaimana zat angin maka beri tahu di kolom komentar atau hubungi kontak blog ini karena mau diberikan hadiah dan mau belajar bagaimana cara melihat zat angin tersebut. haha

Pada postingan terdahulu di Bameswarablogs pernah membahas mengenai pengertian angin muson, angin pasat, angin  siklon dan angin fohn, pada postingan itu dijelaskan bahwa Angin merupakan gerakan udara yang bergerak sejajar dengan permukaan bumi dari tekanan maksimum ke tekanan minimum. Dimana tekanan angin minimum itu disebut dengan sebutan Depressi, adanya hembusan angin di muka bumi ini terjadi akibat adanya perbedaan tekanan udara, yang mana udara terjadi diakibatkan oleh adanya perbedaan pemanasan matahari terhadap permukaan bumi.

Angin memiliki kecepatan yang dapat ditentukan berdasarkan satuan meter per detik (m/s) atau kilometer per jam (km/hour), menurut hukum Stevenson 1 menyatakan bahwa kekuatan angin bertiup berbanding lurus dengan gradien barometernya, itu artinya semakin besar value gradien barometrnya maka kekuatan angin akan semakin kuat berhembus.

Untuk mengetahui kecepatan angin pada saat melakukan pelayaran sering menggunakan Skala Beaufort, namun bagi seseorang yang memang memiliki hubungan profesi sebagai pengukur kecepatan angin biasanya menggunakan sebuah alat teknologi bernama Anemometer yang sangat jarang sekali alat ini dijumpai oleh orang yang tidak berhubungan langsung dengan pengukuran kecepatan angin.

Berbeda halnya seperti  mengetahui arah angin bahkan dengan mudah kita dapat mempraktekannya secara langsung misalya dengan menerbangkan benda ke udara atau dengan mengamati gerakan asap, dan biasanya dilapangan pesawat udara arah angin dapat dilihat dari arah wind sock atau kaos angin.

Gambar Ayam Mata Angin

Bahkan pada rumah zaman dahulu sering diberikan sebuah model replika ayam jantan diatas atap rumah yang tujuannya untuk mengetahui arah angin, biasanya pada rumah adat tradisional juga ada penunjuk arah angin akan tetapi bentuknya berbeda bukan berupa ayam jantan tetapi biasanya hanya kincir angin yang diberikan panah dibawah atau dibagian atasnya, dan fungsinya sebenarnya sama saja.

Adapun angin memiliki nama yang beragam, Cyclone merupakan angin yang berpilin (diameter 50 s.d 1600 km) ke arah pusat, bertekanan atmosfer rendah dengan putaran arah yang berlawanan jarum jam di belahan bumi utara dan searah jarum jam di belahan bumi selatan. Disebabkan tekanannya rendah biasanya menyebabkan awan dan hujan, cyclone juga sering dinamakan dengan sebutan badai (storm). (Melaragno:1982)

Angin badai merupakan angin yang memiliki kecepatan antara 120 Km/Jam, seperti badai tropis (tropical cyclone), dinamakan sebagai hurricane.

Angin Tornado merupakan badai terdahsyat yang melebihi hurricane, meski memiliki diameter hanya sebesar 50 km (diameter minimum cyclone), angin ini sering terjadi di bagian wilayah Amerika, dimana kecepatan berputarnya bisa mencapai 510 km/jam dan membentuk sebuah pusaran mengerucut,

Angin Exphoon merupakan angin hurricane di wilayah laut Pasifik. Angin ini hanya berhembus dibagian wilayah laut Pasifik dan tidak akan berhembus di bagian wilayah lain. 

Mengukur Kecepatan Angin Menggunakan Anenometer

Gambar Anonemeter

Anemometer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur seberapa besar kecepatan angin, alat ini merupakan alat yang berguna dalam perkiraan cuaca. Kata Anemo diambil dari serapan bahasa Greek/Yunani yaitu Anemos yang berarti udara. Sedangkan kata Meter berasal dari kata Metreo yang berarti mengukur, menghitung atau membandingkan.

Anemometer telah diperkenalkan pertama kali oleh Leon Battista Alberti pada tahun 1450 yang merupakan seorang arsitek berkewarganegaraan Italia.

Leon Battista Alberti

Leon Battista Alberti (1404-1472 CE) sebenarnya bukan hanya dikenal sebagai seorang aristek, akan tetapi dia juga dikenal sebagai seorang sarjana italia, matematikawan, dan seorang yang mendukung pandangan humanisme Renaisans. L. Battista Alberti lahir di Genoa pada tanggal 14 Februari 1404 Masehi. 

Berkat pengenalan pertama kali Alberti maka Anemometer digunakan sebagai alat ukur untuk mengukur kecepatan arah angin, Dimana cara kerja dari alat ini sangatlah sederhana seperti halnya sebuah kincir angin, anemometer akan bergerak saat tertiup angin ketika alat ini diletakan pada luar ruangan, baling-baling atau mengkokan dari alat ini akan berputar mengikuti arah mata angin. 

Apabila putaran dari mangkukan semakin besar, dapat disimpulkan bahwa angin sangat kencang berhembus, namun apabila anonemeter tidak mengalami perubahan atau diam tidak bergerak, maka tidak adanya hembusan angin. Pada bagian bawah anonemeter memiliki suatu bentuk menyerupai kompas yang berfungsi sebagai penghitung kecepatan angin dalam satuan detik, lihat contoh gambar anonemeter kuno dibawah ini.

Gambar Anonemeter Manual

Anenometer meskipun tergolong alat yang dapat membantu kehidupan manusia akan tetapi bukan berarti alat ini bisa memiliki fungsi yang beragam (multifungsi) penggunaan dan kegunaannya hanya cukup sebagai alat pembantu dalam perngukuran cuaca dan arah mata angin. Berikut beberapa fungsi dari anonemter diantaranya : 

Fungsi Anonemeter :

1. Sebagai alat mengukur kecepatan angin
2. Sebagai alat untuk memprediksi perkiraan cuaca pada hari berikutnya
3. Sebagai alat untuk mengukur tinggi rendahnya gelombang laut, biasanya digunakan saat berlayar
4. Sebagai alat untuk memperkirakan arus air laut 
5. Sebagai alat untuk memperkirakan arah dari arus laut
6. Sebagai alat untuk mengetahui nilai dari besarnya kekuatan angin yang berhembus

Anonemeter juga dalam cara penggunaannya cukup terbilang tidak begitu sulit, berikut ini beberapa panduan cara menggunakan alat anonemeter untuk mengukur kecepatan arah angin.

Cara Menggunakan Anonemeter :

1. Menentukan arah angin dari manakah datangnya, lalu siapkan  anonemeter sesuai dengan lokasi yang telah ditentukan
2. Menyalakan anonemeter dengan menekan tombol ON/OFF atau tombol Power
3. Pastikan layar tampilan (display) menghadap pada arah mu dan angin yang akan datang dari arah belakang tampilan layar anonemeter
4. Perhatikan angka yang menujukkan kecepatan angin pada layar tampilan jika perlu catat setiap detiknya
5. Apabila angka pada layar display menunjukan nilai konstan/tetap, tekan tombol hold, lalu catat hasilnya
6. Selamat anda telah berhasil mengukur kecepatan arah angin

Mungkin itu saja postingan bagaimana mengukur kecepatan arah angin, semoga bermanfaat. See you next time

Related Posts:

Tweet