STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES PEDOMAN2 PEMBEBANAN: Tata Cara Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya. SNI 03-1725-1989 Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SNI 03-1727-1989 Pedoman Pembebanan untuk Jembatan Jalan Rel etc.
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES JENIS-JENIS BEBAN UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI 03-1727-1989): 1. Beban Mati (M): ialah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, `finishing`, mesin2, serta peralatan tetap yg merupakan bagian yg tak terpisahkan dari gedung itu. 2. Beban Hidup (H): ialah semua beban yg terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung; termasuk beban2 pada lantai yg berasal dari barang2 yg dapat berpindah, mesin2 serta peralatan yg tidak merupakan bagian yg tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung tersebut, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan latai atau atap gedung.
1
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES 3. Beban Angin (A): ialah semua beban yg bekerja pada gedung atau bagiannya yg disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. 4. Beban Gempa (G): ialah semua beban atau gaya-gaya di dalam struktur yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa 5. Beban Khusus (K): ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yg terjadi akibat: - selisih suhu - pengangkatan dan pemasangan - penurunan fondasi - gaya2 tambahan yg berasal dari beban hidup gaya rem, gaya sentrifugal dan gaya dinamis
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES CONTOH: Beban Mati Berat sendiri bahan bangunan
2
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES CONTOH: Beban Mati Berat sendiri bahan bangunan
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES CONTOH: Beban Hidup
3
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES CONTOH: Beban Hidup
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES Beban mati dan beban hidup: Beban angin:
4
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES Beban angin:
Beban selisih suhu:
Beban akibat perbedaan penurunan fondasi:
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES Beban gempa:
5
94 o
96 o
98 o
100 o
102 o
104 o
106 o
108 o
110 o
112 o
114 o
116 o
118 o
120 o
122 o
124 o
126 o
128 o
130 o
132 o
134 o
136 o
138 o
140 o
10 o
10 o
0
8o
80
200
400
8o
Kilometer
6
o
6o Banda Ac eh 1
2
3
4
4o
2
5
6
5
4
3
2
1
4o
o
2
o
Manado Ternate
Pekanbaru
1
0o
Samarinda
2
3
4
5
4
Palu
2
3
3
Manokwari Sorong
4
Biak
Jambi Palangkaraya
5
Jayapura
6 Banjarmasin
Palembang
5
Bengkulu
4o
Kendari
Ambon
4o
4 1
3
Makasar
Bandarlampung
Tual
6o
Bandung Semarang Garut Tasikmalaya Solo Jogjakarta Cilacap
o
2
2
Jakarta Sukabumi
8
2o
5
2 1
0o
2
1 Padang 6
o
6o
1
Surabay a 3 Blitar Malang Banyuwangi
Denpasar
M ataram
8
4
o
Merauke 5 6
10 o
5
10 o
Kupang
4
Wilayah
1
3
: 0,03 g
2
12
Wilayah Wilayah
o
Wilayah Wilayah
14 o
Wilayah 16
2
: 0,10 g
3 4
: 0,15 g : 0,20 g
5
: 0,25 g
6
: 0,30 g
12 o
1
14 o
o
16 o 94 o
96 o
98 o
100 o
102 o
104 o
106 o
108 o
110 o
112 o
114 o
116 o
118 o
120 o
122 o
124 o
126 o
128 o
130 o
132 o
134 o
136 o
138 o
140 o
Gambar 2.1. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES
Beban gempa:
6
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES KOMBINASI PEMBEBANAN: Pada umumnya beban yang bekerja pada suatu struktur tidak hanya satu jenis beban saja, tetapi merupakan kombinasi dari berbagai jenis beban yang salah satunya adalah beban mati (D) karena jenis beban ini selalu ada. Dalam analisis struktur harus ditinjau berbagai kombinasi beban yang mungkin terjadi dari saat pembangunan sampai bangunan itu melakukan fungsinya. Terdapat dua keadaan yang harus ditinjau: 1. Kombinasi beban pada saat layan, yaitu kombinasi dari beban-beban saat struktur tersebut melakukan fungsinya. Misalnya: D+L
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES KOMBINASI PEMBEBANAN: 2. Kombinasi beban pada saat beban lebih (overload), yaitu kombinasi beban-beban yang dikalikan suatu faktor beban (>1) pada saat perancangan kekuatan struktur. Misalnya: 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E dst.
7
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES BENTUK-BENTUK BEBAN: Dari bentuknya beban pada struktur dapat dibedakan menjadi: 1. Beban terpusat (beban titik); Concentrated Load P: Yaitu beban yang bekerja terpusat pada suatu bidang yang kecil. Misalnya: beban dari roda kendaraan di atas jembatan P (kN)
beban dari sebuah kolom yang ditumpu suatu balok P (kN)
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES BENTUK-BENTUK BEBAN: 2. Beban merata; uniform load q Yaitu beban yang bekerja pada suatu luasan secara merata. q (kN/m) Misalnya: beban mati pada plat atau balok beban dinding pada balok 3. Beban segita dan trapesium q1 & q2 Yaitu beban yang bekerja pada suatu luasan dan terdistribusi dalam bentuk segitiga atau trapesium (trapesium = gabungan segi 3 + segi4) Misalnya: q (kN/m) beban bidang plat yang didukung balok q1 (kN/m)
q1 (kN/m) q2 (kN/m)
8
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES BENTUK-BENTUK BEBAN: 4. Beban tidak beraturan q(x) Yaitu beban yang bekerja pada suatu luasan .dan terdistribusi secara tidak merata misalnya berupa fungsi sin, cos, atau sama sekali tidak beraturan. q(x) (kN/m)
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES
Beban terpusat
Beban merata
9
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES Tributary Area & Load Paths
LOADS & INTERNAL FORCES LOADS JENIS PEMBEBABAN STRUKTUR Pada umumnya sebuah elemen struktur mengalami pembebanan yang kompleks yang merupakan gabungan dari berbagi jenis pembebanan yang berbeda. Terdapat 4 (empat) jenis pembebanan utama, yaitu: Beban aksial (normal), beban geser, beban momen lentur, dan beban torsi. Beban aksial (normal) Beban Geser Beban Momen Lentur Beban Torsi
Axial Load beban tarik atau beban desak Shear Load Bending Momen See Megson Torsion (Structural & Stress Analysis) p. 33 – 37
10
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES JENIS-JENIS GAYA-GAYA DALAM Sesuai dengan jenis pembebanan yang ada, maka terdapat 4 (empat) jenis gaya-gaya dalam, yaitu: Gaya normal Gaya geser Momen Lentur Torsi
Normal Force Shear Force Bending Momen Torsion TM
NF SF BM
Pada kenyataannya pada umumnya gaya-gaya dalam tersebut muncul secara bersamaan atau kombinasi dari beberapa diantaranya.
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES NOTASI dan PERJANJIAN TANDA Untuk kasus 3D pada umumnya digunakan sistim sumbu XYZ yg mengikuti ‘aturan tangan kanan‘ sumbu z pada sumbu memanjang batang (positif ke kanan) sumbu x tegak lurus sb. y & z (positif ke depan) sumbu y tegak lurus sb. x & z (positif ke bawah) Menurut sistim ini, beban vertikal ke bawah searah sumbu y, mempunyai tanda positif.
11
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES NOTASI dan PERJANJIAN TANDA Tanda untuk gaya-gaya dalam ditentukan sbb: 1. Gaya-gaya dalam mempunyai tanda & nilai positif, jika: Pada permukaan positif: gaya-gaya internal tsb mempunyai arah sesuai sumbu x,y,z positif ATAU Pada permukaan negatif: gaya-gaya internal tsb mempunyai arah sesuai sumbu x,y,z negatif 2. Gaya-gaya dalam mempunyai tanda & nilai negatif, jika ketentuan (1) tsb di atas tidak terpenuhi. Permukaan positif
Permukaan negatif
M S
M
MS N
N
S
MS N N
Z+
Y+
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES & DEFORMATIONS AXIAL LOAD (BEBAN AKSIAL/NORMAL) T
T
C
C
Batang mengalami beban aksial/normal tarik T: - Didalam batang terjadi gaya dalam (internal force) gaya normal tarik (Normal Force, NF + ) - Batang memanjang Batang mengalami beban aksial/ normal desak C: - Didalam batang terjadi gaya dlm (internal force) gaya normal desak (Normal Force, NF – ) - Batang memendek.
12
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES & DEFORMATIONS SHEAR LOAD (BEBAN GESER) q
P
Penampang2 ini mengalami beban geser: terjadi internal force: Gaya Geser (Shear Force = SF) terjadi deformasi geser (dalam analisis struktur2 langsing, pada umumnya pengaruh deformasi ini kecil dan diabaikan)
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES & DEFORMATIONS BENDING MOMENT (MOMEN LENTUR) q
P
Penampang2 ini mengalami momen lentur akibat beban q atau P: terjadi internal force: Momen Lentur (Bending Moment = BM) terjadi deformasi lentur: batang melengkung Dalam kasus ini, akibat beban q atau P batang tsb juga mengalami beban geser!
13
LOADS & INTERNAL FORCES INTERNAL FORCES & DEFORMATIONS TORSION MOMENT (MOMEN TORSI/PUNTIR) P
M=P.a
a Penampang batang ini mengalami momen puntir (torsi) akibat beban P MT = P . a terjadi internal force: Momen Puntir/Torsi (Torsion Moment = TM) terjadi deformasi geser (dalam analisis struktur2 langsing, pada umumnya pengaruh deformasi ini kecil dan diabaikan) Dalam kasus ini, akibat beban P batang tsb juga mengalami beban geser dan momen lentur!
STRUCTURAL ANALYSIS LOADS OF STRUCTURES JENIS-JENIS BEBAN MENURUT CARA BEKERJANYA: 1. Beban Langsung (direct load): Yaitu beban yang bekerja langsung pada struktur yang ditinjau, Misal: - berat sendiri balok atau plat - beban plat pada balok (balok dan plat monolit) 2. Beban Tidak Langsung (indirect load): Yaitu beban yang bekerja tidak langsung pada struktur yang ditinjau, tetapi melalui elemen2 struktur lain. Misal: - beban hidup jembatan (JR, JKA) pada gelagar utama jembatan
Penjelasan lebih lanjut ttg beban tdk langsung akan diberikan dalam kuliah setelah UTS!
14
