Gaya Dalam Struktur Bangunan

 Gaya Dalam Struktur Bangunan (Momen, Geser dan Normal)

Gaya adalah sesuatu yang dapat menyebabkan benda yang dalam keadaan diam menjadi bergerak atau sebaliknya. Gaya dapat berupa tarikan, dorongan, tekanan dan lain sebagainya. Contohnya adalah bila seseorang menarik sebuah benda dengan batang/tali, maka benda tersebut telah mendapatkan gaya sehingga benda tersebut berpindah. dapat diartikan sebagai beban yang bekerja pada suatu konstruksi. Gaya merupakan besaran vektor atau aksi sebuah benda terhadap benda lain yang umumnya ditentukan oleh titik tangkap (kerja), besar dan arah.

Apa Yang dimaksud dengan Momen Gaya ?

Momen merupakan gaya dikali jarak. Momen terjadi akibat bekerjanya gaya-gaya pada suatu balok yang mengakibatkan balok tersebut akan melentur dengan demikian serat bagian terluar akan mengalami tarikan dan serat bagian dalam akan mengalami perpendekan ( tekanan ). Gejala yang terlihat pada serat terluar akan mengalami retak-retak bila kemampuan balok melebihi dari tahanan balok tersebut, bahkan yang lebih fatal balok bisa patah.

Akibat gaya luar  P maka balok akan melentur, oleh gaya dalam momen lentur kondisi ini  akan dilawan sehingga terdapat keseimbangan dalam.

Momen adalah hasil kali antara gaya dengan jaraknya. Jarak disini adalah jarak tegak lurus dengan garis kerja gayanya. Dalam Gambar 97 di atas berarti bahwa pada titik C terjadi momen sebesar:

Mc = RA. L1

 

Bidang momen diberi tanda positif jika bagian bawah atau bagian dalam yang mengalami tarikan. Bidang momen positif diarsir tegak lurus sumbu batang yang mengalami momen.

Sebaliknya, apabila yang mengalami tarikan pada bagian atas atau luar bidang momen, maka diberi dengan tanda negatif. Bidang momen negatif diarsir sejajar dengan sumbu batang. Perlu diketahui bahwa momen yang berputar ke kanan belum tentu positif dan momen yang berputar ke kiri belum tentu negatif. Oleh karena itu, perjanjian tanda perlu diperhatikan dengan teliti.

Gaya Lintang/Bidang Geser

Gaya Lintang (D) adalah merupakan gaya-gaya yang akan menahan Geser yang terjadi pada Balok. Penentuannya juga ditinjau pada setiap titik dimana gaya bekerja. Dalam proses penggambarannya gaya lintang ini perlu diperhatikan persyaratannya, dimana gaya lintang tersebut  bernilai positif untuk gaya-gaya yang bekerja ke arah atas dan sebaliknya bernilai positif apabila bekerja kearah bawah. Gaya-gaya tersebut hanya bekerja pada satu arah yaitu (vertikal). Gaya lintang positif dilukiskan disebelah atas garis netral dan sebaliknya gaya lintang negatif dilukiskan dibagian bawah garis netral.

Dimana,P = gaya luar
RA = gaya reaksi pada perletakan/tumpuan A.
RB = gaya reaksi pada perletakan/tumpuan B.
Q = gaya lintang (gaya/perlawanan dalam).
 
Potongan I : Akibat gaya reaksi RA elemen balok sebelah kiri terangkat keatas, oleh gaya dalam (gaya lintang) dikembalikan kebentuk semula, pada keadaan ini disebut gaya lintang positip (Q+).
Potongan II : Identik dengan peristiwa diatas (pot. I), elemen sebelah kanan yang terangkat keatas, sehingga menghasilkan gaya lintang negatip (Q-).
Bidang gaya melintang diberi tanda positif, bila perputaran gaya yang bekerja searah dengan putaran jarum jam dan diarsir tegak lurus dengan sumbu batang yang menerima gaya melintang. Sebaliknya, bila perputaran gaya yang bekerja berlawanan arah dengan putaran jarum jam diberi tanda negatif dan diarsir sejajar dengan sumbu batang.

Gaya Normal

Gaya Normal adalah merupakan gaya-gaya yang bekerja searah sumbu balok  atau sejajar sumbu balok. Untuk menentukan apakah suatu gaya normal positif atau negatif dapat diambil patokan : bila gaya normal meninggalkan titik yang ditinjau maka gaya normal adalah positif dan sebaliknya bila menuju titik yang ditinjau maka akan bernilai negatif. Gaya normal ini banyak digunakan pada konstruksi rangka batang. Melalui gaya normal ini kita dapat mengetahui lebih jauh apakah terjadi Tekukan dan apakah terjadi Zetting ( besarnya penurunan ).

Gambar. Gaya Normal

Bidang gaya normal diberi tanda positif, bila gaya normal yang bekerja adalah ‘ tarik ‘ dan diarsir tegak lurus dengan batang yang mengalami gaya normal. Sebaliknya, bidang gaya normal diberi tanda negatif, bila gaya normal yang bekerja ‘ tekan ‘ dan diarsir sejajar dengan sumbu batang yang mengalami gaya normal.

Notasi:
a. Positif Jika gaya normal tarik
b. Negatif Jika gaya normal tekan
 Pada gambar di atas menunjukkan bahwa adanya gaya normal diakibatkan oleh adanya beban sebesar Pα, yang apabila diuraikan gayanya menjadi gaya vertikal dan horisontal. Selanjutnya, gaya arah horisontal (arah ke kiri) akan dilawan oleh gaya PH (arah ke kanan). Sehingga timbulah gaya normal takan (negatif) karena serat pada balok tersebut tertekan (memendek).

Konsep dasar Tumpuan

Tumpuan adalah tempat bersandarnya suatu konstruksi & tempat bekerjanya reaksi. Masing-masing mempunyai karakteristik berbeda.

1.     Tumpuan bebas

2.     Tumpuan sendi

3.     Tumpuan rol

4.     Tumpuan jepit

5.     Tumpuan gesek

6.     Tumpuan bidang datar

7.     Tumpuan tali

8.     Pendel

9.     Tumpuan titik

Perletakan atau tumpuan adalah suatu konstruksi yang direncanakan untuk suatu keperluan tertentu. Tugas utama suatu konstruksi adalah mengumpulkan  Untuk melaksanakan tugasnya dengan baik maka konstruksi harus berdiri dengan kokoh. Rosenthal menyatakan bahwa semua beban diteruskan ke bumi melalui sesingkat-singkatnya.

Berikut ini diuraikan tiga jenis perletakan yang merupakan jenis perletakan yang umum digunakan. Yaitu perletakan yang dapat menahan momen, gaya vertikal dan gaya horizontal.dan ada maca-macam perletakan yang perlu dipahami yaitu:

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 pusat poros.

Perletakan geser, yaitu perletakan yang selalu memiliki lubang sendi. Apabila poros ini licin sempurna maka poros ini hanya dapat meneruskan gaya yang tegak lurus bidang singgung di mana poros ini diletakkan.

 Perletakan pendel, yaitu suatu perletakan yang titik tangkap dan garis kerjanya diketahui.

Perletakan jepit, perletakan ini seolah-olah dibuat dari balok yang ditanamkan pada perletakannya, demikian sehingga mampu menahan gaya-gaya maupun momen dan bahkan dapat menahan torsi.

Untuk lebih jelasnya, berikut dijelaskan masing-masing karakteristik tumpuan pada bidang mekanika teknik atau analisis struktur. Ada beberapa jenis tumpuan, yaitu:

Tumpuan bebas, terjadi apabila kedua ujung balok dapat berputar secara bebas. Akibat pelenturan pada balok akan terjadi putaran sudut pada ujung balok dan apabila terjadi pelenturan maka panjang batang mendatar akan berkurang.

Tumpuan sendi/ engsel, yaitu tumpuan yang dapat menahan gaya yang searah dan gaya yang tegak lurus dengan bidang perletakan atau tumpuan, tetapi tidak dapat menahan momen. Engsel merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertikal dan gaya reaksi horisontal. Tumpuan yang berpasak mampu melawan gaya yang bekerja dalam setiap arah dari bidang. Jadi pada umumnya reaksi pada suatu tumpuan seperti ini mempunyai dua komponen yang satu dalam arah horisontal dan yang lainnya dalam arah vertikal. Tidak seperti pada perbandingan tumpuan rol atau penghubung, maka perbandingan antara komponen-komponen reaksi pada tumpuan yang terpasak tidaklah tetap. Untuk menentukan kedua komponen ini, dua buah komponen statika harus digunakan

Contoh Gambar Tumpuan Sendi

Tumpuan rol, tumpuan yang hanya bisa menahan gaya yang tegak lurus terhadap bidang tumpuannya, tidak bisa menahan gaya yang sejajar dan momen.

Rol merupakan tumpuan yang hanyadapat menerima gaya reaksi vertikal. Alat ini mampu melawan gaya-gaya dalam suatu garis aksi yang spesifik. Penghubung yang terlihat pada gambar dibawah ini dapat melawan gaya hanya dalam arah AB rol. Pada gambar dibawah hanya dapat melawan beban vertikal. Sedang rol-rol hanya dapat melawan suatu tegak lurus pada bidang.

Gambar Tumpuan Rol

Tumpuan jepit, tumpuan yang dapat menahan gaya yang tegak lurus dan searah bidang tumpuan, juga gaya momen. 

Jepit merupakan tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertikal, gaya reaksi horizontal dan momen akibat jepitan dua penampang. Tumpuan jepit ini mampu melawan gaya dalam setiap arah dan juga mampu melawan suaut kopel atau momen. Secara fisik,tumpuan ini diperoleh dengan membangun sebuah balok ke dalam suatu dinding batu bata. Mengecornya ke dalam beton atau mengelas ke dalam bangunan utama. Suatu komponen gaya dan sebuah momen.