Buku Ajar Mekanika Teknik

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Arief Suwandi MEKANIKA TEKNIK 1

MODUL 2

“ Mekanika Teknik “

Oleh Arief Suwandi

GAYA-GAYA LUAR


Gaya merambat melalui konstruksi

Kolom

Reaksi

GAYA-GAYA LUAR

Peraturan mengenai muatan diatur pada peraturan muatan tahun 1970 NI-18,

peraturan ini menetapkan besarnya muatan buat berbagai perhitungan konstruksi di negeri

kita. Muatan disini digambarkan sebagai gaya khayal yang disebut Muatan Statika. Muatan

tersebut yang bekerja atau merambat pada konstruksi dan arah dirambatkan oleh konstruksi

melalui pondasi kedalam tanah terhadap gaya rambat ini ada perlawanan tanah yang

disebut reaksi.

Muatan dan reaksi yang membuat atau menciptakan kestabilan konstruksi disebut : GAYA

LUAR.

Akibat adanya gaya yang merambat dari muatan kepada seluruh bagian konstruksi disebut

GAYA DALAM.

Maka gaya luar terdiri dari muatan bersama gaya luar / reaksi.

Muatan yang diperhitungkan Konstruksi :

1. Berat Kendaraan

2. Kekuatan Angin

3. Gaya Air

4. Berat Air

Muatan-muatan tersebut dalam peraturan muatan Indonesia mempunyai :

1. Besaran


A

B

Jembatan

A B

2. Garis Kerja

3. Arah Gaya

DAYA ANGIN

Bekerja tegak lurus pada papan reklame (sejajar dengan permukaan tanah)

Muatan Kendaraan

Bekerja tegak lurus pada jembatan AB

A. Macam-macam Muatan

1. Muatan Mati (Dead Load)

Yaitu berat sendiri dari konstruksi/benda, estimasi selama ini yaitu :

Beton : 2200 kg/m2

Tegel : 75 kg/m2

Plafon : 100 kg/m2

Atap : 75 kg/m2

2. Muatan Hidup

Muatan ini terdiri dari muatan sementara yang berpindah-pindah, missal : muatan

orang, kendaraan, muatan angina.


Baik muatan hidup maupun muatan mati mempunyai garis kerja yang terdiri dari:

1. Muatan Titik atau muatan Terpusat, misal muatan orang diatas jembatan.

2. Muatan Terbagi Rata, misal orang banyak dan berdiri rapat diatas jembatan.

3. Muatan Tidak Terbagi Rata

4. Muatan Momen

Dinding Tembok

P = ½ C H2 kg/m2 , C = BJ Air

H

q = 2 N/m

P = 10 N


5. Muatan Puntir

Untuk perhitungan putaran pada mesin dan poros-poros yang berputar maka

berlakulah hokum momen punter untuk bahan yang terkena muatan punter :

Mp = 60 P / 2 n P = Daya mesin, n = putaran / menit

Gaya Internal

Hukum ketiga Newton. Persoalan yang dibahas pada modul sebelumnya adalah

mengenai kesetimbangan suatu benda tegar, dan semua gaya yang terlibat merupakan gaya

eksternal terhadap benda tegar tersebut.

Analisa struktur menyangkut pada kesetimbangan struktur yang terdiri dari beberapa

bagian batang yang bersambungan. Pada analisa seperti hal ini memerlukan penentuan

gaya eksternal yang beraksi pada struktur tetapi juga penentuan gaya yang mengikat

bersama berbagai bagian struktur. Dari sudut pandang struktur sebagai keseluruhan , gaya

ini merupakan internal.

Pondasi dibuat yang baik dan arah melawan gaya yang ditimbulkan muatan pada

konstruksi. Gaya yang ditimbulkan ini disebut REAKSI.

Reaksi ada yang berupa momen, gaya atau kombinasi antara momen dan gaya. Muatan

yang terjadi pada konstruksi bersifat non konkuren koflanar dan gaya yang mengimbangi

gaya non konkuren koflanar.


Menghitung Reaksi

Salah satu konstruksi yang lazim dibahas di dalam perhitungan perletakan biasanya

berupa balok sederhana yang dipikul oleh :

- Sebelah kiri : SENDI

- Sebelah kanan : ROL

Pada umumnya konstruksi tersebut muatannya diketahui dan yang harus dihitung adalah

reaksi perletakannya.

Syarat Konstruksi Setimbang :

1. ∑X = 0, jumlah aljabar semua gaya sejajar sumbu X

2. ∑Y = 0, jumlah aljabar semua gaya sejajar sumbu Y.

3. ∑M = 0, jumlah aljabar semua gaya dikali dengan lengan masing-masing terhadap

titik yang ditinjau = 0.

Maka gambar gaya yang bekerja pada balok AB

P2x = P2 cos 600 = 20 N . 0,5 = 10 N

P2y = P2 sin 600 = 20 N . 0,866 = 17,3 N

10 m 5 m 5 m

P1 = 10 N P2 = 20 N

A B

Ay

Ax

By

P2y P2x

P1

600


Perhitungan Perletakan :

1. ∑X = 0

Ax – P2x = 0 maka Ax = P2x = 10 N

2. ∑Y = 0

Ay + By – P1 – P2y = 0

Ay + By = P1 + P2y = 10 N + 17,3 N = 27,3 N

3. ∑MA = 0

P1 . 10 m + P2y . 15 m – By . 20 m = 0 100 + 259,5 – 20 By = 0

By = 359,5 / 20 = 17,98 N

By = 17,98 N, maka Ay + By = 27,3 N

Ay = 27,3 – 17,98 = 9,32 N

Jadi Reaksi Perletakannya adalah

Ax = 10 N

Ay = 9,32 N

By = 17,98 N


STABILITAS SUATU KONSTRUKSI

Syarat Konstruksi Stabil adalah :

1. Suatu konstruksi akan stabil bila segala macam gejala gerak mengakibatkan

perlawanan terhadap gerak tersebut.

Hal ini memerlukan sekurang-kurangnya adanya 3 reaksi non konkuren dan tidak

sejajar.

2. Suatu Konstruksi statis, apabila reaksi-reaksinya dapat dihitung dengan persamaan

statis tertentu.

3. Suatu konstruksi akan statis tertentu bila reaksi-reaksinya tidak dapat dihitung

dengan persamaan static tertentu saja, tetapi perlu juga diperhitungkan perubahan

bentuknya.

Peraturan mengenai muatan diatur pada peraturan muatan tahun 1970 NI-18,

peraturan ini menetapkan besarnya muatan buat berbagai perhitungan konstruksi di negeri

kita. Muatan disini digambarkan sebagai gaya khayal yang disebut Muatan Statika. Muatan

tersebut yang bekerja atau merambat pada konstruksi dan arah dirambatkan oleh konstruksi

melalui pondasi kedalam tanah terhadap gaya rambat ini ada perlawanan tanah yang

disebut reaksi.

Analisis Truss dengan Metode Sambungan

Truss dapat dipandang sebagai kelompok pin dan bagian dua gaya, kemudian diagram

benda bebasnya diuraikan menjadi bagian-bagian. Masing-masing bagian mengalami dua

gaya, satu gaya pada masing-masing ujung; gaya ini mempunyai besar yang sama, garis

aksi yang sama dan berlawanan arah. Disamping itu hukum ketiga Newton menunjukkan

bahwa gaya aksi dan reaksi antara suatu bagian dengan pin besarnya sama dan arahnya

berlawanan. Besarnya gaya yang sama dari gaya yang ditimbulkan oleh bagian pada dua

pin yang dihubungkannya sering disebut gaya pada bagian yang ditinjau, walaupun besaran


ini sebetulnya scalar. Garis aksi semua gaya internal dalam truss diketahui, analisis truss

tereduksi menjadi perhitungan gaya pada berbagai bagian dan penentuan apakah bagian itu

dalam keadaan tekan atau tegang.

Karena keseluruhan truss dalam kesetimbangan, setiap pin harus dalam kesetimbangan.

Kenyataan bahwa pin dalam kesetimbangan dapat dinyatakan dengan menggambarkan

diagram benda bebasnya dan menuliskan dua persamaan kesetimbangan. Bila truss itu

berisi n pin, kita akan mempunyai persamaan yang dapat dipecahkan untuk mencari 2n

besaran tak diketahui.

Dalam kasus truss sederhana, didapat bahwa m = 2n – 3m atau 2n = m + 3, dan

banyaknya besaran yang tak diketahui yang dapat ditentukan dari diagram benda bebas dari

pin adalah m + 3.

Ini berarti bahwa gaya pada semua bagian, demikian juga kedua komponen reaksi R1, dan

reaksi R2 dapat diperoleh dengan meninjau diagram benda bebas pin yang bersangkutan.

Buku Ajar Mekanika Teknik

Documents

Transcript of Buku Ajar Mekanika Teknik