pengenalan mekanik struktur

PENGENALAN MEKANIK STRUKTUR C 2007 / UNIT 1 / 1

PENGENALAN

OBJEKTIF AM :

Mempelajari dan memahami jenis-jenis daya dan jenis penyokong beserta tindakbalas.

OBJEKTIF KHUSUS:

Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat: Mentakrifkan Mekanik Struktur.  Mentakrifkan jenis-jenis daya luaran dan dalaman.  Membezakan bebanan graviti, tekanan dan tindakbalas.  Mentakrifkan struktur kejuruteraan awam.  Membezakan jenis penyokong, tindakbalas dan arah.  Mengenalpasti jumlah anu pada titik hubung dan tupang.


INPUT 1

1.0

PENGENALAN

Tubuh manusia terdiri terdiri dari beberapa anggota badan dan setiap anggota badan ini memp mempuny unyai ai pera perana nan n masi masing ng-m -mas asin ing. g. dihubungkan dihubungkan dengan dengan tulang. tulang.

Seti Setiap ap satu satu dari dari anggo anggota ta bada badan n ini ini

Bolehkah Bolehkah anda bayangkan bayangkan keadaan keadaan tubuh badan

manusia tanpa sokongan tulang. Lemah? Longlai? Mungkin juga tidak mampu untuk berdiri dengan tegak. tegak. Lihat rajah 1.0 (a) & 1.0(b).

Rajah 1.0 (a) : Tubuh manusia dengan sokongan tulang

Rajah 1.0 (b): Tubuh manusia tanpa sokongan tulang

Begitu Begitu juga juga halnya halnya jika jika dikait dikaitkan kan dengan dengan binaan binaan dalam dalam bidang bidang Kejuru Kejuruter teraan aan Awam (e/g: (e/g: bangunan dan jambatan). jambatan). Sesebuah Sesebuah bangunan tidak tidak dapat berdiri berdiri dengan kukuh tanpa sokongan daripada anggota struktur (e/g: rasuk, tiang dan papak). papak). Malah sesebuah sesebuah binaan juga perlu perlu mempunyai struktur struktur yang kuat bagi menamp menampung ung bebanan bebanan yang diterima diterimanya nya.. Oleh Oleh yang yang demiki demikian, an, analisis analisis perlu perlu dibuat untuk mendapatkan saiz, bentuk dan bahan sesuatu struktur yang paling optimum; mencakupi aspek keselamatan dan ekonomi.


1.1

MEKANIK STRUKTUR

Takrifan ‘mekanik’ :-‘mekanik’ :-- kajian tentang gerakan benda ( daya yang menyebabkan gerakan). Takrifan ‘struktur’ :‘struktur’ :- sesuatu yang terbentuk daripada pelbagai pelbagai bahagian hingga menjadi bentuk tertentu. Dari segi istilah, ‘Mekanik Struktur’ dikaitkan dengan kajian/analisis terhadap terhadap terhadap sifat-sifat sifat-sifat dan kelakuan struktur struktur apabila ia dikenakan beban atau daya. Secara rasionalnya, apabila sesuatu jasad/objek dibebankan, ia akan mengalami ubahbentuk bergantung kepada magnitud dan arah beban tersebut. (lihat rajah 1.1) Beban bertindak dari atas ke bawah

Papan melendut ke bawah

Rajah 1.1 : Ubahbentuk struktur lantai

Dengan itu, sebelum sesuatu anggota struktur boleh digunakan, mesti dipastikan ianya kukuh dan selamat selamat supaya dapat menanggung beban seriwayat hidupnya.

Mekanik struktur sangat sinonim dengan dengan perkataan beban/daya. beban/daya. Seterusnya kita akan melih melihat at dengan dengan lebih lanjut lanjut menge mengenai nai daya. daya. Alih Alih ke mukasu mukasurat rat yang selanj selanjutn utnya ya sekiranya anda telah faham konsep yang diterangkan sebelum ini.


1.2 DAYA-DAYA DAYA-DAYA LUARAN LUARAN DAN DALAMAN DALAMAN

Apakah itu daya? Bagaimana daya bertindak? Apakah kesan daya terhadap struktur? Semua persoalan di atas akan terjawab,, sila ikuti penerangan selanjutnya.

Daya adalah faktor yang penting di dalam bidang sains kejuruteraan. Ia didefinisikan sebagai suatu agen yang menghasilkan atau cenderung menghasilkan; memusnahkan atau cenderung memusnahkan pergerakan. 1.2.1

Daya Luaran

Daya luaran luaran dikaitkan dikaitkan dengan beban yang dikenakan dikenakan ke atas struktur struktur.. Ia meliputi berat struktur itu sendiri dan beban luaran yang dikenakan ke atas strukt struktur. ur.

Tindaka Tindakan n daya daya luaran luaran ini mengha menghasil silkan kan tindakbal tindakbalas as untuk

memberi memberi keseimbanga keseimbangan n kepada strukt struktur. ur. Merujuk Merujuk kepada rajah 1.2 1.2 (a), sebata sebatang ng rod AB dikena dikenakan kan daya daya luaran luaran dengan dengan magnit magnitud ud P Newton Newton (seolah-olah ditarik arah ke luar di kedua-dua hujung). A

B

P

P Rajah 1.2 (a): Daya Luaran

1.2.2

Daya Dalaman

Daya Daya dalama dalaman n adalah adalah daya yang terdapa terdapatt pada pada bahan bahan struktur struktur untuk untuk menanggung beban yang dikenakan. Daya dalaman bertindak berlawanan arah dengan daya daya luaran. Merujuk Merujuk kepada rajah rajah 1.2(b), suatu suatu struktur struktur kerangka mempunyai 3 anggota; iaitu AB, BC dan AC yang dikenakan daya daya luaran luaran dengan dengan magnitu magnitud d W Newton Newton pada titik titik B. Apabil Apabilaa daya luaran dikenakan, anggota struktur AB, BC dan AC mempunyai daya dalaman yang menentang daya luaran, W.


Sambungan.....

Daya Daya dalaman dalaman berti bertinda ndak k

berlaw berlawana anan n dengan dengan arah arah daya luar luaran. an.

Oleh Oleh

demikian, daya luaran dan daya dalaman merupakan tindakan pasangan daya dan masing-masing masing-masing boleh terbentuk samada sebagai daya mampatan mampatan atau daya tegangan.(lihat rajah 1.2 (c))

W

Daya tegangan

A

Rajah 1.2 (b) : Daya Dalaman

1.2.3

Daya mampatan

C

Rajah 1.2 (c) : Arah tindakan daya

Jenis-jenis Daya Luaran dan Dalaman

Amnya terbahagi kepada 4 jenis iaitu:(i) Daya paksi (ii) Daya ricih (iii) Daya lentur (iv) Daya putiran 1.2.3.1 1.2.3.1 Daya Paksi Paksi

Daya yang bertindak bertindak bersudut tepat dengan luas keratan jasad.

P

P Rajah 1.3 (a) : Daya Paksi


Sambungan ......

Daya Daya ini ini bert bertin indak dak sama samada da arah arah ke dala dalam m (mam (mampat patan an)) atau atau bertindak arah ke luar (tegangan) dan masing-masing; mengakibatkan ubahbentuk pemendekan (e/g: tiang -

yang menanggung beban) mengakibatkan ubahbentuk pemanjangan (e/g: beban yang digantung pada dawai spring)

1.2.3.2 Daya Ricih

Daya yang bertindak berserenjang/selari dengan luas permukaan keratan.

P Rajah 1.3 (b) : Daya Ricih

Ia mengakibatk mengakibatkan an ubahbentuk ubahbentuk ricihan ricihan (e/g: sambungan bol t dan rivet yang menanggung beban) beban)

1.2.3.3 1.2.3.3 Daya Lentur Lentur

Dua momen yang senilai dan berlawanan arah pada kedua-dua hujung .

M

M

Rajah 1.3 (c) : Daya Lentur

Ia mengakibatkan ubahbentuk lenturan (e/g:- rasuk yang membawa beban)


1.2.3.4 Daya Putiran/Ki Putiran/Kilasan lasan

Daya yang mengandungi dua momen yang sama nilai yang bertindak pada arah yang berlawanan di kedua-dua hujungnya. M

Rajah 1.3 (d): Daya Putiran

Ia meng mengaki akiba batk tkan an puta putara ran n (e/g (e/g:r :rod od berp berpus usin ing g terh terhad adap ap paks paksii memanjang)

Kata Kunci: 

Tindakan sepasang daya dalaman dan daya luaran menghasilkan keseimbangan supaya sesuatu struktur stabil dan tidak mudah gagal.



Sekiranya daya dalaman tidak dapat menanggung/menahan daya luaran, struktur tersebut akan mengalami ubahbentuk dan seterusnya gagal.



Lazimnya daya luaran bersifat sahih manakala daya dalaman bersifat maya.


1.3 BEBANAN BEBANAN GRAVITI, TEKANAN TEKANAN DAN TINDAKBALAS TINDAKBALAS

Beban graviti, tekanan dan tindakbalas merupakan suatu bentuk tindakan daya. Ketiga-tiganya mempunyai hubungkait dalam menghasilkan keseimbangan dalam tindakan daya. 1.3.1

Bebanan Graviti

Rajah 1.4 menunjukkan sebuah kotak yang diletakkan di atas satu satah mendatar. Sekiranya kotak itu mempunyai jisim, m dan tarikan graviti, g ; g ; maka berat daya kotak tersebut adalah hasil darab antara jisim dan tarikan graviti. Daya = Jisim x Tarikan Graviti

R

Atau F=mxg F = mg -2

Unit daya ialah kgms @ Newton, N

Rajah 1.4: Daya dan Tindakbalas

Tarikan Graviti = 9.81 ms-2

1.3.2

Tekanan

Sekiranya luas permukaan sentuhan antara kotak dengan satah (rujuk rajah 1.4) adalah A, maka tekanan, p yang di alami oleh permukaan dalam sentuhan ialah daya per unit luas; Tekanan = Daya / Luas Atau p=F/A

Unit tekanan Nm-2


1.3.3

Tindakbalas

Apabila Apabila jasad/kotak jasad/kotak mengenakan mengenakan daya daya sebanyak sebanyak mg mg ke atas pemukaan satah yang disentuhnya, maka terdapat daya tindakbalas, R yang sama nila nilain inya ya bert bertin indak dak ke atas atas jasa jasad d itu. itu. Tinda Tindaka kan n daya daya tind tindakb akbal alas as ini ini berlawanan arah dengan daya yang dikenakan ke atas jasad. (rujuk rajah 1.4)

Berat atau daya = jisim x graviti 1 N/m2 = 1 Pascal (Pa) Tekanan = daya / luas

1 kN/m2 = 1 kPa

Pastikan anda hafal formula formula dan unit di atas

1.4 STRUKT STRUKTUR UR

Definisi : Struktur merupakan satu sistem sambungan anggota-anggota struktur yang direkabentuk untuk menanggung beban bagi mengekalkan bentuk dan kestabilan. Contoh : Bangunan – gabungan beberapa anggota struktur seperti tiang, rasuk, papak dan kerangka. (lihat rajah 1.5) Kerangka bumbung Tiang Rasuk

Rajah 1.5 : Struktur Bangunan


1.5 JENIS-JENIS PENYOKONG, TINDAKBALAS DAN ARAH TINDAKAN

Terdapat 3 jenis penyokong iaitu (rujuk rajah 1.6): a.

Rola/penggelek •

Ia mempunyai daya tindakbalas yang bertindak bersudut tepat

dengan satah penyokong. Lazimnya dalam arah pugak. Σ

b.

Fy = 0

Pin •

Ia juga dikenali sebagai sendi dan engsel.

•

Terdapat 2 daya tindak balas yang bertindak iaitu daya pugak dan

ufuk.

c.

Σ

Fx = 0

Σ

Fy = 0

Hujung terjempit. •

Ia juga dikenali sebagai ikatan bina dalam

•

Terdapat 3 daya tindak balas iaitu daya pugak, daya ufuk dan

momen Σ

Fx = 0

Σ

Fy = 0

Σ

M=0

Rola

Pin

Hujung terjempit


Rajah 1.6 : Jenis-jenis Penyokong

1.6 JUMLAH JUMLAH ANU PADA TITIK TITIK HUBUNG HUBUNG

Bilang Bilangan an anu iaitu iaitu merujuk merujuk kepada bilanga bilangan n

nilai nilai yang perlu perlu dikira dikira atau

diketahui. diketahui. Rajah 1.7 1.7 menunjukkan menunjukkan daya tindakb tindakbalas alas dan dan arahnya arahnya sebagaima sebagaimana na yang diterangkan dalam bahagian baha gian 1.5.

Rola

Pin

Hujung terjempit

M f x f y

f x f y f y

Satu nilai anu

Dua nilai anu

Tiga nilai anu

Rajah 1.7: Daya tindakbalas dan arahnya

Pastikan anda hafal daya tindakbalas dan arahnya ia banyak membantu dalam pembelajaran yang seterusnya…. seterusnya….


AKTIVITI 1

 SEBELUM MENERUSKAN KE INPUT YANG BERIKUTNYA,

SILA UJI KEFAHAMAN ANDA.  SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI

HALAMAN BERIKUTNYA.

1.1 Berikan Berikan definisi definisi ‘Mekanik ‘Mekanik Struktur’ Struktur’.. 1.2 Berikan Berikan definisi daya daya dalaman dan daya luaran. 1.3 Nyatakan perbezaan di antara bebanan, tekanan dan tindakbalas. 1.4 Nyatakan takrifan ‘struktur’ dalam dalam Kejuruteraan Awam. 1.5 Lakarkan Lakarkan 3 jenis penyokon penyokong. g.


MAKLUMBALAS AKTIVITI 1

1.1

Mekani Mekanik k Stru Struktu kturr adal adalah ah kaji kajian an terh terhadap adap sifatsifat-sif sifat at dan kelaku kelakuan an strukt struktur ur apabila apabila ia dikenakan beban atau daya

1.2 1.2

Daya Daya luar luaran an adala adalah h beba beban n yang yang diken dikenak akan an ke atas atas stru strukt ktur ur.. Ia meli melipu puti ti bera beratt sendiri struktur dan beban luaran yang dikenaka n ke atas struktur. Daya dalaman adalah daya tindakbalas anggota struktur untuk menentang daya luaran.

1.3 1.3

Beba Bebana nan n adala adalah h daya daya yang yang dik dikena enaka kan n pada pada suat suatu u stru strukt ktur ur.. Tindakbalas adalah daya dalaman yang bertindak menentang arah tindakan daya luaran. Tekanan ialah daya per unit luas permukaan.

1.4

Definisi : Struktur merupakan satu sistem sambungan anggota-anggota struktur yang direkabentuk untuk menanggung beban bagi mengekalkan bentuk dan kestabilan

1.5

JenisJenis-jen jenis is penyok penyokong ong ialah ialah pin, pin, rola rola dan dan huju hujung ng terj terjemp empit it .Rujuk .Rujuk rajah rajah 1.8 1.8

Rola

Pin

Hujung terjempit


Rajah 1.8

PENILAIAN KENDIRI

 SEKIRANYA ANDA YAKIN TELAH MEMAHAMI UNIT 1, SILA UJI

KEFAHAMAN ANDA DALAM PENILAIAN KENDIRI DI BAWAH.  SILA HUBUNGI PENSYARAH, SEKIRANYA ADA SEBARANG

KEMUSYKILAN.  RUJUK MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.

1. Terangkan Terangkan dengan bantuan bantuan gambaraj gambarajah, ah, daya daya dalaman dalaman dan dan daya daya luaran. luaran. 2. Huraikan Huraikan daya daya paksi paksi dan daya ricih ricih dengan dengan bantuan bantuan gambaraj gambarajah. ah. 3. Bezakan daya daya graviti, graviti, daya daya tindakbalas tindakbalas dan tekanan, tekanan, sekiran sekiranya ya perlu perlu sertakan sertakan lakaran lakaran bagi membantu penerangan. 4. Dengan bantuan bantuan gambaraja gambarajah, h, lakarkan lakarkan jenis-jeni jenis-jeniss penyokong penyokong , arah arah daya tindakbalas tindakbalas dan bilangan anu.


- SELAMAT MENCUBA -

MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI 1

Daya dalaman adalah daya tindakbalas anggota struktur untuk menentang daya

1.

luaran manakala daya luaran dikaitkan dengan beban yang dikenakan ke atas struktur.

W

Arah tindakan daya dalaman anggota struktur Daya tegangan

B Daya mampatan

A

C Rajah 1.9

Rajah 1.9 menunjukkan menunjukkan suatu struktur struktur kerangka kerangka berbentuk segitiga. segitiga. Struktur Struktur ini mempunyai 3 anggota, iaitu AB, BC dan AC yang dikenakan daya luaran,W pada titik B. Apabila daya luaran , W dikenakan anggota struktur struktur AB, BC dan AC mempunyai daya dalaman yang menentang daya luaran W. Daya dalaman ini terbahagi kepada dua iaitu daya mampatan dan daya tegangan. Sekiranya daya dalaman tidak dapat menahan daya luaran, struktur tersebut akan mengalami kegagalan.


2. Daya Paksi Daya yang bertindak bersudut tepat dengan luas permukaan.

P

P Rajah 1.10

-

meng mengak akib ibat atka kan n ubah ubahbe bent ntuk uk peme pemend ndek ekan an (e/g: e/g: tiang ang yang ang menanggung beban)

-

meng mengak akib ibat atka kan n ubah ubahbe bent ntuk uk pema pemanj njan anga gan n (e/g (e/g:: beba beban n yang yang digantung pada dawai)

Daya Ricih Daya yang bertindak berserenjang dengan luas permukaan keratan.

Rajah 1.11

P

bolt dan rivet yang rivet yang Ia mengakibatkan ubahbentuk ricihan (e/g: sambungan bolt dan dibeban)


3. Daya graviti, g : bertindak dari atas ke bawah, bernilai 9.81ms-2 Daya tindakbalas, R : 

yang menentang arah daya kenaan/luaran bagi  bertindak sebagai daya dalaman yang menstabilkan jasad. Tekanan, p:  tekanan yang dialami oleh permukaan jasad yang bersentuh dengan permukaan

satah  daya per unit luas (p = F / A). R

F = mg Rajah 1.12

4.

Tindakbalas dan arah tindakan. Rujuk 1.13

Jenis Penyokong

Rola

Pin

Hujung terjempit M

Gambar

f x

Rajah

f x f y

f y

Bilangan

Satu nilai anu

f y

Dua nilai anu

Tiga nilai anu

Anu Rajah 1.13

______________________________________________________________________________________

SEKIRANYA ANDA TELAH BERJAYA MENJAWAB DENGAN BETUL, SILA BERALIH KE UNIT 2

pengenalan mekanik struktur

Recommend Documents