Portal Bidang 1 Diketahui Struktur portal bidang (plane frame ) seperti gambar di bawah : Data Batang :L1=
2 2 2 3 2 3 2 2 2 3 2 3
1
3
2
1
2
1
2
1
1
6
5
4
3
2
2
4
1
2
6
4
5
3
1
2
Stiffness Method )
1 Analisislah struktur di atas dengan menggunakan metode Kekakuan Langsung (Direct
1
O
) :
1 Batang 2 (α = 0
1
5
6
- − + +
- − + + − + = L EI L EI L
1 =
2
12
6
12
6
6
4
6
2
12
6
12
6
6
6
2
4
EI L EI L EI L EI L EI L EI L EA L EA L EI L EI L EI L EI L EI L EI L EI L EI L EA L EA S M
1 P [ ]
2 L
2 L
1
X Z
9 Y
7
8
3
1
- − + + − + − −
- &mi
- 8.000 0.000 0.000 8.000 0.000 0.000 4
1
1 [R T ]
)/12 = 213333.33 cm
12EI/L
4 ) α ( O ) EA/L
2
) I (cm
2 ) A (cm
Tabel Perhitungan : ( i ) ( j ) ( k ) L (cm) E (kg/cm
Sistim Koordinat Global
Penyelesaian : Penomoran Lokal Penomoran Global
P = 2000 kg
2 Data Beban :
4 E = sama kg/cm
)/12 = 720000 cm
3
4 I
2 = (40x60
3
6EI/L
= (40x40
1
2 I
= 40 x 60 = 2400 cm
2
2 A
= 40 x 40 = 1600 cm
1
= 300 cm A
2
= 500 cm L
1
Data Batang : L
Diketahui Struktur portal bidang (plane frame ) seperti gambar di bawah :
3
2
) :
3 Batang 2 : 8.000 0.000 0.000 -8.000 0.000 0.000 1 0.000 0.320 0.160 0.000 -0.320 0.160 2 0.000 0.160 9600.000 0.000 -0.160 4800.000 3
Batang 1 (α = 90
O
6 Matriks Rotasi Transformasi [R T ] :
5
4
3
2
1
0.000 -0.320 -0.160 0.000 0.320 -0.160 5 0.000 0.160 4800.000 0.000 -0.160 9600.000 6
= E
2
]
M
[S
2
4EI/L
1
9
8
7
0.000 -0.031 -0.015 0.000 0.031 -0.015 2 0.000 0.015 1280.000 0.000 -0.015 2560.000 3
1 = E -4.800 0.000 0.000 4.800 0.000 0.000 1
[S M ]
4.800 0.000 0.000 -4.800 0.000 0.000 7 0.000 0.031 0.015 0.000 -0.031 0.015 8 0.000 0.015 2560.000 0.000 -0.015 1280.000 9
Matriks Kekakuan Batang Lokal [S M ] : Batang 1 :
1 2 300 1 2400 720000.0 8.000 0.320 0.160 9600.000 4800.000
2
3 1 500 1.5 1600 213333.3 90 4.800 0.031 0.015 2560.000 1280.000
1
2EI/L
- 1
- 1
1 [R
T
]
2
=
1
1
1
- 1
- α + α + α − α + =
- α + α + α − α +
- 0.015 0.000 2560.000 0.015 0.000 1280.000 9 [S
- 0.015 0.000 1280.000 0.015 0.000 2560.000 3
2
1
9
8
7
5
4
] = E
J
6 [S
3
2
1
9 Penataan Ulang Matriks Kekakuan Struktur [S J ] (Rearrangement ) :
8
7
6
5
4
3
2
1
9
3
6
4
2 3 {A FC }
R T T
1 Cos Sin Sin Cos Cos Sin Sin Cos
1
[ ]
9 Untuk batang 2 tidak perlu ditransformasikan karena Sumbu Lokal sama dengan Sumbu Global. Hal ini juga berlaku untuk semua batang yang mempunyai Sumbu Lokal sama dengan Sumbu Global.
8
5 7 {A RC }
4
6 {A C } = + =
1
5
} 2000 2000
E
} {A
J
{A
= P = 2000 kg 2000 1
C } = {A J } + {A E } : Beban Ekivalen {A E } = 0 Beban Joint {A J } : Titik 1 :
9 Analisis Beban Joint Ekivalen {A
8
7
8
6
7
T
MS
0.031 0.000 -0.015 -0.031 0.000 -0.015 7 0.000 4.800 0.000 0.000 -4.800 0.000 8
MS ] = [R T ] T [S M ] [R T ] Batang 1 :
1 Matriks Kekakuan Batang Global [S
1
1
=
2
T
]
1 [R
1
1
1
O
) :
1 Batang 2 (α = 0
1
T 1 = -1
1 [R T ]
1
) :
Matriks Rotasi Transformasi Transpose [R T ] T : Batang 1 (α = 90
O
]
= E -0.031 0.000 0.015 0.031 0.000 0.015 1 0.000 -4.800 0.000 0.000 4.800 0.000 2
5
3
] = E
J
4 [S
3
2
1
Perakitan Matriks Kekakuan Struktur [S J ] :
6 Catatan :
5
4
2
7
1
= E -8.000 0.000 0.000 8.000 0.000 0.000 4 0.000 -0.320 -0.160 0.000 0.320 -0.160 5 0.000 0.160 4800.000 0.000 -0.160 9600.000 6
2
]
MS
[S
3 Batang 2 : 8.000 0.000 0.000 -8.000 0.000 0.000 1 0.000 0.320 0.160 0.000 -0.320 0.160 2 0.000 0.160 9600.000 0.000 -0.160 4800.000 3
2
1
9
8
S FF S FR S RF S RR
- 1992.35 + -7.65 + 2000.00 =
- 2000.00 + 2000.00 =
- [S
ML
J
].{D
T
.[R
i
]
M
i
}
= {A
i Batang 1 :
i
}
M
{A
i
}
M
{D
i
}
4.8 -4.8 0 7 0.03072 0.01536 -0.03072 0.01536 8
M
0.01536 1280 -0.01536 2560 3 -3207.6917 299194.76 7
1
1
3
2
1
9
8
7
1088.48 2
=
{A
4.8 -4.8 0 7 0.03072 0.01536 -0.03072 0.01536 8
1 x 0 9
1 0 8 x
0 7
0.01536 1280 -0.01536 2560 3
=
1
}
M
]
i
2
0.00 {A
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00 0.00 -4.80
0.00
} = - 0.00 + -0.03 0.00 -0.02 0.00 *
R
0.00 0.00 -0.32 -0.16 -0.16
0.00 0.00 -1992.35 -1992.35 4
0.00 0.00 249.04
0.00
0.00 -8.00
Matriks Reaksi Tumpuan {A R } = - [A RC } + [S RF ] {D F }
} = 1/E 0.000 0.000 0.000 0.000 * = 1/E 0.00 3 (rad - cm) 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00 6
F
{D
0.125 0.000 0.000 0.000 2000 249.04 1 0.000 0.195 0.000 0.000 0.00 2
Matriks Perpindahan {D F } = [S FF ] -1 {A FC }
0.02 0.00 1280.00
0.00 0.00 0.00 5 = - 0.00 + -7.65 = -7.65 7 (kg-cm)
}
0.00 0.00 0.00 8 0.00 -3825.31 -3825.31 9
ML
= {A
i
}
M
{A
Gaya Ujung Batang :
0.00 0 = 0 … Ok.
0.00 1000000.00 + -1000000.00 =
= 0 1000000.00 + -996174.69 + -3825.31 =
9
.500 + M
4
P.500 - H
terhadap titik 3 = 0
0.00 0 = 0 … Ok. Σ ΣΣ ΣM
0.00
4 + H 7 + P = 0
Σ ΣΣ ΣH = 0 H
Kontrol Reaksi :
- [S
- 0.01536 2560 -0.01536 1280 9
- 4.8 4.8 0 1
- 0.03072 -0.01536 0.03072 -0.01536 2
- 1
- 1 37036.19 1 1 -62332.24 2 1 -3207.69 3
- 0.01536 2560 -0.01536 1280 9 x
- 4.8 4.8 0 1 62332.2427
- 0.03072 -0.01536 0.03072 -0.01536 2 37036.1937
- 1088.48 8 = -4105276.47 9
- 299194.76 1
- 8211121.82 3
- 6 6 0 4 300000 -0.135 -0.0675 0.135 -0.0675 5
- 20000000 0.0675 3600 -0.0675 7200 6
- 62332.243 2 x
- 911.518273 4 300000 805.2350241 5
- 20000000 11065714.14 6
- 911.52 4 300805.24 5
- 8934285.86 6
300805.24 10
911.52 5 8934285.86 6 Catatan : Untuk Gambar Bidang M, D dan N dapat dicoba sendiri dengan cara Superposisi.
2
1
3
5
4
6
2
2
1
- 0 0.0118519 2844.444444 0 -0.011852 1422.222222 12
- 5.33333333 0 5.333333333 0 4 0 -0.023704 -0.01185185 0 0.0237037 -0.01185185 5 0 0.0118519 1422.222222 0 -0.011852 2844.444444 6
- 1
4
5
6
10
11
12
3
1
5.333333333 -5.33333333 0 10 0 0.0237037 0.011851852 0 -0.023704 0.011851852 11 =
1 0 11 x
1 x 0 12
0 10
Batang 2 :
6 -6 0 1 300000 0.135 0.0675 -0.135 0.0675 2 {A
M
}
2
= 20000000 + 0.0675 7200 -0.0675 3600 3
1 37036.1937 1
1
1 x -3207.6917 3 1 36884.27 4 1 -56400.98 5 1 3140.81 6
911.5182725 1 300000 -805.235024 2 = 20000000 + -11788878.2 3
911.52 1 299194.76 2
= 8211121.82 3
Batang 3 :
5.333333333 -5.33333333 0 10 0 0.0237037 0.011851852 0 -0.023704 0.011851852 11 {A
M
}
3
=
2
- 1 36884.27 4 1 -56400.98 5 1 3140.81 6
- 0 0.0118519 2844.444444 0 -0.011852 1422.222222 12 x
- 5.33333333 0 5.333333333 0 4 56400.9816 0 -0.023704 -0.01185185 0 0.0237037 -0.01185185 5 36884.274 0 0.0118519 1422.222222 0 -0.011852 2844.444444 6 3140.80619
- 911.52 11 = 3336220.47 12
- 300805.24 4