TUGAS PENDAHULUAN

PERCOBAANBUCKLING

OLEH :

NAMA : WENDI MANGIRISTAMBUK : D211 09 273KELOMPOK : II

LABORATORIUM MEKANIKA TERPAKAIJURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR

2011

1. Jelaskan Apa yang Dimaksud dengan :

a. Buckling e. Reganganb. Defleksi f. Momen Inersiac. Modulus elastisitas g. Hukum Hooked. Tegangan

Jawab :

a) Peristiwa Buckling merupakan peristiwa terjadi nya Defleksi pada

batang langsing ( plat tipis ) yang mendapatkan tekanan aksial. Batang

plat tipis adalah batang yang mempunyai perbandingan panjang dan jari-

jari girasi penampang yang besar.

b) Defleksi merupakan Proses Hilang nya Infleksi

c) Modulus elastisitas adalah penjabaran matematis dari suatu

kecenderungan objek atau bentuk untuk berubah bentuk ketika diberikan

suatu gaya.

Dari Rumus maka Modulus Elastisitas Merupakan Rasio Perbandingan

antara Tegangan dan Regangan.

d) Tegangan merupakan Rasio Perbandingan antara Gaya yang diberikan

terhadap Luas Permukaan.

σ = NA= PA ( kg/cm2)

σ : Tegangan (kg/cm2)

N : Gaya Normal

A : Luas Penampang

e) Regangan merupakan Rasio perbandingan antara Pertambahan suatu

objek terhadap Panjang Mula-mula.

∑ = ΔLLo

f) Momen Inersia merupakan momen yang timbul karena pengaruh massa

terhadap jarak ke titik berat massa.

g) Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam

bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir

atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan

berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya,

atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:

di mana

F = gaya (dalam unit newton)

k = konstante pegas (dalam newton per meter)

x = jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya (dalam unit meter).

2. Jelaskan Tujuan Percoban Buckling !

Jawab :

Tujuan Percobaan

a. Untuk menunjukkan peristiwa buckling dan kebenaran dari teori persamaan

Euler.

b. Menetukan besarnya beban kritis batang uji terhadap system beban.

c. Menetukan besarnya pengaruh pembebanan.

d. Mengetahui jenis-jenis tumpuan yang sesuai untuk digunakan pada suatu

specimen batang sehingga defleksi yang dialami tidak merusak konstruksi

yang direncanakan.

e. Untuk mengetahui momen inersia yang terjadi.

f. Untuk mengetahui aplikasi dari percobaan buckling.

3. Jelaskan Jenis – Jenis Tumpuan yang digunakan !

Jawab :

Jenis-Jenis Tumpuan

a. Tumpuan Engsel – Jepit

Dari gambar diatas terlihat bahwa pada ujung yang ditumpu dengan tumpuan

jepit bekerja 3 buah gaya sehingga daerah defleksi lebih mendekati tumpuan

engsel yang cuma mendapat 1 gaya.

b. Tumpuan Engsel – Engsel

Pada tumpuan engsel – engsel kedua ujung spesimen ditumpu oleh engsel.

Pada tumpuan ini spesimen / material sangat mudah patah. Karena tegangan

kritisnya kecil. Hal ini disebabkan karena pada tumpuan ini, yaitu pada ujung

bagian spesimen / pada tumpuan hanya bekerja gaya yang sejajar dengan sumbu

batang dan gaya horisontal.

c. Tumpuan Jepit – Jepit

Pada tumpuan ini spesimen memiliki tegangan kritis yang besar (kemampuan terima

beban yang besar) dibandingkan dengan tumpuan engsel – engsel / engsel – jepit.

Karena pada kedua ujung spesimen bekerja tiga gaya yaitu gaya yang sejajar dengan

sumbu batang, gaya horisontal, dan momen gaya.

4. Jelaskan + Gambar Diagram Tegangan Regangan !

Jawab :

Keterangan :

1. Titik proporsional (p), daerah batas berlakunya hokum Hooke dimana

dan berbanding lurus.

2. Titik elastisitas (E), kondisi dimana dihilangkan maka spesimen kembali

ke bentuk semula

3. Titik yelding (y), pada keadaan ini terjadi perpanjangan dan pengecilan

titik.

4. Titik ultimate (u), titik dimana tegangan maksimum dapat diterima.

5. Titik break (B), titik dimana spesimen patah.

5. Jelaskan Karakteristik Baja dan Kuningan !

Jawab :

Karakteristik Baja & Kuningan

Karakteristik Baja

1. Baja merupakan logam terkuat dimana baja terdiri atas Fe + C. Bahan

terbagi atas :

Baja karbon rendah = C < 0,2 %

Baja karbon sedang = 0,2 % < C > 0,5 %

Baja karbon tinggi = 0,5 % < C > 1,2 %

Semakin tinggi kadar karbon pada baja maka akan semakin keras baja tersebut,

tetapi getas.

2. Daya hantar panas dan listrik tinggi karena sifatnya yang disebabkan oleh

beberapa elektron yang terdislokasi dan dapat meninggalkan logam dan

induknya.

3. Sifat kedap cahaya dan daya pantul disebabkan oleh tanggap elektron yang

terdislokasi terhadap getaran elektron magnetik frekuensi tinggi.

4. Pada suhu diatas setengah cair, pertumbuhan butir lebih cepat pada suhu rendah.

Batas butir mengalami deformasi oleh karena itu baja berbutir halus lebih kuat

dari bahan berbutir besar.

5. Pada baja dalam suhu tinggi besi berubah struktur dan karbon didalamnya

menjadi rapuh.

30O

Karakteristik Kuningan

1. Logam tahan korosi

2. Memiliki keuletan yang lebih baik

3. Tingkat ketangguhan dan kekerasan kuningan lebih rendah dari pada

baja

4. Modulus elastisitas kuningan ( E=9,17 x 105 kg/cm2 )

5. Konduktivitas listrik kuningan lebih baik dibandingkan baja

6.

a. Reaksi tiap tumpuan ?

b. Reaksi Tiap Titik ?

5 m 10 m 5 m

10 m

10 KN 5 KN

Penyelesaian :

a) Reaksi pada Tumpuan

∑MA = 0 +

-RDY.20 + 5.15 + 10.(Sin 30o).5 – 10.(Cos 30o).10 = 0

20RDY = 75 + 25 – 86,6

20RDY = 13,4

RDY = 0,67 KN

∑FY = 0 ( + )

RAY + RDY – 10.Sin 30o - 5 = 0

RAY = - 0,67 + 5 + 5

RAY = 9,33 KN

10 m

5 m 10 m 5 m

300

DCBA

E F

5 KN10 KN

αRAX

RAY

EA

BAA

∑FX = 0 (+ )

RAX - 10.Cos 30o = 0

RAX = 5 KN

b) Reaksi pada Titik

Titik A

tan α=105=2

α = 63,43o

∑FY = 0 +

RAY –SAE.Sin 63,43o = 0

SAE Sin 63,43o = 9,33

SAE= 9,33 / 0,89

SAE = 10,48 KN

∑FX = 0 +

RAX – SAB - SAE.Cos 63,43o = 0

5 – SAB – 10,48 – 4,68 = 0

SAB = - 10,16

TITIK B

∑ Fx=0 ∑ Fy=0

BA

FE

SBA−SCB=0 SEB=0

−10,16−SCB=0

−SCB=10,16KN

SCB=−10,16KN

TITIK E

∑FY = 0 +

SAE + SBE – 10 Sin 30o = 0

10,48+ SBE – 5 = 0

SBE = 5,48 KN

tan β= 510

=0,5

β = 26,65o

∑FX = 0 +

SAE.sin 26,65 – SFE - 10 Cos 30o = 0

10,48.0,4 – SFE – 8,6 = 0

SFE = - 4,408 KN

B

SCBSAB

A C

30 0

10 KN

6

11

7

9

8

1 2

3

4

5

10

7. Jelaskan Bagian-Bagian Alat + Gambar !

Jawab :

Gambar alat dan spesifikasinya

Keterangan:

1. Water pass, untuk menunjukkan keseimbangan dari alat penguji.

2. Batang pembebanan, untuk meneruskan gaya ke tumpuan spesimen.

3. Penunjuk gaya, untuk menunjukkan besar beban yang diberikan pada

spesimen.

4. Beban, untuk memberikan gaya penyeimbang dari beban yang diberikan.

5. Batang penghubung, untuk menghubungkan penunjuk gaya dengan rangka

alat sehingga terjadi gaya.

6. Landasan, sebagai tumpuan utama dari alat uji.

7. Tumpuan bawah (engsel), untuk menumpu ujung spesimen bagian bawah.

8. Dial gauge, untuk mengukur defleksi pada spesimen.

9. Spesimen, sebagai benda yang akan diuji defleksinya.

10. Kunci selongsong, untuk mengatur penyeimbangan batang pembebanan

secara tepat.

11. Tumpuan atas (jepit), untuk menumpu ujung spesimen bagian atas.

8. Artikel Tentang buckling !

Jawab :

Aplikasi Buckling

Perancangan Pipa Bawah Laut

Metode pengiriman minyak dan

gas bumi lepas pantai dapat dengan menggunakan kapal tanker dan pipa bawah

laut. Metode pengiriman dengan menggunakan pipa dianggap lebih handal dan

murah. Keandalan metode ini salah satunya karena tidak terpengaruh cuaca, baik

terjadi badai ataupun tidak, pengiriman minyak dan gas tidak akan mengalami

gangguan. Kelebihan lain adalah biaya operasional yang murah, investasi mahal

hanya pada saat penginstalan pertama dan bersifat jangka panjang. Apabila dengan

menggunakan tanker maka biaya sewa akan sangat mahal, belum lagi tidak

beroperasinya kapal pada saat badai juga akan menyebabkan kenaikan biaya yang

signifikan. Oleh karena itu, penggunaan pipa merupakan pilihan yang tepat dan

efisien untuk investasi jangka panjang. Perencanaan dalam perancangan pipa

bawah laut harus matang agar pada saat beroperasi nanti tidak akan terjadi

kegagalan akibat kesalahan perancangan. Kesalahan dalam perancangan akan

mengakibatkan kerugian yang besar baik finansial maupun material.

Secara umum alur dalam perancangan pipa bawah laut dapat dilihat pada flowchart

berikut ini:

1. Cek ketebalan pipa

Pada proses desain ketebalan pipa hawah

laut pipa yang digunakan harus memenuhi

syarat kearnanan, dengan tidak

mengabaikan pertimbangan ekonomi

dalarn pemilihan material pipa. Pipa yang

berada pada dasar laut akan mengalami

gaya-gaya yang bekerja baik dari dalam pipa maupun gaya lingkungan dan luar

pipa.

2. Cek buckling

Pipa bawah laut akan mengalami

tekanan hidrostatis. Semakin

dalam pipa berada maka tekanan

hidrostatis yang diterima pipa

akan semakin besar.

Kegagalan/keruntuhan pipa bawah laut dapat disebabkan oleh banyak hal,

diantaranya adalah perbandingan antara diameter dan ketebalan pipa (D/t),

keadaan stress strain pipa, tekanan hidrostatik serta momen bending yang

terjadi pada pipa

3. Analisis Span

Pipa bawah laut yang terkena beban hidrodinamis suatu ketika akan

mengalami kelelahan, karena akibatkan beban tersebut yang bersifat siklis.

Kelelahan pada struktur akan memicu terjadinya kegagalan. Tujuan dari

analisa span dinamis adalah untuk menentukan panjang span maksimum

yang diijinkan agar pipa terhindar dari respon-respon alami yang bisa

menyebabkan kelelahan.

4. Stablitas pipa bawah laut

Pada saat proses desain pipeline

lepas pantai dilakukan, hal

penting yang harus diperhatikan

adalah kestabilan pipa pada saat

berada di dasar laut selama masa operasi atau sebelum pipa tersebut

mendapatkan kestabilan lainnya (trenching, burial, self burial). Ada

beberapa cara untuk menstabilkan pipa di dasar laut, diantaranya adalah

dengan mengurangi gaya-gaya yang bekerja pada pipa seperti dengan

melakukan penguburan pipa (burial), penggalian parit atau saluran untuk

pipa (trenching).

5. Metode instalasi Guo et al (2005) mengatakan bahwa metode instalasi pipa

bawah laut yang umum antara lain:

#S-lay (Shallow to Deep)

Biasa digunakan untuk instalasi

pipa pada laut dangkal menuju

dalam. Dengan kedalaman laut

kurang dari 500 ft (Guo et al, 2005). Umumnya digunakan instalasi pipa

pada kedalaman laut menengah yaitu 500 ft – 1000 ft (Guo et al, 2005).

#Reel lay (Intermediate to Deep)

Umumnya digunakan instalasi

pipa pada kedalaman laut

menengah yaitu 500 ft – 1000 ft

(Guo et al, 2005).