Buckling

November 2, 2018 | Author: Ricko Adioetomo | Category: N/A
Share Embed Donate


Short Description

Buckling...

Description

BAB III PENGUJIAN B U C K L I N G

3.1

Pendahuluan  Buckling   merupakan keadaan ketidakstabilan yang mengarah pada modus

kegagalan. Secara teoritis, buckling   disebabkan oleh bifurkasi dalam solusi untuk  persamaan keseimbangan statis. Adapun definisi lain mengenai buckling adalah suatu  proses dimana suatu struktur tidak mampu mempertahankan bentuk aslinya. Konsekuensi buckling   pada dasarnya adalah masalah geometrik dasar, dimana terjadi lendutan besar sehingga akan mengubah bentuk struktur. Fenomena tekuk atau buckling  dapat terjadi pada sebuah kolom, lateral buckling  balok,  balok, pelat dan cangkang ( shell  ( shell ). ). Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat dibebani hngga tegangan lelehnya; keadaan yang umum adalah tekuk ( buckling ), ), atau lenturan mendadak akibat ketidakstabilan, terjadi sebelum kekuatan bahan batang sepenuhnya tercapai. Jadi, pengetahuan tentang kestabilan batang tekan perlu bagi mereka yang merencanakan struktur baja. Dalam prakteknya, buckling ditandai oleh kegagalan secara tiba-tiba pada structural dalam material karena adanya tegangan yang tinggi, dimana tegangan aktual lebih kecil dibandingkan tegangan maksimum dari material tersebut. [ Mechanics [ Mechanics of  Materials 8th edition, edition, 2012] 3.1.1

Latar Belakang Dalam dunia perancangan khususnya untuk perancangan struktur dan mesin

dinyatakan bahwa terdapat tiga karakteristik penting yang harus diperhatikan oleh seorang perancang, ketiga karakteristik tersebut adalah kekuatan, kekakuan,dan stabilitas. Kekuatan diartikan sebagai kemampuan struktur dalam menerima beban tertentu tanpa mengalami tegangan

berlebih.

Kekakuan

diartikan

sebagai

kemampuan struktur dalam dalam menerima beban tanpa melewati batas deformasi yang telah ditentukan. Sedangkan kestabilan diartikan sebagai kemampuan struktur dalam menerima beban tanpa mengalami perubahan formasi struktur (roboh) secara mendadak. Tinjaulah sebuah tongkat yang panjangnya satu meter yang mempunyai luas

 penampang sebesar pensil. Jika tongkat tersebut berdiri pada ujungnya maka kita dapat menyimpulkan bahwa tegangan pada alasnya adalah berat total tongkat dibagi dengan luas penampangnya. Berat total tongkat ini tidak menyebabkan tongkat gagal karena terjadi deformasi yang berlebihan pada ujung tongkat atau patah. Tetapi stabilitas tongkat tersebut sangat genting, dengan sedikit tiupan angin saja maka tongkat tersebut akan roboh, sehingga analisa kekuatan dan kekakuan tidak ada artinya jika stabilitas sebuah struktur rendah. Contoh diatas merupakan hal yang nyata bahwa stabilitas memegang peranan yang sama dalam struktur 3.1.2

Tujuan Praktikum Dalam praktikum ini para praktikan diharapkan mampu:

1.

Mengetahui karakteristik buckling  akibat  akibat tumpuan yang berbeda

2.

Mengetahui prinsip kerja dan bagian –   bagian alat peraga fenomena buckling 

3.

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi buckling 

4.

Mengetahui aplikasi buckling  dalam  dalam kehidupan sehari-hari

5.

Membandingkan data teoritik dan data actual pada pengujian buckling .[Jobsheet .[Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar Mekanika, 2016]

3.2

Dasar Teori  Buckling   adalah suatu fenomena dimana struktur kehilangan bentuk aslinya

karena pembebanan yang diberikan melewati batas beban kritisnya.  Buckling   pada struktur yaitu timbul kerutan, bengkok atau lekukan pada struktur yang dapat dilihat secara maskroskopis. Beban buckling  buckling adalah adalah beban ter kecil yang diasumsikan untuk u ntuk mencapai kesetimbangan netral atau kesetimbangan equilibrium equilibrium.. Buckling  terjadi   terjadi karena adanya penambahan tegangan dari luar serta adanya pergeseran yang terjadi secara spontan.[Jhonson, 2006] 3.2.1

Stabilitas Stabilitas merupakan keadaan dimana perubahan geometri pada struktur atau

komponen struktur di bawah gaya tekan mengakibatkan kehilangan kemampuan untuk menahan beban). Konsep stabilitas struktur dapat digambarkan dengan tiga cara, yaitu sebagai berikut:

1.

Stabilitas berdasarkan posisi keseimbangan. Sebuah bola dalam posisi keseimbangan di atas permukaan cekung bila diberi

gangguan beban yang dapat mengakibatkan sedikit perpindahan struktur akan kembali  pada semula.Posisi ini disebut posisi keseimbangan stabil ( stable equilibrium). 2.

Stabilitas berdasarkan sistem kekakuan. Sistem struktur berderajat kebebasan tertentu, hubungam gaya dan perpindahan

sistem

dinyatakan

dalam

fungsi

matriks

kekakuan.

Jika

fungsi

matriks

kekakuan positive definite, sistem dikatakan stabil. 3.

Stabilitas berdasarkan prinsip energi potensial total nol. Pada sistem elastis selalu menunjukkan tendensi keadaan dimana energi

 potensial total pada keadaan minimum. Sistem dalam keseimbangan stabil jika deviasi dari keseimbangan keadaan semula meningkatkan total energi potensial, dan sebaliknya keadaan tidak stabil jika deviasi dari keseimbangan semula mengurangi total energi  potensial sistem. [Jhonson, 2006]

Gambar 3.1 Konsep

stabilitas digambarkan bola di atas bidang lengkung [Jhonson, 2006]

3.2.2 Persamaan Euler Untuk Kolom Jika kita ingin menentukan beban kritis (P cr ) pada sebuah kolom, maka  pendekatan yang kita gunankan adalah menentukan kemungkinan konfigurasi beban dari kolom. Karena kolom dapat diasumsikan sebagai sebuah balok yang ditempatkan  pada posisi vertikal dan dibebani dengan beban aksial maka pendekatan yang kita

gunakanpun adalah pendekatan dalam menganalisa balok. Anggaplah kolom mempunyai panjang L yang segaris dengan sumbu vertikal, x adalah jarak dari ujung A sampai suatu titik di Q dari kurva elastisnya dan y adalah defleksi pada titik tersebut seperti terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Diagram

benda bebas untuk buckling [Jhonson, 2006]

Dari sini kita dapat menganalisa suatu momen dititik Q  M = -Py

(3.1)

Substitusi persamaan (3.1) dengan persamaan

(3.2)

(3.3)

(3.4) Persamaan di atas merupakan diferensial homogen orde dua. Jika kita melakukan manipulasi, (3.5)

Maka kita akan memperoleh

(3.6)

Persamaan diatas merupakan persamaan gerak harmonis sederhana dengan variabelnya adalah x, sehingga solusi umum untuk persamaan di atas adalah  y = A sin px + B cos px 

(3.7)

Dengan memasukan syarat batas yang telah ditentukan sebelumnya maka kita dapat menemukan solusinya. Untuk y = 0, x = 0  y(0) = 0 = A sin p(0) + B cos p(0)

sehingga B = 0

Untuk y = 0, x = L  y(L) = 0 = A sin p(L) + B cos p(L) 0 = A sin pL Persamaan diatas dapat dipenuhi jika A = 0 atau sin pL = 0. Untuk kondisi yang  pertama jika terpenuhi maka y = 0 dan itu berarti kolom tetap lurus, untuk kondisi yang kedua kita memerlukan p.L = n.π, jika kita kembalikan lagi pada persamaan 5 maka diperoleh

. L = n π sehingga kita dapat memperoleh P cr.

(3.8) karena Pcr  adalah beban terkecil yang menyebabkan kolom melengkung maka n diambil 1 sehingga, (3.9) dengan  I adalah momen inersia penampang terkecil dan  Le adalah panjang kolom efektif. Persamaan (3.8) juga dikenal sebagai persamaan Euler (Leonard Euler 17071783). Persamaan diatas merupakan persamaan dasar yang digunakan untuk menghitung beban kritis (P cr ) untuk kombinasi tumpuan yang berbeda dengan mengganti Le dengan nilai tertentu seperti terlihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Perbandingan

L-Le untuk berbagai

tumpuan[http://www.mathworks.com,2016] 3.2.3

Batasan Persamaan Euler Modulus elastisitas E yang telah digunakan untuk menurunkan persamaan (3.8).

Untuk memberikan batasan yang penting ini kita akan menggunakan definisi yang lain.  I = Ar 2 dimana A adalah luas penampang dan r adalah jari-jari girasinya. Dengan memasukan persamaan Euler, kita akan memperoleh :

(3.10)

(3.11) dimana L/r adalah perbandingan kerampingan kolom (slenderness ratio). Persamaan 3.10 menunjukan bahwa tegangan kritis adalah sebanding dengan modulus elastisitas material dan berbanding terbalik dengan kuadrat perbandingan kerampingan kolom. Dengan memplot tegangan kritis sebagai or dinat dan perbandingan kerampingan sebagai asist kita akan mendapatkan sebuah grafik hiperbola yang disebut grafik hiperbola Euler. Persamaan Euler berlaku hanya pada daerah grafik dibawah  batas proporsional mater ial. Dari grafik ini kita juga dapat mengklasifikasikan kondisi  batas antara beban aksial dengan momen lentur. Tegangan kritis juga berpengaruh terhadap kegagalan saat peristiwa buckling.

Gambar 3.4 (a)

Diagram tegangan-regangan (b) perbandingan tegangan kritis kolom.[Jhonson, 2006]

Gambar 3.5

Grafik perbandingan tegangan kritis-rasio kerampingan spesimen untuk material baja.[Jhonson, 2006]

3.2.4 Aplikasi Buckling Dalam Kehidupan Sehari-hari 1.

 Buckling  pada penyangga mobil. Penyangga mobil ini di gunakan untuk menyangga mobil agar tetap berdiri di saat

mobil sedang di gunakan. Penyangga harus mampu menahan beban pada mobil dan  juga Penyangga memiliki tekanan yang lebih besar sehingga akan menyebabkan terjadilah buckling  saat penyangga itu tidak kuat menahan beban. Pen an

Gambar 3.6 Buckling  Pada

2.

a mobil

Penyangga mobil [http://romantiecz.com, 2016]

Velg Ban Velg ban saat digunakan pasti mengalami pembebanan, hal inilah yang

yang nantinya akan menyebabkan buckling pada velg ban (sepeda, motor atau mobil). Untuk menghindari pembebanan berlebih pada satu titik, maka d ilakukan perhitungan yang serius dalam mendesain velg.

Gambar 3.7 Velg

[http://lensaotomotif.com/harga-velg-motor-terbaru/, 2015]

3.3

Metodologi Pengambilan Data

3.3.1

Alat Percobaan Alat percobaan dan alat bantu percobaan yang digunakan adalah:

1.

Dongkrak Hidrolik Dongkrak hidrolik berfungsi sebagai pemberi beban tekanan pada spesimen uji,

seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8.

2.

 Pressure Gauge  Pressure Gauge berfungsi untuk memberikan informasi besarnya tekanan yang

diberikan pada spesimen uji, seperti yang ditunjukknan pada Gambar 3.8.

a  b

Gambar 3.8 (a)

Dongkrak hidrolik (b) Pressure gauge [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

3.

Sliding Bar Sliding Bar  berfungsi untuk memompa sistem hidrolik sampai kontak dengan

 sliding bar A.

Gambar 3.9

Sliding Bar [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

4.

 Dial Indicator   Dial Indicator berfungsi untuk mengukur berapa besar pengaruh gaya yang

diterima oleh spesimen

Gambar 3.10 Dial

Indicator  [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

5.

Spi Spi berfungsi untuk mengubah tumpuan engsel menjadi tumpuan jepit

Gambar 3.11 Spi

[Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

6.

Tumpuan Tumpuan berfungsi untuk memberi tumpuan pada spesimen uji

Gambar 3.12 Tumpuan[Lab.

Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mes in UNDIP, 2016]

7.

Alat bantu percobaan Alat bantu percobaan yang digunakan adalah:

a.

Pemberat Pemberat berfungsi sebagai pemberi beban awal pada proses buckling 

 b.

Kunci L Kunci L berfungsi untuk mengencangkan tumpuan

c.

 Hydrolic Stick Fungsi untuk memompa pressure gauge agar tekanan tidak berubah

(a)

(b) Gambar 3.13 Alat

(c)

bantu percobaan [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

3.3.2

Spesimen Uji Spesimen uji yang digunakan untuk percobaan adalah sebagai ber ikut:

1.

Spesimen 1 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,9 mm

Gambar 3.14 Spesimen

1 [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

2.

Spesimen 2 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,3 mm

Gambar 3.15 Spesimen

2 [Lab. Getaran dan Diagnosa Mesin Teknik Mesin UNDIP, 2016]

3.3.3

PROSEDUR PERCOBAAN

3.3.3.1 Prosedur Percobaan Untuk Mencari Beban Aksial dan Transversal Prosedur percobaan yang harus dilakukan pada saat melakukan percobaan untuk 1.

mencari perbandingan beban dan defleksi adalah sebagai berikut:

Melakukan percobaan 1-5 seperti pada prosedur percobaan untuk mencari  beban kritis

2.

Memasang anak timbangan pada mekanisme pemberat untuk memberikan beban mula-mula ( preload ).

3.

Melakukan setting nol dial indikator pada spesimen untuk mengukur defleksi spesimen.

4.

Memompa sistem hidrolik perlahan dan mengamati tekanan sampai tekanan yang diinginkan.

5.

Mencatat untuk setiap tekanan yang terbaca pada pressure gauge sekaligus defleksi yang dihasilkannya.

6.

Memompa kembali sistem hidrolik dan catatlah kembali tekanan dan defleksi yang dihasilkannya.

7.

Jika percobaan telah selesai, bukalah semua peralatan yang telah dipasang dan ditempatkan pada tempat semula.[Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar Mekanika, 2016]

3.3.3.2 Prosedur Percobaan Untuk Mencari Tekanan Kritis Prosedur percobaan yang harus dilakukan pada saat melakukan percobaan untuk mencari beban kritis adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan peralatan bantu percobaan seperti hydrolic stick , kunci cekam (kunci L), dan spesimen percobaan (material kuningan, dimensi 530x25,4x3,9 mm dan dimensi 530x25,4x3,3 mm) 2. Menyesuaikan jarak antara sliding bar A dan sliding bar B sesuai dengan panjang spesimen. 3. Memasang pin pada sliding bar B. 4. Memasang spesimen pada pencekam dengan memasukkan kedua ujung spesimen  pada rahang pencekam dan kemudian menguncinya dengan menggunakan kunci L. 5. Mengencangkan baut by pass pada sistem hidrolik.

6. Mengukur panjang awal Xo pada mistar ukur. 7. Memompa sistem hidrolik sampai kontak dengan sliding bar A. 8. Memompa sistem hidrolik perlahan-lahan dan amatilah tekanan yang terukur pada  pressure gauge. 9. Menghentikan pemompaan jika tekanan tetap atau cenderung menurun. 10. Mengukur besarnya perubahan panjang spesimen terhadap sumbu x akibat terkena buckling . 11. Membuka baut by pass untuk menurunkan tekanan menjadi nol. 12. Melakukan langkah 5 sampai 11 untuk melakukan percobaan dengan variasi tekanan awal yang berbeda. 13. Memasang spi pada salah satu pencekam untuk mengubah kombinasi tumpuan dari tumpuan pin-pin menjadi tumpuan jepit-pin. 14. Melakukan langkah 12 untuk memperoleh data tumpuan pin-jepit 15. Jika percobaan telah selesai, bukalah semua peralatan yang telah dipasang dan ditempatkan pada tempat semula.[Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar Mekanika, 2016]

3.3.3.3 Data Praktikum Mencari Beban Kritis (Pcr) Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,3 mm Tabel 3.1 Percobaan

Tumpuan: Pin-Pin

1, Spesimen 1, waktu percobaan: 11.03 Tumpuan: Pin-Jepit

Tekanan

Tumpuan: Jepit-Jepit

Tekanan

Tekanan

 No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

1

5

1

11

1

12

2

5.5

2

11

2

12

3

5

3

11

3

11

4

5

4

11

4

12

5

5.5

5

10

5

12

6

5.5

6

10

6

12

7

5.5

7

10

7

12.5

8

5.5

8

9

8

12

9

5.5

9

9

9

12

10

5

10

9

10

12

rata

5.3

rata

10.1

rata

11.95

Tabel 3.2 Percobaan

Tumpuan: Pin-Pin

2, Spesimen 1, waktu percobaan: 11.10 Tumpuan: Pin-Jepit

Tekanan

Tumpuan: Jepit-Jepit

Tekanan

Tekanan

 No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

1

6

1

6

1

11.5

2

6

2

6

2

11.5

3

5.5

3

6

3

12

4

5

4

6

4

11

5

5

5

5.5

5

11

6

5.5

6

6

6

11

7

5

7

6

7

12

8

4.5

8

6

8

12

9

6

9

5.5

9

11

10

5.5

10

6

10

11

rata

5.4

rata

5.9

rata

11.4

Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,9 mm Tabel 3.3 Percobaan

Tumpuan: Pin-Pin

1, Spesimen 2, waktu percobaan: 11.24 Tumpuan: Pin-Jepit

Tekanan

Tumpuan: Jepit-Jepit

Tekanan

Tekanan

 No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

1

10

1

15

1

17

2

10

2

15

2

17

3

10

3

15

3

16

4

10

4

17

4

17.5

5

9.5

5

16

5

17

6

10

6

16

6

17

7

10

7

19

7

17

8

9.5

8

19

8

16.5

9

10

9

18

9

17

10

9.5

10

18

10

16.5

rata

9.85

rata

16.80

rata

16.85

Tabel 3.4 Percobaan

Tumpuan: Pin-Pin

2, Spesimen 2, waktu percobaan: 11.29 Tumpuan: Pin-Jepit

Tekanan

Tumpuan: Jepit-Jepit

Tekanan

Tekanan

 No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

No

(Kgf/cm2)

1

9.5

1

16

1

17.5

2

10

2

16.5

2

18

3

10

3

16.5

3

17

4

10

4

16

4

16.5

5

11

5

17

5

17

6

10

6

16.5

6

17

7

10

7

15.5

7

17

8

10

8

15.5

8

17

9

10.5

9

16

9

17.5

10

11

10

18

10

17.5

rata

10.20

rata

16.35

rata

17.20

Tabel 3.5 Percobaan

Defleksi Spesimen 1

Beban

Tekanan

Defleksi

(Kg)

(Kgf/cm2)

(cm)

Pin-Pin

1.5

6

2.5

Pin-Jepit

1.5

6

2

Jepit-Jepit

1.5

11,5

2

Tumpuan

Tabel 3.6 Percobaan

Defleksi Spesimen 2

Beban

Tekanan

Defleksi

(Kg)

(Kgf/cm2)

(cm)

Pin-Pin

1.5

9,5

3,3

Pin-Jepit

1.5

16

3

Jepit-Jepit

1.5

17,5

3.5

Tumpuan

3.4

Hasil dan Pembahasan

3.4.1

Analisa Data Pcr Teoritis

Dimana :

b = Lebar spesimen

(cm)

H = Tebal spesimen

(cm)

Le = Panjang efektif spesimen

(cm)

E = Modulus elastisitas

(kgf/cm2)

I

(cm4)

= Momen Inersia

Pcr= Beban kritis

(kgf)

A = Tumpuan pin-pin

(x = 1)

B = Tumpuan pin-jepit

(x = 0,7)

C = Tumpuan jepit-jepit

(x = 0,5)

Spesimen 1 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,3 mm Tabel 3.7 Perhitungan

analisa P cr  Teoritis spesimen 1

 No.

B(cm)

H(cm)

Le (cm)

I (cm4)

E (kgf/cm2)

Pcr Teoritis

A

2,54

0,33

53

7,606x10 -3

972809

25,99

B

2,54

0,33

37,1

7,606x10 -3

972809

53,06

C

2,54

0,33

26,5

7,606x10 -3

972809

103,99

Spesimen 2 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,9 mm Tabel 3.8 Perhitungan

analisa P cr  Teoritis spesimen 2

 No.

B(cm)

H(cm)

Le (cm)

I (cm4)

E (kgf/cm2)

Pcr Teoritis

A

2,54

0,39

53

1,255x10 -2

972809

42,92

B

2,54

0,39

37,1

1,255x10 -2

972809

87,54

C

2,54

0,39

26,5

1,255x10 -2

972809

171,67

3.4.2

Analisa Data Pcr Aktual Merupakan hubungan antar beban yang diberikan pada sistem hidrolik dan

tekanan yang dihasilkan, yaitu : Y = 4,2408x + 1,6 Dimana : Y = Beban yang diberikan pada sisitem hidrolik (Kgf) X = Tekanan yang dihasilkan sistem hidrolik (Kgf/cm 2)

Spesimen 1 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,3 mm Tabel 3.9 Perhitungan

Tumpuan

Pcr Aktual Spesimen 1

Pin-Pin

Percobaan (Kgf/cm2)

Pin-jepit

Jepit-jepit

Pin-Pin

Pin-jepit

Jepit-jepit

(Kgf/cm2)

(Kgf/cm2)

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf)

1

5,3

10,1

11,95

24,08

44,43

52,28

2

5,4

5,9

11,4

24,50

26,62

49,95

1. Perhitungan (Pin-Pin) Y = 4,2408(5,3) + 1,6 Y = 24,08 Kgf 2. Perhitungan (Pin-Jepit) Y = 4,2408(10,1) + 1,6 Y = 44,43 Kgf 3. Perhitungan (Jepit-Jepit) Y = 4,2408(11,95) + 1,6 Y = 52,28 Kgf Spesimen 2 Material : Kuningan Dimensi : 530 x 25,4 x 3,9 mm Tabel 3.10 Perhitungan

Tumpuan

Pcr Aktual Spesimen 2

Pin-Pin

Percobaan (Kgf/cm2)

Pin-jepit

Jepit-jepit

Pin-Pin

Pin-jepit

Jepit-jepit

(Kgf/cm2)

(Kgf/cm2)

(Kgf)

(Kgf)

(Kgf)

1

9,85

16,8

16,85

43,37

72,85

73,06

2

10.20

16,35

17,20

44,86

70,94

74,54

1. Perhitungan (Pin-Pin) Y = 4,2408(9,85) + 1,6 Y = 43,37 Kgf 2. Perhitungan (Pin-Jepit) Y = 4,2408(16,8) + 1,6 Y = 72,85 Kgf 3. Perhitungan (Jepit-Jepit) Y = 4,2408(16,85) + 1,6 Y = 73,06 Kgf

3.4.3

Perbandingan Antara Pcr Teoritis dan Pcr Aktual Perhitungan penyimpangan (error ) aktual diperoleh dari perhitungan beban

secara teori dan perhitungan beban hasil percobaan.

Dimana Ea = Error  absolut Tabel 3.11 Penyimpangan

pada spesimen 1

Tumpuan

Pcr Teori

Pin-Pin

Pcr Pengujian

Ea (%)

1

2

Rata-rata

25,99

24,08

24,50

24,29

6,54%

Pin-Jepit

53,06

44,43

26,62

35,3

33,05%

Jepit-Jepit

103,99

52,28

49,95

51,12

50,85%

Tabel 3.12 Penyimpangan

pada spesimen 2

Tumpuan

Pcr Teori

Pin-Pin

Pcr Pengujian

Ea (%)

1

2

Rata-rata

42,92

43,37

44,86

44,11

2,78%

Pin-Jepit

87,54

72,85

70,94

71,89

17,88%

Jepit-Jepit

171,67

73,06

74,54

73,80

57,01%

3.4.4

Analisa Tegangan Akibat Gaya Transversal

Dimana:

M

= Momen akibat gaya transversal

Y

= Defleksi pada sumbu netral spesimen

B

= Lebar Spesimen (cm)

H

= Tebal Spesimen (cm)

Tabel 3.13 Perhitungan

analisa tegangan akibat gaya transversal pad a spesimen 1 Momen

Tegangan ma

(Kgf.cm)

(kgf/cm2)

2,5

39,75

13065,34

1,5

2

39,75

10452,27

1,5

2

39,75

10452,27

Tumpuan

Beban (Kg)

Defleksi (cm)

Pin-Pin

1,5

Pin-Jepit Jepit-Jepit

Momen P.l  =

= 39,75 kgf.cm

kgf/cm2 Tabel 3.14 Perhitungan

analisa tegangan akibat gaya transversal pad a spesimen 2 Momen

Tegangan ma

(Kgf.cm)

(kgf/cm2)

Tumpuan

Beban (Kg)

Defleksi (cm)

Pin-Pin

1,5

3,3

39,75

Pin-Jepit

1,5

3

39,75

9502

Jepit-Jepit

1,5

3,5

39,75

11085,66

Momen P.l  =

= 39,75 kgf.cm

kgf/cm2

3.4.5

Analisa Tegangan Gaya Aksial (P)

Dimana:

P

= Gaya Aksial (Kgf)

B

= Lebar Spesimen (cm)

H

= Tebal Spesimen (cm)

Tabel 3.15 Tegangan

aksial pada spesimen 1

Tumpuan

Tekanan (kgf/cm2)

Beban (kgf)

Tegangan (kgf/cm2)

Pin-Pin

6

24,50

29,23

Pin-Jepit

6

26,62

31,76

Jepit-Jepit

11,5

49,95

59,60

Tabel 3.16 Tegangan

aksial pada spesimen 2

Tumpuan

Tekanan (kgf/cm2)

Beban (kgf)

Tegangan (kgf/cm2)

Pin-Pin

9,5

44,86

47,93

Pin-Jepit

16

70,94

75,80

Jepit-Jepit

17,5

74,54

79,64

3.4.6

Pembahasan

3.4.6.1 Pembahasan Pcr Aktual dan Teoritis Dari perhitungan data di tabel 3.7 didapatkan Pcr teoritis untuk spesimen 1, nilai Pcr teoritis yang didapatkan dari tabel 3.7 nilai Pcr untuk tumpuan pin-pin adalah 25,99. Untuk tumpuan pin-jepit niali Pcrnya adalah 53,06 dan untuk tumpuan jepit-jepit nilai  pcrnya adalah 103,99. Sedangkan nilai Pcr yang didapatkan dari data percobaan pada tabel 3.9 didapatkan nilai Pcr untuk tumpuan pin-pin adalah 24,29. Untuk tumpuan pin jepit nilai Pcrnya adalah 35,3 dan untuk tumpuan jepit-jepit nilai Pcrnya adalah 51,12. Grafik perbandingan nilai P cr  teoritis dengan P cr  aktual untuk spesimen 1:

Gambar 3.16 Grafik

perbandingan P cr  teoritis dengan Pcr  aktual percobaan spesimen 1

Dari grafik di atas didapatkan bahwa Pcr aktual yang didapat hasil pengujian tidak sesuai dengan pcr teoritis yang didapatkan dari hasil perhitungan. Pada Pcr teoritis nilai Pcr teoritis semakin tinggi bila pada spesimen uji di tumpu dengan tumpuan jepit. Hal ini terlihat seperti pada grafik yang semakin naik pada Gambar 3.16 Sedangkan  pada perhitungan percobaan didapatkan hasil yang berbeda pada Pcr teoritis. Pada  percobaan dengan tumpuan pin-pin sudah terlihat berbeda dari Pcr teoritis, hal ini dikarenakan pemasangan dan mekanisme tumpuan yang kurang bekerja dengan

maksimal. Pada percobaan pin jepit, terlihat perbedaan yang semakin besar dari Pcr teoritis. Hal ini disebabkan oleh spesimen yang telah digunakan pada percobaan pin-pin sehingga semakin mudah melengkung. Dan pada percobaan jepit-jepit sangat jauh  berbeda dari perbedaan bahkan lebih kecil dari percobaan pin-jepit karena spesimen uji telah digunakan berkali-kali pada percobaan pin-pin dan pin jepit. Untuk spesimen 2, untuk perlakuan tumpuan pin-pin, nilai P cr   teoritisnya adalah 42,92. Sedangkan untuk tumpuan pin-jepit, nilai P cr nya adalah 87,54 dan untuk tumpuan jepit-jepit nilai P cr   nya adalah 171,67. Pada perhitungan data percobaan pada tabel 3.10, untuk tumpuan pin-pin didapatkan nilai P cr  nya adalah 44,11. Untuk tumpuan  pin-jepit nilai Pcr   nya adalah 71,89 dan untuk tumpuan jepit-jepit nilai P cr   nya adalah 73,8. Grafik perbandingan nilai P cr  teoritis dengan P cr  aktual untuk spesimen 2:

Gambar 3.17 Grafik

perbandingan P cr  teoritis dengan Pcr  aktual percobaan spesimen 2

Dari grafik di atas didapatkan bahwa Pcr aktual yang didapat hasil pengujian tidak sesuai dengan Pcr teoritis yang didapatkan dari hasil perhitungan. Pada Pcr teoritis nilai Pcr teoritis semakin tinggi bila pada spesimen uji di tumpu dengan tumpuan jepit. Pada percobaan dengan tumpuan pin-pin sudah terlihat hampir

menyerupai dari Pcr teoritis, hal ini dikarenakan pemasangan dan mekanisme tumpuan yang kurang bekerja dengan maksimal. Pada percobaan pin jepit, terlihat perbedaan yang semakin besar dari Pcr teoritis. Hal ini disebabkan oleh spesimen yang telah digunakan pada percobaan pin-pin sehingga semakin mudah melengkung. Dan pada  percobaan jepit-jepit sangat jauh berbeda dari perbedaan bahkan lebih kecil dari  percobaan pin-jepit karena spesimen uji telah digunakan berkali-kali pada percobaan  pin-pin dan pin jepit.

3.4.6.2 Pembahasan Beban Axial dan Transversal Dari pengujian gaya transversal spesimen 1 didapatkan sebesar 7918,33 kgf/cm 2  pada tumpuan pin-pin, 6334,66 kgf/cm 2  pada tumpuan pin-jepit dan 6334,66 kgf/cm 2  pada tumpuan jepit-jepit. Untuk spesimen 2 didapatkan tegangan maksimum sebesar 10452,20 kgf/cm 2 untuk tumpuan pin-pin, 9502 kgf/cm 2 untuk tumpuan pin-jepit, dan 11085,66 kgf/cm 2 untuk tumpuan jepit-jepit. Dari pengujian tegangan gaya aksial pada spesimen 2 didapatkan sebesar 29,23 kgf/cm2  pada tumpuan pin-pin, 31,76 kgf/cm 2   pada tumpuan pin-jepit dan 59,60 kgf/cm2  pada tumpuan jepit-jepit. Pada spesimen 2 didapatkan sebesar 47,93 kgf/cm 2  pada tumpuan pin-pin, 75,80 kgf/cm 2 pada tumpuan pin-jepin dan 79,64 kgf/cm 2 pada tumpuan jepit-jepit. Dapat dilihat tegangan transversal lebih besar dibanding tegangan axial, maka untuk proses perancangan kolom batang untuk kestabikan hal ini harus diperhatikan.

3.5

KESIMPULAN DAN SARAN

3.5.1

Kesimpulan

1.

Karakteristik tiap-tiap tumpuan mempunyai nilai yang berbeda-beda perhitungan

secara teoritis jepit-jepit > pin-jepit > pin-pin. 2.

Hasil perhitungan Pcr aktual tidak sesuai dengan besarnya Pcr teoritis,

contohnya pada spesimen 1, Pcr teoritis untuk tumpuan jepit-jepit sebesar 103,99 sedangkan Pcr aktualnya 51,12 hal ini terjadi karena spesimen telah digunakan pada  percobaan sebelumnya dengan tumpuan lain, sehingga spesimen semakin mudah melengkung. 3.

Prinsip kerja alat ini adalah dengan menggunakan sistem hidrolik manual dalam

 pembebanannya. 4.

Faktor-faktor yang mempengaruhi buckling   adalah jenis material, panjang

kolom, dan jenis tumpuannya. 5.

Fenomena buckling   dalam kehidupan sehari-hari sangat banyak ditemui,

contohnya Kaleng minuman yang diberi tekanan dan kemudian terjadi buckling.

3.5.2

Saran

1.

Dalam melakukan pengujian, praktikan harus teliti dalam membaca skala agar

tidak terjadi kesalahan. 2.

Dalam pengujian hendaknya kita mempelajari modul terlebih dahulu sebelum

melakukan pengujian.

View more...

Comments

Copyright © 2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF