46389721 unit 4 pesongan dan kecerunan rasuk menggunakan kaedah macaulay
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
1/37
C3007 / unit4/ 1PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
PESONGAN DAN KECERUNAN RASUKMENGGUNAKAN KAEDAH MACAULAY
OBJEKTIF AM : Pelajar dapat memahami maksudkecerunan,
pesongan dan pesongan maksima padarasuk tetupang mudah
OBJEKTIF KHUSUS:
Selepas mengikuti unit 4 ini, pelajar dapat:-
Mengira tindakbalas pada tupang bagi beban tumpu,bebanteragih dan momen
Menulis ungkapan umum bagi momen
Menulis dan menukarkan ungkapan umum kepada ungkapanMacaulay.
Mengira kecerunan dan pesongan pada rasuk
Menyelesaikan masalah pesongan maksima.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
2/37
C3007 / unit4/ 2PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
4.0 Pengenalan
Secara amnya rasuk direka bentuk secukupnya untukmenahan kegagalan samada dalam lenturan ataupun ricihan.Pesongan rasuk yang melebihi had yang dibenarkan akanmengakibatkan kerosakan pada bahan bersebelahan rasuk.(contohnya tiang, papak dan sebagainya)
4.1 Pesongan Rasuk
Lengkungan yang jelas dan juga ketidakfungsian rasukdengan baik, untuk mengelakkan ini daripada berlaku, rasukdirekabentuk dalam cara di mana bila dibebankan, ianya tidakmengalami pesongan melebihi had yang dibenarkan di dalamkod.
iaitu360
1x rentang rasuk
Rasuk pada umumnya menanggung berbagai beban,maka parameter seperti daya ricih, momen lentur, cerun dan
pesongan tidak mempunyai fungsi selanjar yang tertentuuntuk keseluruhan rasuk. Walaubagaimanapun kita bolehmendapatkan ungkapan bagi parameter tersebut untukkeseluruhan rasuk tanpa membahagikan rasuk kepadabeberapa bahagian dengan menggunakan fungsi tak selanjar.Beberapa contoh bagi fungsi selanjar dan tak selanjar bolehdilihat dari gambarajah daya ricih yang dilukis bagi keadaanrasuk yang dibebankan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah4.1
GDR
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
3/37
C3007 / unit4/ 3PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Fungsi selanjar Fungsi tak selanjar Fungsi tak
selanjar
Rajah 4.1: Bentuk-bentuk rasuk selanjar dan tak selanjar
4.2 Perhubungan Secara Matematik antara MomenLentur,
Kecerunan dan Pesongan
Bila beban dikenakan , rasuk akan melentur dalam satubulatan yang jejariannya tidak diketahui. Ambil sebahagiankecil lenturan tersebut dengan menganggap titik P dan Qberhampiran antara satu sama lain di atas paksi membujursuatu rasuk . Bentuk pesongannya ialah lengkok bulat yangberjejari R yang berpusat pada jejari kelengkungan di O.
Kedudukan P ialah x dan kedudukan Q ialah x +
x dari titikasal masing-masing
Rajah 4.2(a) :
s = panjang bahagian lengkuk PQR = jejari kelengkungan lengkukO = pusat lengkuk = sudut tangen di titik P dengan garis paksi ox
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
4/37
C3007 / unit4/ 4PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
+ = sudut tangen di titik Q dengan paksi ox
Daripada geometri rajah 4.2(a), kita dapati
POQ = s = R
R =
s
Jika lengkuk s terlalu kecil, kita boleh menganggap s = x
Oleh itu R =
x
R
1=
s
Rajah 4.2 (b)
Kita mengetahui koordinat P ialah (x,y) ,oleh itu
tan =dx
dy------------------ persamaan 4.1
kerana adalah kecil, tan = , oleh itu
=dx
dy
Membezakan persamaan ini merujuk kapada x, memberi
dx
d=
2
2
dx
yd
= tan =dx
dy(masukkan dalam persamaan 4.1)
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
5/37
C3007 / unit4/ 5PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
dx
d
R
=
1
=
dx
dx
dyd
2
21
dx
yd
R= --------------------- persamaan 4.2
Dari persamaan lenturan
YR
E
I
M == --------------------- persamaan 4.3
R
E
I
M=
E
M
R
I=
EI
M
R=
1---------------------- persamaan 4.4
Masukkan persamaan 4.2 dalam persamaan 4.4
Persamaan am pembezaan untuk pesongan
2
2
dx
yd
EI
M= ----------------- persamaan 4.5
4.2 Tandaan lazim dan unit
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
6/37
C3007 / unit4/ 6PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Jadual 4.1 memberi tandaan lazim bagi momen lentur, kecerunandan pesongan yang akan digunakan. Sistem ini adalah selaras
dengan tandaan bagi momen lentur dan daya ricih.
Jadual 4.1 : Peraturan tanda untuk Momen Lentur, Kecerunandan Pesongan
Kesan SimbolKoefisyen
KerbedaKamilan
Unit Peraturan Tanda
Positif Negatif
Momen
lentur
M EI2
2
dxyd M
Nm
KNm
Kecerunan
dx
dyEIdx
dydx
EI
M
Radian
Pesongan y EI y dxEI
M.
mm
INPUT 1
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
7/37
C3007 / unit4/ 7PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
4.3 Kecerunan dan Pesongan bagi beban titik dengan
menggunakan Kaedah Macaulay
Di dalam kaedah Macaulay, hanya satu keratan sahajayang perlu dibuat untuk mendapatkan ungkapan umum bagimomen iaitu pada kawasan beban yang terakhir sekali(contoh keratan s-s dalam Rajah 4.4(a) dan keratan s-sdalam Rajah 4.4(b)
Rajah 4.4(a)
Rajah 4.4 (b)
Sepertimana yang kita tahu apabila rasuk dikenakanbeban ,ia akan melentur ke bawah dan akan berada padakestabilan selagimana penyokong dapat bertahan.Penyokongnya mungkin terdiri daripada tiang dan sebagainya.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
8/37
C3007 / unit4/ 8PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Kita boleh mengira tindakbalas yang berlaku pada penyokongtersebut dengan menggunakan persamaan momen.
Dalam kaedah Macaulay, selesaiannya perlu mengikutbeberapa syarat tertentu seperti di bawah.:-
i. Persamaan momen yang sah bagi keseluruhan rasukhendaklah diperolehi dengan mengambil momen padatitik yang paling kanan sekali sebelum penghujungrasuk dengan jarak ukuran dibuat dari penghujung rasuksebelah kiri.(Origin dari hujung sebelah kiri rasuk). Rujukrajah 4.5
10kN 5kN x
RA 1m 1.5m R B
x
5m x
Rajah 4.5
Daripada Rajah 4.5,(syarat 1) akan menghasilkanpersamaan momen seperti berikut:
Mx = RA(x) 10(x 1) 5(x 2.5)
ii. Untuk menentukan persamaan yang telah dihasilkanboleh digunakan bagi keseluruhan rasuk, tidak kirakeratan mana sekalipun, fungsi (x 1) dan (x 2.5)yang telah dihasilkan daripada perubahan beban yangpertama(10kN) dan kedua (5kN) perlu ditukarkansupaya menjadi fungsi Macaulay seperti yangditunjukkan di bawah
(x 1) menjadi [ x 1](x 2.5) menjadi [x 2.5]
Kurungan [ ] ialah kurungan Macaulay dan cirriutamanya akan menjadi sifar sekiranya nilai di
dalamnya negatif.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
9/37
C3007 / unit4/ 9PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Oleh yang demikian, persamaan momen yang dihasilkandalam syarat 1 perlu diubahsuai supaya berbentuk
seperti yang berikut,
Mx = RA[ x ] 10[ x 1 ] 5 [x 2.5] --------persamaan 4.6
Sebagai semakan, sekiranya nilai x ialah x1 , dengan
x1
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
10/37
C3007 / unit4/ 10PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
10 kNA C B
1m 2m 2m
Rajah 4.6
Dapatkan tindakbalas pada penyokong dengan menggunakanpersamaan momen. Untuk rasuk tetupang mudah hanyatindakbalas pada penyokong A sahaja yang diperlukan.
Penyelesaian
Bagi penyelesaian menggunakan kaedah Macaulay, perlu dapatkantindakbalas pada penyokong.
= BB MM
10(4) = RA (5)
RA =5
410 x
= 8kN
10kN
8kN x
Persamaan momen
Mx = 8x 10 [x 1] ----------------------------------- persamaan 4.7
Daripada persamaan EI2
2
dx
yd= M --------------- persamaan 4.8
Masukkan persamaan 4.7 dalam persamaan 4.8 , menjadi
EI2
2
dx
yd= 8x 10 [x 1]
Kamirkan persamaan momen untuk mendapatkan persamaankecerunan
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
11/37
C3007 / unit4/ 11PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
EIdx
dy=
2
8 2x-
2
]1[10 2x+ C1
Kamirkan sekali lagi untuk mendapatkan persamaan pesongan
EI y = =6
8 3x-
6
]1[10 3x+ C1x + C2
Bagi mendapatkan nilai-nilai C1 dan C2keadaan sempadan perludigunakan, iaitu untuk rasuk bina dalam pesongan maksima bilakecerunan adalah 0.Manakala pesonngan adalah kosong padakedua-dua penyokong.
Y = 0 1 Y=0
Pada A, x = 0 , y = 0
EI (0) =6
]0[83
-6
]10[10 3+C1 (0) + C2
C2 = 0
Pada B, x = 5m, y = 0
EI (5) =6
]5[8 3-
6
]15[10 3+C1 (5) + 0
C1 = - 12
Persamaan lengkap
i. Kecerunan,
EIdx
dy=
2
8 2x-
2
]1[102
x- 12
ii. Pesongan
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
12/37
C3007 / unit4/ 12PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
EI y = =6
8 3x-
6
]1[103
x- 12x
Kecerunan pada titik C, x = 3mGantikan x = 3m dalam persamaan kecerunan
EIdx
dy=
2
)3(8 2-
2
]13[10 2- 12
dx
dy=EI
4
Pesongan pada titik C, x = 3
EI y =6
]3[8 3-
6
]13[103
- 12 (3)
Y = -EI
33.13
** Jika nilai EI diberikan dapatkan kecerunan dalam radian danpesongan dalam mm.
_________________________________________
AKTIVITI
_____________________________________________________
4.1 Uji kefahaman sebelum meneruskan dengan beban teragih Jika diberi satu rasuk mempunyai beban tumpu lebihdaripada satu seperti Rajah 4.7. Dapatkan kecerunan danpesongan pada titik B dalam sebutan EI
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
13/37
C3007 / unit4/ 13PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
30N 15N
A B C D
2m 3m 3m
Rajah 4.7
4.2 Dengan menggunakan Kaedah Macaulay dapatkan kecerunandan pesongan pada rasuk tersokong mudah Rajah 4.8 padatitik B . Diberi keratan adalah seperti Rajah 4.9. Nilai E = 11GN/m2
30N 20N 15N
A B C D E
2m 1.5m 1m 3m
Rajah 4.8
240mm
Rajah 4.9
100mm
____________________________________________________________________
MAKLUM BALAS____________________________________________________________________
4.1 Kecerunan
dx
dy= -
EI
31.100
Pesongan
Y = -EI
62.275
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
14/37
C3007 / unit4/ 14PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
4.2 Ixx = 1.152 x 10-4
m4
EI = 1.2672 MNm2
Kecerunan pada titik B =EI
31.100
Pesongan di titik B =EI
62.275
(Jika tidak mendapat jawapan sila berjumpa dengan Pensyarah)
INPUT 2
4.5 Mendapatkan kecerunan dan pesongan bagi bebanteragih dengan menggunakan Kaedah Macaulay
Bagi beban teragih yang meliputi sebahagian daripada rasukdan tidak meliputi sehingga hujung kanan rasuk, beban
tersebut mestilah diteruskan sehingga kepada hujung kanan
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
15/37
C3007 / unit4/ 15PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
rasuk dan kemudian mesti ditolak dengan beban yang samamagnitud tetapi bertentang arah (arah ke atas) yang
dikenakan pada bahagian bawah rasuk untuk bahagian rasukyang ditambah bebannya. Hal ini dijelaskan dengan merujukkepada Rajah 4.10 (a)
Rajah 4.10(a)
Beban w yang dikenakan pada kawasan CD hendaklahditeruskan hingga ke titik E. Kemudian beban yang
mempunyai magnitud yang sama dan arah ke atas- w, harulahdikenakan untuk kawasan DE pada bahagian bawah rasuk.Dengan ini rasuk tersebut akan mengalami jumlah bebanyang sama seperti keadaan asal .Rujuk rajah 4.10(b).
Rajah 4.10(b)_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
16/37
C3007 / unit4/ 16PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Ungkapan momen bagi beban teragih adalah Mx = R(x) -
2)(2
axw
Lihat rajah 4.10(c)
Rajah 4.10( c )
Contoh 4.2
Dapatkan kecerunan dan pesongan pada titik C untuk rasuk
(Rajah 4.11) dengan mengambil nilai E = 200kN/mm2
dan I =108 mm4
A
12 kN/m 25kN 10kN
B C D
3m 2m 3m
Rajah 4.11
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
17/37
C3007 / unit4/ 17PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Penyelesaian
Tindakbalas pada penyokong A , ambil keseimbangan momen
= DD MM
RA(8) = 12 (3)(6.5) + 25 (5) + 10(3)RA = 48.63 kN
Persamaan momen
Mx = EI2
2
dx
yd= 48.63(x) -
2
12 2x+
2
]3[122
x- 25[ x 3] 10 [x 5]
(jika beban teragih perlu ditambah sehingga kekeratan y-ydan perlu diseimbangkan)Kamirkan persamaan momen bagi mendapatkan persamaankecerunan,
EIdx
dy=
2
63.48 2x-
6
123x
+6
]3[123
x-
2
]3[25 2x-
2
]5[102
x+ C1
Kamirkan persamaan kecerunan untuk mendapatkan persamaanpesongan
EI y =6
63.483
x-
24
12 4x+
24
]3[12 4x-
6
]3[25 3x-
6
]5[10 3x+
C1x + C2
Keadaan sempadan
Pesongan adalah kosong pada penyokongPada A, x = 0, y = 0 dan C2 = 0
Pada D, x = 8, y = 0 dan C1 = ?
EI (0) =6
)8(63.48 3-
24
)8(12 4+
24
]38[124
-
6
]38[253
-
6
]58[103
+ C1 (8)+ 0
C1 = - 231.05
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
18/37
C3007 / unit4/ 18PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Persamaan lengkap
i. Persamaan kecerunan
EIdx
dy=
2
63.48 2x-
6
123x
+6
]3[123
x-
2
]3[25 2x-
2
]5[102
x-
231.05
ii. Persamaan pesongan
EI y =6
63.48 3x-
24
12 4x+
24
]3[124
x-
6
]3[25 3x-
6
]5[103
x-
231.05 x
Kecerunan pada titik C, x = 5m
EIdx
dy=
2
)5(63.48 2-
6
)5(12 3+
6
]35[123
-
2
]35[25 2-
2
]55[10 2-
231.05
dx
dy
= 8
6
10200
10825.94
x
x
= 4.74 x 10-3 rad
Pesongan pada titik C, x = 5m
EI y =6
)5(63.48 3-
24
)5(12 4+
24
]35[12 4-
6
]35[25 3-
6
]55[103
-
231.05(5)
Y =8
9
10200
1096.479
x
x
Y = -24 mm
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
19/37
C3007 / unit4/ 19PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
_________________________________________________________
AKTIVITI
________________________________________________________
Uji kefahaman sebelum meneruskan dengan Input 3
4.3 Diberi satu rasuk tetupang mudah dengan beban teragih danbeban tumpu, Dapatkan pesongan dan kecerunan pada titik Cbagi rasuk tersebut dalam sebutan EI.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
20/37
C3007 / unit4/ 20PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
40kN 15N/m
A B C D
6m 4m 8m
Rajah 4.12
4.4 Dapatkan kecerunan dan pesongan pada rasuk tersokongmudah seperti Rajah 4.13 pada titik B dalam sebutan EI
16N 15N/m
A B C
2m 1m 7m
Rajah 4.13
4.5 Sebatang rasuk kayu disokong secara mudah dan membawabeban teragih seragam 3.75 kN/m seperti Rajah 4.14(a).Tentukan nilai b jika pesongan yang dibenarkan ialah 20mm.Diberi nilai E = 10GN/m2
3.75 kN/m
A C
4m
Rajah 4.14 (a)
3b
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
21/37
C3007 / unit4/ 21PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
b
Rajah 4.14(b)
Maklumbalas
4.3 RA = 53.33kN
EIdx
dy 903.248
=
y = -EI
303.12514
4.4 RA = 59.35N
EIdx
dy 85.543=
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
22/37
C3007 / unit4/ 22PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
y = -EI
967.1245`
4.5 b = 36.30mm
INPUT 3
4.6 Mendapatkan kecerunan dan pesongan bagi momendengan menggunakan kaedah Macaulay
Momen titik yang berlaku pada rasuk seperti yang ditunjukkandalam rajah 4.6(a) hendaklah diselesaikan seperti berikut,
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
23/37
C3007 / unit4/ 23PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Rajah 4.15
Mx = RA x M1 [ x a]0
Dalam persamaan rangkap [ x a]0 sebenarnya bernilai 1, danini tidak akan menjejaskan persamaan bagi momen rasuksebenar, iaitu
Mx = RA x M1Walau bagaimanapun syarat-syarat di bawah harus dipatuhiiaitu:
Jika x a 0 maka (x a ) = 0
Jika x a 0 maka (x a ) = (x a)a: ialah jarak hujung kiri rasuk ke daya atau momen yangdipertimbangkan
Contoh 4.3
Dapatkan pesongan dan kecerunan pada titik di atas rasukyang berjarak 5m dari sokong kiri dibebankan seperti dalamRajah 4.16(a) .Jika nilai E = 5 x 106 N/mm2 , I = 9 x 106 mm4
10 kNm 2kN/m 5kN
A C D E F B
2m 2m 2m 2m 2m
Rajah 4.16(a)
Penyelesaian
0= AM +ve_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
24/37
C3007 / unit4/ 24PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
RB =10
)8(5)5)(2(210 ++
= 7kN
yF = 0 +ve
RA = 2 kN
Keratan hendaklah dilakukan antara F dan B seperti dalam Rajah4.15
10 kNm 2kN/m 5 kN y
A C E
F G
2m 2m 2m 2m
x y
Rajah 4.16 (B )
=0M
M = EI2
2
dx
yd= 2[x] + 10[x 2]0 -
2
]4[2 2x+
2
]6[2 2x- 5[x 8]
Kamirkan untuk mendapatkan persamaan kecerunan
EIdx
dy=
2
22x
+ 10[x 2] -6
]4[2 3x+
6
]6[2 3x-
2
]8[5 2x+ C1
Kamirkan sekali lagi untuk mendapatkan persamaan pesongan
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
25/37
C3007 / unit4/ 25PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
EI y =6
23x
+2
]2[10 2x-
24
]4[2 4x+
24
]6[2 4x-
6
]8[5 3x+ C1x
+ C2Keadaan sempadan
x = 0, y = 0, C2 = 0
x = 10, y = 0
0 =6
)0(23
+2
]210[10 2-
24
]410[24
+
24
]610[24
-6
]810[5 3+
C1(10) + 0C1 = -56
Persamaan lengkap
Persamaan kecerunan
EI
dx
dy=
2
22x
+ 10[x 2] -
6
]4[2 3x+
6
]6[23x
-
2
]8[5 2x-56
Persamaan pesongan
EI y =6
23x
+2
]2[10 2x-
24
]4[2 4x+
24
]6[24
x-
6
]8[53
x- 56x
Pesongan pada jarak x = 5m
EI y =6
)5(23
+2
]25[10 2-
24
]45[24
+24
]65[2 4-
6
]85[5 3-
56(5)
= - 193.4 kNm3
y = -)109)(105(
)1000)(1000(4.19366
3
= -4.3mm
Tanda negatif menunjukkan pesongan arah ke bawah.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
26/37
C3007 / unit4/ 26PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
_____________________________________________________
AKTIVITI
________________________________________________________4.6 Dapatkan kecerunan dan pesongan yang berjarak 11m
dari kiri rasuk seperti dalam Rajah 4.6(d) dalam sebutanEI
40Nm 70N 80Nm
A B C D E
4m 5m 2m 4m
Rajah 4.17
4.7 Satu rasuk keluli tersokong mudah dikenakan bebanseperti rajah dengan keratan berbentuk L. Diberi nilai E= 205kN/mm2
40Nm 20N/m 70N 80N
A B C D E
4m 5m 2m 4m
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
27/37
C3007 / unit4/ 27PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Rajah 4.18(a)
20mm
240mm Rajah 4.18(b)
20mm
280mm
MAKLUM BALAS_________________________________________________________________
4.6EIdx
dy 17.488=
y =EI
1.2327
4.7 Ixx = 3.928 X 107 mm4
radxdx
dy 41004.1
=
y = 1.78 mm
Jika terdapat sebarang perbezaan dengan jawapan anda silaberbincang dengan pensyarah
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
28/37
C3007 / unit4/ 28PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
_________________________________________________________
PENILAIAN KENDIRI
______________________________________________________________
Anda telah menghampiri kejayaan.Sebelum anda menjawab soalanBahagian B cuba dahulu soalan Bahagian A (Uji kefahaman). Jikaanda boleh menjawab semua soalan yang dikemukan anda seorangyang bijak.Soalan ini terbahagi kepada dua bahagian iaitu bahagianA dan bahagian B
Bahagian A(I)
1. Apakah yang dimaksudkan dengan pesongan rasuk?2. Berikan sebab-sebab mengapa pesongan rasuk penting
dalam merekabentuk rasuk?3. Nyatakan persamaan pembezaan bagi menentukan
pesongan rasuk?4. Terangkan bagaimana pesongan rasuk boleh didapati
dengan kaedah kamiran berganda?
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
29/37
C3007 / unit4/ 29PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Bahagian A(II)
Nyatakan kenyataan ini benar atau salah. Jika benar tandakan dansalah tandakan x dalam kotak yang disediakan.
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
30/37
C3007 / unit4/ 30PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
1. Pesongan rasuk hanya boleh ditentukan denganmenggunakan kaedah kamiran berganda
2. Lengkungan satah neutral disebut sebagai lengkungananjal
3. Pesongan rasuk ialah jarak jauh s
4. atah neutral dari kedudukan asal ke kedudukan satahneutral selepas beban dikenakan.
5. Pesongan maksima Ym boleh didapati dari persamaanlengkung anjal.
6. Kamilan pertama persamaan pembezaan pesonganmemberikan persamaan perssamaan pesongan
7. Kamiran kedua pembezaan pesongan memberikancerun pada jarak x
8. Nilai cerun di titik pertengahan bagi semua rasukadalah sifar
9. Bagi rasuk yang disokong secara mudah dan dikenakanbeban titik di tengah, nilai cerun di kedua-duapenyokong adalah sama
Setelah anda berjaya menjawab soalan Bahagian A, sila cuba soalandalam Bahagian B. Semak jawapan anda pada maklumbalas yangdisediakan. Setiap soalan Bahagian B mesti disiapkan dalamjangkamasa 30 minit.
Bahagian B
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarahanda.
4.1 Dapatkan kecerunan dan pesongan pada titik D bagi rasuk
tetupang Mudah dalam Rajah 4.19(a). Di beri nilai E =
10kN/mm2 dan Bentuk rasuk seperti Rajah 4.19(b)
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
31/37
C3007 / unit4/ 31PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
10 kN 5kN
2kN/m 10kNm
A B C D E
B C
1m 2m 2m 3m
Rajah 4.19(a)
10mm
250mm
10mm
250mm
Rajah 4.19(b)
4.2 Dapatkan kecerunan dan pesongan pada titik B dan D bagirasuk dalam Rajah 4.20(a). Nilai E diberikan sebagai 206kN/mm2 dan bentuk rasuk seperti Rajah 4.20(b)
20N/m 15N 20Nm 15N 30N/m
A B C D E
2m 2m 2m 3m
Rajah 4.20(a)_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
32/37
C3007 / unit4/ 32PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
150mm
25mm
150 150mm
25mm
25mm 100mm 25mm
Rajah 4.20(b)
4.3 Dapatkan kecerunan dan pesongan jika x berjarak 5m daripenyokong A Rajah 4.21(a).Bentuk adalah seperti Rajah4.21(b) Diberi nilai E = 205 kN/mm2
15kN20kN/m 20kNm
A B C D E
3m 1m 1m 2m
Rajah 4.21(a)
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
33/37
C3007 / unit4/ 33PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
500mm
100mm
100mm750mm
100mm
Rajah 4.21(b)
4.4 Satu rasuk disokong mudah dikenakan beban seperti Rajah4.22(a). Dapatkan kecerunan dan pesongan pada titik C jikadiberi nilai E = 206 kN/mm2 dalam bentuk seperti Rajah4.22(b)
20kN 15kN 10kNm10kN/m
A B C D E
2m 2m 4m 4m
Rajah 4.22(a)
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
34/37
C3007 / unit4/ 34PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
450mm
150 mm
100mm 450 mm
150 mm
Rajah 4.22(b)
MAKLUM BALAS PENILAIAN KENDIRI
Bahagian A (I) dan (II)
Bagi soalan Bahagian A, jika anda tidak memperolehi jawapan silarujuk unit 4 sekali lagi. Jika masih tidak memperolehi jawapan juga,berjumpalah dengan pensyarah anda
Bahagian BSoalan 4.1
C1 = 47.56C2 = 0Ixx = 2.92 x 107 mm4
EIxx = 5.986 x 109 kNmm2
dx
dy= 0.0198 rad
y = 67.9 mm
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
35/37
C3007 / unit4/ 35PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
Soalan 4.2
C1 = 386.02C2 = 0Ixx = 7.188 x 107 mm4
EIxx = 1.48 x 1010 kNmm2
dx
dy(B)= 3.28 x 10-5 rad
dx
dy(D) = 5.806 x 10-5 rad
y (B) = 0.056mm
y D) = 0.24 mm
Soalan 4.3
C1 = - 231.11C2 = 0Ixx = 1.81 x 1010 mm4
EIxx = 3.711 x 1012 kNmm2
dx
dy= 3.93 x 10-5 rad
y = 0.094 mm
Soalan 4.4C1 = - 717.75C2 = 0Ixx = 9.71 x 109 mm4
EIxx = 2.00 x 1012 kNmm2
dx
dy= 1.755 x 10-4 rad
y = 0.118 mm
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
36/37
C3007 / unit4/ 36PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________
BAHAN RUJUKAN___________________________________________________________
1. Kajidaya Bahan 1989
Mohamad Rashid b Nabi BaxU.T.M2. Mekanik Bahan 1997
Penterjemah Ahmad Zafri b ZainudinMuhammad Her b JantanYahaya b Ramli
U.T.M
3. Pengenalan Makanik Bahan 1992Mohd Zamin b Jumaat
Dewan Bahasa & Pustaka
4. Mechanics of Materials 1984H.J HearnRobert Maxwell, M.C
5. Theory and Problems of Strength Materials 1990William A NashSchaums Outline Series, Mc Graw-Hill
_____________________________________________________________________C3007- Mekanik StrukturModul ini disediakan oleh Sharina Abdul Latiff & Noriza Awang Kechik
-
8/3/2019 46389721 Unit 4 Pesongan Dan Kecerunan Rasuk Menggunakan Kaedah Macaulay
37/37
C3007 / unit4/ 37PESONGAN DAN KECERUNANKAEDAH MACAULAY(Rasuk disokong mudah)
____________________________________________________________________