Tampilkan postingan dengan label Teknik sipil. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Teknik sipil. Tampilkan semua postingan

Rabu, 09 November 2011

mekrek 1 (mekanika rekayasa)

1. Mekanika rekayasa

Mekanika teknik atau dikenal juga sebagai mekanika rekayasa atau analisa struktur merupakan bidang ilmu utama yang dipelajari di ilmu teknik sipil. Pokok utama dari ilmu tersebut adalah mempelajari perilaku struktur terhadap beban yang bekerja padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya adalah lendutan dan gaya-gaya (gaya reaksi dan gaya internal).
Dalam mempelajari perilaku struktur maka hal-hal yang banyak dibicarakan adalah:
-   Stabilitas
-   keseimbangan gaya
-   kompatibilitas antara deformasi dan jenis tumpuannnya elastisitas
Dengan mengetahui gaya-gaya dan lendutan yang terjadi maka selanjutnya struktur tersebut dapat direncanakan atau diproporsikan dimensinya berdasarkan material yang digunakan sehingga aman dan nyaman (lendutannya tidak berlebihan) dalam menerima beban tersebut.

2. Gaya luar
Adalah muatan dan reaksi yang menciptakan kestabilan atau keseimbangan konstruksi. Muatan yang membebani suatu kontruksi akan dirambatkan oleh kontruksi ke dalam tanah melalui pondasi. Gaya-gaya dari tanah yang memberikan perlawanan terhadap gaya rambat tersebut dinamakan reaksi.

·         Muatan adalah beban yang membebani suatu konstruksi baik berupa berat kendaraan, kekuatan angin, dan berat angin.                                                                                                                                                                              
Muatan-muatan tersebut mempunyai besaran, arah, dan garis kerja, misalnya:
-   Angin bekerja tegak lurus bidang yang menentangnya, dan diperhitungkan misalnya 40 kN/m2, arahnya umum mendatar.
-   Berat kendaraan, merupakan muatan titik yang mempunyai arh gaya tegak lurus bidang singgung roda, dengan besaran misalnya 5 tN.
-   Daya air, bekerja tegak lurus dinding di mana ada air, besarnya daya air dihitung secara hidrostatis, makin dalam makin besar dayanya.
Berdasarkan pengertian tersebut muatan-muatan dapat dibedakan atas beberapa kelompok menurut cara kerjanya.

1.      Ada muatan yang bekerjanya sementara dan ada pula yang terus-menerus (permanen). Mutan yang dimaksud adalah:
1.1.       Muatan mati, yaitu muatan tetap pada konstruksi yang tidak dapat dipindahkan atau tidak habis. Misalnya:
Ø  Berat sendiri konstruksi beton misalnya 2200 kN/m3 , dan
Ø  Berat tegel pada pelat lantai misalnya 72 kN/m2.

2.      Ada muatan yang garis kerjanya dianggap suatu titik, ada yang tersebar. Muatan yang dimaksud adalah:
2.1.      Muatan titik atau muatan terpusat. Yaitu muatan yang garis kerjanya dianggap bekerja melalui satu titik, misalnya:
Ø   Berat seseorang melalui kaki misalnya 60 kN dan
Ø   Berat kolom pada pondasi misalnya 5000 kN;

Muatan terbagi ini dapat dijabarkan sebagai berikut:
Ø  Muatan terbagi rata, yaitu muatan terbagi yang dianggap sama pada setiap satuan luas.
Ø  Muatan terbagi tidak rata teratur, yaitu muatan yang terbagi tidak sama berat untuk setiap satuan luas.

3.      Muatan momen, yaitu muatan momen akibat dari muatan titik pada konstruksi sandaran. Gaya horizontal pada sandaran menyebabkan momen pada balok.

4.      Muatan puntir, suatu gaya nonkoplanar mungkin bekerja pada suatu balok sehingga menimbulkan suatu muatan puntir, namun masih pada batas struktur statik tertentu.


5.      Dalam kehiduypan sehari-hari sering dijumpai muatan yang bekerjanya tidak langsung pada konstruksi, seperti penutup atap ditumpu oleh gording dan tidak langsung pada kuda-kuda.


·         Perletakan
Perletakan adalah suatu konstruksi direncanakan untuk suatau keperluan tertentu.
Tugas utama suatu konstruksi adalah mengumpulkan gaya akibat muatan yang bekerja padanya dan meneruskannya ke bumi. Untuk melaksanakan tugasnya dengan baik maka konstruksi harus berdiri dengan kokoh. Rosenthal menyatakan bahwa semua beban diteruskan ke bumi melalui sesingkat-singkatnya.
           
Kondisi yang harus dipertimbangkan?

Pertama yang harus dipertimbangkan adalah stabilitas konstruksi. Suatu konstruksi akan stabil bila konstruksi diletakkan di atas pondasi yang baik. Pondasi akan melawan gaya aksi yang diakibatkan oleh muatan yang diteruskan oleh konstruksi kepada pondasi. Gaya lawan yang ditimbulkan pada pondasi disebut: Reaksi. Dalam kasus ini pondasi digambarkan sebagai perletakan. Berikut ini diuraikan tiga jenis perletakan yang merupakan jenis perletakan yang umum digunakan. Yaitu perletakan yang dapat menahan momen, gaya vertikal dan gaya horizontal.dan ada maca-macam perletakan yang perlu dipahami yaitu:
Ø  Perletakan sendi, yaitu perletakan terdiri dari poros dan lubang sendi. Pada perletakan demikian dianggap sendinya licin sempurna, sehingga gaya singgung antara poros dan sendi tetap normal terhadap bidang singgung, dan arah gaya ini akan melalui pusat poros.
Ø  Perletakan geser, yaitu perletakan yang selalu memiliki lubang sendi. Apabila poros ini licin sempurna maka poros ini hanya dapat meneruskan gaya yang tegak lurus bidang singgung di mana poros ini diletakkan.
Ø  Perletakan pendel, yaitu suatu perletakan yang titik tangkap dan garis kerjanya diketahui.
Ø  Perletakan jepit, perletakan ini seolah-olah dibuat dari balok yang ditanamkan pada perletakannya, demikian sehingga mampu menahan gaya-gaya maupun momen dan bahkan dapat menahan torsi.

3. Gaya Dalam

Gaya dalam adalah gaya rambat yang diimbangi oleh gaya yang berasal dari bahan konstruksi, berupa gaya lawan, dari konstruksi.
Analisis hitungan gaya dalam       dan urutan hitungan ini dapat diuraikan secara singkat sebagai berikut:
1.      Menetapkan dan menyederhanakan konstruksi menjadi suatu sistem yang memenuhi syarat yang diminta.
2.      Menetapkan muatan yang bekerja pada konstruksi ini.
3.      Menghitung keseimbangan luar.
4.      Menghitung keseimbangan dalam.
5.      Memeriksa kembali semua hitungan.
Dengan syarat demikian konstruksi yang dibahas akan digambarkan sebagai suatu garis sesuai dengan sumbu konstruksi, yang selanjutnya disebut: Struktur
Misalkan pada sebuah balok dijepit salah satu ujungnya dan dibebani oleh gaya P seperti pada gambar 3.2.

gambar 3.2
maka dapat diketahui dalam konstruksi tersebut timbul gaya dalam.
Apabila konstruksi dalam keadaan seimbang, maka pada suatu titik X sejauh x dari B akan timbul gaya dalam yang mengimbangi P.
Gaya dalam yang mengimbangi gaya aksi ini tentunya bekerja sepanjang sumbu batang sama besar dan mengarah berlawanan dengan gaya aksi ini. Gaya dalam ini disebut Gaya normal (N).
Bila gaya aksi berbalik arah maka berbalik pula arah gaya normalnya. Nilai gaya normal di titik X ini dinyatakan sebagai Nx.
Gambar 3.3
Gambar 3.3 menggambarkan gaya P yang merambat sampai titik X dan menimbulkan gaya sebesar P’ dan M’. Apabila struktur dalam keadaan seimbang maka tiap-tiap bagian harus pula dalam keadaan seimbang. Selanjutnya gaya P’dan M’ harus pula diimbangi oeh suatu gaya dalam yang sama besar dan berlawanan arah, yaitu gaya dalam Lx dan Mx. Gaya tersebut merupakan sumbangan dari bagian XA yang mengimbangi P’M’.
Gaya dalam yang tegak lurus sumbu disebut Gaya lintang, disingkat LX dan momen yang menahan lentur pada bagian ini disebut Momen Lentur disingkat MX.
Dari uraian di atas, gaya-gaya dalam dibedakan menjadi tiga :
  1. Gaya normal (N), yaitu gaya dalam yang bekerja searah sumbu balok.
  2. Gaya lintang (L), yaitu gaya dalam yang bekerja tegak lurus sumbu balok.
  3. Momen lentur (F), yaitu gaya dalam yang menahan lemtur sumbu balok

Gaya dalam bekerja pada titik berat sepanjang garis struktur. Untuk menghitung gaya dalam ini diperlukan pengertian tanda. Menurut perjanjian tanda yang lazim digunakan di dalam Mekanika Rekayasa seperti terlukis pada gambar 4.3.
Gaya Normal diberi tanda positif (+) apabila gaya itu cenderung menimbulkan gaya tarik pada batang dan diberi tanda negatif (-) apabila gaya itu cenderung menimbulkan sifat desak.
Gaya lintang diberi tanda positif (+) apabila gaya itu cenderung menimbulkan patah dan putaran jarum jam, dan diberikan tanda negatif (-) apabila gaya itu cenderung menimbulkan kebalikannya.
Momen lentur diberi tanda positif (+) apabila gaya itu menyebabkan sumbu batang cekung ke atas dan diberi tanda negatif (-) apabila gaya itu menyebabkan sumbu batang cekung ke bawah.


4. Hubungan antara Muatan, Gaya Lintang, dan Momen

Untuk membahas pertanyaan tersebut, harus mempelajari suatu struktur sederhana yang dibebani muatan penuh terbagi rata.
Gaya dalam di m dapat dihitung sebesar:
                                   
            Mm = Va.x – ½ qx2 =
                      ½ qlx – ½ qx2...................(1.1)
            Lm = ½ ql – qx............................(1.2)

            Gaya dalam di n dapat dihitung sebesar:
           
            Mn = Va (x + dx) – 1/2q (x + dx)2............(1.4)
            Ln  = ½ qL – q (x + dx)............................(1.5)

                        Persamaan (1.4) dan (1.5) tersebut dapat ditulis
                        Pula sebagai:

                        Mn = Mm + dM =
                                 Mm + Lm.dx – q.dx.1/2 dx..............(1.6)
                        Ln = Lm + dL = Lm – q.dx........................(1.7)

Persamaan tersebut setelah diselesaikan didapat:
            dM/dx = Lx..............................................(1.8)
            dL/dx = - q...............................................(1.9)
Kiranya perlu ditambahkan bahwa perubahan nilai beban ditiap titik adalah tetap, yang berarti dq/dx = 0
           
Dengan demikian memang terbukti adanya hubungan antara muatan, gaya lintang dan momen. Hubungan itu tampak pula pada persamaan-persamaan di atas, yaitu: gaya lintang merupakan fungsi turunan dari momen , dan beban merupakan fungsi turunan dari gaya lintang, atau sebaliknya gaya lintang merupakan jumlah integrasi dari beban, dan momen merupakan jumlah integrasi dari gaya lintang.
Satuan Konversi untuk Pembebanan

1 mpa = 1000 kpa = 1 ksi
1 mpa = 1 n/mm2 = 10 kg/cm2 = 100t/m2
1 mpa =100t/m2 = 100.000kg/m2
1 kpa  = 100kg/m2
1 mpa = 1000 kpa
1 kpa  =1kn /m2 1kn =100kg/m2
 fc beton ( mutu beton) missal k 225 kg/cm2 dibagi 10 = 22,5 mpa
 fy main  ( mutu baja pokok ) = 400 mpa = 40.000t/m2
 fy sec     ( mutu baja sengakang = 240 mpa = 24000t/m)


Satuan Konversi untuk Gaya

N                  = 0.001 kN
[KN]             = 1 kN
MN               = 1000 kN
lb (pon)         = 0044482 kN
klb (kilopon) = 4.4482 kN


Kamis, 20 Oktober 2011

hidrologi rekayasa

Hidrologi

Dari Wikipedia, ensiklopedia bebas
Air meliputi 70% dari permukaan bumi.
Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di Bumi dan planet lainnya, termasuk siklus hidrologi , sumber daya air dan kelestarian lingkungan DAS. Seorang praktisi hidrologi adalah hidrologi, bekerja dalam bidang bumi atau ilmu lingkungan , geografi fisik , geologi atau sipil dan teknik lingkungan .
Domain hidrologi meliputi hidrometeorologi , hidrologi permukaan , hidrogeologi , drainase baskom manajemen dan kualitas air , dimana air memainkan peran sentral. Oseanografi dan meteorologi tidak termasuk karena air hanya satu dari banyak aspek penting dalam bidang-bidang.
Penelitian hidrologi dapat menginformasikan teknik lingkungan , kebijakan dan perencanaan .
Istilah hidrologi adalah dari bahasa Yunani: ὕδωρ , hydōr, "air", dan λόγος , logo, "studi".

Isi

Sejarah hidrologi

Hidrologi telah menjadi subjek penyelidikan dan teknik selama ribuan tahun. Sebagai contoh, sekitar 4000 SM Sungai Nil itu dibendung untuk meningkatkan produktivitas lahan pertanian yang sebelumnya mandul. Mesopotamia kota dilindungi dari banjir dengan tembok tanah yang tinggi. saluran air dibangun oleh Yunani dan Romawi Kuno , sedangkan sejarah Cina menunjukkan mereka membangun irigasi dan pengendalian banjir bekerja. Kuno Sinhala hidrologi digunakan untuk membangun irigasi kompleks di Sri Lanka , juga dikenal karena penemuan Pit Valve yang memungkinkan pembangunan waduk besar, anicuts dan kanal yang masih berfungsi.
Marcus Vitruvius , pada abad pertama SM, menggambarkan teori filsafat dari siklus hidrologi, di mana curah hujan yang jatuh di pegunungan menyusup permukaan bumi dan menyebabkan sungai dan mata air di dataran rendah. Dengan adopsi pendekatan yang lebih ilmiah, Leonardo da Vinci dan Bernard Palissy independen mencapai representasi yang akurat dari siklus hidrologi. Itu tidak sampai abad ke-17 bahwa variabel hidrologi mulai diukur.
Pelopor ilmu hidrologi modern termasuk Pierre Perrault, Edme Mariotte dan Edmund Halley . Dengan mengukur curah hujan, limpasan, dan area drainase, Perrault menunjukkan bahwa curah hujan sudah cukup untuk memperhitungkan aliran Sungai Seine. Marriotte dikombinasikan kecepatan dan penampang sungai pengukuran untuk mendapatkan debit, lagi di Seine. Halley menunjukkan bahwa penguapan dari Laut Mediterania sudah cukup untuk menjelaskan aliran sungai yang mengalir ke laut.
Kemajuan dalam abad ke-18 termasuk Bernoulli piezometer dan persamaan Bernoulli, oleh Daniel Bernoulli, dengan tabung pitot . Abad ke-19 melihat perkembangan dalam hidrologi air tanah, termasuk hukum Darcy, rumus Dupuit-Thiem baik, dan Hagen- Poiseuille 's persamaan aliran kapiler.
Analisis rasional mulai menggantikan empirisme di abad ke-20, sementara lembaga pemerintah memulai program mereka sendiri penelitian hidrologi. Tentu penting adalah hidrograf satuan Leroy Sherman, teori infiltrasi Robert E. Horton, dan akuifer CV Theis kita uji / persamaan menggambarkan hidrolika baik.
Sejak tahun 1950, hidrologi telah didekati dengan dasar yang lebih teoritis daripada di masa lalu, difasilitasi oleh kemajuan dalam pemahaman fisik dari proses hidrologi dan oleh munculnya komputer dan terutama Sistem Informasi Geografis (GIS).

Siklus hidrologi

Tema sentral dari hidrologi adalah bahwa air beredar di seluruh bumi melalui jalur yang berbeda dan pada tingkat yang berbeda. Gambar paling jelas dari hal ini adalah dalam penguapan air dari laut, yang membentuk awan. Awan ini melayang dari hujan tanah dan menghasilkan. Air hujan mengalir ke danau, sungai, atau akuifer. Air di danau, sungai, dan akuifer kemudian baik menguap kembali ke atmosfir atau akhirnya mengalir kembali ke laut, melengkapi siklus. Air berubah negaranya menjadi beberapa kali dalam siklus ini.

Ikhtisar

Cabang-cabang hidrologi

Kimia hidrologi adalah studi karakteristik kimia air.
Ecohydrology adalah studi tentang interaksi antara organisme dan siklus hidrologi.
Hidrogeologi adalah studi tentang kehadiran dan gerakan air tanah.
Hydroinformatics adalah adaptasi teknologi informasi untuk aplikasi hidrologi dan sumber daya air.
Hidrometeorologi, adalah studi tentang transfer air dan energi antara tanah dan air permukaan tubuh dan atmosfer yang lebih rendah.
Isotop hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tanda tangan isotop air.
Hidrologi permukaan adalah studi proses hidrologi yang beroperasi pada atau dekat Bumi permukaan 's.
Drainase DAS meliputi manajemen penyimpanan air, dalam bentuk waduk, dan banjir-perlindungan.
Kualitas air meliputi kimia air di sungai dan danau, baik dari polutan dan zat terlarut alam.

Topik terkait

Oseanografi adalah studi yang lebih umum dari air di lautan dan muara.
Meteorologi adalah studi yang lebih umum dari atmosfer dan cuaca, termasuk curah hujan seperti salju dan hujan.
Limnologi adalah studi tentang danau. Ini mencakup, atribut biologis kimia, fisik, geologi, dan lainnya dari semua perairan pedalaman (berjalan dan berdiri perairan, baik segar dan garam, alami atau buatan manusia). [ kutipan diperlukan ]

Aplikasi hidrologi

hidrologi pengukuran

Pengukuran merupakan dasar untuk menilai sumber daya air dan memahami proses yang terlibat dalam siklus hidrologi. Karena siklus hidrologi yang begitu beragam, metode pengukuran hidrologi rentang banyak disiplin ilmu: termasuk tanah, oseanografi, sains atmosfer, geologi, geofisika dan limnologi, untuk beberapa nama. Di sini, metode pengukuran hidrologi yang diselenggarakan oleh hidrologi sub-disiplin. Masing-masing subdisiplin ditujukan singkat dengan diskusi praktis dari metode yang digunakan untuk tanggal dan sebuah daftar pustaka informasi latar belakang.
Mengukur aliran air tanah dan transportasi 
  • Karakterisasi akuifer 
    • Arus arah
      • Piezometer - tekanan dan air tanah, dengan kesimpulan, kedalaman air tanah (lihat: tes akuifer )
      • Konduktivitas, storativity, transmisivity
      • Metode Geofisika
Mengukur aliran permukaan air dan transportasi
  • Langsung dan tidak langsung pengukuran debit
Mengukur pertukaran di batas tanah-atmosfer
  • Pengendapan
    • Kejadian hujan Massal
    • Salju, hujan es dan es
    • Embun, kabut dan kabut
  • Penguapan
  • Pengeluaran keringat
    • Ekosistem alami
    • Agronomi ekosistem
  • Momentum
  • Panas fluks
    • Energi anggaran
Ketidakpastian analisis
Penginderaan jauh dari proses hidrologi [ rujukan? ]
Kualitas air
  • Pengambilan sampel
  • In-situ metode
  • Pengukuran fisik (termasuk konsentrasi sedimen)
  • Koleksi sampel untuk mengukur Senyawa Organik
  • Koleksi sampel untuk mengukur Senyawa Anorganik
  • Analisis Senyawa Organik berair
  • Analisis Senyawa Anorganik berair
  • Sampling dan analisis mikrobiologi
Mengintegrasikan pengukuran dan pemodelan

Prediksi hidrologi

Pengamatan proses hidrologi digunakan untuk membuat prediksi perilaku masa depan sistem hidrologi (aliran air, kualitas air). Salah satu keprihatinan saat ini besar dalam penelitian hidrologi adalah "Prediksi dalam cekungan Ungauged" (PUB), yaitu di cekungan di mana tidak ada atau hanya sangat sedikit data yang ada.

Statistik hidrologi

Dengan menganalisis statistik catatan sifat hidrologi, seperti curah hujan atau aliran sungai, hydrologists dapat memperkirakan fenomena hidrologi masa depan, dengan asumsi karakteristik proses tetap tidak berubah. Ketika membuat assesments seberapa sering peristiwa yang relatif langka akan terjadi, analisis yang dibuat dalam hal periode ulang kejadian tersebut. Jumlah lain yang menarik termasuk aliran rata-rata di sungai, dalam setahun atau dengan musim.
Perkiraan ini penting untuk insinyur dan ekonom yang tepat sehingga analisis risiko dapat dilakukan untuk mempengaruhi keputusan investasi dalam infrastruktur masa depan dan untuk menentukan karakteristik keandalan hasil sistem pasokan air. Informasi statistik yang digunakan untuk merumuskan aturan-aturan operasi untuk bendungan besar membentuk bagian dari sistem yang meliputi pertanian , industri dan perumahan tuntutan.

Pemodelan hidrologi

Model hidrologi yang disederhanakan, representasi konseptual bagian dari siklus hidrologi. Mereka terutama digunakan untuk prediksi hidrologi dan untuk memahami proses hidrologi. Dua jenis utama dari model hidrologi dapat dibedakan: 
  • Model berdasarkan data. Model ini kotak hitam sistem, menggunakan konsep-konsep matematika dan statistik untuk link masukan tertentu (misalnya curah hujan ) ke output model (misalnya limpasan ). Teknik yang umum digunakan adalah regresi , fungsi transfer , dan identifikasi sistem . Yang paling sederhana model ini mungkin model linier, tetapi adalah umum untuk menggunakan non-linear komponen untuk mewakili beberapa aspek umum dari respon tangkapan tanpa pergi jauh ke dalam proses fisik yang nyata yang terlibat. Sebuah contoh dari aspek adalah perilaku baik diketahui bahwa DAS akan merespon lebih cepat dan kuat saat itu sudah basah daripada saat kering ..
  • Model berdasarkan deskripsi proses. Model ini mencoba untuk mewakili proses fisik yang diamati di dunia nyata. Biasanya, model tersebut mengandung representasi limpasan permukaan , aliran bawah permukaan , evapotranspirasi , dan aliran saluran , tetapi mereka dapat jauh lebih rumit. Model ini dikenal sebagai model hidrologi deterministik. Model hidrologi deterministik dapat dibagi lagi menjadi satu-event model dan model simulasi kontinyu.
Penelitian terbaru dalam pemodelan hidrologi mencoba untuk memiliki pendekatan yang lebih global untuk pemahaman tentang perilaku sistem hidrologi untuk membuat prediksi yang lebih baik dan untuk menghadapi tantangan utama dalam pengelolaan sumber daya air.

hidrologi transportasi

Lihat artikel utama: hidrologi model transportasi
Pergerakan air adalah sarana penting oleh material lain, seperti tanah atau polutan, yang diangkut dari tempat ke tempat. Masukan awal untuk menerima air mungkin timbul dari sumber titik discharge atau garis sumber atau sumber daerah , seperti limpasan permukaan . Sejak tahun 1960 agak rumit model matematika telah dikembangkan, difasilitasi oleh ketersediaan komputer kecepatan tinggi. Kelas-kelas yang paling umum polutan dianalisa adalah nutrisi , pestisida , total padatan terlarut dan sedimen .