Mata Kuliah: BEBAN EKSTERNAL PADA STRUKTUR

Sabtu, 01 Agustus 2009

BEBAN EKSTERNAL PADA STRUKTUR

Modul 5

JENIS-JENIS BEBAN

(BEBAN EKSTERNAL PADA STRUKTUR)

Dalam melakukan pemodelan, analisis dan desain suatu struktur, perlu ada gambaran mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur tersebut.

Gaya statis adalah gaya yang bekerja secara terus-menerus pada struktur dan mempunyai karakter steady-states.

Gaya dinamis adalah gaya yang bekerja secara tiba-tiba pada struktur, pada umumnya tidak bersifat steady-states dan mempunyai karakteristik besar dan lokasinya berubah dengan cepat.

Pemodelan beban pada struktur digunakan untuk menyederhanakan di dalam perhitungan analisis dan desain struktur.

5.1 Beban

Beban-beban yang bekerja pada suatu struktur dapat diklasifikasikan kedalam beberapa kategori, yaitu :

1. Beban Mati (Dead Loads)

Beban mati adalah segala sesuatu bagian struktur yang bersifat tetap, termasuk dalam hal ini berat sendiri struktur.

Sebagai contoh adalah berat sendiri balok, kolom, pelat lantai dan dinding. Contoh lain adalah atap, dinding, jendela, plumbing, peralatan elektrikal, dan lain sebagainya.

2. Beban Hidup (Live Loads)

Beban hidup adalah semua beban yang bersifat dapat berpindah-pindah (beban berjalan), atau beban yang bersifat sementara yang ditempatkan pada suatu tempat tertentu.

Sebagai contoh adalah beban kendaraan pada area parkir, kelengkapan meja/kursi pada kantor, dinding partisi, manusia, beban air pada kolam renang, beban air pada tangki air, dan lain sebagainya.

3. Beban Gempa (Earthquake Loads)

Beban gempa adalah beban yang bekerja pada suatu struktur akibat dari pergerakan tanah yang disebabkan karena adanya gempa bumi (baik itu gempa tektonik atau vulkanik) yang mempengaruhi struktur tersebut.

Gempa mengakibatkan beban pada struktur karena interaksi tanah dengan struktur dan karakteristik respons struktur.

Beban gempa adalah beban yang merupakan fungsi dari waktu, sehingga respons yang terjadi pada suatu struktur juga tergantung dari riwayat waktu pembebanan tersebut.

Beban gempa adalah beban percepatan tanah yang berupa suatu rekaman percepatan tanah untuk suatu gempa tertentu, sehingga untuk setiap waktu tertentu akan mempunyai harga percepatan tanah tertentu.

4. Beban Angin (Wind Loads)

Beban angin adalah beban yang bekerja pada suatu struktur, akibat pengaruh struktur yang mem-blok aliran angin, sehingga energi kinetic angin akan dikonversi menjadi tekanan energi potensial, yang menyebabkan terjadinya beban angin.

Efek beban angin pada suatu struktur bergantung pada berat jenis dan kecepatan udara, sudut luas angin, bentuk dan kekakuan struktur, dan faktor-faktor yang lain.

Gambar 5.1 Ilustrasi pemodelan beban angina pada struktur bangunan.

5. Lain-lain

Pada beberapa tempat di beberapa negara, terdapat beban salju. Beban salju diperhitungkan dalam desain atap struktur bangunan.

Selain itu, terdapat pula beban air hujan. Pada umumnya beban air hujan juga diperhitungkan dalam desain atap struktur bangunan.

Pada perencanaan bangunan dinding penahan tanah (retaining wall) seperti terlihat pada ilustrasi Gambar 4.2, terdapat beban berupa tekanan tanah.

Selain beban-beban yang telah didefinisikan, terdapat beberapa jenis beban yang lain, yaitu beban kejut (impact), beban api, beban akibat perubahan temperatur dan lain sebagainya.

5.2 Beban pada Bangunan Gedung

Pada desain struktur bangunan gedung, pada umumnya beban-beban yang diperhitungkan adalah kombinasi dari beban mati dan beban hidup.

Pada perencanaan bangunan tahan gempa, diperhitungkan pula beban gempa. Sebagai contoh bangunan gedung tingkat tinggi seperti apartemen, gedung kantor, hotel, dan lain-lain, atau gedung yang mempunyai fungsi penting seperti rumah sakit, reaktor tenaga listrik, dan reaktor nuklir.

Sedangkan untuk bangunan sangat tinggi (sangat langsing) atau bangunan yang terletak di tempat terbuka, diperhitungkan pula beban angin. Sebagai contoh adalah gedung sangat tinggi dimana rasio lebar dibandingkan tinggi bangunan sangat kecil, atau struktur menara/tiang listrik tegangan tinggi.

5.3 Beban pada Struktur Jembatan

Desain statu struktur jembatan pada umumnya memperhitungkan beban mati, beban hidup akibat beban bergerak disepanjang bentang jembatan tersebut, beban gempa dan dalam kondisi tertentu diperhitungkan pula beban angin.

5.4 Struktur Statis Tertentu dan Struktur Statis Tak Tentu

Struktur statis tertentu adalah struktur yang dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan keseimbangan. Sedangkan struktur statis tak tentu adalah sebaliknya.

Pada balok, suatu struktur dapat dikategorikan sebagai struktur statis tertentu atau struktur statis tak tentu berdasarkan pada derajat kebebasannya (degree of freedom / d.o.f), yaitu derajat kebebasan pada tumpuannya.

Latihan 5.1

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang L = 6 meter, dibebani oleh dua buah beban terpusat vertikal, yaitu 10 1 P = N dan 12 2 P = N. Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.

Penyelesaian :

Menghitung reaksi perletakan di titik A (tumpuan sendi), yaitu dan dan

Menghitung reaksi perletakan di titik B (tumpuan rol), yaitu

Latihan 5.2

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang L = 10 meter, dibebani oleh tiga buah beban terpusat vertikal, yaitu 10 1 P = N, 12 2 P = N dan 16 3 P = N. Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.3

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang total L = 10 meter, dibebani oleh tiga buah beban terpusat vertikal, yaitu 10 1 P = N, 12 2 P = N dan 14 3 P = N.

Hitung reaksireaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.4

Hitung reaksireaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.5

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang total L = 8 meter, dengan pembebanan seperti terlihat pada gambar dibawah ini (P1= 10 N dan q = w1 = 2 N/meter).

Hitung reaksireaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.6

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang total L = 10 meter, dengan pembebanan seperti terlihat pada gambar berikut (P1= 10 N, P2 = 12 N dan q = w1 = 2 N/meter).

Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.7

Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.

Latihan 5.8

Sebuah balok dengan kondisi tumpuan sendi-rol (tumpuan sendi pada titik A dan tumpuan rol pada titik B). Balok memiliki panjang bentang total L = 12 meter, dengan pembebanan seperti terlihat pada gambar berikut (P1 = 10 N, P2 = 12 N dan q = w1 = 2 N/meter).

Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.