Ada pertanyaan dari saudari Rini di Denpasar sbb:
Dikirim pada tanggal 2009/02/16 pukul 09:34
Pak wir yang terhormat, saya Rini Denpasar Bali, Saya ingin bertanya kepada Bapak mengenai Mekanika Teknik/Analisis Struktur :
Kenapa kita harus menempatkan sendi gerber pada posisi dimana momennya sama dengan nol?
Ini jadi mengingatkan bahwa rasanya belum pernah kutulis sesuatu di sini dalam peranku sebagai dosen Mekanika Teknik / Analisa Struktur. Meskipun aku menulis banyak hal lain, tetapi pada dasarnya aku adalah dosen untuk mata kuliah Mek-tek lho, yang materinya aku susun dan aku kembangkan sendiri. Tidak mengacu pada buku tertentu tetapi sudah tercampur baur dengan pemahamanku tentang mekanika teknik sendiri.
Mungkin terlalu berani ya kalau menyatakan hal tersebut, bagaimana lagi mekanika teknik adalah ilmu utama di bidang struktur, dan karena sudah banyak yang mengambil keahlian tersebut maka tentu ilmu tersebut sudah banyak yang menguasainya. Karena sudah banyak yang bisa maka tentunya sudah tidak ada yang istimewa lagi. Itu khan berbeda jika aku membahas mengenai metoda Strut-and-tie-model, misalnya. Itu khan masih jarang, bahkan belum masuk pada materi perkuliahan di S1. Betul nggak ?!
Jadi kalau dibilang, pakai materi sendiri, wah tentu banyak yang ingin tahu, kayak apa sih mektek versinya Wiryanto.
Pengin tahu ?
Tentang ilmu mekanika teknik , saya yakin sudah banyak yang merasa ahli. Bahkan setiap perguruan tinggi yang ada jurusan teknik sipilnya pasti ada dosen yang disebut pakar dibidang tersebut. Kalau sampai nggak ada, wah berani banget bikin jurusan teknik sipil, itu khan salah satu core-nya. Sebagai contoh untuk UPH, kalau boleh aku sebut beliau-beliau yang memberi kuliah atau ahli tentang mekanika teknik adalah :
- Prof. Dr.-Ing. Harianto Hardjasaputra – Lulusan Uni Stuttgart (Jerman) dan ITB (Bandung)
- Dr.-Ing. Jack Wijayakusuma – Lulusan Uni Stuttgart (Jerman), dan RWTH Aachen (Jerman)
- Dipl.-Ing. Wirianto Rusli – Lulusan RWTH-Aachen, Jerman
- Dipl. HE. David Solaiman – Lulusan TU Delft, Belanda
- aku sendiri, lulusan lokal Indonesia 😉
Banyak khan. Meskipun mayoritas adalah lulusan Jerman, dan hanya aku sendiri yang lulusan lokal, tapi jangan bayangkan bahwa apa-apa yang aku ajarkan adalah style jerman. Aku pakai cara yang aku ketahui sendiri, tapi yang jelas sumbernya bukan buku-buku jerman. Maklum, jermanku lemah. 😦
Jadi murid-muridku di UPH, belajar mekanika teknik mendapat pembelajaran dari dua mashab, satu dari kelompok Jerman tadi, dan satu dari kelompok lokal. Mungkin nggak cocok ya disebut “kelompok” lokal, wong anggotanya hanya aku sendiri. 🙂
Kasihan sebenarnya, tetapi jika lolos, biasanya mereka lebih matang dalam pengetahuan mekanika teknik.
Jika aku perhatikan cara pengajarannya, caranya kadang bisa berbeda, ada yang berlomba-lomba menyajikan berbagai metoda yang ada untuk lulus mata kuliah tersebut dan ada yang tidak terlalu banyak metode yang diberikan. Saya termasuk yang terakhir, mata kuliah yang aku berikan tidak berisi banyak metode perhitungan, bagiku yang disebut dengan mata kuliah mekanika teknik adalah ilmu untuk mempelajari perilaku struktur yang dibebani dengan melihat bagaimana gaya-gaya beban tadi dapat disalurkan ke sistem pondasi , dengan mengetahui gaya-gaya internal di batang-batang struktur, termasuk juga lendutan yang terjadi.
Jadi bagiku, metode perhitungan bukan fokus utama dalam pembelajaran, tapi bagaimana metode tadi digunakan untuk melihat perilaku struktur, yang diperlihatkan pada gambar Bending Momen Diagram atau BMD (untuk portal dan balok), gambar Shear Force Diagram (SFD), gambar Normal Force Diagram (NFD) dan semacamnya itu. Bagiku seorang mahasiswa mungkin ahli untuk menghitung dan mendapatkan nilai numerik dari hitungannya, tetapi jika tidak bisa mengimplementasikan dalam gambar-gambar tadi maka ya tidak akan mendapat nilai baik. Bahkan kalau perlu bisa tidak lulus.
Pemahaman seperti itu aku dapatkan, karena nantipun setelah bekerja, seorang engineer untuk menghitungnya biasanya sudah dibantu oleh program-program komputer. Jadi metode perhitungan manual yang diajarkan di perguruan tinggi bahkan tidak dipakai sama sekali. Engineer menginterprestasikan berdasarkan gambar-gambar tadi. Karena aku kuat dibidang implementasi komputer struktur dan punya jam terbang praktisi yang cukup lama maka meskipun aku lulusan lokal rasanya tidak terlalu minder dibanding mashab jerman tadi. Yah, minimal bisa berdiri sama tinggi, dan duduk sama rendah. Jadi tidak ada yang saling mendominasi di tempatku.
O ya, tentang kompetensiku di bidang analisa struktur (perilaku struktur) mungkin dapat dilihat juga dari lomba-lomba yang kebetulan aku ditugaskan sebagai dosen pembimbingnya, yaitu sebagai berikut :
- UPH Juara Lomba Rancang Bangun ITB 2007 – 11 Maret 2007
- Juara KJI 2006 – 6 Juni 2006
- Juara KJBI 2005 – 22 Desember 2005
Jadi dengan latar belakang seperti itu, maka aku ingin menjawab pertanyaan saudara Rini, ttg :
Kenapa kita harus menempatkan sendi gerber pada posisi dimana momennya sama dengan nol?
Pertanyaan di atas dapat dijawab dengan singkat sebagai berikut bahwa bending momen untuk struktur statis tak tentu dimana pada titik yang momennya sama dengan nol disisipin pin (sendi gerber) maka bending momen tersebut tidak berubah. Tapi jika pada bagian batang yang ada momennya disisipin pin, maka bending momennya akan berubah.
Jika kurang jelas tentang statement-ku di atas maka ada baiknya kita pelajari latar belakang mengapa suatu struktur gerber perlu dibuat. Materi tentang bagaimana menghitung gaya-gaya internal pada struktur gerber rasanya bertebaran dimana-mana, saya nggak mau membahasnya. Sudah kodian. 🙂
Tetapi latar belakang mengapa suatu struktur gerber perlu dibuat rasanya tidak banyak, kalaupun ada mestinya itu buku-buku barat. Ada nggak sih ya, aku rasanya belum pernah baca. Kalau buku-buku mektek versi bahasa Indonesia khan kebanyakan seperti buku-buku soal penyelesaian. Itu kesannya khan seperti hitung-berhitung, pantas teknik sipil itu diidentikkan sebagai tukang hitung. 😦
Ini pemahaman tentang struktur gerber.
Perilaku balok gerber mirip perilaku balok terusan statis tak tentu. Seperti diketahui bahwa balok terusan statis tak tentu adalah balok menerus yang berdiri diatas beberapa perletakan (lebih dari dua). Adanya tumpuan di atas
balok yang menerus menghasilkan momen negatif yang besarnya tergantung dari kekakuan balok tersebut. Momen negatif pada tumpuan akan mengurangi momen positif lapangan dan sebagai hasil akhirnya momen yang timbul lebih kecil dibanding balok biasa diatas dua perletakan. Balok terusan / gerber juga dapat menghasilkan momen negatif pada tumpuan tetapi struktur secara keseluruhan tetap struktur statis tertentu.
Jadi penyelesaian balok gerber lebih sederhana dibanding balok menerus statis tak tentu.
Kecuali itu, balok terusan gerber tidak peka terhadap bahaya penurunan setempat dari pondasi dibanding balok menerus statis tak tentu.
Untuk melihat keunikan balok gerber dibanding dengan balok menerus sederhana, maupun balok menerus statis tertentu, diperlihatkan illustrasi balok-balok tersebut jika diberi dengan beban merata diatasnya dan hasil analisis yang memperlihatkan diagram bending momen yang terjadi.
Jika momen digunakan sebagai indikasi kekuatan dan besarnya lendutan maka dengan bentang balok L dan beban q yang sama, maka dapat diketahui bahwa konstruksi menerus statis tak tentu menghasilkan momen lapangan dan lendutan yang lebih kecil, sehingga penggunaan material lebih ekonomis. Kondisi tersebut akibat terjadinya momen negatif pada tumpuan.
Pada balok menerus gerber salah satu bentang dibikin tidak menerus dengan memberi sambungan berupa pin atau engsel, sehingga momen tidak menerus kebentang disampingnya. Jadi yang dapat diteruskan hanyalah gaya geser
sedangkan momen pada sambungan tersebut adalah nol.
Bending Momen dari Berbagai Type Balok Menerus
Pada illustrasi terlihat bahwa jika sambungan pin / engsel diberikan tepat pada titik belok (inflection point) maka besarnya momen negatif tumpuan adalah sama seperti momen balok menerus statis tak tentu. Momen tumpuan
pada balok gerber timbul karena bagian balok BC berperilaku sebagai kantilever. Jika pin atau engsel tidak tepat pada titik belok , misalnya digeser ke arah B maka momen tumpuan B berkurang dan momen lapangan balok CD bertambah, demikian pula sebaliknya. Dengan menempatkan posisi pin/engsel sedemikian maka dapat dihasilkan distribusi momen tumpuan dan lapangan yang paling optimum.
Balok gerber menguntungkan karena penyelesaiannya lebih mudah dibanding balok menerus statis tak tentu, selain itu balok type tersebut tidak peka terhadap penurunan pondasi yang tidak sama (differential settlement).
Sedangkan kelemahan yang timbul adalah salah satu bagian ada yang menjadi struktur utama / induk (pusat kekuatan) dan yang lainnya adalah sekunder / anak (pelengkap). Dalam hal balok gerber ABCD maka balok ABC adalah balok induk dan balok CD adalah balok anak. Jika balok induk runtuh maka balok anak pasti ikut runtuh pula, sedangkan jika balok anak saja yang runtuh maka balok induk tidak terpengaruh.
Jika balok ABC dan CD diganti dengan konstruksi rangka batang maka perilaku lentur akan sama, maka jadilah konstruksi tersebut rangka batang terusan / gerber.
Rangka Batang Terusan / Gerber (salah satu contoh)
Untuk analisa pada prinsipnya tidak berlainan dengan balok gerber, dimana dari beberapa truss yang bergabung tersebut ada yang berfungsi sebagai truss induk (main truss) dan truss anak (truss sekunder).
Truss sekunder menumpang pada truss induk, dalam analisanya bagian sekunder harus dihitung terlebih dulu dengan menganggap sebagai truss yang mandiri, pada umumnya bagian yang menumpang pada truss induk dapat dianggap sebagai sambungan sendi , kemudian dicari gaya-gaya reaksi pada truss sekunder tersebut. Gaya-gaya reaksi pada truss sekunder kemudian diubah menjadi gaya-gaya aksi (beban) ke truss induk dan selanjutnya dihitung seperti truss biasa.
Batang Pendel sebagai sambungan dengan Tumpuan Rol
Momen negatif tumpuan pada bagian kantilever yang besar dapat menimbulkan gaya tarik pada pondasi. Tanah pada umumnya lemah terhadap tarik oleh karena itu untuk mengatisipasinya pondasi harus dalam atau diperberat. Cara yang paling bijak agar konstruksi tetap dalam kondisi kesetimbangan maka dibuatlah kantilever yang sama pada sisi yang lain (kantilever kembar), sehingga momennya saling meniadakan. Momen dapat secara efektif diatasi dengan menambah ketinggian struktur, oleh karena itu agar efisien dapat juga dilakukan variasi ketinggian struktur.
Konstruksi simetri menyebabkan gaya reaksi pada pondasi berkurang banyak dan tidak terjadi gaya tarik (dalam praktek gaya un-balance dapat terjadi dan harus diperhitungkan), selain itu memudahkan juga dalam perhitungan
maupun fabrikasi struktur karena sama. Secara sederhana terlihat bahwa konstruksi simetri relatif lebih baik dibanding konstruksi non-simetri.
Insinyur Scotland pada akhir abad 18 telah mengimplementasikan prinsipprinsip di atas dengan membangun konstruksi rangka batang gerber simetri untuk jembatan kereta api Firth of Forth. Dengan bentang terpanjang 1710 ft (± 521 m) pada jaman itu merupakan bentang yang cukup besar dan spektakular, suatu praktek rekayasa konstruksi rangka batang yang jenius. Jembatan masih digunakan sampai sekarang.
Link tentang jembatan tersebut dapat dilihat di http://en.wikipedia.org/wiki/Forth_Bridge_(railway)
Moga-moga ceritaku di atas dapat dianggap sebagai kuliah. Nggak banyak angka-angkanya ya. 🙂
The Work of Wiryanto Dewobroto 
Tinggalkan komentar