6. perhitungan numerik pelat · 100 universitas kristen petra 6.2. patch test seperti telah...
TRANSCRIPT
99 Universitas Kristen Petra
6. PERHITUNGAN NUMERIK PELAT
Pada bab ini akan dilakukan perhitungan numerik untuk menguji kestabilan,
keakuratan, dan kekonvergensian dari elemen makro segitiga pada pelat Reissner-
Mindlin dengan menggunakan teknik DSG. Hasil yang didapat selanjutnya akan
dibandingkan dengan solusi eksak. Pengujian yang dilakukan terdiri dari uji
stability, patch test dengan 2 macam model yaitu constant curvature dan constant
shear test, pelat dengan bentuk lingkaran, bentuk segiempat, rhombic plate, dan
pengujian distorsi geometri serta geometric invariant.
6.1. Uji Stability
Pada bab ini akan dibahas mengenai kestabilan dari elemen makro segitiga
tersebut. Uji kestabilan ini dilakukan dengan menghitung rank dari matriks
kekakuan elemen makro segitiga tersebut. Rank adalah jumlah maksimum dari
vektor baris atau vektor kolom yang linearly independent. Elemen makro segitiga
tersebut dianggap stabil jika memiliki nilai rank sebesar 6. Konfigurasi elemen
makro segitiga yang digunakan terlihat seperti Gambar 6.1.
(a) (b) (c)
Gambar 6.1. (a) Elemen makro segitiga; (b) Konfigurasi 1; (c) Konfigurasi 2
Dengan menggunakan konfigurasi elemen makro segitiga seperti pada
Gambar 6.1b, dihasilkan rank sebesar 5, sehingga elemen makro segitiga tersebut
tidaklah stabil. Sedangkan dengan menggunakan konfigurasi elemen makro
segitiga seperti pada Gambar 6.1c, dihasilkan rank sebesar 6, sehingga elemen
makro segitiga tersebut stabil. Demikian, konfigurasi elemen makro segitiga yang
digunakan seperti terlihat pada Gambar 6.1c.
100 Universitas Kristen Petra
6.2. Patch Test
Seperti telah disebutkan di atas, patch test yang dilakukan terdiri dari constant
curvature test dan constant shear deformation test. Adapun untuk masing - masing
pengujian beban yang diberikan berupa prescribed displacement dan prescribed
forces pada keempat titik nodal pojok. Bentuk pelat dan properti material yang
digunakan dapat dilihat pada Gambar 6.2.
Gambar 6.2. Contoh soal untuk patch test
Sumber: Sugianto (2016, p. 94) dikutip dari Katili (1993, p. 1870)
6.2.1. Constant Curvature Test
Pengujian dilakukan untuk berbagai macam ketebalan mulai dari ℎ 𝐿⁄ =
10−4 hingga ℎ 𝐿⁄ = 104. Untuk beban prescribed displacement dapat dilihat pada
persamaan (6.1), pelat diberi perletakan jepit pada titik 1, 2, 3 dan 4. Sedangkan
untuk beban prescribed forces, pelat diberi perletakan sendi dalam jumlah
minimum dimana perletakan hanya digunakan untuk membuat pelat dalam keadaan
stabil. Dalam analisis ini, perletakan sendi diletakkan hanya pada titik 1, 2, dan 4.
Untuk beban prescribed forces dapat dilihat pada Gambar 6.3.
𝑤 = −1
2𝑥2 −
1
2𝑦2 −
1
2𝑥𝑦; 𝜓𝑥 = − (𝑥 +
𝑦
2) ; 𝜓𝑥 = − (𝑦 +
𝑥
2) (6.1)
Gambar 6.3. Gaya nodal ekivalen saat 𝑀𝑥 = 𝑀𝑦 = 𝑀𝑥𝑦 = 1
Sumber: Sugianto (2016, p. 95)
101 Universitas Kristen Petra
6.2.1.1. Prescribed Displacement
Hasil pengujian dengan prescribed displacement dapat dilihat pada Tabel
6.1. Pada tabel 6.1. displacement di titik 5 menghasilkan defleksi (w), rotasi arah x
(𝜓𝑥), dan rotasi arah y (𝜓𝑦), yang sama dengan hasil eksak. Hasil eksak yang
dihasilkan berlaku untuk berbagai macam ketebalan, yaitu dengan nilai 𝑤5 =
−33.5, 𝜓𝑥5 = −5.5, dan 𝜓𝑦5 = −8. Hal itu juga berlaku untuk momen, momen
yang dihasilkan adalah konstan dan eksak, sesuai dengan rasio h/L–nya masing-
masing. Nilai eksak momen untuk rasio h/L = 10-4 yaitu 𝑀𝑥 = 𝑀𝑦 = 1.1905 10−7
dan 𝑀𝑥𝑦 = 3.2051 10−8, sementara nilai eksak momen untuk rasio h/L = 104 yaitu
𝑀𝑥 = 𝑀𝑦 = 1.1905 1017, 𝑀𝑥𝑦 = 3.2051 1016. Kemudian untuk gaya geser, hasil
yang dihasilkan sama dengan hasil eksak yaitu nol kecuali untuk rasio h/L = 104.
Sehingga dapat dikatakan bahwa elemen linear makro segitiga pelat Reissner-
Mindlin lolos constant curvature test dengan beban prescribed displacement.
Tabel 6.1. Hasil Analisis Displacement, Momen, dan Gaya Geser, untuk
Prescribed Displacement dengan Rasio ℎ 𝐿⁄ = 10−4 sampai ℎ 𝐿⁄ = 104
h/L w 𝜓𝑥 𝜓𝑦 Mx My Mxy Qx Qy
0,0001 -33.5 -5.5 -8 1.19E-07 1.19E-07 3.21E-08 1.94E-16 -9.99E-16
0,001 -33.5 -5.5 -8 1.19E-04 1.19E-04 3.21E-05 4.17E-14 5.42E-14
0,01 -33.5 -5.5 -8 1.19E-01 1.19E-01 3.21E-02 1.07E-13 -1.42E-14
0,1 -33.5 -5.5 -8 1.19E+02 1.19E+02 3.21E+01 2.16E-12 2.27E-12
1 -33.5 -5.5 -8 1.19E+05 1.19E+05 3.21E+04 1.59E-12 4.55E-13
10 -33.5 -5.5 -8 1.19E+08 1.19E+08 3.21E+07 9.46E-11 -4.37E-11
100 -33.5 -5.5 -8 1.19E+11 1.19E+11 3.21E+10 -1.13E-06 5.75E-07
1000 -33.5 -5.5 -8 1.19E+14 1.19E+14 3.21E+13 0.00E+00 -4.66E-10
10000 -33.5 -5.5 -8 1.19E+17 1.19E+17 3.21E+16 -1.06E+00 5.37E-01
6.2.1.2. Prescribed Forces
Pada Tabel 6.2. dapat dilihat bahwa momen yang dihasilkan sudah sesuai
dengan yang diharapkan pada semua rasio h/L, yaitu bernilai konstan dan eksak
sebesar 𝑀𝑥 = 𝑀𝑦 = 𝑀𝑥𝑦 = −1. Kemudian nilai displacement dan gaya gesernya
sama dengan hasil eksak pada semua rasio h/L. Sehingga dapat dikatakan bahwa
elemen linear makro segitiga pelat Reissner-Mindlin lolos constant curvature test
dengan beban prescribed forces untuk displacement, momen, dan gaya geser.
102 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.2. Hasil Analisis Displacement, Momen, dan Gaya Geser, untuk
Prescribed Forces dengan Rasio ℎ 𝐿⁄ = 10−4 sampai ℎ 𝐿⁄ = 104
h/L w 𝜓𝑥 𝜓𝑦 Mx My Mxy Qx Qy
0,0001 6.30E+07 8.40E+07 4.80E+07 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -4.12E-08 -9.43E-08
0,001 6.30E+04 8.40E+04 4.80E+04 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.38E-09 -1.70E-09
0,01 6.30E+01 8.40E+01 4.80E+01 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -5.06E-12 -9.38E-13
0,1 6.30E-02 8.40E-02 4.80E-02 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 4.42E-14 -1.09E-13
1 6.30E-05 8.40E-05 4.80E-05 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 3.47E-16 7.98E-17
10 6.30E-08 8.40E-08 4.80E-08 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -3.16E-16 -1.86E-16
100 6.30E-11 8.40E-11 4.80E-11 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -7.04E-17 -2.60E-16
1000 6.30E-14 8.40E-14 4.80E-14 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.46E-16 -1.54E-16
10000 6.30E-17 8.40E-17 4.80E-17 -1.00E+00 -1.00E+00 -1.00E+00 6.32E-17 -1.85E-16
6.2.2. Constant Shear Test
Sama dengan bentuk pengujian sebelumnya, beban yang diberikan pada
pengujian constant shear test juga menggunakan prescribed displacement dan
prescribed forces. Untuk beban prescribed displacement dapat dilihat pada
persamaan (6.2) sebagai berikut:
𝑤 =1
2𝑥 +
1
2𝑦; 𝜓𝑥 = −
1
2; 𝜓𝑦 = −
1
2 (6.2)
dan pengujian dilakukan untuk berbagai macam ketebalan mulai dari ℎ 𝐿⁄ = 10−4
hingga ℎ 𝐿⁄ = 104. Sedangkan untuk beban prescribed forces dapat dilihat pada
Gambar 6.4.
Gambar 6.4. Gaya nodal ekivalen saat 𝑄𝑥 = 1, dan 𝑄𝑦 = 0
Sumber: Sugianto (2016, p. 100) dikutip dari Katili (1993, p. 1897)
103 Universitas Kristen Petra
6.2.2.1. Prescribed Displacement
Hasil pengujian dengan prescribed displacement dapat dilihat pada Tabel
6.3. Pada Tabel 6.3. menunjukkan bahwa untuk h/L ≥ 10 hasil displacement sama
dengan hasil eksak yaitu, 𝑤5 = 4.5000, 𝜓𝑥5 = −0.5000, dan 𝜓𝑦5 = −0.5000 dan
hasil gaya geser sama dengan hasil eksak yaitu, 𝑄𝑥 = 𝑄𝑦 = 0.32051 untuk h/L =
10-4 dan 𝑄𝑥 = 𝑄𝑦 = 3.2051 107 untuk h/L = 104. Tetapi untuk momen, hasil
analisis menunjukkan tidak sama dengan hasil eksak yaitu 𝑀𝑥 = 𝑀𝑦 = 𝑀𝑥𝑦 = 0
karena terjadi round-up error. Kemudian gaya geser untuk h/L ≤ 1, tidak sama
dengan eksak karena tidak mungkin ada gaya geser tanpa ada momen kecuali pelat
dipertebal. Sehingga dapat dikatakan bahwa elemen linear makro segitiga pelat
Reissner-Mindlin lolos constant shear test dengan beban prescribed displacement.
Tabel 6.3. Hasil Analisis Displacement, Momen, dan Gaya Geser, untuk
Prescribed Displacement dengan Rasio ℎ 𝐿⁄ = 10−4 sampai ℎ 𝐿⁄ = 104
h/L w 𝜓𝑥 𝜓𝑦 Mx My Mxy Qx Qy
0,0001 4.5000 1.5000 1.5000 -1.46E-08 3.57E-09 -2.96E-09 -5.01E-02 -7.63E-02
0,001 4.4996 1.5001 1.4999 -1.46E-05 3.57E-06 -2.96E-06 -5.01E-01 -7.63E-01
0,01 4.4618 1.5045 1.4946 -1.46E-02 3.54E-03 -2.93E-03 -5.10E+00 -7.58E+00
0,1 4.0110 1.2929 1.2037 -1.32E+01 2.81E+00 -2.38E+00 -1.70E+01 -2.06E+01
1 4.4463 -0.2791 -0.2576 -1.58E+03 4.88E+02 -3.91E+02 2.76E+03 2.76E+03
10 4.4997 -0.4971 -0.4967 -2.08E+04 7.02E+03 -5.57E+03 3.20E+04 3.20E+04
100 4.5000 -0.5000 -0.5000 -2.09E+05 7.05E+04 -5.59E+04 3.21E+05 3.21E+05
1000 4.5000 -0.5000 -0.5000 -2.09E+06 7.05E+05 -5.59E+05 3.21E+06 3.21E+06
10000 4.5000 -0.5000 -0.5000 -2.09E+07 7.05E+06 -5.59E+06 3.21E+07 3.21E+07
6.2.2.2. Prescribed Forces
Hasil pengujian dengan prescribed forces dapat dilihat pada Tabel 6.4.
Pada Tabel 6.4. menunjukan bahwa untuk h/L ≥ 10 hasil displacement sama dengan
hasil eksak yaitu, 𝑤5 = 6.24 10−8, 𝛽𝑥5 = 0, dan 𝛽𝑦5 = 0 untuk h/L = 104 dan hasil
gaya geser sama dengan hasil eksak yaitu, Qx = 1 untuk semua rasio h/L. Kemudian
gaya geser untuk h/L ≤ 1, tidak sama dengan eksak karena tidak mungkin ada gaya
geser tanpa ada momen kecuali pelat dipertebal. Sehingga dapat dikatakan bahwa
elemen linear pelat makro segitiga Reissner-Mindlin lolos constant shear test
dengan beban prescribed forces.
104 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.4. Hasil Analisis Displacement, Momen, dan Gaya Geser, untuk
Prescribed Forces dengan Rasio ℎ 𝐿⁄ = 10−4 sampai ℎ 𝐿⁄ = 104
h/L w 𝜓𝑥 𝜓𝑦 Mx My Mxy Qx Qy
0,0001 3.09E+08 1.20E+08 -3.60E+07 -5.00E+00 -8.04E-08 -1.64E-07 3.57E+00 -6.97E+00
0,001 3.09E+05 1.20E+05 -3.60E+04 -5.00E+00 -1.58E-05 -1.67E-05 3.57E+00 -6.97E+00
0,01 3.10E+02 1.20E+02 -3.60E+01 -5.00E+00 -1.45E-03 -1.59E-03 3.41E+00 -6.73E+00
0,1 3.49E-01 1.35E-01 -3.79E-02 -5.12E+00 2.02E-02 -1.81E-02 1.74E+00 -2.77E+00
1 1.30E-03 2.36E-04 -7.81E-05 -5.72E+00 4.10E-01 1.32E-01 1.10E+00 -2.61E-01
10 6.32E-05 2.56E-07 -1.01E-07 -5.77E+00 5.13E-01 -4.26E-02 1.00E+00 -3.34E-03
100 6.24E-06 2.57E-10 -1.02E-10 -5.77E+00 5.15E-01 -4.75E-02 1.00E+00 -3.35E-05
1000 6.24E-07 2.57E-13 -1.02E-13 -5.77E+00 5.15E-01 -4.75E-02 1.00E+00 -3.35E-07
10000 6.24E-08 2.57E-16 -1.02E-16 -5.77E+00 5.15E-01 -4.75E-02 1.00E+00 -3.35E-09
Berdasarkan hasil di atas dapat dikatakan bahwa elemen linear pelat Reissner-
Mindlin dengan teknik DSG lolos constant curvature test dan constant shear test.
Sehingga menjamin hasil yang konvergen terhadap hasil eksak.
6.3. Pelat Lingkaran
Salah satu contoh soal yang akan digunakan untuk menguji kinerja elemen
linear makro segitiga pelat Reissner-Mindlin adalah pelat berbentuk lingkaran.
Peninjauan tidak dilakukan untuk satu lingkaran penuh akan tetapi cukup ditinjau
seperempat saja dengan syarat memasukkan kondisi batas untuk menjaga
kesimetrian dari pelat. Pengujian dilakukan untuk perletakan sendi dan jepit.
Adapun dimensi dan properti material dari pelat dapat dilihat pada Gambar 6.5.
Selanjutnya pelat akan dibagi-bagi dalam beberapa jumlah mesh yaitu 6, 24, 54,
dan 96 elemen. Pembagian ini digunakan untuk menguji konvergensi dari elemen
linear pelat Reissner-Mindlin khususnya untuk pelat lingkaran. Adapun bentuk
meshing dari pelat dapat dilihat pada Gambar 6.6.
105 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.5. Dimensi dan properti material dari pelat lingkaran
Sumber: Sugianto (2016, p. 104) dikutip dari Katili (1993, p. 1873)
Gambar 6.6. Model mesh dari pelat lingkaran
Sumber: Sugianto (2016, p. 104) dikutip dari Katili (1993, p. 1873)
Solusi eksak pada pelat lingkaran untuk mencari displacement (w), momen
arah r (Mr), dan gaya geser (Q), dengan perletakan sendi dan jepit dapat dilihat pada
Tabel 6.5. Untuk menguji gejala shear locking, maka pelat ditinjau untuk ketebalan
dari ℎ = 2 hingga ℎ = 0.0001 dengan model meshing 96 elemen saja.
w=x=y=0
Symmetry condition: on CB : y = 0
on CA : x = 0
106 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.5. Solusi Eksak untuk Pelat Lingkaran dengan Perletakan Sendi
dan Perletakan Jepit
Perletakan Sendi Perletakan Jepit
𝑤 = 𝑓𝑧𝑅4
64𝐷𝑏(1 −
2) ((6+2𝑣)
(1+𝑣)− (1 +
2) +8(ℎ 𝑅)⁄ 2
3𝑘(1−𝑣)) 𝑤 =
𝑓𝑧𝑅4
64𝐷𝑏(1 −
2) ((1 − 2) +
8(ℎ 𝑅)⁄ 2
3𝑘(1−𝑣))
𝑀𝑟 = 𝑓𝑧𝑅2
16(3 + 𝑣)(1 −
2) 𝑀𝑟 = 𝑓𝑧𝑅2
16(1 + 𝑣) (1 −
(3+𝑣)
(1+𝑣)
2)
𝑇𝑟 = − 𝑓𝑧𝑟
2 𝑇𝑟 = −
𝑓𝑧𝑟
2
Sumber: Sugianto (2016, p. 105) dikutip dari Katili (1993, p. 1873)
6.3.1. Perletakan Sendi
Berikut ini ditunjukkan hasil dari analisis berupa displacement dalam bentuk
3 dimensi, diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur warna, dan
diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur garis. Sebagai contoh
digunakan pelat dengan jumlah elemen 96 dan ketebalan ℎ = 2. Adapun hasil
analsa dapat dilihat pada Gambar 6.7a. – Gambar 6.7c.
Gambar 6.7a. Displacement pelat dalam bentuk 3 dimensi untuk perletakan sendi
dengan 96 elemen dan h=2
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
2
4
6
53
54
44
45
55
35
36
46
26
27
563728
47
1718
57
29 38
X axis
19
48
1011
20
39
12
58
5 6
2130
4049
13
Reissner-Mindlin Plate Element
31
7
2
3
2214
8
23
1
15
4
325041
24
59
9
33
16
4251
25
60
Y axis
34435261
w
107 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.7b. Momen pelat (Mx, My, dan Mxy) untuk perletakan sendi dengan 96
elemen dan h=2. (a) dalam bentuk kontur warna; (b) dalam bentuk kontur garis
0 5
0
2
4
Bending moment in the x-direction
1
2
3
4
5
0 5
0
2
4
Bending moment in the y-direction
1
2
3
4
5
0 5
0
2
4
Twisting moment
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0 2 40
1
2
3
4
5
3.0
12
4
3.4343.85564.27724.6989
Bending moment in the x-direction
0 2 40
1
2
3
4
5
1.74312.16252.58183.00123.42053.8399
4.25934.6786
Bending moment in the y-direction
0 2 40
1
2
3
4
5
-0.46432-0.39907-0.33383-0.26858-0.20334
-0.1
3809
-0.07
2845
Twisting Moment
108 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.7c. Gaya geser pelat (Qx, dan Qy) untuk perletakan sendi dengan 96
elemen dan h=2. (a) dalam bentuk kontur warna; (b) dalam bentuk kontur garis
0 5
-4
-2
0
2
4
6
8
Shear force at x planes
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
0 5
-4
-2
0
2
4
6
8
Shear force at y planes
0.5
1
1.5
2
2.5
0 1 2 3 4 5-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
70.3
0698
0.3
06
98
0.5
14
96
0.5
14
96
0.7
22
95
0.7
22
95
0.9
3093
0.9
3093
1.1
389
1.1
389
1.3
46
91.3
46
91.5
54
91.7
62
91.9
70
8
Shear force at x planes
0 1 2 3 4 5-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0.33323
0.55445
0.775680.996911.21811.4394
1.66061.8818
Shear force at y planes
109 Universitas Kristen Petra
Pengujian konvergensi pada pelat dengan perletakan sendi hanya ditunjukkan
pada pelat dengan rasio 𝑅 ℎ⁄ yaitu 2.5, 50 dan 50000 yang mewakili keadaan pelat
yang sangat tebal, normal, dan sangat tipis. Pengujian dilakukan untuk mengamati
konvergensi dari displacement dan momen. Adapun hasil pengujian dapat dilihat
pada Tabel 6.6a. sampai 6.6b. Tabel-tabel tersebut kemudian diperjelas lagi dalam
Gambar 6.8a. – Gambar 6.8f. Sebagai pembanding, ditampilkan juga hasil-hasil
dari elemen linear makro segitiga standar dengan teknik DSG (Sugianto, 2016).
Tabel 6.6a. Perbandingan Konvergensi Displacement (w) pada Pusat Lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 Elemen
R/h Eksak
Jumlah Elemen
6 24 54 96
Makro Standar Makro Standar Makro Standar Makro Standar
2.5 5.87E+00 5.57E+00 5.10E+00 5.81E+00 5.72E+00 5.85E+00 5.80E+00 5.86E+00 5.84E+00
50 3.98E+04 3.17E+04 2.94E+04 3.73E+04 3.64E+04 3.88E+04 3.84E+04 3.93E+04 3.90E+04
50000 3.98E+13 3.00E+13 2.82E+13 3.00E+13 3.50E+13 3.01E+13 3.63E+13 3.03E+13 3.71E+13
Tabel 6.6b. Perbandingan Konvergensi Momen Arah Radius (Mr) pada Pusat
Lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 Elemen
R/h Eksak
Jumlah Elemen
6 24 54 96
Makro Standar Makro Standar Makro Standar Makro Standar
2.5 5.1563 4.4641 4.0258 4.9840 3.6664 5.0862 4.7089 5.1205 4.8164
50 5.1563 3.4844 3.0689 4.6376 3.4215 4.9698 4.5437 5.0693 4.7791
50000 5.1563 3.1159 2.8283 3.1215 3.3217 3.1268 4.4614 3.1441 4.2948
110 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.8a. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.8b. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50
Gambar 6.8c. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50000
0,86
0,88
0,9
0,92
0,94
0,96
0,98
1
1,02
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
111 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.8d. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.8e. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50
Gambar 6.8f. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50000
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
1,05
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
112 Universitas Kristen Petra
Dari hasil pengujian konvergensi di atas dapat dilihat bahwa hasil analisis
terhadap displacement dan momen menunjukkan hasil yang konvergen untuk
semua ketebalan. Tetapi, untuk pengujian akurasi untuk pelat tipis masih jauh dari
hasil eksaknya. Hasil pengujian shear locking pada pelat dengan perletakan sendi
ditunjukkan pada Tabel 6.7. Adapun hasil dari tabel kemudian digambarkan pada
Gambar 6.9.
Tabel 6.7. Perbandingan Hasil Displacement dan Solusi Eksak pada Pusat
Lingkaran dengan Jumlah Elemen 96 dan Rasio 𝑅/ℎ Mulai dari 2.5 hingga 50000
R/h 2,5 5 50 500 5000 50000
Eksak 5.87E+00 4.16E+01 3.98E+04 3.98E+07 3.98E+10 3.98E+13
96 elemen 5.86E+00 4.15E+01 3.93E+04 3.60E+07 3.24E+10 3.03E+13
Gambar 6.9. Perbandingan hasil displacement dan solusi eksak pada pusat
lingkaran dengan jumlah elemen 96 dan rasio 𝑅/ℎ mulai dari 2.5 hingga 50000
Dari hasil yang ditunjukkan pada Gambar 6.9., dapat dilihat bahwa terdapat
gejala shear locking yang terjadi dan hasil yang ditunjukkan juga memiliki
keakurasian yang rendah. Dapat dikatakan bahwa elemen linear makro segitiga
pelat lingkaran Reissner-Mindlin ini belum bisa menghilangkan fenomena shear
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
0,5 5 50 500 5000 50000
w/w
eksa
k
R/h
Eksak Makro (96 elemen)
113 Universitas Kristen Petra
locking pada ketebalan pelat yang sangat tipis dengan rasio jari-jari dibanding
ketebalan sebesar R/h ≥ 50.
Berdasarkan hasil plot pada Gambar 6.10a. – Gambar 6.10i. dapat dilihat
bahwa diagram displacement, momen dan geser, yang dihasilkan oleh elemen linear
makro segitiga pelat lingkaran Reissner-Mindlin memiliki hasil yang mendekati
hasil eksaknya untuk pelat tebal dan normal, tetapi untuk pelat tipis hasilnya tidak
memuaskan.
Gambar 6.10a. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.10b. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 50
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
114 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.10c. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 50000
Gambar 6.10d. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.10e. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50
0
5E+12
1E+13
1,5E+13
2E+13
2,5E+13
3E+13
3,5E+13
4E+13
4,5E+13
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
0
1
2
3
4
5
6
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
0
1
2
3
4
5
6
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
115 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.10f. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50000
Gambar 6.10g. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.10h. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50
0
1
2
3
4
5
6
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
116 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.10i. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50000. (a) Tampak semua; (b) Detail
6.3.2. Perletakan Jepit
Berikut ini ditunjukkan hasil dari analisis berupa displacement dalam bentuk
3 dimensi, diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur warna, dan
diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur garis. Sebagai contoh
digunakan pelat dengan jumlah elemen 96 dan ketebalan ℎ = 2. Adapun hasil
analisis dapat dilihat pada Gambar 6.11a. – Gambar 6.11c.
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Standar
117 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.11a. Displacement pelat dalam bentuk 3 dimensi untuk perletakan jepit
dengan 96 elemen dan h=2
(a)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
53
54
44
45
5546
35
36
37
26
27
56
28
47
1718
57
2938
X axis
19
48
1011
20
39
58
12
49
5 6
2130
40
13
Reissner-Mindlin Plate Element
31
7
2
3
2214
59
8
23
1
15
4
3241
24
50
9
33
16
4251
25
60
Y axis
344352
61
w
0 5
0
2
4
Bending moment in the x-direction
-2
-1
0
1
0 5
0
2
4
Bending moment in the y-direction
-2
-1
0
1
0 5
0
2
4
Twisting moment
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
118 Universitas Kristen Petra
(b)
Gambar 6.11b. Momen pelat (Mx, My, dan Mxy) untuk perletakan jepit dengan 96
elemen dan h=2. (a) dalam bentuk kontur warna; (b) dalam bentuk kontur garis
(a)
0 2 40
1
2
3
4
5
-0.0
82718
0.333550.749811.16611.5823
Bending moment in the x-direction
0 2 40
1
2
3
4
5
-1.303
-0.0748090.334570.743951.15331.5627
Bending moment in the y-direction
0 2 40
1
2
3
4
5
-0.47923-0.41185-0.34448-0.2771-0.20973
-0.1
4235
-0.07
4976
Twisting Moment
0 5
-4
-2
0
2
4
6
8
Shear force at x planes
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
0 5
-4
-2
0
2
4
6
8
Shear force at y planes
0.5
1
1.5
2
2.5
119 Universitas Kristen Petra
(b)
Gambar 6.11c. Gaya geser pelat (Qx, dan Qy) untuk perletakan jepit dengan 96
elemen dan h=2. (a) dalam bentuk kontur warna; (b) dalam bentuk kontur garis
Pengujian konvergensi pada pelat dengan perletakan jepit hanya ditunjukkan
pada pelat dengan rasio 𝑅 ℎ⁄ yaitu 2.5, 50 dan 50000 yang mewakili keadaan pelat
yang sangat tebal, normal, dan sangat tipis. Pengujian dilakukan untuk mengamati
konvergensi dari displacement dan momen. Adapun hasil pengujian dapat dilihat
pada Tabel 6.8a. – Tabel 6.8b. Tabel-tabel tersebut kemudian diperjelas kembali
dalam Gambar 6.12a. – Gambar 6.12f.
Tabel 6.8a. Perbandingan Konvergensi Displacement (w) pada Pusat Lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 Elemen
R/h Eksak
Jumlah Elemen
6 24 54 96
Makro Standar Makro Standar Makro Standar Makro Standar
2.5 2.11E+00 1.80E+00 1.54E+00 2.05E+00 2.01E+00 2.09E+00 2.08E+00 2.10E+00 2.10E+00
50 9.78E+03 6.56E+02 4.34E+02 5.83E+03 5.35E+03 8.44E+03 7.45E+03 9.23E+03 8.73E+03
50000 9.77E+12 7.40E+05 4.71E+05 2.25E+07 3.35E+12 1.44E+08 6.34E+11 6.34E+08 7.28E+11
0 1 2 3 4 5-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0.3
0415
0.3
04
15
0.5
06
89
0.5
06
89
0.7
09
64
0.7
09
64
0.9
1238
0.9
1238
1.1
15
11.1
151
1.3
179
1.3
17
9
1.5
206
1.5
20
61.7
23
41.9
26
1
Shear force at x planes
0 1 2 3 4 5-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0.33135
0.55035
0.769340.98834
1.20731.4263
1.64531.8643
Shear force at y planes
120 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.8b. Perbandingan Konvergensi Momen Arah Radius (Mr) pada Pusat
Lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 Elemen
R/h Eksak
Jumlah Elemen
6 24 54 96
Makro Standar Makro Standar Makro Standar Makro Standar
2,5 2.0313 1.3701 1.1946 1.8690 0.3685 1.9664 1.6275 1.9986 1.7897
50 2.0313 0.1394 0.1158 1.3555 0.0145 1.8171 1.2067 1.9376 1.6542
50000 2.0313 0.0000 0.0000 0.0000 0.1668 0.0001 0.6610 0.0003 0.6463
Gambar 6.12a. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.12b. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
121 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.12c. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat lingkaran
untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50000
Gambar 6.12d. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.12e. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
6 24 42 60 78 96
w/w
eksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
122 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.12f. Perbandingan konvergensi momen arah radius (Mr) pada pusat
lingkaran untuk 6, 24, 54, dan 96 elemen dengan 𝑅/ℎ = 50000
Dari hasil pengujian konvergensi di atas dapat dilihat bahwa hasil analisis
terhadap displacement dan momen menunjukkan hasil yang konvergen untuk
ketebalan normal dan tebal, namu untuk ketebalan sangat tipis, hasil yang
didapatkan sangat jelek. Hasil pengujian shear locking pada pelat dengan
perletakan jepit ditunjukkan pada Tabel 6.9. Adapun hasil dari tabel kemudian
digambarkan pada Gambar 6.13.
Tabel 6.9. Perbandingan Hasil Displacement dan Solusi Eksak pada Pusat
Lingkaran dengan Jumlah Elemen 96 dan Rasio 𝑅/ℎ Mulai dari 2.5 Hingga 50000
R/h 2,5 5 50 500 5000 50000
Eksak 2.08E+00 1.14E+01 8.73E+03 2.40E+06 8.18E+08 7.28E+11
96 elemen 2.10E+00 1.14E+01 9.23E+03 2.69E+06 6.13E+07 6.34E+08
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
6 24 42 60 78 96
Mr/
Mr e
ksa
k
N
Eksak
Makro
Standar
123 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.13. Perbandingan hasil displacement dan solusi eksak pada pusat
lingkaran dengan jumlah elemen 96 dan rasio 𝑅/ℎ mulai dari 2.5 hingga 50000
Dari hasil yang ditunjukkan pada Gambar 6.13., dapat dilihat bahwa terdapat
gejala shear locking yang terjadi dan hasil yang ditunjukkan juga memiliki
keakurasian yang jelek. Dapat dikatakan bahwa elemen linear makro segitiga pelat
lingkaran Reissner-Mindlin ini belum bisa menghilangkan fenomena shear locking
pada ketebalan pelat yang sangat tipis dengan rasio jari-jari dibanding ketebalan
sebesar R/h ≥ 50
Berdasarkan hasil plot pada Gambar 6.14a. – Gambar 6.14i. dapat dilihat
bahwa diagram displacement, momen dan geser, yang dihasilkan oleh elemen linear
makro segitiga pelat lingkaran Reissner-Mindlin memiliki hasil yang mendekati
hasil eksaknya untuk pelat tebal dan normal, tetapi untuk pelat tipis hasilnya tidak
memuaskan.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0,5 5 50 500 5000 50000
w/w
eksa
k
R/h
Eksak Makro (96 elemen)
124 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.14a. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.14b. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 50
Gambar 6.14c. Displacement (w) pada potongan C-B dengan rasio 𝑅/ℎ = 50000
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
0
2E+12
4E+12
6E+12
8E+12
1E+13
1,2E+13
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
w
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
125 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.14d. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.14e. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50
Gambar 6.14f. Diagram momen arah radius (Mr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50000
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
Mr
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
126 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.14g. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 2.5
Gambar 6.14h. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50
Gambar 6.14i. Gaya geser arah radius (Qr) pada potongan C-B dengan rasio
𝑅/ℎ = 50000
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-10
-5
0
5
10
15
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
-200
-100
0
100
200
300
0 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5
V
-X Axis (m)
Eksak
Makro
Standar
127 Universitas Kristen Petra
6.4. Rhombic Plate
Contoh soal lain yang akan digunakan untuk menguji kinerja elemen makro
segitiga Reissner-Mindlin dengan DSG adalah pelat berbentuk jajar genjang
(rhombic plate). Dalam pengujian digunakan rhombic plate dengan ukuran L = 100
m dan sudut = 30o (sudut kritis) karena banyak elemen yang gagal pada rhombic
plate dengan sudut kritis. Pengujian dilakukan untuk perletakan sendi. Adapun
dimensi dan properti material dari pelat dapat dilihat pada Gambar 6.15.
Gambar 6.15. Dimensi dan properti material dari rhombic plate
Sumber: Sugianto (2016, p. 130) dikutip dari Katili (1993, p. 1905)
Selanjutnya pelat akan dibagi-bagi dalam beberapa model mesh yaitu 4x4,
8x8, 16x16, dan 32x32 elemen. Pembagian ini digunakan untuk menguji
konvergensi dari elemen DSG khususnya untuk rhombic plate. Penomoran elemen
menggunakan cara manual. Adapun bentuk mesh dari pelat yang dapat dilihat pada
Gambar 6.16.
4x4 8x8
128 Universitas Kristen Petra
16x16 32x32
Gambar 6.16. Model mesh untuk rhombic plate
Pengujian konvergensi, dengan penomoran elemen menggunakan cara
manual untuk L/h = 1000, yang dapat dilihat pada Tabel 6.10a. – Tabel 6.10c,
dilakukan dengan mengamati displacement, momen maksimum, dan momen
minimum pada titik tengah dari pelat. Hasil pengamatan dibandingkan dengan hasil
eksak dan dari elemen standar. Secara lebih jelas, hasil dari tabel kemudian
digambarkan pada Gambar 6.17a. – Gambar 6.17c.
Tabel 6.10a. Konvergensi Mesh terhadap Displacement (w) pada titik tengah pelat
dengan L/h = 1000
Mesh wc=wc*103*Db/fz/L4
Standar Makro Eksak
4x4 0.361 0.376 0.408
8x8 0.308 0.307 0.408
16x16 0.310 0.304 0.408
32x32 0.346 0.353 0.408
Tabel 6.10b. Konvergensi Mesh terhadap Momen Maksimum pada titik tengah
pelat dengan L/h = 1000
Mesh Mmaks=Mmaks*103/fz/L2
Standar Makro Eksak
4x4 15.595 16.076 19.1
8x8 15.687 15.887 19.1
16x16 17.066 16.626 19.1
32x32 18.458 17.647 19.1
129 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.10c. Konvergensi Mesh terhadap Momen Minimum pada titik tengah
pelat dengan L/h = 1000
Mesh Mmin=Mmin*103/fz/L2
Standar Makro Eksak
4x4 9.389 9.733 10.8
8x8 11.019 11.016 10.8
16x16 12.262 10.886 10.8
32x32 13.465 10.048 10.8
Untuk pelat dengan L/h = 1000, dapat dilihat pada Gambar 6.17a. – 6.17c, bahwa
hasil displacement dari elemen makro lebih baik daripada elemen standar, namun
hasil keduanya tetap lebih kecil daripada hasil eksak yang dibuktikan oleh nilai
error yang besar terhadap nilai eksaknya. Begitu juga dengan hasil momen
maksimum, lebih kecil daripada hasil eksak namun tetap konvergen. Sedangkan
untuk hasil momen minimum, hasil pada mesh 8x8 dan 16x16 memberikan hasil
yang melampaui hasil eksak.
Gambar 6.17a. Persentase error displacement (w) terhadap hasil eksak pada titik
tengah rhombic plate untuk L/h = 1000
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35
Erro
r D
isp
lace
men
t(%
)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
130 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.17b. Persentase error momen maksimum terhadap hasil eksak pada
titik tengah rhombic plate untuk L/h = 1000
Gambar 6.17c. Persentase error momen minimum terhadap hasil eksak pada titik
tengah rhombic plate untuk L/h = 1000
Kemudian hasil dari pengujian pelat dengan L/h = 100, dengan penomoran
elemen menggunakan cara manual, dapat dilihat pada Tabel 6.11a. – Tabel 6.11c.
Secara lebih jelas, hasil dari tabel kemudian digambarkan pada Gambar 6.18a. –
Gambar 6.18c.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30 35
Erro
r M
om
en M
aksi
mu
m (
%)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 5 10 15 20 25 30 35
Erro
r M
om
en M
inim
um
(%
)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
131 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.11a. Konvergensi Mesh terhadap Displacement (w) pada titik tengah pelat
dengan L/h = 100
Mesh wc=wc*103*Db/fz/L4
Standar Makro Eksak
4x4 0.363 0.378 0.408
8x8 0.378 0.390 0.408
16x16 0.403 0.411 0.408
32x32 0.416 0.419 0.408
Tabel 6.11b. Konvergensi Mesh terhadap Momen Maksimum pada titik tengah
pelat dengan L/h = 100
Mesh Mmaks=Mmaks*103/fz/L2
Standar Makro Eksak
4x4 15.599 16.106 19.1
8x8 18.379 18.346 19.1
16x16 19.066 19.052 19.1
32x32 19.269 19.339 19.1
Tabel 6.11c. Konvergensi Mesh terhadap Momen Minimum pada titik tengah
pelat dengan L/h = 100
Mesh Mmin=Mmin*103/fz/L2
Standar Makro Eksak
4x4 9.205 9.467 10.8
8x8 11.510 10.919 10.8
16x16 11.670 10.983 10.8
32x32 11.185 11.193 10.8
Untuk pelat dengan L/h = 100, hasil yang didapatkan oleh elemen makro lebih
baik daripada L/h = 1000 karena memiliki error yang lebih rendah, seperti yang
dapat dilihat pada Gambar 6.18a. – 6.18c. Hasil displacement dari elemen makro
lebih baik daripada elemen standar meskipun pada mesh 16x16 dan 32x32 hasil
elemen makro melebihi hasil eksak. Sementara untuk hasil momen maksimum,
hasil yang didapatkan pada elemen makro sangat mendekati dan konvergen
terhadap hasil eksak. Kemudian untuk hasil momen minimum, hasil yang
didapatkan oleh elemen makro melampaui eksak pada mesh 8x8, 16x16 dan mesh
32x32 dengan error yang cukup berarti karena hal tersebut.
132 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.18a. Persentase error displacement (w) terhadap hasil eksak pada titik
tengah rhombic plate untuk L/h = 100
Gambar 6.18b. Persentase error momen maksimum terhadap hasil eksak pada
titik tengah rhombic plate untuk L/h = 100
Gambar 6.18c. Persentase error momen minimum terhadap hasil eksak pada titik
tengah rhombic plate untuk L/h = 100
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40
Erro
r D
isp
lace
men
t (%
)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
-5
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40
Erro
r M
om
en M
aksi
mu
m (
%)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
-10
-5
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40
Erro
r M
om
en m
inim
m (
%)
Jumlah Mesh
Standar
Makro
133 Universitas Kristen Petra
Berikut ini ditunjukkan nilai momen pada sisi diagonal BD (lihat Gambar
6.15 untuk mengetahui sisi BD) yang didapat dengan melakukan transformasi
putaran dari sumbu koordinat awal dengan persamaan (6.3). Adapun sudut putaran
sebesar 15° dari arah sumbu x positif. Sumbu koordinat baru berupa sumbu n dan s
yang masing-masing merupakan putaran dari sumbu x dan y.
[𝑀𝑛𝑛 𝑀𝑛𝑠
𝑀𝑛𝑠 𝑀𝑠𝑠] = [
𝐶 𝑆−𝑆 𝐶
] [𝑀𝑥𝑥 𝑀𝑥𝑦
𝑀𝑥𝑦 𝑀𝑦𝑦] [
𝐶 𝑆−𝑆 𝐶
]𝑇
(6.3)
Momen hasil putaran selanjutnya akan disebut MAC yang ekivalen dengan Mnn
dan MBD yang ekivalen dengan Mss. Tabel 6.12 memperlihatkan nilai momen
diagonal pada tengah pelat dimana untuk tipe mesh 4x4 hingga mesh 32x32
memiliki nilai yang mendekati satu sama lain. Selain itu untuk memperjelas hasil
momen di sepanjang diagonal BD, maka diagram momen MAC dan MBD
digambarkan pada Gambar 6.19.
Keunikan dari momen diagonal rhombic plate terletak pada nilai singularitas
momen di titik pojoknya. Untuk masing-masing diagram momen MAC dan MBD nilai
momen harus menuju ke arah negatif tak terhingga dan positif tak terhingga.
Banyak elemen yang gagal dalam menggambarkan fenomena ini seperti nilai
singularitas yang mengarah ke tanda yang sama, cenderung menuju ke hasil yang
terhingga, dan beberapa lainnya. Oleh karena itu, cukup menarik untuk
membandingkan nilai momen dari elemen makro 32x32 dengan referensinya.
Adapun referensi didapat menggunakan SAP2000 dengan elemen segiempat
berjumlah 64x64.
Tabel 6.12. Nilai Momen Diagonal pada Titik Tengah Rhombic Plate
Momen Mesh 4x4 Mesh 8x8 Mesh 16x16 Mesh 32x32
MAC 94.6725 109.1909 109.8274 111.9338
MBD 161.0642 183.4605 190.5203 193.3933
Hasil pada Gambar 6.19. menunjukkan bahwa hasil plot momen sepanjang
diagonal BD antara elemen standar, makro dan referensi dari SAP2000 memiliki
nilai yang hampir sama. Terlihat bahwa elemen ini mampu menggambarkan
singularitas pada titik pojok dengan cukup baik tanpa adanya perubahan ke arah
tanda yang sama.
134 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.19. Momen rhombic plate disepanjang diagonal BD untuk L/h = 100
dengan mesh 32x32
6.5. Pelat Bujursangkar
Contoh soal lain yang akan digunakan adalah pelat berbentuk bujursangkar.
Peninjauan cukup dilakukan hanya untuk seperempat bagian saja dengan syarat
memasukkan kondisi batas untuk menjaga kesimetrian dari pelat. Pengujian
dilakukan untuk perletakan sendi dan jepit. Selanjutnya pelat akan dibagi-bagi
dalam beberapa jumlah mesh yaitu N = 2, 4, 6, dan 8 dengan 2 buah orientasi.
Pembagian ini digunakan untuk menguji konvergensi dari elemen makro khususnya
untuk pelat bujursangkar. Adapun dimensi, properti material, dan bentuk mesh dari
pelat dapat dilihat pada Gambar 6.20. Hasil yang didapatkan akan dibandingkan
dengan hasil eksak dan hasil dari elemen standar.
Gambar 6.20. Dimensi dan properti material dari pelat bujursangkar
Sumber: Sugianto (2016, p. 144) dikutip dari Batoz dan Katili (1992, p. 1627)
-0,015
-0,01
-0,005
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0 10 20 30 40
M
Momen AC (Standar)
Momen BD (Standar)
Momen AC (Makro)
Momen BD (Makro)
SAP2000 Momen AC
SAP2000 Momen BD
135 Universitas Kristen Petra
6.5.1. Perletakan Sendi Tipe Hard
Berikut ini ditunjukkan hasil dari analisis berupa displacement dalam bentuk
3 dimensi, diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur warna, dan
diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur garis. Sebagai contoh
digunakan pelat dengan jumlah elemen N = 8, mesh tipe A dan ketebalan ℎ = 1.
Adapun hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 6.21a. – Gambar 6.21e.
Gambar 6.21a. Displacement pelat dalam bentuk 3 dimensi untuk perletakan sendi
tipe hard
0
100
200
300
400
500
0
100
200
300
400
500
0
500
1000
1500
9
18
27
8
17
36
26
45
7
16
35
54
25
44
63
6
15
34
53
72
24
43
62
5
14
81
33
52
71
23
X axis
42
61
4
13
80
32
51
70
22
41
60
3
12
79
31
50
Reissner-Mindlin Plate Element
69
21
40
59
2
11
78
30
49
68
20
39
58
1
77
29
48
67
10
38
57
76
19
47
66
28
56
75
37
65
Y axis
46
74
55
64
73
w
136 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.21b. Momen pelat (Mxx, Myy, dan Mxy) untuk perletakan sendi tipe hard.
(a) dalam kontur warna; (b) dalam kontur garis
0 200 400
0
200
400
Bending moment in the x-direction
-0.02
0
0.02
0.04
0 200 400
0
200
400
Bending moment in the y-direction
-0.02
0
0.02
0.04
0 200 400
0
200
400
Twisting moment
-10
-5
0x 10
-3
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.0
160
45
-0.0
095
182
-0.0029909
-0.0029
909
0.0035364
0.010064
0.016591
0.023118
Bending moment in the x-direction
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.016045-0.0095182-0.0029909
-0.0
029909
0.00353640.0100640.016591
0.023118
Bending moment in the y-direction
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.0096364
-0.0086727
-0.0077091
-0.0077091
-0.0
067
455
-0.0067
455
-0.0
05781
8
-0.0
05781
8
-0.0048182
-0.00
48182
-0.0
048182
-0.0038545
-0.0038545
-0.0
038545-0.0028909
-0.0028909
-0.0
028909
-0.0
019
273
-0.0019273
-0.0
019
273
Twisting Moment
137 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.21c. Gaya geser pelat (Txz, dan Tyz) untuk perletakan sendi tipe hard.
(a) dalam kontur warna; (b) dalam kontur garis
0 500
-400
-200
0
200
400
600
800
Shear force at x planes
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 500
-400
-200
0
200
400
600
800
Shear force at y planes
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0 100 200 300 400 500-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-0.0
63157
-0.03722
-0.0
372
2
-0.03
722
-0.0
11283-0.011283
-0.0
11283-0.011283
-0.0
11283
-0.011283-0.0
11283
0.0
14
653
0.0
14653
0.014653
0.014653
0.0
14
653
0.04059
0.04059
Shear force at x planes
0 100 200 300 400 500-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-0.05
8573
-0.058573-0.03426
-0.0
3426
-0.03426
-0.0
3426
-0.03426
-0.0
099465
-0.0
09946
5
-0.0099465
-0.0
09946
5
0.014367
0.0
14
367
0.0
14
367
0.0
14367
0.0
14
3670
.014
367
0.0
14
367
0.03868
0.0
38
68
0.0
38
68
0.0
38
68
0.062994
0.0
62
994
0.0
87307
0.11162
Shear force at y planes
138 Universitas Kristen Petra
Pengujian konvergensi pada pelat dengan perletakan sendi tipe hard
dilakukan dengan mengamati displacement pada titik tengah pelat dan reaksi pojok
pada titik A. Solusi eksak dari displacement pada titik tengah pelat dapat dilihat
pada persamaan (6.4).
𝑤𝑐 =0.0116𝑃𝐿2
𝐷 ; 𝐷 =
𝐸ℎ3
12(1−𝑣2) (6.4)
Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 6.13. Tabel tersebut
kemudian diperjelas lagi dalam Gambar 6.22.
Tabel 6.13. Perbandingan Konvergensi Displacement (w) pada Titik Tengah Pelat
untuk N = 2, 4, 6, dan 8 dengan Mesh Tipe A dan B dengan Beban Terpusat
Sebesar 1 pada Titik Tengah Pelat
Mesh A Mesh B
2 4 6 8 2 4 6 8
Makro 2.65E+01 5.08E+02 2.93E+03 4.73E+03 7.81E+03 7.86E+03 8.09E+03 8.59E+03
Standar 5.70E+03 5.51E+02 9.57E+03 8.18E+03 7.81E+03 7.83E+03 9.15E+03 8.88E+03
Eksak 11600 11600 11600 11600 11600 11600 11600 11600
Error(%) 99.77 95.62 74.77 59.22 32.64 32.20 30.22 25.96
Gambar 6.22. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat
bujursangkar untuk N = 2, 4, 6, dan 8 dengan tipe mesh A dan B
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
2 4 6 8
w/w
eksa
k
N
Eksak
Mesh A
Mesh B
139 Universitas Kristen Petra
Berdasarkan hasil pengujian pada Gambar 6.22. dapat dilihat bahwa elemen
makro segitiga memiliki konvergensi yang cukup baik pada pelat segiempat dengan
perletakan sendi tipe hard. Namun, akurasi yang dihasilkan dari elemen ini masih
jauh dari hasil eksaknya.
6.5.2. Perletakan Jepit
Berikut ini ditunjukkan hasil dari analisis berupa displacement dalam bentuk
3 dimensi, diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur warna, dan
diagram momen dan gaya geser dalam bentuk kontur garis. Sebagai contoh
digunakan pelat dengan jumlah elemen N = 8, mesh tipe A dan ketebalan ℎ = 1.
Adapun hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 6.23a. – Gambar 6.23c.
Gambar 6.23a. Displacement pelat dalam bentuk 3 dimensi untuk perletakan jepit
0
100
200
300
400
500
0
100
200
300
400
500
0
500
1000
1500
9
18
27
8
17
36
26
45
7
16
35
54
25
44
63
6
15
34
53
72
24
43
62
5
14
81
33
52
71
23
X axis
42
61
4
13
80
32
51
70
22
41
60
3
12
79
31
50
Reissner-Mindlin Plate Element
69
21
40
59
2
11
78
30
49
68
20
39
58
1
77
29
48
67
10
38
57
76
19
47
66
28
56
75
37
65
Y axis
46
74
55
64
73
w
140 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.23b. Momen pelat (Mxx, Myy, dan Mxy) untuk perletakan jepit. (a) dalam
kontur warna; (b) dalam kontur garis
0 200 400
0
200
400
Bending moment in the x-direction
-0.02
0
0.02
0.04
0 200 400
0
200
400
Bending moment in the y-direction
-0.02
0
0.02
0.04
0 200 400
0
200
400
Twisting moment
-0.01
-0.005
0
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.015191
-0.0087364-0.0022818
0.0041727
0.010627
0.017082
0.023536
Bending moment in the x-direction
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.015191
-0.0087364
-0.0022818
0.0041727
0.010627
0.017082
0.023536
0.029991
Bending moment in the y-direction
0 200 4000
100
200
300
400
500
-0.0
09545
5
-0.0085909
-0.0076364
-0.0076364
-0.0066818
-0.0066818
-0.0057273
-0.0057273
-0.0047727-0.0
04772
7 -0.0038182
-0.0
03818
2
-0.0038182
-0.0028636
-0.0
02863
6
-0.0028636
-0.0
01909
1
-0.0019091
-0.0
019091
-0.00095455
Twisting Moment
141 Universitas Kristen Petra
(a)
(b)
Gambar 6.23c. Gaya geser pelat (Txz, dan Tyz) untuk perletakan jepit.
(a) dalam kontur warna; (b) dalam kontur garis
0 500
-400
-200
0
200
400
600
800
Shear force at x planes
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 500
-400
-200
0
200
400
600
800
Shear force at y planes
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0 100 200 300 400 500-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-0.1
0241
-0.076642
-0.0
76642
-0.050877
-0.050877
-0.0
50877
-0.025113
-0.025113
-0.0
25113
-0.0
25113
0.00065156
0.0
00
6515
6
0.0
0065156
0.00065156
0.0
0065156
0.00065156
0.0
00
6515
6
0.00065156
0.00
065
156
0.0
26
416
0.0264160.0264160.0
52
181
Shear force at x planes
0 100 200 300 400 500-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-0.0
64637
-0.0
64637
-0.03
8406
-0.0
38406
-0.038406-0.012175
-0.0
12175
-0.0
12175
-0.0
12175
-0.01
2175
-0.01
2175
-0.0
12175
-0.012175
0.0
14057 0.014
057
0.01
405
7
0.0140570.0
14
057
0.014057
0.014057
0.014057
0.0
14
057
0.0
40
2880
.066519
0.0
92
751
0.1
18
98
Shear force at y planes
142 Universitas Kristen Petra
Pengujian konvergensi pada pelat dengan perletakan jepit dilakukan dengan
mengamati displacement pada titik tengah pelat. Solusi eksak dari displacement
pada titik tengah pelat dan momen pada tengah sisi masing-masing dapat dilihat
pada persamaan (6.6).
𝑤𝑐 =0.0056𝑃𝐿2
𝐷 ; 𝐷 =
𝐸ℎ3
12(1−𝑣2) (6.6)
Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 6.14. Tabel tersebut
kemudian diperjelas lagi dalam Gambar 6.24.
Tabel 6.14. Perbandingan Konvergensi Displacement (w) pada Titik Tengah Pelat
untuk N = 2, 4, 6, dan 8 antara Tipe Mesh A dan B dengan Beban Terpusat
Sebesar 1 pada Titik Tengah Pelat
Mesh A Mesh B
2 4 6 8 2 4 6 8
Makro 4.55E+00 1.12E+02 6.01E+02 1.49E+03 4.71E+00 1.13E+02 5.70E+02 1.48E+03
Standar 1.71E+00 3.59E+01 1.65E+03 1.91E+03 1.86E+00 5.85E+01 1.50E+03 1.46E+03
Eksak 11600 11600 11600 11600 11600 11600 11600 11600
Error(%) 99.96 99.03 94.82 87.15 99.96 99.03 95.09 87.22
Gambar 6.24. Perbandingan konvergensi displacement (w) pada pusat
bujursangkar untuk N = 2, 4, 6, dan 8 dengan tipe mesh A dan B
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
2 4 6 8
w/w
eksa
k
N
Eksak
Mesh A
Mesh B
143 Universitas Kristen Petra
Berdasarkan hasil pengujian pada Gambar 6.24. dapat dilihat bahwa elemen
makro segitiga memiliki konvergensi yang cukup baik pada pelat segiempat dengan
perletakan jepit. Namun, akurasi yang dihasilkan dari elemen ini masih jauh dari
hasil eksaknya.
6.5.3. Pengujian Shear Locking
Pengujian ini dilakukan untuk mendukung pengujian shear locking yang telah
dilakukan pada subbab sebelumnya yaitu pada pelat lingkaran. Pada kali ini, soal
yang digunakan berupa pelat berbentuk bujursangkar dengan dimensi, properti
material, dan bentuk meshing dapat dilihat pada Gambar 6.25. Adapun perletakan
berupa sendi tipe hard dan hasil pengujian shear locking dapat dilihat pada Tabel
6.15. dan Gambar 6.26. Hasil yang didapatkan akan dibandingkan dengan hasil dari
referensi berupa SAP2000 dan akan dibandingkan dengan hasil dari elemen linear
DSG standard.
Gambar 6.25. Dimensi dan properti material pelat bujursangkar
untuk pengujian shear locking
Sumber: Sugianto (2016, p. 155) dikutip dari Katili (1993, p. 1873)
144 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.15. Perbandingan Hasil Displacement Ternormalisasi Berdasarkan pada
Pusat Bujursangkar dengan Jumlah Elemen N = 2 dan Ketebalan Pelat h = 50
sampai dengan h = 250
Tebal (mm)
50 100 150 200 250
Makro 3.0198 3.5797 3.9796 4.4295 4.9663
Standard 2.5710 3.0840 3.5940 4.1330 4.7310
Reference 4.1080 4.2420 4.4650 4.9080 5.1790
Error (%) 26.4892 15.6125 10.8709 9.7489 4.1064
Keterangan: �̅�𝑐 = 𝑤𝑐 × 103 × 𝐷𝑏/𝑓𝑧𝐿4
Gambar 6.26. Perbandingan hasil displacement dengan ketebalan pelat, h, mulai
dari 50 hingga 250
Dari hasil yang tertera pada Gambar 6.26., dapat dilihat bahwa pola error
yang dihasilkan elemen makro segitiga lebih beraturan dan cenderung semakin
mendekati hasil eksaknya pada pelat yang semakin tebal, dibandingkan dengan
elemen standar. Akan tetapi berdasarkan hasil analisis pada Tabel 6.15. dan Gambar
6.26., hasil yang didapatkan dapat dikatakan memiliki kekonvergensian yang baik.
Namun, untuk keakurasiannya, elemen makro segitiga masih belum mendekati
hasil eksak.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
50 100 150 200 250
w/w
eksa
k
Tebal (mm)
Referensi
Makro
Standar
145 Universitas Kristen Petra
6.6. Pengujian Distorsi Geometri
Untuk pengujian distorsi geometri, maka akan digunakan pelat persegi
panjang dengan menggunakan 2 tipe mesh. Kemudian panjang pelat L akan diubah
dari 2 hingga 10 meter sehingga geometri dari mesh yang awalnya berbentuk
segitiga lama kelamaan akan berubah bentuk tidak lagi menyerupai segitiga. Beban
yang diberikan berupa gaya torsi sebesar 1 di titik 3 dan titik 2. Untuk setiap
pengujian, hasil yang dicatat berupa nilai displacement vertikal di titik 3. Adapun
dimensi, properti material, dan bentuk mesh dapat dilihat pada Gambar 6.27 dengan
nilai 𝐸 = 107, 𝑣 = 0,25, dan ℎ = 0,05.
Gambar 6.27. Contoh soal uji coba distorsi geometri dengan 2 macam mesh
Sumber: Sugianto (2016, p. 157) dikutip dari Batoz dan Katili (1992, p. 1629)
Hasil pengujian selanjutnya akan ditampilkan dalam Gambar 6.28a. dan
Gambar 6.28b. Nilai yang didapat akan dibandingkan dengan nilai referensi yang
diperoleh dengan menggunakan sixteen Hermite rectangular C1 Kirchhoff
elements, 16R16 (Batoz dan Katili, 1992). Perbedaan nilai yang dihasilkan lalu akan
ditampilkan pada Gambar 6.28c.
146 Universitas Kristen Petra
Gambar 6.28a. Nilai displacement pada titik 3 dengan menggunakan mesh tipe A
Gambar 6.28b. Nilai displacement pada titik 3 dengan menggunakan mesh tipe B
Gambar 6.128c. Nilai persentase error terhadap hasil referensi
0
5
10
15
20
25
30
2 4 6 8 10
w3
x !0
3
L (m)
Eksak
Makro
Standar
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
2 4 6 8 10
w3
x !0
3
L (m)
Eksak
Makro
Standar
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
2 4 6 8 10
Per
sen
tase
Err
or
(%)
L (m)
Eksak
Mesh A
Mesh B
147 Universitas Kristen Petra
Pada Gambar 6.28a. dan Gambar 6.28b., dapat dilihat bahwa kedua pelat
dengan mesh A dan mesh B memiliki hasil yang sangat menjauhi dan memiliki
tingkat akurasi rendah terhadap hasil eksak untuk elemen makro segitiga.
Pernyataan tersebut didukung oleh Gambar 6.28c., dengan meninjau lokasi pelat
yang lebih panjang pada L > 2 m sampai dengan L = 10 m, memiliki persentase
error semakin besar yang menunjukkan bahwa elemen terdistorsi. Sehingga dapat
dikatakan bahwa elemen makro segitiga terdistorsi secara geometri, yang terlihat
melalui nilai error yang semakin lama semakin besar
6.7. Pengujian Geometric Invariant
Pengujian terhadap geometric invariant dilakukan atas dasar pernyataan
bahwa elemen DSG memiliki sifat geometrically invariant. Untuk kebutuhan kali
ini, penelitian dilakukan dengan cara:
a. Memindahkan sumbu koordinat global sebesar (𝑥0, 𝑦0)
b. Memutar sumbu koordinat global sebesar 30o dan 60o
Pelat yang digunakan berbentuk pelat bujursangkar. Dimensi, properti material, dan
bentuk mesh yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 6.29.
Gambar 6.29. Contoh soal pengujian geometric invariant
Sumber: Sugianto (2016, p. 160) dikutip dari Salim dan Winata (2016)
6.7.1. Translasi Sumbu Koordinat Global
Pada pengujian geometric invariant untuk translasi dicoba dengan
memindahkan sumbu koordinat global sebesar (125, 125). Perbedaan displacement
sebelum dan sesudah translasi ditunjukkan dalam Tabel 6.16.
Data:
L = 500; E =10.92
v = 0.3; h = 1
Uniform loading: fz = 1
Simply Supported:
𝑤 = 0 on boundary
148 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.16. Perbandingan Displacement pada 10 Titik Pertama antara Sebelum
dan Sesudah Translasi
Titik Sebelum Translasi Sesudah Translasi
Nodal x y Displacement x y Displacement
1 0 0
w 0
-125 -125
w 0
x 21892.51 x 21892.51
y 21899.24 y 21899.24
2 62.5 0
w 0
-62.5 -125
w 0
x -13886.5 x -13886.5
y 263872.5 y 263872.5
3 125 0
w 0
0 -125
w 0
x 15734.64 x 15734.64
y 348621.3 y 348621.3
4 187.5 0
w 0
62.5 -125
w 0
x -10766.1 x -10766.1
y 363199 y 363199
5 250 0
w 0
125 -125
w 0
x 11879.63 x 11879.63
y 266260.6 y 266260.6
6 312.5 0
w 0
187.5 -125
w 0
x -9716.34 x -9716.34
y 157987 y 157987
7 375 0
w 0
250 -125
w 0
x 9996.204 x 9996.204
y 4165.98 y 4165.98
8 437.5 0
w 0
312.5 -125
w 0
x -10037.6 x -10037.6
y -45177.7 y -45177.7
9 500 0
w 0
375 -125
w 0
x 10024.46 x 10024.46
y -10033.2 y -10033.2
10 0 62.5
w 0
-125 -62.5
w 0
x 263863.7 x 263863.7
y -13890.5 y -13890.5
Pada Tabel 6.16. terlihat bahwa hasil displacement antara sebelum dan
sesudah translasi sangat akurat. Hal ini disebabkan karena titik koordinat hanya
dipindahkan sepanjang (𝑥0, 𝑦0) sedangkan panjang dari kotak tetap sama. Oleh
karena itu, dapat disimpulkan elemen segtiga makro lolos pada pengujian translasi.
149 Universitas Kristen Petra
6.7.2. Rotasi Sumbu Koordinat Global
Cara kedua dalam pengujian geometric invariant adalah dengan memutar
sumbu koordinat sebesar 30o dan 60o tertentu. Pengujian jenis ini lebih efektif bila
dibandingkan dengan translasi karena pengujian rotasi melibatkan transformasi
beberapa kali. Elemen dinyatakan lolos dalam pengujian ini jika hasil sebelum dan
sesudah rotasi tidak berbeda terlalu jauh. Perbedaan displacement sebelum dan
sesudah rotasi ditunjukkan dalam Tabel 6.17a. dan 6.17b.
Tabel 6.17a. Perbandingan Displacement pada 10 Titik Pertama antara Sebelum
dan Sesudah Rotasi (𝛼 = 30°)
Titik Sebelum Rotasi Sesudah Rotasi
Nodal x y Displacement x y Displacement
1 0 0
w 0
0 0
w 0
x 21892.51 x 21892.51
y 21899.24 y 21899.24
2 62.5 0
w 0
54.13 -31.25
w 0
x -13886.5 x -13886.5
y 263872.5 y 263872.5
3 125 0
w 0
108.25 -62.5
w 0
x 15734.64 x 15734.64
y 348621.3 y 348621.3
4 187.5 0
w 0
162.38 -93.75
w 0
x -10766.1 x -10766.1
y 363199 y 363199
5 250 0
w 0
216.51 -125
w 0
x 11879.63 x 11879.63
y 266260.6 y 266260.6
6 312.5 0
w 0
270.63 -156.25
w 0
x -9716.34 x -9716.34
y 157987 y 157987
7 375 0
w 0
324.76 -187.5
w 0
x 9996.204 x 9996.204
y 4165.98 y 4165.98
8 437.5 0
w 0
378.89 -218.75
w 0
x -10037.6 x -10037.6
y -45177.7 y -45177.7
9 500 0
w 0
433.01 -250
w 0
x 10024.46 x 10024.46
y -10033.2 y -10033.2
150 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.17a. Perbandingan Displacement pada 10 Titik Pertama antara Sebelum
dan Sesudah Rotasi (𝛼 = 30°) (sambungan)
Titik Sebelum Rotasi Sesudah Rotasi
Nodal x y Displacement x y Displacement
10 0 62.5
w 0
31.25 54.13
w 0
x 263863.7 x 263863.7
y -13890.5 y -13890.5
Tabel 6.17b. Perbandingan Displacement pada 10 Titik Pertama antara Sebelum
dan Sesudah Rotasi (𝛼 = 60°)
Titik Sebelum Rotasi Sesudah Rotasi
Nodal x y Displacement x y Displacement
1 0 0
w 0
0 0
w 0
x 21892.51 x 21892.51
y 21899.24 y 21899.24
2 62.5 0
w 0
31.25 -54.13
w 0
x -13886.5 x -13886.5
y 263872.5 y 263872.5
3 125 0
w 0
62.5 -108.25
w 0
x 15734.64 x 15734.64
y 348621.3 y 348621.3
4 187.5 0
w 0
93.75 -162.38
w 0
x -10766.1 x -10766.1
y 363199 y 363199
5 250 0
w 0
125 -216.51
w 0
x 11879.63 x 11879.63
y 266260.6 y 266260.6
6 312.5 0
w 0
156.25 -270.63
w 0
x -9716.34 x -9716.34
y 157987 y 157987
7 375 0
w 0
187.5 -324.76
w 0
x 9996.204 x 9996.204
y 4165.98 y 4165.98
8 437.5 0
w 0
218.75 -378.89
w 0
x -10037.6 x -10037.6
y -45177.7 y -45177.7
9 500 0
w 0
250 -433.01
w 0
x 10024.46 x 10024.46
y -10033.2 y -10033.2
151 Universitas Kristen Petra
Tabel 6.17b. Perbandingan Displacement pada 10 Titik Pertama antara Sebelum
dan Sesudah Rotasi (𝛼 = 60°) (sambungan)
Titik Sebelum Rotasi Sesudah Rotasi
Nodal x y Displacement x y Displacement
10 0 62.5
w 0
31.25 54.13
w 0
x 263863.7 x 263863.7
y -13890.5 y -13890.5
Dari kedua tabel diatas untuk 𝛼 = 30° dan 𝛼 = 60°, dapat dilihat bahwa
displacement antara sebelum dan sesudah dirotasikan menunjukkan hasil yang
sama. Hal ini menunjukkan bahwa elemen makro segitiga lolos pada pengujian
geometric invariant untuk rotasi koordinat.