5._analisis_tegangan

Upload: gilbi-ovi-desmeta

Post on 01-Jun-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    1/89

    ANALISIS TEGANGAN

    1

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    2/89

    Mengapa mempelajaritegangan?

    • Pada massa batuan terdapat kondisi teganganawal yang arus dimengerti! baik se"aralangsung maupun sebagai kondisi teganganyang diterapkan pada analisis dan desain#

    • Selama dilakukan penggalian pada massabatuan kondisi tegangan akan beruba se"aradramatik karena batuan yang tadinyamengalami tegangan tela digali seinggategangan akan diredistribusikan#

    •  Tegangan merupakan besaran tensor dantensor tidak dijumpai dalam keidupanseari$ari#

    ©RKW 2

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    3/89

    Skalar! %ektor! dan Tensor

    • Skalar merupakan besaran yang anyamemiliki besar &"onto' suu! waktu!massa(#

    • Vektor merupakan besaran yang memilikibesar dan ara &"onto' gaya! ke"epatan!per"epatan(

    • Tensor merupakan besaran yang memiliki

    besar dan ara serta bergantung kepadabidang tempat bekerjanya &"onto'tegangan! regangan! permeabilitas(#

    ©RKW 3

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    4/89

    )e*nisi Tegangan

    • +ntuk setiap ara OP 

    melalui O dapat dianggapbawa benda dapatdipotong melalui suatubidang ke"il A melalui O dan normal teradap OP#

    • Permukaan pada sisi P disebut sisi positif !sedangkan pada sisi lainnyadisebut sisi negatif.

    ©RKW 4

    Gaya-gaya yang bekerja pada sebuah titik O dalam suatu

    benda dapat diterangkan sebagai berikut

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    5/89

    )e*nisi Tegangan &Lanjutan(

    • E,ek dari gaya$gayainternal di dalam bendaadala sama dengan gayaF yang dialami benda

    pada sisi positi,# -uga akanterdapat kopel yang dapatdibaikan karena A dianggap sangat ke"il#

    • Nilai limit dari rasio F/ A dengan A mendekati nol

    adala vektor tegangan pada titik O yang bekerjapada bidang dengannormal pada ara OP#

    ©RKW 5

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    6/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    7/89

    0on.ensi Tanda

    • Gaya$gaya yangdianggap positi, adalagaya$gaya tekan! yaitu

    yang berara sepertiyang ditunjukkan oleF#

    • 1al ini berlawanan

    dengan kon.ensi yangdigunakan dalam teorielastisitas dan mekanikakontinu#

    ©RKW %

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    8/89

    0on.ensi Tanda &Lanjutan(

    • )alam mekanika batuan! akan lebimemudakan untuk menggunakan tegangantekan bertanda positif  karena' & 0ondisi tegangan &tegangan in situ akibat

    o.erburden! tekanan pemampatan dalamperalatan$peralatan! dan tekanan 2uida di dalampori( selalu berupa tegangan tekan#

     & 0on.ensi ini digunakan juga di dalam mekanikatana dan geologi struktur#

     & 3anyak problem dalam mekanika batuanmenyangkut gesekan pada permukaan dandalam kasus ini tegangan normal padapermukaan adala posti,#

    ©RKW '

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    9/89

    0on.ensi Tanda &Lanjutan(

    • Peratikan sebuakubus dengan sisiparalel dengan sumbu4! y! dan 5#

    •  Tegangan$teganganyang bekerja pada sisikubus dapatdinyatakan dengan'

     & Tiga tegangan normalσ44! σyy! dan σ55

     & Enam tegangan geserτ4y! τy4! τy5! τ5y! τ54! dan τ45

    ©RKW (

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    10/89

    0on.ensi Tanda &Lanjutan(

    • Arti subs"ript pada tegangan' & Subscript pertama menunjukkan arah dari

    normal bidang dimana tegangan tersebut bekerja#

     & Subscript kedua menunjukkan arah daritegangan tersebut#

    • Catatan !ntuk tegangan normal" kadang#kadang han$a digunakan satu subscript.

    •Sebagai syarat kesetimbangan rotasional! makasemua gaya yang bekerja pada sisi kubus arussetimbang! seingga' τ4y 6 τy4! τy5 6 τ5y! dan τ54 6τ45

    ©RKW 1

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    11/89

    0on.ensi Tanda &Lanjutan(

    • 0on.ensi tanda untukkomponen tegangandapat didasarkanpada normal

    kedalam &in%ardnormal( yaitunormal dari mukakubus $ang berarahke pusat kubus#

    • Tegangan $angsearah dengannormal kedalamadalah positif.

    ©RKW 11

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    12/89

    0on.ensi Tanda &Lanjutan(

    • Pada mukahorisontal bagianatas yang paraleldengan bidang 4$y!

    normal kedalamberarah ke arahsumbu & negatif #

    •  Tegangan normal σ&& yang bekerja pada

    muka ini searahdengan arah normalkedalam! seinggadianggap positif #

    ©RKW 12

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    13/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    14/89

     Tegangan )alam )ua)imensi

    • Peratikan sebuaelemen bujursangkardengan sisi yang

    sangat ke"il padabidang 4$y dan tebal t#

    • Elemen ini mengalami

    tegangan normal σ4! σy dan tegangan geser τ4y 6 τy4#

    ©RKW 14

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    15/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    • Akan ditentukantegangan normal dantegangan geser yangbekerja pada sebuah

    bidang yang normaln$amembentuk sudut θ terhadap sumbu ( dimana σ4 bekerja#

    • Perlu digunakan prinsip

    kesetimbangan gayadalam sebua segitigayang sangat ke"il dengantebal t#

    ©RKW 15

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    16/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    • Panjang sisisegitiga' & A3 6 a & /A 6 a sin θ & /3 6 a "os θ

    • +ntuk memenuikondisikesetimbangan!

    seluru gaya yangbekerja pada ara σ dan τ dalamkeadaan setimbang#

    ©RKW 1$

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    17/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    18/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    ( ) ( )

    sin2)*+s2)2

    2

    sin2)2

    *+s2)

    2

    2

    *+s2)

    2

    *+s2)12

    sin2)*+s2)1

    2

    /y

    y/y/

    /y

    yy//

    y

    /y/

    τ+    

        −++=

    τ+−++=

    −+τ++=

    ©RKW 1'

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    19/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    )2+s*)sin)*+s

    2)sin2

    1 *+s)sin)

    22 =−

    =

    ©RKW 1(

    ,τ .

    τ at . -σ/ sinθ a *+sθ t 0 τ/y *+sθ a *+sθ t

      0 σy *+sθ a sinθ t - τy/ sinθ a sinθ t

    τ . σy-σ/sinθ*+sθ 0 τ/y*+s2θ-sin26

    ari trig+n+metri

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    20/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    *+s2)sin2)2

    *+s2)sin2)2

    /y

    y/

    /y

    /y

    τ+   

     

     

       −

    −=τ

    τ+   

      

       −=τ

    ©RKW 2

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    21/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    sin2)*+s2)2

    2

    /y

    y/y/ τ+  

     

     

     

        −+

    +=

    *+s2)sin2)2

    /y

    y/ τ+   

      

       −−=τ

    ©RKW 21

    #ersamaan & persamaan

    7emungkinkan kita untuk menentukan tegangan normalσ  dan tegangan geser τ  pada setiap bidang yang

    dide8inisikan +leh θ  untuk setiap k+mbinasi nilai σx9 σy9

    dan τxy:

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    22/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    • Persamaan$persamaanyang diturunkan untuk σ dan τ dapat juga diliatsebagai persamaan untuk

    mengitung σ47 dan τ47y7 pada sebua sistemsumbu /!47!y7 yangmerupakan asil rotasisumbu /!4!y sebesar θ#

    •  Tegangan σy7 dapatdiitung denganmengganti θ denganθ89:/

    ©RKW 22

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    23/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    ©RKW 23

    ;ehingga persamaan-persamaan untuk perubahan sumbu

    menjadi

    σ/

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    24/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    ©RKW 24

    engan menjumlahkan

    σ/

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    25/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    ( ) *+s2)sin2)2

    1/yy/?y?/   τ+σ−σ−=τ

    ©RKW 25

    @kspresi untuk tegangan geser tidak berubah

    •  !rah-arah dimana τ. disebut sumbu-sumbu utamaprincipal axes dan k+mp+nen-k+mp+nen tegangan

    pada arah ini disebut tegangan-tegangan utama 

    principal stresses dan din+tasikan dengan σ1 dan σ3:

    •  !kan terdapat satu nilai θ  untuk mana tegangan gesertidak ada τ.:

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    26/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    y/

    /y

    y/

    /y

    /yy/

    /yy/

    /yy/

    22tan

    2

    *+s2)

    sin2)

    *+s2)sin2)2

    *+s2)sin2)2

    *+s2)sin2)2

    −τ

    τ=

    τ=   

      

       −

    τ+  

     

     

     

       −−=

    τ+    

        −−=τ

    ©RKW 2$

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    27/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    • Sudut ;θ merupakan sudut dari sumbu 4yang menunjukkan ara tegangan$tegangan utama σ

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    28/89

     Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(

    ( ) ( )

    ( ) ( ) 2/y2

    y/y/3

    2/y

    2y/y/1

    4

    2

    1

    4

    2

    1

    τ+σ−σ−σ+σ=σ

    τ+σ−σ+σ+σ=σ

    ©RKW 2'

    Aunjukkan bahBa σ1 dan σ3 dapat dinyatakan sebagai

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    29/89

    Lingkaran Mor

    ©RKW 2(

    *+s2)sin2)2

    sin2)*+s2)2

    2

    /y

    y/

    /y

    y/y/

    τ+   

      

       −−=τ

    τ+  

     

     

     

       −+

    +=

    Cihat kembali persamaan untuk menghitung σ dan τ

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    30/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ©RKW 3

    *+s2)sin2)2

    33

    sin2)*+s2)2

    33

     2

    33

     3

    /y

    y/

    /y

    y/y/

    τ+   

      

        −−=τ

    τ+   

      

        −

    =

    +

    Kedua persamaan tersebut dapat ditulis kembali dengan

    menempatkan semua 2θ di sebelah kanan

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    31/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ©RKW 31

    )2sin 

    2*+s2sin2

    2)*+s2

     

    2

     

    sin2)*+s2)

    2

     

    2

     

    22/y

    /yy/

    22

    y/2

    y/

    2

    /yy/

    2y/

    τ+

    θθτ    

         −+

       

      

        −=  

     

      

        +−

      

     

     

     

     τ+  

     

     

     

        −=  

     

     

     

        +−

    #engkuadratan persamaan yang mengandung σ menghasilkan

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    32/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    2)*+s 

    )2*+s)2sin2

    )2sin2

    *+s2)sin2)2

    22/y

    /yy/

    22

    y/2

    2

    /y

    y/2

    τ+

    τ    

         −−

       

      

        −=τ

       

     

     

     τ+

       

     

     

        −−=τ

    ©RKW 32

    #engkuadratan persamaan yang mengandung τ menghasilkan

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    33/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    2/y

    2y/2

    2y/

    2

    2

      τ+  

     

     

     

        −=τ+  

     

     

     

        +−

    ©RKW 33

    #enjumlahan kedua persamaan hasil pengkuadratan menghasilkan

    Persamaan apa yang mempunyai bentuk seperti ini?

    PERSAMAA !"#$ARA

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    34/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ( ) ( ) 222 Rbya/   =−+−

    ©RKW 34

    #ersamaan umum lingkaran berbentuk

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    35/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    2/y

    2y/2

    2y/

    2

    2

      τ+  

     

      

        −=τ+  

     

      

        +−

    2/y

    2y/

    y/

    2

    33  jari-=ari

    92

    33 pusatAitik

    39sumbu;istem

    τ+   

      

        −

       

      

        +

    τ

    ©RKW 35

    #ersamaan

    adalah Persamaan !ingkaran dengan

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    36/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ©RKW 3$

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    37/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    • +ntuk memplot tegangan geser padaLingkaran Mor! digunakan konvensi tandapositif dan negatif $ang han$a validuntuk keperluan presentasi gra)s#

    •  Tegangan geser diplot positif  jika tegangantersebut akan memutar elemenberla%anan dengan ara putaran jarum jam#

    •  Tegangan geser diplot negatif  jika tegangantersebut akan memutar elemen searah dengan ara putaran jarum jam#

    ©RKW 3%

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    38/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ©RKW 3'

    0

    00

    0

    0

    0

    -

    -

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    39/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    ©RKW 3(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    40/89

    Lingkaran Mor &Lanjutan(

    • Lingkaran Mor merupakan metodegra*s sederana dan "epat yangdapat digunakan untuk'

     & Menentukan besar tegangan normal dantegangan geser pada bidang tertentu#

     & Menentukan besar dan ara tegangan$

    tegangan utama#

    ©RKW 4

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    41/89

    Latian <

    •  Tentukan tegangan normaldan tegangan geser &keara mana?( yang bekerja

    pada 3idang •  Tentukan besar dan ara

    tegangan utama mayor&σ

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    42/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 42

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    43/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 43

    Per%atikan &i'ang (

    ormalnya bersu'ut 3)O

     counter clock*ise 'ari ara% beker+anyaσ

    x ,sumbu xA.A/

    &ersu'ut 3)O counter clock*ise 'ari bi'ang tempat σx beker+a ,&i'ang A

    PA0A !"#$ARA MOR 0"/$/R$A (O/.ER (!O($2"SE x 3)O 4 5)O

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    44/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 44

    Per%atikan &i'ang (

    ormalnya bersu'ut 5)O

     clock*ise 'ari ara% beker+anyaσ

    y ,sumbu yA.A/

    &ersu'ut 5)O clock*ise 'ari bi'ang tempat σy beker+a ,&i'ang &

    PA0A !"#$ARA MOR 0"/$/R$A (!O($2"SE x 5)O 4 1)O

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    45/89

    Latian < &Lanjutan(

    •  -adi se"ara gra*s'σ 6 ;=#; MPaτ 6 =#9 MPa

    • )engan menggunakan persamaan$persamaan

    terdaulu'

    *+s2)sin2)2

    sin2)*+s2)2

    2

    /yy/

    /y

    y/y/

    τ+    

        −−=τ

    τ+   

      

       −+

    +=

    ©RKW 45

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    46/89

    Latian < &Lanjutan(

    7#a23:1($5:1($414

    sin$$*+s$2

    $22

    2

    $22

    sin2)*+s2)2

    2

    "

    /y

    y/y/

    =++=

    +   

        −+

    +=

    τ+   

     

     

        −

    +

    +

    =

    7#a3:(2'3$:(2'

    *+s$$sin$2

    $22

    *+s2)sin2)2

    ""

    /yy/

    −=+−=τ

    +   

        −−=τ

    τ+   

      

        −−=τ

    ©RKW 4$

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    47/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 4%

    ;e*ara gra8is

    σ . 23:2 7#a

    τ. 3:( 7#a

    engan rumus

    σ . 23:1($ 7#a

    τ. -3:(2' 7#a

    O$

    O$?

    Latian < &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    48/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 4'

    σ1 4 6 MPa

    &eker+a pa'a bi'ang yang normalnya bersu'ut 1789O counter clock*ise'ari ara% beker+anya

    σx ,sumbu x

    A.A/

    &eker+a pa'a bi'ang yang bersu'ut 1789O counter clock*ise 'ari bi'ang

    tempat beker+anyaσx ,&i'ang A

    Latian < &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    49/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 4(

    σ3 4 6 MPa

    &eker+a pa'a bi'ang yang normalnya bersu'ut 1)789O counter clock*ise'ari ara% beker+anya

    σx ,sumbu x

    A.A/

    &eker+a pa'a bi'ang yang bersu'ut 1)789O counter clock*ise 'ari bi'ang

    tempat beker+anyaσx ,&i'ang A

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    50/89

    Latian < &Lanjutan(

    • )engan menggunakan persamaan$persamaan terdaulu'

    ( ) ( )

    ( ) ( ) 2/y2

    y/y/3

    2/y

    2y/y/1

    4

    2

    1

    4

    2

    1

    τ+σ−σ−σ+σ=σ

    τ+σ−σ+σ+σ=σ

    ©RKW 5

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    51/89

    Latian < &Lanjutan(

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    7#a4

    7#a24

    114

    $$22

    4

    1 $22

    2

    1

    4

    2

    1

    3

    1

    391

    22391

    2/y

    2y/y/391

    ±=σ

    +−±+=σ

    τ+σ−σ±σ+σ=σ

    ©RKW 51

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    52/89

    Latian < &Lanjutan(

    ( ) "2""2

    "1

    "1

    1

    1

    y/

    /y1

    43:1' '%:3$1'2

    43:1''%:3$2

    1$

    12tan2

    $22

    $2tan2

    2tan2

    =θ⇒+=θ

    =θ⇒=θ

    =θ−

    −τ=θ

    ©RKW 52

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    53/89

    Latian < &Lanjutan(

    "23

    "11

    5:1' 7#a4

    5:1'7#a24

    gra8is;e*ara

    =θ⇒=σ

    =θ⇒=σ"

    23

    "11

    43:1' 7#a4

    43:1'7#a24

    rumusari

    =θ⇒=σ

    =θ⇒=σ

    ©RKW 53

    O$

    O$

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    54/89

    Latian < &Lanjutan(

    ©RKW 54

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    55/89

     Tegangan dalam = )imensi

    •  Tegangan$tegangan yangbekerja pada sisi kubus dapatdinyatakan dengan' &  Tiga tegangan normal σ44! σyy!

    dan σ55

     & Enam tegangan geser τ4y! τy4!τy5! τ5y! τ54! dan τ45

    • Sebagai syaratkesetimbangan rotasional 'τ4y 6 τy4! τy5 6 τ5y! dan τ54 6 τ45

    •  Tegangan$tegangan yangbekerja "ukup dinyatakandengan enam komponen

    ©RKW 55

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    56/89

     Tegangan dalam = )imensi &Lanjutan(

    •  -adi! kondisi tegangan pada sebua titikdapat dinyatakan dengan matrikstegangan @σ! sebagai berikut'

    [ ]

    στττστττσ

    =

    DyDD/

    yDy/y

    D//y/

    :

    ©RKW 5$

    T , i T

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    57/89

     Trans,ormasi Tegangan

    •Sumbu$sumbu re,erensi untukpenentuan kondisi tegangandapat dilakukan se"ara bebas#

    • Sistem sumbu asal &4!y!5(

    • Sistem sumbu baru &l!m!n(

    • /rientasi dari sumbu tertentu!relati, teradap sumbu$sumbuasal dide*nsikan ole sebuavektor baris dari cosinusarah#

    • Cosinus arah adala proyeksi

    dari vektor satuan yangparalel dengan sala satusumbu baru &l" m" atau n(pada sala satu sumbu lama&(" $" atau &(#

    ©RKW 5%

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    58/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • osinus ara sumbu l' l4 6 "os αl! ly 6 "os βl! l5 6 "os γ l

    ©RKW 5'

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    59/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • osinus ara sumbu m' m4 6 "os αm! my 6 "os βm! m5 6"os γ m

    ©RKW 5(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    60/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • osinus ara sumbu n' n4 6 "os αn! ny 6 "os βn! n5 6"os γ n

    ©RKW $

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    61/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    •  Tetraedron /A3 adalabagian dari kubus yangdigunakan untukmenentukan kondisitegangan sebelum ini#

    • +ntuk kesetimbangan!material yang diilangkandigantikan ole gayapenyeimbang sebesar t perunit luas yang bekerja

    pada A3#• Normal bidang A3! yaitu

    /P mempunyai "osinusara &λ4! λy! dan λ5(#

    ©RKW $1

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    62/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    •  -ika luas A3 adala A!maka proyeksi A3 padabidang$bidang dengannormal sumbu$sumbu 4! y!dan 5 adala'

     & /A 6 A4 6 Aλ4 & /A3 6 Ay 6 Aλy & /3 6 A5 6 Aλ5

    • Anggap komponen$komponen .ektor traksi t adala t4! ty! t5#

    ©RKW $2

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    63/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    64/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • )engan melakukan al yangsama untuk sumbu$sumbu l!m! dan n diperole'

    [ ] [ ] [ ]λ=

    λλλ

    στττστττσ

    =

     t

    atau

     

    t

    t

    t

    D

    y

    /

    DyDD/

    yDy/y

    D//y/

    D

    y

    /

    ©RKW $4

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    65/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • @t! @tC! @l! dan @lC adala.ektor$.ektor yangdinyatakan relati, teradapsistem koordinat 4!y!5 danl!m!n#

    [ ] [ ] [ ]EEEt

    atau

     

    t

    t

    t

    n

    m

    l

    nmnnl

    mnmlm

    nllml

    n

    m

    l

    λ=

    λλλ

    στττστττσ

    =

    ©RKW $5

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    66/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • )ari dasar$dasar analisis .ektor &MA;

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    67/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    • Matriks @* adala matriks rotasi yang baris$barisnya dibentukole .ektor baris "osinus ara dari sumbu baru teradap sumbu

    asal#

    • Si,at kas matriks @* adala bawa in.ers$nya sama dengantranspose$nya! atau'

    [ ] [ ]A1 RR   =−

    ©RKW $%

    • Kembali ke persamaan-persamaan yang menghubungkan tH dan t;H

    serta  

    H dan  

    ;H

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    68/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

    [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

    [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

    [ ] [ ] [ ]

    [ ] [ ] [ ] [ ]

    diperluasyangbentukdalamatau

    RREmaka

    EEEt

    karena

    ERRRtREt

    sehingga

    ERRE

    dan

    EtRttREt

    A

    A

    A

    A

    =

    λ=

    λ=λ==

    λ=λ⇒λ=λ

    =⇒=

    ©RKW $'

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    69/89

     Trans,ormasi Tegangan &Lanjutan(

    ττττττ

    =

    ττττττ

    DDD

    yyy

    ///

    DyDD/

    yDy/y

    D//y/

    Dy/

    Dy/

    Dy/

    nmnnl

    mnmlm

    nllml

    nml

    nml

    nml

     

     

    nnn

    mmm

    lll

    ©RKW $(

    =adi9 dengan melakukan perkalian matriks pada ruas kanan

    persamaan di atas9 maka k+mp+nen-k+mp+nen tegangan

    akibat perputaran sumbu-sumbu dapat ditentukan

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    70/89

     Tegangan +tama

    • Seperti tela diuraikan sebelumnya! bidang utama&principal plane( adala bidang dimana tidak terdapattegangan geser#

    • Pada bidang ini anya bekerja tegangan normal yangmerupakan tegangan utama &principal stress(!

    sedangkan normal dari bidang tersebut merupakan aradari sumbu utama &principal a(is(#

    • 0arena terdapat tiga a"uan ara yang arusdiperitungkan! akan terdapat juga tiga sumbu utama.

    •  +adi" ada tiga tegangan utama dan tiga sumbu utama$ang harus ditentukan untuk menggambarkankondisi tegangan di sebuah titik.

    ©RKW %

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    71/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    • Misalkan bawa bidang A3 pada pembaasan terdaulumempunyai orientasi sedemikian rupa seingga resultantegangan yang bekerja padanya anya tegangan normal σp#

    • 0omponen$komponen traksi pada bidang A3 adala'

    λλλ

    =

    D

    y

    /

    p

    D

    y

    /

     

    t

    t

    t

    λλλ

    στττστττσ

    =

    D

    y

    /

    DyDD/

    yDy/y

    D//y/

    D

    y

    /

     

    t

    t

    t

    ©RKW %1

    • #ada pembahasan terdahulu k+mp+nen-k+mp+nen traksi dapat

    dihubungkan juga dengan k+ndisi tegangan dan +rientasi bidang

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    72/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    • )engan mengurangkan kedua persamaan di atas! diperole'

    [ ]

    33

    33

    33

    D

    y

    /

    pDyDD/

    yDpy/y

    D//yp/

    =

    λ

    λλ

    −ττ

    τ−τττ−

    ©RKW %2

    • #ersamaan matriks ini menunjukkan satu set dari tiga persamaan

    simultan yang h+m+gen dalam λ/9 λy9 dan λD:

    •#ersamaan di atas akan mempunyai s+lusi n+n-triFial jikadeterminan dari matriks k+e8isien . 9 yang menghasilkan

    persamaan pangkat tiga

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    73/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    ( )( )2/yD2D/y2yD/D/yD/yDy/3

    2D/

    2yD

    2/y/DDyy/2

    Dy/1

    3p22p13p

    2>

    >

    >

    dimana

    >>>

    τ+τ+τ−τττ+=τ+τ+τ−++=

    ++=

    =−+−

    ©RKW %3

    >1 . >nFariant tegangan Stress in2 . >nFariant tegangan Stress in3 . >nFariant tegangan Stress in

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    74/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    75/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    76/89

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    77/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    yDD/

    iy/y

    iDD/

    yD/y

    iDyD

    yDiy

    I

     J

     !

    ττ

    −τ=

    −τττ

    −=

    −ττ−=

    ©RKW %%

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    78/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    • Prosedur untuk mengitung tegangan$tegangan utama danorientasi dari sumbu utama se"ara sederana adalapenentuan nilai#nilai eigen &eigenvalues( dari matrikstegangan dan vektor eigen &eigenvector( dari setiap nilaieigen &Ingat' MA;

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    79/89

     Tegangan +tama &Lanjutan(

    • 0arena penjumlaan komponen tegangan normal yang salingtegak lurus bersi,at invariant  &ingat materi terdahulu(! maka'

    Dy/321   ++=++

    ©RKW %(

    • Kedua hal ini dapat digunakan untuk memeriksa hasil perhitunganbesar dan arah tegangan utama

    Latian ;

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    80/89

    Latian ;

    σ4 6 #>;F MPa

    σy 6 #=:> MPaσ5 6 #> MPa

    τ4y 6

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    81/89

    Latian ; &Lanjutan(

    ( )( ) 7#a:352>

    7#a:155>

    7#a:22>

    2/yD

    2D/y

    2yD/D/yD/yDy/3

    2D/

    2yD

    2/y/DDyy/2

    Dy/1

    =τ+τ+τ−τττ+=

    =τ+τ+τ−++=

    =++=

    :35:155:22 p2p

    3p   =−+−

    7#a:5

    7#a:%7#a:1

    3

    2

    1

    ===

    ©RKW '1

    sehingga persamaan pangkat tiga untuk menghitung teganganutama menjadi

    yang menghasilkan

    Latian ; &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    82/89

    Latian ; &Lanjutan(

    3':%

    12:'5%:1

    $(2:3422:1

    12:'5%:1

    :13':$422:1I

    12:3134:2'5%:1

    12:422:1 

    :1'$$:%'5%:1

    12:422:1 

     J

    '5%:%134:212:

    12:$'2:3

    :1'$$:%12:

    12::13':$

     !

    yDD/

    1y/y

    1DD/

    yD/y

    1DyD

    yD1y

    −=−

    −=

    −=

    ττ

    −τ=

    =−−

    −=−−

    −=−τ

    ττ−=

    =−

    −=

    −−

    =−τ

    τ−=

    ©RKW '2

    7en*ari *+sinus arah σ1

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    83/89

    Latian ; &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    84/89

    Latian ; &Lanjutan(

    2$':112:'5%:1

    $(2:422:1

    12:'5%:1

    :%3':$422:1I

    254:1'$$:'5%:112:422:1 

    :%'$$:%'5%:112:422:1 

     J

    5((:'$$:12:

    12:$(2:

    :%'$$:%12:

    12::%3':$

     !

    yDD/

    2y/y

    2DD/

    yD/y

    2DyD

    yD2y

    −=

    −=

    −=

    ττ−τ

    =

    −=−−=−−−=−τ ττ−=

    −=−

    =−

    −=

    −ττ−

    =

    ©RKW '4

    7en*ari *+sinus arah σ2

    Latian ; &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    85/89

    Latian ; &Lanjutan(

    :((((-:$%4-:$$$431'$: 2222D22y2

    2/2   =++−=λ+λ+λ

    ( )

    ( )

    ( ) 132:4*+s$%4:''1:12$':1IJ !I

    131:'*+s$$$4:''1:1254:1IJ !J

    1':$*+s31'$:''1:15((:IJ ! !

    212222D

    212222y

    212222/

    −=−=++=λ

    −=−=++=λ

    −=−=++=λ

    ©RKW '5

    #eriksa

    Latian ; &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    86/89

    Latian ; &Lanjutan(

    44$:212:'5%:1

    3':1422:1

    12:'5%:1

    :53':$422:1I

    (':4'$$:2'5%:112:422:1 

    :5'$$:%'5%:112:422:1 

     J

    %4(:3'$$:212:

    12:3':1

    :5'$$:%12:

    12::53':$

     !

    yDD/

    3y/y

    3DD/

    yD/y

    3DyD

    yD3y

    =−

    =−

    −=

    ττ−τ

    =

    −=−−=−−−=−τ ττ−=

    ==−

    −=

    −ττ−

    =

    ©RKW '$

    7en*ari *+sinus arah σ3

    Latian ; &Lanjutan(

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    87/89

    Latian ; &Lanjutan(

    :((((:431-:$%52$1%%:   2222D32y3

    2/3   =++=λ+λ+λ

    ( )

    ( )

    ( ) $$:2*+s431:$(:$44$:2IJ !I

    132:5*+s$%52:$(:$(':4IJ !J

    51:'*+s$1%%:$(:$%4(:3IJ ! !

    212223D

    212223y

    212223/

    ==++=λ

    −=−=++=λ

    ==++=λ

    ©RKW '%

    #eriksa

    L ti ; &L j t (

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    88/89

    Latian ; &Lanjutan(

    (:

    $%4:$3%:$$$4:2%%':31'$:%24$:

    2D1D2y1y2/1/

    ≈=−−+−+−

    =λλ+λλ+λλ

    1':

    431:$%4:$%52:$$$4:$1%%:31'$:

    3D2D3y2y3/2/

    ≈−=−+−−+−

    =λλ+λλ+λλ

    $:

    $3%:431:2%%':$%52:%24$:$1%%:

    1D3D1y3y1/3/

    ≈=−+−+

    =λλ+λλ+λλ

    ©RKW ''

    #eriksa ketegaklurusan sumbu utama 1 terhadap sumbu utama

    #eriksa ketegaklurusan sumbu utama  terhadap sumbu utama 3

    #eriksa ketegaklurusan sumbu utama 3 terhadap sumbu utama 1

  • 8/9/2019 5._Analisis_Tegangan

    89/89