Poses Analisis
Aksi Gaya Eksternal Pada Struktur
Fenomena Struktural Dasar
a) Kestabilan menyeluruh
Suatu struktur dapat terguling, tergelincir, atau terpuntir relatif
terhadap dasarnya terutama apabila mengalami beban horisontal seperti
angin dan gempa, seperti pada Gambar 3.15. Struktur yang relatif tinggi
atau struktur yang memiliki dasar yang relatif kecil akan mudah terguling.
Ketidak seimbangan terhadap berat sendiri dapat menyebabkan terjadinya
guling. Penggunaan pondasi kaku yang lebar dapat mencegah tergulingnya
bangunan, selain itu penggunaan elemen-elemen pondasi seperti tiang-tiang
yang mampu memikul gaya tarik.

b) Kestabilan hubungan
Suatu bagian struktur yang tidak tersusun atau terhubung dengan
baik akan dapat runtuh secara internal. Mekanisme dasar-dinding pemikul
beban, aksi rangka atau dengan penambahan elemen diagonal dapat
digunakan untuk membuat struktur menjadi stabil.
c) Kekuatan dan kekakuan elemen
Permasalahan kekuatan dan kekakuan elemen struktural berkaitan
akibat tarik, tekan, lentur, geser, torsi, gaya tumpuan, atau deformasi
berlebihan yang timbul secara internal dalam struktur karena adanya beban
yang diterima. Adanya beban dan gaya juga menimbulkan tegangantegangan
pada material elemen struktural tersebut.
Kestabilan Struktur
Kestabilan struktur diperlukan untuk menjamin adanya kestabilan
bangunan pada segala kondisi pembebanan yang mungkin terjadi. Semua
struktur akan mengalami perubahan bentuk atau deformasi apabila
mengalami pembebanan. Pada struktur yang stabil, deformasi yang terjadi
akibat beban pada umumnya kecil, dan gaya internal yang timbul dalam
struktur mempunyai kecenderungan mengembalikan bentuk struktur ke
bentuk semula apabila beban dihilangkan. Pada struktur yang tidak stabil,
deformasi yang terjadi akan cenderung bertambah selama struktur dibebani, sistem tidak meberikan gaya-gaya internal untuk mengembalikan bentuk
struktur ke bentuk semula. Struktur yang tidak stabil mudah mengalami
keruntuhan (collapse) secara menyeluruh dan seketika begitu dibebani.
Stabilitas struktur merupakan hal yang sulit, karena sistem struktur
merupakan gabungan dari elemen-elemen diskrit. Suatu struktur kolom
balok merupakan sistem struktur yang stabil untuk beban-beban vertikal
. Pada perubahan pembebanan yang menimbulkan gaya
horisontal maka sistem struktur akan mengalami deformasi.
Kondisi ini menunjukkan bahwa sistem tidak memiliki kemampuan untuk
menahan baban horisontal, serta tidak memiliki mekanisme yang dapat
mengembalikan ke bentuk semula apabila beban horisontal tersebut
dihilangkan. Sistem struktur ini merupakan sistem yang tidak stabil, dan
merupakan awal terjadinya keruntuhan.
Cara untuk membentuk sistem struktur menjadi sistem yang stabil.
− Penambahan elemen diagonal pada struktur, dengan demikian
struktur tidak akan mengalami deformasi menjadi jajaran genjang.
Elemen diagonal harus tidak mengalami perubahan besar pada
panjangnya pada saat mengalami deformasi karena beban
horisontal, sehingga elemen diagonal harus dirancang cukup untuk
menahan beban tersebut.
− Menggunakan dinding geser. Elemennya berupa elemen permukaan
bidang kaku yang dapat menahan deformasi akibat beban horisontal.
Elemen bidang permukaan kaku dapat terbuat dari konstruksi beton
bertulang atau dinding bata, baik dinding penuh atau sebagian.
Ukuran dinding tergantung pada besar gaya yang bekerja padanya.
− membentuk hubungan antara elemen struktur sedemikian rupa
sehingga perubahan sudut yang terjadi berharga konstan untuk
suatu kondisi pembebanan yang diterimanya. Hal ini dapat dilakukan
dengan membuat titik hubung kaku antara elemen struktur pada
sudut pertemuan antara elemen struktur tersebut. Struktur yang
menggunakan titik hubung kaku untuk menjamin kestabilan sering
disebut sebagai rangka (frame).
Untuk menjamin kestabilan struktur selain menggunakan cara-cara
yang telah disebutkan, dapat pula menggunakan penggabungan dari caracara
mendasar tersebut, misalnya elemen struktur dihubungkan secara kaku
dan mempunyai elemen diagonal. Hal ini akan semakin
memperbesar derajat kestabilan atau kestatis-tak-tentuannya.
Pada rakitan komponen struktur, salah satu atau lebih komponen
yang menjamin kestabilan harus digunakan agar struktur tidak runtuh secara
lateral. Satu elemen struktur dapat didesain dengan menggunakan satu cara
yang menjamin stabilitas struktur untuk satu arah lateral, dan cara yang lain
untuk arah yang lainnya.
Pemodelan Struktur
Struktur dibagi ke dalam elemen-elemen yang lebih mendasar
dengan cara memisahkannya pada hubungan antara elemen-elemen
struktur, kemudian mengganti aksi elemen dengan sekumpulan gaya-gaya
dan momen yang mempunyai efek ekuivalen. Dalam hal ini gaya yang
dimodelkan adalah gaya-gaya reaksi. Contoh sederhana pemodelan struktur
untuk perletakan balok sederhana atau model rangka.
Pemodelan efektif bergantung pada pengidentifikasian perilaku nyata
struktural pada titik hubung elemen-elemen struktur. Untuk memudahkan
analisis, titik hubung dapat dimodelkan dalam jenis-jenis dasar hubungan
yaitu titik sendi, rol atau jepit. Dalam menentukan model yang paling
mendekati kondisi nyata di lapangan, diperlukan pertimbangan yang sangat
matang.

Langkah awal mengganalisis suatu titik hubung adalah dengan
menyelidiki apakah titik tersebut dapat meneruskan rotasi pada suatu
elemen struktur ke elemen lainnya akibat adanya suatu beban. Jika titik
hubung tidak meneruskan rotasi maka pemodelannya adalah sendi atau rol.
Perbedaan antara sendi dan rol adalah pada arah penyaluran gaya. Apabila
penyaluran gaya ke sembarang arah maka pemodelannya adalah sendi,
sedangkan jika penyalurannya pada satu arah saja maka pemodelannya
menggunakan rol.
Apabila titik hubung dapat meneruskan rotasi, ada momen pada
masing-masing ujung elemen struktur, titik hubung ini disebut titik hubung
kaku (rigid joints). Titik hubung kaku selalu mempertahankan sudut antar
elemen-elemen struktur. Titik hubung kaku seperti yang terlihat pada
Gambar 3.19(f) merupakan bagian dari satu rangka namun dapat
mengalami translasi dan rotasi sebagai satu kesatuan. Jika elemen struktur
terjepit kaku dan tidak membolehkan adanya translasi maupun rotasi antar
ujung elemen maka titik hubung disebut hubungan ujung jepit .
Perbedaan antara titik hubung sendi dan jepit kadang sulit untuk
ditentukan secara langsung. Biasanya apabila satu elemen struktur
dihubungkan dengan yang lainnya pada satu titik saja, maka titik hubung
tersebut adalah sendi. Jika elemen struktur terhubung di dua titik yang
berjarak jauh, maka titik hubung tersebut dikatakan kaku. (c)
dan (f) mengilustrasikan dua elemen struktur baja flens lebar yang
dihubungkan dengan dua cara berbeda. Gambar 3.19(e) menunjukkan
hubungan sendi yang dihubungkan hanya pada satu titik.
menunjukkan las yang menggabungkan flens dan web kedua elemen
struktur menyebabkan titik hubung tersebut menjadi kaku.
Pada struktur nyata, titik hubung rol ada yang bisa dan ada yang
tidak bisa menahan gerak ke atas. Rol dapat dibuat menahan gerak ke atas
seperti yang terlihat pada .
Selain perilaku berbagai titik hubung, perlu juga diperhatikan
persyaratan minimum mengenai jumlah dan jenis hubungan struktur dengan
arah. Kumpulan titik hubung struktur harus mampu mempertahankan
persamaan keseimbangan dasar
ΣFx=0,
ΣFy=0, dan
ΣMo=0. Sebagai
ilustrasi adalah sebuah balok tidak dapat terletak di atas dua tumpuan rol.
Disamping karena apabila balok diberi beban horisontal maka struktur akan
bertlanslasi pada arah horisontal, atau model struktur ini tidak dapat
memenuhi persamaan
ΣFx=0. .
Pada pemodelan yang diakibatkan adanya beban eksternal, beban
aktual pada suatu struktur dapat terpusat atau terdistribusi merata pada
suatu luasan. Beban terpusat dapat digambarkan dengan vektor gaya,
sedangkan beban merata diperlukan pemodelan jika luasan yang ditinjau
terdiri atas elemen-elemen permukaan dan garis. Setiap elemen akan
mengambil bagian dari beban total yang bekerja, bergantung pada susunan
elemen-elemen strukturnya.
Sebuah struktur plat sederhana yang tertumpu pada balok, dapat
dimodelkan dengan sistem beban permukaan dari plat yang dipikul oleh
sistem balok (a,b, dan c). Sedangkan pemodelan
lain adalah berdasarkan konsep luas kontribusi, (d,e, dan f).
 |
Berbagai jenis hubungan dan pemodelannya |
 |
Pendekatan pemodelan pembebanan pada struktur plat |
Cara Menyusun Gaya
Besaran dan Satuan
Selengkapnya : Teknik Struktur Bangunan