Bab ini terdiri dari survei konsep-konsep dasar dan prosedur dari bidang mekanika terapan yang telah mereka kembangkan dalam proses penyelidikan perilaku struktur. Tujuan mempelajari materi ini ada dua. Pertama adalah kebutuhan umum untuk memahami struktur apa yang harus dilakukan dan bagaimana mereka melakukannya. Kedua adalah perlunya suatu dasar faktual, dasar yang dikuantifikasi untuk pelaksanaan penilaian dalam proses desain struktural. Jika dapat diterima bahwa pemahaman tentang masalah yang harus dilakukan pertama kali dalam solusinya, studi yang pada dasarnya analitis ini harus dilihat sebagai landasan dasar dari setiap proses desain yang berhasil. 2.1 INVESTIGASI TOSTRUKTUR PENGENALAN Materi dalam bagian ini terdiri dari diskusi tentang sifat, tujuan, dan berbagai teknik pekerjaan penyelidikan struktur. Seperti dalam semua buku ini, fokus utama adalah pada materi yang relevan dengan tugas-tugas desain struktural. Tujuan Investigasi Sebagian besar struktur ada karena beberapa kebutuhan penggunaan. Karena itu evaluasi mereka harus dimulai dengan pertimbangan efektivitas yang mereka fasilitasi atau memenuhi persyaratan penggunaan. Tiga faktor efektivitas ini dapat dipertimbangkan: fungsionalitas, kelayakan, dan keamanan struktur. Fungsionalitas berhubungan dengan hubungan fisik dari bentuk struktur, detail, daya tahan, ketahanan api, dan sebagainya, karena ini berkaitan dengan penggunaan yang dimaksudkan. Kelayakan mencakup pertimbangan biaya, ketersediaan bahan, dan kepraktisan produksi. umumnya diperoleh dalam bentuk beberapa margin antara kapasitas struktur untuk bantuan dan permintaan yang ditempatkan di sana. Analisis perilaku struktural berfungsi untuk menetapkan sifat deformasi struktur (berkaitan dengan penggunaannya) dan untuk menghubungkan kinerjanya dengan persyaratannya. Ada dua fase perilaku prilaku infrastruktur: kondisi kerja dalam pelayanan dan respons atau batas akhir pada kegagalan. Sarana Investigasi Analisis untuk investigasi dapat berlanjut dengan pertimbangan berikut. Penentuan fisik bangunan untuk materi, bentuk, detail, skala, orientasi, lokasi, kondisi pendukung, dan karakter internal Penentuan tuntutan yang ditempatkan pada struktur, yaitu, beban dan cara penerapannya dan batas penggunaan apa pun pada deformasi Penentuan respons struktur dalam hal deformasi dan pengembangan tekanan internal. Penentuan batas kemampuan struktur. Evaluasi efektivitas struktur. Analisismungkindibandingkan dengan beberapa cara. Anda dapat mengvisualisasikan sifat deformasi struktur di bawah beban— melalui gambar mental atau dengan sketsa. Menggunakan teori dan teknik yang tersedia, orang dapat memanipulasi model matematika dari struktur. Akhirnya, seseorang dapat memuat dan mengukur respons struktur itu sendiri atau model skala dari struktur aktual. Ketika evaluasi kuantitatif yang cukup tepat diperlukan, alat yang paling berguna adalah pengukuran langsung dari respons fisik atau pemodelan matematika yang cermatTeori yang telah terbukti andal. Sejumlah pemodelan matematika umumnya mendahului konstruksi aktual — bahkan dari model uji. Pengukuran langsung biasanya terbatas pada studi eksperimental atau upaya untuk memverifikasi teori atau perilaku struktur yang tidak terbukti. Aspek Investigasi Subjek investigasi struktural secara tradisional dibagi menjadi tiga bidang studi: mekanik (statika dan dinamika), kekuatan bahan, dan analisis elemen struktural dan sistem. Mekanika adalah cabang fisika yang berurusan dengan gerak benda-benda fisik dan kekuatan yang menyebabkan geraknya. Ini dibagi ke dalam topik statika dan dinamika. Statika berhubungan dengan kondisi tubuh saat istirahat; yaitu, gerak tersirat atau akan terjadi karena adanya kekuatan, tetapi saat ini tidak ada gerakan yang terjadi. Dynamics memperlakukan kasus umum gaya dan gerakan, variabel yang signifikan adalah waktu. Meskipun dinamika adalah bidang umum dari mekanika, sebagian besar rekayasa struktural untuk bangunan membangun dengan teknik. Dinamika diperlukan hanya untuk mengatasi efek yang ditimbulkan oleh ledakan, getaran, dan guncangan akibat gempa bumi. Kekuatan material material dengan bantuan material dan elemen struktural terhadap deformasi yang disebabkan oleh gaya. Ini melibatkan hubungan antara kekuatan eksternal (beban dan reaksi dukungan) dan tekanan yang berkembang dalam material untuk menghasilkan kekuatan penahan internal yang diperlukan. Realisme dalam Investigasi Investigasi pada dasarnya adalah misi pencarian fakta. Untuk tujuan studi, prosedur prosedural biasa dengan masalah terisolasi yang memungkinkan untuk upaya terkonsentrasi dan prosedur yang agak disederhanakan. Ini sebenarnya berguna untuk proses pembelajaran, tetapi ada beberapa yang tidak perlu diperhatikan dari konteks perjalanan dari masalah ini. Sebagian besar dari buku ini akan dibahas dengan konsentrasi pada masalah yang terbatas. Hanya di Bab 10 ada beberapa upaya untuk berurusan dengan pertimbangan desain yang luas. Memang, dalam sebagian besar situasi desain nyata, langkah pertama dalam pekerjaan adalah mendefinisikan masalah. Setelah ‘‘ terlihat, ’masalah yang terisolasi biasanya dapat diselesaikan dengan kerja sederhana dan langsung. Namun, penglihatan harus dilakukan oleh desainer berpengalaman. Teknik dan Bantuan untuk Investigasi Perancang atau penyidik profesional menggunakan semua cara yang tersedia untuk menyelesaikan pekerjaan. Pemodelan khusus secara matematis sangat terbantu dengan penggunaan komputer. Namun, masalah rutin masih sering ditangani dengan menggunakan perhitungan tangan sederhana atau referensi ke data dalam tabel atau grafik buku pegangan. Tujuan kami di sini pada dasarnya adalah pendidikan, jadi penekanan diberikan pada visualisasi dan pemahaman, tidak harus pada efisiensi cara komputasi. Dalam buku ini, penggunaan utama dibuat dari visualisasi grafis, dan kami ingin mendorong kebiasaan ini pada bagian pembaca. Penggunaan sketsa sebagai alat belajar dan sebagai alat bantu untuk pekerjaan pemecahan masalah tidak bisa terlalu ditekankan. Tiga jenis perangkat grafis yang paling berguna: diagram benda bebas, profil struktur dengan beban cacat, dan bagian potongan. Diagram benda bebas terdiri dari gambar elemen fisik yang terisolasi bersama dengan representasi semua kekuatan yang bekerja secara eksternal pada elemen. Elemen yang terisolasi dapat berupa keseluruhan struktur atau bagian fraksionalnya. Pertimbangkan struktur yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1a menunjukkan seluruh struktur, yang terdiri dari elemen horisontal dan vertikal yang terpasang (balok dan kolom) yang menghasilkan bengkok kaku rangka planar. Ini mungkin merupakan salah satu dari sekumpulan sistem struktur bangunan seperti itu. Diagram tubuh-tiga pada Gambar 2.1a mewakili seluruh struktur, dengan contoh eksternal untuk direpresentasikan oleh anggaran. Kebijakan ini termasuk beban struktur dan beban yang didukung oleh beban horisontal, kekuatan horisontal pada saat bersamaan, dan berbagai alasan untuk membangun gedung. Ditampilkan pada Gambar 2.1b adalah diagram benda bebas dari satu balok dari bengkok yang dibingkai. Yang beroperasi pada balok adalah beban gravitasi yang diterapkan ditambah kekuatan interaksi antara bagian kurva dan kolom yang terpasang. Tindakan-tindakan ini tidak terlihat dalam diagram benda bebas dari seluruh kerangka, sesegera mungkin, seperti diagram diagram selubung 2.2 STATICFORCES This section presents basic concepts and procedures that are used in the analysis of the effects of static forces. Topics selected and procedures illustrated are limited to those that relate directly to the problems of designing most ordinary building structures. - Properties of Forces Static forces are those that can be dealt with without the needforconsiderationofthetimedependentaspectsoftheir actions. This limits necessary considerations to those dealing with the following properties: Magnitude, or the amount, of the force, measured in weight units, such as pounds. Arah gaya, yang mengacu pada orientasi garis aksinya, biasanya digambarkan oleh sudut yang dibuat garis dengan beberapa referensi, seperti horisontal. Sense of the force, yang merujuk pada cara ia bertindak di sepanjang garis aksinya (mis., Naik atau turun, kanan atau kiri). Sense diekspresikan secara aljabar dalam bentuk tanda gaya, baik plus atau minus. - Komposisi dan Resolusi Pasukan Untuk analisis struktural kadang-kadang diperlukan untuk melakukan penambahan atau pengurangan vektor gaya. Proses penambahan vektor disebut komposisi, atau kombinasi gaya. Proses pengurangan disebut resolusi, atau penyelesaian gaya menjadi komponen. Komponen adalah setiap kekuatan yang mewakili bagian, tetapi tidak semua, dari pengaruh kekuatan asli. - Resolusi Pada Gambar 2.8, satu kekuatan ditampilkan, bertindak ke atas menuju kanan. Salah satu jenis komponen dari gaya seperti itu adalah efek horizontal horizontale, yang ditunjukkan sebagai Fh dalam Gambar2.8a. Bisa - Komposisi Apakah dilakukan secara aljabar atau grafis, kombinasi gaya pada dasarnya adalah kebalikan dari yang baru saja ditunjukkan untuk resolusi. Pertimbangkan dua kekuatan yang ditunjukkan pada Gambar 2.9a. Efek gabungannya dapat ditentukan secara grafis dengan pararografi Gambar 2.9 gelang logam pada Gambar 2.9c. ProductR dari penambahan ini disebut resultan dari gaya. - Gerakan dan Keseimbangan Statis Keadaan alami dari sistem gaya statis adalah salah satu dari keseimbangan statis. Ini berarti bahwa resultan dari setiap set lengkap kekuatan statis harus nol. Untuk berbagai keperluan kadang-kadang diinginkan untuk menemukan efek gabungan yang dihasilkan dari sejumlah kekuatan yang terbatas, yang mungkin memang menjadi kekuatan total. Jika suatu kondisi keseimbangan diinginkan, itu dapat divisualisasikan dalam hal menghasilkan kesetimbangan, yang merupakan gaya yang akan secara total membatalkan hasilnya. Solusi grafis dari masalah ini dapat dilakukan dengan menggunakan informasi yang tersedia untuk membangun poligon gaya yang terdiri dari vektor-vektor untuk tiga gaya: BC, CA, dan AB. Proses untuk konstruksi ini adalah sebagai berikut: Vektor untuk AB benar-benar dikenal dan dapat ditunjukkan seperti ditunjukkan oleh panah vertikal pada Gambar 2.12c, dengan kepala di bawah dan panjangnya diukur dalam beberapa skala menjadi 50. Vektor untuk gaya BC dikenal sebagai arah dan harus melewati titik b pada poligon gaya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12d. Demikian pula, vektor untuk gaya CA akan melewati titik a, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12e. Letaknya ditempatkan pada persimpangan dua garis, dan poligon gaya lengkap seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12f. Perasaan kekuatan dalam poligon (yaitu, lokasi panah) ditetapkan oleh fl ‘aliran’ pasukan, dimulai dan berakhir pada titik aonthepolygon. Dengan demikian, arahkan pengarahan panah seperti mengalir dari a ke b ke c ke a. - Analisis Grafis Truss Planar Gambar2.15 menunjukkan spacediagramforasing rangka-spanplanar yang dikenai beban gravitasi vertikal. Kami akan menggunakan contoh ini untuk mengilustrasikan prosedur untuk menentukan kekuatan internal di rangka, yaitu, gaya tarik dan tekan pada masing-masing anggota rangka. Hurufhuruf tersebut menggambarkan diagram yang mengidentifikasi kekuatan individu pada sambungan rangka. Penempatan huruf-huruf ini adalah sewenang-wenang, pertimbangan yang diperlukan untuk menggantikan ruang ganti antara beban dan anggota rangka sehingga setiap kekuatan pada sambungan dapat diidentifikasi dengan simbol dua huruf. Diagram gaya terpisah pada Gambar 2.15 menunjukkan set gaya yang beroperasi pada setiap sambungan. Kekuatan individu ditandai oleh simbol dua huruf yang ditentukan dengan membaca sekitar sambungan dalam diagram ruang. Diagram ketiga pada Gambar 2.15 adalah gambar komposit yang mengandung gaya poligon untuk setiap sambungan serta poligon untuk gaya abadi. Ini disebut Maxwell Konstruksi diagram ini merupakan solusi lengkap untuk besarnya dan indera dari kekuatan internal dalam rangka. Prosedur untuk konstruksi ini adalah sebagai berikut. 1. Bangun poligon gaya untuk gaya eksternal. Sebelum ini dapat dilakukan, nilai-nilai reaksi harus ditemukan. Ada teknik grafis untuk menemukan reaksi, tetapi biasanya lebih cepat dan lebih mudah untuk menemukannya dengan solusi aljabar. Dalam contoh ini, meskipun rangka tidak simetris, pembebanannya adalah, dan dapat diamati bahwa reaksi masing-masing sama dengan setengah dari total beban pada rangka, atau 5000/2 = 2500lb. Karena gaya eksternal dalam hal ini semuanya dalam satu arah, gaya poligon untuk gaya eksternal sebenarnya adalah garis lurus. Dengan menggunakan simbol dua huruf untuk pasukan dan dimulai dengan huruf A di ujung kiri, kita membaca forencencebebovovinginaclockwisedwectiondiounddi luar rangka. Dengan demikian, beban dibaca sebagai AB, BC, CD, DE, EF, danFG, danthore reaksi selain CHH danHA. Dimulai dari pada diagram Maxwell, urutan vektor gaya untuk gaya eksternal dibaca sebagai a ke b, b ke c, c ke d, dan seterusnya, berakhir kembali pada a, yang menunjukkan bahwa gaya poligon menutup dan kekuatan eksternal yang diperlukan dalam keadaan diperlukan tingkat keseimbangan untuk analisis. reaksi ke sisi diagram untuk menunjukkannya 2. Bangun poligon gaya untuk sambungan individual. Prosedur grafis untuk ini terdiri dari menempatkan titik-titik pada diagram Maxwell yang sesuai dengan huruf-huruf yang tersisa, I sampai P, pada diagram ruang. Ketika semua huruf berada, poligon gaya lengkap untuk masing-masing sambungan dapat dibaca pada diagram. Untuk menemukan titik-titik ini, kami menggunakan dua hubungan. Yang pertama adalah bahwa anggota rangka hanya dapat melawan kekuatan yang sejajar dengan arah yang ditentukan anggota. Dengan demikian kita mengetahui arah semua kekuatan internal. Ketika diagram Maxwell selesai, gaya-gaya internal dapat dibaca dari diagram sebagai berikut: Ketinggian ditentukan dengan menentukan ukuran panjang garis dalam diagram menggunakan skala yang digunakan untuk memetakan vektor-vektor untuk gaya eksterior. Arti (atau tanda) kekuatan individu ditentukan dengan membaca kekuatan-kekuatan dalam urutan searah jarum jam di sekitar diagram jalur tunggal menuju diagram urutan dan melacak urutan huruf yang sama pada diagram Maxwell. - Analisis Aljabar tentang Gulungan Planar GraphicsolutionbyuseuseMaxwelldiagramsesuai dengan solusi aljabar dengan apa yang disebut metode sendi. Metode ini terdiri dari penyelesaian sistem gaya konsentris pada sambungan menggunakan kondisi keseimbangan gaya. Kami akan sekarang tunjukkan penggunaan metode untuk contoh sebelumnya. Seperti halnya solusi grafis, langkah pertama adalah penentuan reaksi. Dengan kekuatan eksternal yang ditentukan, kami melanjutkan ke solusi dari masing-masing sendi, mengikuti urutan yang digunakan untuk solusi grafis. Masalah yang harus dipecahkan pada sambungan 1 adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar2.17a.Infigurasi2.17 b samesystemis ditunjukkan dengan semua gaya yang dinyatakan sebagai komponen vertikal dan horisontal. Meskipun hal ini meningkatkan jumlah yang tidak diketahui menjadi 3, suatu kondisi tambahan tersedia karena melibatkan hubungan dua komponen untuk memaksa BI. Kondisi untuk keseimbangan vertikal ditunjukkan pada Gambar 2.17c. Keseimbangan gaya vertikal terbatas pada beban, reaksi, dan komponen vertikal di BI, ditunjukkan pada forceBIv. Pengamatan sederhana membuat jelas bahwa sense ofBIv harus diturunkan ke bawah, menunjukkan kekuatan kompresi di BI anggota. Persamaan aljabar untuk keseimbangan vertikal (dengan gaya ke atas dianggap positif) adalah Fv = 0 = + 2500−500−BIv Daripembicaraan iniditetapkan untukmemilikimensi - Momen Dalam analisis sistem gaya konkuren, cukuplah untuk hanya mempertimbangkan sifat-sifat vektor gaya dasar: magnitudo, arah, dan indra. Namun, ketika kekuatan dalam suatu sistem tidak bersamaan, perlu untuk memasukkan pertimbangan jenis tindakan kekuatan lain yang disebut momen, atau efek rasional. Pertimbangkan dua kekuatan vertikal yang berinteraksi yang ditunjukkan pada Gambar 2.21a. Karena gaya-gaya itu bersamaan, kondisi keseimbangan sepenuhnya terbentuk dengan memenuhi persamaan aljabar tunggal Fv = 0. Namun, jika dua forcesarenotconcurrent yang sama, asshowninFigure2.21b, penjumlahan gaya tunggal tidak cukup untuk membangun keseimbangan. Dalam hal ini, penjumlahan gaya menetapkan fakta yang sama Sigma M =0 - Analisis Coplanar, Pasukan Tidak Bersamaan Prosedur analisis untuk coplanar, sistem gaya non-arus biasanya memenuhi syarat tipe kondisional dari sistem. Sebuah contoh umum adalah bahwa dari kekuatan balok horisontal subjekteks teknis, karena kondisi khusus ini adalah bahwa semua kekuatan paralel. Contoh berikut menggambarkan situasi ini. Gambar 2.22a menunjukkan gaya 20-kip (k) yang diterapkan pada balok pada titik di antara penyangga. Pendukung harus menghasilkan dua gaya reaksi vertikal, R1 dan R2, untuk menentang beban ini. (Dalam hal ini kami akan mengabaikan bobot balok itu sendiri, yang juga menambah beban pada penyangga, dan kami hanya akan mempertimbangkan efek dari beban yang ditambahkan - juga disebut beban yang ditumpangkan pada balok). Karena tidak ada kekuatan horizontal, keseimbangan lengkap dari sistem ini dapat dibangun oleh kepuasan kepuasan perangkat lunak: Fv = 0 2.3 STRESESANDSTRAINS Keterbatasan pada tegangan dan regangan yang dikembangkan adalah perangkat utama untuk mengendalikan perilaku struktural. Hal ini bertentangan dengan metode penguraian yang memungkinkan, di mana batas yang ditetapkan ditempatkan pada tegangan pada kondisi beban layanan. Ini tidak secara langsung, tetapi sama efektifnya, dengan metode desain kekuatan, di mana pertimbangan tegangan dan regangan pada kegagalan digunakan sebagai batasan. Bagian ini menyajikan berbagai pertimbangan tegangan dan regangan yang ditemui dalam penyelidikan struktural dan beberapa teknik dasar untuk perhitungannya dalam situasi desain biasa. - Pengembangan Pasukan Internal Meskipun tekanan dan ketegangan merupakan hasil dari tindakan kekuatan eksternal, kami memvisualisasikannya secara langsung sebagai produk dari tindakan kekuatan internal. Jadi tindakan individu dari ketegangan, kompresi, geser, lentur, dan torsi masing-masing divisualisasikan sebagai manifestasi dari karakteristik bakteri dalam tekanan internal dan regangan pada bahan struktur. Diagram benda bebas dan bagian potongan adalah alat penting untuk visualisasi ini. - Stres dan Regangan Stres tidak benar-benar satu dimensi atau dua dimensi; itu selalu tiga dimensi, seperti perubahan bentuk dalam bahan tiga dimensi yang mengalami stres. Gagasan ini didiskusikan dan diilustrasikan dalam Bab 1, dan penting untuk diingat tentang ketetapan dari stres dan ketegangan dalam pikiran. Untuk keperluan perhitungan dalam pekerjaan investigasi dan desain, kami secara rutin membuat penentuan beberapa kondisi tekanan yang disederhanakan. Ini tidak dilakukan sebagai representasi sebenarnya dari tindakan penuh tekanan dan ketegangan, tetapi hanya sebagai indikator kondisi umum. - Stres langsung Stres langsung — ketegangan atau kompresi — dihasilkan dari aksi kekuatan langsung. Ini divisualisasikan sebagai operasi pada sudut kanan ke permukaan, dihasilkan oleh aksi gaya tarik atau kompresi yang bekerja pada sudut kanan ke permukaan. ‘‘ Permukaan yang disarankan pada dasarnya adalah satu per satu, sebagai reaksi dari pemindahan terhadap tumpahan yang mendukung. Lebih lanjut, bagaimanapun, permukaannya adalah bagian potongan yang divisualisasikan, yang dihasilkan dalam upaya untuk ‘‘ melihat ’ke dalam bahan padat dari beberapa elemen struktural. Dalam kedua kasus, jenis stres yang divisualisasikan adalah sama. - Geser Stres Ada tiga situasi yang berbeda di mana tindakan paksa menghasilkan pengembangan dari Shearstress. Berikut ini adalah hal-hal berikut: Stres dihasilkan oleh aksi geser langsung (pemotongan, efek pengirisan), yang disebut directshearstress. Tegangan yang dihasilkan dalam fungsi normal balok, disebut beamshearstress. Stres diproduksi oleh agen (memutar), disebut stres geser petugas. - Bending Stress Ketika seorang anggota mengalami momen, efeknya disebut bending.SuchasituationisshowninFigure2.28a; kami memperhatikan tindakan-tindakan berikut mengenai: Tekukan menyebabkan kurva anggota. Indikator ini menunjukkan bahwa bahan yang ada di samping komponen mengalami tegangan, sedangkan pada sisi yang berlawanan mengalami kompresi. Karena pembalikan stres di seluruh penampang anggota, maka akan ada titik yang nol. Resistensi lentur internal pada elemen dikembangkan oleh oposisi dari tegangan dan tekanan kompresi pada dua sisi elemen lentur. - Strain dan Deformasi Hubungan antara stres dan ketegangan memungkinkan penggunaan teknik yang sangat efektif dalam penyelidikan perilaku struktur. Ini terdiri dari pertama memvisualisasikan bentuk struktur karena dideformasi oleh beban yang bekerja padanya. Dari sifat deformasi biasanya dimungkinkan untuk menyimpulkan kondisi regangan khusus pada material yang akumulasi brutonya menghasilkan seluruh informasi. Akhirnya, dari jenis regangan dimungkinkan untuk menentukan karakter tegangan dan jenis aksi internal yang berkaitan dengan stres. pengembangan. Karena lebih banyak tekanan untuk tekanan dan gaya internal, interpretasi langsung dari karakter geometri deformasi struktur menjadi alat analitik praktis. - Hubungan Stres – Regangan Sejauh ini kita telah membahas stres dan ketegangan yang berkaitan dengan fenomena tetapi belum berurusan dengan hubungan spesifik mereka satu sama lain. Kami sekarang akan mempertimbangkan beberapa aspek dari hubungan ini. Faktor utama dalam hubungan ini adalah bahan dari struktur. Gambar ini menggambarkan bentuk hubungan tegangan-regangan. Kurva diplot dengan satuan regangan sebagai variabel horizontal dan satuan tegangan sebagai variabel pembalikan. Kurva ini menunjukkan hubungan yang nyata yang melibatkan tiga jenis respons material sebagai berikut: Perilaku Elastis. Ini menunjukkan rasio proporsionalitas stres terhadap regangan yang konstan. Perilaku Perilaku Inelastik. Hal ini mungkin terjadi ketika stres dan tekanan tidak tetap dalam hubungan konstan selama rentang peningkatan stres. Hubungan dapat diprediksi tidak hanya dari proporsionalitas konstan. Perilaku Plastik. Ini adalah kasus ketika peningkatan regangan terjadi pada tekanan yang relatif konstan. Ini mungkin terjadi karena sifat bahan tertentu tetapi juga dapat disebabkan oleh panas, kelembaban, waktu, atau perubahan kimia. - Kontrol Desain Stres dan Regangan Untuk keperluan desain, pengendalian stres adalah cara dasar untuk membatasi penggunaan struktur pada situasi yang ada dalam kapasitas mereka .ysomeafafargargin. Dengan metode desainestabil ini dilakukan dengan menetapkan nilai batas untuk tekanan yang merupakan sebagian kecil dari kapasitas yang ditunjukkan bahan. untuk digunakan. Ini tidak termasuk menentukan nilai tegangan tunggal, seperti yang ada kedua jenis tekanan (tegangan, kompresi, geser, dll.) dan respons khusus bahan (seperti efek arah butiran pada kayu). 2.4 TOPIK KHUSUS Bagian ini memuat diskusi tentang sejumlah topik khusus yang berkaitan dengan berbagai aspek perilaku struktural. - Efek Termal Sebuah kasus khusus dari deformasi adalah yang terjadi ketika suatu bahan tidak dapat mengubah suhu. Bahan-bahan padat cenderung mengembang ketika dipanaskan dan berkontraksi ketika didinginkan. Meskipun terjadi perubahan konstanta ketika perubahan volume dan tidak terjadi pada tingkat konstan untuk semua perubahan, maka dimungkinkan untuk membuat generalisasi dengan akurasi yang cukup wajar untuk kasus elemen linier sederhana. pada kisaran iklim sedangâ € ”dari sekitarâˆ'10 hingga + 120â — ¦F. Dengan asumsi laju ekspansi konstan untuk kisaran ini (lihat Tabel 2.3), kami dapat menentukan deformasi linier (unit) yang menyertainya, seperti inci per inci, dengan perhitungan berikut: ε = CT di mana C = koefisien linier ekspansi T = perubahan suhu Ketika ekspansi termal atau kontraksi dicegah, tegangan dikembangkan dalam bahan yang sebanding dengan yang akan terjadi jika anggota bebas bergerak dan digerakkan oleh gaya yang menghasilkan stres yang diperlukan untuk menyebabkan deformasi atau regangan yang sama karena perubahan termal. Jika kondisi elastis diasumsikan, stres karena perubahan suhu dapat ditentukan sebagai berikut: f = εE = C TE di mana E adalah modulus tegangan langsung dari elastisitas. - Elemen Komposit Kondisi tegangan khusus terjadi ketika dua atau lebih bahan berbeda dirakit dalam satu elemen sehingga ketika beban diterapkan mereka tegang bersama-sama sebagai massa tunggal. Jenis anggota struktural ini disebut elemen komposit. Contoh analisis ini adalah kolom kolom beton bertulang.Kondisi yang diinsideisasikankamiassassebaikbahanbahansteeleeldanmengikuti derivasi berikut untuk distribusi tegangan antara kedua bahan. Jika dua bahan merusak jumlah total yang sama (lihat Gambar 2.32), kami dapat menyatakan perubahan panjang total sebagai e = e1 = e2di mana e1 = panjangnya bahan 1 e2 = panjangnya bahan - Efek Geser Geser Horisontal dan Vertikal Perhatikan bagian partikel bahan yang ditampilkan pada Gambar2.33, yang memiliki dimensi a, b, dan satuan satuan 1 sebagai dimensi ketiga. Bagian ini disuntikkan untukmemperkenalkan garis tekan 1 pada permukaan muka, efek samping yang berpengaruh terhadap produk yang mengalami tekanan dan area yang ditekan; dengan demikian F1 = f1 (a × 1) = f1a Forequilibrium dari bagian, harus sama dengan kekuatan yang berlawanan dan berlawanan pada bagian bawah. Gaya ini dinyatakan sebagai F2 = f2 (a × 1) = f2a - stres Diagonal Karena Geser Jika kita menganggap suatu partikel yang mengalami geser dipotong sepanjang garis bujur (diasumsikan dalam Gambar2.34), itu mungkin mengamati bahwa tegangan tegangan ada pada satu diagonal, sementara tegangan kompresi ada pada diagonal lainnya. Dapat ditunjukkan bahwa besarnya tekanan diagonal ini sama dengan tegangan geser yang dihasilkan oleh generatesthem. Mengacu pada diagram benda bebas pada Gambar 2.34b, kami mencatat bahwa efek gabungan dari tegangan geser pada dua sisi partikel yang berdekatan harus ditentang oleh efek total dari tegangan tegangan diagonal yang bekerja pada area potongan diagonal. Jadi T1 = T2 atau fvA√2 = ft√2A darimana fv = ft. Tegangan diagonal langsung ini akan - Tekankan pada Bagian Miring Cross Sama seperti geser yang ditunjukkan tekanan langsung yang dihasilkan, demikian juga kita dapat menunjukkan bahwa gaya langsung menghasilkan tegangan geser. Pertimbangkan elemen yang ditunjukkan pada Gambar 2.35 yang mengalami gaya tarik. Jika bagian yang dipotong tidak berada pada sudut yang tepat terhadap gaya, mungkin terlihat ada dua komponen gaya internal P. Satu komponen adalah bagian sudut yang berbeda dari permukaan papan dan komponen lainnya menghasilkan dua komponen. Masing-masing komponen menghasilkan, masing-masing, tegangan tegangan dan tegangan geser pada bagian. Mengacu pada bagian dari bagian mobil, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.35a, kita dapat menyatakan tekanan ini sebagai - Shear Stressin Beams Tegangan geser dalam balok dapat divisualisasikan dengan mempertimbangkan balok yang terdiri dari papan longgar yang ditumpuk. Di bawah balok memuat, papan cenderung meluncur satu sama lain, mengambil bentuk yang ditunjukkan pada Gambar 2.37. Jenis deformasi ini juga cenderung terjadi pada balok padat tetapi ditentang oleh perkembangan tegangan geser horizontal, dan, seperti yang kita ketahui sekarang, juga akan ada tegangan geser vertikal dengan besaran yang sama. - Gabungan Stres Langsung dan Geser Tindakan stres yang ditunjukkan pada Gambar 2.34 mewakili kondisi yang terjadi ketika geser saja dipertimbangkan. Ketika geser terjadi bersamaan dengan efek lain, berbagai kondisi tegangan yang dihasilkan harus dikombinasikan untuk menghasilkan efek bersih. Gambar 2.40 menunjukkan hasil menggabungkan efek tegangan geser dengan efek tegangan tegangan langsung. Untuk geser saja, bidang tegangan tarik kritis berada di 45◦, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.40a. Untuk tegangan saja, bidang tegangan tegangan kritis berada pada 90◦, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.40b. Untuk kondisi tegangan gabungan, unit unit tekan kritis akan memiliki tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan geser atau tegangan langsung, dan bidang tegangan tegangan kritis akan berada pada sudut antara 45◦ dan 90◦ (lihat Gambar 2.40c). - Pusat Geser Muatan pada balok dapat menghasilkan aksi lain selain dari geser normal dan tekukan. Tekuk lateral atau puntir yang potensial adalah salah satu jenis tindakan tersebut. Tipe lain\ - Unsymmetrical Bending There are various situations in which a structural member is subjectedtobendinginamannerthatresultsinsimultaneous bending about more than one axis. If the member is braced against torsion, the result may simply be a case of what is called biaxial bending or unsymmetrical bending. Figure 2.45 shows a common situation in which a roof beam is used for a sloping roof spanning between trusses or other beams that generate the sloped profile. With respect to vertical gravity - Perilaku Inelastis Ada berbagai situasi di mana perilaku struktural unsur-unsur menyimpang cukup dari bentuk ideal respon divisualisasikan untuk perilaku elastis murni yang diperlukan beberapa investigasi yang lebih akurat. Ada sebenarnya beberapa bahan struktural yang sesuai dengan hubungan tegangan-regangan lurus hingga kegagalan akhir dari bahan. Kebutuhan untuk mengakui respons yang lebih realistis tergantung pada sejumlah pertimbangan. - Gesekan Ketika gaya bekerja pada objek sedemikian rupa sehingga cenderung menyebabkan satu objek meluncur di permukaan objek lain, resistensi terhadap gerakan geser dikembangkan pada bagian kontak di sebelah objek. Resistensi ini disebut sebagai gesekan, dan itu merupakan jenis kekuatan khusus. Untuk objek yang ditunjukkan pada Gambar 2.48a, yang ditindaklanjuti dengan bobotnya yang rendah dan gaya F yang disoroti, kita dapat mengamati bahwa gerakan yang akan datang adalah salah satu geser balok ke arah kanan sepanjang permukaan bidang pendukung. Gaya yang cenderung menyebabkan gerakan ini adalah komponen F yang sejajar dengan bidang, F cos θ. Komponen F yang vertikal, F sin θ, bekerja dengan berat balok untuk menekan balok pada bidang. Jumlah berat balok dan komponen vertikal F disebut tekanan pada bidang atau gaya normal (tegak lurus) terhadap bidang. 2.5 PERILAKU DINAMIS Kursus laboratorium yang baik dalam fisika harus memberikan pemahaman yang masuk akal tentang ide-ide dasar dan hubungan yang terlibat dalam perilaku dinamis. Persiapan yang lebih baik adalah Tentu saja dalam dinamika rekayasa yang berfokus pada topik dalam mode terapan, berurusan dengan aplikasi mereka dalam berbagai masalah teknik. Materi dalam bagian ini terdiri dari ringkasan singkat konsep-konsep dasar dalam dinamika yang akan berguna bagi mereka yang memiliki latar belakang terbatas dan yang akan berfungsi sebagai penyegaran bagi mereka yang telah mempelajari topik sebelumnya. - Kinematika Gerak dapat divisualisasikan dalam hal titik bergerak atau dalam hal gerakan set poin terkait yang membentuk suatu benda. Gerakan dapat dikualifikasi secara geometris dan terkuantifikasi secara dimensi. Dalam Gambar 2.52 titik terlihat bergerak di sepanjang jalur (karakter geometrisnya) jarak tertentu. Jarak yang ditempuh oleh titik antara dua lokasi yang terpisah di jalurnya disebut perpindahan. Gagasan gerak adalah bahwa perpindahan ini terjadi seiring waktu, dan ekspresi matematika umum untuk fungsi perpindahan-waktu adalah s = f (t) - Gerakan Aspek utama pertimbangan dalam dinamika adalah sifat gerak. Sementara struktur bangunan tidak benar-benar seharusnya bergerak (sebagai lawan dari bagian-bagian mesin), respons mereka terhadap tindakan memaksa melibatkan pertimbangan dari motivasi. Emosi mungkin benar-benar terjadi dalam bentuk deformasi yang sangat kecil atau mungkin merupakan respons kegagalan yang harus divisualisasikan oleh perancang. Berikut ini adalah beberapa bentuk gerak dasar: terjemahan. Ini terjadi ketika suatu objek bergerak dalam perpindahan linier sederhana, dengan perpindahan diukur sebagai perubahan jarak sederhana dari beberapa titik referensi. Rotasi. Ini terjadi ketika gerakan dapat diukur dalam bentuk perpindahan sudut, yaitu dalam bentuk berputar di sekitar titik referensi tetap. Gerakan Tubuh Kaku. Tubuh kaku adalah tubuh di mana tidak ada deformasi internal terjadi dan semua partikel tubuh tetap dalam hubungan tetap satu sama lain. Tiga jenis gerakan tubuh seperti itu dimungkinkan. Terjemahan terjadi ketika semua partikel dari tubuh bergerak ke arah radiasi pada waktu yang bersamaan terjadi ketika semua titik dalam tubuh menggambarkan jalur melingkar tentang beberapa garis tetap yang sama di ruang angkasa, yang disebut sumbu rotasi. Gerakan pesawat terjadi ketika semua titik dalam tubuh bergerak dalam bidang yang paralel. Bergeraklah dengan pesawat yang mungkin merupakan kombinasi terjemahan atau rotasi. Gerak Tubuh Mampudeformasi. Dalam hal ini gerakan terjadi pada seseorang sebagai lubang lubang pada bagian tubuh dengan saling menghormati. Ini pada umumnya dari bentuk tubuh yang lebih kompleks dari pada cairan yang dingin, walaupun mungkin dapat dipecah menjadi gerakan komponen yang lebih sederhana dalam banyak kasus. Ini adalah sifat gerak - Kinetika Seperti yang dinyatakan sebelumnya, kinetika mencakup pertimbangan tambahan dari gaya yang menyebabkan gerakan. Ini berarti bahwa ditambahkan keevariabeldari penempatan dan waktupertimbangan massa benda yang bergerak. Dari fisika Newton, definisi sederhana dari gaya mekanik adalah F = ma (percepatan kali massa) - Kerja, Tenaga, Energi, dan Momentum Jika salah satu dari mereka menolak proyek, kerjakanlah sendiri. Bekerjalah dengan baik dengan menggunakan produk yangdibandingkan dengan penempatan ini (jarak yang ditempuh). Jika gaya konstan selama perpindahan, hari kerja dapat secara sederhana dinyatakan sebagai w = Fs = (kekuatan) × (total jarak yang ditempuh) - Gerak harmonis Masalah khusus yang menjadi perhatian utama dalam analisis struktural untuk efek dinamis adalah masalah gerak harmonik. Dua elemen yang umumnya digunakan untuk menggambarkan jenis gerakan ini adalah pendulum ayun dan pegas yang memantul. Baik pendulum dan pegas memiliki posisi netral di mana mereka akan tetap diam dalam keseimbangan statis. Jika salah satu dari mereka dipindahkan dari posisi netral, dengan menarik bandul ke samping atau menekan atau merentangkan pegas, mereka akan cenderung untuk bergerak kembali ke posisi netral ketika dilepaskan. Alih-alih berhenti di posisi netral, namun, mereka akan dibawa melewatinya dengan momentum mereka ke posisi perpindahan di arah yang berlawanan. Ini mengatur bentuk gerak siklik (mengayunkan pendulum; memantul pegas) yang memiliki beberapa karakteristik dasar. - Efek Statis Setara Penggunaan efek statis ekivalen pada dasarnya memungkinkan analisis yang lebih sederhana dan merancang dengan memulai prosedur rumit analisis dinamis. Untuk memungkinkan ini, efek beban dan respons struktur harus diterjemahkan ke dalam istilah statis. Untuk beban angin terjemahan utama terdiri dari mengubah energi kinetik angin menjadi tekanan statis yang setara, yang kemudian diperlakukan dengan cara yang mirip dengan yang untuk beban gravitasi yang didistribusikan. Pertimbangan tambahan dibuat untuk berbagai efek aerodinamis, seperti hambatan permukaan tanah, bentuk bangunan, dan pengisapan, tetapi ini tidak mengubah sifat statis dasar dari pekerjaan. Structural Elements 3.1 BALOK Nama generik untuk elemen struktur (elemen) yang digunakan untuk merentang, menopang muatan lateral (tegak lurus), dan mengembangkan aksi gaya penahan internal lentur dan shearisabeam. Dengan bergantung pada sistem particulartaskinastructural, sebuah balok dapat dijelaskan lebih lanjut sebagai balok, setelah itu, , girder, header, orlintel; Namun, untuk perilaku fundamentalnya, ia diklasifikasikan sebagai balok. - Jenis Balok Paling sering digunakan di sini adalah simplebeam. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1a, ini terdiri dari balok bentang tunggal dengan penyangga di setiap ujungnya, yang hanya menawarkan hambatan gaya vertikal. Karena penyangga tidak menawarkan pengekangan terhadap rotasi ujung balok, balok mengambil bentuk deformasi melengkung sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dukungan yang tidak menahan rotasi disebut dukungan gratis, disematkan, atau sederhana. Dengan demikian balok pada Gambar 3.1a sebenarnya adalah balok yang hanya didukung, meskipun lebih sering disebut balok sederhana. Acantilevermampu terdiri darimenggunakanlebar-spandengan hanya satu ujung dukungan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1b. Untuk stabilitas balok, penyangga ini harus berupa penyangga penopang rotasi, dukungan penahan putaran atau dukungan penahan momen. Kantilever ada lebih jarang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.2b daripada ekstensi balok berakhir di atas dukungan mereka, seperti yang ditunjukkan di ujung kanan balok pada Gambar 3.1c. Balok dengan perpanjangan disebut balok menggantung. Sementara balok sederhana dan kantilever tunggal memiliki bentuk cacat dengan lengkungan tunggal sederhana, balok menggantung memiliki kelengkungan ganda, atau ganda (berbentuk S ketika balok memiliki ujung tunggal yang diperluas). Bentuk kelengkungan ini juga ditemukan dalam balok yang kontinu melalui lebih dari satu rentang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1d. Gambar3.1 menunjukkan bentang-bilah yang ramping dengan terpasang dengan baik terhadap rotasi. Ini disebut balok yang dikekang atau balok ujung-tetap dan dibutuhkan profil kurva berlipat ganda yang ditunjukkan. Visualisasi bentuk cacat sinar adalah alat yang berguna dalam penyelidikan. Ini membantu untuk membentuk karakter reaksi dukungan serta sifat distribusi efek kekuatan internal pada balok. - Memuat dan Mendukung Kondisi Anggota yang berfungsi sebagai balok ada dalam berbagai situasi dan menopang banyak jenis muatan. Jenis kondisi pemuatan yang paling umum adalah sebagai berikut (lihat Gambar 3.2): Beban Terdistribusi secara Seragam. Berat dari balok itu sendiri dibentuk sebagai beban yang didistribusikan secara merata di sepanjang panjang balok, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2a. Ini adalah pemuatan yang umum dan disebut seragam Beban terkonsentrasi. Ini adalah beban paling umum di mana gaya dikirimkan ke balok pada satu lokasi, secara efektif seolaholah terkonsentrasi pada suatu titik. Dalam sistem pembingkaian, balok yang menopang ujung balok lainnya (Gambar3.2c) menopang beban terkonsentrasi yang terdiri dari reaksi akhir balok yang didukung. Beban Terdistribusi tidak seragam. Kompleksitas dari bentuk atau konstruksi bangunan kadang-kadang menghasilkan beban yang didistribusikan pada balok yang tidak seragam dalam besarnya sepanjang panjang gelombang. Pembebanan yang ditunjukkan pada Gambar3.2d menunjukkan bahwa ada perbedaan kekekuatan pembebanan terdistribusi pada sebagian panjang balok. Pada Gambar3.2, muatan yang didistribusikan secara kontinu besarnya dari nol di satu ujung ke nilai maksimum di ujung lainnya. Beban lain yang bervariasi dalam besarnya ditunjukkan pada Gambar 3.2f; ini adalah bentuk beban yang umumnya diasumsikan untuk balok yang berfungsi sebagai ambang pintu pada bukaan di dinding pasangan bata. - Beam Actions The behavior of beams involves various actions that may needconsiderationinstructuralinvestigationfordesign.The following are the major considerations: Flexure, or Bending. Bending is a primary beam function involving the need for some resistance to internal Geser Rotasi Tekuk Lateral. Jika balok tidak memiliki kekakuan lateral dan tidak diperkuat, itu dapat melengkung ke samping karena aksi kolom-suka dari sisi kompresi (atas) dari balok. Faktor penentu utama dari tindakan ini adalah kekakuan lentur lateral dari bagian balok dan kekakuan material balok. Solusi yang biasa adalah menguatkan; jika tidak, hambatan saat berkurang. Torsional (Rotasi) Tekuk. Jika resistansi hitam lemah dan tidak cukup kuat, mungkin terguling oleh beban atau pada akhirnya oleh kekuatan pendukung. Seperti halnya buckling lateral, bracing adalah solusi terbaik atau kapasitas beban harus dikurangi. Momen Torsional. Beamsmayexperienceatwistingeffect (disebut torsi) karena efek langsung dari pemuatan. Ini mungkin disebabkan oleh pembebanan yang tidak selaras dengan sumbu vertikal balok (disebut pembebanan eksentrik) atau oleh transfer momen dari framing yang terpasang. Ini tidak sama dengan tekuk torsional, meskipun efeknya serupa, terdiri dari luncuran balok. Bantalan. Jika balok didukung oleh bantalan langsung pada pendukung, gaya dukungan harus dikembangkan sebagai kompresi vertikal pada ujung balok dan sebagai tekanan bantalan kontak pada pendukung. - Reaksi Untuk balok-balok penentu statis, langkah pertama dalam penyelidikan perilaku balok adalah penentuan efek penopang pada balok — disebut reaksi. Untuk kasus yang paling sederhana, reaksi adalah seperangkat gaya vertikal yang merespons langsung ke beban vertikal pada balok, yang membentuk sistem coplanar paralel dengan beban. - geser Geser internal pada suatu balok adalah upaya gaya langsung yang diperlukan dari balok untuk keseimbangan beban pada balok. Karena kedengarannya aman, mungkin tidak mudah untuk menyimpulkan kekuatan untuk membangun keseimbangan. - Bending Moment Momen lentur internal dalam suatu balok adalah upaya yang diperlukan oleh balok untuk pertimbangan kesetimbangan lengkap pada semua titik dalam balok. Pertimbangkan benda bebas yang ditunjukkan pada Gambar 3.5b, yang penjumlahan gaya vertikal dianggap untuk menentukan geser internal pada bagian potongan. Ini sebenarnya bukan resolusi lengkap keseimbangan untuk tubuh bebas, karena keseimbangan momen juga harus dipertimbangkan. Dengan demikian, kami melanjutkan dengan investigasi balok dalam Contoh 1 oleh pertimbangan pembangunan momen lentur internal. - Stressesin Beams Tegangan dalam balok bervariasi sepanjang balok dan melintasi potongan melintang individu. Variasi tegangan lentur, seperti yang dibahas dalam Bagian 2.3, terjadi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7a pada penampang persegi panjang sederhana. Pada penampang yang sama, tegangan geser, seperti juga dibahas dalam Bagian 2.3, bervariasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7b. Seperti yang dinyatakan, tegangan ini bervariasi sepanjang panjang balok, sehingga kondisi tegangan dalam sebuah balok bukan situasi tunggal, melainkan serangkaian situasi yang kompleks. Namun, biasanya, hanya beberapa situasi terisolasi yang penting untuk desain. - Rotasi dan Refleksi Ada berbagai situasi dalam desain struktural di mana perlu untuk menentukan deformasi balok yang sebenarnya. Paling sering ini berkaitan dengan refleksi dan biasanya dengan nilai tunggal maksimum refleksi. Untuk balok dalam situasi biasa, defleksi biasanya ditentukan melalui penggunaan rumus turunan yang menggabungkan variabel dan mewakili situasi untuk kondisi pemuatan, rentang, dan dukungan tertentu. - Penggunaan Nilai yang Ditabulasikan untukBeams Beberapa beban balok yang paling umum ditunjukkan pada Gambar 3.8. Selain formula untuk reaksi R, geser maksimum V, dan momen lentur maksimum M, ekspresi untuk refleksi maksimum juga diberikan. - Tekuk Tekuk balok — dalam satu atau lain bentuk — sebagian besar merupakan masalah dengan balok yang lemah pada sumbu transversalnya, yaitu sumbu sumbu sumbu melintang pada sumbu lentur yang lurus. Ini bukan kondisi yang sering terjadi pada balok beton, tetapi merupakan kondisi umum dengan balok kayu atau baja atau dengan rangka sempit yang menjalankan fungsi balok. 3.2 PENERAPAN TENSION Elemen-elemen ketegangan digunakan dalam sejumlah cara dalam membangun struktur. Perilaku struktural mungkin sederhana, seperti dalam kasus gantungan tunggal atau batang pengikat, atau sangat kompleks, seperti dalam kasus jaringan kabel atau kabel pengekang untuk tenda dan struktur pneumatik. Bagian ini berisi diskusi tentang masalah-masalah serius dan masalah-masalah seperti contoh investigasi beberapa elemen sederhana. - Elemen yang Dimuat secara aksial Kasus tegangan paling sederhana terjadi ketika elemen linier mengalami tegangan dan gaya tarik disejajarkan pada sumbu yang bertepatan dengan centroid dari penampang anggota. Anggota yang dimuat dengan cara ini dikatakan menopang beban aksial. Tegangan tegangan internal diasumsikan didistribusikan secara merata pada penampang dan dinyatakan sebagai ε =f/ E - Bagian Bersih dan Area Efektif Perkembangan ketegangan dalam anggota struktural melibatkan menghubungkannya dengan sesuatu. Mencapai koneksi tegangan sering melibatkan situasi yang mengurangi keefektifan pembawa beban dari komponen tegangan. Dua contoh dari ini adalah koneksi baut dan koneksi berulir. - elemen Fleksibel Elemen-elemen ketegangan adalah unik karena ada sedikit dasar untuk pembatasan pada kelangsingan atau rasio aspek. Sebagai perbandingan, elemen kompresi dan balok memiliki keprihatinan kritis untuk efek slendernessasitefuckling. Oleh karena itu, elemen ketegangan mungkin sering memiliki fleksibilitas yang cukup besar. - Kabel Rentang Unit fleksibel dapat digunakan untuk menopang kelima mereka tidak sepenuhnya didukung dan diizinkan untuk mengambil profil alami untuk resolusi oleh ketegangan internal murni. Pertimbangkan kabel tunggal yang ditunjukkan pada Gambar 3.12a, merentang secara horizontal dan hanya menopang bobotnya sendiri. Bentuk alami yang diasumsikan oleh kabel adalah kurva catenary, yaitu aGambar 3.12 Respons kabel terhadap beban. parabola tingkat empat. Kecuali untuk kabel yang benar-benar hanya membawa beratnya sendiri (seperti jalur transmisi listrik) atau yang membawa beban yang sangat kecil secara proporsional dengan mempertimbangkan bobotnya, bentuk ini tidak secara khusus menggunakan struktur pengikat. - Tindakan Gabungan: TensionPlusBending Berbagai situasi terjadi di mana gaya aksial dari tegangan dan momen lentur ada pada penampang yang sama di bagian struktur. Pertimbangkan gantungan yang ditunjukkan pada Gambar 3.16, di mana batang baja 2-in.2 dilas ke pelat yang dibaut ke bagian bawah balok baja. Sepotong baja pendek denganaholeinitis dilasuntukmenghadapfoto, dan beban digantung dari lubang. 3.3LEBIH KOMPRESI Kompresi dikembangkan dalam sejumlah cara dalam struktur, termasuk komponen kompresi yang menyertai pengembangan resistansi lentur internal dan kompresi diagonal yang harus didengar. - Jenis Elemen Kompresi Sejumlah jenis elemen kompresi primer digunakan dalam struktur bangunan. Yang utama adalah sebagai berikut: Kolom Ini biasanya elemen vertikal linier, digunakan ketika beban yang didukung terkonsentrasi, atau ketika kebutuhan untuk ruang terbuka menghalangi penggunaan dinding bantalan. dermaga orstruts. Piers. Istilah ini umumnya mengacu pada kolom yang relatif kokoh. Istilah ini juga digunakan untuk menggambarkan penopang jembatan masif, penyangga lengkung, elemen pondasi dalam yang dilemparkan ke dalam lubang yang digali, dan elemen vertikal batu atau beton yang bersifat transisi antara kolom dan dinding. Anggota Truss. Compressionmembersintrussesfungsi seperti kolom. Mereka juga dapat dikenakan lentur di samping fungsi rangka utama mereka. Dinding bantalan. Ketika dinding digunakan untuk penyangga, mengambil kompresi vertikal, mereka berfungsi seperti kolom yang sangat lebar. Dinding eksterior, bagaimanapun, biasanya juga dirancang untuk menekuk karena kekuatan angin, gempa bumi, atau tekanan tanah secara horizontal. - Kelangsingan Kasus umum untuk kapasitas kompresi aksial yang terkait dengan kelangsingan ditunjukkan pada Gambar 3.17. Kondisi pembatasnya adalah elemen kolom yang sangat kokoh (bukan ramping, biasanya digambarkan sebagai elemen pendek) yang pada dasarnya gagal dalam tekanan tekan dan elemen yang sangat ramping yang kegagalannya diendapkan oleh tekuk - Elemen Kompresi Pendek Ketika dikenakan terutama pada gaya tekan aksial, kapasitas bagian kompresi pendek berbanding lurus dengan massa material dan kekuatannya dalam menahan tegangan tekan (Gambar 3.17, zona 1). Tergantung pada asalnya dari beban kompresi, ada beberapa efek terkonsentrasi pada titik penerapan beban yang dapat membatasi total beban yang diterapkan, tetapi kekuatan elemen kompresi adalah fungsi dari luas penampang dan ketahanan penghancurannya. Batas untuk tekanan kompresi tergantung pada jenis bahan. Dalam Gambar 3.17 batas ini diindikasikan sebagai batas hasil, yang sesuai untuk baja struktural ulet. - Elemen Kompresi Langsing Verlendermenurunkankomponenkompresi berkelanjutanuntukmendorong (Gambar 3.17, zona 3). Tekuk adalah defleksi lateral yang tiba-tiba pada sudut kanan ke arah kompresi. Jika anggota dipegang pada posisi, tekukan dapat berfungsi untuk meringankan anggota dari upaya tekan dan anggota dapat melompat kembali ke penjajaran ke lima tekanan kompresif dihilangkan. Jika korsleting tidak dilepas, mereka dapat dengan cepat gagal — pada dasarnya dengan menekuk. - Elemen Kompresi Kelangsingan Menengah Dua mekanisme respons pembatas — crushing dan buckling — pada dasarnya berbeda sifatnya sifat yang berbeda dari bahan dan bentuk elemen. Pada titik-titik antara pada grafik respons pada Gambar 3.17, kurva tersebut mencapai transisi antara kondisi-kondisi ini, dengan beberapa aspek dari kedua respons tersebut. Seperti yang terjadi, ini adalah di mana sebagian besar kolom bangunan jatuh, tidak terlalu gagah atau sangat kurus - Interaksi: Bending Kompresi Plus Ada sejumlah situasi di mana anggota struktural dikenakan efek gabungan dari kompresi aksial ditambah pembengkokan. Tegangan yang dikembangkan oleh kedua tindakan ini adalah jenis tegangan langsung dan dapat dikombinasikan secara langsung untuk pertimbangan kondisi tegangan bersih. Proses ini telah ditunjukkan sebelumnya untuk gantungan ketegangan yang ditunjukkan pada Gambar 3.16. Namun, aksi kolom dan elemen lentur pada dasarnya berbeda dalam karakter, dan karena itu lazim untuk mempertimbangkan aktivitas gabungan ini dengan apa yang dijelaskan sebagai interaksi. - Combined Stress: Compression Plus Bending Gambar 3.21 mengilustrasikan pendekatan untuk efek gabungan dari kompresi dan momen lentur pada penampang. Dalam bagian ini, pada dasarnya adalah bagian dari kontak dengan tanah dan mendukung tanah. Namun, jika gaya yang ditentukan dan mungkin ditentukan, lakukan perubahan dalam bentuk ekuivalen (nonaksial) yang ekuivalen dengan gaya eksentris dengan e yang menghasilkan efek yang sama pada bagian melintang. - Lengkung dalam Kolom Momen lengkung dapat dikembangkan pada anggota struktural dalam sejumlah cara. Ketika anggota mengalami gaya kompresi aksial, ada berbagai cara di mana efek lentur dan efek kompresi dapat saling berhubungan. Gambar 3.24a menunjukkan situasi umum yang terjadi ketika fungsi dinding luar sebagai dinding geser atau menahan kolom. Kombinasi dari beban gravitasi dan beban semua karena angin atau aksi seismik dapat mengakibatkan pemuatan yang ditunjukkan. Jika mereka cukup jelas dan fleksibel untuk dipertimbangkan, suatu tambahan saat ini dikembangkan sebagai tambahan dari informasi yang menyimpang dari garis aksi gaya tekan. Momen ini adalah produk sederhana dari gaya tekan dan bagian lateral dari elemen pada setiap titik; yaitu, P kali, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.24d. Dengan demikian disebut sebagai efek delta. Ada beberapa variasi yang dapat menghasilkan efek ini. Kompresi Bahan Tertutup Solidmaterialsemilikikemampuanmempunyai efeklinear kompresi. Cairan dapat menahan kompresi hanya jika berada dalam situasi terbatas, seperti udara di ban mobil atau oli di dongkrak hidrolik. Kompresi bahan terbatas menghasilkan kondisi tegangan tekan tiga dimensi, divisualisasikan sebagai kondisi triaksial, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.25. 3.4 TRUSSES Trussing pada dasarnya adalah cara menstabilkan kerangka elemen linier dengan mengaturnya dalam pola triangulasi. Gambar 3.26a menunjukkan bingkai sederhana dari empat anggota dengan koneksi yang dicapai dengan sambungan yang ditandai sebagai tersemat. Jenis sambungan ini umum pada struktur kayu dan baja, yang dapat mentransmisikan gaya langsung atau geser, tetapi memiliki sedikit atau tidak ada ketahanan terhadap momen. - Pemuatan Truss Untuk perilaku rangka — yang hanya melibatkan ketegangan atau kompresi pada bagian rangka — kami menganggap semua beban hanya diterapkan pada sambungan rangka. Ini mungkin benar untuk beberapa muatan ketika mereka diterapkan melalui pembingkaian yang terjadi pada lokasi pertemuan russet. Namun, beban sering diterapkan langsung ke anggota rangka; dengan demikian anggota mempengaruhi fungsi sambungan: anggota astruss (mengambil ketegangan atau kompresi) dan sebagai anggota yang dimuat secara langsung (mengambil lentur dan geser). - pasukan Desain untuk Anggota Truss Analisis keuangan konvensional tentang pemusnahan ini telah menentukan gaya kritis untuk setiap bagian yang dirancang khusus. Keputusan pertama tentang keputusan prosesis ini tentang kombinasi pemuatan harus dipertimbangkan. Dalam beberapa kasus, kombinasi potensial mungkin cukup banyak. Di mana baik angin dan aksi seismik berpotensi kritis, danmengubahtipeuntukmenambah beban (seperti beban muatanmuatan mewah), makakolomikantaskombinasipuatan - Metode Investigasi Sederhana, statis, gulungan planar cukup mudah dianalisis untuk efek pembebanan biasa. Tergantung pada kompleksitas bentuk rangka, kurangnya simetri, dan keragaman muatan, analisis dapat dilakukan dengan salah satu dari beberapa metode. Ini adalah sebagai berikut: Analisis Grafis. Metode ini dijelaskan pada Bagian 2.2; itu terdiri dari aplikasi berturut-turut dari penggunaan poligon gaya untuk sambungan. Jika dilakukan pada ukuran yang memadai dan dengan tingkat akurasi yang masuk akal, itu dapat menghasilkan pekerjaan desain formulir yang memadai. Metode Sendi Aljabar. Ini adalah korelasi pokok dari metode grafis, yang terdiri dari solusi yang berurutan dari sistem kekuatan individu saat ini di masing-masing sambungan rangka. Metode Bagian. Ini terdiri dari memotong bagian melalui rangka dan mempertimbangkan tubuh bebas di kedua sisi bagian pemotongan. Metode Analogi Balok. Untuk gulungan spanning, chord paralel, ini adalah metode pintas menggunakan metode penampang, di mana variasi yang dapat diamati pada diagram geser dan momen untuk bentang digunakan untuk penentuan gaya pasukan secara cepat. Metode Berbantuan Komputer. Program-program tersedia untuk penentuan jumlah pasukan, oncethetrusslayout ditetapkan dan kondisi beban ditentukan. - Refleksi Truss Ketika digunakan dalam situasi di mana mereka paling mampu digunakan untukmemiliki potensi, gulungan akan mengalami perubahan kritis. Pada umumnya, gulungan memiliki kekakuan yang besar sebanding dengan massa bahannya. Ketika definisi dari salah tuju, biasanya ada satu dari beberapa alasan yang berbeda. Pertama-tama ada rasio ini yang membahas masalah ini. - Pertimbangan Umum untuk Gulungan Penggunaan rangka secara historis yang umum adalah untuk mencapai bentuk atap sederhana, kemiringan ganda, runcing. Ini biasanya dilakukan dengan menggunakan akor miring atas dan akor bawah horisontal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.29. Bergantung pada ukuran bentang, bagian dalam segitiga sederhana yang dibentuk oleh akord dapat diisi oleh berbagai pengaturan anggota triangulasi. Beberapa terminologi yang digunakan untuk komponen rangka seperti itu, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.29, adalah sebagai berikut: Anggota Chord. Ini adalah bagian batas atas dan bawah dari bagian ini, analog dengan bagian atas dan bagian bawah dari balok baja yang berbentuk I. Bagian dari ukuran kecil, bagian ini dibuat dengan ikatan yang dibuat terus menerus melalui beberapa sambungan, dengan panjang total hanya dibatasi oleh bagian maksimum yang biasanya dapat diperoleh dari pemasok. Anggota Web. Anggota interior rangka disebut anggota web. Kecuali jika rangkanya sangat tinggi, biasanya tidak ada sambungan interior, sehingga anggota web biasanya satu bagian di antara sambungan kord. Panel. Kebanyakan rangka memiliki pola yang terdiri dari beberapa unit modular berulang, biasanya disebut sebagai panel rangka. Sendi kadang-kadang disebut sebagai poin panel. - Bracing untuk Trusses Singleplanartrusrusadalahsekaranginstrukturyangmenjadi bentuk penguat lateral. Chord kompresi truss harus dirancang untuk panjang tidak disangga secara lateral. Di bidang truss, akord diperkuat oleh anggota truss lain di trussjoints. Dengan demikian, di dalam rangka pesawat, panjang lateral yang tidak direkatkan untuk semua anggota sabuk dengan panjang penuh. Namun, jika ada sistem penguncian yang non-lateral untuk rangka, panjang tali yang tidak diikat menjadi panjang bentang penuh — jelas bukan situasi yang layak. 3.5 RIGIDFRAM Frame di mana anggota terhubung dengan cara yang memungkinkan transfer momen akhir dari anggota ke anggota biasanya disebut frame kaku. Kaku dalam hal ini mengacu pada karakter sambungan, tidak harus dengan karakter deformasi seluruh bingkai. Faktanya, banyak kerangka kaku memiliki masalah defleksi kritis, dan kontrol gerakan — terutama gerakan menyamping karena beban lateral — sering kali merupakan faktor desain yang penting. Kebanyakan frame kaku tidak dapat ditentukan; namun, untuk situasi umum seringkali dapat diterima untuk menggunakan metode perkiraan untuk analisis dan desain. - Aspek Frame Kaku Ketika anggota terhubung satu sama lain dengan sambungan yang pada dasarnya bertindak sebagai koneksi yang disematkan (bebas momen), anggota bebas untuk merefleksikan dan memutar di sambungan tanpa mempengaruhi deformasi anggota terhubung lainnya. Ketika anggota terhubung secara kaku, mereka cenderung menawarkan pengekangan terhadap gerakan satu sama lain. Ini bisa menjadi efek positif, menghasilkan stabilitas bingkai dan mengurangi defleksi anggota spanning. Itu juga dapat menyebabkan masalah dalam beberapa situasi, seperti berikut ini: Memuat Tidak Seimbang. Ketika meningkatkan muatan untuk meningkatkan muatan, secara acak memuat alasan untuk mengalami deformasi berlebihan, yang mengakibatkan pemindahan efek utama ke anggota terlampir. Ukuran Anggota yang Tidak Sesuai. Balok bentang panjang yang melekat pada kolom kecil akan mentransfer lilitan yang cukup besar ke kolom. Jarak pendek dan jangka panjang dari balok kontinu akan menghasilkan deformasi serius pada anggota panel pendek. Framelayout dan panjang dan ukuran anggota harus dicocokkan dengan cara yang mengendalikan efek ini. Deformasi yang Terkendali. Defleksi anggota dan rotasi sendi adalah alami dan perlu untuk memfungsikan frame yang kaku. Jika konstruksi pengisi (terutama dinding) membatasi deformasi rangka, beban akan dipindahkan ke konstruksi penahan yang lebih kaku. Dalam hal ini, kerusakan dapat terjadi jika konstruksi penahan tidak memiliki kapasitas struktural yang memadai. - Frame Penentuan Sederhana Pertimbangkan bingkai yang ditunjukkan pada Gambar 3.33a, yang terdiri dari dua bagian dengan benarbenar bergabung di persimpangan mereka. Bagian vertikal dipasang pada dasarnya, memberikan kondisi pendukung yang diperlukan untuk stabilitas bingkai. Anggota horisontal dimuat dengan muatan yang terdistribusi secara seragam dan berfungsi sebagai balok kantilever sederhana. Frame digambarkan sebagai bingkai kantilever karena dukungan tetap tunggal. Lima - Frame kaku tak tentu Ada banyak kemungkinan untuk pengembangan kerangka kaku untuk struktur bangunan. Dua jenis bingkai yang umum adalah bengkok bentang tunggal dan bengkok planar vertikal, terdiri atas kolom sejarah dan bilah multibinar dalam bangunan bertingkat. Seperti dengan struktur kompleks lainnya, kerangka kaku yang sangat tidak ditentukan menyajikan kasus yang baik untuk penggunaan proses yang dibantu komputer. Program untuk ini tersedia dan digunakan secara rutin oleh sebagian besar kantor teknik profesional. - Bent Single-Span Salah satu kerangka yang umum digunakan adalah bengkok bentang tunggal untuk membuatleasing, ruang-bebas kolom. Gambar 3.37 menunjukkan dua kemungkinan untuk frame kaku untuk satuspanbent. Gambar 3.37a frame telah disematkan basis untuk kolom, menghasilkan showshafteloaddeformed pada Gambar 3.37c, dan komponen reaksi ditunjukkan pada Gambar3.37e. .Ini adalah situasi umum — kondisi dasar tergantung pada struktur pendukung serta koneksi kolom ke pendukung. - Perkiraan Analisis Bents Bertingkat Bengkok kaku bertingkat biasanya cukup tak tentu dan komplek investigasinya ketika memuat muatan vertikal dan lateral. Kecuali untuk perkiraan desain tahap awal, analisis ini pasti akan dilakukan dengan proses yang dibantu komputer. Perangkat lunak untuk analisis tersebut sudah tersedia. 3.6STRUKTUR KHUSUS Struktur Dua Arah Panahan Struktur rentang sering terdiri dari kumpulan elemen linier tunggal (gulungan, balok, geladak) yang berinteraksi untuk bekerja bersama, dengan perilaku struktur individu yang cukup sederhana. Namun, sistem kerja yang dipasangi oleh sistemyangberfungsiuntukmemikinkompleksilingkupelaluberdibandingkan dengan fungsi yang berbedadalam satu fungsi yang berbeda pada satu komponen. Struktur seperti itu adalah sistem spanning dua arah. Untuk sistem dua arah, tidak mungkin untuk mempertimbangkan berfungsinya elemen tunggal tanpa mengakui perilaku keseluruhan sistem. Beberapa struktur yang memiliki perilaku ini adalah sebagai berikut: Gulungan Rentang Dua Arah. Gulungan dapat bertindak secara individu ketika mereka span dalam pengarahan tunggal dan hanya menyediakan dukungan sederhana untuk menghubungkan elemen. Namun, sistem rangka berpotongan juga dapat dikembangkan sebagai struktur rentang dua arah jika konfigurasi rangka, sambungan, dan kondisi pendukung dikembangkan untuk mencapai tindakan ini. Jaring Kabel. Kabel rentang dapat berfungsi secara individu atau dalam perangkat tandem sederhana, seperti kabel dari jembatan gantung. Namun, kabel tersebut dapat digunakan untuk menentukan permukaan di dalam setel kabel pelindung, yang dibungkus dalampusuhandibentukuntukberbentukuntukmenghadapi permukaan yang dikembangkan secara pneumatik. Sistem Beton. Sifat dasarnya nonlinear dari beton cor dapat dieksploitasi untuk menghasilkan slab spanning twoway atau sistem balok berpotongan. Kontinuitas kedua set balok yang berpotongan adalah fitur alami dari sistem cor, meskipun umumnya tidak layak dalam kumpulan elemen linier kayu atau baja yang terpisah.
