konsep dasar analisa struktur

7/29/2019 konsep dasar analisa struktur

1/25


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.


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.


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.


5/25

Struktur Tarik dan Tekan

Struktur tarik Struktur tekan Rangka batang


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.


7/25

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.


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


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;


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


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:


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.


13/25


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


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


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


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


18/25

Resultan Beban Diimbangi GayaPenyeimbang


19/25

Keseimbangan benda dengan duaatau tiga gaya


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.


21/25

Konfigurasi Struktur MenentukanKestabilan


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.


23/25

Gaya dan Momen Eksternal: Aksidan Reaksi


24/25

Gaya Internal Tarik dan Tekan


25/25

Momen Lentur dan Gaya Geser

Documents

konsep dasar analisa struktur