mechanis structure

1. FUNDAMENTAL OF
MECHANICS STRUCTURE

2. PENGENALAN
• Maksud ‘mekanik’ adalah kajian tentang gerakan benda
(daya yang menyebabkan gerakan)
• Maksud ‘struktur’ adalah sesuatu yang terbentuk daripada
pelbagai bahagian hingga menjadi bentuk tertentu
• ‘Mekanik Struktur’ dikaitkan dengan kajian / analisis
terhadap sifat-sifat dan kelakuan struktur apabila dikenakan
beban atau daya

3. OBJEKTIF KURSUS
1. Mentakrifkan Mekanik Struktur.
2. Mentakrifkan jenis-jenis daya luaran dan dalaman.
3. Membezakan bebanan graviti, tekanan dan tindakbalas.
4. Mentakrifkan struktur kejuruteraan awam.
5. Membezakan jenis penyokong, tindakbalas dan arah.
6. Mengenalpasti jumlah anu pada titik hubung dan topang.

4. STRUKTUR BANGUNAN
• Struktur merupakan satu sistem sambungan anggota-
anggota struktur yang direkabentuk untuk menanggung
beban bagi mengekalkan bentuk dan kestabilan
• Bangunan pula merupakan gabungan beberapa anggota
struktur seperti tiang, rasuk, papak dan kerangka

5. Jenis Struktur
1) Struktur Jisim
2) Struktur Kerangka

6. Jenis Struktur
Struktur Jisim
• Struktur ini bergantung pada jisimnya untuk menanggung beban.
• Sebagai contoh empangan tanah atau empangan timbus batuan
yang dapat menanggung beban air yang tinggi kerana jisimnya
yang besar.
Struktur Kerangka
• Struktur kerangka ialah struktur yang dibina mengikut komponen
tertentu.
• Satu kompenan yang menerima beban akan memindahkan
beban tersebut kepada kompenan lain sehinggalah kepada
kompenan yang paling bawah mengikut bentuk geometrinya

7. BEBAN DAN DAYA PADA STRUKTUR BANGUNAN
1) JENIS BEBAN PADA STRUKTUR
• Beban Mati (Dead Load)
• Beban Hidup (Live Load)
• Beban Angin
• Getaran dan Gempa Bumi
• Perubahan Suhu dan Mendapan
• Beban Air dan Tanah

8. Beban Mati (Dead Load)
• Beban mati boleh ditakrifkan sebagai beban yang tidak
berubah seperti berat struktur sendiri atau bahagian struktur
yang tidak boleh dipisahkan daripada struktur utama.
• Beban mati dalam sebuah bangunan adalah faktor yang
penting dalam reka bentuk struktur dan boleh melebihi beban
yang lain.
• Beban mati dalam struktur kayu dan konkrit boleh dikira
dengan mudah dengan mengetahui ketumpatan konkrit dan
dimensi (isipadu) struktur tersebut.

9. Contoh Pengiraan Beban Mati
Jika ketumpatan rasuk konkrit
bertulang adalah 24kN/m3
dan lebar b = 250mm
dan ketingginan h = 400mm
maka berat sendiri rasuk konkrit
bertulang (ie. beban mati) yang
ditunjukan dalam Rajah 1.2
adalah
24 x 0.25 x 0.4 x 6 = 14.4kN

10. Beban Hidup (Live Load)
• Beban hidup merupakan beban selain daripada beban
mati yang berlaku pada struktur serta beban yang boleh
berubah seperti manusia, binatang, mesin, lekapan
(fixtures) dan elemen yang tidak membawa beban (eg.
Pintu & tingkap).

11. Beban Hidup (Live Load)
• Penentuan nilai-nilai beban hidup pada struktur adalah
rumit dan boleh berbeza dari tempat ke tempat yang lain.
• Kajian telah dibuat untuk menentukan nilai statistik purata
oleh kod-kod reka bentuk struktur dan kadangkala nilai-
nilai yang digunakan adalah konservatif.

12. Beban Hidup (Live Load)
• Ada kalanya walaupun sesuatu jenis beban itu bertindak di
suatu tempat tetapi mesti diandaikan berlaku pada
kesuluruhan struktur.
• Ada pula terdapat beban kenaan pada bangunan (imposed
load).
• Hal ini perlu dititikberatkan dalam rekabentuk bangunan.
• Antaranya adalah beban angin, getaran dan gempa bumi,
perubahan suhu dan mendapan serta beban air dan tanah.

14. Beban Angin
• Beban angin pada bangunan adalah dalam bentuk
beban yang seragam (distributed) yang boleh
bertindak pugak dari permukaan bangunan atau
selari dengannya.
• Kesan utama beban angin pada bangunan boleh
dalam pelbagai bentuk dan di antaranya adalah
menyebabkan bangunan bergerak secara sisi.

16. Beban Angin
• Rupa bentuk dan tekstur sebuah bangunan boleh
memberi kesan kepada aliran angin dan mengubah kesan
akhir kepada bangunan.
• Kekuatan angin biasanya dikira dari halaju udara yang
bergerak dan kesan pada bangunan boleh dikira dalam
unit tekanan kN/m2.

17. Getaran dan Gempa Bumi
• Kesan yang tepat daripada gempa bumi adalah
pergerakan / getaran bumi yang berlaku daripada kejutan
gelombang dari pusat gempa bumi.
• Getaran boleh menyebabkan masalah kepada bangunan
serta penghuninya.
• Jisim sebuah bangunan yang melalui kesan sifat tekun
perlu mengambil getaran pada struktur tersebut.

18. Getaran dan Gempa Bumi
• Jumlah daya sifat tekun ini boleh mempunyai nilai 0.03W
hingga lebih dari 0.1W untuk bangunan di mana W adalah
jumlah berat bangunan.
• Tindak balas sebuah struktur kepada getaran bumi
bergantung kepada beberapa faktor seperti ciri
pergerakan bumi, keadaan tanah dan nilai ‘damping’.

19. Perubahan Suhu dan Mendapan
• Perubahan suhu bangunan boleh menyebabkan
pengembangan yang tidak seimbang di antara ahli
struktur bangunan ataupun pada suatu elemen bangunan
seperti dinding penutup.
• Pengembangan ini boleh menyebabkan daya dan
tegasan berlaku pada struktur tersebut.

20. Perubahan Suhu dan Mendapan
• Mendapan tanah yang berlainan boleh menyebabkan
penurunan yang tidak serata pada sebuah bangunan.
• Hal ini menyebabkan asas bangunan mendap secara
tidak serata justeru membangkitkan tegasan kepada
komponen struktur bangunan.

21. Beban Air dan Tanah
• Tekanan oleh cecair normal kepada permukaan objek
yang ditenggelami cecair adalah
• p = yh
• di mana y adalah ketumpatan cecair
• h adalah kedalaman dari permukaan cecair hingga ke titik
yang hendak dikira.
• Tekanan linar ini boleh berlaku pada tangki dan struktur di
bawah air.

22. Beban Air dan Tanah
• Struktur di bawah tanah seperti dinding asas bangunan
dan dinding penahan juga mengalami tekanan
disebabkan tekanan daripada tanah.
• Tekanan ini bergantung kepada banyak faktor seperti
‘cohesion’ dan geseran tanah, pengembangan tanah dan
ketegaran.

23. BEBAN DAN DAYA PADA STRUKTUR BANGUNAN
2) JENIS DAYA
Daya adalah faktor yang penting di dalam bidang sains
kejuruteraan. Ia didefinisikan sebagai suatu agen yang
menghasilkan atau cenderung menghasilkan atau
cenderung memusnahkan pergerakan.

24. Jenis Daya
Daya Luaran
• Daya luaran dikaitkan dengan beban yang dikenakan ke
atas struktur.
• Ia meliputi berat struktur itu sendiri dan beban luaran yang
dikenakan ke atas struktur.
• Tindakan daya luaran ini menghasilkan tindak balas untuk
memberi keseimbangan kepada struktur.

25. Daya Luaran
• Merujuk kepada rajah 1.5, sebatang rod AB dikenakan
daya luaran dengan magnitud P Newton (seolah-olah
ditarik ke arah luar di kedua-dua hujung).

26. Jenis Daya
Daya Dalaman
• Daya dalaman adalah daya yang terdapat pada bahan
struktur untuk menanggung beban yang dikenakan.
• Daya dalaman bertindak berlawanan arah dengan daya
luaran.

27. Daya Dalaman
• Suatu struktur kerangka mempunyai
3 anggota iaitu AB, BC dan AC yang
dikenakan daya luaran dengan
magnitud W Newton pada titik B.
Apabila daya luaran dikenakan,
anggota struktur AB, BC dan AC
mempunyai daya dalaman yang
menentang daya luaran, W.

28. Daya Dalaman
• Daya dalaman bertindak
berlawanan dengan arah daya
luaran.
• Oleh demikian, daya luaran dan
daya dalaman merupakan tindakan
pasangan daya dan masing-masing
boleh terbentuk sama ada sebagai
daya mampatan atau daya
tegangan

29. Jenis-Jenis Daya Dalaman Dan Luaran
Daya Paksi
• Daya yang bertindak bersudut tepat dengan luas keratan
jasad.
• Daya ini bertindak sama ada arah ke dalam (mampatan)
atau bertindak arah ke luar (tegangan) dan masing-
masing.
• Mengakibatkan ubah bentuk pemendekan (cth: tiang yang
menanggung beban).

30. Jenis-Jenis Daya Dalaman Dan Luaran
Daya Paksi
• Mengakibatkan ubah bentuk pemanjangan (cth: beban
yang digantung pada dawai spring).

31. Jenis-Jenis Daya Dalaman Dan Luaran
Daya Ricih
• Daya yang bertindak berserenjang /
selari dengan luas permukaan keratan.
• Ia mengakibatkan ubah bentuk ricihan
(cth: sambungan bolt dan rivet yang
menanggung beban).

32. Jenis-Jenis Daya Dalaman Dan Luaran
Daya Lentur
• Dua momen yang senilai dan
berlawanan arah pada kedua-dua
hujung.
• Ia mengakibatkan ubah bentuk
lenturan (cth: rasuk yang membawa
beban).

33. BEBANAN GRAVITI,TEKANAN DAN TINDAK BALAS
Beban graviti, tekanan dan tindak balas merupakan suatu
bentuk tindakan daya. Ketiga-tiganya mempunyai hubung
kait dalam menghasilkan keseimbangan dalam tindakan
daya.

34. Bebanan Graviti
• Rajah 1.10 menunjukkan sebuah kotak yang diletakkan di
atas satu satah mendatar.
• Sekiranya struktur itu mempunyai jisim, m (unit kg) dan
tarikan graviti, g (unit ms-2) maka berat daya struktur itu
adalah hasil darab antara jisim dan tarikan graviti.
• Bebanan adalah daya yang dikenakan ke atas struktur
tersebut.

36. Tekanan
• Sekiranya luas permukaan sentuhan antara kotak dengan
satah adalah A, tekanan, p yang dialami oleh permukaan
dalam sentuhan ialah daya per unit luas.

37. Tindak Balas
• Apabila jasad / kotak mengenakan daya sebanyak mg ke
atas pemukaan satah yang disentuhnya, maka terdapat
daya tindak balas, R yang sama nilainya bertindak ke atas
jasad itu. Daya tindak balas adalah daya dalaman yang
bertindak berlawanan arah dengan daya luaran yang
dikenakan ke atas jasad.

39. PENYOKONG, TINDAK BALAS DAN ARAH
TINDAKAN
Terdapat tiga jenis penyokong iaitu:-
• Rola / Penggelek
• Pin
• Hujung Terikat

40. Rola / Penggelek
• Ia mempunyai daya tindak balas yang
bertindak bersudut tepat dengan satah
penyokong. Lazimnya dalam arah
pugak.
• Rajah menunjukkan arah tindak balas
jenis penyokong rola / penggelek pada
rasuk dan bilangan anu (bilangan nilai
yang perlu dikira atau diketahui) adalah
satu.

41. Pin
• Ia juga dikenali sebagai sendi dan
engsel
• Terdapat dua daya tindak balas yang
bertindak iaitu daya pugak dan ufuk.
• Rajah menunjukkan arah tindak
balas jenis penyokong pin pada
rasuk dan bilangan anu adalah dua.

42. Hujung Terikat
• Ia juga dikenali sebagai ikatan bina
dalam
• Terdapat tiga daya tindak balas iaitu
daya pugak, daya ufuk dan momen
• Rajah menunjukkan arah tindak
balas jenis penyokong hujung terikat
pada rasuk dan bilangan anu adalah
tiga

43. KESIMPULAN
Struktur bangunan yang selamat adalah struktur yang
dapat menanggung beban dan mengekalkan bentuk serta
kestabilan.
Kajian / analisis yang teliti terhadap sifat-sifat dan kelakuan
struktur apabila dikenakan beban atau daya perlulah
dijalankan bagi menjamin kekuatan bangunan dan
keselamatan pengguna

44. RUMUSAN

45. LATIHAN PENGUKUHAN
1)Berikan definisi beban mati?
2)Terangkan dengan bantuan gambarajah, daya dalaman
dan daya luaran ?
3)Dengan bantuan gambarajah, lakarkan jenis-jenis
penyokong, arah daya tindakbalas dan bilangan anu?