3.5 SIFAT-SIFAT MATERIAL
3.5.4 KUMPULAN DATA MATERIAL UNTUK PELAT :
Elemen pelat digunakan untuk memodelkan perilaku dari dinding yang tipis, pelat atau cangkang yang tipis. Perilaku dari elemen pelat dapat dibedakan antara perilaku elastis dan elastoplastis.
Sifat-sifat kekakuan :
Untuk perilaku elastis, kekakuan aksial, EA, dan kekakuan lentur, EI, diperlukan sebagai sifat material. Pada model axi-simetri maupun model regangan bidang, nilai EA dan EI merupakan kekakuan per satuan lebar dalam arah keluar dari bidang gambar. Karena itu,
kekakuan aksial, EA, dimasukkan dalam satuan gaya per satuan panjang dan kekakuan lentur, EI, dimasukkan dalam satuan gaya kali satuan panjang kuadrat per satuan panjang. Dari rasio EI terhadap EA, ketebalan ekivalen dari pelat (deq) secara otomatis dihitung dari persamaan :
deq =
EA EI
⋅ 12
Uuntuk pemodelan pelat, PLAXIS menggunakan teori balok Mindlin seperti dideskripsikan dalam Referensi 2. Hal ini berarti bahwa selain lentur, deformasi geser pada pelat juga ikut diperhitungkan. Kekakuan geser dari pelat ditentukan dari :
Kekakuan geser =
( ) ( )
(
ν)
ν + d E + EA eq 1 12 m 1 5 1 12 5 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅Hal ini mempunyai implikasi bahwa kekakuan geser ditentukan berdasarkan asumsi bahwa pelat mempunyai potongan melintang berbentuk persegi panjang. Dalam kasus pemodelan dinding yang solid, hal ini memberikan deformasi geser yang benar. Walaupun demikian, pada kasus penggunaan profil baja seperti pada dinding turap, deformasi geser yang dihitung kemungkinan akan bernilai terlalu besar. Hal ini dapat diperiksa dengan mengevaluasi nilai deq. Untuk elemen berupa profil baja, deq setidak-tidaknya harus bernilai 10 kali lebih kecil daripada panjang pelat untuk memastikan agar deformasi geser yang terjadi dapat diabaikan.
Angka Poisson
Selain parameter kekakuan seperti di atas, juga diperlukan masukan berupa angka Poisson, ν. Untuk struktur tipis dengan profil tertentu atau struktur yang relatif fleksibel dalam arah keluar dari bidang gambar (seperti turap baja), disarankan untuk memasukkan nilai nol untuk angka Poisson. Untuk struktur yang benar-benar masif (seperti dinding beton) akan lebih realistis jika dimasukkan angka Poisson yang sebenarnya sebesar 0.15.
Karena pemodelan PLAXIS lebih berupa pelat (yang diperpanjang pada arah keluar dari bidang gambar) daripada berupa balok, maka nilai angka Poisson akan mempengaruhi kekakuan lentur dari pelat sebagai berikut :
Nilai masukan kekakuan lentur EI
Nilai kekakuan lentur yang diamati EI / (1 – ν2)
Efek angka Poisson yang semakin meningkat diakibatkan oleh tegangan dalam arah keluar dari bidang gambar (σzz) dan fakta bahwa regangan dicegah untuk terjadi pada arah ini.
Berat
Dalam kumpulan data material untuk pelat dapat ditentukan nilai berat dari pelat, yang dimasukkan dalam satuan gaya per satuan luas. Untuk struktur yang relatif masif, pada prinsipnya berat elemen pelat diperoleh dengan mengalikan berat isi material dengan ketebalannya. Perhatikan bahwa dalam model elemen hingga, pelat berada di atas suatu kontinum sehingga 'menimpa' tanah. Untuk menghitung berat total dari tanah dengan struktur secara akurat, maka berat isi material pelat yang dimasukkan harus dikurangi dengan berat isi tanah terlebih dahulu. Berat turap atau sheet-pile (dalam satuan tegangan per satuan luas) umumnya diberikan oleh pihak pembuatnya. Nilai tersebut dapat langsung digunakan karena pada umumnya turap seperti ini hanya menempati volume yang relatif kecil.
Berat dari elemen pelat diaktifkan bersamaan dengan berat dari tanah yang diatur oleh parameter ΣMweight.
Parameter kekuatan (plastisitas)
Plastisitas dapat diikutsertakan dalam perhitungan dengan menentukan momen lentur maksimum, Mp. Momen lentur maksimum diberikan dalam satuan gaya kali satuan panjang per satuan lebar. Selain momen lentur maksimum, gaya aksial juga dibatasi oleh parameter Np. Gaya aksial maksimum, Np, diberikan dalam satuan gaya per satuan lebar. Saat kombinasi momen lentur dan gaya aksial bekerja pada suatu pelat, maka momen lentur aktual atau gaya aksial dimana plastisitas terjadi akan lebih kecil daripada Mp atau
Np. Hubungan antara Mp atau Np ditunjukkan dalam Gambar 3.30.
Gambar 3.30 Kombinasi momen lentur maksimum dan gaya aksial maksimum Bentuk 'berlian' tersebut menyatakan kombinasi batas dari gaya-gaya yang menyebabkan terjadinya plastisitas. Kombinasi gaya di dalam 'berlian' hanya akan menyebabkan terjadinya deformasi elastis saja. Manual Dasar Teori menjelaskan secara detil bagaimana PLAXIS memperhitungkan plastisitas dari elemen pelat. Secara pra-pilih
Np
Mp Mp
Np
M N
momen maksimum adalah sebesar 1⋅1015 satuan jika jenis material diatur ke elastis (pra-pilih).
Momen lentur dan gaya aksial dihitung pada titik-titik tegangan dari elemen balok (Gambar 3.7). Jika Mp atau Np dilampaui, tegangan akan didistribusikan kembali sesuai dengan teori plastisitas, sehingga nilai maksimum tersebut tetap sesuai dengan teori tersebut. Hal ini akan menyebabkan deformasi plastis yang irreversible atau tidak dapat kembali seperti semula Keluaran dari momen lentur dan gaya aksial akan diberikan dalam tiap titik nodal, sehingga nilai-nilai pada posisi titik-titik tegangan diperoleh melalui suatu ekstrapolasi. Mengingat posisi dari titik-titik tegangan dalam elemen balok, maka nilai momen lentur pada titik nodal dapat sedikit melebihi nilai Mp.
Perubahan kumpulan data material dari pelat dapat dilakukan dalam lingkup kerja tahapan konstruksi. Walaupun demikian, penting untuk tidak mengubah rasio dari
EI/EA, karena hal tersebut akan menimbulkan gaya yang tidak seimbang (Bab 3.3.2). 3.5.5 KUMPULAN DATA MATERIAL UNTUK GEOGRID
Geogrid merupakan elemen elastis dan fleksibel yang menyatakan material berbentuk lembaran yang fleksibel. Geogrid tidak dapat menerima gaya tekan. Satu-satunya sifat dalam kumpulan data geogrid adalah kekakuan aksial elastis, EA, yang dimasukkan dalam satuan gaya per satuan lebar. Kekakuan aksial, EA, umumnya diberikan oleh pihak pembuat geogrid dan dapat ditentukan dari suatu diagram yang menggambarkan memanjangnya geogrid terhadap gaya yang diberikan dalam arah longitudinal. Kekakuan aksial adalah rasio dari gaya per satuan lebar dan regangan aksial (Δl/l dimana Δl adalah memanjangnya geogrid dan l adalah panjang awalnya).
EA = l l F
Δ