Pengertian 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 yakni mempelajari sikap struktur terhadap beban yang bekerja padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya yakni lendutan dan gaya-gaya (gaya reaksi dan gaya internal).

Dalam mempelajari sikap 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 sanggup direncanakan atau diproporsikan dimensinya berdasarkan material yang dipakai sehingga kondusif dan nyaman (lendutannya tidak berlebihan) dalam mendapatkan beban tersebut.

Gaya Luar

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

Muatan

Muatan yakni 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 contohnya 40 kN/m2, arahnya umum mendatar.
• Berat kendaraan, merupakan muatan titik yang mempunyai arh gaya tegak lurus bidang singgung roda, dengan besaran contohnya 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 sanggup dibedakan atas beberapa kelompok berdasarkan cara kerjanya. Ada muatan yang bekerjanya sementara dan ada pula yang terus-menerus (permanen). Mutan yang dimaksud adalah:

1. Muatan mati, yaitu muatan tetap pada konstruksi yang tidak sanggup dipindahkan atau tidak habis.
2. Ada muatan yang garis kerjanya dianggap suatu titik, ada yang tersebar. Muatan titik atau muatan terpusat. Yaitu muatan yang garis kerjanya dianggap bekerja melalui satu titik, 
3. Muatan momen, yaitu muatan momen akhir dari muatan titik pada konstruksi sandaran. Gaya horizontal pada sandaran menimbulkan 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.

Dalam kehidupan sehari-hari sering dijumpai muatan yang bekerjanya tidak eksklusif pada konstruksi, ibarat epilog atap ditumpu oleh gording dan tidak eksklusif pada kuda-kuda.

Perletakan

Perletakan yakni suatu konstruksi direncanakan untuk suatau keperluan tertentu. Tugas utama suatu konstruksi yakni mengumpulkan gaya akhir muatan yang bekerja padanya dan meneruskannya ke bumi. Untuk melakukan tugasnya dengan baik maka konstruksi harus bangun dengan kokoh. Rosenthal menyatakan bahwa semua beban diteruskan ke bumi melalui sesingkat-singkatnya.

Kondisi yang harus dipertimbangkan?

Pertama yang harus dipertimbangkan yakni stabilitas konstruksi. Suatu konstruksi akan stabil jikalau konstruksi diletakkan di atas pondasi yang baik. Pondasi akan melawan gaya agresi 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 sanggup 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 sentra poros.
Ø Perletakan geser, yaitu perletakan yang selalu mempunyai lubang sendi. Apabila poros ini licin tepat maka poros ini hanya sanggup 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 seakan-akan dibentuk dari balok yang ditanamkan pada perletakannya, demikian sehingga bisa menahan gaya-gaya maupun momen dan bahkan sanggup menahan torsi.
Gaya Dalam

Gaya dalam yakni gaya rambat yang diimbangi oleh gaya yang berasal dari materi konstruksi, berupa gaya lawan, dari konstruksi. Analisis hitungan gaya dalam dan urutan hitungan ini sanggup 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

Misalkan pada sebuah balok dijepit salah satu ujungnya dan dibebani oleh gaya P ibarat pada gambar 3.2.

gambar 3.2

maka sanggup diketahui dalam konstruksi tersebut timbul gaya dalam.

Apabila konstruksi dalam keadaan seimbang, maka pada suatu titik X sejauh x dari B akan timbul gaya dalam yang mengimbangi P.

Gaya dalam yang mengimbangi gaya agresi ini tentunya bekerja sepanjang sumbu batang sama besar dan mengarah berlawanan dengan gaya agresi ini. Gaya dalam ini disebut Gaya normal (N).

Bila gaya agresi berbalik arah maka berbalik pula arah gaya normalnya. Nilai gaya normal di titik X ini dinyatakan sebagai Nx.

Gambar 3.3

Gambar diatas menggambarkan gaya P yang merambat hingga titik X dan menimbulkan gaya sebesar P’ dan M’. Apabila struktur dalam keadaan seimbang maka tiap-tiap belahan harus pula dalam keadaan seimbang. Selanjutnya gaya P’dan M’ harus pula diimbangi oeh suatu gaya dalam yang sama besar dan berlawanan arah, yaitu gaya dalam Lx dan Mx. Gaya tersebut merupakan proteksi dari belahan XA yang mengimbangi P’M’.

Gaya dalam yang tegak lurus sumbu disebut Gaya lintang, disingkat LX dan momen yang menahan lentur pada belahan ini disebut Momen Lentur disingkat MX.

Dari uraian di atas, gaya-gaya dalam dibedakan menjadi tiga :

• Gaya normal (N), yaitu gaya dalam yang bekerja searah sumbu balok.
• Gaya lintang (L), yaitu gaya dalam yang bekerja tegak lurus sumbu balok.
• Momen lentur (F), yaitu gaya dalam yang menahan lemtur sumbu balok

Gaya dalam bekerja pada titik berat sepanjang garis struktur. Untuk menghitung gaya dalam ini dibutuhkan pengertian tanda. Menurut perjanjian tanda yang lazim dipakai di dalam Mekanika Rekayasa ibarat terlukis pada gambar 3.3.

• Gaya Normal diberi tanda positif (+) apabila gaya itu cenderung menimbulkan gaya tarik pada batang dan diberi tanda negatif (-) apabila gaya itu cenderung menimbulkan sifat desak.

• Gaya lintang diberi tanda positif (+) apabila gaya itu cenderung menimbulkan patah dan putaran jarum jam, dan diberikan tanda negatif (-) apabila gaya itu cenderung menimbulkan kebalikannya.

• Momen lentur diberi tanda positif (+) apabila gaya itu menimbulkan sumbu batang cekung ke atas dan diberi tanda negatif (-) apabila gaya itu menimbulkan sumbu batang cekung ke bawah.

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 sanggup dihitung sebesar:

Mm = Va.x – ½ qx2 =
½ qlx – ½ qx2...................(1.1)
Lm = ½ ql – qx............................(1.2)


Gaya dalam di n sanggup dihitung sebesar:
Mn = Va (x + dx) – 1/2q (x + dx)2............(1.4)
Ln = ½ qL – q (x + dx)............................(1.5)

Persamaan (1.4) dan (1.5) tersebut sanggup ditulis
Pula sebagai:
Mn = Mm + dM =
Mm + Lm.dx – q.dx.1/2 dx..............(1.6)
Ln = Lm + dL = Lm – q.dx........................(1.7)

Persamaan tersebut sesudah diselesaikan didapat:
dM/dx = Lx..............................................(1.8)
dL/dx = - q...............................................(1.9)

Kiranya perlu ditambahkan bahwa perubahan nilai beban ditiap titik yakni 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.

Satuan Konversi untuk Pembebanan
1 mpa = 1000 kpa = 1 ksi
1 mpa = 1 n/mm2 = 10 kg/cm2 = 100t/m2
1 mpa =100t/m2 = 100.000kg/m2
1 kpa = 100kg/m2
1 mpa = 1000 kpa
1 kpa =1kn /m2 1kn =100kg/m2
fc beton ( mutu beton) missal k 225 kg/cm2 dibagi 10 = 22,5 mpa
fy main ( mutu baja pokok ) = 400 mpa = 40.000t/m2
fy sec ( mutu baja sengakang = 240 mpa = 24000t/m)

Satuan Konversi untuk Gaya
N = 0.001 kN
[KN] = 1 kN
MN = 1000 kN
lb (pon) = 0044482 kN
klb (kilopon) = 4.4482 kN

Sumber Refrensi : Belajar Teknik Sipil

Sumber http://rizkikakbar.blogspot.com

Berlangganan Informasi Terbaru: