Bagaimanakah sebuah struktur membran dapat menahan beban angin yang sangat kuat? Atau bagaimanakah desain suatu struktur dapat terlihat ringan sekaligus kokoh secara bersamaan?

Untuk menjawab permasalahan tersebut, optimasi desain dan engineering adalah jawabannya. Untuk mencapai karakteristik yang demikian, diperlukan adanya titik tengah di antara kekakuan struktur dan efisiensi material. Maka dari itu, iterasi proses desain dan engineering menjadi tahap yang krusial dalam proses kami. Dalam tahap analisis, kita melakukan berbagai pembebanan pada model struktur, dan salah satu pembebanan yang paling signifikan dalam struktur membran adalah beban angin.

Apa itu CFD?

CFD merupakan metode komputasi kontemporer yang dapat memodelkan perilaku berbagai jenis fluida, dan angin merupakan salah satunya. Sebelum melakukan simulasi, berbagai tahapan seperti pemodelan 3D, pemodelan volumetric mesh, dan pemodelan boundary condition perlu dipersiapkan. Setelah itu, hasil dari simulasi perlu melalui tahap post-process. Melalui tahap ini, data hasil simulasi dapat diekstrak dan diolah agar sesuai dengan kebutuhan analisis struktur. Bagaimanapun kompleksnya tahap yang harus dilalui, hasil dari simulasi ini cukup memuaskan: kita dapat meng-ekstrak berbagai macam data yang diinginkan, dan data tekanan angin hanyalah salah satunya.

Mengapa Analisis CFD?

Umumnya, metode dalam men-generate data tekanan angin untuk analisis struktur terdiri dari tiga alternatif. Pertama, metode konservatif dengan menggunakan koefisien kemiringan permukaan berdasarkan kode perhitungan struktur, kedua menggunakan simulasi eksperimental wind-tunnel, dan ketiga menggunakan simulasi CFD. Metode pertama ini dinilai seringkali overestimasi, tidak akurat, sehingga struktur yang dihasilkan menjadi overbudget. Metode kedua paling akurat, namun dinilai tidak praktis karena perangkat lab yang sangat mahal dan sulit ditemui. Metode ketiga ini dinilai paling ekonomis dan jika dilakukan dengan metode yang benar, maka hasilnya juga akurat.

Kapan Analisis CFD Dibutuhkan?

Workflow dalam proses proyek kami terdiri dari desain, engineering, fabrikasi, dan instalasi. Di antara dua tahap yang pertama tersebut, seringkali kami melakukan beberapa tahap iterasi desain. Dan di antara iterasi inilah analisis CFD melakukan pekerjaannya dalam meningkatkan kualitas desain struktur membran. Diagram di atas menjelaskan bagaimana workflow yang kami gunakan dalam mendapatkan data tekanan angin tersebut. Beberapa software yang kami gunakan dalam seluruh workflow tersebut beserta alur data yang kami olah diilustrasikan pada gambar di atas.

Bagaimana CFD digunakan?

Selama tahap engineering, data tekanan angin yang dihasilkan CFD akan di-plot ke dalam model struktur untuk keperluan analisis. Umumnya, dalam sebuah proyek, kami akan melakukan analisis CFD dengan berbagai skenario arah angin yang berbeda-beda. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa struktur yang didirikan nantinya akan cukup kokoh dalam menahan beban angin yang tinggi sekalipun, namun cukup efisien dalam hal konsumsi material. Berdasarkan hasil analisis engineer ini, kemudian desainer menyesuaikan bentuk struktur agar dapat memenuhi persyaratan kode lokal yang berlaku. Pada dasarnya, semakin banyak iterasi yang dilakukan, maka semakin baik pula struktur yang dihasilkan.

Seluruh rangkaian proses yang panjang dari pengulangan iterasi tampak rumit dan membutuhkan ketelitian yang tinggi. Namun, dengan adanya tim yang berkompeten, proses optimasi menggunakan CFD di dalam proyek-proyek kami menjadi mungkin untuk diwujudkan.