Pada Uji Tarik Baja, Apakah Baja Putus Akibat Gaya Aksial Tarik ?

Pernah melihat tulangan baja?

Tentu semua civil engineer telah melihat dan menggunakan tulangan baja, fungsi utama tulangan baja adalah sebagai bagian dari struktur beton bertulang.

Sebelum tulangan baja digunakan, sampel atau spesimen akan diuji kuat tarik di laboratorium untuk menentukan kekuatan tarik baja, apakah benar telah memenuhi kriteria tegangan yang dikeluarkan pabrikan.

uji-tarik-baja

Hasil uji tarik baja

Pada spesimen baja tersebut akan diberikan gaya aksial tarik pada kedua ujungnya, dimana gaya aksial tarik ini akan menghasilkan tegangan tarik.

Uji tarik ini dilakukan hingga spesimen baja putus, contoh spesimennya setelah diuji tarik dapat kita lihat pada gambar diatas (sumber : wikipedia).

Pertanyaan : Apakah baja putus akibat gaya aksial tarik?

Pemahaman mengenai hal ini sangat krusial sebagai persiapan untuk memahami berbagai kriteria plastis yang ada di material.

Sebagai civil engineer saya yakin bahwa kita harus memahami bagaimana mekanisme tegangan bekerja didalam material, jangan sampai jawaban kita sama dengan masyarakat awam yang masih kurang memahami hal ini.

Saya tahan dulu jawabannya, karena untuk menjawabnya saya harus mengeksplorasi lingkaran Mohr yang telah saya posting di beberapa posting terakhir.

Tegangan geser maksimal/minimal

Dengan menggunakan lingkaran Mohr, kita dapat mengakses kondisi tegangan di material pada suatu orientasi lokal tertentu serta tentu saja menghitung besarnya tegangan geser maksimum yang mungkin terjadi.

Titik pusat lingkaran Mohr selalu berada pada sumbu x dari sistem sumbu (T_n,T_t) sehingga nilai absolut dari tegangan geser maksimal ataupun minimalnya adalah jari-jari lingkaran Mohr itu sendiri !!

Bila tegangan prinsipal dari lingkaran Mohr telah diketahui, maka besarnya tegangan geser maksimalnya:

\tau_m = \frac{1}{2}(\sigma_1-\sigma_2)

Atau bila kita hanya mengetahui tegangan pada suatu orientasi tertentu, maka besar tegangan geser maksimalnya adalah

\tau_m = \sqrt{(\frac{1}{2}(\sigma_{11}-\sigma_{22}))^2+\sigma_{12}^2}

Orientasi lokal tegangan geser maksimal

Setelah mengetahui besarnya tegangan geser maksimal, hal berikutnya yang perlu diketahui adalah orientasi tegangan geser maksimal tersebut

Sudut antara orientasi tegangan aktual di bidang mohr dan sumbu absisnya dimana tegangan prinsipal berada dapat dihitung sbb :

2\theta_p = \arctan (\frac{\tau_{12}}{(\sigma_{11}- \sigma_{22})/2})

2\theta_p = \arctan (\frac{2 \tau_{12}}{\sigma_{11}- \sigma_{22}})

Nilai 2\theta_p dapat dilihat pada gambar lingkaran Mohr untuk elemen dibawah ini

theta-orientation-angle

Sudut Orientasi Sumbu Tegangan Aktual dengan Sumbu Tegangan Prinsipal

Tegangan geser pada uji kuat tarik baja

Pada uji kuat tarik baja, pembebanan hanya dilakukan pada sumbu longitudinal batang baja, sehingga tensor tegangannya adalah sbb :

\overline{\overline{\sigma}}=\begin{bmatrix}\sigma_{11}&{0}&{0}\\{0}&{0}&{0}\\{0}&{0}&{0}\end{bmatrix}

Nilai tegangan geser maksimalnya adalah

\tau_m = \sqrt{(\frac{1}{2}(\sigma_{11}-\sigma_{22}))^2+\sigma_{12}^2}

\tau_m = \sqrt{(\frac{1}{2}(\sigma_{11}-0))^2+0}

\tau_m =\frac{1}{2}\sigma_{11}

Sedangkan besarnya sudut antara tegangan aktual dan sumbu absisnya dapat dihitung sbb :

2\theta_p = \arctan (\frac{2 \tau_{12}}{\sigma_{11}- \sigma_{22}})

2\theta_p = \arctan (0)

2\theta_p = 0

Hasilnya nol, karena pada kasus uji tarik beton, tegangan aktualnya sama dengan tegangan prinsipal

Oleh karena itu, kita dapat hitung dengan mudah perbedaan sudut antara orientasi aktual dan orientasi dimana tegangan geser maksimal berada

2\theta_s= 90-2\theta_p

2\theta_s= 90

Hasil penggambaran lingkaran Mohr-nya adalah sbb :

MC-uji-tarik

Lingkaran Mohr – Uji Tarik Baja

Apa yang dapat kita peroleh disini ? Kita mengetahui bahwa sudut antara tegangan aktual dan tegangan geser maksimal adalah sebesar 2\theta_s= 90

Kita juga telah mengetahui bahwa rotasi sebesar 2\theta di lingkaran Mohr, setara dengan rotasi elemen sebesar \theta

Ini berarti bahwa tegangan geser maksimal pada elemen terjadi saat elemen berotasi sebesar \theta_s = 45 derajat dari kondisi aktualnya

Keruntuhan pada elemen material

Sesungguhnya, keruntuhan material hanya mungkin disebabkan oleh dua jenis tegangan, yaitu tegangan spherical dan tegangan deviatorik

Dimana pada kebanyakan kasus, termasuk pada uji tarik baja, keruntuhan terjadi akibat tegangan deviatorik

Keruntuhan akan dimulai dan bekerja pada orientasi dimana tegangan geser maksimal tersebut bekerja

Elemen material akan “tergelincir” di bidang di mana tegangan geser maksimal tersebut bekerja, atau pada kasus uji tarik baja, pada sudut 45 derajat dari kondisi aktual tegangannya

Buktinya adalah gambar diawal tadi, saya kopas gambar tersebut dan menambahkan mengenai info sudut gelincirnya dibawah ini

sudut-uji-tarik-baja

Sudut keruntuhan spesimen pada uji tarik baja

Sudut 45 derajat diatas bukanlah kebetulan, ini nih salah satu alasan kenapa kita harus belajar mekanika benda padat :mrgreen:

Kesimpulan

Jadi bila menilik pertanyaan : Pada uji tarik baja, apakah baja putus akibat gaya aksial tarik ?

Tentu saja sekarang kita bisa jawab dengan yakin, bahwa bukan gaya tarik tersebut yang secara langsung menyebabkan putusnya spesimen baja

Keruntuhan baja di uji tarik baja sesungguhnya diakibatkan oleh tegangan geser pada orientasi lokal tertentu didalam elemen, dalam hal ini sebesar 45 derajat dari sumbu prinsipal elemen

😎

Iklan

Comments

  1. banu adjie n. (angkatan 2005) says:

    Halo kak, apa apa kabar. Haha, luar biasa situsnya lo..
    Ternyata besi mengalami kegagalan karena gaya dalam yang terjadi adalah geser ya. Tapi sepertinya tetap karena aksi/beban tarik yah.
    Sukses selalu ya kak. Semoga selalu mencerdaskan bangsa Indonesia, hehe..

    • Hello Banu, kabar baik, dagh lama bgt nih xD

      Yup2 failure-nya karena geser, tp pemicu geser itu ga selalu harus beban pure geser, bisa juga tarik pada kasus ini (tarik baja) atau tekan (misalnya di uji tekan beton).

      Kalo failurenya bener2 karena pure tarik, sudut kemiringan failurenya pasti 0 derajat (horizontal) gitu 😛 (ex: seperti saat kita buka tutup odol yang “pop off”, failure-nya kan horizontal)

Trackbacks

  1. […] Pada Uji Tarik Baja, Apakah Baja Putus Akibat Gaya Aksial Tarik ? Tensor Rotasi Kecil […]

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: