Penerapan metode elemen batas pada interaksi dinamik balok diatas medium elastik dengan beban harmonik

Abstract

Pada penulisan tesis ini dipelajari analisis interaksi dinamik balok diatas medium elastik akibat beban harmonik. penerapan metode elemen batas dengan studi kasus balok yang terletak diatas medium elastik. Material balok dan medium elastik dianggap homogen dan bersifat linear elastik dan balok dimodelkan dengan panjang berhingga dimana beban terpusat harmonik bekerja pada tengah bentang balok sedangkan medium elastik merupakan medium half space. Analisa dilakukan dengan memodelkan medium elastik dengan metode elemen batas dan balok dengan metode elemen hingga sehingga didapatkan dua persamaan dari dua metode tersebut. Melalui persamaan kompatibiltas dan persamaan keseimbangan, kedua persamaan tersebut dapat digabungkan sehingga didapatkan gaya interaksi antara balok dan medium elastik. Setelah mendapatkan gaya interaksi kemudian dapat dihitung peralihan dan gaya dalam. Dalam studi ini, dilakukan studi parameter yaiu dengan memvariasikan parameter modulus elastisitas tanah dan frekuensi beban. Kesimpulan yang didapat adalah bahwa metode elemen batas dapat diterapkan pada kasus balok diatas medium elastik. Penerapan metode elemen batas yang digabungkan dengan metode elemen hingga membuat perhitungan lebih efisien, karena diskretisasi hanya cukup dilakukan pada bidang kontak antara balok dan medium elastik. Dengan memodelkan medium elastik dengan metode elemen batas juga membuat redaman radiasi termodelkan secara eksak. Pada frekuensi beban yang ditinjau didapatkan amplitudo peralihan membesar 1.3 kali hingga 1.5 kali , amplitudo momen membesar 1.3 kali hingga 1.6 kali, sedangkan amplitudo gaya lintang membesar 1.2 kali hingga 1.3 kali untuk nilai frekuensi beban yang membesar 3 kali semula. Dan Amplitudo peralihan membesar 2.1 kali hingga 2.3 kali, Amplitudo momen membesar 1.75 hingga 1.9 kali, sedangkan amplitudo gaya lintang membesar1.6 hingga 1.8 kali untuk frekuensi beban yang membesar 6x dari nilai semula. Dan pada modulus elastisitas yang dinaikkan 2 kali dari nilai semula didapatkan amplitudo peralihan mengecil 0.25 kali hingga 0.4 kali, dan amplitudo momen mengecil 0.25 kali hingga 0.35 kali, sedangkan amplitudo gaya lintang mengecil 0.6 hingga 0.7 kali dibandingkan dengan nilai frekuensi beban yang sama. Untuk mengetahui apakah metode yang diterapkan memberikan hasil yang valid, dilakukan pula pembandingan dengan hasil analisis balok diatas medium elastik akibat beban statik dengan metode elemen hingga dengan bantuan program komputer SAP 2000, dimana dari pemeriksaan tersebut didapatkan selisih hasil peralihan antara kedua metode berkisar 2% hingga 6% sehingga dapat disimpulkan metode yang dipakai telah mampu menyajikan hasil yang valid.