GAYA GESER, MOMEN LENTUR, DAN TEGANGAN

Transkripsi

1 GY GESER, MOMEN LENTUR, DN TEGNGN bstrak: Mekanika bahan merupakan ilmu yang mempelajari aturan fisika tentang perilaku-perilaku suatu bahan apabila dibebani, terutama yang berkaitan dengan masalah gaya-gaya dalam yang terjadi pada bahan tersebut beserta turunan-turunannya. Mekanika bahan ini berhubungan erat dengan tegangan dan regangan. Dalam mekanika bahan ditekankan pada kekuatan bahan yang berlawanan dengan mekanika. Kekuatan bahan berkaitan dengan hubungan antara gaya luar yang bekerja dan pengaruhnya terhadap gaya dalam benda. Dalam hal ini benda tidak lagi dikatakan kaku ideal, deformasi meskipun kecil tetap diperhitungkan. Sifat bahan suatu struktur atau mesin mempengaruhi pemilihan dan ukuran yang memenuhi kekuatan dan kekakuan. Kata kunci: Gaya, Tegangan, Regangan dll. 1. PENDHULUN 1.1 Latar Belakang 1.1 Latar Belakang Mekanika bahan merupakan ilmu yang mempelajari aturan fisika tentang perilaku-perilaku suatu bahan apabila dibebani, terutama yang berkaitan dengan masalah gaya-gaya dalam yang terjadi pada bahan tersebut beserta turunanturunannya. Mekanika bahan ini berhubungan erat dengan tegangan dan regangan. Dalam mekanika bahan ditekankan pada kekuatan bahan yang berlawanan dengan mekanika. Kekuatan bahan berkaitan dengan hubungan antara gaya luar yang bekerja dan pengaruhnya terhadap gaya dalam benda. Dalam hal ini benda tidak lagi dikatakan kaku ideal, deformasi meskipun kecil tetap diperhitungkan. Sifat bahan suatu struktur atau mesin mempengaruhi pemilihan dan ukuran yang memenuhi kekuatan dan kekakuan. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan makalah ini terdiri atas: Tujuan Umum

2 Tujuan umum penulisan ini yaitu untuk mengetahui gaya geser, momen lentur, dan tegangan Tujuan Khusus Tujuan khusus penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan balok, tumpuan, beban, dan gaya-gaya dalam pada suatu struktur, gaya geser dan momen lentur yang timbul serta tegangan yang terjadi ketika suatu benda dibebani. 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, rumusan masalah dalam makalah ini dapat diuraikan sebagai berikut: 1. pa yang dimaksud dengan balok beserta tumpuannya? 2. pa yang dimaksud dengan beban dan gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur? 3. pa yang dimaksud gaya geser dan momen lentur? 4. pa yang dimaksud dengan tegangan? 2. KJIN TEORI 2.1 Definisi Balok dan Tumpuan Balok adalah elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser Jenis- Jenis Balok 1. Balok sederhana atau bertumpuan sederhana yaitu sebuah balok dengan dua tumpuan dikedua ujungnya. Gambar (a) 2. Balok kantilever yaitu balok dengan tumpuan jepit diujung satunya dan bebas diujung lainnya.gambar (b) 3. Balok overhang (bagian overstek) yaitu balok dengan tumpuan diujung balok dan tumpuan (c) H P1 P2 q B H M a P q b R R B R L (a) (b)

3 P M B C Jenis-Jenis Tumpuan Tumpuan Rol R a Gaya yang Dapat Ditahan L R Horizontal Vertikal Momen (c) B Sendi Jepit Jenis-jenis Beban Beban adalah suatu benda mati maupun hidup yang berada diatas suatu struktur baik balok, kolom maupun plat. 1. Beban terpusat/ titik Contoh: manusia, tiang lampu dll P1 P2 2. Beban terdistribusi, terbagi dua yaitu terdistribusi merata dan terdistribusi variasi. Beban ada jika suatu beban memiliki luasan bidang beban dalam menumpu struktur. Contoh: keramik, tempat tidur dll

4 Distribusi merata Distribusi Variasi Jenis- jenis reaksi/gaya: Reaksi adalah suatu gaya perlawanan terhadap pembebanan yang terjadi. Sehingga arah reaksi akan berlawanan dengan arah gaya pembebanan. 1. Gaya horizontal (H) adalah gaya yang bekerja searah atau mendatar pada bidang struktur. 2. Gaya Vertikal / Gaya geser (V / R) adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada bidang struktur. 3. Gaya Putar/ Momen (M) adalah gaya yang dapat memutar suatu struktur, dapat berada dimana saja dan untuk mengetahui besarnya dengan mengali jarak dan gaya vertical yang ada. M 1 M 2 B H V / R V B / R B

5 3. PEMBHSN 3.1GY GESER Gaya geser merupakan gaya yang bekerja tegak lurus dengan bidang struktur atau vertikal. Tanda yang biasanya digunakan adalah V. 3.2 MOMEN LENTUR Gaya putar yang terjadi diujung struktur (karena tumpuan) maupun di sepanjang bidang struktur. Tanda yang biasanya digunakan adalah M. Untuk mencari besar dari gaya geser dan momen lentur dapat dihitung dari persamaan keseimbangan, yaitu: V = 0 dan M = 0 Selain perhitungan untuk mendapatkan besarnya gaya-gaya tersebut disini penting juga menentukan tanda atau positif/negatifnya dari gaya tersebut. Maka telah ditentukan perjanjian tanda untuk gaya geser V dan momen lentur M adalah sebagai berikut: M V V M M V V M DEFORMSI Deformasi akibat gaya geser Deformasi akibat momen lentur

6 POSITIVE : gaya geser(v) searah jarum jam, Momen kopel menekan bag.atas. NEGTIVE : gaya geser(v)berlawanan jarum jam, Momen kopel menekan bag. Bawah. 3.4 TEGNGN Tegangan normal adalah intensitas gaya yang bekerja normal (tegak lurus) terhadap irisan yang mengalami tegangan, dan dilambangkan dengan (sigma). Bila gaya-gaya luar yang bekerja pada suatu batang sejajar terhadap sumbu utamanya dan potongan penampang batang tersebut konstan, tegangan internal yang dihasilkan adalah sejajar terhadap sumbu tersebut. Gaya-gaya seperti itu disebut gaya aksial, dan tegangan yang timbul dikenal sebagai tegangan aksial. Konsep dasar dari tegangan dan regangan dapat diilustrasikan dengan meninjau sebuah batang prismatik yang dibebani gaya-gaya aksial (axial forces) P pada ujung-ujungnya. Sebuah batang prismatik adalah sebuah batang lurus yang memiliki penampang yang sama pada keseluruhan pajangnya. Untuk menyelidiki tegangan-tegangan internal yang ditimbulkan gaya-gaya aksial dalam batang, dibuat suatu pemotongan garis khayal pada irisan mn (Gambar 1.2). Irisan ini diambil tegak lurus sumbu longitudinal batang. Karena itu irisan dikenal sebagai suatu penampang (cross section).

7 . Tegangan normal dapat berbentuk: 1. Tegangan Tarik (Tensile Stress) pabila sepasang gaya tarik aksial menarik suatu batang, dan akibatnya batang ini cenderung menjadi meregang atau bertambah panjang. Maka gaya tarik aksial tersebut menghasilkan tegangan tarik pada batang di suatu bidang yang terletak tegak lurus atau normal terhadap sumbunya. 2. Tegangan Tekan (Compressive Stress) pabila sepasang gaya tekan aksial mendorong suatu batang, akibatnya batang ini cenderung untuk memperpendek atau menekan batang tersebut. Maka gaya tarik aksial tersebut menghasilkan tegangan tekan pada batang di suatu bidang yang terletak tegak lurus atau normal terhadap sumbunya.

8 Intensitas gaya (yakni, gaya per satuan luas) disebut tegangan (stress) dan lazimnya ditunjukkan dengan huruf Yunani (sigma). Dengan menganggap bahwa tegangan terdistribusi secara merata pada seluruh penampang batang, maka resultannya sama dengan intensitas kali luas penampang dari batang. Selanjutnya, dari kesetimbangan benda yang diperlihatkan pada Gambar 1.2, besar resultan gayanya sama dengan beban P yang dikenakan, tetapi arahnya berlawanan. Sehingga diperoleh rumus : 1.2. Regangan Normal Regangan merupakan perubahan bentuk per satuan panjang pada suatu batang. Semua bagian bahan yang mengalami gaya-gaya luar, dan selanjutnya tegangan internal akan mengalami perubahan bentuk (regangan). Misalnya di sepanjang batang yang mengalami suatu beban tarik aksial akan teregang atau diperpanjang, sementara suatu kolom yang menopang suatu beban aksial akan tertekan atau diperpendek. Perubahan bentuk total (total deformation) yang dihasilkan suatu batang dinyatakan dengan huruf Yunani δ (delta). Jika panjang batang adalah L, regangan

9 (perubahan bentuk per satuan panjang) dinyatakan dengan huruf Yunani ε (epsilon), maka: Sesuai dengan hukum Hooke, tegangan adalah sebanding dengan regangan. Dalam hukum ini hanya berlaku pada kondisi tidak melewati batas elastik suatu bahan, ketika gaya dilepas. Kesebandingan tegangan terhadap regangan dinyatakan sebagai perbandingan tegangan satuan terhadap regangan satuan, atau perubahanbentuk. Pada bahan kaku tapi elastik, seperti baja, kita peroleh bahwa tegangan satuan yang diberikan menghasilkan perubahan bentuk satuan yang relatif kecil. Pada bahan yang lebih lunak tapi masih elastik, seperti perunggu, perubahan bentuk yang disebabkan oleh intensitas tegangan yang sama dihasilkan perubahan bentuk sekitar dua kali dari baja dan pada aluminium tiga kali dari baja. Regangan ε disebut regangan normal (normal strain) karena berhubungan dengan tegangan normal. Rumus regangan normal berdasarkan hukum Hooke : Bentuk Regangan Normal: Regangan Tarik (Tensile Strain) terjadi jika batang mengalami Tarik Regangan Tekan (Compressive Strain) terjadi jika batang mengalami tekan. 4. KESIMPULN Berdasarkan latar belakang dan pembahasan yang tercantum dalam makalah ini, maka dapat disimpulkan bahwa gaya merupakan suatu tarikan

10 atau dorongan yang timbul akibat pembebanan dan tumpuan pada batang/struktur. Gaya geser merupakan gaya tegak lurus dari batang sedangkan momen lentur adalah gaya yang dapat membuat suatu batang berputar. Untuk mengetahui besar dari kedua gaya tersebut digunakan rumus keseimbangan. Sedangkan tegangan merupakan reaksi dari suatu benda akibat tekanan maupun tarikan yang terjadi diluar benda itu.