Tegangan dan regangan adalah konsep yang penting dalam peninjauan baik kekuatan maupuan kekakuan. Keduanya merupakan konsekuensi yang tidak dapat dipisahkan dari bekerjanya suatu beban terhadap suatu bahan struktur
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Tegangan
dan regangan adalah konsep yang penting dalam peninjauan baik kekuatan maupuan
kekakuan. Keduanya merupakan konsekuensi yang tidak dapat dipisahkan dari
bekerjanya suatu beban terhadap suatu bahan struktur. Menurut Macdonald (2001)
Tegangan dapat dianggap sebagai sebuah energi yang menahan beban, tegangan
adalah gaya dalam dibagi dengan luas penampang di mana gaya itu bekerja. Oleh
karena itu, tegangan adalah gaya dalam per satuan luas penampang. Hukum Hooke mengatakan bahwa benda yang
diregangkan akan mengalami tegangan dimana tegangan tersebut sebanding dengan
pertambahan panjang benda. Menurut Frick (1978) Tegangan dibagi menjadi dua
yaitu tegangan normal dan tegangan geser, tegangan normal yaitu tegangan yang
bekerja dalam arah tegak lurus permukaan potongan melintang batang dengan
notasi σ (tau). Tegangan geser adalah tegangan yang terjadi akibat ada dua arah
gaya yang berlawanan dan tidak lurus bidang suatu benda.
1.2
Tujuan
1.
Menjelaskan pengertian tegangan
2.
Memaparkan jenis-jenis tegangan
3.
Menjelaskan pengaplikasian dalam hitungan
BAB II
PEMBAHASAN
2.1.
Pengertian
Tegangan dan regangan adalah konsep yang penting dalam
peninjauan baik kekuatan maupuan kekakuan. Keduanya merupakan konsekuensi yang
tidak dapat dipisahkan dari bekerjanya suatu beban terhadap suatu bahan
struktur. Menurut Macdonald (2001) Tegangan dapat dianggap sebahai sebuah
energi yang menahan beban, tegangan adalah gaya dalam dibagi dengan luas
penampang di mana gaya itu bekerja. Oleh karena itu, tegangan adalah gaya dalam
per satuan luas penampang.
2.2.
Jenis-jenis
Tegangan
A.
Tegangan Normal
Menurut
Frick (1978) Tegangan dibagi menjadi dua yaitu tegangan normal dan tegangan
geser, tegangan normal yaitu tegangan yang bekerja dalam arah tegak lurus
permukaan potongan melintang batang dengan notasi σ (tau).
Gambar
2.2 Tegangan normal
Sumber:
Universitas Pembangunan Jaya
a) Sebuah
batang berbentuk silinder akan ditarik sebesar P
b) Batang
panjangnya sebesar L
c) Maka
setelah diberi gaya sebesar P batang
sepanjang L akan bertambah sepanjang L + δ
d) Dari
hasil tersebut didapatkan rumus
,
dimana :
σ = Tegangan normal (Mpa)
P = Gaya normal (N)
A = Luas penampang (mm2)
B. Tegangan Geser
Menurut Frick (1978)
Tegangan geser adalah tegangan yang terjadi akibat ada dua arah gaya yang
berlawanan dan tidak lurus bidang suatu benda.
Menurut Gere (2003) Tegangan geser
adalah tegangan yang bekerja dalam arah tangensial terhadap penampang.
Gambar 2.2 Tegangan geser
Sumber: Universitas Pembangunan Jaya
Akibat aksi gaya tarik P, batang dan
pengapit akan menekan baut dengan cara tumpu sehingga menimbulkan tegangan
tumpu (bearing stress). Selain itu
batang dan pengapit cenderung menggeser baut dan memotong baut, sehingga timbul
tegangan geser (shear stress) pada
baut.
2.3.
Rumus
A.
Tegangan Normal
σ = Tegangan normal (Mpa)
N = Gaya normal (N)
P
= Gaya
normal (N)
A
=
Luas penampang (mm2)
B.
Tegangan Geser
D = Gaya sejejer penampang (N)
A =
Luas penampang baut (mm2)
2.4.
Elastis
dan Plastis
Jika
sebuah benda diberi gaya tarik atau tekan, maka benda tersebut akan meregang
(memanjang atau memendek). Namun jika suatu ketika gaya tersebut dihilangkan,
maka benda tersebut akan kembali seperti semula, keadaan seperti ini disebut elastis, yaitu suatu keadaan dimana
benda kembali dari bentuk deformasinya ketika beban / gaya yang bekerja
tersebut dihilangkan. Contohnya adalah karet gelang, dalam kondisi elastis,
besarnya gaya berbanding lurus dengan besarnya deformasi.
Pada kondisi awal dimana
beban bekerja, perpanjangan (deformasi) akan hilang jika beban dihilangkan.
Tapi jika beban terus ditingkatkan sehinga tegangan terus bertambah, maka pada
suatu titik atau batas tertentu, perpanjangannya tidak bisa hilang seluruhnya
atau terjadi regangan permanen. Keadaan dimana terjadi perpanjangan (deformasi)
secara permanen adalah titik leleh,
dan tegangan yang mengakibatkannya disebut tegangan
leleh.
Gambar 2.3 Grafik hubungan antara tegangan dan regangan
Sumber:
kamustekniksipil.blogspot.com
Saat titik leleh ini
tercapai, maka hubungan tegangan-regangan sudah tidak linear lagi, perpanjangan
(deformasi) dari benda sudah tidak elastis lagi, tetapi sudah dalam keadaan plastis, dengan penambahan tegangan
dalam keadaan plastis maka pada suatu titik tertentu perpanjangannya
(deformasi) akan mencapai batasnya dinamakan titik batas, dimana saat titik ini tercapai, tidak ada kenaikan
tegangan yang berarti tetapi regangan (deformasi) terus bertambah, hal ini
ditunjukkan dengan garis kurva turun setelah titik batas tercapai. Titik dimana
regangan sudah mencapai runtuh atau putus disebut titik putus / runtuh.
Tabel
2.1 Sifat mekanis baja struktural
Jenis
Baja
|
Tegangan
putus minimum, fu (Mpa)
|
Tegangan
leleh minimum, fy (Mpa)
|
Peregangan
minimum (%)
|
BJ
34
|
340
|
210
|
22
|
BJ
37
|
370
|
240
|
20
|
BJ
41
|
410
|
250
|
18
|
BJ
50
|
500
|
290
|
16
|
BJ
55
|
550
|
410
|
13
|
Sumber : SNI
2.5
Contoh Soal
1.
Tegangan Normal
Suatu batang baja
berpenampang lingkaran mempunyai panjang = 40 m dengan diameter = 8 mm. Diujung
bawahnya dibebani suatu benda yang mempunyai berat 1,5kN. Tentukan tegangan
maksimal yang terjadi pada batang baja dengan memperhitungkan berat sendiri
batang baja. Diketahui berat jenis baja = 77kN/m2
= 77 . 40 + 0,02983
= 3080 kN/m2 +
0,02983 kN/mm2
= 0,003080 kN/mm2 +
0,02983 kN/mm2 1
Mpa = 1 N/mm2
=
3,08
Mpa + 29,83
= 32,91 Mpa
2.
Tegangan geser
Dua buah pelat baja
disambung dengan menggunakan baut berdiameter 20mm, seperti gambar diatas,
hitunglah tegangan geser rata-rata pada baut!
Jawab:
Dalam pelat terdapat dua
penampang baut yang tergeser, sehingga luas penampang geser baut :
Ï„ = 71,65 Mpa
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Tegangan adalah gaya dalam dibagi dengan luas penampang
benda, tegangan erat kaitannya dengan regangan. Apabila kita meregangkan sebuah
benda maka benda tersebut akan menegang. Ada dua jenis tegangan, yaitu tegangan
normal dan tegangan geser. Tegangan normal adalah tegangan yang terjadi tegak
lurus dengan gaya yang diberikan, sedangkan tegangan geser adalah tegangan yang
terjadi sejajar dengan gaya yang diberikan
Saran
Dalam
pengaplikasiannya pada pembangunan suatu struktur perlu diperhatikan faktor
tegangan yang terjadi, sehingga ketika sebuah struktur tersebut digunakan tidak
akan terjadi hal-hal yang merugikan pengguna maupun pekerja.
DAFTAR PUSTAKA
Andrian. Lutfi. 2012. Berkenalan Dengan Tegangan, Regangan,
Modulus Elastisitas & Daktalitas Material. (Online) , (http://kampustekniksipil.blogspot
.com/2012/07/berkenalan-dengan-tegangan-regangan.html), Diakses 12 Februari 2018
.com/2012/07/berkenalan-dengan-tegangan-regangan.html), Diakses 12 Februari 2018
Ariestadi. Dian. 2008. Teknik
Struktur Bangunan Jilid 2 untuk SMK. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen
Pendidikan Nasional.
Frick, Heinz. 1978. Mekanika Teknik 1: Statika dan Kegunaanya.
Semarang: Penerbit Kanisius.
Gere, J.M. 2003. Mechanics of Materials. 6th Engineering.
Toronto: Thompson Publishing
MacDonald, Angus. 2002.Struktur
dan Arsitektur, Edisi Ke-2. Terjemahan Pariatmono. Jakarta:
Penerbit Erlangga. 2001.
SNI 03-1729-2002. Tata
cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung
Tension,
Compression and Shear.2015. Universitas Pembangunan Jaya
COMMENTS