contoh soal analisa matriks (balok menerus) revisi2 01-07-15

65
Hal.1 dari 65 Sondra Raharja, ST CONTOH SOAL ANALISA MATRIKS METODE KEKAKUAN BIASA GAMBAR BALOK MENERUS Data Properties Penampang Tinggi balok, h = 40 Lebar balok, b = 25 Mutu beton, fc' = 250 Modulus elastisitas beton, Ec =4700 x sqrt (fc'/10) x 10 Ec = 235000 Ix = 133333.3 Span (bentang) balok, L1 = 300 Span (bentang) balok, L2 = 400 Span (bentang) balok, L3 = 300 Span (bentang) balok, L4 = 250 Jarak beban, a3 = L3/2 a3 = 150 Beban-beban yang bekerja q1 = 7.5 q2 = 6 P = 1000 M1 = 100000 M2 = 50000 Penyusunan matriks-matriks GAMBAR 1 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANG BEBAN HILANGKAN, GBRKAN DOF GAMBAR 2 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANG BEBAN HILANGKAN, KECUALI BEBAN SELARAS DOF Momen inersia balok, Ix = 1/12 x bh 3 A B C P = 1000 Kg q1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m L2/2 = 2 m L A B C D1 L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 D2 A B C L1 = 3 m L2 = 4 m L3 =

Upload: sondraraharja

Post on 11-Jul-2016

260 views

Category:

Documents


49 download

DESCRIPTION

fem

TRANSCRIPT

Hal.1 dari 65 Sondra Raharja, ST

CONTOH SOAL ANALISA MATRIKS METODE KEKAKUAN BIASA

GAMBAR BALOK MENERUS

Data Properties Penampang

Tinggi balok, h = 40Lebar balok, b = 25Mutu beton, fc' = 250Modulus elastisitas beton, Ec =4700 x sqrt (fc'/10) x 10 Ec = 235000

Ix = 133333.3Span (bentang) balok, L1 = 300Span (bentang) balok, L2 = 400Span (bentang) balok, L3 = 300Span (bentang) balok, L4 = 250Jarak beban, a3 = L3/2 a3 = 150

Beban-beban yang bekerjaq1 = 7.5q2 = 6

P = 1000M1 = 100000M2 = 50000

Penyusunan matriks-matriks

GAMBAR 1 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN HILANGKAN, GBRKAN DOF

GAMBAR 2 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN HILANGKAN, KECUALI BEBAN SELARAS DOF

Momen inersia balok, Ix = 1/12 x bh3

A B C

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 mL2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m

A B C

D1

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 m

D2

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 m

Hal.2 dari 65 Sondra Raharja, ST

Susun matrik AD, ---> gaya luar yang selaras DOF

Dari perletakan didapat DOF = 4

0 0AD = 0 AD = 0

M1 -100000M2 50000

GAMBAR 3 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN DI MASUKAN, KECUALI YG SELARAS DOF, YG SELARAS DOF DIHILANGKAN, GAMBARKANREAKSI PERLETAKAN AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

Catatan : ARL adalah reaksi perletakan semula, akibat beban primerADL adalah rekasi perletakan akibat kekangan pada posisi DOF atau gaya akibat beban terjepit yg selaras dg DOF

Freebody A- B (Bentang 1) :

GAMBAR FREEBODY SESUAI BENTANGAN YG DIKEKANGBESERTA REAKSI AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

ARL1 = q1.L1/2 = 1125 kg

ARL2 = = 56250 kg.cm

ARL3 = q1.L1/2 = 1125 kg

ADL1 = = -56250 kg.cm

Freebody B- C (Bentang2 ) :

GAMBAR FREEBODY SESUAI BENTANGAN YG DIKEKANGBESERTA REAKSI AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

ARL3 = P/2 = 500 kg

ADL1 = P.L2 / 8 = 50000 kg.cm

ARL4 = P/2 = 500 kg

ADL2 = - P.L2 / 8 = -50000 kg.cm

Bh --> orde matriks d x 1 = AD

1/12 x q1.L12

-1/12 x q1.L12

A B C

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cmq2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 mL2/2 = 2 m

ADL1 ADL2

ARL1

ARL2

ARL3 ARL4

A

ARL1

ARL2

ARL3

Hal.3 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.4 dari 65 Sondra Raharja, ST

Freebody C - D (Bentang 3) :

GAMBAR 2 . GAMBAR FREEBODY SESUAI BENTANGAN YG DIKEKANGBESERTA REAKSI AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

ARL4 = 13/32. q2.L3 = 731.25 kg

ADL2 = = 30937.5 kg.cm

ARL5 = 3/32. q2.L3 = 168.75 kg

ADL3 = = -14062.5 kg.cm

Freebody D - E (Bentang 4) :

GAMBAR 2 . GAMBAR FREEBODY SESUAI BENTANGAN YG DIKEKANGBESERTA REAKSI AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

Karena tidak ada gaya luar disepanjang bentang, maka reaksi perletakan tidak ada

ARL5 = 0 kgADL3 = 0 kg.cmARL6 = 0 kgADL4 = 0 kg.cm

Gabungkan seluruh reaksi ujung batang akibat gaya luar dan kekangan sehingga dapat disusun matriks ADL dan ARL

Pada joint B reaksi gaya ujung batang yg dijumlahkan adalah sbb :

ARL3 Btg1 + ARL3 Btg2 = 1625

ADL1 btg1 + ADL1 btg2 = -6250

Pada joint C reaksi gaya ujung batang yg dijumlahkan adalah sbb :

11/192.q2.L32

- 5/192. q2.L32

ADL2

ARL4

D

L4 = 2.5 m

ADL3

ARL5

A B

q1 = 7.5 Kg/cm

L1 = 3 m

ADL1

ARL1

ARL2

ARL3

B

L2/2 = 2 m

ADL1

ARL3

DC

q2 = 6 Kg/cm

L3/2 = 1.5 m L3/2 = 1.5 m

ADL2 ADL3

ARL4 ARL5

Hal.5 dari 65 Sondra Raharja, ST

ARL4 btg2 + ARL4 btg3 = 1231.25

ADL2 btg2 + ADL2 btg3 = -19062.5

Pada joint D reaksi gaya ujung batang yg dijumlahkan adalah sbb :

ARL5 btg3 + ARL5 btg4 = 168.75

ADL3 btg3 + ADL3 btg4 = -14062.5

Susun matriks ADL dan ARL sbb :

ADL1 -6250ADL2 = -19062.5

ADL = ADL3 -14062.5ADL4 0

ARL1 1125ARL2 56250

ARL = ARL3 = 1625ARL4 1231.25ARL5 168.75ARL6 0

Susun matriks kekakuan [S] dan matriks reaksi perletakan [ARD]

Hitung matriks akibat displacement / perpindahan yaitu matriks kekakuan [S] dan matriksreaksi perletakan semula akibat displacement [ARD]

Perpindahan 1 ---> yaitu akibat D1

UNTUK MENDAPATKAN KEKAKUANGAMBAR PERPINDAHAN 1 SATUAN (PUT. SUDUT/ROTASI) PD TITIK B

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 mARD11

ARD21

ARD31 ARD41

S11 S21

Hal.6 dari 65 Sondra Raharja, ST

GAMBAR SEMUA FREEBODYGAMBAR FREEBODY BESERTA PERPINDAHANNYA DAN REAKSI AKIBATPERPINDAHAN TSB

ARD11 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg

ARD21 = 2.Ec.Ix = 208888888.9 kg.cmL1

S11 = 4.Ec.Ix + 4.Ec.Ix = 731111111.1 kg.cmL1 L2

ARD31 = - 6.Ec.Ix + 6.Ec.Ix = -913888.8889 kg

ARD41 = - 6.Ec.Ix + 0 = -1175000 kg

S21 = 2.Ec.Ix + 0 = 156666666.7 kg.cmL2

ARD51 = 0 = 0 kg

S31 = 0 + 0 = 0 kg.cm

ARD61 = 0 = 0 kg

S41 = 0 = 0 kg.cm

Perpindahan 2 ---> yaitu akibat D2

L12

L12 L22

L22

EI

L1

θ = 1

θ = 1

ARD11

ARD21 S11

ARD31

A B

θ = 1

θ = 1B

ARD31

S11

EI

L3

ARD41

S21 S31

ARD51

C D

ARD51

S31

D

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 mARD12=0

ARD22=0

ARD32 ARD42

S12 S22

Hal.7 dari 65 Sondra Raharja, ST

UNTUK MENDAPATKAN KEKAKUANGAMBAR PERINDAHAN 1 SATUAN (PUT. SUDUT/ROTASI) PD TITIK C

Hal.8 dari 65 Sondra Raharja, ST

GAMBAR SEMUA FREEBODYGAMBAR FREEBODY BESERTA PERPINDAHANNYA DAN REAKSI AKIBATPERPINDAHAN TSB

ARD12 = 0 = 0 kg

ARD22 = 0 = 0 kg.cm

ARD32 = 0 + 6.Ec.Ix = 1175000 kg

S12 = 0 + 2.Ec.Ix = 156666666.7 kg.cmL2

ARD42 = - 6.Ec.Ix + 6.Ec.Ix = 913888.8889 kg

S22 = 4.Ec.Ix + 4.Ec.Ix = 731111111.1 kg.cmL2 L3

ARD52 = - 6.Ec.Ix + 0 = -2088888.889 kg

S32 = 2.Ec.Ix + 0 = 208888888.9 kg.cmL3

ARD62 = 0 = 0 kg

S42 = 0 = 0 kg.cm

Perpindahan 3 ---> yaitu akibat D3

L22

L22 L32

L32

EI

L1

ARD12

ARD22 S12

ARD32

A B

ARD32

S12

B

θ = 1

θ = 1EI

L3

C D

ARD42

S32

ARD52

S22

ARD52

S32

D

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 mARD13=0

ARD23=0

ARD33=0 ARD43

S13=0S23

Hal.9 dari 65 Sondra Raharja, ST

UNTUK MENDAPATKAN KEKAKUANGAMBAR PERINDAHAN 1 SATUAN (PUT. SUDUT/ROTASI) PD TITIK D

Hal.10 dari 65 Sondra Raharja, ST

GAMBAR SEMUA FREEBODYGAMBAR FREEBODY BESERTA PERPINDAHANNYA DAN REAKSI AKIBATPERPINDAHAN TSB

ARD13 = 0 = 0 kg

ARD23 = 0 = 0 kg.cm

ARD33 = 0 + 0 = 0 kg

S13 = 0 + 0 = 0 kg.cm

ARD43 = 0 + 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg

S23 = 0 + 2.Ec.Ix = 208888888.9 kg.cmL3

ARD53 = - 6.Ec.Ix + 6.Ec.Ix = 919111.1111 kg

S33 = 4.Ec.Ix + 4.Ec.Ix = 919111111.1 kg.cmL3 L4

ARD63 = - 6.Ec.Ix = -3008000 kg

S43 = 2.Ec.Ix = 250666666.7 kg.cmL4

Perpindahan 4 ---> yaitu akibat D4

L32

L32 L42

L42

EI

L1

ARD13

ARD23 S13

ARD33

A B

ARD33

S13

B

EI

L3

θ = 1

θ = 1

ARD43

S23 S33

ARD53

C D

θ = 1D

ARD53

S33

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 m L3 = 3 mARD14=0

ARD24=0

ARD34=0 ARD44=0

S14=0 S24=0

Hal.11 dari 65 Sondra Raharja, ST

UNTUK MENDAPATKAN KEKAKUANGAMBAR PERINDAHAN 1 SATUAN (PUT. SUDUT/ROTASI) PD TITIK E

Hal.12 dari 65 Sondra Raharja, ST

GAMBAR SEMUA FREEBODYGAMBAR FREEBODY BESERTA PERPINDAHANNYA DAN REAKSI AKIBATPERPINDAHAN TSB

ARD14 = 0 = 0 kg

ARD24 = 0 = 0 kg.cm

ARD34 = 0 + 0 = 0 kg

S14 = 0 + 0 = 0 kg.cm

ARD44 = 0 + 0 = 0 kg

S24 = 0 + 0 = 0 kg.cm

ARD54 = 0 + 6.Ec.Ix = 3008000 kg

S34 = 0 + 2.Ec.Ix = 250666666.7 kg.cmL4

ARD64 = - 6.Ec.Ix = -3008000 kg

S44 = 4.Ec.Ix = 501333333.3 kg.cmL4

Matriks kekakuan sbb :

S11 S12 S13 S14S21 S22 S23 S24

= S31 S32 S33 S34S41 S42 S43 S44

731111111 156666667 0 0

156666667 731111111 208888888.89 0

L42

L42

S d x d

EI

L1

ARD14

ARD24 S14

ARD34

A B

ARD34

S14

B

EI

L2

ARD44

S24 S34

ARD54

C D

ARD54

S34

D

Hal.13 dari 65 Sondra Raharja, ST

= 0 208888889 919111111.11 250666666.67

0 0 250666666.67 501333333.33

S d x d

Hal.14 dari 65 Sondra Raharja, ST

Matriks reaksi perletakan (ARD) karena displacement (akibat beban rotasi 1 satuan) sbb :

ARD11 ARD12 ARD13 ARD14ARD21 ARD22 ARD23 ARD24

= ARD31 ARD32 ARD33 ARD34ARD41 ARD42 ARD43 ARD44ARD51 ARD52 ARD53 ARD54ARD61 ARD62 ARD63 ARD64

2088888.9 0 0 0208888889 0 0 0

= -913888.89 1175000 0 0-1175000 913888.89 2088888.889 0

0 -2088889 919111.1111 30080000 0 -3008000 -3008000

Mencari Displacement dari DOF

Invers matriks kekakuan

731111111 156666667 0 0

156666667 731111111 208888888.89 0

S = 0 208888889 919111111.11 250666666.67

0 0 250666666.67 501333333.33

1.4392E-009 -3.335E-010 8.775864E-011 -4.38793E-011

-3.335E-010 1.5563E-009 -4.09540E-010 2.047702E-010

= 8.7759E-011 -4.095E-010 1.367572E-009 -6.83786E-010

-4.388E-011 2.0477E-010 -6.83786E-010 2.336574E-009

1.4392E-009 -3.335E-010 8.775864E-011 -4.38793E-011

D = -3.335E-010 1.5563E-009 -4.09540E-010 2.047702E-010

8.7759E-011 -4.095E-010 1.367572E-009 -6.83786E-010

-4.388E-011 2.0477E-010 -6.83786E-010 2.336574E-009

1.4392E-009 -3.335E-010 8.775864E-011 -4.38793E-011

D = -3.335E-010 1.5563E-009 -4.09540E-010 2.047702E-010

8.7759E-011 -4.095E-010 1.367572E-009 -6.83786E-010

-4.388E-011 2.0477E-010 -6.83786E-010 2.336574E-009

-7.10E-006 radD = 7.302E-005 rad

-0.000159 rad0.0001792 rad

ARDr x d

ARDr x d

D = S-1 .(AD - ADL)

S-1

Hal.15 dari 65 Sondra Raharja, ST

HITUNG REAKSI PERLETAKAN MATRIKS AR

AR = ARL + ARD.D

1125 2088888.8889 0 0

56250 208888888.89 0 0

AR = 1625 + -913888.88889 1175000 0

1231.25 -1175000 913888.88889 2088888.9

168.75 0 -2088888.8889 919111.11

0 0 0 -3008000

1125 -14.825847846 1110.1742

56250 -1482.5847846 54767.415

AR = 1625 + 92.279159028 = 1717.2792

1231.25 -257.0104835 974.23952

168.75 240.46115949 409.21116

0 -60.903987168 -60.903987

A B C

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 mL2/2 = 2 m

AR1

AR2

AR3 AR4

Hal.16 dari 65 Sondra Raharja, ST

cmcmkg/cm2kg/cm2

cm4cmcmcmcmcm

kg/cmkg/cmkgkg.cmkg.cm

h

b

D E

L4 = 2.5 mL3/2 = 1.5 m

M1=-100000 Kg.cmM2=50000 Kg.cm

D E

L4 = 2.5 mL3 = 3 m

D3 D4

D E

L4 = 2.5 mL3 = 3 m

M1 M2

Hal.17 dari 65 Sondra Raharja, ST

Bh --> orde matriks d x 1 = AD4x1

D E

q2 = 6 Kg/cm

L4 = 2.5 mL3/2 = 1.5 m

ADL3 ADL4

ARL5 ARL6

A B

q1 = 7.5 Kg/cm

L1 = 3 m

ADL1

ARL1 ARL3

B C

P = 1000 Kg

L2/2 = 2 m L2/2 = 2 m

ADL1 ADL2

ARL4

Hal.18 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.19 dari 65 Sondra Raharja, ST

Gabungkan seluruh reaksi ujung batang akibat gaya luar dan kekangan sehingga dapat disusun matriks ADL dan ARL

kg

kg.cm

DC

q2 = 6 Kg/cm

L3/2 = 1.5 m L3/2 = 1.5 m

ADL3

ARL4 ARL5

E

L4 = 2.5 m

ADL4

ARL6

C

P = 1000 Kg

L2/2 = 2 m

ADL2

ARL4

Hal.20 dari 65 Sondra Raharja, ST

kg

kg.cm

kg

kg.cm

Hitung matriks akibat displacement / perpindahan yaitu matriks kekakuan [S] dan matriks

D E

L4 = 2.5 mARD51=0 ARD61=0

S31 =0 S41 =0

Hal.21 dari 65 Sondra Raharja, ST

(kg/cm2 x cm4 )/ cm2

(kg/cm2 x cm4 )/ cm

(kg/cm2 x cm4 )/ cm

θ = 1

EI

L2

C

S21

ARD41

EI

L4

S41

ARD61

E

D E

L4 = 2.5 mARD52 ARD62=0

S32S42 =0

Hal.22 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.23 dari 65 Sondra Raharja, ST

EI

L2

θ = 1

θ = 1S22

ARD42

C

EI

L4

ARD52

S42

ARD62

E

D E

L4 = 2.5 mL3 = 3 mARD53 ARD63

S33 S43

Hal.24 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.25 dari 65 Sondra Raharja, ST

EI

L2

ARD33

S23

ARD43

C

θ = 1

EI

L4

E

ARD53

S43

ARD63

D E

L4 = 2.5 mL3 = 3 mARD54 ARD64

S34 S44

Hal.26 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.27 dari 65 Sondra Raharja, ST

EI

L2

ARD34

S24

ARD44

C

EI

L3

θ = 1

θ = 1S44

ARD64

E

Hal.28 dari 65 Sondra Raharja, ST

Hal.29 dari 65 Sondra Raharja, ST

Matriks reaksi perletakan (ARD) karena displacement (akibat beban rotasi 1 satuan) sbb :

0 -6250

0 - -19062.5

-100000 -14062.5

50000 0

6250

19062.5

-85937.5

50000

Hal.30 dari 65 Sondra Raharja, ST

0 -7.09748E-006

0 7.301519E-005

0 X -0.0001589734

0 0.0001792207

3008000

-3008000

kg -> AR1kg.cm -> AR2

kg -> AR3kg -> AR4kg -> AR5kg -> AR6

D E

L4 = 2.5 mL3/2 = 1.5 m

M1=-100000 Kg.cmM2=50000 Kg.cm

AR5 AR6

04/23/2016 17:25:45

Hal.31 dari 65 Sondra Raharja, ST

CONTOH SOAL ANALISA MATRIKS METODE KEKAKUAN LANGSUNG

GAMBAR BALOK MENERUS

Data Properties Penampang

Tinggi balok, h = 40 cmLebar balok, b = 25 cmMutu beton, fc' = 250 kg/cm2Modulus elastisitas beton, Ec =4700 x sqrt (fc'/10) x 10 Ec = 235000 kg/cm2

Ix = 133333.3 cm4Span (bentang) balok, L1 = 300 cmSpan (bentang) balok, L2 = 400 cmSpan (bentang) balok, L3 = 300 cmSpan (bentang) balok, L4 = 250 cmJarak beban, a3 = L3/2 a3 = 150 cm

Beban-beban yang bekerjaq1 = 7.5 kg/cmq2 = 6 kg/cm

P = 1000 kgM1 = 100000 kg.cmM2 = 50000 kg.cm

I. HITUNG MATRIKS KEKAKUAN BATANG [SM]

1. Matriks Kekakuan untuk Batang 1 - Perpindahan/Displacement arah 1 --> D1 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM11 = 12.Ec.Ix = 13925.92593 kg/cm SM31 = - 12.Ec.Ix =

SM21 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg SM41 = 6.Ec.Ix =

Momen inersia balok, Ix = 1/12 x bh3

L13 L13

L12 L12

b

j

D1

D2 k

i

D3

D4

A B DC

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m L4 = 2.5 mL2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m

M1=-100000 Kg.cm

EI

L1

SM11

SM21

SM31

SM41A

B

04/23/2016 17:25:45

Hal.32 dari 65 Sondra Raharja, ST

- Perpindahan/Displacement arah 2 --> D2 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM12 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg/cm SM32 = - 6.Ec.Ix =

SM22 = 4.Ec.Ix = 417777778 kg SM42 = 2.Ec.Ix =L1 L1

- Perpindahan/Displacement arah 3 --> D3 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM13 = - 12.Ec.Ix = -13925.9259 kg/cm SM33 = 12.Ec.Ix =

SM23 = -6.Ec.Ix = -2088888.89 kg SM43 = -6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 4 --> D4 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM14 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg/cm SM34 = - 6.Ec.Ix =

SM24 = 2.Ec.Ix = 208888889 kg SM44 = 4.Ec.Ix =L1 L1

L12 L12

L13 L13

L12 L12

L12 L12

θ = 1

θ = 1EI

L1

A B

SM12

SM42

SM32

SM22

EI

L1

SM13

A

BSM23

SM33

SM43

EI

L1

θ = 1

θ = 1

SM14

SM24 SM44

SM34

A B

04/23/2016 17:25:45

Hal.33 dari 65 Sondra Raharja, ST

Susun matriks kekakuan batang 1

SM11 SM12 SM13 SM14SM1 = SM21 SM22 SM23 SM24

SM31 SM32 SM33 SM34SM41 SM42 SM43 SM44

13925.925926 2088888.8889 -13925.92593 2088888.8889

SM1 = 2088888.8889 417777777.78 -2088888.889 208888888.89

-13925.92593 -2088888.889 13925.925926 -2088888.889

2088888.8889 208888888.89 -2088888.889 417777777.78

2. Matriks Kekakuan untuk Batang 2 - Perpindahan/Displacement arah 1 --> D1 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM11 = 12.Ec.Ix = 5875 kg/cm SM31 = - 12.Ec.Ix =

SM21 = 6.Ec.Ix = 1175000 kg SM41 = 6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 2 --> D2 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM12 = 6.Ec.Ix = 1175000 kg/cm SM32 = - 6.Ec.Ix =

SM22 = 4.Ec.Ix = 313333333 kg SM42 = 2.Ec.Ix =L2 L2

- Perpindahan/Displacement arah 3 --> D3 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNG

L23 L23

L22 L22

L22 L22

EI

L2

SM11

SM21

SM31

SM41B

C

θ = 1

θ = 1EI

L2

B C

SM12

SM42

SM32

SM22

EI

L2

SM13

B

CSM23

SM33

SM43

04/23/2016 17:25:45

Hal.34 dari 65 Sondra Raharja, ST

BATANG

SM13 = - 12.Ec.Ix = -5875 kg/cm SM33 = 12.Ec.Ix =

SM23 = -6.Ec.Ix = -1175000 kg SM43 = -6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 4 --> D4 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM14 = 6.Ec.Ix = 1175000 kg/cm SM34 = - 6.Ec.Ix =

SM24 = 2.Ec.Ix = 156666667 kg SM44 = 4.Ec.Ix =L2 L2

Susun matriks kekakuan batang 2

SM11 SM12 SM13 SM14SM2 = SM21 SM22 SM23 SM24

SM31 SM32 SM33 SM34SM41 SM42 SM43 SM44

5875 1175000 -5875 1175000

SM2 = 1175000 313333333.33 -1175000 156666666.67

-5875 -1175000 5875 -1175000

1175000 156666666.67 -1175000 313333333.33

3. Matriks Kekakuan untuk Batang 3 - Perpindahan/Displacement arah 1 --> D1 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM11 = 12.Ec.Ix = 13925.92593 kg/cm SM31 = - 12.Ec.Ix =

SM21 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg SM41 = 6.Ec.Ix =

L23 L23

L22 L22

L22 L22

L33 L33

L32 L32

EI

L2

θ = 1

θ = 1

SM14

SM24 SM44

SM34

B C

EI

L3

SM11

SM21

SM31

SM41C

D

04/23/2016 17:25:46

Hal.35 dari 65 Sondra Raharja, ST

- Perpindahan/Displacement arah 2 --> D2 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM12 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg/cm SM32 = - 6.Ec.Ix =

SM22 = 4.Ec.Ix = 417777778 kg SM42 = 2.Ec.Ix =L3 L3

- Perpindahan/Displacement arah 3 --> D3 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM13 = - 12.Ec.Ix = -13925.9259 kg/cm SM33 = 12.Ec.Ix =

SM23 = -6.Ec.Ix = -2088888.89 kg SM43 = -6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 4 --> D4 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM14 = 6.Ec.Ix = 2088888.889 kg/cm SM34 = - 6.Ec.Ix =

SM24 = 2.Ec.Ix = 208888889 kg SM44 = 4.Ec.Ix =L3 L3

L32 L32

L33 L33

L32 L32

L32 L32

θ = 1

θ = 1EI

L3

C D

SM12

SM42

SM32

SM22

EI

L3

θ = 1

θ = 1

SM14

SM24 SM44

SM34

C D

EI

L3

SM13

C

DSM23

SM33

SM43

04/23/2016 17:25:46

Hal.36 dari 65 Sondra Raharja, ST

Susun matriks kekakuan batang 3

SM11 SM12 SM13 SM14SM3 = SM21 SM22 SM23 SM24

SM31 SM32 SM33 SM34SM41 SM42 SM43 SM44

13925.925926 2088888.8889 -13925.92593 2088888.8889

SM3 = 2088888.8889 417777777.78 -2088888.889 208888888.89

-13925.92593 -2088888.889 13925.925926 -2088888.889

2088888.8889 208888888.89 -2088888.889 417777777.78

4. Matriks Kekakuan untuk Batang 4 - Perpindahan/Displacement arah 1 --> D1 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM11 = 12.Ec.Ix = 24064 kg/cm SM31 = - 12.Ec.Ix =

SM21 = 6.Ec.Ix = 3008000 kg SM41 = 6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 2 --> D2 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM12 = 6.Ec.Ix = 3008000 kg/cm SM32 = - 6.Ec.Ix =

SM22 = 4.Ec.Ix = 501333333 kg SM42 = 2.Ec.Ix =L4 L4

- Perpindahan/Displacement arah 3 --> D3 (Translasi arah sb-Y)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

L43 L43

L42 L42

L42 L42

EI

L4

SM11

SM21

SM31

SM41D

E

θ = 1

θ = 1EI

L4

D E

SM12

SM42

SM32

SM22

EI

L4

SM13

D

ESM23

SM33

SM43

04/23/2016 17:25:46

Hal.37 dari 65 Sondra Raharja, ST

SM13 = - 12.Ec.Ix = -24064 kg/cm SM33 = 12.Ec.Ix =

SM23 = -6.Ec.Ix = -3008000 kg SM43 = -6.Ec.Ix =

- Perpindahan/Displacement arah 4 --> D4 (Rotasi arah sb-Z)

GAMBAR FREEBODY BALOK DG PERPINDAHAN DAN REAKSI UJUNGBATANG

SM14 = 6.Ec.Ix = 3008000 kg/cm SM34 = - 6.Ec.Ix =

SM24 = 2.Ec.Ix = 250666667 kg SM44 = 4.Ec.Ix =L4 L4

Susun matriks kekakuan batang 4

SM11 SM12 SM13 SM14SM4 = SM21 SM22 SM23 SM24

SM31 SM32 SM33 SM34SM41 SM42 SM43 SM44

24064 3008000 -24064 3008000

SM4 = 3008000 501333333.33 -3008000 250666666.67

-24064 -3008000 24064 -3008000

3008000 250666666.67 -3008000 501333333.33

II. SUSUN MATRIKS KEKAKUAN TITIK KUMPUL [Sj]

Matriks Sj disusun dari matriks SM

13925.925926 2088888.8889 -13925.92593 2088888.8889

SM1 = 2088888.8889 417777777.78 -2088888.889 208888888.89

-13925.92593 -2088888.889 13925.925926 -2088888.889 PENJUMLAHAN GAYA DI JOINT DILAKUKAN2088888.8889 208888888.89 -2088888.889 417777777.78 HANYA PADA TITIK / JOINT YANG TERJADI PERPINDAHAN

(DISPLACEMENT)

5875 1175000 -5875 1175000

SM2 = 1175000 313333333.33 -1175000 156666666.67

-5875 -1175000 5875 -1175000

1175000 156666666.67 -1175000 313333333.33

13925.925926 2088888.8889 -13925.92593 2088888.8889

SM3 = 2088888.8889 417777777.78 -2088888.889 208888888.89

-13925.92593 -2088888.889 13925.925926 -2088888.889

2088888.8889 208888888.89 -2088888.889 417777777.78

24064 3008000 -24064 3008000

SM4 = 3008000 501333333.33 -3008000 250666666.67

-24064 -3008000 24064 -3008000

L43 L43

L42 L42

L42 L42

EI

L4

θ = 1

θ = 1

SM14

SM24 SM44

SM34

D E

04/23/2016 17:25:46

Hal.38 dari 65 Sondra Raharja, ST

3008000 250666666.67 -3008000 501333333.33

GAMBARKAN POSISI DOF UTK TATAULANG SJ

1 2 3 4 5 6 7

1 13925.925926 2088888.8889 -13925.92593 2088888.8889 0 0 0

2 2088888.8889 417777777.78 -2088888.889 208888888.89 0 0 0

3 -13925.92593 -2088888.889 19800.925926 -913888.8889 -5875 1175000 0

4 2088888.8889 208888888.89 -913888.8889 731111111.11 -1175000 156666667 0

Sj = 5 0 0 -5875 -1175000 19800.926 913888.89 -13925.92593

6 0 0 1175000 156666666.67 913888.89 731111111 -2088888.889

7 0 0 0 0 -13925.926 -2088889 37989.925926

8 0 0 0 0 2088888.9 208888889 919111.11111

9 0 0 0 0 0 0 -24064

10 0 0 0 0 0 0 3008000

5 6 7 D1 8 D2 9

1 2 3 4 5 6 7

1 731111111.11 156666666.67 0 0 2088888.9 208888889 -913888.8889

2 156666666.67 731111111.11 208888888.89 0 0 0 1175000

3 0 208888888.89 919111111.11 250666666.67 0 0 0

4 0 0 250666666.67 501333333.33 0 0 0

Sj = 5 2088888.8889 0 0 0 13925.926 2088888.9 -13925.92593

6 208888888.89 0 0 0 2088888.9 417777778 -2088888.889

7 -913888.8889 1175000 0 0 -13925.926 -2088889 19800.925926

8 -1175000 913888.88889 2088888.8889 0 0 0 -5875

9 0 -2088888.889 919111.11111 3008000 0 0 0

10 0 0 -3008000 -3008000 0 0 0

Bentuk matriks Sj yang ditataulang (re-arrangement) ---> berdasarkan posisi DOF

SFF SFR

1

2

3

4

3

4

5

6

Pertemuan joint dijumlahkan (digabungkan)

5

6

7

8 8

D1

1

2

A B DC

3

4

5

6

7

8D2D1 D3 D4

A B DC

D1

L1 = 3 m L2 = 4 m L4 = 2.5 mL3 = 3 m

D2 D3

04/23/2016 17:25:46

Hal.39 dari 65 Sondra Raharja, ST

Sj =

731111111.11 156666666.67 0 0

156666666.67 731111111.11 208888888.89 0

= 0 208888888.89 919111111.11 250666666.67

0 0 250666666.67 501333333.33

1.4392418E-009 -3.334828E-010 8.7758644E-011 -4.387932E-011

-3.334828E-010 1.5562533E-009 -4.095403E-010 2.0477017E-010

= 8.7758644E-011 -4.095403E-010 1.3675722E-009 -6.837861E-010

-4.387932E-011 2.0477017E-010 -6.837861E-010 2.3365739E-009

III. SUSUN MATRIKS VEKTOR AKSI (GAYA) KOMBINASI [Ac]

Ac = Aj + AE

Aj ---> Beban aksi di joint

GAMBARKAN POSISI BEBAN LUAR PADA DOF

0 00 00 00 0

Aj = 0 = 00 00 0

- M1 -1000000 0

M2 50000

Hitung reaksi di ujung batang freebody (AML) ---> Beban dimasukkan kecuali beban aksi di joint

GAMBARKAN BALOK SEMULA DG BEBAN, KECUALI BEBAN DIJOINT

Freebody A - B :

GAMBARKAN FREEBODY, BEBAN DAN REAKSINYA

AML1 = q1.L1/2 = 1125 kg

SRF SRR

Didapatkan matriks SFF

SFF

Hitung invers matriks SFF

SFF(-1)

1

2 4Urutan Penomoran

A B DC

L1 = 3 m L2 = 4 m L4 = 2.5 mL3 = 3 m

M1

A B DC E

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cmq2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m L4 = 2.5 mL2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m

q1 = 7.5 Kg/cmAML2

DI TITIK A

DI TITIK B

DI TITIK C

DI TITIK D

DI TITIK E

04/23/2016 17:25:46

Hal.40 dari 65 Sondra Raharja, ST

AML2 = = 56250 kg.cm

AML3 = q1.L1/2 = 1125 kg

AML4 = = -56250 kg.cm

Freebody B - C :

GAMBARKAN FREEBODY, BEBAN DAN REAKSINYA

AML1 = P/2 = 500 kg

AML2 = P.L2 / 8 = 50000 kg.cm

AML3 = P/2 = 500 kg

AML4 = - P.L2 / 8 = -50000 kg.cm

Freebody C - D :

GAMBARKAN FREEBODY, BEBAN DAN REAKSINYA

AML1 = 13/32. q2.L3 = 731.25 kg

AML2 = = 30937.5 kg.cm

AML3 = 3/32. q2.L3 = 168.75 kg

AML4 = = -14062.5 kg.cm

Freebody D - E :

GAMBARKAN FREEBODY, BEBAN DAN REAKSINYA

AML1 = 0 = 0 kg

AML2 = 0 = 0 kg.cm

AML3 = 0 = 0 kg

AML4 = 0 = 0 kg.cm

Susun matriks AE dari matriks AML

1125AM1 = 56250

1125-56250

1125 -1125500 56250 -56250

AM2 = 50000 1625 -1625500 -6250 6250

-50000 1231.25 -1231.25AE = - -19062.5 AE = 19062.5

731.25 168.75 -168.75AM3 = 30937.5 -14062.5 14062.5

168.75 0 0

1/12 x q1.L12

-1/12 x q1.L12

11/192.q2.L32

- 5/192. q2.L32

A

L1 = 3 mAML1

B

P = 1000 Kg

L2/2 = 2 m

AML2

AML1

C

q2 = 6 Kg/cm

L3/2 = 1.5 m

AML2

AML1

D

L4 = 2.5 m

AML2

AML1

04/23/2016 17:25:46

Hal.41 dari 65 Sondra Raharja, ST

-14062.5 0 0

0AM4 = 0

00

04/23/2016 17:25:46

Hal.42 dari 65 Sondra Raharja, ST

Susun matriks Ac

1 0 -1125 -1125 52 0 -56250 -56250 63 0 -1625 -1625 74 0 6250 6250 D1

Ac = 5 0 + -1231.25 = -1231.25 86 0 19062.5 19062.5 D27 0 -168.75 -168.75 98 -100000 14062.5 -85937.5 D39 0 0 0 1010 50000 0 50000 D4

1 62502 19062.5 ---> AFC3 -85937.54 50000 Ac = AFC

Ac = 5 -1125 ARC6 -562507 -1625 ---> ARC8 -1231.259 -168.7510 0

Didapat matriks AFC dan ARC

6250 -1125AFC = 19062.5 -56250

-85937.5 ARC = -162550000 -1231.25

-168.750

1.43924E-009 -3.33483E-010 8.77586E-011 -4.38793E-011 6250

-3.33483E-010 1.55625E-009 -4.09540E-010 2.04770E-010 x 19062.5

8.77586E-011 -4.09540E-010 1.36757E-009 -6.83786E-010 -85937.5

-4.38793E-011 2.04770E-010 -6.83786E-010 2.33657E-009 50000

-7.097480E-006

7.3015192E-005

-0.0001589734

0.0001792207

V. HITUNG REAKSI PERLETAKAN [AR]

1125 2088888.8889 0 0 0 -7.097480E-006

56250 208888888.89 0 0 0 7.3015192E-005

AR = 1625 + -913888.8889 1175000 0 0 x -0.0001589734

1231.25 -1175000 913888.88889 2088888.8889 0 0.0001792207

168.75 0 -2088888.889 919111.11111 3008000

0 0 0 -3008000 -3008000

Tata ulang (re-arrangement) matriks Ac

IV. HITUNG PERPINDAHAN (DISPLACEMENT) [ DF ]

DF = SFF (-1). AFC

DF =

DF =

AR = -ARC + SRF.DF

04/23/2016 17:25:46

Hal.43 dari 65 Sondra Raharja, ST

1125 -14.8258478 1110.174152 1110.17415256250 -1482.58478 54767.41522 54767.415221625 + 92.27915903 = 1717.279159 1717.279159

AR = 1231.25 -257.010484 974.2395165 974.2395165168.75 240.4611595 409.2111595 409.2111595

0 -60.9039872 -60.9039872 -60.9039872

A B DC

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m L4 = 2.5 mL2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 m

M1=-100000 Kg.cm

AR1

AR2

AR3 AR4 AR5

04/23/2016 17:25:46

Hal.44 dari 65 Sondra Raharja, ST

-13925.926 kg/cm

2088888.9 kg

h

E

L4 = 2.5 m

M2=50000 Kg.cm

04/23/2016 17:25:46

Hal.45 dari 65 Sondra Raharja, ST

-2088889 kg/cm

208888889 kg

13925.926 kg/cm

-2088889 kg

-2088889 kg/cm

417777778 kg

04/23/2016 17:25:46

Hal.46 dari 65 Sondra Raharja, ST

-5875 kg/cm

1175000 kg

-1175000 kg/cm

156666667 kg

04/23/2016 17:25:46

Hal.47 dari 65 Sondra Raharja, ST

5875 kg/cm

-1175000 kg

-1175000 kg/cm

313333333 kg

-13925.926 kg/cm

2088888.9 kg

04/23/2016 17:25:46

Hal.48 dari 65 Sondra Raharja, ST

-2088889 kg/cm

208888889 kg

13925.926 kg/cm

-2088889 kg

-2088889 kg/cm

417777778 kg

04/23/2016 17:25:46

Hal.49 dari 65 Sondra Raharja, ST

-24064 kg/cm

3008000 kg

-3008000 kg/cm

250666667 kg

04/23/2016 17:25:46

Hal.50 dari 65 Sondra Raharja, ST

24064 kg/cm

-3008000 kg

-3008000 kg/cm

501333333 kg

PENJUMLAHAN GAYA DI JOINT DILAKUKANHANYA PADA TITIK / JOINT YANG TERJADI PERPINDAHAN(DISPLACEMENT)

04/23/2016 17:25:46

Hal.51 dari 65 Sondra Raharja, ST

8 9 10

0 0 0 50 0 0 60 0 0 70 0 0 D1

2088888.89 0 0 8208888889 0 0 D2919111.111 -24064 3008000 9919111111 -3008000 250666667 D3-3008000 24064 -3008000 10

250666667 -3008000 501333333 D4

D3 10 D4

8 9 10

-1175000 0 0

913888.889 -2088889 0

2088888.89 919111.11 -3008000

0 3008000 -3008000

0 0 0

0 0 0

-5875 0 0

19800.9259 -13925.926 0

-13925.9259 37989.926 -24064

0 -24064 24064

7 9

10

E

9

10

E

L4 = 2.5 m

D4

04/23/2016 17:25:46

Hal.52 dari 65 Sondra Raharja, ST

3

E

L4 = 2.5 m

M2

E

L4 = 2.5 m

AML4

04/23/2016 17:25:46

Hal.53 dari 65 Sondra Raharja, ST

B

AML3

C

P = 1000 Kg

L2/2 = 2 m

AML4

AML3

D

q2 = 6 Kg/cm

L3/2 = 1.5 m

AML4

AML3

E

L4 = 2.5 m

AML4

AML3

04/23/2016 17:25:46

Hal.54 dari 65 Sondra Raharja, ST

04/23/2016 17:25:47

Hal.55 dari 65 Sondra Raharja, ST

04/23/2016 17:25:47

Hal.56 dari 65 Sondra Raharja, ST

--> AR1 --> AR2 --> AR3 --> AR4 --> AR5 --> AR6

E

L4 = 2.5 m

M2=50000 Kg.cm

AR6

GAMBAR 1 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN HILANGKAN, GBRKAN DOF

GAMBAR 2 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN HILANGKAN, KECUALI BEBAN SELARAS DOF

GAMBAR 1 . GAMBAR BALOK MENERUS DIKEKANGBEBAN DI MASUKAN, KECUALI YG SELARAS DOF, YG SELARAS DOF DIHILANGKAN, GAMBARKANREAKSI PERLETAKAN AKIBAT KEKANGAN (ARL DAN ADL)

A B C

P = 1000 Kgq1 = 7.5 Kg/cm q2 = 6 Kg/cm

L1 = 3 m L2/2 = 2 m L3/2 = 1.5 mL2/2 = 2 m

EI

L

θ = 1

θ = 1

ARD11

ARD21 S11

ARD31

A B

EI

L3

ARD41

S21 S31

ARD51

C D

A B C

L1 = 3 m L2 = 4 mARD14=0

ARD24=0

ARD34=0 ARD44=0

S14=0 S24=0

EI

L

L

D E

q2 = 6 Kg/cm

L3/2 = 1.5 m L4 = 2.5 mL3/2 = 1.5 m

M1=-100000 Kg.cmM2=50000 Kg.cm

θ = 1

θ = 1EI

L

A B

ARD31

S21S11

EI

L4

ARD51

S31 S41

ARD61

D E

D E

L4 = 2.5 mL3 = 3 mARD54 ARD64

S34 S44

EI

B

S21

ARD41