Selasa, 24 November 2009

kuliah teknik sipil


Teknik sipil
adalah salah satu cabang ilmu teknik yang mempelajari tentang bagaimana merancang, membangun, merenovasi tidak hanya gedung dan infrastruktur, tetapi juga mencakup lingkungan untuk kemaslahatan hidup manusia.

Teknik sipil mempunyai ruang lingkup yang luas, di dalamnya pengetahuan matematika, fisika,kimia, biologi, geologi, lingkungan hingga komputer mempunyai peranannya masing-masing. Teknik sipil dikembangkan sejalan dengan tingkat kebutuhan manusia dan pergerakannya, hingga bisa dikatakan ilmu ini bisa merubah sebuah hutan menjadi kota besar.


  • Struktural: Cabang yang mempelajari masalah struktural dari materi yang digunakan untuk pembangunan. Sebuah bentuk bangunan mungkin dibuat dari beberapa pilihan jenis material seperti baja, beton, kayu, kaca atau bahan lainnya. Setiap bahan tersebut mempunyai karakteristik masing-masing. Ilmu bidang struktural mempelajari sifat-sifat material itu sehingga pada akhirnya dapat dipilih material mana yang cocok untuk jenis bangunan tersebut. Dalam bidang ini dipelajari lebih mendalam hal yang berkaitan dengan perencanaan struktur bangunan, jalan, jembatan, terowongan dari pembangunan pondasi hingga bangunan siap digunakan.
  • Geoteknik: Cabang yang mempelajari struktur dan sifat berbagai macam tanah dalam menopang suatu bangunan yang akan berdiri di atasnya. Cakupannya dapat berupa investigasi lapangan yang merupakan penyelidikan keadaan-keadaan tanah suatu daerah dan diperkuat dengan penyelidikan laboratorium.
  • Manajemen Konstruksi: Cabang yang mempelajari masalah dalam proyek konstruksi yang berkaitan dengan ekonomi, penjadwalan pekerjaan, pengembalian modal, biaya proyek, semua hal yang berkaitan dengan hukum dan perizinan bangunan hingga pengorganisasian pekerjaan di lapangan sehingga diharapkan bangunan tersebut selesai tepat waktu.
  • Hidrologi: Cabang yang mempelajari air, distribusi, pengendalian dan permasalahannya. Mencakup bidang ini antara lain cabang ilmu hidrologi air (berkenaan dengan cuaca, curah hujan, debit air sebuah sungai dsb), hidrolika (sifat material air, tekanan air, gaya dorong air dsb) dan bangunan air seperti pelabuhan, irigasi, waduk/bendungan(dam), kanal.
  • Teknik Lingkungan: Cabang yang mempelajari permasalahan-permasalahan dan isu lingkungan. Mencakup bidang ini antara lain penyediaan sarana dan prasarana air besih, pengelolaan limbah dan air kotor, pencemaran sungai, polusi suara dan udara hingga teknik penyehatan.
  • Transportasi: Cabang yang mempelajari mengenai sistem transportasi dalam perencanaan dan pelaksanaannya. Mencakup bidang ini antara lain konstruksi dan pengaturan jalan raya, konstruksi bandar udara, terminal, stasiun dan manajemennya.
  • Informatika Teknik Sipil: Cabang baru yang mempelajari penerapan Komputer untuk perhitungan/pemodelan sebuah sistem dalam proyek Pembangunan atau Penelitian. Mencakup bidang ini antara lain dicontohkan berupa pemodelan Struktur Bangunan (Struktural dari Materi atau CAD), pemodelan pergerakan air tanah atau limbah, pemodelan lingkungan dengan Teknologi GIS (Geographic information system).


Software teknik sipil


DESAIN STRUKTUR
secara garis besar, tahapan kerjaan para penggelut teknik sipil dalam hal mendesain suatu bangunan sipil bisa dibagi menjadi tiga tahap, yaitu: (1) pemodelan yaitu menentukan bentuk wujud dan rupa bangunan itu maunya seperti apa; (2) perhitungan, meliputi analisis dan desain; dan terakhir (3) diwujudkan dalam bentuk gambar, lebih spesifik lagi gambar teknik.


Kata engineer “awam”, desain balok beton itu cukup hitung dimensi dan jumlah tulangannya saja. Eits… itu memang benar… menurut mereka. Tapi, sebagai orang yang “lebih” mengerti struktur, apakah kita langsung mengiyakan? Mendesain balok beton tidak sesederhana itu. Masih ada beberapa hal yang perlu diperiksa, salah satunya adalah sengkang yang konon ampuh dalam menahan gaya geser. Di bagian kedua ini kita akan mengecek dan mendesain tulangan sengkang untuk balok dalam menahan gaya geser.

Apakah gaya geser itu penting? Tentu saja. Gaya geser bisa “disamakan” dengan momen lentur per satuan panjang, atau bisa dituliskan sebagai \dfrac{\partial M}{\partial x}  . Kalo di-bahasa-matematika-kan, gaya geser dalah turunan pertama momen lentur terhadap jarak. Contoh: kalau diagram momen lenturnya berbentuk kurva pangkat dua (derajat dua), maka diagram gesernya niscaya berbentuk linear pangkat satu (derajat satu).
11 - Diagram Geser Beban Merata

Untuk gambar di atas, persamaan momen lentur di titik x (diukur dari tumpuan A) adalah:

M(x) = \dfrac{q}{2} (Lx - x^2)

sementara gaya gesernya adalah

V(x) = \dfrac{\partial M(x)}{\partial x} \quad = \dfrac{q}{2} (L-2x) \quad = \dfrac{qL}{2} - qx

Kalau diagram momen lenturnya linear derajat satu, niscaya diagram gaya gesernya konstan (derajat nol).

11 - Diagram Geser Momen Terpusat

\begin{array}{ll} M(x) = \dfrac{P}{L} x \quad & \text{untuk } 0 \le x \le a \\ M(x) = \dfrac{P}{L}x + M \quad & \text{untuk } a \le x \le L \end{array}

a  adalah jarak momen terpusat M  dari tumpuan kiri.

V(x) = \dfrac{P}{L}

Ada nggak diagram momen lentur derajat tiga? empat? lima?… Jawabnya, ada. Secara teoritis ada. Tapi aktualnya sangat jarang. Kalo diagram momen berderajat tiga bisa terjadi pada beban merata berbentuk segitiga atau trapesium.

11 - Diagram Geser Beban Segitiga

M(x) = \dfrac{q_0}{6L} ( L^2x - x^3)

V(x) = \dfrac{q_0}{6L} (2L - 3x^2)

Kami kira pemanasannya cukup, kita masuk ke pokok permasalahan.

(selengkapnya…)

Desain Balok Beton Sesuai SNI 03-2847-2002


10 - penampang balok beton

Balok dikenal sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Mendesain balok beton itu gampang-gampang susah. Lebih banyak gampangnya daripada susahnya. Atau… lebih banyak digampangkan dari pada dipersulit. :)

Untuk mendesain balok beton bertulang kami pikir nggak perlu lah pake software-software canggih dan mutakhir jaman sekarang. Cukup dengan selembar kertas dan alat tulis plus alat hitung, kita sudah bisa mendesain balok beton yang kokoh dan stabil. Sebagai catatan, kalo bisa alat hitungnya berupa kalkulator saja.. nggak usah pake sempoa



MOMEN INERSIA

Contoh perhitungan momen inersia balok girder jembatan.

Diketahui penampang balok girder jembatan seperti gambar di bawah ini.
Kita akan mencoba menghitung momen inersia penampang balok tersebut.

Penampang balok girder
Penampang balok girder

Ayo kita simak langkah-langkahnya.


Momen Inersia Segitiga


gambar_19527_image001Menghitung Momen Inersia Segitiga

Setelah membahas perhitungan momen inersia bentuk persegi, kali ini kita akan coba hitung sendiri momen inersia segitiga, soalnya bentuk ini juga merupakan bentuk geometri dasar yang banyak digunakan.

Khusus untuk structural engineering, bentuk penampang segitiga mungkin sangat jarang digunakan untuk dijadikan penampang elemen struktur. Bentuk trapesium sendiri bisa dikatakan gabungan dari lebih dari satu penampang persegi dan atau penampang segitiga.

Trapesium sebagai bentuk gabungan segitiga-segitiga

Trapesium sebagai bentuk gabungan segitiga-segitiga

Penampang balok jembatan biasanya paling banyak menggunakan bentuk-bentuk gabungan persegi dan segitiga.

Penampang balok girder jembatan

Penampang balok girder jembatan

Sementara bentuk segitiga terpancung, bisa kita lihat pada salah satu pondasi tipe minipile (pondasi tiang pancang yang ukurannya penampangnya relatif kecil).

Pondasi minipile penampang segitiga

Pondasi minipile penampang segitiga


Menghitung Momen Insersia (2)


Sebenarnya saya lagi menyusun contoh perhitungan balok beton yang lengkap. Tapi karena kelamaan, mending saya lanjut saja sedikit artikel tentang momen inersia. Nulis ini nggak lama kok.. :)

Pada bagian sebelumnya, kita sudah mengetahui formula dasar momen inersia sebuah bangun datar terhadap sumbu netralnya

I_x = \int y^2 dA

Kalo momen inersia terhadap sumbu yang BUKAN sumbu netral, formulanya adalah

I_{x'} = I_x + Ay^2

Nah, kali ini kita coba bermain dengan bentuk persegi yang lebih kompleks. Salah satu bentuk persegi yang kompleks adalah bentuk profil baja WF sederhana. Saya sengaja pakai kata “sederhana” karena profil baja WF ini benar-benar tersusun dari bentuk dasar persegi. Sementara profil WF yang sebenarnya biasanya ada tambahan bentuk lengkung di daerah-daerah “ketiak” alias pertemuan pelat badan dan pelat sayap.

(selengkapnya…)

Menghitung Momen Inersia


Momen inersia penampang adalah salah satu parameter geometri yang sangat penting dalam analisis struktur. Untuk penampang yang beraturan, seperti persegi, formula untuk menghitung momen inersia \dfrac{bh^3}{12}  saya yakin kita sudah hapal di luar kepala, bahkan sambil merem juga bisa.

Formula nenek moyang dari momen inersia terhadap sumbu x adalah:

I_x = \int y^2 \, dA

Kalo untuk sumbu y, yaa tinggal ditukar aja.. y menjadi x, x menjadi y.. gitu aja kok repot. :)

I_y = \int x^2 \, dA  Dari formula dasar itulah kita bisa menurunkan formula momen inersia untuk bentuk geometri apapun!



STRUKTUR TAHAN GEMPA

Soft story adalah istilah yang sering digunakan dalam pembahasan tentang struktur gedung tahan gempa. Soft story kalo diterjemahkan mentah-mentah ya artinya lantai lunak. Maksudnya? Apakah berarti ada juga istilah Hard Story? Hehehe… Sekedar analogi, kita bisa misalkan gedung bertingkat sebagai lapisan-lapisan batu bata yang ditumpuk di atas sebuah meja. Tiap lapisan batu bata merepresentasikan lantai gedung. Sementara itu ada tumpukan batu bata lain. Tapi di tengah-tengah tumpukan tersebut, ada satu lapisan yang batu batanya mempunyai rongga yang cukup besar di dalamnya.

ilustrasi soft-story

ilustrasi soft-story

DOME HOUSE

Kini dengan teknologi barunya, Jepang menciptakan rumah kubah seperti iglo yang diberi nama Dome House yang memiliki banyak keistimewaan, diantaranya tahan gempa. Rahasia dari rumah ini adalah pada sistem pondasinya. Dengan menggunakan struktur pondasi bebas (beda dengan rumah biasa) dan pemberian gaya yang merata di semua sisinya, menyebabkan rumah ini memiliki kekuatan yang merata pada setiap bagiannya.

Bahan Dasar

Bahan dasar Dome House ini terbuat dari Expanded Polystyrene Spesial yang merupakan bahan bangunan generasi ke-4 setelah kayu, besi dan beton. Bahan ini sangat kuat dan padat karena memiliki Expansion Rate hanya 20 kali, berbeda dari Styrofoam biasa yang memiliki Expansion Rate 50 – 60 kali, dimana ruang udara dalam Styrofoam lebih banyak dan kekuatannya lebih kecil.

Bangunan Dome House mempunyai banyak keuntungan antara lain:

1. Konstruksi Bangunan yang Sehat

Konstruksi bangunan Dome House ini dibungkus larutan antioksidan yang dapat mengatasi asma, rinitis dan semua gejala-gejala “sick-house syndrome” dan “chemical sensitivity syndrome”. Dengan larutan antioksidan itu pula, dapat menekan oksigen sehingga sirkulasi udara di dalam rumah sangat bagus. Selain itu Dome House bebas dari bahan-bahan kimia berbahaya seperti formaldehid, pestisida, dan lain-lain. Jadi selain meningkatkan kesehatan, Dome House juga berpartisipasi dalam menjaga kebersihan lingkungan.

2. Efisiensi Energi

Bahan dasar Expanded Polystyrene dapat menyekat energi thermal. Selain itu bentuk ruangnya memungkinkan sirkulasi udara yang merata dalam seluruh ruangan.

Hanya dengan 1 buah Air Conditioner (AC) dalam 1 ruangan, cukup untuk seluruh ruangan Dome House, sehingga merupakan bangunan yang sangat hemat energi.

3. Daya Tahan Semipermanen

Tidak hanya bentuk strukturnya yang stabil, Dome House juga tidak berkarat seperti besi, tidak dimakan rayap, dan tidak lapuk/busuk seperti kayu.

4. Tahan Angin Ribut/Angin dengan Tekanan Kencang

Bentuk Dome House yang sedemikian rupa dapat meneruskan aliran angin yang berhembus ke arahnya, atau disebut Gale Resistant.

5. Bangunan yang sangat Tahan Gempa

Bentuk pondasi bangunan yang stabil, sangat susah digulingkan. Bangunan Dome House juga sangat ringan, sehingga dapat bertahan pada saat terjadi gempa, baik gempa yang lateral maupun vertikal.

6. Waktu yang sangat Singkat dan Murah

Dome House dibuat dengan merancang dan merakit bagian-bagiannya. Tiap bagian Dome beratnya hanya 80 kg. Perakitan bagian-bagian Dome yang sangat sederhana, hanya membutuhkan 3 – 4 orang, dan kira-kira butuh waktu 7 hari saja sebelum Dome House siap dihuni. Jadi biaya konstruksinya sangat murah.

Kelebihan lain:

  • Dome House juga tahan api. Bahan dasar Expanded Polystyrene tidak menyebarkan api yang terpapar kepadanya. Jadi merupakan rumah yang aman dari bahaya kebakaran juga.
  • Dinding Dome House yang merupakan Expanded Polystyrene hanya terdiri dari karbon dan hidrogen, tidak menghasilkan limbah dan jauh dari bahaya Deforestation.
  • Lay out dari lantai Dome House dapat kita atur sesuai dengan keinginan kita.
  • Dome House tidak memiliki ruang bersudut, dinding dan atap yang menyatu, sehingga terdapat suatu ruang terbuka di tengahnya yang selalu diliputi cahaya. Hal ini menimbulkan kehangatan dan kenyamanan bagi penghuni Dome House.

Lalu bagaimana dengan Indonesia ?

Indonesia juga mempunyai konstruksi Rumah tahan gempa yang bernama Smart Modula, yang tergolong konsep revolusioner untuk konstruksi bangunan serba guna. Nama Smart Modula diambil dari bentuk dasar bangunannya yang moduler (terdiri dari modul-modul yang dapat ditambahkan). Dengan bahan logam pilihan, disertai dengan pembuatan yang cermat dan presisi, bangunan ini dapat menahan beban angin, air hujan, dan gempa bumi dengan skala besar.

Bangunan Smart Modula dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti rumah tempat tinggal, kelas, kantor, klinik, tempat beribadah, studio, dan lain sebagainya. Ukuran bangunan dapat disesuaikan dengan kebutuhan karena sifat modular-nya. Desain rumah ini memiliki fleksibilitas tinggi, mudah dalam membangunnya, dan cukup kokoh. Konsep knock down atau bongkar pasang yang cukup sederhana tapi praktis ini telah digulirkan sejak lima tahun lalu oleh BB Triatmoko SJ.

Struktur utama rumah tahan gempa ini tidak ditanam atau ditopang dengan pondasi yang memanjang di bawah dinding rumah, tetapi hanya menggunakan umpak di setiap sudut rumah. Konsepnya mengadopsi model rumah tradisional adat Jawa yang dibuat dari kayu.

Dengan penopang semacam ini, saat terjadi gempa, relatif bisa fleksibel. Jika menggunakan model pondasi seperti rumah-rumah konvensional, hampir dipastikan akan mengalami keretakan atau patah saat dilanda gempa hebat.





1 komentar: