Modul 5
1Sesi 5 - Jenis-jenis Beban (Beban Eksternal pada Struktur)
11
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 BebanBeban-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 GedungPada 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 JembatanDesain 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
TentuStruktur 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 5.3Sebuah 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
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, 14 2 P = N dan 16 3 P = N.
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
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 dan q = w1 = 2 N/meter).
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.
Latihan 5.9
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 = 10 N, dan q = w1 = 2 N/meter).
Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.
Latihan 5.10
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, P3 = 10 N dan q = w1 = 2
N/meter).
Hitung reaksi-reaksi perletakan di A dan B.
Latihan 5.11
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.
Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMBIr. Edifrizal Darma,
MTSTATIKA 1