5._analisis_tegangan
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$persamaanyang diturunkan untuk σ dan τ dapat juga diliatsebagai persamaan untuk
mengitung σ47 dan τ47y7 pada sebua sistemsumbu /!47!y7 yangmerupakan asil rotasisumbu /!4!y sebesar θ#
• Tegangan σy7 dapatdiitung denganmengganti θ denganθ89:/
©RKW 22
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
23/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
©RKW 23
;ehingga persamaan-persamaan untuk perubahan sumbu
menjadi
σ/
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
24/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
©RKW 24
engan menjumlahkan
σ/
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
25/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
( ) *+s2)sin2)2
1/yy/?y?/ τ+σ−σ−=τ
©RKW 25
@kspresi untuk tegangan geser tidak berubah
• !rah-arah dimana τ. disebut sumbu-sumbu utamaprincipal axes dan k+mp+nen-k+mp+nen tegangan
pada arah ini disebut tegangan-tegangan utama
principal stresses dan din+tasikan dengan σ1 dan σ3:
• !kan terdapat satu nilai θ untuk mana tegangan gesertidak ada τ.:
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
26/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
y/
/y
y/
/y
/yy/
/yy/
/yy/
22tan
2
*+s2)
sin2)
*+s2)sin2)2
*+s2)sin2)2
*+s2)sin2)2
−τ
=θ
−
τ=
τ=
−
τ+
−−=
τ+
−−=τ
©RKW 2$
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
27/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
• Sudut ;θ merupakan sudut dari sumbu 4yang menunjukkan ara tegangan$tegangan utama σ
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
28/89
Tegangan )alam )ua )imensi&Lanjutan(
( ) ( )
( ) ( ) 2/y2
y/y/3
2/y
2y/y/1
4
1
2
1
4
1
2
1
τ+σ−σ−σ+σ=σ
τ+σ−σ+σ+σ=σ
©RKW 2'
Aunjukkan bahBa σ1 dan σ3 dapat dinyatakan sebagai
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
29/89
Lingkaran Mor
©RKW 2(
*+s2)sin2)2
sin2)*+s2)2
2
/y
y/
/y
y/y/
τ+
−−=τ
τ+
−+
+=
Cihat kembali persamaan untuk menghitung σ dan τ
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
30/89
Lingkaran Mor &Lanjutan(
©RKW 3
*+s2)sin2)2
33
sin2)*+s2)2
33
2
33
3
/y
y/
/y
y/y/
τ+
−−=τ
τ+
−
=
+
−
Kedua persamaan tersebut dapat ditulis kembali dengan
menempatkan semua 2θ di sebelah kanan
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
31/89
Lingkaran Mor &Lanjutan(
©RKW 31
)2sin
2*+s2sin2
2
2)*+s2
2
sin2)*+s2)
2
2
22/y
/yy/
22
y/2
y/
2
/yy/
2y/
τ+
θθτ
−+
−=
+−
τ+
−=
+−
#engkuadratan persamaan yang mengandung σ menghasilkan
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
32/89
Lingkaran Mor &Lanjutan(
2)*+s
)2*+s)2sin2
2
)2sin2
*+s2)sin2)2
22/y
/yy/
22
y/2
2
/y
y/2
τ+
τ
−−
−=τ
τ+
−−=τ
©RKW 32
#engkuadratan persamaan yang mengandung τ menghasilkan
-
8/9/2019 5._Analisis_Tegangan
33/89
Lingkaran Mor &Lanjutan(
2/y
2y/2
2y/
2
2
τ+
−=τ+
+−
©RKW 33
#enjumlahan kedua persamaan hasil pengkuadratan menghasilkan
Persamaan apa yang mempunyai bentuk seperti ini?
PERSAMAA !"#$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
1
2
1
4
1
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
1
2
1
3
1
391
22391
2/y
2y/y/391
=σ
=σ
±=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−
=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