Kata Pengantar
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt, atas rahmat dan karunia-Nya
segala
yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan
tugas
makalah Mekanika Bahan ini. Adapun dibuatnya tugas ini dengan tujuan untuk memenuhi tugas Semester Pendek demi perbaikan nilai yang diberi oleh Dosen Mekanika Bahan. Selain itu, penulis berharap tugas ini sekiranya bisa menambah wawasan pembaca dan penulis sendiri. Penulis sadar bahwa penulisan makalah ini jauh dari kesempurnaan untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun sekiranya dari pembaca guna melengkapi kekurangan yang ada dalam atas perhatiannya perhatiannya terima kasih …..!!!
Malang, 30 Juli 2013
Rengga E. Sarvian M.
Daftar Isi Kata Pengantar Daftar Isi BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar belakang
1.2
Rumusan Masalah
1.3
Tujuan
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Dasar Teori
2.2
Karakteristik
2.3
Mekanika
2.4
Contoh Soal
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan
3.2
Saran
Daftar Pustaka
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mekanika Bahan merupakan ilmu yang berhubungan dengan teknik sipil, karena didalamnya terkandung ilmu yang mempelajari tentang beban - beban yang bekerja di dalam suatu kontruksi bangunan yang akan direncanakan oleh teknik sipil, kuat tidaknya suatu kontruksi yang di gunakan pada suatu bangunan, lendutan yang terjadi pada kontruksi yang di gunakan, dan juga beban yang mampu di tahan oleh konstruksi tersebut. Hal tersebut harus mampu di hitung sebelum melaksanakan suatu proyek pembangunan kontruksi agar dapat di ketahui batas aman yang ada dalam setiap bat ang kontruksi. Sebagai contoh sebuah perencanaan gedung bertingkat pasti ada perhitungan pembuatannya agar gedung itu aman dan kokoh berdiri, maka diperlukan ilmu Mekanika Bahan yang menghitung beban beban yang bekerja dalam gedung itu, dan juga kuat tidaknya bahan yang digunakan kolom ataupun balok pada gedung tersebut. Kuatnya konstruksi sangat tergantung dengan bahan yang dipakai dalam konstruksi tersebut. Bahan konstruksi bisa berasal dari alam maupun buatan manusia yang dibuat dengan mencampur berbagai bahan yang ada untuk mendapatkan kualitas bahan konstruksi yang semakin baik. Semakin baik kuat dan kualitas bahan semakin kuat konstruksi tersebut. Dalam makalah ini akan dijelaskan teori , sifat , serta karakteristik beberapa bahan yang sering dipakai dalam kontruksi yaitu : a. Kayu
e. Tanah
b. Aluminium
f. Portland cement
c. Agregat kasar
g. Aspal, dan
d. Agregat halus
h. Batu bara
Dengan mengetahui karakterisik, jenis dan sifat dari bahan seorang teknik sipil dapat mengetahui kekuatan bahan serta kelemahan bahan tersebut untuk dipergunakan sebagai bahan konstruksi.
1.2 Rumusan Masalah
a. Apa yang dimaksud dari :
Kayu
Tanah
Aluminium
Portland Cement (PC)
Agregat kasar
Aspal
Agregat halus
Batu bara
b. Bagaimana Karakteristik sifat, jenis dan kelebihan serta kekurangan dari :
Kayu
Tanah
Aluminium
Portland Cement (PC)
Agregat kasar
Aspal
Agregat halus
Batu bara
c. Apa yang dimaksud dengan mekanika d. Contoh soal e. Kesimpulan 1.3 Tujuan
a. Dapat memahami pengertian dari :
Kayu
Tanah
Aluminium
Portland Cement (PC)
Agregat kasar
Aspal
Agregat halus
Batu bara
b. Dapat mengetahui karakteristik sifat dan jenis serta kelebihan dan kekurangan dari :
Kayu
Tanah
Aluminium
Portland Cement (PC)
Agregat kasar
Aspal
Agregat halus
Batu bara
c. Dapat mengetahui mekanika dari :
Kayu
Tanah
Aluminium
Portland Cement (PC)
Agregat kasar
Aspal
Agregat halus
Batu bara
d. Dapat memberikan contoh soal mekanika
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Dasar Teori
a. Kayu Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang mengeras
karena mengalami lignifikasi (pengayuan) dan merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi Kayu digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari memasak, membuat perabot (meja, kursi), bahan bangunan (pintu, jendela, rangka atap), bahan kertas, dan banyak lagi. Kayu juga dapat dimanfaatkan sebagai hiasan-hiasan rumah tangga dan seba gainya. Penyebab terbentuknya kayu adalah akibat akumulasi selulosa dan lignin pada dinding sel berbagai jaringan di batang. Ilmu perkayuan (dendrologi) mempelajari berbagai aspek mengenai klasifikasi kayu serta sifat kimia, fisika, dan mekanika kayu dalam berbagai kondisi penanganan. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. b. Besi Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan
untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi merupakan logam paling banyak, dan dipercayai unsur kimia kesepuluh paling banyak di alam sejagat. Besi juga merupakan unsur paling banyak (menurut jisim, 34.6%) membentuk Bumi; penumpuan besi pada lapisan berlainan di Bumi berbeza antara tinggi peratusannya pada lapisan dalam sehingga 5% pada kerak bumi; terdapat kemungkinan bahawa teras dalam Bumi mengandungi hablur besi tunggal walaupun ia berkemungkinan sebatian besi dan nikel; jumlah besar besi dalam Bumi dijangka menyumbang kepada medan magnet Bumi. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain mesti disingkir melalui pengurangan kimia. Besi digunakan dalam penghasilan besi waja, yang bukannya unsur tetapi aloi, sebagian logam berlainan (dan sebahagian bukan-logam, terutamanya karbon).
c. Aluminium Aluminium
adalah
logam
yang
paling
banyak
terdapat
di
kerak
bu mi ,dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat dikerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padatdari kerak
bumi,
dengan
pe rtah un d a l a m
produksi
bentuk
bauksit
tahunan
dunia
sekitar
dan
bebatuan
lain
30
juta
ton
(corrundum,
gibbsite, boehmite,diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit menemukan al um iniu m mu rni di al am karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif. d. Agregat Kasar Agregat kasar adalah komponen utama alam pembinaan struktur konkrit. Ia memainkan peranan yang penting dalam proses membantu konkrit. Agregat kasar adalah terdiri dari serpihan batu yang ukurannya melebihi 5 mm sehingga ukuran maksimum yang dibenarkan untuk kerja – kerja konkrit yang tertentu, biasanya tidak melebihi 50 mm. Agregat kasar biasanya diambil dari batu gunung, batu sungai (batu kali) dan hasil smpingan proses penambangan. e. Agregat Halus Agregat halus adalah butiran halus yang memiliki kehalusan 2mm – 5mm. Agregat halus merupakan pengisi yang berupa pasir. Ukurannya bervariasi antara ukuran no.4 dan no. 100 saringan standar Amerika. Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik,lempung, partikel yang lebih kecil dari saringan no.100 atau bahan-bahan lain yang dapat merusak campuran beton. Menurut SNI 1737-1989-F , agregat adalah sekumpulan butir-butir batu pecah, kerikil, pasir,atau mineral lainnya baik berupa hasil alam maupun hasil buatan. f.
Tanah Tanah adalah permukaan bumi atau lapoisan bumi yang di atas sekali. Dalam istilah
teknik, pengertian tanah adalah butiran kerikil kasar, pasir, tanah lempung, tanah liat dan semua bahan lepas lainnya termasuk lapisan tanah paling atas, sampai pada lapisan tanah keras. Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme, membentuk
tubuh
unik
yang
menutupi
batuan.Proses
pembentukan
tanah
dikenal
sebagai ''pedogenesis''. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon
menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut. Hans
Jenny (1899-1992),
seorang
pakar
tanah
asal Swiss yang
bekerja
di Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organisme (termasuk manusia), dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu. g. Portland Cement (PC) Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) nomor 15-2049-2004, semen Portland adalah semen hidrolisis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak (Clinker) portland terutama yang terdiri dari kalsium silikat (xCaO.SiO2) yang bersifat hidrolis dan digiling bersama – sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain (Mineral in component). h. Aspal Aspal atau bitumen adalah suatu cairan kental yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan sedikit mengandung sulfur, oksigen, dan klor. Kandungan utama aspal adalah senyawa karbon jenuh dan tak jenuh, alifatik dan aromatic yang mempunyai atom karbon sampai 150 per molekul. Atom-atom selain hidrogen dan karbon yang juga menyusun aspal adalah nitrogen, oksigen, belerang, dan beberapa atom lain. Secara kuantitatif, biasanya 80% massa aspal adalah karbon, 10% hydrogen, 6% belerang, dan sisanya oksigen dan nitrogen, serta sejumlah renik besi, nikel, dan vanadium. Senyawa-senyawa ini sering dikelaskan atas aspalten (yang massa molekulnya kecil) dan malten (yang massa molekulnya besar). Biasanya aspal mengandung 5 sampai 25% aspalten. Sebagian besar senyawa di aspal adalah senyawa polar. i. Batu Bata Batu bata merah merupakan salah satu bahan material sebagai bahan pembuat dinding. Batu bata terbuat dari tanah liat yang dibakar sampai berwarna kemerah merahan. Seiring perkembangan teknologi, penggunaan batu bata semakin menurun. Munculnya material-material baru seperti gipsum,bambu yang telah diolah, cenderung lebih dipilih karena memiliki harga lebih murah dan secara arsitektur lebih indah.
2.2 Karakteristik ,
a. Kayu
Sifat - Sifat : Sifat mekanikal kayu antara lain : - Kayu memiliki kekuatan tarik lebih besar searah serat kayu - Kekuatan tekan kayu lebih lemah pada arah melintang serat. - Keteguhan geser kayu paling besar adalah pada posisi melintang serat ka yu - Kayu juga tahan terhadap gaya yang berusaha melengkungkan kayu dengan satu kali tekanan secara terus menerus atau berkali-kali (secara mendadak, seperti pukulan). - Daya tahan kekuatan kayu terhadap tekanan belah paling rendah pada posisi searah serat
Jenis – jenis : - Kayu keras berat - Kayu keras sederhana
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan kayu antara lain : - Kayu mudah dalam pengerjaan, bisa dibuat atau dibentuk sesuai keinginan, misalkan saja untuk ukiran, desain kusen, dll. Selain itu, kayu juga mudah untuk dipaku, dibaut, dan direkatkan - Kualitas kayu bisa dilihat secara visual, misalkan saja bila terjadi cacat kayu dapat diketahui secara kasat mata. - Kayu lebih tahan terhadap tekanan dan lenturan. - Dengan adanya bermacam jenis kayu, maka kayu memiliki tekstur yang baik dan indah. - Kayu memiliki berat jenis yang cukup ringan sehingga bisa mengapung dan sifat resonansinya. - Kayu dapat diubah menjadi bentuk pulp (bubur kayu), dan bisa diolah untuk dijadikan bahan produk lainnya, misal untuk bahan baku pembuatan kertas. Kekurangan kayu antara lain : - Tidak tahan api, sehingga kayu mudah terbakar, apalagi kalau dalam kondisi kering.
- Kayu tidak dapat dimanfaatkan secara keseluruhan sehingga sisa penggunaan kayu hanya menjadi limbah. - Untuk pekerjaan tertentu (yang besar atau lebar), kayu tidak bisa menutup secara keselurahan karena terbatasnya diameter kayu. Biasanya untuk menyikapi hal ini kayu harus disambung atau diperlebar/perbesar. - Kayu mudah diserang oleh serangga pemakan kayu seperti rayap atau serangga lainnya. - Kayu mengandung air dan berpengaruh besar terhadap bentuk kayu. Kayu yang belum kering biasanya masih mengalami penyusutan atau perubahan bentuk, oleh karena itu kayu harus dikeringkan sebelum digunakan. - Kayu bersifat higroskopis, dan sensitif terhadap kelembaban. b. Besi
Sifat – sifat : Sifat fisika besi yaitu : -
Pada suhu kamar berwujud padat, mengkilap dan berwarna keabuabuan.
-
Merupakan logam feromagnetik karena memiliki empat electron tidak berpasangan pada orbital d.
-
Penghantar panas yang baik.
Sifat kimia besi yaitu : -
Unsur besi bersifat elektropositif (mudah melepaskan elektron) sehingga bilangan oksidasinya bertanda positif.
-
Fe dapat memiliki biloks 2, 3, 4, dan 6. Hal ini disebabkan karena perbedaan energy elektron pada subkulit 4s dan 3d cukup kecil, sehingga elektron pada subkulit 3d juga terlepas ketika terjadi ionisasi selain electron pada subkulit 4s.
-
Logam murni besi sangat reaktif secara kimiawi dan mudah terkorosi, khususnya di udara yang lembab atau ketika terdapat peningkatan suhu.
-
Memiliki bentuk allotroik ferit, yakni alfa, beta, gamma dan omega dengan suhu transisi 700, 928, dan 1530oC. Bentuk alfa bersifat magnetik, tapi ketika berubah menjadi beta, sifat magnetnya menghilang meski pola geometris molekul tidak berubah.
-
Mudah bereaksi dengan unsur-unsur non logam seperti halogen, sulfur, pospor, boron, karbon dan silikon.
-
Larut dalam asam- asam mineral encer.
Jenis – jenis Besi terbagi menjadi 5 jenis yaitu : -
Besi mentah atau Pig iron yang mengandungi 4% – 5% karbon dengan sejumlah bendasing seperti belerang, silikon dan fosforus. Kepentingannya adalah ia merupakan perantaraan daripada bijih besi kepada besi tuang dan besi waja.
-
Besi tuang (Cast iron) mengandungi 2% – 3.5% karbon dan sejumlah kecil mangan. Bendasing yang terdapat di dalam besi mentah yang dapat memberikan kesan buruk kepada sifat bahan, seperti belerang dan fosforus, telah dikurangkan kepada tahap boleh diterima.
-
Besi karbon mengandungi antara 0.5% dan 1.5% karbon, dengan sejumlah kecil mangan, belerang, fosforus, dan silikon.
-
Besi tempa (Wrought iron) mengandungi kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah.
-
Besi oksida (III) digunakan dalam penghasilan storan magnetik dalam komputer. Ia sering dicampurkan dengan bahan lain, dan mengekalkan ciri-ciri mereka dalam larutan.
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan besi di antaranya : -
Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar,
-
Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan
-
Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi.
Kekurangan atau kelemahan besi yaitu: -
mudah mengalami korosi Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi. garam.
c. Aluminium
Sifat – sifat : Sifat mekanik aluminium : - Aluminium memiliki kekuatan tensil yang sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan - Kekerasan bahan aluminium sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah be nt uk loga m. - Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. ductility yaitu seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpaterjadinya retakan
Jenis – jenis Jenis
Aluminium
dibedakan
berdasarkan
kemurnian
atau
persentase
aluminium murni dalam komposisi kimia materialnya. Pengelompokan ini diatur oleh Aluminium Association. Aluminium dibagi menjadi 8 yaitu : - Untuk Aluminium dengan kemurnian di atas 99% - Untuk paduan Coper - Untuk paduan Mangan - Untuk paduan Silikon - Untuk paduan Magnesium - Untuk paduan Magnesium Silikon - Untuk paduan zinc - other element
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan aluminium yaitu : -
Tahan panas,
-
Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. ductility yaitu seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan
-
Ringan , dan
- Harganya lebih murah dari stainless steel . Kekurangan aluminium yaitu : - Memiliki kekuatan tensil yang san gat re ndah - Mudah berkarat
d. Agregat Kasar
Sifat – sifat : - Memiliki tekstur kasar
Jenis – jenis Jenis agregat kasar menurut asal kejadian antara lain : - Batuan beku, berasal dari magma yang mendingin dan membeku - Batuan sedimen, berasal dari campuran partikel mineral, sisa hewan, dan tanaman. - Batu metamorfik, berasal dari batuan sedimen ataupun batuan beku yang mengalami proses perubahan bentuk akibat banyak adanya perubahan tekanan dan temperatur dari kulit bumi.
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan agregat kasar : - Memiliki banyak kegunaan baik sebagai bahan jalan maupun bahan konstruksi - Mutu ketahanan kimia agregat kasar lebih besar dari agregat halus Kekurangan : - Membutuhkan waktu lama untuk dalam proses penyaringan untuk mendapatkannya
e. Agregat Halus
Sifat – sifat : - Memiliki tekstur halus
Jenis – jenis Adapun tipe daripada agregat halus tersebut antara lain : - Pasir Galian Pasir ini diperoleh lansung dari permukaan tanah atau dengan cara menggali. Bentuk pasir ini biasanya tajam, bersudut, berpori dan bebas dari kandungan garam walaupun biasanya harus dibersihkan dari kotoran tanah dengan jalan dicuci terlebih dahulu. - Pasir Sungai Pasir ini diperoleh langsung dari dasar sungai, yang pada umumnya berbutir halus, bulat-bulat akibat proses gesekan. Daya lekatan antar butiran agak kurang karena bentuk butiran yang bulat.
- Pasir Laut Pasir laut adalah pasir yang diambil dari pantai. Butir-butirnya halus dan bulatkarena gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang jelek karena mengandung banyak garam.
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan : - Mudah diperoleh dari alam - Memiliki banyak kegunaan baik sebagai bahan jalan maupun bahan konstruksi Kekurangan : - Mutu ketahanan kimia agregat halus lebih kecil dari agregat kasar
f.
Tanah
Sifat – sifat : Adapun sifat-sifatnya antara lain: - Bersifat
Permeabilitas
(Permeability),
yaitu
mengukur/menentukan
kemampuan tanah di lewati air melalui pori-porinya. - Tanah memiliki warna yang berbeda-beda tergantung kedalaman tanah - memiliki tekstur - Bersifat plastis
Jenis – jenis : Berdasarkan keadaan tanah dibedakan menjadi 3 yaitu : -
-
Tanah asli / bank o
Tanah dalam kondisi aslinya (belum terusik)
o
Ukurannya dinyatakan dalam bank measure (BM)
Tanah lepas / loose o
Tanah setelah digusur / digali / diangkut dan sebagainya
o
Ukurannya dinyatakan dalam loose measure (LM)
o
Volume tanah lepas lebih besar dari volume tanah asli karena mengembang (swell)
- Tanah padat / pampat / compacted o
Keadaan tanah setelah usaha pemadatan
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan : - Mudah diperoleh dikarenakan ada di mana-mana - Bentuk teksturnya bermacam-macam - Memiliki kemampuan untuk menahan tekanan-tekanan tanpa mengalami keruntuhan Kekurangan : - Mudah terkikis air atau mengalami erosi
g. Portland Cement (PC)
Sifat – sifat : - Hiderasi semen - Setting dan hardening - Penyusutan - kelembapan
Jenis – jenis : - Semen Portland pozolan - Semen putih - Semen mansory - Semen sumur minyak - Hidropobic cement - Waterproofed cement - Semen alumina
Kelebihan dan kekurangan : Kelebihan : - Digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan Beton - Sebagai pengikat dan bahan plesteran - Mempunyai banyak kegunaan terhadap konstruksi Kekurangan : - Biaya pembuatannya mahal - Tidak tahan terhadap korosi pada beton bertulang
h. Aspal
Sifat – sifat - Memiliki sifat viskoelastis - durabilitas aspal yaitu aspal mampu menghambat laju penuaan akibat oksidasi - Adesi adalah kemampuan partikel aspal untuk melekat satu sama lainnya - kohesi adalah kemampuan aspal untuk melekat dan mengikat agregat - Seluruh aspal bersifat termoplastik yaitu menjadi lebih keras bila temperatur menurun dan melunak bila temperatur meningkat
Jenis – jenis - Aspal MacAdam adalah aspal yang digunakan untuk menambal tebal kontruksi pondasi dan untuk memperbaharui permukaan. - Aspal beton adalah batuan kering yang dipanaskan dicampur dengan aspal panas dengan aspal panas dalam pabrik pencampur dan diangkut ketempat pekerjaan - Aspal Butas adalah aspal yang tergolong aspal batu / rock aspal, banyak di temui di pulau buton, sulawesi tenggara. Bentuknya seperti batu cadas berwarna hitam
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan : - Digunakan sebagai bahan baku pelekat dan pengikat jalan - Memiliki kemampuan durabilitas yang dapat menghambat penuaan akibat oksidasi Kekurangan : - Mahal harganya - Memiliki kelemahan pada sifat termoplastik yaitu melunak apabila temperature meningkat
i. Batu Bata
Sifat – sifat - batu bata memiliki daya serap terhadap panas
Kelebihan dan kekurangan Kelebihan : - Kedap air, sehingga jarang terjadi rembesan pada tembol akibat air hujan. - Keretakan relatif jarang terjadi. - Kuat dan tahan lama. - Penggunanaan rangka beton pengakunya lebih luas, antara 9 – 12 m2. Kekurangan : - Waktu pemasangan lebih lama dibandingkan batako dan bahan dinding lainnya. - Biaya lebih tinggi
2.3 Mekanika
Mekanika
adalah
suatu
ilmu
yang
mempelajari
hubungan
antara
gaya
yang bekerja pada benda kaku. Dalam mekanika bahan ditekankan pada kekuatan
bahan
yang
berlawanan
dengan
mekanika.
Kekuatan
bahan
berkaitan dengan hubungan antara gaya luar yang bekerja dan pengaruhnya terhadap gaya dalam benda. Dalam hal ini benda tidak lagi dikatakan kaku ideal,
deformasi
meskipun
kecil
tetap
diperhitungkan.
Sifat
bahan
suatu
struktur atau mesin mempengaruhi pemilihan dan ukuran yang memenuhi kekuatan dan kekakuan. Dalam kekuatan bahan, kita harus menyelidiki dulu apakah batang tersebut tidak akan patah atau cukup ulet sehingga batang tersebut tidak melengkung tanpa beban.
Tegangan
Dalam mekanika bahan, pengertian tegangan tidak sama dengan vektor tegangan. Tegangan merupakan tensor derajat dua, sedangkan vektor, vektor apapun, merupakan tensor derajat satu. Besaran skalar merupakan tensor derajat nol. Tensor ialah besaran fisik yang keadaannya pada suatu titik dalam ruang, tiga dimensi, dapat dideskripsikan dengan 3n komponennya, dengan n ialah derajat tensor tersebut. Dengan demikian, untuk persoalan tegangan tiga dimensi pada suatu titik dalam ruang dapat dideskripsikan dengan 3 2 komponennya. Pada sistem koordinat sumbu silang, tegangan tersebut adalah
xx
,
yy
,
zz
, txy , tyx , txz , tzx , tyz , dan t zy seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.1(a). Namun demikian, karena t xy = tyx , txz = tzx dan tyz
=
tzy , maka keadaan tegangan tersebut dapat dinyatakan dengan enam
komponennya,
xx
,
yy
,
zz
, txy , txz , tyz. Sedangkan untuk tegangan bidang, dua
dimensi, pada suatu titik dapat dideskripsikan dengan 2
2
komponennya, Gambar
2.1(b), dan karena t ij = t ji untuk maka tiga komponen telah dapat mendeskripsikan tegangan bidang pada titik itu.
Gambar 2.1 keadaan tegangan pada suatu titik Pada dasarnya, tegangan secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi dua, yakni tegangan normal, dengan notasi sij , i = j, serta tegangan geser dengan notasi tij , . Perhatikan penulisan pada paragrap di atas. Karakter indek yang pertama menyatakan bidang tempat bekerjanya gaya, sedangkan karekter indek yang kedua menyatakan arah bekerjanya vektor tegangan tersebut. Tegangan n ormal ialah tegangan yang bekerja tegak lurus terhadap bidang pembebanan. Sedangkan tegangan geser ialah tegangan yang bekerja sejajar dengan bidang pembebanan.
Jadi keenam tegangan yang
mendeskripsikan tegangan pada suatu titik terdiri atas tiga tegangan normal, dan
zz
xx
,
yy
,
, serta tiga tegangan geser, txy , tyz , dan t zx. Nilai tegangan bisa positif dan bisa
pula negatif.
Tegangan ber ni lai posi tif bila tegangan tersebut bekerja pada bidang
positif dengan arah positif, atau bekerja pada bidang negatif dengan arah negatif. Selain itu, nilainya negatif. Besar tegangan rata-rata pada suatu bidang dapat didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja pada bidang tersebut. Sehingga secara matematis tegangan normal rata-rata dapat dinyatakan sebagai : i=j
ij =
(1a)
Fn A
ij
= tegangan normal rata-rata ( N/mm2 = M Pa)
Fn
= gaya normal yang bekerja ( N )
A
= luas bidang (mm2)
i, j
= sumbu koordinat pada sistem sumbu silang, x, y,z
Sedangkan tegangan geser rata-rata dapat dinyatakan sebagai : tij =
tij
Ft , A
i
¹
j
(1b)
= tegangan geser rata-rata ( N/mm2 = MPa)
Ft
= gaya tangensial atau sejajar bidang yang bekerja ( N )
A
= luas bidang (mm2)
i, j
= x, y, z
Regangan
Gambar 2.2 Keadaan regangan ormal pada suatu titik Seperti halnya tegangan, regangan juga merupakan tensor derajat dua . Dengan demikian keadaan regangan ruang, tiga dimensi, pada suatu titik dapat dideskripsikan dengan kesembilan komponennya. Pada sistem koordinat sumbu silang, regangan tersebut adalah exx , eyy , ezz , gxy , gyx , gxz , gzx , gyz , dan g zy , sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.2(a). Regangan juga dapat diklasifikasikan menjadi dua, yakni regangan normal , dengan notasi eij , i = j, serta regangan geser dengan simbul
ij
, . Sebagaimana dengan tegangan, g xy = gyx , gxz = gzx dan gyz = gzy ,
maka keadaan regangan ruang pada suatu titik dapat dinyatakan oleh enam komponen, yakni exx , eyy , ezz , gxy , gyz , gzx. Sedangkan regangan bidang, dua dimensi, dapat dideskripsikan dengan 2 2 komponennya, dan karena g ij = g ji maka regangan bidang pada suatu titik dapat dideskripsikan dengan hanya tiga komponen, Gambar 2.2(b).
Gambar 2.3 kondisi regangan geser pada suatu titik Regangan normal merupakan perubahan panjang spesifik. Regangan normal rata-
rata dinyatakan oleh perubahan panjang dibagi dengan panjang awal, atau secara matematis dapat dituliskan
e ij =
e ij
D li
li
=
ui li
,
i=j
(3)
= regangan normal rata-rata
Dl = u = perubahan panjang pada arah ( mm) l
= panjang awal pada arah (mm)
i, j = sumbu koordinat pada sistem sumbu silang, x, y, z. Sedangkan regangan geser merupakan perubahan sudut dalam radial.
Regangan
geser bernilai positif bila sudut pada kuadran I dan atau kuadran III pada sistem koordinat sumbu silang
2.4 Contoh Soal
Diketahui tiang dari kayu dengan ukuran 20 x 20 cm dengan panjang 5 m, dibebani dengan beban 3 ton bekerja excentris, bagian bawah tiang terjepit sedang atas bebas, E kayu = 105 kg/cm2 Ditanyakan Tegangan extrim pada ujung yang terjepit dan pergeseran diujung bebas ?
Penyelesaian :
= = xb.h = x20.20 = 13.333,33 cm 3
3
4
= r = √ = 5,77 cm panjang x tekuk = 2 x = 2 x 500 = 1.000 cm = =173,5 > 105 Digunakan rumus Euler
P =P = = = 13.080 kg = 13,08 t = 4,36 aman Angka keamanan n = = T
cr
Momen pada sisi penampang atau titik A = P.10cm = 3.000.10 = 30.000 kg/cm
= = 2,92 cm .y = .2,92 Pergeseran akibat moment dan tekuk y = Pergeseran akibat momen =
= 3,79 cm Jadi pergeseran diujung bebas = 3,79 cm Sehingga momen akibat pergeseran = P .10+379 =3.000 x13,79 = 413.
kg/
Tegangan ekstrim di jepitan =
= + = 38,5 kg/ = - = 23,5 kg/cm 2
Aman karena tegangan batas kayuj jati klas IV
= 60 kg/cm belum dilampaui. 2
BAB III PENUTUP a. Kesimpulan
- Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang mengeras karena mengalami lignifikasi (pengayuan) dan merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan t eknologi. - Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan.
- Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi,dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon.
- Agregat kasar adalah terdiri dari serpihan batu yang ukurannya melebihi 5 mm sehingga ukuran maksimum yang dibenarkan untuk kerja – kerja konkrit yang tertentu, biasanya tidak melebihi 50 mm.
- Agregat halus adalah butiran halus yang memiliki kehalusan 2mm – 5mm. Agregat halus merupakan pengisi yang berupa pasir - Tanah adalah permukaan bumi atau lapoisan bumi yang di atas sekali. Dalam istilah teknik, pengertian tanah adalah butiran kerikil kasar, pasir, tanah lempung, tanah liat dan semua bahan lepas lainnya termasuk lapisan tanah paling atas, sampai pada lapisan tanah keras. -
PC adalah
semen hidrolisis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak (Clinker) portland
terutama yang terdiri dari kalsium silikat (xCaO.SiO2) yang bersifat hidrolis dan digiling bersama – sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat (CaSO4.xH2O) dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain (Mineral in component). -
Aspal atau bitumen adalah suatu cairan kental yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan sedikit mengandung sulfur, oksigen, dan klor.
b. Saran
- Sebagai seorang teknik sipil kita harus lebih mengenal bahan-bahan yang akan digunakan untuk membuat suatu konstruksi sehingga konstruksi yang kita bangun memiliki nilai konstruksi yang efisien, aman dan kuat berdasarkan pengetahuan tentang bahan-bahan tersebut .
Daf tar Pustaka
http://anasaff.blogspot.com/2012/08/aspal-dan-kharakteristiknya.html.
Gare & Ti moshenko, M ekani ka Bahan 1 John ston B eer , M echanics of En gin eer i ng An onymus, M echanics of mater ial s
