Analisis Struktur - Wikipedia Bahasa Indonesia, Ensiklopedia Bebas

4/2/2014 Analisis struktur - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

https://id.wikipedia.org/wiki/Analisa_struktur 1/8

Analisis strukturDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

(Dialihkan dari Analisa struktur)

Analisis struktur merupakan ilmu untuk menentukan efek dari beban pada struktur fisik dan komponennya.Adapun cabang pemakaiannya meliputi analisis bangunan, jembatan, perkakas, mesin, tanah, dll. Analisis strukturmenggabungkan bidang mekanika teknik, teknik material dan matematika teknik untuk menghitung deformasistruktur, kekuatan internal, tekanan, reaksi tumpuan, percepatan, dan stabilitas. Hasil analisis tersebut digunakanuntuk memverifikasi kekuatan struktur yang akan maupun telah dibangun. Dengan demikian analisis strukturmerupakan bagian penting dari desain rekayasa struktur.

Daftar isi

1 Sejarah

2 Elemen struktur

2.1 Elemen lentur: Balok sederhana2.2 Elemen tekan: Kolom

2.3 Pelat

2.4 Membran

2.5 Cangkang

3 Tipe struktur3.1 Truss

3.2 Kabel

3.3 Lengkungan

3.4 Kerangka

3.5 Struktur bidang permukaan

4 Beban4.1 Beban angin4.2 Beban gempa

4.3 Tekanan Hidrostatik dan Tekanan Tanah5 Stabilitas struktur

6 Metode analisis

6.1 Analisis dengan bantuan komputer

7 Sumber

Sejarah

Sejarah analisis struktur lahir dari ilmu mekanika yang merupakan cabang dari fisika. Tulisan tertua yang berisi ilmuini dibuat oleh Archimedes (287-212 SM) yang membahas prinsip pengungkit dan prinsip kemampuan mengapung.Kemajuan yang besar diawali oleh hukum kombinasi vektor gaya oleh Stevinus (1548-1620), yang jugamerumuskan sebagian besar dari prinsip-prinsip statika. Penyelidikan tentang lentur pertama kali dilakukan GalileoGalilei (1564-1642) namun baru dipecahkan dengan baik oelh Auguste Coloumb (1736-1806). Robert Hooke



Tulisan Galileo Gallilei mengenai

lentur balok kantilever

Lentur balok

(1635 - 1703) menemukan kelakuan material yang dikenal dengan hukum Hooke sebagai dasar dari ilmuelastisitas. Metode kerja maya dikembangkan awalnya oleh Leibnitz untuk menyelesaikan masalah mekanika biasa.Selanjutnya pendekatan ini benar-benar sangat berguna dan penggunaannya diperluas dalam berbagai kasus.Berbeda dengan ilmuwan lain yang menekankan persamaan analitik, Christian Otto Mohr (18351918)mengembangkan metode grafis yang antara lain lingkaran Mohr (untuk menentukan tegangan), dan diagram Williot-

Mohr (untuk menentukan perpindahan truss). Tokoh lain yang terlibatdalam perkembangan ilmu analisis struktur awal diantaranya, Marotte,D'Alembert, Euler (teori balok dan tekuk), Navier, Bernoulli (teoribalok), Maxwell (Prinsip Maxwell), Betti (hukum Betti), St. Venant(torsi), Rayleigh, dan Castigliano (teori defleksi). Teori balok Euler-Bernoulli dibuktikan kebenarannya dengan diselesaikannya pembangunanMenara Eiffel di Paris. Sebelumnya teori itu hanya dibahas oleh parailmuwan semata.

Di abad modern, perkembangan besar ilmu bahan dilakukan olehilmuwan Rusia-AS Stephen P. Timoshenko. Maha karyanya Strenght ofMaterial merupakan buku wajib mahasiswa teknik sipil hampir diseluruhdunia. Penemuan penting lain adalah metode distribusi momen olehHardy Cross pada tahun 1930 dalam tulisannya di jurnal ASCE.Kontribusi lain Cross adalah metode analogi kolom. Namun metodeklasik yang mulai digantikan seiring dengan berkembangnya kemampuandan kecepatan komputer. Maka dari itu penggunaan metode elemenhingga semakin meluas oleh insinyur struktur. Analisis yang sebelumnyamemakan banyak kertas dengan ketelitian semakin berkurang denganbanyaknya variabel berhasil diatasi. Metode ini pertama kali dipakaidalam menganalisis gedung Opera Sydney oleh firma konsultankenamaan Ove Arup. Bisa dikatakan metode elemen hingga merupakan

penemuan terpenting dalam bidang analisis struktur.

Elemen struktur

Sebuah sistem struktur merupakan gabungan antara elemen struktur dengan bahannya. Sangat penting bagi insinyuruntuk mengklasifikasi struktur baik bentuk maupun fungsi dengan mengenali berbagai elemen yang menyusunstruktur tersebut. Elemen struktur diantaranya :

Elemen lentur: Balok sederhana

Sebuah balok langsing yang diberi perletakan sederhana akanmenghasilkan lenturan. Sebutan masalah lentur diartikan pada studimengenai tegangan dan deformasi yang timbul pada elemen yangmengalami aksi gaya. Umumnya tegak lurus pada sumbu elemen sehinggasalah satu tepi serat mengalami perpanjangan dan tepi serat lainnyamengalami penyusutan. Persamaan sederhana untuk menentukan

tegangan lentur pada balok dengan perletakan sederhana adalah :[1]



dimana

adalah tegangan lentur

M - momen pada sumbu netraly - jarak tegak lurus sumbu netral ke tepi

Ix - momen inersia luasan pada sumbu netral x.

Elemen tekan: Kolom

Selain dinding pemikul beban, kolom juga merupakan elemen vertikal yang sangat banyak digunakan. Umumnyakolom tidak mengalami lentur secara langsung dikarenakan tidak ada beban tegak lurus pada sumbunya. Kolomdikategorikan bedasarkan panjangnya. Kolom pendek adalah kolom yang kegagalannya berupa kegagalan material(ditentukan oleh kekuatan material). Kolom panjang adalah kolom yang kegagalannya ditentukan oleh tekuk, jadi

kegagalannya adalah kegagalan karena ketidakstabilan, bukan karena kekuatan.[2]

Pelat

Plat adalah struktur palanar kaku yang secara khas terbuat dari material monolit yang tingginya yang kecildibandingkan dengan dimensi lainnya. Umumnya dapat dikatakan bahwa pelat yang terbuat dari material homogenmempunyai sifat yang sama pada segala arah.

Membran

Membran adalah suatu struktur permukaan fleksibel tipis memikul beban terutama melalui proses tegangan tarik.Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan diri dengan cara struktur dibebani. Selain itu struktur ini sangatpeka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek ini dapat menyebabkan fluttering (getaran). Penstabilan bisadilakukan dengan memberi gaya pra-tegang.

Cangkang

Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta mempunyai permukaan yang lengkung.Beban-beban yang bekerja pada permukaan cangkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser,tarik, dan tekan pada arah dalam bidang (in-plane) permukaan tersebut.

Tipe struktur

Kombinasi elemen struktur dan material yang menyusunnya disebut sebagai suatu sistem struktur. Setiap sistem

dibangun dari satu atau lebih dari keempat tipe dasar struktur.[3]

Truss

Truss terdiri dari ikatan elemen balok tegangan tarik dan elemen kolom pendek dan biasanya berbentuk segitiga.Truss bidang disusun dari elemen-elemen yang berada pada bidang yang sama (2 matra) dan seringkali digunakanuntuk jembatan-jembatan, penopang atap. Sebaliknya, truss ruang memiliki elemen-elemen yang dapat



Gedung John Hancock Center,

merupakan gabungan struktur

kerangka kotak (tube) sebagai

penahan beban gravitasi dan truss-x

sebagai pengaku lateral.

mengembang ke dalam tiga matra dan cocok untuk derek dan menara. Kemampuan bentangnya mulai dari 10 mhingga 125 m. Untuk kasus jembatan di Indonesia, kemampuan bentang truss tipe Warren bisa mencapai 60 mdibandingkan dengan jembatan balok prategang sederhana yang hanya mampu membentang sepanjang 30 m.

Kabel

Dua bentuk lain dari struktur yang digunakan untuk bentang panjangadalah kabel dan bangunan berpola lengkungan. Kabel biasanya fleksibeldan menyangga beban-bebannya dalam tegangan tarik. Tidak sepertitegangan tarik yang mengikat, beban luar (eksternal) tidak dipakaisepanjang sumbu kabel, dan akibatnya kabel mengalami bentukkelengkungan tertentu.

Kabel umumnya digunakan untuk tujuan seperti menopang gelagarjembatan dan atap bangunan. Bila digunakan untuk tujuan ini, kabelmemiliki suatu keuntungan dibandingkan balok dan truss khususnya untukbentang melebihi 50 meter. Karena mereka berlaku sebagai tegangantarik, kabel-kabel tidak akan menjadi stabil dan runtuh secara mendadakseperti yang biasa terjadi pada balok atau truss. Dalam aspek biaya,truss akan membutuhkan biaya tambahan dalam konstruksinya danterjadi peningkatan ketinggian akibat bentang yang meningkat.Penggunaan kabel-kabel pada sisi lain dibatasi hanya oleh berat danmetode-metode penggantungan.

Lengkungan

Lengkungan atau busur (Arch) mencapai kekuatannya dalam teganganmampat, karena ia memiliki suatu bentuk kurva yang berlawanandibandingkan dengan kabel. Lengkungan meskipun harus dimampatkanagar dapat menjaga bentuknya dan akibatnya pembebanan sekunderseperti gaya geser dan momen, harus dipertimbangkan dalam desainnya.Lengkungan seringkali digunakan dalam struktur jembatan, kubah, dan

untuk pintu masuk dinding bangunan batu.

Kerangka

Kerangka-kerangka (Frames) sering digunakan dalam bangunan yang tersusun dari balok dan kolom yanghubungan berupa sambungan pin (sendi) ataupun sambungan kaku. Pembebanan pada suatu kerangkamenyebabkan pembengkokan anggota bagian dan akibat dari hubungan sambungan kaku, struktur ini umumnyamenjadi struktur tak tentu dari sudut pandang analisis. Kekuatan dari suatu kerangka diturunkan dari interaksimomen antara balok dan kolom pada sambungan kaku, dan hasilnya keuntungan ekonomis dari penggunaan suatukerangka bergantung pada peningkatan efesiensi dalam menggunakan ukuran balok yang lebih kecil terhadappeningkatan ukuran kolom dari aksi balok-kolom yang disebabkan pembengkokan pada sambungan-sambungan.

Struktur bidang permukaan



Jembatan tipe Warren Truss di

Leupung, Aceh. Disini beban mati

adalah berat rangka baja dan

perkerasan jalan. Sedang beban

hidupnya adalah beban kendaraan,

angin, dan gempa.

Struktur bidang permukaan dibuat dari suatu bahan yang memiliki ketebalan yang sangat tipis dibandingkan denganukuran dimensi lainnya. Kadangkala material ini sangat lentur dan dapat mengambil bentuk suatu tenda atau strukturgelembung udara. Pada kasus ini material bekerja sebagai suatu struktur membran yang dibebankan oleh tegangantarik murni.

Struktur bidang permukaan bisa juga dibuat dari bahan kaku seperti beton pratekan atau ferro-semen.Sebagaimana mereka bisa dibentuk sebagai pelat lipatan, silinder, atau parabola hiperbolik dan disebut pelat tipisatau cangkang. Struktur ini bekerja menyerupai kabel atau lengkungan karena mereka pada pokoknya menopangbeban-beban dalam bentung tegangan tarik atau mampatan (tekanan) dengan pembengkokan yang sangat kecil.Struktur ini rumit dianalisis kecuali dengan bantuan komputer dengan metode elemen hingga.

Beban

Setelah dimensi dari struktur itu diketahui, sangat penting kemudianmenentukan beban apa saja yang ditanggung dari struktur. Beban disainbiasanya dispesifikasi oleh peraturan bangunan yang berlaku. Untukwilayah hukum Indonesia digunakan SNI 03 1727 1989 PerencanaanPembebanan Untuk Rumah dan Gedung. Ada dua jenis beban padastruktur yang harus dipertimbangkan dalam desain. Tipe pertama inidisebut dengan Beban mati yang merupakan berat dari kumpulan setiapanggota struktur maupun berat objek benda yang ditempatkan secarapermanen. Sebagai contoh, kolom, balok, balok penopang (girder), pelatlantai, dinding, jendela, plumbing, alat listrik, dan lain sebagainya. Keduaadalah Beban hidup, yang mana beban yang bergerak atau bervariasidalam ukuran maupun lokasi. Contohnya adalah beban kendaraan padajembatan, beban pengunjung pada gedung, beban hujan, beban salju,beban ledakan, beban gempa, dan beban alami lainnya.

Beban angin

Bila struktur merintangi aliran angin, energi kinetik angin dikonversikan ke dalam energi potensial tekanan, yangmenyebabkan terjadinya suatu pembebanan angin. Efek angin pada struktur bergantung pada kerapatan dankecepatan udara, sudut datang angin, bentuk dan kekakuan struktur dan kekesaran permukaannya. Pembebananangin bisa ditinjau dari pendekatan statik maupun dinamik.

Beban gempa

Gempa bumi menghasilkan pembebanan pada suatu struktur melalui interaksi gerakan tanah dan karakteristikrespon struktur. Pembebanan ini merupakan hasil dari distorsi struktur yang disebabkan oleh gerakan tanah dankekakuan struktur. Besarnya bergantung pada banyak dan tipe percepatan gerak tanah, masa dan kekakuanstruktur. Pembebanan dan analisis gempa di Indonesia merujuk pada SNI 03 1726 2010 Standar PerencanaanKetahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung.

Tekanan Hidrostatik dan Tekanan Tanah



Analisis Cremona untuk truss

sederhana.

Bila struktur-struktur digunakan untuk menahan air, tanah atau materi glanural, tekanan yang dihasilkan oleh beban-beban ini menjadi suatu kriteria desain yang penting. Contohnya adalah bendungan atau dinding penahan (retainingwall). Disini hukum-hukum hidrostatik dan mekanika tanah dipakai untuk menentukan pembebanan struktur.

Stabilitas struktur

Pada struktur stabil, deformasi yang diakibatkan beban pada umumnya kecil dan gaya dakhil (internal) yang timbuldalam struktur mempunyai kecenderugan mengembalikan bentuk semula apabila bebannya dihilangkan. Padastruktur tidak stabil, deformasi yang diakibatkan oleh beban pada umumnya mempunyai kecenderungan untuk terusbertambah selama struktur dibebani. Struktur yang tidak stabil mudah mengalami keruntuhan secara menyeluruhdan seketika begitu dibebani. Sebagai contoh, bayangkan tiga buah balok disusun membentuk rangka segiempat.Berikan gaya horizontal diujung rangka atas balok tersebut. Maka lama kelamaan rangka itu roboh. Salah satu carauntuk membuatnya lebih stabil dengan bracing atau mengisinya dengan dinding. Selain dengan yang disebutkantadi, ketidakstabilitas struktur bisa diakibatkan juga oleh kelemahan kolom yang diakibatkan tekuk maupun efek P-Delta.

Metode analisis

Untuk bisa menghasilkan analisis yang akurat, insinyur struktur harusmemperoleh informasi mengenai beban struktur, geometri, kondisitumpuan, dan sifat bahan. Hasil dari analisis biasanya berupa reaksitumpuan, tegangan, geser, momen, puntir, dan perpindahan. Informasi inikemudian dibandingkan dengan kriteria kondisi kegagalan. Analisisstruktur lanjutan menyertakan respon dinamika, stabilitas dan perilakunon-linier. Ada dua pendekatan analisis yang umum yang : pendekatananalitik dan grafis. Pendekatan analitik menerapkan mekanika bahan,teori elastisitas dengan jalan analisis matematika seperti vektor, matrikataupun elemen hingga. Pendekatan grafis menerapkan prinsip-prinsipgeometri struktur dan garis sebagai beban untuk menganalisis. Bagaimanapun terkadang prinsip mekanika klasiktetap diterapkan seperti untuk mengecek kesetimbangan dan untuk menganalisis balok statis tertentu.

Pendekatan analitik untuk menganalisis kerangka atau balok elastis diantaranya adalah :

Metode Cross

Metode Takabeya

Metode distribusi momen

Metode analogi kolom

Metode kerja maya (energi virtual)

Metode kekakuan dan kelenturan

Metode defleksi kemiringan(slope deflection).

Sedangkan untuk menganalisis kestabilitas struktur (kemantapan kolom) diantaranya :

Metode tekuk Euler

Teori modulus ganda

Teori modulus singgungMetode Southwell



STAAD.Pro adalah salah satu

program analisis struktur.

Metode energi

Analisis pelat :

Teori Khirchoff-Love

Teori Mindlin-Reissner

Teori ReissnerStein

Dengan pendekatan grafis :

Metode Cremona

Diagram defleksi Williot-Mohr

Analisis grafis pada analisis plastis (bukan elastis) kerangka atau balok.

Analisis dengan bantuan komputer

Hingga akhir tahun 1950an, analisis beberapa tipe struktur tak-tentupanjang dan rumit. Analisis struktur dengan banyak sambungan dananggota (truss ruang, contohnya) memerlukan beberapa bulanperhitungan oleh tim insinyur berpengalaman. Itupun perlu banyak asumsiyang disederhanakan sehingga hasilnya kadang justru menimbulkankeraguan. Sekarang, program komputer yang tersedia bisa membuatpekerjaan lebih cepat dan akurat. Beberapa pengecuali tetap ada. Jikastruktur memiliki bentuk yang tidak lazim dan komplek seperti dindingtebal wadah nuklir atau lambung kapal selam, analisis komputer akanlebih rumit dan memakan waktu yang banyak.

Kebanyakan program komputer ditulis untuk analisis orde-pertama,dimana diasumsikan (1) kelakuan linear-elastis (2) anggota tidak memilikiefek akibat deformasi (3) tidak ada pengurangan kekakuan akibat beban tekan. Ketika masalah lebihrumit,dianjurkan menggunakan analisis orde kedua dengan memperhatikan kelakuan in-elastis, perubahan geometri,

dan pertimbangan lain yang dianggap mempengaruhi perilaku struktur.[4]

Program analisis struktur ditulis bedasarkan metode elemen hingga. Contohnya adalah Frame3DD, SAP2000 danETABS.

Sumber

1. ^ Gere, J. M. and Timoshenko, S.P., 1997, Mechanics of Materials, PWS Publishing Company.

2. ^ Schodek, Daniel L., 1999, Sruktur, Erlangga.

3. ^ Hibbeller, R.C, 1999, Analisa Struktur, PT. Prenhallindo.

4. ^ Leet, Kenneth M. dkk., 2011, Fundamentals of Structural Analysis, Mc Graw-Hill.

Diperoleh dari "http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Analisis_struktur&oldid=7679808"

Kategori: Analisis Analisis struktural Teknik sipil

Halaman ini terakhir diubah pada 05.42, 24 Februari 2014.



Teks tersedia di bawah Lisensi Atribusi-BerbagiSerupa Creative Commons; ketentuan tambahan mungkinberlaku. Lihat Ketentuan Penggunaan untuk lebih jelasnya.

Documents

Analisis Struktur - Wikipedia Bahasa Indonesia, Ensiklopedia Bebas