Dalam dunia Teknik Sipil, ilmu Mekanika Teknik menempati porsi yang dominan. Semua jenis bangunan di darat, laut bahkan di angkasa luar pasti melalui serangkaian analisis struktur sehingga perencana (designer) mendapatkan suatu keyakinan bahwa sistem struktur yang dibangun berada dalam kondisi aman, stabil dan awet baik selama masa pelaksanaan konstruksi atau selama masa layan bangunan tersebut.

Prinsip-prinsip dasar Mekanika Teknik, tidak bisa lepas dari mahakarya Isaac Newton (1642 – 1727). Bisa dibaca dibanyak literatur, dalam mekanika klasik, Newton berhasil menyusun 3 (tiga) pokok hukum tentang gerak benda.

Hukum I,



Hukum ini menyebutkan, jika resultan vektor gaya-gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka benda tersebut dalam keadaan diam (atau bergerak lurus beraturan).


Hukum II,



Dalam bahasa sehari-hari kita artikan, jika vektor resultan gaya-gaya yang diterima oleh suatu sistem tidak sama dengan nol, maka sistem yang massa totalnya m akan mengalami gerak lurus dipercepat (atau diperlambat) sebesar vektor . Harap diingat, vektor adalah besaran yang memiliki besar(nilai) dan arah. Sehingga kondisi sistem dipercepat atau diperlambat bisa dilihat dari vektornya.



Hukum III,



Ini dikenal dengan istilah hukum timbal balik, jika suatu vektor gaya bekerja pada suatu sistem, maka sistem akan memberikan gaya reaksinya dengan besar yang sama dengan besar gaya aksi tetapi dalam arah yang berlawanan.

Dalam analisis struktur statik, kita selalu berpedoman pada hukum I dan III meskipun dalam perkembangannya vektor gaya dan vektor perpindahan merupakan matriks vektor yang dinyatakan dalam :



Dalam hal ini masing-masing adalah gaya (normal, geser), momen gaya (momen lentur, momen torsi), defleksi dan putaran sudut dalam arah sumbu yang dinyatakan dalam subscript.

sehingga Hukum Newton I diterapkan dalam bidang Teknik Sipil sebagai:



artinya "Jika sistem berada dalam setimbang, maka haruslah dipenuhi persyaratan mekanis sebagai jumlah semua matriks vektor gaya sama dengan nol dan jumlah semua matriks vektor perpindahan sama dengan nol"

Inilah yang merupakan prinsip dasar dari analisis struktur statik yang dalam aplikasinya menggunakan matematika terapan untuk menterjemahkan prinsip dasar diatas secara kualitatif.

Sebelum membahas hukum Newton yang kedua, ada baiknya kalau ane sampaikan kalo analisis struktur itu terbagi menjadi dua bagian yaitu :

1. Analisis struktur statik
   
2. Analisis struktur dinamik
   

A. Analisis struktur statik
Vektor gaya-gaya yang bekerja pada analisis struktur statik bukan merupakan fungsi dari waktu, jadi besar dan arah vektor gaya yang bekerja pada sistem selalu tetap. Kajian analisis struktur statik didasarkan pada Hukum Newton pertama dan ketiga (sebagian kecil sudah ane singgung di atas). Contoh analisis struktur statis misalnya : beban sendiri pada struktur gedung, beban suhu pada struktur jembatan, beban tumbukan pada fender dan lain-lain.


B. Analisis struktur dinamik
Pada analisis dinamik, bidang kajian semakin dalam. Vektor gaya yang diterima sistem struktur merupakan fungsi dari waktu, jadi baik arah dan besarnya bisa berubah setiap saat. Karena untuk analisis struktur dinamik ini diperlukan penelaahan secara mendalam, mungkin ada thread khusus yang mengupas habis bagian mekanika teknik yang sangat menarik ini. Ada banyak contoh yang berkaitan dengan analisis struktur dinamik ini, misalnya analisis getaran pada badan pesawat terbang, analisis respon dinamik pada gedung atau jembatan bentang panjang, pemodelan aeroelastik serta aerodinamik pada pengujian terowongan angin dan lain-lain. Prinsip utamanya didasarkan pada hukum Newton yang kedua,



seperti kita ketahui, vektor percepatan merupakan perubahan vektor kecepatan setiap saatnya, jadi didefinisikan :



Sehingga hukum Newton kedua menjadi,



Jika sistem bergerak dalam medium yang koefisien hambatannya , maka terdapat vektor gaya hambatan sebesar



Vektor gaya elastisitas struktur yang memiliki kekakuan memenuhi hukum Hooke,



Sehingga jika sistem struktur secara keseluruhan menerima vektor gaya luar maka resultan vektor gayanya adalah



persamaan terakhir ini adalah persamaan umum gerak dinamik partikel sebagai fungsi dari waktu. Analisis lebih lanjut diberikan dalam pembahasan persamaan diferensial biasa orde kedua (bisa dibaca sendiri di banyak literatur matematika rekayasa atau matematika terapan)


Untuk sementara, pada thread ini dibatasi untuk analisis struktur statik pada kondisi linear elastik dan perpindahan (transalasi dan rotasi) yang sangat kecil. Untuk kasus-kasus non linear material dan non linear geometri mungkin perlu thread tersendiri supaya tidak campur aduk dan terlalu luas cakupan pembahasannya.