Mekanika Rekayasa

Mekanika rekayasa???

Mekanika teknik atau dikenal juga sebagai mekanika rekayasa atau analisa struktur merupakan bidang ilmu utama yang dipelajari di ilmu teknik sipil. Pokok utama dari ilmu tersebut adalah mempelajari perilaku struktur terhadap beban yang bekerja padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya adalah lendutan dan gaya-gaya (gaya reaksi dan gaya internal).

Dalam mempelajari perilaku struktur maka hal-hal yang banyak dibicarakan adalah

-   Stabilitas

-   keseimbangan gaya

-   kompatibilitas antara deformasi dan jenis tumpuannnya elastisitas

Dengan mengetahui gaya-gaya dan lendutan yang terjadi maka selanjutnya struktur tersebut dapat direncanakan atau diproporsikan dimensinya berdasarkan material yang digunakan sehingga aman dan nyaman (lendutannya tidak berlebihan) dalam menerima beban tersebut.

            Gaya luar adalah muatan dan reaksi yang menciptakan kestabilan atau keseimbangan konstruksi. Muatan yang membebani suatu kontruksi akan dirambatkan oleh kontruksi ke dalam tanah melalui pondasi. Gaya-gaya dari tanah yang memberikan perlawanan terhadap gaya rambat tersebut dinamakan reaksi.

Apa itu Muatan?

Muatan adalah beban yang membebani suatu konstruksi baik berupa berat kendaraan, kekuatan angin, dan berat angin.                                                                                                                                                                              

Muatan-muatan tersebut mempunyai besaran, arah, dan garis kerja, misalnya:

-   Angin bekerja tegak lurus bidang yang menentangnya, dan diperhitungkan misalnya 40 kN/m², arahnya umum mendatar.

-   Berat kendaraan, merupakan muatan titik yang mempunyai arh gaya tegak lurus bidang singgung roda, dengan besaran misalnya 5 tN.

-   Daya air, bekerja tegak lurus dinding di mana ada air, besarnya daya air dihitung secara hidrostatis, makin dalam makin besar dayanya.

Berdasarkan pengertian tersebut muatan-muatan dapat dibedakan atas beberapa kelompok menurut cara kerjanya.

1.      Ada muatan yang bekerjanya sementara dan ada pula yang terus-menerus (permanen). Mutan yang dimaksud adalah:

1.1.    Muatan mati, yaitu muatan tetap pada konstruksi yang tidak dapat dipindahkan atau tidak habis. Misalnya:

Ø  Berat sendiri konstruksi beton misalnya 2200 kN/m³ , dan

Ø  Berat tegel pada pelat lantai misalnya 72 kN/m².

2.      Ada muatan yang garis kerjanya dianggap suatu titik, ada yang tersebar. Muatan yang dimaksud adalah:

2.1.   Muatan titik atau muatan terpusat. Yaitu muatan yang garis kerjanya dianggap bekerja melalui satu titik, misalnya:

Ø  Berat seseorang melalui kaki misalnya 60 kN dan

Ø  Berat kolom pada pondasi misalnya 5000 kN;

Muatan terbagi ini dapat dijabarkan sebagai berikut:

Ø  Muatan terbagi rata, yaitu muatan terbagi yang dianggap sama pada setiap satuan luas.

Ø  Muatan terbagi tidak rata teratur, yaitu muatan yang terbagi tidak sama berat untuk setiap satuan luas.

3.      Muatan momen, yaitu muatan momen akibat dari muatan titik pada konstruksi sandaran. Gaya horizontal pada sandaran menyebabkan momen pada balok.

4.      Muatan puntir, suatu gaya nonkoplanar mungkin bekerja pada suatu balok sehingga menimbulkan suatu muatan puntir, namun masih pada batas struktur statik tertentu.

5.      Dalam kehiduypan sehari-hari sering dijumpai muatan yang bekerjanya tidak langsung pada konstruksi, seperti penutup atap ditumpu oleh gording dan tidak langsung pada kuda-kuda.

Ø  Muatan langsung, Orang yang berdiri pada titian suatu jembatan akan bekerja secara langsung langsung pada titian jembatan tersebut.

Ø  Muatan taklangsung, berat seseorang yang berdiri pada lantai suatu jembatan akan bekerja tidak langsung pada konstruksi jembatan. Berat seseorang tersebut dipindahkan lewat lantai, anak balok baru dipindahkan lagi kepada balok induk konstruksi jembatannya.

Apa itu perletakan?

Perletakan adalah suatu konstruksi direncanakan untuk suatau keperluan tertentu.

Tugas utama suatu konstruksi adalah mengumpulkan gaya akibat muatan yang bekerja padanya dan meneruskannya ke bumi. Untuk melaksanakan tugasnya dengan baik maka konstruksi harus berdiri dengan kokoh. Rosenthal menyatakan bahwa semua beban diteruskan ke bumi melalui sesingkat-singkatnya.

            Kondisi yang harus dipertimbangkan?

            Pertama yang harus dipertimbangkan adalah stabilitas konstruksi. Suatu konstruksi akan stabil bila konstruksi diletakkan di atas pondasi yang baik. Pondasi akan melawan gaya aksi yang diakibatkan oleh muatan yang diteruskan oleh konstruksi kepada pondasi. Gaya lawan yang ditimbulkan pada pondasi disebut: Reaksi. Dalam kasus ini pondasi digambarkan sebagai perletakan. Berikut ini diuraikan tiga jenis perletakan yang merupakan jenis perletakan yang umum digunakan. Yaitu perletakan yang dapat menahan momen, gaya vertikal dan gaya horizontal.dan ada maca-macam perletakan yang perlu dipahami yaitu:

Ø  Perletakan sendi, yaitu perletakan terdiri dari poros dan lubang sendi. Pada perletakan demikian dianggap sendinya licin sempurna, sehingga gaya singgung antara poros dan sendi tetap normal terhadap bidang singgung, dan arah gaya ini akan melalui pusat poros.

Ø  Perletakan geser, yaitu perletakan yang selalu memiliki lubang sendi. Apabila poros ini licin sempurna maka poros ini hanya dapat meneruskan gaya yang tegak lurus bidang singgung di mana poros ini diletakkan.

Ø  Perletakan pendel, yaitu suatu perletakan yang titik tangkap dan garis kerjanya diketahui.

Ø  Perletakan jepit, perletakan ini seolah-olah dibuat dari balok yang ditanamkan pada perletakannya, demikian sehingga mampu menahan gaya-gaya maupun momen dan bahkan dapat menahan torsi.

Gaya dalam adalah gaya rambat yang diimbangi oleh gaya yang berasal dari bahan konstruksi, berupa gaya lawan, dari konstruksi.

Analisis hitungan gaya dalam     dan urutan hitungan ini dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut:

1.      Menetapkan dan menyederhanakan konstruksi menjadi suatu sistem yang memenuhi syarat yang diminta.

2.      Menetapkan muatan yang bekerja pada konstruksi ini.

3.      Menghitung keseimbangan luar.

4.      Menghitung keseimbangan dalam.

5.      Memeriksa kembali semua hitungan.

Dengan syarat demikian konstruksi yang dibahas akan digambarkan sebagai suatu garis sesuai dengan sumbu konstruksi, yang selanjutnya disebut: Struktur

Hubungan antara muatan, gaya lintang, dan momen...

Untuk membahas pertanyaan tersebut, harus mempelajari suatu struktur sederhana yang dibebani muatan penuh terbagi rata.

            Gaya dalam di m dapat dihitung sebesar:

            M_m = V_a.x – ½ qx² =

                      ½ qlx – ½ qx²...................(1.1)

            L_m = ½ ql – qx............................(1.2)

           

            Gaya dalam di n dapat dihitung sebesar:

           

            M_n = V_a (x + dx) – 1/2q (x + dx)²............(1.4)

            L_n  = ½ qL – q (x + dx)............................(1.5)

                        Persamaan (1.4) dan (1.5) tersebut dapat ditulis

                        Pula sebagai:

                        M_n = M_m + dM =

                                 M_m + L_m.dx – q.dx.1/2 dx..............(1.6)

                        L_n = L_m + dL = L_m – q.dx........................(1.7)

            Persamaan tersebut setelah diselesaikan didapat:

                        dM/dx = L_x..............................................(1.8)

                        dL/dx = - q...............................................(1.9)

            Kiranya perlu ditambahkan bahwa perubahan nilai beban ditiap titik adalah tetap, yang berarti dq/dx = 0

           

            Dengan demikian memang terbukti adanya hubungan antara muatan, gaya lintang dan momen. Hubungan itu tampak pula pada persamaan-persamaan di atas, yaitu: gaya lintang merupakan fungsi turunan dari momen , dan beban merupakan fungsi turunan dari gaya lintang, atau sebaliknya gaya lintang merupakan jumlah integrasi dari beban, dan momen merupakan jumlah integrasi dari gaya lintang.