Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui...

15
q2 u 1 u 2 k1 k2 q1 k1 k2 u 1 u 2 k1 JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg w2 = q2 x L = 2900 kg k1 = 2000 kg/cm k2 = 1500 kg/cm Ditanyakan: a. Tentukan frekuensi alami dan pola dari sistem b. Tentukan respon pada struktur dengan getaran bebas tak teredam c. Jika ditambahkan damping (c) sebesar 2c dan c, tentukan Mn, Kn, Cn dan persamaan geraknya. c 2c d. Jika () () () () 0 0 ; 0 0 ; 0 0 ; 1 0 ; 05 , 0 ; 100 2 1 2 1 1 = = = = = = q q q q km c ζ , tentukan respon getaran bebas untuk pola natural pertama.

Transcript of Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui...

Page 1: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

q2  

u1  

u2  

   k1  

k2  q1  

   k1  

k2  

u1  

u2  

   k1  

JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA

Diketahui struktur sebagai berikut:

h

h

L

Diketahui data sebagai berikut:

w1 = q1 x L = 4400 kg

w2 = q2 x L = 2900 kg

k1 = 2000 kg/cm

k2 = 1500 kg/cm

Ditanyakan:

a. Tentukan frekuensi alami dan pola dari sistem

b. Tentukan respon pada struktur dengan getaran bebas tak teredam

c. Jika ditambahkan damping (c) sebesar 2c dan c, tentukan Mn, Kn, Cn dan

persamaan geraknya.

c

2c

d. Jika ( ) ( ) ( ) ( ) 00;00;00;10;05,0;100 21211 ====== qqqqkmc ζ , tentukan respon

getaran bebas untuk pola natural pertama.

Page 2: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

u1  

u2  

   k1  

k2  

   k1  

k2  

e. Jika ( ) ( ) ( ) ( ) 00;00;10;00;10,0;100 21212 ====== qqqqkmc ζ , tentukan respon

getaran bebas untuk pola natural kedua.

Penyelesaian:

a. Menentukan frekuensi alami dan pola dari sistem

m2

h ke2

m1

h ke1

L

Jika w1 = 4400 kg à mskg

gwm

2.49,4981440011 ===

w2 = 2900 kg à mskg

gwm

2.96,2981290022 ===

ke1 = k1 + k1 = 2000 + 2000 = 4000 kg/cm

ke2 = k2 + k2 = 1500 + 1500 = 3000 kg/cm

Ø Matriks massa

m = mskg

mm 2

2

1 .96,20049,4

00

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

 

Ø Matriks kekakuan

k = cmkg

kkkkk

⎥⎦

⎤⎢⎣

−=⎥

⎤⎢⎣

−+=⎥

⎤⎢⎣

−+

3000300030007000

30003000300030004000

22

221

 

Nilai frekuensi alami (ωn)

det [k - ωn2 m] = 0

Page 3: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

[ ] [ ]

⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎥⎦

⎤⎢⎣

−=−

2

2

22

96,230003000300049,47000

96,20049,4

3000300030007000

n

n

nn MK

ω

ω

ωω

 

[ ] [ ]( )

( )( ) ( )( )

010.2,13419029,13

010.929,13134702072010.1,2

03000300096,2300049,47000

096,230003000

300049,47000det

0det

724

64227

22

2

2

2

=+−

=−+−−

=−−−−−

=⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

=−

nn

nnn

nn

n

n

n MK

ωω

ωωω

ωω

ω

ω

ω

 

Persamaan penyelesaian:

( ) ( ) ( )( )( )

58,2622,2304434190

29,13210.2,129,1343412034190

10.2,13419029,13

722

7

±=

−−±−−=

=

−=

=

n

cba

ω

 

40,4628,215358,26

22,2304434190

48,2033,41958,26

22,2304434190

222

121

=⇒=+

=

=⇒=−

=

ωω

ωω

Pola natural untuk sistem I diperoleh dengan mensubstitusikan �n = �1

[ ]{ } 33,4190 221=→=− ωφω nnmk

( )( )

078,17583000

300021,5117

033,41996,230003000

300033,41949,47000

33,419096,230003000

300049,47000

21

11

21

11

2

21

1121

21

1

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

=→=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

φ

φ

φ

φ

ωφ

φ

ω

ω

 

Pola natural ditentukan dengan menentukan satu satuan harga untuk salah satu pola.

Misalkan iniberikutanalisisdari nilaidiperoleh sehingga ,1 1121 φφ =  

Page 4: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

58625,022,124121,2117

022,124121,2117

078,175830000300021,5117

00178,17583000

300021,5117

11

11

11

11

11

11

=

=

=−

+=+−

=−

==⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

φ

φ

φ

φ

φ

φ

 

 

Pola natural untuk sistem II diperoleh dengan mensubstitusikan �n = �2

( )( )

071,33733000

300023,2668

028,215396,230003000

300028,215349,47000

28,2153096,230003000

300049,47000

22

12

22

12

22

22

1222

22

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

=→=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

φ

φ

φ

φ

ωφ

φ

ω

ω

 

Pola natural ditentukan dengan menentukan satu satuan harga untuk salah satu pola.

Misalkan iniberikutanalisisdari nilaidiperoleh sehingga ,1 1222 φφ =

12641,171,37377,331

071,37377,331

071,337330000300023,2668

0171,33733000

300023,2668

12

12

12

12

12

12

−=

−=

=+

−=−−

=−−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−

−−

φ

φ

φ

φ

φ

φ

 

Sehingga, pola natural dari sistem tersebut adalah:

{ }

{ }⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

112641,1

158625,0

22

122

21

111

φ

φφ

φ

φφ

Page 5: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

u1  

u2  

k      k  

k   k  2m  

21φ

11φ

12φ

22φ

m  

h

h

Pola Natural I

Pola Natural II

Kontrol kondisi orthogonal

{ }[ ]{ }

{ }

{ }[ ]{ }

{ } OK

M

OK

K

T

T

0112641,1

96,20049,4

158625,0

0

0112641,1

3000300030007000

158625,0

0

21

21

≈⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

=

≈⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

=

φφ

φφ

 

   

Page 6: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

b. Penentuan Respons Getaran Bebas jika diketahui:

!! 0 = 1, !! 0 = 1, !! 0 = 0, !! 0 = 0.

Persamaan gerak:

u (t) = ( ) ( ) ( )∑∑==

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

n

nnn

n

nn

n

nnnn tqtSinqtCosq

11.00 φω

ωωφ

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )tCostSinqtCosqtq

tCostSinqtCosqtq

40,46100

48,20100

22

2122

11

1111

=+=

=+=

ωω

ω

ωω

ω

Persamaan Getaran à u (t) = ( )∑=

n

nnn tq

1

( )( )

( ) ( )

( )( )

( ) ( )

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )tCostCostu

tCostCostu

tCostCostutu

tqtqtutu

40,4648,2040,4612641,148,2058625,0

40,46112641,1

48,20158625,0

..

2

1

2

1

22112

1

+=

−=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

+⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

φφ

Data:            ω1 =   20.480   rad/dt  

   ω2 =   46.400   rad/dt      

           No  

Time   Cos  ω 1t   Cos  ω 2t   u1  (t)   u2  (t)  t  (s)   (q1  (t))   (q2  (t))  

1   0   1.000   1.000   -­‐0.540   2.000  2   1.5   0.767   0.885   -­‐0.547   1.652  3   3   0.178   0.565   -­‐0.532   0.743  4   4.5   -­‐0.494   0.116   -­‐0.420   -­‐0.379  5   6   -­‐0.937   -­‐0.361   -­‐0.143   -­‐1.297  6   7.5   -­‐0.943   -­‐0.754   0.296   -­‐1.697  7   9   -­‐0.511   -­‐0.973   0.796   -­‐1.485  8   10.5   0.158   -­‐0.968   1.183   -­‐0.810  9   12   0.755   -­‐0.740   1.276   0.015  10   13.5   1.000   -­‐0.341   0.970   0.659  11   15   0.780   0.137   0.303   0.917  12   16.5   0.197   0.583   -­‐0.541   0.780  13   18   -­‐0.477   0.894   -­‐1.287   0.418  14   19.5   -­‐0.930   1.000   -­‐1.671   0.070  15   21   -­‐0.950   0.875   -­‐1.542   -­‐0.075  16   22.5   -­‐0.528   0.548   -­‐0.927   0.019  17   24   0.139   0.094   -­‐0.025   0.233  18   25.5   0.741   -­‐0.381   0.863   0.361  19   27   0.999   -­‐0.768   1.451   0.231  

Page 7: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

No  Time   Cos  ω 1t   Cos  ω 2t   u1  (t)   u2  (t)  t  (s)   (q1  (t))   (q2  (t))  

20   28.5   0.792   -­‐0.978   1.566   -­‐0.186  21   30   0.217   -­‐0.963   1.211   -­‐0.746  22   31.5   -­‐0.459   -­‐0.725   0.548   -­‐1.185  23   33   -­‐0.922   -­‐0.321   -­‐0.179   -­‐1.243  24   34.5   -­‐0.956   0.158   -­‐0.738   -­‐0.798  25   36   -­‐0.545   0.600   -­‐0.995   0.055  26   37.5   0.119   0.904   -­‐0.948   1.023  27   39   0.728   0.999   -­‐0.699   1.727  28   40.5   0.998   0.864   -­‐0.388   1.862  29   42   0.804   0.530   -­‐0.125   1.334  30   43.5   0.236   0.073   0.056   0.309  31   45   -­‐0.442   -­‐0.400   0.192   -­‐0.842  

Respon getaran bebas yang terjadi:

a. Hubungan antara qn(t) dan waktu (t)

b. Hubungan antara u1(t) dan waktu (t)

-­‐1.500  

-­‐1.000  

-­‐0.500  

0.000  

0.500  

1.000  

1.500  

0   5   10   15   20   25   30   35   40   45   50  qn  (t)  

t  (sec)  

q1(t)  

q2(t)  

-­‐2.000  

-­‐1.500  

-­‐1.000  

-­‐0.500  

0.000  

0.500  

1.000  

1.500  

2.000  

0   5   10   15   20   25   30   35   40   45   50  u1  (t)  

t  (sec)  

Page 8: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

c. Hubungan antara u2(t) dan waktu (t)

c. Jika ditambahkan damping (c) sebesar 2c dan c, tentukan Mn, Kn, Cn dan

persamaan geraknya.

{ }

{ }⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

112641,1

158625,0

22

122

21

111

φ

φφ

φ

φφ

 

m = ⎥⎦

⎤⎢⎣

96,20049,4

 

k = ⎥⎦

⎤⎢⎣

3000300030007000

 

c = ⎥⎦

⎤⎢⎣

−=⎥

⎤⎢⎣

−+

1113

11112

cc

 Menyusun matriks Mn, Kn, Cn

Kn = φnT K φn

[ ]

{ } [ ]{ }

{ }

32,1888158625,0

3000300030007000

158625,0

1111

2221

1211

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−=

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

φφ Kk

kkkk

K

T

n

-­‐2.000  -­‐1.500  -­‐1.000  -­‐0.500  0.000  0.500  1.000  1.500  2.000  2.500  

0   5   10   15   20   25   30   35   40   45   50  

u2  (t)  

t  (sec)  

Page 9: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

{ } [ ]{ }

{ }

0112641,1

3000300030007000

158625,0

2112

≈⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

−=

= φφ Kk T

{ } [ ]{ }

{ }

0158625,0

3000300030007000

112641,1

1221

≈⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−=

= φφ Kk T

{ } [ ]{ }

{ }

06,18640112641,1

3000300030007000

112641,1

2222

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

−−=

= φφ Kk T

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

⎡=

06.186400032,1888

2221

1211

kkkk

Kn

Mn = φnT M φn

[ ]

{ } [ ]{ }

{ }

50,4158625,0

96,20049,4

158625,0

1111

2221

1211

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

φφ Mm

mmmm

M

T

n

{ } [ ]{ }

{ }

0112641,1

96,20049,4

158625,0

2112

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

= φφ Mm T

{ } [ ]{ }

{ }

0158625,0

96,20049,4

112641,1

1221

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

= φφ Mm T

{ } [ ]{ }

{ }

66,8112641,1

96,20049,4

112641,1

2222

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

= φφ Mm T

Page 10: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

⎡=

66,80050,4

2221

1211

mmmm

Mn

Cn = φnT C φn

[ ]

{ } [ ]{ }

{ }

86,0158625,0

1113

158625,0

1111

2221

1211

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−=

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

φφ Cc

cccc

C

T

n

{ } [ ]{ }

{ }

44,0112641,1

1113

158625,0

2112

−=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

−=

= φφ Cc T

{ } [ ]{ }

{ }

44,0158625,0

1113

112641,1

1221

−=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧⎥⎦

⎤⎢⎣

−−=

= φφ Cc T

{ } [ ]{ }

{ }

06,7112641,1

1113

112641,1

2222

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⎥⎦

⎤⎢⎣

−−=

= φφ Mc T

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

−=⎥

⎤⎢⎣

⎡=

06,744,044,086,0

2221

1211

cccc

Cn

d. Jika ( ) ( ) ( ) ( ) 00;00;00;10;05,0;100 21211 ====== qqqqkmc ζ , tentukan respon

getaran bebas untuk pola natural pertama.

{ }⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=158625,0

21

111 φ

φφ

∑=

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

n

ndn

dn

onnodno

tn tqqtqet nn

1sincos)u( ω

ωωζ

ωφ ωζ

Page 11: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

( )

{ } ( ) ( ) ( )

( )( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )[ ]tSintCose

tSintCose

tSintCosetutu

tqqtqetu

rad

t

t

t

dd

dt

d

45,2005,045,20158625,0

45,2045,20

1.48,20.05,0045,20158625,0

45,2045,20

1.48,20.05,0045,20158625,0

21

sin00cos0)(

sec/45,2005,0148,201

48,20.05,0

48,20.05,0

48,20.05,0

11

1111111

2211

11

+⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

=−=−=

− ωωωζ

ωφ

ζωω

ωζ

Tabel perhitungan respon getaran bebas untuk pola natural pertama

No  Time   Cos  

20,45t   Sin  20,45t   u1  (t)   u2  (t)   q1  (t)  t  (s)  

1   0   1.000   0.000   0.586   1.000   1.000  2   0.25   0.390   -­‐0.921   0.156   0.266   0.343  3   0.5   -­‐0.697   -­‐0.718   -­‐0.257   -­‐0.439   -­‐0.732  4   0.75   -­‐0.932   0.362   -­‐0.249   -­‐0.424   -­‐0.914  5   1   -­‐0.030   1.000   0.004   0.007   0.020  6   1.25   0.909   0.417   0.152   0.259   0.930  7   1.5   0.738   -­‐0.675   0.089   0.152   0.704  8   1.75   -­‐0.334   -­‐0.942   -­‐0.037   -­‐0.064   -­‐0.381  9   2   -­‐0.998   -­‐0.059   -­‐0.076   -­‐0.129   -­‐1.001  10   2.25   -­‐0.443   0.896   -­‐0.023   -­‐0.040   -­‐0.399  11   2.5   0.653   0.758   0.031   0.053   0.691  12   2.75   0.952   -­‐0.306   0.033   0.056   0.937  13   3   0.089   -­‐0.996   0.001   0.002   0.039  14   3.25   -­‐0.883   -­‐0.470   -­‐0.019   -­‐0.033   -­‐0.906  15   3.5   -­‐0.777   0.630   -­‐0.012   -­‐0.021   -­‐0.745  16   3.75   0.278   0.961   0.004   0.007   0.326  17   4   0.993   0.118   0.010   0.017   0.999  18   4.25   0.496   -­‐0.868   0.003   0.006   0.452  19   4.5   -­‐0.607   -­‐0.795   -­‐0.004   -­‐0.006   -­‐0.647  20   4.75   -­‐0.968   0.249   -­‐0.004   -­‐0.007   -­‐0.956  21   5   -­‐0.148   0.989   0.000   -­‐0.001   -­‐0.098  22   5.25   0.853   0.521   0.002   0.004   0.879  23   5.5   0.813   -­‐0.583   0.002   0.003   0.783  24   5.75   -­‐0.220   -­‐0.975   0.000   -­‐0.001   -­‐0.269  25   6   -­‐0.984   -­‐0.177   -­‐0.001   -­‐0.002   -­‐0.993  26   6.25   -­‐0.546   0.838   0.000   -­‐0.001   -­‐0.504  27   6.5   0.559   0.829   0.000   0.001   0.600  28   6.75   0.982   -­‐0.191   0.001   0.001   0.972  29   7   0.206   -­‐0.979   0.000   0.000   0.157  30   7.25   -­‐0.821   -­‐0.571   0.000   -­‐0.001   -­‐0.850  31   7.5   -­‐0.846   0.534   0.000   0.000   -­‐0.819  

Page 12: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

Respon getaran bebas yang terjadi:

a. Hubungan antara u1(t) dan waktu (t)

b. Hubungan antara u2(t) dan waktu (t)

c. Hubungan antara q1(t) dan waktu (t)

-­‐0.400  

-­‐0.200  

0.000  

0.200  

0.400  

0.600  

0.800  

0   1   2   3   4   5   6   7   8  

u1  (t)  

t  (sec)  

-­‐0.600  -­‐0.400  -­‐0.200  0.000  0.200  0.400  0.600  0.800  1.000  1.200  

0   1   2   3   4   5   6   7   8  

u2  (t)  

t  (sec)  

-­‐1.500  

-­‐1.000  

-­‐0.500  

0.000  

0.500  

1.000  

1.500  

0   10   20   30   40   50   60   70  q1  (t)  

t  (sec)  

Page 13: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

a. Jika ( ) ( ) ( ) ( ) 00;00;00;10;1,0;100 21122 ====== qqqqkmc ζ , tentukan respon

getaran bebas untuk pola natural kedua.

{ }⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

=112641,1

22

122 φ

φφ

∑=

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

n

ndn

dn

onnodno

tn tqqtqet nn

1sincos)u( ω

ωωζ

ωφ ωζ

( )

{ } ( ) ( ) ( )

( )( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )[ ]tSintCose

tSintCose

tSintCosetutu

tqqtqetu

rad

t

t

t

dd

dt

d

17,461,017,46112641,1

17,4645,20

1.48,20.05,0017,46112641,1

17,4617,46

1.40,46.1,0017,46112641,1

21

sin00cos0)(

sec/17,461,0140,461

64,4

64,4

40,46.1,0

22

2222222

2222

22

+⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−

=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

=−=−=

− ωω

ωζωφ

ζωω

ωζ

Tabel perhitungan respon getaran bebas untuk pola natural kedua

No  Time   Cos  ω 1t   Sin  ω 1t   u1  (t)   u2  (t)   q2  (t)  t  (s)          

1   0   1.000   0.000   -­‐1.126   1.000   1.000  2   0.100   -­‐0.095   -­‐0.995   0.138   -­‐0.122   -­‐0.195  3   0.200   -­‐0.982   0.190   0.429   -­‐0.381   -­‐0.963  4   0.300   0.282   0.959   -­‐0.106   0.094   0.378  5   0.400   0.928   -­‐0.372   -­‐0.157   0.139   0.891  6   0.500   -­‐0.459   -­‐0.888   0.061   -­‐0.054   -­‐0.548  7   0.600   -­‐0.841   0.542   0.055   -­‐0.049   -­‐0.786  8   0.700   0.619   0.785   -­‐0.031   0.027   0.698  9   0.800   0.723   -­‐0.691   -­‐0.018   0.016   0.654  10   0.900   -­‐0.757   -­‐0.654   0.014   -­‐0.013   -­‐0.822  11   1.000   -­‐0.579   0.816   0.005   -­‐0.005   -­‐0.497  12   1.100   0.867   0.498   -­‐0.006   0.006   0.917  13   1.200   0.413   -­‐0.911   -­‐0.001   0.001   0.322  14   1.300   -­‐0.946   -­‐0.325   0.003   -­‐0.002   -­‐0.978  15   1.400   -­‐0.233   0.972   0.000   0.000   -­‐0.136  16   1.500   0.990   0.140   -­‐0.001   0.001   1.004  17   1.600   0.045   -­‐0.999   0.000   0.000   -­‐0.055  18   1.700   -­‐0.999   0.051   0.000   0.000   -­‐0.994  19   1.800   0.146   0.989   0.000   0.000   0.245  20   1.900   0.971   -­‐0.239   0.000   0.000   0.947  21   2.000   -­‐0.331   -­‐0.944   0.000   0.000   -­‐0.425  22   2.100   -­‐0.908   0.419   0.000   0.000   -­‐0.866  

Page 14: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

No  Time   Cos  ω 1t   Sin  ω 1t   u1  (t)   u2  (t)   q2  (t)  t  (s)          

23   2.200   0.504   0.864   0.000   0.000   0.590  24   2.300   0.812   -­‐0.584   0.000   0.000   0.754  25   2.400   -­‐0.658   -­‐0.753   0.000   0.000   -­‐0.734  26   2.500   -­‐0.687   0.727   0.000   0.000   -­‐0.614  27   2.600   0.789   0.614   0.000   0.000   0.851  28   2.700   0.536   -­‐0.844   0.000   0.000   0.452  29   2.800   -­‐0.891   -­‐0.454   0.000   0.000   -­‐0.937  30   2.900   -­‐0.367   0.930   0.000   0.000   -­‐0.274  31   3.000   0.961   0.276   0.000   0.000   0.989  

Respon getaran bebas yang terjadi:

a. Hubungan antara u1(t) dan waktu (t)

b. Hubungan antara u2(t) dan waktu (t)

-­‐1.400  -­‐1.200  -­‐1.000  -­‐0.800  -­‐0.600  -­‐0.400  -­‐0.200  0.000  0.200  0.400  0.600  

0   0.5   1   1.5   2   2.5   3  

u1  (t)  

t  (sec)  

-­‐0.600  -­‐0.400  -­‐0.200  0.000  0.200  0.400  0.600  0.800  1.000  1.200  

0   0.5   1   1.5   2   2.5   3  

u2  (t)  

t  (sec)  

Page 15: Tugas XIII 28mei2012 - sugengpb.lecture.ub.ac.id€¦ · JAWABAN TUGAS XIII DINAMIKA Diketahui struktur sebagai berikut: h h L Diketahui data sebagai berikut: w1 = q1 x L = 4400 kg

c. Hubungan antara q2(t) dan waktu (t)

-­‐1.500  

-­‐1.000  

-­‐0.500  

0.000  

0.500  

1.000  

1.500  

0   20   40   60   80   100   120  q2  (t)  

t  (sec)