Pengertian Statika

Statika adalah cabang dari ilmu mekanika teknik yang mempelajari hubungan gaya-

gaya atau pembebanan yang bekerja pada suatu sistem atau konstruksi yang dalam

keadaan diam/seimbang/statis.  Ilmu statika sangat penting dalam dunia teknik sipil

karena suatu konstruksi atau proyek harus direncanakan supaya tetap dalam

keadaan statis (tidak begerak) walaupun sudah ada pembebanan atau gaya-gaya

yang bekerja pada konstruksi tersebut, sehingga tidak membahayakan orang-orang

yang akan memakai gedung tersebut.  Pada mata kuliah statika, tipe-tipe konstruksi

yang dipelajari disederhanakan terlebih dulu, dengan mengabaikan beberapa faktor

seperti sifat bahan atau dimensi ketiga. Sebelum memulai pelajaran statika, harus

sudah mengenal dasar-dasar fisika mekanika. Sebelum masuk bahan-bahan statika,

beberapa pengertian dari fisika mekanika direview terlebih dahulu.

Gaya

Gaya secara umum adalah suatu bentuk perubahan. Dalam fisika mekanika, gaya

adalah sesuatu yang membuat suatu benda mengubah kecepatannya.  Gaya adalah

suatu besar vektor, sehingga mempunyai besaran (kg, N, kN, ton, dyne, dsb.) dan

arah tertentu.  Mata kuliah statika memperhatikan dua jenis gaya, gaya

luar/eksternal, gaya-gaya yang sumbernya berada di luar sistem yang amati, dan

gaya dalam/internal, gaya-gaya yang berada di dalam sistem yang amati.  Gaya

pada umumnya bekerja secara lurus horizontal atau lurus vertikal, tetapi sering juga

dijumpai gaya-gaya yang bekerja pada sistem tertentu dengan sudut tertentu (gaya

miring). 

Gaya itu dilukiskan sebagai sepotong garis lurus yang berujung tanda panah dan

biasa disebut sebagai vector.

Contoh gaya horizontal

Contoh gaya miring

Panjangnya melukiskan besar gaya, tanda panah menunjukkan arah kerja gaya.  Jika

gaya tersebut bekerja pada sebuah benda maka tempat memegang gaya tersebut

disebut titik pegangan atau titik pangkal yang pada umumnya titik berat dari benda

tersebut sedang garis yang ditarik melalui titik pegang ini arahnya sama dengan

arah kerja gaya yang disebut garis kerja gaya.  Gaya tidak akan berubah sifatnya

apabila dipindah-pindahkan dalam garis kerja yang sama

Untuk gaya yang miring, agar pengerjakan soal mudah, diuraikan terlebih dahulu

dalam arah sejajar sumbu X dan arah sejajar sumbu Y.

Jenis-Jenis Pembebanan Luar

Beban Terpusat (Point Load):

Beban terpusat adalah pembebanan paling sederhana.  Pembebanan ini hanya

bekerja pada satu titik pegang dengan arah dan besaran tertentu.

Beban Merata (Uniformly Distributed Load):

Beban merata adalah pembebanan yang bekerja di atas daerah tertentu dan dapat

mempunyai bentuk yang bervariasi (persegi panjang, segitiga, parabola).  

Pembebanan ini dinotasikan degan q (kN/m).  Besar gaya beban merata dihitung

dengan cara mencari luasan beban merata yang bekerja pada titik berat jenis beban

merata.

Beban merata berbentuk persegi panjang

Beban merata berbentuk segitiga

Letak titik berat beban merata :

Untuk beban merata berbenuk trapesium, dapat dipecah menjadi dua beban merata

(satu persegi panjang, satu segitiga)

Momen:

Beban luar ketiga yang juga sering dijumpai adalah beban berupa momen.  Beban

momen mempunyai besaran momen (kNm) dengan arah putaran (searah jarum jam

atau berlawanan arah jarum jam).

Beban berupa momen

Berdasarkan kemampuan untuk bergerak atau tidak, beban juga dapat dikategorikan

menjadi:

Beban Mati (Dead Loads):

Kita mengenal yang disebut beban mati yaitu beban yang tidak bisa dipindah-

pindahkan (posisinya tetap) di mana beban tersebut adalah gaya yang garis

kerjanya adalah sama dengan arah gravitasi bumi.  Pembebanan seperti ini biasanya

berupa beban akibat beratnya sendiri atau akibat elemen-elemen lain yang melekat

pada konstruksi tersebut secara pernamen.  Contoh-contoh beban mati adalah berat

lantai, dinding, kolum, atap, dll.

Beban Hidup (Live Loads)

Beban hidup berbeda dengan mati karena bersifat dinamis, sehingga dapat bergerak

dari satu tempat ke tempat yang lain.  Contoh beban hidup adalah truk yang

berjalan di atas satu jembatan dan gaya yang bekerja pada jembatan adalah berat

truk yang dipikul oleh roda-roda truk.

Ada pula terdapat beban kenaan pada bangunan ( imposed load ) . Mereka

kadangkala penting dalam reka bentuk bangunan. Antaranya adalah :

beban angin - beban angin pada bangunan adalah dalam bentuk beban yang

seragam (distributed) yang boleh bertindak pugak dari permukaan bangunan atau

selari dengannya.

 getaran dan gempa bumi - kesan yang tepat dari gempa bumi adalah pergerakan

/ getaran bumi yang berlaku dari kejutan gelombang dari pusat gempabumi. Getaran

boleh menyebabkan masalah kepada bangunan serta penghuninya. 

Persamaan Kesetimbangan

Di dalam statika, ada tiga syarat yang harus dipenuhi untuk keadaan statis, yaitu:

ΣV=0                        (gaya vertikal)

ΣH=0                        (gaya horisontal)

ΣM=0                       (momen gaya)

Artinya untuk suatu sistem yang statis, jumlah gaya vertikal dan horisontal harus nol

(saling menghabiskan/tidak bergeser) dan jumlah momen untuk setiap titik harus nol

(tidak berputar).

Apabila satu sistem terima beban luar, dia akan bergerak, maka diperlukan

perletakan untuk memberi gaya reaksi untuk melawan gaya luar tersebut, sehingga

sistem dalam keadaan statis. 

Konstruksi Serta Perletakannya

Komponen-komponen yang harus diperhatikan selain beban eksternal adalah beban

reaksi akibat beban luar pada suatu konstruksi.  Gaya reaksi ini berasal dari

perletakan yang terdapat pada suatu konstruksi yang berfungsi untuk menyimbangi

gaya-gaya luar yang bekerja pada konstruksi tersebut. Di statika dikenalkan tiga tipe

perletakan dasar, dengan sejumlah reaksi perletakan masing-masing. 

Perletakan Rol (roller support) : Perletakan ini hanya  memiliki satu gaya reaksi

yang arahnya tegak lurus permukaan perletakan.  Perletakan rol dapat bebas

bergerak secara translateral (samping) dan dapat berputar, tetapi tidak dapat

bergerak sejajar arah reaksi perletakan.

Perletakan Sendi (pin support) :  Perletakan ini memiliki dua gaya reaksi, satu

dalam arah horizontal (Fx) dan satu lagi dalam arah vertikal (Fy), tetapi

perletakan ini tidak dapat menahan momen (putaran) sehingga tidak mempunyai

reaksi momen.  Pada perletakan ini sistem tidak dapat mengalami translasi tetapi

masih dapat mengalami putaran.

Perletakan Jepit (fixed support) : Perletakan ini memiliki tiga gaya reaksi, gaya

reaksi dalam arah horizontal, gaya reaksi dalam arah vertikal, dan reaksi momen,

sehingga perletakan ini dapat menahan translasi dalam segala arah dan rotasi.

Contoh-contoh Konstruksi Lengkap dengan Pembebanan dan Reaksinya