7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 1/12

TUGAS 1

ANALISA STRUKTUR 2

Dosen : Heru

Oleh :

Ryan Agustian Rahmatulloh

22-2011-024

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

BANDUNG

2015

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 2/12

Analisis struktur

Analisis struktur merupakan ilmu untuk menentukan efek dari beban

pada struktur sik dan komponennya! Adapun "abang pemakaiannya meliputi

analisis bangunan# $embatan# perkakas# mesin# tanah# dll! Analisis struktur

menggabungkan bidang mekanika teknik# teknik material dan matematika

teknik untuk menghitung deformasi struktur#kekuatan internal# tekanan# reaksi

tumpuan# per"epatan# dan stabilitas! Hasil analisis tersebut digunakan untuk

mem%erikasi kekuatan struktur yang akan maupun telah dibangun! Dengan

demikian analisis struktur merupakan bagian penting dari desain rekayasa

struktur!

1!&e$arah

Tulisan Galileo Gallilei mengenai lentur balok kantilever 

&e$arah analisis struktur lahir dari ilmu mekanika yang merupakan "abang

dari sika! 'ulisan tertua yang berisi ilmu ini dibuat olehAr"himedes (2)*-212

&+, yang membahas prinsip pengungkit dan prinsip kemampuan mengapung!

ema$uan yang besar dia.ali oleh hukum kombinasi %ektor gaya oleh &te%inus

(1/4)-120,# yang $uga merumuskan sebagian besar dari prinsip-prinsip statika!

enyelidikan tentang lentur pertama kali dilakukan alileo alilei (1/4-142,

namun baru dipe"ahkan dengan baik oelh Auguste 3oloumb (1*-1)0,! Robert

Hooke (1/ - 1*0, menemukan kelakuan material yang dikenal dengan hukumHooke sebagai dasar dari ilmu elastisitas! +etode ker$a maya dikembangkan

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 3/12

a.alnya oleh 5eibnit6 untuk menyelesaikan masalah mekanika biasa!

&elan$utnya pendekatan ini benar-benar sangat berguna dan penggunaannya

diperluas dalam berbagai kasus! 7erbeda dengan ilmu.an lain yang

menekankan persamaan analitik# 3hristian Otto +ohr (1)/8191),

mengembangkan metode gras yang antara lain lingkaran +ohr (untuk

menentukan tegangan,# dan diagram illiot-+ohr (untuk menentukan

perpindahan truss,! 'okoh lain yang terlibat dalam perkembangan ilmu analisis

struktur a.al diantaranya# +arotte# D;Alembert# <uler (teori balok dan tekuk,#

=a%ier# 7ernoulli (teori balok,# +a>.ell (rinsip +a>.ell,# 7etti (hukum 7etti,# &t!

?enant (torsi,# Rayleigh# dan 3astigliano (teori de@eksi,! 'eori balok <uler-

7ernoulli dibuktikan kebenarannya dengan diselesaikannya

pembangunan +enara <iel di aris! &ebelumnya teori itu hanya dibahas oleh

para ilmu.an semata!

ada abad modern# perkembangan besar ilmu bahan dilakukan oleh

ilmu.an Rusia-A& &tephen ! 'imoshenko! +aha karyanya Strength of 

Material merupakan buku .a$ib mahasis.a teknik sipil hampir diseluruh dunia!

enemuan penting lain adalah metode distribusi momen oleh Hardy 3ross pada

tahun 190 dalam tulisannya di $urnal A&3<! ontribusi lain 3ross adalah metode

analogi kolom! =amun metode klasik yang mulai digantikan seiring dengan

berkembangnya kemampuan dan ke"epatan komputer! +aka dari itu

penggunaan metode elemen hingga semakin meluas oleh insinyur struktur!

Analisis yang sebelumnya memakan banyak kertas dengan ketelitian semakin

berkurang dengan banyaknya %ariabel berhasil diatasi! +etode ini pertama kali

dipakai dalam menganalisis gedung Opera &ydney oleh rma konsultan

kenamaan O%e Arup! 7isa dikatakan metode elemen hingga merupakan

penemuan terpenting dalam bidang analisis struktur!

2!<lemen struktur

&ebuah sistem struktur merupakan gabungan antara elemen struktur

dengan bahannya! &angat penting bagi insinyur untuk mengklasikasi struktur

baik bentuk maupun fungsi dengan mengenali berbagai elemen yang menyusun

struktur tersebut! <lemen struktur diantaranya :

a. Elemen lentur: Balok sederhana

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 4/12

Lentur balok 

&ebuah balok langsing yang diberi perletakan sederhana akan

menghasilkan lenturan! &ebutan masalah lentur diartikan pada studi mengenai

tegangan dan deformasi yang timbul pada elemen yang mengalami aksi gaya!

Bmumnya tegak lurus pada sumbu elemen sehingga salah satu tepi seratmengalami perpan$angan dan tepi serat lainnya mengalami penyusutan!

ersamaan sederhana untuk menentukan tegangan lentur pada balok dengan

perletakan sederhana adalah :

Dimana :

•  adalah tegangan lentur

• M - momen pada sumbu netral

•  y  - $arak tegak lurus sumbu netral ke tepi

• I x  - momen inersia luasan pada sumbu netral x !

. Elemen tekan: Kolom

&elain dinding pemikul beban# kolom $uga merupakan elemen %ertikal

yang sangat banyak digunakan! Bmumnya kolom tidak mengalami lentur

se"ara langsung dikarenakan tidak ada beban tegak lurus pada sumbunya!

olom dikategorikan bedasarkan pan$angnya! olom pendek adalah kolom

yang kegagalannya berupa kegagalan material (ditentukan oleh kekuatan

material,! olom pan$ang adalah kolom yang kegagalannya ditentukan oleh

tekuk# $adi kegagalannya adalah kegagalan karena ketidakstabilan# bukan

karena kekuatan!

!. "elat

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 5/12

lat adalah struktur palanar kaku yang se"ara khas terbuat dari material

monolit yang tingginya yang ke"il dibandingkan dengan dimensi lainnya!

Bmumnya dapat dikatakan bah.a pelat yang terbuat dari material homogen

mempunyai sifat yang sama pada segala arah!

d. #emran

+embran adalah suatu struktur permukaan @eksibel tipis memikul beban

terutama melalui proses tegangan tarik! &truktur membran "enderung dapat

menyesuaikan diri dengan "ara struktur dibebani! &elain itu struktur ini

sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin! <fek ini dapat

menyebabkan @uttering (getaran,! enstabilan bisa dilakukan dengan

memberi gaya pra-tegang!

e. $an%kan%

3angkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis

serta mempunyai permukaan yang lengkung! 7eban-beban yang beker$a

pada permukaan "angkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan

tegangan geser# tarik# dan tekan pada arah dalam bidang (in-plane,

permukaan tersebut!

!'ipe struktur

ombinasi elemen struktur dan material yang menyusunnya disebut

sebagai suatu sistem struktur! &etiap sistem dibangun dari satu atau lebih

dari keempat tipe dasar struktur!

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 6/12

Gedung John Hanok !enter" merupakan gabungan struktur kerangka kotak #tube$

sebagai penahan beban gravitasi dan truss-x sebagai pengaku lateral%

a. Truss

 'russ terdiri dari ikatan elemen balok tegangan tarik dan elemen kolom

pendek dan biasanya berbentuk segitiga! 'russ bidang disusun dari elemen-

elemen yang berada pada bidang yang sama (2 matra, dan seringkali

digunakan untuk $embatan-$embatan# penopang atap! &ebaliknya# truss

ruang memiliki elemen-elemen yang dapat mengembang ke dalam tiga

matra dan "o"ok untuk derek dan menara! emampuan bentangnya mulai

dari 10 m hingga 12/ m! Bntuk kasus $embatan di Cndonesia# kemampuan

bentang truss tipe arren bisa men"apai 0 m dibandingkan dengan

 $embatan balok prategang sederhana yang hanya mampu membentang

sepan$ang 0 m!

. Kael

Dua bentuk lain dari struktur yang digunakan untuk bentang pan$ang

adalah kabel dan bangunan berpola lengkungan! abel biasanya @eksibel dan

menyangga beban-bebannya dalam tegangan tarik! 'idak seperti tegangan

tarik yang mengikat# beban luar (eksternal, tidak dipakai sepan$ang sumbu

kabel# dan akibatnya kabel mengalami bentuk kelengkungan tertentu!

abel umumnya digunakan untuk tu$uan seperti menopang gelagar

 $embatan dan atap bangunan! 7ila digunakan untuk tu$uan ini# kabel memiliki

suatu keuntungan dibandingkan balok dan truss khususnya untuk bentangmelebihi /0 meter! arena mereka berlaku sebagai tegangan tarik# kabel-

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 7/12

kabel tidak akan men$adi stabil dan runtuh se"ara mendadak seperti yang

biasa ter$adi pada balok atau truss! Dalam aspek biaya# truss akan

membutuhkan biaya tambahan dalam konstruksinya dan ter$adi peningkatan

ketinggian akibat bentang yang meningkat! enggunaan kabel-kabel pada sisi

lain dibatasi hanya oleh berat dan metode-metode penggantungan!

!. Len%kun%an

5engkungan atau busur ( &rh, men"apai kekuatannya dalam tegangan

mampat# karena ia memiliki suatu bentuk kur%a yang berla.anan

dibandingkan dengan kabel! 5engkungan meskipun harus dimampatkan agar

dapat men$aga bentuknya dan akibatnya pembebanan sekunder seperti gaya

geser dan momen# harus dipertimbangkan dalam desainnya! 5engkungan

seringkali digunakan dalam struktur $embatan# kubah# dan untuk pintu masukdinding bangunan batu!

d. Keran%ka

erangka-kerangka ('rames, sering digunakan dalam bangunan yang

tersusun dari balok dan kolom yang hubungan berupa sambungan pin (sendi,

ataupun sambungan kaku! embebanan pada suatu kerangka menyebabkan

pembengkokan anggota bagian dan akibat dari hubungan sambungan kaku#

struktur ini umumnya men$adi struktur tak tentu dari sudut pandang analisis!

ekuatan dari suatu kerangka diturunkan dari interaksi momen antara balok

dan kolom pada sambungan kaku# dan hasilnya keuntungan ekonomis dari

penggunaan suatu kerangka bergantung pada peningkatan efesiensi dalam

menggunakan ukuran balok yang lebih ke"il terhadap peningkatan ukuran

kolom dari aksi balok-kolomE yang disebabkan pembengkokan pada

sambungan-sambungan!

e. Struktur idan% &ermukaan

&truktur bidang permukaan dibuat dari suatu bahan yang memiliki

ketebalan yang sangat tipis dibandingkan dengan ukuran dimensi lainnya!

adangkala material ini sangat lentur dan dapat mengambil bentuk suatu

tenda atau struktur gelembung udara! ada kasus ini material beker$a

sebagai suatu struktur membran yang dibebankan oleh tegangan tarik murni!

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 8/12

&truktur bidang permukaan bisa $uga dibuat dari bahan kaku seperti beton

pratekan atau ferro-semen! &ebagaimana mereka bisa dibentuk sebagai pelat

lipatan# silinder# atau parabola hiperbolik dan disebut pelat tipis atau

"angkang! &truktur ini beker$a menyerupai kabel atau lengkungan karena

mereka pada pokoknya menopang beban-beban dalam bentung tegangan

tarik atau mampatan (tekanan, dengan pembengkokan yang sangat ke"il!

&truktur ini rumit dianalisis ke"uali dengan bantuan komputer dengan

metode elemen hingga!

4. Beban

 Jembatan tipe (arren Truss di Leupung" &eh% )isini beban mati adalah berat 

rangka ba*a dan perkerasan *alan% Sedang beban hidupnya adalah beban

kendaraan" angin" dan gempa%

&etelah dimensi dari struktur itu diketahui# sangat penting kemudian

menentukan beban apa sa$a yang ditanggung dari struktur! 7eban disain

biasanya dispesikasi oleh peraturan bangunan yang berlaku! Bntuk .ilayah

hukum Cndonesia digunakan &=C 0 1*2* 19)9+erenanaan +embebanan

,ntuk umah dan Gedung! Ada dua $enis beban pada struktur yang harus

dipertimbangkan dalam desain! 'ipe pertama ini disebut dengan Bean

mati yang merupakan berat dari kumpulan setiap anggota struktur maupun

berat ob$ek benda yang ditempatkan se"ara permanen! &ebagai "ontoh#

kolom# balok# balok penopang  (girder,# pelat lantai# dinding#

 $endela# plumbing# alat listrik# dan lain sebagainya! edua adalah Bean

hidu&# yang mana beban yang bergerak atau ber%ariasi dalam ukuran

maupun lokasi! 3ontohnya adalah beban kendaraan pada $embatan# beban

pengun$ung pada gedung# beban hu$an# beban sal$u# beban ledakan# beban

gempa# dan beban alami lainnya!a. Bean an%in

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 9/12

7ila struktur merintangi aliran angin# energi kinetik angin dikon%ersikan ke

dalam energi potensial tekanan# yang menyebabkan ter$adinya suatu

pembebanan angin! <fek angin pada struktur bergantung pada kerapatan

dan ke"epatan udara# sudut datang angin# bentuk dan kekakuan struktur dan

kekesaran permukaannya! embebanan angin bisa ditin$au dari

pendekatan statik maupun dinamik!

. Bean %em&a

empa bumi menghasilkan pembebanan pada suatu struktur melalui

interaksi gerakan tanah dan karakteristik respon struktur! embebanan ini

merupakan hasil dari distorsi struktur yang disebabkan oleh gerakan tanah

dan kekakuan struktur! 7esarnya bergantung pada banyak dan tipe

per"epatan gerak tanah# masa dan kekakuan struktur! embebanan dananalisis gempa di Cndonesia meru$uk pada &=C 0 1*2 2010 &tandar

eren"anaan etahanan empa Bntuk &truktur 7angunan edung dan =on

edung!

!. Tekanan 'idrostatik dan Tekanan Tanah

7ila struktur-struktur digunakan untuk menahan air# tanah atau materi

glanural# tekanan yang dihasilkan oleh beban-beban ini men$adi suatu kriteria

desain yang penting! 3ontohnya adalah bendungan atau dinding penahan

(retaining .all,! Disini hukum-hukum hidrostatik dan mekanika tanah dipakai

untuk menentukan pembebanan struktur!

/!&tabilitas struktur

ada struktur stabil# deformasi yang diakibatkan beban pada umumnya

ke"il dan gaya dakhil (internal, yang timbul dalam struktur mempunyai

ke"enderugan mengembalikan bentuk semula apabila bebannya dihilangkan!

ada struktur tidak stabil# deformasi yang diakibatkan oleh beban pada

umumnya mempunyai ke"enderungan untuk terus bertambah selama

struktur dibebani! &truktur yang tidak stabil mudah mengalami keruntuhan

se"ara menyeluruh dan seketika begitu dibebani! &ebagai "ontoh# bayangkan

tiga buah balok disusun membentuk rangka segiempat! 7erikan gaya

hori6ontal diu$ung rangka atas balok tersebut! +aka lama kelamaan rangka

itu roboh! &alah satu "ara untuk membuatnya lebih stabil

dengan braing atau mengisinya dengan dinding! &elain dengan yang

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 10/12

disebutkan tadi# ketidakstabilitas struktur bisa diakibatkan $uga oleh

kelemahan kolom yang diakibatkan tekuk maupun efek +-)elta!

!+etode analisis

 &nalisis !remona untuk truss sederhana%

Bntuk bisa menghasilkan analisis yang akurat# insinyur struktur harusmemperoleh informasi mengenai beban struktur# geometri# kondisi tumpuan#

dan sifat bahan! Hasil dari analisis biasanya berupa reaksi

tumpuan# tegangan# geser# momen# puntir# dan perpindahan! Cnformasi ini

kemudian dibandingkan dengan kriteria kondisi kegagalan! Analisis struktur

lan$utan menyertakan respon dinamika# stabilitas dan perilaku non-linier! Ada

dua pendekatan analisis yang umum yang : pendekatan analitik dan gras!

endekatan analitik menerapkan mekanika bahan# teori elastisitas dengan

 $alan analisis matematika seperti %ektor# matrik ataupun elemen hingga!

endekatan gras menerapkan prinsip-prinsip geometri struktur dan garis

sebagai beban untuk menganalisis! 7agaimanapun terkadang

prinsip mekanika klasik tetap diterapkan seperti untuk menge"ek

kesetimbangan dan untuk menganalisis balok statis tertentu!

endekatan analitik untuk menganalisis kerangka atau balok elastis

diantaranya adalah :

• +etode 3ross

• +etode 'akabeya

• +etode distribusi momen

• +etode analogi kolom

• +etode ker$a maya (energi %irtual,

• +etode kekakuan dan kelenturan

• +etode de@eksi kemiringan(slope de/etion,!

&edangkan untuk menganalisis kestabilitas struktur (kemantapan kolom,

diantaranya :

• +etode tekuk <uler

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 11/12

•  'eori modulus ganda

•  'eori modulus singgung

• +etode &outh.ell

• +etode energi

Analisis pelat :

•  'eori hir"ho-5o%e

•  'eori +indlin-Reissner

•  'eori Reissner8&tein

Dengan pendekatan gras :

• +etode 3remona

• Diagram de@eksi illiot-+ohr

•

Analisis gras pada analisis plastis (bukan elastis, kerangka atau balok!

  Analisis den%an antuan kom&uter

ST&&)%+ro adalah salah satu program analisis struktur%

Hingga akhir tahun 19/0an# analisis beberapa tipe struktur tak-tentu

pan$ang dan rumit! Analisis struktur dengan banyak sambungan dan anggota

(truss ruang# "ontohnya, memerlukan beberapa bulan perhitungan oleh tim

insinyur berpengalaman! Ctupun perlu banyak asumsi yang disederhanakan

sehingga hasilnya kadang $ustru menimbulkan keraguan! &ekarang# program

komputer yang tersedia bisa membuat peker$aan lebih "epat dan akurat!

7eberapa penge"uali tetap ada! Fika struktur memiliki bentuk yang tidak

la6im dan komplek seperti dinding tebal .adah nuklir atau lambung kapal

selam# analisis komputer akan lebih rumit dan memakan .aktu yang banyak!

ebanyakan program komputer ditulis untuk analisis orde-pertama#

dimana diasumsikan (1, kelakuan linear-elastis (2, anggota tidak memiliki

efek akibat deformasi (, tidak ada pengurangan kekakuan akibat beban

tekan! etika masalah lebih rumit#dian$urkan menggunakan analisis orde

7/17/2019 TUGAS 1 pengertian analisa struktur

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-1-pengertian-analisa-struktur 12/12

kedua dengan memperhatikan kelakuan in-elastis# perubahan geometri# dan

pertimbangan lain yang dianggap mempengaruhi perilaku struktur! rogram

analisis struktur ditulis bedasarkan metode elemen hingga! 3ontohnya adalah

GrameDD# &A2000 dan <'A7&!

#Sumber 0 https011id%.ikipedia%org1.iki1&nalisis2struktur  $