Tes Sondir Tanah

Tes sondir tanah dilaksanakan untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat tanah. Perlawanan penetrasi konus adalah perlawanan tanah terhadap ujung konus yang dinyatakan dalam gaya persatuan luas. Hambatan lekat adalah perlawanan geser tanah terhadap selubung bikonus dalam gaya persatuan luas

PERALATAN  TES SONDIR

1. Mesin sondir ringan ( 2 ton ) atau mesin sondir berat ( 10 ton).
2. Seperangkat pipa sondir lengkap dengan batang dalam, sesuai kebutuhan dengan panjang masing masing 1 meter.
3. Manometer masing masing 2 buah dengan kapasitas : Untuk Sondir ringan menggunakan 0 s/d 50 kg/cm² dan 0 s/d 250 kg/cm². Untuk Sondir berat menggunakan 0 s/d 50 kg/cm² dan 0 s/d 600 kg/cm².
4. Konus dan bikonus
5. Empat buah angker dengan perlengkapan ( angker daun dan spiral).
6. Kunci- kunci pipa, alat-alat pembersih, oli,& minyak hidrolik.

CARA TES SONDIR

1. Pasang dan aturlah agar mesin sondir vertical di tempat yang akan diperiksa dengan menggunakan angker yang dimasukkan secara kuat ke dalam tanah.
2. Pengisian minyak hidrolik harus bebas dari gelembung udara.
3. Pasang konus dan bikonus sesuai kebutuhan pada ujung pipa pertama.
4. Pasang rangkaian pipa pertama beserta konus tersebut ( b) pada mesin sondir.
5. Tekanlah pipa untuk memasukkan konus dan bikonus sampai kedalaman tertentu, uumnya sampai 20 cm.
6. Tekanlah batang.
7. Apabila dipergunakan bikonus maka penetrasi, pertama-tama akan menggerakan konus ke bawah sedalam 4 cm. Bacalah manometer sebagai perlawanan penetrasi konus (pk).
8. Penekanan selanjutnya akan menggerakan konus beserta selubung ke bawah sedalam 8 cm, bacalah manometer sebagai hasil jumlah perlawanan ( jp), yaitu perlawanan penetrasi  konus dan hambatan lekat (HL).
9. Apabila dipergunakan konus maka pembacaan manometer hanya dilakukan pada penekanan pertama (PK).
10. Tekanlah pipa bersama batang sampai pada kedalaman berikutnya yang akan diukur, pembacaan dilakukan pada setiap penekanan pipa sedalam 20 cm.

RUMUS PERHITUNGAN SONDIR TANAH

Pekerjaan sondir dihentikan pada keadaan sebagai berikut :

• Untuk sondir ringan pada waktu tekanan manometer tiga kali berturut-turut melebihi 150 kg/cm2 atau kedalaman maksimal 30 meter.

• Untuk sondir berat pada waktu tekanan manometer tiga kali berturut-turut melebihi 500 kg/cm2 atau kedalaman maksimal 50 meter.

• Hambatan Lekat dihitung dengan rumus :

HL = ( JP – JK ) x ( A/B)

A  = tahap pembacaan  =  20 cm.

B = faktor  alat  atau  LUAS KONUS/LUAS TORAK = 10

Jumlah hambatan lekat  tanah:

JHL  . i  = HL

i  = kedalaman yang dapat dicapai konus.

Hasil tes sondir tanah adalah pengelompokan jenis lapisan tanah pada kedalaman tertentu sehingga dapat dijadikan pedoman dalam merencanakan bangunan seperti penentuan kedalaman pondasi tiang pancang diusahakan berada pada tanah keras 

Mekanika Tanah

Mekanika tanah adalah cabang dari ilmu geoteknik dalam ilmu teknik sipil,  istilah mekanika tanah diberikan oleh Karl Von Terzaghi melalui bukunya “Erdbaumechanik auf bodenphysikalicher Grundlage” (Mekanika Tanah berdasar pada Sifat-Sifat Dasar Fisik Tanah),  pada tahun 1952, Buku ini membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah modern, dan menjadi dasar studi-studi lanjutan ilmu ini, sehingga Terzaghi disebut sebagai  “Bapak Mekanika Tanah”. mengenai detail selengkapnya tokoh mekanika tenah ini dapat melihat pada artkel yang khusus membahasnya.

Ilmu mekanika tanah digunakan pada berbagai pekerjaan penting antara lain:

• Pekerjaan perkerasan jalan raya.
• Pekerjaan galian dan timbunan tanah.
• Perencanaan pondasi gedung.
• Perencanaan bangunan dibawah tanah misalnya trowongan.
• Perencanaan galian tanah.
• Perencanaan bendungan.
• Perencanaan bangunan penahan tanah longsor.
• Pekerjaan pondasi bangunan seperti gedung bertingkat tinggi

Tes Tanah

Beberapa jenis tes yang sering dilakukan untuk mengetahui jenis dan kualitas tanah antara lain

1. Tes sondir tanah
2. Tes plastis
3. Tes CBR Tanah
4. Tes Pembebanan
5. Tes kuat tekan tanah

Dengan mengusai dan mengetahui kondisi tanah yang ada maka sebuah bangunan dapat direncanakan dengan baik misalnya pada perencanaan pondasi tiang pancang yang merupakan jenis pondasi dalam maka perlu dilakukan tes sondor terlebih dahulu sehingga dapat diketahui jenis tanah dan letak permukaan tanah keras sehingga kedalaman tiang pancang dapat ditetapkan. contoh yang lainya adalah pada struktur tanah yang tidak terlalu bagus maka dapat ditetapkan untuk menggunakan pondasi cakar ayam dengan sistem seperti akar pohon kelapa sehingga bangunan dapat berdiri dengan kokoh 

Cabang ilmu teknik sipil lain yang hampir sama adalah ilmu ukur tanah namun perbedaanya adalah lebih memfokuskan pada bagaimana cara mengukur tanah dengan baik sedangkan ilmu mekanika tanah mempelajari bagaimana melihat suatu kondisi tanah lalu mendesain sebuah bangunan yang sesaui denga kondisi tanah tersebut. Dalam mempelajari ilmu mekanika tanah dibangku kuliah terdapat sebuah buku yang cukup populer dan banyak dipakai oleh mahasiwa dan dosen dalam kegiatan belajar mengajar yaitu buku yang berjudul “Mekanika Tanah” apabila mengalami kesulitan dalam mendapatkanya maka dapat melihat artikel tutorial mencari buku langka teknik sipil  dalam cabang ilmu ini akan banyak menggunakan pengetahuan matematika dan teknik gambar bangunan dalam membayangkan bentuk dan kondisi tanah.

Mekanika Rekayasa

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.

     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.

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 disebutGaya 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.

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:

                                   

            M_m = V_a.x – ½ qx² =

                      ½ qlx – ½ qx²...................(1.1)

            L_m = ½ ql – qx............................(1.2)

            Gaya dalam di n dapat dihitung sebesar:

           

            M_n = V_a (x + dx) – 1/2q (x + dx)²............(1.4)

            L_n  = ½ qL – q (x + dx)............................(1.5)

                        Persamaan (1.4) dan (1.5) tersebut dapat ditulis

                        Pula sebagai:

                        M_n = M_m + dM =

                                 M_m + L_m.dx – q.dx.1/2 dx..............(1.6)

                        L_n = L_m + dL = L_m – q.dx........................(1.7)

Persamaan tersebut setelah diselesaikan didapat:

dM/dx = L_x..............................................(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

Gaya : Hal-hal Yang Perlu Diketahui

Pengetahuan mengenai gaya adalah sangat penting dalam mempelajari statika atau mekanika rekayasa (teknik). Seperti kita ketahui, mekanika rekayasa mempelajari perilaku suatu sistem struktur jika dikenai gaya/beban. Berikut adalah hal-hal penting dari gaya yang perlu kita ketahui:

1. Secara sederhana, gaya merupakan aksi dari satu objek terhadap objek lainnya. Sebagai contoh, sebuah truk yang melewati jembatan bisa dipandang sebagai beban/gaya yang bekerja pada jembatan. Jembatan sebuah objek, demikian juga truk. Struktur jembatan bagian atas juga bisa ditinjau sebagai beban dari sudut pandang struktur bawah jembatan/fondasi.
2. Gaya, yang merupakan sebuan besaran vektor, biasanya ditentukan oleh besar, garis kerja (arah) dan titik tangkapnya. Uraian yang lebih detail bisa dilihat pada pengenalan statika.
3. Gaya bekerja pada arah tertentu. Garis yang berimpit dengan gaya disebut garis kerja gaya. Titik tangkap gaya umumnya dapat dipindah-pindahkan sepanjang garis kerjanya, baik bergerak maju ataupun mundur.
4. Jika gaya bekerja pada sebuah objek, maka akan ada gaya reaksi dari objek tersebut yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Kedua gaya tersebut mempunya gari kerja gaya yang sama. Secara singkat dikatakan AKSI=REAKSI.
5. Efek dari gaya pada suatu titik yang tidak terletak pada garis kerja gaya adalah sebuah tendensi memutar yang besarnya adalah perkalian antara gaya dan jarak dari titik tersebut ke gaya (lengan momen). Positif atau negatif sebuah momen ditentukan berdasarkan perjanjian tanda.

Besaran Vektor dan Skala

Sebelum kita lanjut lebih jauh dalam mempelajari statika, kita perlu terlebih dahulu mengetahui konsep besaran-besarn vektor dan skalar.

• Skalar merupakan besaran fisik yang dapat digambarkan hanya dengan besarnya saja. Termasuk dalam besaran skalar adalah massa, volume, usaha dan lain-lain.
• Vektor merupakan besaran fisik yang perlu digambarkan dengan besar dan arah. Termasuk dalam besaran vektor adalah gaya, kecepatan, perpindahan dan lain-lain

Sebagai contoh, jika kita mengatakan membeli bensin 5 liter (besaran volume), maka orang sudah bisa mengerti tanpa perlu penjelasan lainnya. Sedangkan untuk mengambarkan kecepatan, kita perlu menyebutkan baik besarnya kecepatan (laju) dan juga arah kecepatannya. Misalnya sebuah mobil melaju pada sebuah jalan yang membentang dari arah utara dan selatan, maka jika kita ingin menyatakan kecepatan mobil tersebut, kita harus bilang mobil melaju 60 km/jam ke arah selatan. Kalau kita hanya bilang mobil melaju 60 km/jam, itu belum lengkap. Dalam hubungannya dengan statika, kita akan banyak berhubungan dengan besaran vektor yang bernama gaya dan momen.

Sebuah vektor biasanya digambarkan sebagai anak panah dimana panjang anak panah menunjukkan besarnya suatu besaran dan arah panah menunjukan arah dari suatu besaran. Dalam tulisan tangan, vektor biasanya diberi lambang huruf bergaris bawah,  atau huruf dengan anak panah diatasnya, . Sedangkan penulisan vektor pada buku atau dokumen cetak biasanya diwakilkan dengan huruf tebal (bold face), . Besarnya sebuah vektor  dilambangkan oleh  atau secara sederhana oleh huruf miring dalam dokumen cetak.

 Vektor

 Jenis-jenis Vektor

1. Vektor tetap (fixed vector): adalah sebuah vektor yang yang mempunyai karakteristik dimana titik aplikasinya telah ditentukan dan tidak dapat dirubah tanpa mengubah kondisi yang ada. (Contohnya gaya pada benda yang bisa berdeformasi)
2. Vektor bebas (free vector): adalah sebuah vektor dimana aksinya tidak dibatasi pada atau berhubungan dengan garis kerja tertentu. (Contohnya adalah perpindahan dari benda yang sangat kaku)
3. Vektor bergerak lurus (sliding vector): adalah sebuah vektor yang dapat dipindahkan dalam garis kerjanya tanpa merubah kondisi awal yang ada. (Contohnya gaya pada benda yang sangat kaku)

Dua buah vektor dikatakan sama jika mereka mempunyai besar dan arah yang sama seperti terlihat pada vektor  dan  dibawah ini.

 Dua vektor yang sama

Vektor negatif  adalah sebuah vektor yang mempunyai besar yang sama tetapi mempunya arah yang berlawanan seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Vektor negatif

 Penjumlahan Dua Vektor

Semua vektor mengikuti hukum jajaran genjang untuk penjumlahan.

• Aturan jajaran genjang: penjumlahan dari dua vektor dapat dilakukan dengan menjadikan satu bagian belakang (tail) dari kedua vektor pada titik yang sama lalu mengambar jajaran genjang dari kedua vektor tersebut.
  
   Penjumlahan dua vektor
  , dimana  adalah vektor resultan.
  Secara umum,  kecuali kedua vektor mempunyai garis kerja yang sama.
• Aturan segitiga: penjumlahan dari dua vektor dapat dilakukan dengan menjadikan satu bagian kepala (head) dari satu vektor ke bagian belakang (tail) vektor lainnya.
  
   Penjumlahan dua vektor dengan aturan segitiga
  .
  
  

Statika : Pengenalan

Statika adalah salah satu cabang dari mekanika teknik yang berhubungan dengan analisis gaya-gaya yang bekerja pada sistem struktur yang dalam keadaan diam/statis dan setimbang. Gaya-gaya yang dimaksud disini pada umumnya termasuk gaya itu sendiri dan juga momen. Di dalam statika, sistem struktur diidealisasikan/dianggap sangat kaku sehingga pengaruh dari lendutan tidak diperhatikan. Ilmu statika umumnya merupakan salah satu mata kuliah bidang teknik pertama yang diberikan di level universitas. Prinsip-prinsip yang dipelajari dalam statika cukup mendasar dan mudah dipahami, hanya memerlukan sedikit dari hukum-hukum fisika mekanika dan matematika dasar. Akan tetapi, karena bidang teknik adalah bidang yang mengaplikasikan teori ke dalam dunia praktis, banyak penyederhanaan yang harus dilakukan sebelum suatu struktur bisa dianalisis dengan ilmu statika. Ini yang kadang membuat statika sulit untuk dipahami oleh sebagian orang. Elemen-elemen struktur yang dibahas dalam statika sudah berupa model dari bangunan fisik. Sedangkan pemodelan itu sendiri tidak secara terinci dibahas dalam statika, karena memerlukan tingkat pengetahuan yang lebih tinggi dan juga pengalaman. Perlu ditekankan disini bahwa meskipun dalam statika hanya membahas hal-hal yang relatif mudah, bukan berarti pengetahuan yang didapat disini tidak ada pengaplikasiannya di dunia kerja. Banyak struktur-struktur penting yang telah berhasil dibangun dan beroperasi hanya dengan  mengunakan prinsip-prinsip statika. Gambar-gambar berikut adalah contoh-contoh struktur jembatan yang didesain dengan menggunakan konsep-konsep dasar yang pelajari dalam statika.

Jembatan sedernahana menggunakan konsep balok diatas dua tumpuan.

Metode konstruksi kantilever untuk jembatan.

Konsep dasar dari statika adalah kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur. Artinya semua gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur adalah dalam keadaan setimbang, baik struktur itu ditinjau secara keseluruhan maupun sebagian. Jadi hukum Newton ketiga, yaitu jika ada aksi maka akan diimbangi oleh reaksi. Artinya jumlah gaya-gaya yang bekerja adalah nol.  Berikut akan kita coba bahas hal-hal penting di dalam statika seperti gaya, momen, free-body diagram.

Gaya

Gaya secara sederhana bisa dikatakan sebagai suatu tarikan atau dorongan terhadap sebuah objek. Jadi kalau kamu menarik tambang yang diikatkan ke sebuah pohon, berarti kamu memberi gaya yang berupa tarikan terhadap pohon tersebut. Tergantung besarnya pohon dan juga gaya tarik yang kamu berikan, pohon itu bisa roboh, miring atau sama sekali tidak bergeming. Jadi jelas disini bahwa gaya (tarikan atau dorongan/tekanan) tidak selalu menyebabkan objek yang dikenakan bergerak/berubah lokasi. Untuk yang dorongan bisa dicontohkan dengan mobil yang sedang berada di atas jembatan. Mobil itu akan berusaha mendorong/menekan jembatan ke bawah. Besarnya dorongan oleh mobil terhadap jembatan dalam hal ini adalah sebesar berat dari mobil tersebut karna gaya berat bekerja ke arah bawah. Kalau jembatan didesain secara benar harusnya jembatan tersebut sanggup menahan gaya akibat mobil tersebut. Secara ringkas gaya adalah sebuah besaran yang bertendensi mendorong/merubah bentuk objek yang dikenakan dalam arah gaya tersebut bekerja. Bukan berarti objek yang dikenakan gaya akan berubah bentuk atau bergerak.

Gaya adalah sebuah besaran vektor, yang secara umum artinya sebuah besaran yang tidak hanya bergantung pada besarnya saja, tapi juga arahnya. Untuk gaya, selain dua hal di atas juga bergantung pada titik bekerjanya. Jadi gaya mempunyai tiga karakteristik, yaitu besarnya, arahnya dan juga titik/lokasi bekerjanya yang biasanya direpresentasikan garis bertanda panah seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Titik aplikasi bisa direpresentasikan oleh pangkal atau ujung/kepala dari gambar anak panah.

 

Artinya jika satu atau lebih dari tiga karakteristik ini dirubah, maka efeknya terhadap objek yang dikenakan gaya tersebut akan berubah juga. Besarnya gaya jelas pengaruhnya. Sebagai contoh, kalau kita berusaha mendorong mobil yang relative besar sendirian, kemungkinan besar mobil tidak bergerak karena gaya yang kita berikan ke mobil tidak cukup besar. Tetapi jika kita minta bantuan dua orang lagi untuk membantu mendorong mobil, maka besar kemungkinan mobil bisa didorong oleh tiga orang tersebut karena gaya yang ditimbulkan oleh ketiga orang tersebut lebih besar dibandingkan dengan gaya yang dihasilkan oleh satu orang. Arah dari gaya jelas mempunyai efek terhadap benda yang dikenai gaya tersebut seperti terlihat pada gambar dibawah ini dimana sebuah gaya diaplikasikan terhadap sebuah peti dalam dua arah berbeda, horisontal dan vertikal. Walaupun kedua gaya tersebut mempunyai besar dan titik aplikasi yang sama, akan tetapi reaksi peti tersebut terhadap gaya horisontal akan berbeda jika dibandingkan dengan reaksi terhadap gaya vertikal.

Sedangkan titik aplikasi bisa di gambarkan sebagai berikut dimana sebuah jembatan sederhana yang didukung oleh tumpuan kiri dan tumpuan kanan. Jika gaya yang bekerja posisinya dekat dengan tumpuan yang sebelah kiri (gaya direpresentasikan oleh garis penuh) maka kita dapat merasakan bahwa tumpuan yang kiri akan menerima gaya yang lebih besar dari tumpuan yang sebelah kanan. Sebaliknya jika gaya yang bekerja dekat dengan tumpuan yang sebelah kanan (gaya direpresentasikan oleh garis putus-putus) maka tumpuan sebelah kanan yang akan menerima gaya yang lebih besar. Disini terlihat bagaimana merubah titik aplikasi dari gaya merubah reaksi yang terjadi dari sistem struktur.

Momen

Momen adalah besarnya tendensi dari suatu gaya untuk memutar suatu objek/benda terhadap suatu titik. Dalam bentuk skalar, besarnya momen adalah gaya dikali lengan momen yang merupakan jarak tegak lurus antara titik yang ditinjau dan garis kerja gayanya.  Gambar berikut mengilustrasikan sebuah moment.

 

Jadi besarnya momen tergantung pada dua faktor, yaitu lengan momen dan gaya yang bekerja. Jika gaya yang bekerja besarnya tetap, maka besarnya momen akan berbanding lurus dengan lengan momen. Lengan momen besar, maka momen yang dihasilkan juga besar dan sebaliknya.

Jadi jelas di sini bahwa dalam statika kita mempelajari analisis gaya-gaya, baik gaya-gaya yang bekerja maupun gaya-gaya dalam. Untuk menggeluti bidang teknik pada umumnya dan bidang tehnik sipil pada khususnya memerlukan latar belakang yang kuat dalam bidang fisika mekanika dan juga matematika. Selain itu juga diperlukan kreativitas yang tinggi sehingga memecahkan persoalan dan juga menghasilkan inovasi-inovasi dan/penemuan yang bermanfaat.