Statika Struktur [PDF]

Citation preview

MAKALAH MEKANIKA TEKNIK Struktur Statika



Nama Anggota : Daniel Yusup (41618210004) Fadillah Nur’ullul Izmi (41618210033) Fransiskus Mario Ardiano (41618210030) Isa Rahmadan Putra (41618210008) Luthfi Dio Agir Restian (41618210006) Mudho Meytriantoro (41618210009)



UNIVERSITAS MERCU BUANA BEKASI 2019 Jl. Raya Kranggan No.6, Jatisampurna 17433 Telp : (021)8449635, Bekasi



KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi nikmat, rahmat, dan petunjuk sehingga kami bisa menyelesaikan makalah ini tepat waktu dengan judul “Sistem Statika”. Shalawat dan salam kita curahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah menunjukkan kepada kita jalan yang lurus. Disadari bahwa makalah ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan dalam penulisannya. Karena itu kritik dan saran dari semua pihak sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini dan sebelumnya kami ucapkan terima kasih. Makalah ini diharapkan dapat memenuhi tugas yang diberikan oleh dosen Mekanika Teknik. Semoga dengan makalah ini dapat memberikan ilmu kepada semua pihak baik pembaca maupun penyusun makalah ini dan dapat menerapkan ilmunya di kehidupan sehari-hari. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya makalah ini.



Bekasi, November 2019



Penulis Makalah



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ……………………………………………………………………….…………



i



DAFTAR ISI ..……………………………………………………………………………………….......



ii



BAB I PENDAHULUAN ………….…..……………………………………………………………..



1



1.1 Latar Belakang ……………………………………………………….......................



1



1.2 Rumusan Masalah ………….…………………………………………...................



1



1.3 Tujuan Penulisan ……………………..…………………………………………………..



1



BAB II PEMBAHASAN ………………………………….………………............................



2



2.1 Statika Struktur ……………………………………………………………………..……..



2



2.2 Sistem Gaya dan Resultan …………….……………………………………….……..



4



2.3 Keseimbangan ………………………………………………………………………………



4



2.4 Struktur Truss …………………………………………………………………..…………..



4



BAB III KESIMPULAN ………………………………………………………………………………..



7



ii



BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Statika adalah salah satu cabang dari mekanika teknik yang berhubungan dengan analisis gaya-gaya yang bekerja pada sistem struktur yang dalam keadaan diam/statis dan setimbang. Gaya-gaya yang dimaksud disini pada umumnya termasuk gaya itu sendiri dan juga momen. Di dalam statika, sistem struktur diidealisasikan/dianggap sangat kaku sehingga pengaruh dari lendutan tidak diperhatikan. Ilmu statika umumnya merupakan salah satu mata kuliah bidang teknik pertama yang diberikan di level universitas. Prinsip-prinsip yang dipelajari dalam statika cukup mendasar dan mudah dipahami, hanya memerlukan sedikit dari hukum-hukum fisika mekanika dan matematika dasar. B. RUMUSAN MASALAH Berikut adalah beberapa rumusan masalah dalam statika : 1. Apa itu statika struktur? 2. Metode apa saja yang digunakan dalam sistem gaya? 3. Apa saja syarat keseimbangan? 4. Bagaimana proses dari struktur truss? C. TUJUAN PENULISAN 1. Mengetahui pengertian dari statika struktur 2. Mengetahui metode dari sistem gaya 3. Mengetahui pengertian dan syarat-syarat keseimbangan 4. Mengetahui proses dari struktur truss



1



BAB II PEMBAHASAN 2.1 STATIKA STRUKTUR Statika struktur adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari keadaan status benda (diam/bergerak) akibat pengaruh gaya-gaya yang bekerja. Gaya-gaya yang dimaksud disini pada umumnya termasuk gaya itu sendiri dan juga momen. Di dalam statika, sistem struktur diidealisasikan/dianggap sangat kaku sehingga pengaruh dari lendutan tidak diperhatikan. Istilah-istilah dalam statika ada beberapa macam, yaitu : 1. Ruang Daerah yang dapat diperluas ke segala arah. Posisi dalam ruang dapat dinyatakan dalam sistem referensi linier atau sistem referensi angular. 2. Waktu Ukuran dari segala kejadian-kejadian yang saling berurutan. 3. Gaya Aksi dari suatu benda ke benda yang lain, atau suatu aksi yang cenderung mengubah keadaan diam dari suatu benda yang dikenainya. 4. Materi Zat yang menempati ruang. 5. Inersia Sifat atau perilaku dari materi yang menyebabkan tahanan atau hambatan terhadap perubahan gerak. 6. Massa Ukuran kuantitatif dari inersia. 7. Benda Materi yang dibatasi oleh suatu permukaan yang tertutup. 8. Partikel Bila dimensi atau ukuran dari benda diabaikan, jadi dianggap sebagai titik bermassa. 9. Sistem Partikel Bila dua benda atau lebih dipresentasikan dalam bentuk partikel-partikel, jadi dianggap sebagai gabungan dari titik-titik yang bermassa, gabungannya dapat membentuk gabungan yang rigid/kaku atau gabungan yang mudah berubah bentuk. 10. Kontinum Bila sifat mikroskopik dari materi tidak diperhatikan dan perilaku (sifat) dari zat didefinisikan sebagai perilaku curah (Bulk) yang terdistribusi kotinyu. 11. Benda Kaku Bila dimensi dari benda, baik linear dan angular tidak berubah selama pengamatan berlangsung. Atau benda dianggap kaku bila perubahan bentuk relatif antara bagian-bagian yang dianalisa dapat diabaikan selama pengamatan. 2



12. Benda Mudah Berubah Bentuk (Deformmable Bodies) Bila dimensi dari benda, baik linear dan angular berubah selama pengamatan perubahan bentuk karena suatu gaya yang bekerja, sifatnya dapat sementara (elastis), kekal (plastis), sesaat, dan bisa juga kontinyu (aliran). 13. Fluida Suatu zat yang berubah bentuk secara kontinyu karena pengaruh tegangan geser, walaupun kecil. Perubahan bentuk yang kontinyu disebut aliran. Bila tegangan geser tidak ada maka fluida dapat diperlakukan sebagai benda kaku dalam gerak. 14. Skalar Suatu kuantitas yang memiliki besar, tanpa punya arah, misalnya : massa, waktu, volume, laju (speed), dan energi. 15. Vektor Suatu kuantitas yang memiliki besar dan arah. Misalnya : gaya, momen, kopel, kecepatan (velocity), dan percepatan dan momentum. 6 Prinsip Dasar Statika Benda Kaku 1. Hukum Paralelogram (Hukum Jajaran Genjang) Dua buah gaya yang bereaksi pada suatu partikel, dapat digantikan dengan satu gaya (gaya resultan) yang diperoleh dengan menggambarkan diagonal jajaran genjang dengan sisi kedua gaya tersebut. 2. Hukum Transmisibilitas (Hukum Garis Gaya) Kondisi keseimbangan atau gerak suatu benda tegar tidak akan berubah jika gaya yang bereaksi pada suatu titik diganti dengan gaya lain yang sama besar dan arahnya tapi bereaksi pada titik berbeda, asal masih dalam garis aksi yang sama. 3. Hukum I Newton (Hukum Kelembaman) Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel sama dengan nol (tidak ada gaya), maka partikel bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Hukum inilah yang melandasi mekanika statika 4. Hukum II Newton Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel tidak sama deng nol partikel tersebut akan memperoleh percepatan sebanding dengan besarnya gaya resultan dan dalam arah yang sama dengan arah gaya resultan tersebut. Hukum ini yang mendasari dalam persamaan mekanika dinamika 5. Hukum III Newton Gaya aksi dan reaksi antara benda yang berhubungan mempunyai besar dan garis aksi yang sama , tetapi arahnya berlawanan. Hukum ini untuk memahami tentang konsep gaya 6. Hukum Gravitasi Newton Dua partikel dengan massa M dan m akan saling tarik menarik yang sama dan berlawanan dengan gaya F dan F.



3



2.2 SISTEM GAYA DAN RESULTAN a) Pengertian Sistem Gaya Gaya merupakan aksi sebuah benda terhadap benda lain dan umumnya ditentukan oleh titik tangkap (kerja),besar dan arah. Sebuah gaya mempunyai besar, arah dan titik tangkap tertentu yang digambarkan dengan anak panah. Makin panjang anak panah maka makin besar gayanya. b) Jenis Gaya  Gaya Kolinier Gaya yang garis kerjanya terletak pada sutu garis lurus  Gaya Konkuren Gaya yang garis kerjanya terletak pada satu titik  Gaya Koplanar Gaya yang garis kerjanya terletak pada sutu bidang  Gaya Kopel Sepasang gaya yang sejajar sama besar dan berlawanan arah yang bekerja pada suatu batang(benda) akan menimbulkan kopel (momen) pada batang tersebut. M= F x r 2.3 Keseimbangan Sebuah sistem dikatakan seimbang? 1. Jika resultan semua gaya bekerja pada partikel tersebut nol. 2. Jika pada suatu partikel diberi 2 gaya yang sama besar, mempunyai garis gaya yang sama dan arah berlawanan, maka resultan gaya tersebut adal nol 3. Jika gaya-gaya yang bereaksi pada benda tegar membentuk gaya/sistem gaya ekuivalen dengan nol 4. Sisten tidak mempunyai resultan gaya dan resultan kopel Syarat keseimbangan (analitis) : (I) (II) (III)



Jumlah gaya arah X = 0 (∑F = 0 ) Jumlah gaya arah Y = 0(∑Fy = 0) Jumlah momen = 0 ( ∑M =0)



R =∑F = 0



M = ∑M = 0



2.4 Struktur Truss (Rangka Batang Ruang) Struktur terdiri dari beberapa bagian yang dihubungkan menjadi satu kesatuan. Struktur truss merupakan suatu rangka yang disusun dari batang-batang lurus yang dihubungkan pada ujung-ujungnya membentuk struktur yang kokoh. Konstruksi yang dirancang untuk menumpu beban dan biasanya berupa struktur yang dikekang/disambung jepit penuh dan stasioner. Rangka batang terdiri dari batang-batang lurus yang berhubungan pada titik-titik kumpul (SIMPUL) yang terletak di setiap ujung batang. Oleh karena itu batangbatang ini merupakan Batang dengan dua gaya : yaitu batang yang mengalami dua gaya sama besar dan berlawanan arah. Dua gaya tersebut merupakan gaya aksial yaitu berupa gaya tarik atau gaya tekan. 4



a) Jenis Truss  Truss Bidang (Plane truss)  Truss Ruang (Space truss) b) Contoh Truss Struktur Jembatan, atap , mesin derek , menara dll c) Batang yang digunakan Profil I, kanal, sudut, dan batang-batang dengan profil khusus d) Penghubung Antar ujung batang dihubungkan bersama- sama dengan sambungan keling, las, baut, atau pin.



Contoh Trus



B



A



C



Asumsi & Persyaratan Trus 1. Trus memenuhi syarat cukup untuk kondisi keseimbangan statika. 2. Hubungan antar batang hanya terdapat pada ujung-ujungnya. 3. Gaya luar yang bekerja pada trus dianggap terkonsentrasi pada titik-titik hubung dan tidak terdapat gaya-gaya atau momen-momen luar yang bekerja pada batang diantara dua titik hubung. ASUMSI 1. Ujung-ujung dihubungkan oleh sambungan pin tuna friksi, walaupun sebenarnya dikeling atau dilas. Dengan demikian gaya yang bekerja pada setiap ujung batang tidak ada momen kopel. 2. Dari uraian diatas, gaya-gaya yang bekerja pada setiap batang trus diasumsikan dua gaya, satu garis kerja, sama besar, dan berlawanan arah yang diterima pada setiap ujung batang. 3. Dengan deimikian setiap batang dapat diperlakukakan sebagai batang dua gaya (two force member), dan keseluruhan trus bisa dianggap sebagai susunan batang-batang dua gaya. Jenis Trus Bidang a) Tidak kokoh (not rigid)



5



Pada kondisi ini m+32j, dengan menghilangkan satu batang tidak akan menghancurkan kekauannya. Struktur semacam ini adalah struktur statis tak tentu (statically indeterminate) Syarat rangka batang sederhana : 1. Sumbu batang berimpit dengan garis penghubung antara kedua ujung sendi / simpul. Titik pertemuan disebut : titik simpul. Garis yang menghubungkan semua simpul pada rangka batang disebut : Garis Sistem. 2. Muatan/beban yang bekerja pada rangka batang harus ditangkap / diteruskan pada simpul. 3. Garis sistem dan gaya luar harus terletak pada satu bidang datar. 4. Rangka batang ini harus merupakan rangka batang statis tertentu, baik ditinjau dari keseimbangan luar dan keseimbangan dalam.



6



BAB III KESIMPULAN Statika struktur adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari keadaan status benda (diam/bergerak) akibat pengaruh gaya-gaya yang bekerja. Gaya-gaya yang dimaksud disini pada umumnya termasuk gaya itu sendiri dan juga momen. Di dalam statika, sistem struktur diidealisasikan/dianggap sangat kaku sehingga pengaruh dari lendutan tidak diperhatikan.



7