02 - Pendahuluan - Peran Statika [PDF]

Citation preview

PENDAHULUAN 1.1 Statika dalam Disiplin Ilmu Teknik Sipil Statika merupakan ilmu yang mempelajari semua benda yang tetap, yang statis. Ilmu Statika merupakan bagian dari bidang ilmu mekanika teknik (Mekanika Rekayasa ). Dalam ilmu statika dipelajari segala sesuatu yang tidak bergerak (atau yang tidak akan bergerak). Hal ini berbeda dengan ilmu dinamik, dalam ilmu dinamik diterangkan semua yang bergerak. Akan tetapi, kedua bagian bidang ilmutersebut mempunyai persamaan, yaitu gaya dan gerak (pergerakan).



Dalam ilmu statika, terdapat persyaratan khusus mengenai pergerakan, yaitu pergerakan r = 0, hal ini berarti bahwa pokok bahasan yang ditinjau adalah hanya bekerja dengan gaya-gaya yang tidak bergerak, atau dengan kata lain keadaan pergerakan sama dengan nol. Kondisi tersebut terjadi apabila semua gaya yang bekerja atau semua gaya yang membebani suatu benda dan gayagaya dalam keadaan seimbang. AKSI = REAKSI  V = 0, jumlah gaya vertikal yang bekerja pada benda ( Konstruksi ) sama dengan 0  H = 0, jumlah gaya horisontal yang bekerja pada benda ( Konstruksi ) sama dengan 0  M = 0, jumlah momen yang bekerja pada benda ( Konstruksi ) sama dengan 0 Ketiga persamaan tersebut dinamakan persamaan keseimbangan



Sebagai contoh gaya-gaya yang bekerja pada tangkai pengungkit (dengan jarak antara gaya dan benda = momen) saling menutupi, sehingga semua gaya seimbang. R1 = 50 kg



R2 = 50 kg



R1 = 50 kg



R2 = 50 kg



P = 100 Kg



Gambar 1.1 Keseimbangan Gaya.



R1 = 50 kg



R2 = 50 kg



R1 = 50 kg R2 = 50 kg



P = 100 Kg



P = 100 Kg



Gambar 1.2 Ketidakseimbangan Gaya.



Gambar 1.3 Akibat Konstruksi yang Tidak Seimbang



1.2 Tahapan Pembangunan Struktur Ilmu statika pada dasarnya merupakan pengembangan ilmu fisika yang menjelaskan kejadian alam sehari-hari yang berkaitan dengan gaya-gaya yang bekerja. Pada pokok bahasan ini, dalam dunia konstruksi, pekerjaan seorang insinyur sipil secara garis besar dapat dikategorikan sebagai berikut : 1. Bidang perencanaan (design) bangunan sipil. 2. Bidang pelaksanaan (construction) bangunan sipil. 3. Bidang perawatan/perbaikan (maintenance/repair) bangunan sipil.



Salah satu fungsi utama bangunan sipil adalah mendukung gayagaya yang berasal dari beban-beban yang dipikulnya, sebagai contoh yaitu: 1. Jembatan/jalan, mendukung gaya-gaya yang berasal dari beban arus lalu lintas yang melintasi jembatan atau jalan tersebut. 2. Dinding penahan tanah (retaining wall), berfungsi menahan gaya timbunan tanah pada dinding retaining wall. 3. Bendung, berfungsi menampung air 4. Lantai pada gedung, berfungsi memikul beban hidup, beban mati dan beban mati tambahan yang bekerja. Oleh karena itu, penguasaan ilmu statika sangat membantu insinyur sipil dalam pengambilan keputusan.



1.3 Definisi Sederhana Struktur Struktur merupakan sarana yang berfungsi menyalurkan beban yang diakibatkan penggunaan ( Beban Luar ) dan/atau kehadiran bangunan ( Berat Sendiri ) di atas tanah.



Gambar 1.4 Konstruksi yang Seimbang / Statis



1.2 Tipe-tipe Struktur Struktur dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa pendekatan, yaitu antara lain : 1. Geometri Berdasarkan geometri dasar, bentuk struktur dapat diklasifikasikan : - Bentuk elemen garis (disusun dari elemen-elemen garis) • Garis Lurus • Garis Lengkung - Bentuk elemen permukaan. • Datar • Lengkung  Lengkung tunggal  Lengkung ganda.



A



B



A



B



2. Kekakuan Berdasarkan kekakuan, dapat diklasifikasikan apakah suatu struktur kaku atau fleksibel. Elemen kaku biasanya sebagai batang, tidak mengalami perubahan bentuk yang cukup besar di bawah pengaruh gaya atau pada perubahan gaya yang diakibatkan oleh beban. Namun meskipun demikian, struktur ini selalu mengalami peribahan bentuk ( bengkok ) meskipun sangat kecil, apabila dibebani yangdisebut disebut lendutan



dan baja. Sedangkan contoh dari elemen fleksibel adalah kabel baja. Elemen fleksibel atau tidak kaku, misalnya kabel, cenderung mempunyai bentuk tertentu pada suatu kondisi pembebanan. Bentuk tersebut dapat berubah apabila pembebanan berubah. Struktur fleksibel dapat mempertahankan keutuhan fisiknya meskipun bentuknya berubahubah. Contoh dari elemen fleksibel adalah kabel baja.



Jembatan kabel di Pulau Batam, Indonesia.



Jembatan Suramadu Indonesia.



Gambar 1.5 Elemen Fleksibel Pada Jembatan



Jenis-jenis elemen struktur dapat dikategorikan sebagai berikut : 1. Balok dan Kolom Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas elemen kaku vertikal adalah struktur yang umum dijumpai. Elemen horisontal (balok) sering disebut sebagai elemen lentur, yaitu memikul beban yang bekerja secara transversal dari panjangnya dan mentransfer beban tersebut ke kolom vertikal yang menumpunya. Kolom dibebani beban secara aksial oleh balok, kemudian mentransfer beban tersebut ke tanah. Kolom yang memikul balok tidak melentur ataupun melendut karena kolom pada umumnya mengalami gaya aksial tekan saja.



Balo k



Kolom Gambar 1.6 Elemen Balok dan Kolom



2. Rangka Rangka mempunyai aksi struktural yang berbeda dengan jenis balok-tiang,karena adanya titik hubung kaku antara elemen vertikal dan elemen horisontal. Kekakuan titik hubung ini memberikan banyak kestabilan terhadap gaya lateral.



3. Rangka Batang Struktur rangka batang adalah struktur yang terdiri dari kumpulan elemen batang yang disambung untuk membentuk suatu geometri tertentu sedemikian sehingga apabila diberi beban pada titik buhul (titik pertemuan antar batang) maka struktur tersebut akan menyalurkan beban ke tumpuan melalui gaya aksial (tarik atau tekan) pada batang-batangnya. Titik buhul dimodelkan berperilaku sebagai sambungan pin (engsel) sehingga tidak bisa menahan atau menyalurkan momen ke batang yang lain.



4. Pelengkung Pelengkung adalah struktur yang dibentuk oleh elemen garis yang melengkung dan membentang di antara dua titik. Pada umumnya terdiri atas potonganpotongan kecil yang mempertahankan posisinya akibat adanya tekanan dari beban.



5. Dinding dan Pelat Dinding dan pelat datar adalah struktur kaku pembentuk permukaan. Dinding pemikul beban biasanya dapat memikul baik beban arah vertikal maupun beban lateral (gempa, angin dan lain-lain). Pelat datar biasanya digunakan secara horisontal dan memikul beban sebagai lentur, dan meneruskannya ke tumpuan. Struktur pelat biasanya terbuat dari beton bertulang atau baja.



6. Cangkang Silindrikal dan Terowongan Cangkang contohnya adalah kelengkungan. Cangkang mempunyai bentang lengkungannya tegak lurus bentang. Cangkang dibuat dari material bertulang atau baja).



struktur pelat-satulongitudinal dan terhadap diameter kaku (misalnya beton



7. Kubah dan Cangkang Bola Kubah sangat efisien digunakan pada suatu bangunan dengan bentang besar. Tingkat kesulitan perhitungan lebih rumit.



8. Kabel Kabel adalah elemen struktur fleksibel. Bentuknya sangat tergantung pada besar dan perilaku beban yang bekerja padanya. Kabel dapat digunakan pada bentang yang panjang. Biasanya digunakan pada jembatan yang memikul dek jalan raya deserta lalu lintas di atasnya. Sebagai contoh, di ndonesia beberapa jembatan kabel.



Jembatan Di Riau



sudah



Jembatan Kabel di Bandung



dibangun



Jembatan Suramadu Indonesi



9. Membran, Tenda dan Jaring Membran adalah lembaran tipis dan fleksibel. Tenda biasanya dibuat dari permukaan membran. Bentuk yang sederhana maupun kompleks dapat dibuat dengan menggunakan membran-membran. Jaring adalah permukaan 3D yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang. Jaring mempunyai analogi dengan kulit membran. Dengan memungkinkan adanya lubang saringan untuk variasi sesuai keperluan, maka sangat banyak bentuk permukaan yang dapat diperoleh.