Perkenalan Mekanika Rekayasa [PDF]

Citation preview

Mekanika Teknik / Mekanika Rakayasa : Merupakan mata kuliah dasar keteknikan di Jurusan T. Sipil yang sangat penting peranan / fungsinya dalam mempelajari Mat. kuliah keteknikan lainnya. Di Politeknik MER, dibagi menjadi 2 ;



- STATIKA - IKEBA ( Ilmu Kekuatan Bahan )



* STATIKA Adalah ilmu yang mempelajari keadaan suatu benda tetap/statis atau suatu benda diam yang menerima gaya. Cth : - Bangunan Gedung, Jembatan, Menara dsb - Benda diam : setimbang (aksi = reaksi)



perubahan tidak tampak



* ILMU KEKUATAN BAHAN Adalah ilmu yang mempelajari tentang perhitungan dan perencanaan dari kekuatan bahan yang dipergunakan pada setiap konstruksi dari bahan tertentu, supaya aman, nyaman dan kuat dipergunakan.



Kedudukan MER dan Keterkaitan Dengan mata Kuliah Lain Di Jurusan Teknik Sipil ;



MER STATIKA & IKEBA KONST BETON



KONST. BAJA



KONST. KAYU



TEKNIK PONDASI



MEK. TANAH



HIDROLIKA



Jadi secara umum dapat disimpulkan :



MEK. REKAYASA



STATIKA



IKEBA



- Penetapan Gaya-gaya luar - Reaksi - Gaya-gaya dalam (M, D, N) Utk : - Struktur Statis Tertentu - Struktur Statis Tak Tentu



- Tegangan - Deformasi - Analisa Kekuatan / Keamanan Struktur dan



STRUKTUR Adalah himpunan elemen-elemen tertentu untuk meneruskan beban ke tanah dengan aman ( cth ; sebuah pohon struktur alam )



Strukt. Statis Tertentu adalah suatu struktur/konstruksi yang bisa diselesaikan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan



( ΣFV = 0 ; ΣFH = 0: ΣM ) Strukt. Statis Tak Tentu adalah suatu struktur/konstruksi yang tidak bisa diselesaikan hanya dengan menggunakan pers. Kesetimbangan saja, melainkan dengan pers. kesetimbangan & pers. Tambahan. (dari deformasi sampai perubahan bentuk karena rotasi dll).



HAL-HAL YANG PERLU DIPERIKSA DALAM SUATU STRUKTUR ;



1.Struktur Dalam Kesetimbangan (tdk bergerak) Terjadi bila beban total bekerja ditimbulkan oleh gaya reaksi tumpuan



2.Struktur Stabil Terjadi jika beban yang bekerja menghasilkan perub bentuk/deformasi yang tidak menyebabkan strk. Runtuh. 3.Struktur mempunyai kekuatan untuk memikul beban tanpa patah (struktur kuat) 4.Struktur cukup kuat, juga bahwa deformasi tidak memb. Struktur tidak berguna.



BEBAN – BEBAN YANG BEKERJA PADA SUATU STRUKTUR 1. Beban Mati ( Q )



:



Berat sendiri Konstruksi seperti; konst.atap, dinding, lantai, dsb.



2. Beban Hidup ( P )



:



Beban bergerak mis; orang, perabot, kendaraan dsb.



3. Beban Angin ( W )



:



Beban hasil dari penyederhanaan dari kenyataan; tekan/isap



4. Beban Gempa ( K )



:



Hasil suatu gempa tergantung peta gempa suatu daerah.



5. Beban Khusus (Kh):Spt ; penurunan, efek thermal, susut. 6. Beban tetap : Beban Mati + Beban Hidup 7. Beban Sementara : B. Tetap + B.Angin atau Beban Tetap + B. Angin + B. Gempa



Dalam Dunia Sains dan Teknologi dikenal 4 Sistem Satuan : 1. Sistem Satuan Internasional (SI) 2. Sistem Sentimeter – Gram – Detik (CGS = Centimeter-Gram-second) 3. Sistem Satuan Amerika 4. Sistem Satuan Metrik (MKS = Meter – Kilogram – Second)



7 Besaran/Satuan Pokok menurut SI : Lambang Dimensi



Satuan



Singkatan Satuan



Panjang



L



meter



m



Massa



M



kilogram



kg



Waktu



T



second (detik)



s



Kuat Arus listrik



I



ampere



A



Suhu



q



derajat kelvin



K



Intensitas Cahaya



Cd



candela



Cd



Jumlah Zat



Mol



mole



Mol



Besaran



Satuan-satuan lain yang terbentuk dari kombinasi satuan pokok disebut satuan turunan. Beberapa contoh satuan turunan dapat dijelaskan sebagai berikut :



1. Gaya Menurut Hukum Kedua Newton, gaya dengan satuan newton (N) didefinisikan sebagai gaya yang memberikan percepatan 1 m/s2 pada massa 1 kg sehingga :



F 1N



= m.a = 1 kg . 1 m/s2 = 1 kg.m/s2



2. Berat Berat suatu benda dinyatakan dalam newton (N) dipengaruhi gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.



W



= m.g = 1 kg . 9,81 m/s2 = 9,81 N



Satuan SI yang sering digunakan dalam Mekanika : Besaran Percepatan



Unit Meter per detik kuadrat



Simbol



Sudut



Radian



Sudut Percepatan



Radian per detik kuadrat



Sudut Kecepatan



Radian per detik



Luas



Meter persegi



Energi Gaya Frekuensi Panjang Massa Momen Gaya



Joule Newton Hertz Meter Kilogram Newton Meter



J N Hz m kg



Tekanan Tegangan Waktu



Pascal Pascal Detik



Pa Pa



Kecepatan



Meter per detik



Volume (padat)



Meter kubik



Volume (cair) Kerja



Liter Joule



Rumus m/s2



Rad rad/s2



rad/s m2 N.m kg.m/s2 s-1 m kg N.m N/mm2 N/mm2



s



m/s2 m3 L J



10-3 m3 N.m



Satuan Dasar Sistem Satuan Amerika : Besaran



Unit



Simbol



foot



ft



Gaya



pound



lb



Waktu



sekon



s



Panjang



Faktor KONVERSI : Sumber :DISAIN BETON BERTULANG Oleh : Chu-KIa Wang Charles G.Salmon & Binsar Harianja. Jenis :



Merobah ;



Ke :



x. Dgn :



kip gaya N



kN lb



4,448 0,2248



Tegangan :



ksi MPa



MPa ksi



6,895 0,145



Beban Merata



kip/ft kN/m



kN/m lb/ft



14,59 68,52



MOMEN:



ft-kip kN-m



kN-m ft-kip



1,356 0,7376



GAYA:



Satuan dalam sistem Satuan Amerika yang sering digunakan dalam Mekanika serta pasangannya dalam sistem Satuan SI dapat dilihat pada tabel – A :



Faktor Konversi antara SI dan Satuan Amerika (US):



1 in



US ke SI = 25,40 mm



1m



SI ke US = 39,37 in



1 ft



= 0,3048 m



1m



= 3,281 ft



1 in2



= 645,2 mm2



1 m2



2 = 1550 in



1 ft2



= 0,0929 m2



1 m2



2 = 10,76 ft



1 in3



= 16,39x103 mm3



1 mm3



= 61,02x10-6 in3



1 ft3



= 0,02832 m3



1 m3



= 35,31 ft3



1 in/s



= 0,0254 m/s



1 m/s



= 39,37 in/s



1 ft/s



= 0,3048 m/s



1 m/s



= 3,281 ft/s



1 in/s2



= 0,0254 m/s2



1 m/s2



= 39,37 in/s



1 ft/s2



= 0,3048 m/s2



1 m/s2



= 3,281 ft/s2



Besaran Panjang



Luas



Volume



Kecepatan



Percepatan



Massa



1 slug



=



14,59 kg



1 kg



=



0,06854 slug



Momen Inersia



1 in4



=



0,4162 x 106 mm4



1 mm4



=



2,402x10-6 in4



Gaya



1 lb



=



4,448 N



1N



=



0,2248 lb



Beban Merata



1 lb/ft



=



14,59 N/m



1 kN/m



=



68,54 lb/ft



1 psi



=



6,895 kPa



1 kPa



=



0,1450 psi



1 ksi



=



6,895 MPa



1 MPa



=



145,0 psi



1 lb.ft



=



1,356 N.m



1 N.m



=



0,7376 lb.ft



1 lb.in



=



0,1130 N.m



1 N.m



=



8,8496 lb.in



1 ft.lb



=



1,356 J



1J



=



0,7376 ft.lb



1 ft.lb/s



=



1,356 W



1W



=



0,7376 ft.lb/s



1 hp



=



745,7 W



1 kW



=



1,341 hp



Tekanan atau Tegangan



Momen Kerja



Daya



Mengubah suatu satuan dalam Sistem Amerika ke Satuan SI dilakukan dengan mengalikan atau membagi dengan faktor konversinya. Contoh Soal -1 Ubahlah satuan momen dari suatu gaya yang dinyatakan dalam M = 47 lb.in kedalam satuan SI ! Penyelesaian : Berdasarkan tabel - A



Maka ; M = 47 lb.in



1 lb = 4,448 N dan



1 in = 25,4 mm,



= 47 x (4,448 N) x (25,4 mm) = 5310 N.mm



atau



= 5,31 N.m



Contoh Soal - 2 Ubahlah satuan momen dari suatu gaya yang dinyatakan dalam M = 40 N.m kedalam satuan Amerika ! Penyelesaian : Berdasarkan tabel - A



Maka ;



M = 40 N.m



1 lb = 4,448 N



dan



= 40 N.m x (



1 ft = 0,3048 m, ) x (



)



= 29,5 lb.ft



Contoh Soal - 3 Berapa besar kapasitas desain suatu pondasi Qa = 600 kip dalam satuan SI ? Penyelesaian : Berdasarkan tabel – A.



Maka :



1 kip = 1000 lb



Qa = 600 kip



dan



1 lb = 4,448 N,



= 600 x 1000 lb



= 600.000 lb x ( = 2.668.800 N



) atau



= 2.668,8 kN



Contoh Soal - 4 Berapa besar kekakuan (konstanta pegas) kolom baja k = 30700,0 lb/in bila dinyatakan dalam satuan SI ? Penyelesaian : Berdasarkan tabel - A



Maka :



1 lb = 4,448 N



k = 30700 lb/in



= 5376,126 N/mm



dan



1 in = 25,4 mm,



= 30700 lb/in x (



atau



)x(



= 5376,126 kN/m



)



Latihan Soal



1. Ubahlah nilai-nilai berikut ini ke dalam satuan SI a. 250 lb/ft b. 125 lb/in2 c. 300 lb/ft2 d. 2,5 ton/ft2



e.



105 lb/ft3



f. 25 ft3 2. Ubahlah nilai-nilai berikut ini ke dalam satuan Amerika a. 10 kN/m3



d. 22 kN



b. 40 kg/cm2



e. 25 kN/m



c.



25 kN/m2



f. 0,8 cm2/detik