konsep dasar analisa struktur
-
Upload
madi-civil-el-clasico -
Category
Documents
-
view
307 -
download
4
Transcript of konsep dasar analisa struktur
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
1/25
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
2/25
Pendahuluan Analisa struktur adalah suatu proses dimana engineer
menentukan responssuatu struktur terhadap suatupembebanan. Responsstruktur dinyatakan dengan gaya-gayayang terjadi didalam struktur dan deformasi yang dialami.
Metode-metode analisa struktur biasanya dinyatakan sebagaialgoritma matematis; sebenarnya metode-metode ini didasarioleh informasi-informasi yang diperoleh dari aplikasi mekanikarekayasa, penelitian di laboratorium, eksperimenmodel/lapangan, pengalaman, dan engineering judgment.
Mekanika: ilmu yang berhubungan dengan gaya dan gerak
Statika: bagian dari mekanika yang membahas pengaruh gayaterhadap benda tegar (rigid bodies) yang berada dalamkeseimbangan dan diam. Kelas ini akan terpusat pada statika.
Dinamika: bagian dari mekanika yang membahas benda tegar(rigid bodies) yang bergerak.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
3/25
Formasi Struktur Formasi struktur yang dipilih tergantung dari banyak
pertimbangan.
Seringkali, persyaratan fungsi struktur membatasi
formasi struktur yang dipertimbangkan. Faktor-faktor lain seperti persyaratan estetika,
kondisi lingkungan (fondasi, pembebanan dari alam),ketersediaan material dan aspek ekonomis mungkin
sangat berperan dalam pemilihan formasi struktur. Faktor kelestarian lingkungan seperti efisiensi
pemakaian energi atau gangguan terhadap aliransungai juga mulai mendapat perhatian.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
4/25
Struktur Tarik dan Tekan Struktur tarik dan tekan terdiri dari elemen-elemen yang
mengalami tekanan atau tarikan murni. Struktur semacam inibisa sangat efisien dalam pemakaian material karena teganganyang terjadi besarnya konstan pada suatu penampang
Salah satu formasi struktur tarik yang paling sederhana sepertipada struktur jembatan atau atap yang digantungkan padakabel. Komponen utama pada struktur seperti ini adalah kabelpenggantungnya.
Struktur tekan yang paling umum adalah pelengkung. Strukturjenis ini, yang bentuknya seperti kabel penggantung terbalik,
akan mengalami gaya tekan murni pada rusuk-rusuknya apabiladibebani sesuai dengan rencana. Formasi struktur yang mengkombinasikan komponen tertekan
dan tertarik adalah struktur rangka batang. Masing-masingelemen mengalami gaya tekan atau gaya tarik murni danbekerja sama sebagai satu sistem struktur yang stabil.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
5/25
Struktur Tarik dan Tekan
Struktur tarik Struktur tekan Rangka batang
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
6/25
Balok Lentur dan Struktur
Frame/Portal Elemen lentur mengalami aksi
lentur yang mengakibatkan tarikanpada satu sisi dan tekanan pada sisiyang lain disamping adanya gaya
geser transversal. Bentuk palingsederhana yang mengalami modeini adalah balok. Strukturframe/portal disusun dari elemen-elemen yang mengalami lenturmurni dan elemen-elemen yangmemikul kombinasi lentur dan tarikatau tekan.
Elemen struktur lentur dapatmemikul beban tidak searah sumbusepanjang batangnya. Sambunganantar elemen pada struktur jenis iniumummya sambungan kaku.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
7/25
Struktur PermukaanStruktur permukaanmembentuk konfigurasiruang denganpermukaan tiga dimensi
kontinyu, dan memikulbeban denganpermukaannya sendiri.Formasi struktur sepertiini misalnya: pelat, pelatterlipat, cangkang,dome, struktur kulit, dan
membran. Jenis strukturini sangat efisien dalampenggunaan materialstruktur dan sangatflexibel.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
8/25
GayaGaya merupakan besaran vektor yang dinyatakan dengan:
Besar (magnitude) Arah Titik tangkap (garis kerja)
Gaya dapat diuraikan menjadi komponen-komponen padaarah yang dikehendaki:
Komponen-komponen gaya dapat dijumlahkan, hasilnyadisebut resultan:
sin
cos
PP
PP
y
x
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
9/25
Gaya (2)Untuk gaya-gaya searah:Untuk gaya-gaya yang saling tegak lurus:
Untuk gaya-gaya pada arah sembarang: Uraikan masing-masing gaya pada dua arah yang saling tegak
lurus, misalnya sumbu x dan y.
Jumlahkan komponen-komponen pada arah-arah x dan y.
Hitung resultan seperti pada penjumlahan dua gaya yang salingtegak lurus.
21PPR
x
y
yx
P
P
PPR
1
22
tan
sin;cos iiyiix PPPP
iyyixx PRPR ;
x
y
yx R
RRRR 122 tan;
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
10/25
MomenMomen terhadap suatu sumbu, akibat suatu gaya, adalah ukurankemampuan gaya tersebut menimbulkan rotasi terhadap sumbu tersebut.Momen didefinisikan sebagai:
dimana r adalah jarak radial dari sumbu ke titik kerja gaya dan adalah
sudut lancip antara r dan F. Karena jarak dari sumbu ke garis kerja gayaadalah , momen sering juga didefinisikan sebagai:
sinFrM
sinr
FrM gayakerjagarisjarak
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
11/25
Momen (2)Momen akibat banyak gayaEfek rotasi yang ditimbulkan oleh beberapa gaya terhadap suatu titik atausumbu sama dengan penjumlahan aljabar dari momen masing-masinggaya terhadap titik atau garis tersebut.
Momen akibat beban terdistribusiDalam analisa struktur seringkali pembebanan dinyatakan sebagai gayayang terdistribusi. Momen yang ditimbulkan oleh beban terdistribusi dapatdicari dengan integrasi:
)()()( 2211 nnrFrFrFM
dxwxdMO ..
l
O dxwxM ..
M akibat sebagianbeban selebar dx:
M akibat seluruhgaya terdistribusi:
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
12/25
Momen (3)Momen dari suatu kopel.
Kopel adalah sistem gaya yang terdiri atas dua gaya yang samabesar, tetapi berlawanan arah, dan garis kerjanya sejajar dan tidakterletak pada satu garis. Kopel hanya mengakibatkan efekrotasional (tidak ada efek translasional) terhadap benda. Momenakibat kopel didapat dari hasil kali antara satu gaya dengan jarakantara garis kerja kedua gaya. Momen akibat suatu kopel tidaktergantung kepada titik referensi atau sumbu putar yang dipilih.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
13/25
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
14/25
Gaya-gaya SejajarR = F1 + F2
Mo = a1.F1 + a2 .F2 M0 = a.R
a1.F1 + a2 .F2 = a.R a = (a1.F1 + a2 .F2 )/R
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
15/25
Gaya Terdistribusi
Resultan = luas bidang gaya terdistribusi
Garis kerja resultan melewati titik berat penampang bidang gaya
Contoh: gaya terdistribusi merata dan terdistribusi linier:
l
l
ll
dxw
dxxw
a
dxxwMrRdxwR
.
..
... 0
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
16/25
Sistem Gaya Sembarang
Gaya Fx Fy MAakibat Fx MAakibat Fy
10 P 10 P 0 2 x 10 = 10 P 0
10 P 0 10 P 0 2 x 10 = 20 P
11.2 P 5 P 10 P 4 x 5 = 20 P 4 x 10 = 40 P
Jumlah 15 P 20 P 40 P 60 P
425
100
53/tan
25
1006040
1
22
P
P
R
Ma
RR
PRRR
PPPM
A
oxy
yx
A
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
17/25
Keseimbangan
Struktur dalam keadaan seimbang apabila kondisi awalnya diamdan tetap diam pada saat dibebani gaya-gaya luar. Persyaratankeseimbangan dicapai apabila potensi untuk mengalamitranslasi dan rotasi dihilangkan. Apabila suatu struktur
memenuhi kondisi seimbang ini, setiap bagian dari struktur jugadalam kondisi seimbang. Struktur 2-dimensi:
Keseimbangan gaya:Keseimbangan momen:
Struktur 3-dimensi:
Keseimbangan gaya:Keseimbangan momen:
0;0 yx FF
0M
0;0;0 zyx FFF
0;0;0 zyx MMM
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
18/25
Resultan Beban Diimbangi GayaPenyeimbang
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
19/25
Keseimbangan benda dengan duaatau tiga gaya
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
20/25
Kestabilan Struktur
Struktur akan mengalami perubahan bentuk pada saat dibebani. Padastruktur stabil, perubahan bentuk yang timbul umumnya kecil, danakibat gaya internal yang timbul, struktur mempunyai kecenderunganuntuk kembali ke bentuk semula apabila bebannya dihilangkan. Padastruktur tidak stabil, perubahan bentuk yang timbul mempunyai
kecenderungan untuk terus bertambah selama struktur tersebutdibebani dan berkecenderungan untuk tidak kembali ke bentuk semula.Struktur tidak stabil mudah mengalami keruntuhan secara menyeluruhdan seketika begitu dibebani.
Kestabilan struktur sangat ditentukan oleh konfigurasi elemen-elemenpembentuknya dan sistem penopangnya. Konfigurasi struktur yangmeliputi: banyaknya elemen struktur, cara menyusun dan
menyambungkan elemen struktur. Masalah kestabilan struktur juga bisa timbul dalam situasi lain. Elemen-
elemen struktur yang langsing seperti batang yang panjang ataucangkang yang tipis mempunyai potensi kehilangan kestabilannyaapabila dibebani gaya tekan.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
21/25
Konfigurasi Struktur MenentukanKestabilan
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
22/25
(Momen dan Gaya) Internal vs Eksternal
Gaya atau momen yang bekerja pada struktur, seperti beban atau muatantermasuk berat sendiri struktur, disebut gaya eksternal. Gaya atau momenyang bekerja pada suatu struktur dapat dibedakan menjadi aksidanreaksi. Keseimbangan tercapai bila beban yang bekerja (aksi) diimbangioleh gaya reaksi pada sistem penopang struktur.
Gaya atau momen yang timbul didalam struktur sebagai respons terhadapgaya eksternal disebut internal. Gaya atau momen ini timbul untukmempertahankan integritas struktur sehingga terpenuhi keseimbanganpada setiap titik didalam struktur. Gaya atau momen internal dapatdibedakan menjadi:
Gaya aksial: tekan atau tarik
Gaya geser Momen lentur
Gaya geser dan momen lentur seringkali muncul bersamaan pada suatuelemen struktur.
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
23/25
Gaya dan Momen Eksternal: Aksidan Reaksi
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
24/25
Gaya Internal Tarik dan Tekan
-
7/29/2019 konsep dasar analisa struktur
25/25
Momen Lentur dan Gaya Geser