1. The document describes the procedure for calculating the internal forces of an indeterminate static beam structure using the flexibility matrix method. It involves determining the structure's degrees of freedom, establishing the structural parameters, calculating the flexibility and stiffness matrices, and determining the displacements, internal forces, and final bending moments.
2. An example problem is presented of calculating the internal forces of an indeterminate beam given loading and geometry. The procedure shown includes establishing the flexibility matrix, stiffness matrix, displacement vector, internal force vector, and final bending moments.
3. Several example problems are presented at the end to further illustrate the application of the flexibility matrix method to determine internal forces of indeterminate beam structures.
matriks kekakuan kebebabasan sesungguhnya pada balok statis tdk tentu
1. APLIKASI MKKS PADA BALOK STATIS TIDAK TENTU
• PROSEDURE PERHITUNGAN
1. TENTUKAN DERAJAT KEBEBASAN STRUKTUR
DOF = 3
2. TETAPKAN PARAMETER STRUKTUR
A. STRUKTUR DASAR YANG DIKEKANG
D2
D1 D3
3. SR1 4 EI / L 2 EI/L 0 0 0 0 d1
SR2 2 EI / L 4 EI/L 0 0 0 0 d2
SR3 0 0 4 EI / L 2 EI/L 0 0 d3
SR4 0 0 2 EI / L 4 EI/L 0 0 d4
SR5 0 0 0 0 4EI / L 2 EI / L d5
SR6 0 0 0 0 2 EI/L 4 EI / L d6
=
SR1 SR2 SR5 SR6
d3
SR3 SR4`
d1 d2
d4
d5 d6
C. Matriks Kekokohan Batang dari Hubungan SR dan d
4. SR1
SR2 SR5
SR6
P1
P2
SR3 SR4`
[P] = [ B] {SR}
Ternyata [ B ] = [ A ]T
P3
0 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 1
[ B ] =
MATRIKS KESETIMBANGAN GAYA LUAR (P) dan GAYA DALAM ( SR )
5. 3. Perhitungan Matriks GAYA luar [P]
Matriks P merupakan penjumlahan momen primer pada satu
titik kumpul
4. Menentukan matriks Kekakuan struktur
[ K ] = [ A ]T [ S ] [A ]
5. Menentukan Matriks [ K ] -1
6. Menentukan Matriks { D ] = [ K ] -1 [ P }`
7. Menentukan Matriks gaya Dalam [ SR ] = [ S ] { A ] [ D ]
8. Menentukan Momen akhir M = [ M ]f - [ SR ]
6. Contoh BALOK STATIS TIDAK TENTU
CONTOH SOAL
30 KN
20 KN/m 16 KN/m 24 KN
2 EI 3 EI 4 EI
A B C D E
6 4,0 2,0 12.0 2,0
DIKETAHUI : STRUKTUR BALOK STATIS TIDAK TENTU TERGAMBAR
DITANYAKAN : HITUNG GAYA-GAYA DALAM DENGAN METODE MATRIKS
KEKAKUAN KEBEBASAN SESUNGGUHNYA
PENYELESAIAN
1. Menentukan Derajat Kebebasan
Derajat kebebasan n = 3 ( Hanya derajat kebebasan rotational )
7. 2. ASUMSI-ASUMSI STRUKTUR
a. STRUKTUR DASAR YANG DIKEKANG
A B C D
b. Hubungan kebebasan titik Diskrit ( D ) dan deformasi
d1 d3 d5
D1 D2
d2 d4 d6 D3
6 4,0 2,0 12.0 2,0
c Hubungan Gaya dalam dan deformasi
SR! SR2 SR3 SR4 SR5 SR6
d. Hubungan Gaya luar dan Kebebasan
P1 P2 P3
D1 D2 D3
8. 3. Perhitungan Momen Primer dan Matriks P
Mfab = -5/96 q L2
= - 5/96 * 20 * 62
= -37.5 KN m
Mfba = +5/96 q L2
= + 5/96 * 20 * 62
= 37.5 KN m
Mfbc = -( P. a. b2
) / L2
= - 30 * 4 * 22
/ 62
= -13.33 KN m
Mfcb = -( P. a2
. b) / L2
= 30 * 42
* 2 / 62
= 26.667 KN m
Mfcd = -1/12 q L2
= - 1/12 * 16 * 122
= -192 KN m
Mfdc = +1/12 q L2
= + 1/12 * 16 * 122
= 192 KN m
Mde = - ( p. L4 ) = - 24 * 2 = = -48 KN m
Matriks P
P1 = Mfba + Mfbc = 24.1667 KN m
P2 = Mfcb + Mfcd = -165.33 KN m
P3 = Mfdc + Mde = 144 KN m
24.1667
-165.33
144
=
P
10. 5. Menentukan matriks B = AT
0 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 1
6. Menentukan Matriks Kekokohan bahan dari hubungan SR dan d
1.33333 0.66667 0 0 0 0
0.66667 1.33333 0 0 0 0
0 0 2.000 1.000 0 0
[ S ] = EI 0 0 1.000 2.000 0 0
0 0 0 0 1.3333 0.6667
0 0 0 0 0.6667 1.3333
[ A
T
] =
11. 7. Menentukan Matriks Kekakuan struktur [ K ] = [ A ]
T
[ S ] [ A ]
0.66667 0 0
1.33333 0 0
[ S ] [ A ] = EI 2 1 0
1 2 0
0 1.33333 0.66667
0 0.66667 1.33333
3.33333 1 0
[ K ] = EI 1 3.33333 0.66667
0 0.66667 1.33333
8. Menentukan Matriks K inv
0.33333 -0.1111 0.05556
[ K ]-1
= 1/ EI -0.1111 0.37037 -0.1852
0.05556 -0.1852 0.84259
12. 9. Menentukan Matriks D
[ P ] = [ K ] [ D ]
[ D ] = [ K ]
-1
[ P ]
D1 34.4259
D2 = 1/EI -90.586
D3 153.293
10. Menentukan Matriks Gaya Dalam [ SR ] = [ S ] [ A ] [ D ]
SR1 22.9506
SR2 45.9012
SR3 = -21.735
SR4 -146.75
SR5 -18.586
SR6 144
13. 11. Menentukan Momen AKHIR [ M ] = [ Mf ] - [ SR ]
MAB -37.5 22.9506 -60.45
MBA 37.5 45.9012 -8.401
MBC -13.333 -21.735 8.4012
MCB = 26.6667 - -146.75 = 173.41
MCD -192 -18.586 -173.4
MDc 192 144 48
MAB = -60.451 KN m
MBA = -8.4012 KN m
MBC = 8.40123 KN m
MCB = 173.414 KN m
MCD = -173.41 KN m
MDC = 48 KN m
14. SOAL - SOAL
24 KN
20 KN/m 16 KN/m'
3 EI 4 EI
6,0 12.0 2,0
DIKETAHUI : STRUKTUR BALOK STATIS TIDAK TENTU TERGAMBAR
DITANYAKAN : HITUNG GAYA-GAYA DALAM DENGAN METODE MATRIKS
KEKAKUAN KEBEBASAN SESUNGGUHNYA