Struktur adalah sebuah rangkaian
yang terdiri dari balok-balok atau elemen objek lainnya dengan perletakkannya. Elemen
balok merupakan elemen yang bertugs menerima beban dan perletakkan memberikan
reaksi untuk menstabilkan sruktur terhadap beban. Perletakkan merupakan hal
yang harus diperhatikan dalam suatu struktur karena menentukan kestabilan
struktur itu sendiri, selain dari itu macam-macam dari perletakkan memberikan gaya
reaksi yang berbeda-beda juga.
Macam-macam perletakkan:
1.
Rol, bisa bereaksi akibat beban vertikal saja
Gambar 1
Ilustrasi Rol (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
2.
Sendi, bisa bereaksi akibat beban vertikal dan
horizontal
Gambar 2
Ilustrasi Sendi (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
3.
Jepit, bisa bereaksi akibat beban vertikal,
beban horizontal, serta momen
Gambar 3
Ilusrasi Jepit (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Selain dari perletakkan dalam suatu struktur, elemen balok dalam
suatu struktur pasti tidak bisa selalu sepanjang yang direncanakan dan pasti
menumpu pada elemen balok yang vertikal (kolom) maka dari itu pada balok
terdapat sambungan.
Macam-macam sambungan:
1. Sambungan gerber, pada sambungan ini perhitungan struktur dapat dipisah antara elemen satu dengan lainnya
Gambar 4 Ilustrasi Sambugan Pin / Sambungan Gerber (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
2. Sambungan kaku, pada sambungan ini perhitungan struktur tak dapat dipisahkan
Gambar 5
Ilustrasi Sambungan Kaku (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C.
Hibbeler )
Macam-macam
beban dan perilaku struktur
Macam-macam beban:
1. Beban Terpusat, beban titik yang hanya ada pada satu titik itu saja dengan stuan gaya
2. Beban Merata, beban dalam luasan atau garis dalam dengan satuan gaya per panjang
3. Beban Momen, beban putaran pada struktur dengan satuan gaya dikali panjang
Gambar 6
Beban-Beban (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Masing-masing beban menghasilkan reaksi struktur yang
berbeda-beda berganung pada sistem struktur.
Setiap struktur dengan beban maka
akan selalu berusaha untuk mencapai keseimbangan dengan terciptanya reaksi pada
perletakkan strukur namun tidak semua struktur bisa seimbang dan mencapai
keseimbangan, maka dari itu berdasarkan keseimbangannya struktur dibagi menjadi
3 jenis yaitu statis tertenu, statis tak tentu, dan tidak seimbang:
1. Statis tertentu
Statis tertentu merupakan
struktur dimana keseimbangan tercapai hanya dengan perhitungan keseimbangan
gaya-gaya vertikal, gaya-gaya horizontal, dan gaya momen atau putar terhadap
titik tertentu.
Gambar 7 Contoh Struktur Statis Tertentu
(Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Pada contoh Gambar 7
terlihat pada struktur terdapat perletakkan sendi dan perletakkan rol dimana
perletakkan sendi memberikan 2 reaksi yaitu reaksi horizontal dan vertikal
sedangkan perletakkan rol hanya memberikan satu perletakkan. Dalam kaidah
struktural yang disebut statis tertentu adalah saat jumlah reaksi sama dengan
tiga kali jumlah balok pada struktur. Untuk membuktikan struktur statis
tertentu dengan 1 balok dalam struktur maka sebagai berikut:
r =
3 x n, r = jumlah reaksi, n = jumlah balok
Reaksi = 3 x jumlah balok
3 =
3 x 1
3 =
3 (Karena persamaan terpenuhi maka struktur tersebut merupakan statis tertentu)
Gambar 8 Contoh Struktur Statis Tertentu
(Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Pada contoh Gambar 8
walau terlihat seperti ada 2 balok yang disambungkan oleh perletakkan sendi pada
tengah struktur namun keseluruhan balok tersebut tetap terhitung hanya 1 balok.
Dengan adanya perletakkan sendi dan rol dan 1 balok maka struktur tersebut
merupakan statis tertentu sama dengan contoh Gambar 7.
Gambar 9 Contoh Struktur Statis Tertentu
(Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Pada contoh Gambar 9
terlihat adanya sambungan sendi gerber pada tengah struktur, juga ada perletakkan
sendi dan rol yang mampu menahan momen maka struktur terebut bisa dipisahkan
menjadi struktur induk dan struktur anak sebagai berikut:
Gambar 10 Struktur Induk dan Struktur Anak
Contoh Gambar 9 (Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Terlihat pada Gambar 10
bahwa struktur tersebut dengan 1 sendi gerber berarti terdapat 2 balok, di
dalam sendi gerber tersebut terdapat 2 reaksi bagi masing-masing balok yang
ada. Maka dari itu jumlah reaksi sesuai pada Gambar 10
terdapat 6 reaksi dan jumlah balok ada 2. Untuk pembuktian bahwa struktur
tersebut adalah statis tertentu maka dilakukan perhitungan persamaan berikut:
r =
3 x n, r = jumlah reaksi, n = jumlah balok
Reaksi = 3 x jumlah balok
6 =
3 x 2
6 = 6 (Karena persamaan terpenuhi maka struktur tersebut merupakan statis tertentu)
2. Statis Tak Tentu
Statis tak tentu merupakan struktur yang seimbang seperti statis tertentu namun perbedaannya adalah perhitungan keseimbangannya tidak bisa hanya memakai keseimbangan gaya-gaya horizontal, vertkal, dan momen saja namun dibutuhkan perhitungan tambahan berupa persamaan lendutan atau kekakuan struktur seperti halnya yang dikemukakan oleh Hooke F = K d, dimana F adalah gaya, K adalah kekakuan, dan d adalah deformasi. Untuk struktur statis tak tentu terdapat banyak cara analisisnya dan cara analisis tersebut diambil berdasarkan derajat statis tak tentu yang dihitung dengan cara banyak reaksi dikurangi 3 kali jumlah balok.
Gambar 11 Contoh Struktur Statis Tak Tentu
(Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Gambar 11
merupakan struktur dengan 3 balok yang disambung dengan 2 sendi gerber dengan
perletkkan 2 jepit (3 reaksi untuk 1 jepit maka 6 reaksi), maka dari itu cara
yang sangat baik dilakukan untuk menentukan jumlah reaksi pada struktur
tersebut adalah dengan membaginya dahulu menjadi balok-balok sebagai berikut:
Gambar 12 Balok-balok dari gambar 11 (Sumber :
Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Terlihat pada Gambar 12
bahwa struktur pada Gambar 11
merupakan 3 balok yang disambung dengan perletakan jepit pad sisi kanan dan
jepit juga pada sisi kiri, maka dari itu ada 10 reaksi yang didapat pada
struktur tersebut dan karena ada 3 balok maka derajat statis tak tentu dapat
dihitung sebagai berikut:
Derajat statis tak tentu = r
– 3 x n
Derajat statis tak tentu = jumlah
reaksi – 3 x jumlah balok
Derajat statis tak tentu = 10
– 3 x 3
Derajat statis tak tentu = 1
(Bila derajat statis tak tentu = 0, maka struktur statis tertentu)
Gambar 13 Contoh Struktur Statis Tak Tentu
(Sumber : Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler )
Ada pun contoh lainnya seperti
yang terlihat pada Gambar 13
yaitu struktur dengan 1 balok dan perletakkan jepit (3 reaksi) dan 2 rol (1
reaksi untuk 1 rol berarti 2 reaksi). Maka dari itu perhitungan derajat statis
tak tentu sebagai berikut:
Derajat statis tak tentu = r
– 3 x n
Derajat statis tak tentu = 5
– 3 x jumlah balok
Derajat statis tak tentu = 5
– 3 x 1
Derajat statis tak tentu = 2 (Bila derajat statis tak tentu = 0, maka struktur statis tertentu)
3. Struktur Tak Stabil
Struktur tak stabil atau struktur tak seimbang adalah sruktur yang tidak mengalami keseimbangan dengan beban-beban yang ada.
Gambar 14 Contoh Struktur Tak Seimbang (Sumber
: Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler
)
Pada Gambar 14
terlihat bahwa ada 1 balok yang menumpu pada 3 perletakkan rol dimana bila
dibuat garis lurus ke atas dari perletakkan rol maka ketiga garis tersebut
bertemu di satu titik yang berarti ketiga reaksi tersebut akan bernilai 0, maka
dari itu struktur tersebut tidak akan seimbang walaupun sebenarnya bila
dilakukan perhitungan derajat statis tak tentu berikut
Derajat statis tak tentu = r
– 3 x n
Derajat statis tak tentu = jumlah
reaksi – 3 x jumlah balok
Derajat statis tak tentu = 3
– 3 x 1
Derajat statis tak tentu = 0
(Derajat statis tak tentu bernilai 0, maka struktur tersebut statis tak tentu)
Walau dengan perhitungan derajat
statis tak tentu didapatkan kesimpulan struktur merupakan statis tertentu namun
tetap saja karena perletakkan bernilai nol maka struktur tak seimbang.
Gambar 15 Contoh Struktur Tak Seimbang (Sumber
: Sructural Analysis 8th Edition, R. C. Hibbeler
)
Pada Gambar 15
terlihat 1 balok dengan 3 perletakkan rol yang berarti bila dihitung derajat
statis tak tentu akan didapat sebagi berikut
Derajat statis tak tentu = r
– 3 x n
Derajat statis tak tentu = jumlah
reaksi – 3 x jumlah balok
Derajat statis tak tentu = 3
– 3 x 1
Derajat statis tak tentu = 0
(Derajat statis tak tentu bernilai 0, maka struktur tersebut statis tak tentu)
Didapatkan bahwa struktur
tersebut statis tertentu namun bila struktur tersebut diberikan gaya horizontal
ke kanan atau ke kiri maka perletakkan tidak bisa menahannya yang berarti
struktur tersebut akan bergerak ke kanan atau ke kiri bila diberikan gaya
horizontal sesuai arahnya