Perencanaan Elemen Mesin : Lentur Balok Murni


Pada analisis lentur murni yang dibahas disini, penampang balok adalah prismatis (berpenampang konstan). Momen lentur yang bekerja pada balok berada pada sumbu simetri vertikal balok

 Asumsi Dasar

Dikemukakan oleh Bernoulli dan Navier

1. Penampang-penampang sebuah balok yang tegak lurus sumbunya akan tetap merupakan bidang datar setelah terjadi lenturan. Titik pangkal sumbu x,y,z adalah titik berat penampang Sebelum balok dibebani, maka bidang ABCD (berimpit dengan bidang xy) merupakan persegi seperti terlihat pada Gambar 6.1.a dan Gambar 6.1.b.Setelah balok dibebani maka balok akan melengkung, titik A dan titik C saling mendekat, sedangkan titik B dan titik D saling menjauh, dapat dilihat pada Gambar 6.1.c. Dengan demikian serat atas balok mengalami tegangan tekan dan serat bawah balok mengalami tegangan tarik. Batas antara tegangan tekan dengan tegangan tarik disebut garis netral, pada Gambar 6.1.b, garis netral digambarkan oleh sumbu x

pem1

2. Pada balok yang mengalami lentur, regangan yang terjadi pada penampang berbanding langsung dengan jaraknya ke garis netral.

Perhatikan kembali Gambar 1.1.b dan Gambar 1.1.c, pada AC terjadi regangan sebesar

pem 1a

Semakin dekat ke garis netral maka nilai regangan akan semakin kecil, dan nilai regangan nol pada garis netral,  seperti terlihat pada Gambar 1.2.

pem2

3. Tegangan normal yang diakibatkan oleh lentur berubah secara linier dengan   jaraknya ke garis netral. Sesuai dengan hokum Hooke, nilai tegangan akan berbanding lurus dengan regangan. Dengan demikian semakin dekat ke garis netral nilai tegangan akibat lentur akan semakin kecil dan nol pada garis netral, terlihat pada Gambar 1.3.

pem3

Diagram tegangan pada balok yang mengalami lentur merupakan benda tegangan dengan arah tegangan sesuai dengan arah momen yang bekerja, pada momen positip serat atas akan tertekan dan serat bawah akan tertarik seperti terlihat pada Gambar 1.3.a. Namun diagram benda tegangan biasanya digambar seperti pada Gambar 1.3.b

Rumus Tegangan Lentur

pem4

pem4a

pem4b

Balok Dua Bahan

Dalam praktek, komponen struktur tidak hanya terdiri dari satu bahan saja seperti baja atau kayu tetapi komponen struktur dapat juga terdiri dari kombinasi 2 bahan misalnya bahan beton dikombinasi dengan bahan baja, contohnya antara lain beton bertulang. Bahan kayu juga dapat dikombinasi dengan bahan baja, dengan bahan baja yang berfungsi sebagai penguat.

Apabila sebuah penampang balok terdiri dari dua bahan (bahan 1 dan bahan 2) mengalami momen lentur, seperti pada Gambar 1.5.a, maka deformasi (regangan) yang terjadi pada penampang akan tetap sebanding dengan jaraknya ke garis netral, Gambar 1.5.b.

Walaupun regangan yang terjadi sama pada pertemuan kedua bahan, berdasarkan hukum Hooke tegangan yang terjadi pada serat penampang pada masing-masing bahan akan berbeda besarnya, hal ini diakibatkan oleh nilai modulus elastisitas yang berbeda pada masing-masing bahan, Gambar 1.5.c.

Dalam menghitung tegangan pada penampang dengan dua bahan maka penampang dibuat menjadi salah satu bahan padanan dengan ukuran penampang sesuai dengan perbandingan nilai modulus elastisitas kedua bahan tersebut (n =E1/E2), terlihat pada Gambar 6.6.a dan Gambar 61.6.b. Selanjutnya dihitung posisi garis netral sesuai dengan prinsip penampang satu bahan. Nilai tegangan yang diperoleh disesuaikan dengan perbandingan nilai modulus elastisitas kedua bahan tersebut.

pem5

Ada Komentar ?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s