laporan solid

8/6/2019 Laporan Solid

1/16

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bangsa Indonesia memiliki sumber daya manusia yang cukup besar.

Potensi tersebut diharapkan mampu menyukseskan pembangunan Indonesia di

masa mendatang. Dibutuhkan manusia yang berkualitas dan kompeten di

bidangnya.

Dalam era global seperti sekarang ini kita di tuntut untuk mampu bersaing

dalam menghadapi kompetensi akan dunia yang semakin maju. Sehubungan

dengan hal tersebut praktikum dapat membantu kami selaku mahasiswa dalam

meningkatkan ketrampilan dalam hal teknis di lapangan untuk menambah

pengetahuan kami dalam mencapai lulusan yang mempunyai daya saing tinggi.

Bila kita cermati prinsip atau konsep tentang keseimbangan gaya sangat

penting dalam banyak ilmu pengetahuan dan teknik. Sebagai contoh: menara pada

jembatan gantung cukup kuat untuk mengimbangi berat jembatan maupun beban

lalulintasnya, sehingga gaya totalnya sama dengan nol dan jembatan tetap berada

dalam keadaan seimbang.

Tiap sebab yang mengakibatkan suatu benda dari keadaan diam menjadi

bergerak atau sesuatu yang menyebabkan suatu benda yang sedang bergerak

mengalami perubahan gerak menjadi diam disebutgaya.

Oleh karena itu tinjauan tentang gaya sangatlah penting dalam

menganalisa masalh tentang keseimbangan benda. Salah satu upaya untuk lebih

memahami penerapan tentang gaya-gaya yang dialami oleh suatu benda dan

prinsip-prinsip lendutan yaitu melalui praktikum phenomena dasar masin

praktikum ini.Lab Desain dan Uji Coba.

1.2TujuanSetelah melakukan praktikum ini mahasiswa mampu:

1. Menghitung tegangan di sembarang titik dalam penampang beam2. Menghitung regangan sebuah titik pada beam


2/16

3. Menghitung tegangan-tegangan utama sebuah titik pada beam dengan metodeMohr

4. Mengukur lendutan penampang beam menggunakan dial indicator5. Menghitung lendutan penampang beam menggunakan metode castiqiano6. Menghitung regangan penampang beam secara teoritis7. Menghitung tegangan penampang beam secara teoritis


3/16

BAB II PEMBAHASAN

2.1Pengukuran Tegangan - Tegangan Utama Menggunakan Metode AnalitisSebuah cantilever beam diikat tetap dan menerima beban diujung yang bebas

sebagaimana gambar dibawah ini

Tegangan aksil disembarang titk pada penampang beam dirumuskan sebagai

=

dengan M adalah Momen lentur, y adalah jarak dari sumbu netral, I adalah

momen inersia terhadap sumbu netral yang besarnya adalah I= b.h3/12

Besar renggangan teoritis dirumuskan oleh Hooke:

= E .

Dengan E adalah modulus elastisitas, dan 3 adalah renggangan. Tegangan geser

dalam arah transversal dititik B dirumuskan dengan

=

Dengan b adalah lebar beam, dA= b.dy

Elemen tegangan untuk titik P, B dan O dalam beam digambarkan sebagai berikut


4/16

2.2.1 Al t1. Twi t t ti2. St i3. Volt t. B i l i. Di l i i tor

6. B 7. Penggari

2.2.2 Pelaksanaan Pratikum Modul 1a. Specimen batang ( beam ) telah terpasang di twist dan bend test batang

merupakan sebuah cantilever beam

NO F (gaya) H (Lendutan Terukur)

1 3 N 3.73 mm

b.Ukurjarak dari ujung bebas ke lokasi strain gagec. Ukurjarak dari sumbu netral titik O ke titikB dan Pd.Ukurlebar batang dane. Pasang beban di ujung beam sebesar3 N

2.2.3 Pertanyaan Modul 11.Nyatakan kondisi tegangan bidang (2D) dari titik O, B dan P yang

diperoleh dengan lingkaran Mohr

2.Hitung tegangan utama 1 dan 1, tegangan geser maksimum danminimum 1, 1 dititik yang diperoleh dalam lingkaran Mohr

A

F

B C

Dial Indikator

63 mm186 mm


5/16

3.Buat orientasi elemen bidang principal dan elemen geser maksimum (2D)4.Nyatakan kondisi tegangan 3D dari titik yang diperoeh dengan lingkaran

Mohr

5.Hitung tegangan utama 1, 2, 3tegangan geser maksimum dan minimum1, 2, 3di titik yang diperoleh dalam ingkarang Mohr

6.Buat orientasi elemen bidang principal dan elemen geser maksimum (3D)7.Hitung regangan aksial dan regangan geser di titik B8.Bandingkan besar tegangan geser berdasarkan perhitungan teoritis dan

lingkaran Mohr

2.2.4 Jawaban Modul 11. Nyatakan kondisi tegangan bidang (2D) dari titikO, B dan P yang

diperoleh dengan lingkaran Mohr

Elemen tegangan untuk titik P, B dan O dalam beam digambarkan sebagai berikut

2. Hitung tegangan utama 1 dan 1, tegangan geser maksimum danminimum max, min dititik yang diperoleh dalam lingkaran Mohr

2.2Pengukuran Lendutan Beam Dengan Metode Castigliano 2Teorema castigliano kedua meyatakan bahwa turunan parsial energy dalam

total di dalam sebuah beam terhadap beban di sembarang titik sama dengan

lendutan yang bekerja di titik yang bersangkutan, yang dirumuskan sebagai

i =

, i = 1, 2, ..

Energy dalam merupakan fungsi dari gaya yang bekerja pada titk yang

bersangkutan, dan U dinyatakan sebagai

U =

dx


6/16

Dengan M adalah momen lentur, E adalah modulus elastisitas, dan I adalah

momen inersiinersia penampang

2.2.1 Alat1. Twist and bend testing2. Strain gage3. Voltmeter4. Beam dari bahan almunium5. Dialindicator6. Beban7. Penggaris

2.2.2 Pelaksanaan pratikum Modul2a. Buat mode struktur beam, seperti gambar dibawah ini

TitikC adalah lokasi dariindicator, titikB adalah okasi diterapkannya beban F

dan titik A adalah okasitumpuanjepit

NO F (gaya) H (Lendutan Terukur)

1 0.5 N 0.1 mm

2 1 N 0.33 mm

3 1.5 N 0.84 mm

4 2 N 1.58 mm

5 2.5 N 2.71 mm

6 3 N 2.9 mm

b.Ukur panjang beamc. Ukur panjang AB dan BCd.Terapkan beban asing masing 0,5 N, 1 N, 1,5 N, 2 N, 2,5 N, 3 Ne. Catatlendutan yang terbaca pada dialindicator untuk masing masing

A

F

B C

Dial Indikator

80 mm186 mm


7/16

f. Bandingkan hasi pengukuran dan perhitungan menggunakan metodecastigliano dengan memasukkan hasilnya dalam table ( table praktikum 2 )

2.2.3 Pert y M l21.Uraikan cara mendapatkan lendutan titik C sesuai hasil dalam table

pratikum 2 dengan menggunakan titik pangkal A dan B

2. Jika letak beban digeser ke AB, menurut anda energy dalam beam akanberubah tidak? Lakukan analisis melalui perhitungan

3.Dari hasil pengukuran dan perhitungan adakah perbedawan besarlendutan? Jika ada, menurut anda mengapa ini biasa terjadi?

2.2.4 JawabanM l21.Uraikan cara mendapatkan lendutan titik C sesuai hasil dalam tabel

pratikum 2 dengan menggunakan titik pangkal A dan B

Diketahui : E = 7 x 104 N/mm2

M = F . s

b = 30 mm

h = 2,2 mm

L = 186 mm

s = ( BC + x ) = (80 + x ) mm

y = h

I =

=

= 26,62 mm

4

Uraian Lendutan dititik C =

dx

=

dx

=

dx

=

+

dx

=

+

Perhitungan lendutan pada gaya 0,5 N

=

+

=

+


8/16

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 0,7528 + 1,1668) (0,0002)

= 1,9196 mm


=

+

=

+

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 1,1292 + 1,7502) (0,0003)

= 2,8794 mm

Perhitungan lendutan pada gaya 2 N

=

+

=

+

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 1,5056 + 2,3336) (0,0004)

= 3,8392 mm


=

+

=

+

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 1,882 + 2,917) (0,0005)

= 4,799 mm


9/16

Perhitungan lendutan pada gaya 3 N

=

+

=

+

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 2,2584 + 3,5004) (0,0006)

= 5,7588 mm


=

+

=

+

=

+

) -

+

)

= (

+

) (

)

= ( 2,6348 + 4,0838) (0,0007)

= 6,7186 mm

2. Jika letak beban digeser ke AB, menurut anda energy dalam beam akanberubah tidak? Lakukan analisis melalui perhitungan

U =

dx

Pada saat F di L

U =

dx =

dx

=

=

Pada saat F di L

U =

dx =

dx

=

=


10/16

=

Perbandingan energy dalam pada saat beban di L dan L adalah

=

8 = 1

Jadi energy dalam pada saat beban (F) diujung B adalah 8x lebih besar dari pada

beban berada di AB

3. Dari hasil pengukuran dan perhitungan adakah perbedaan besar lendutan? Jikaada, menurut anda mengapa ini biasa terjadi?

NO Gaya (F) Lendutan pengukuran Lendutan Perhitungan (analitis)

1 1 N 0.28 mm 1,9196 mm2 1,5 N 0.83 mm 2,8794 mm

3 2 N 1.44 mm 3,8392 mm

4 2,5 N 1.8 mm 4,799 mm

5 3 N 2.25 mm 5,7588 mm

6 3,5 N 2.75 mm 6,7186 mm

Terjadi perbedaan yang sangat signifikan, hal ini terjadi karena kondisi

bahan pada analisis (perhitungan) sangat ideal dan sangat memungkinkan saat

pengukuran manual terjadi kurang kepresisian ukuran baik dari alat ukur maupun

pengetahuan dari praktikan.

2.3Pehitungan Strees Dan Strain Beam Secara TeoritisSalah satu respon akibat beban yang bekerja, maka beam akan mengalami

deformasi, yaitu terjadinya strain dan strees. Untuk menghitung besar tegangan

pada cantilever beam untuk kasus lenturan murni digunakan rumus

=

Dengan M adalah Momen lentur, y adalah jarak dari sumbu netral, I adalah

momen inersia terhadap sumbu netral. Sedangkan besar regangan teoritis

digunakan rumus

= E .

Dengan E adalah modulus elastisitas, dan adalah regangan

2.3.1 Alat1. Twist and bend testing


11/16

2. Strain gage3. Voltmeter4. Beam dari bahan almunium5. Dialindicator6. Beban7. Penggaris

2.3.2 Pelaksanaan Pratikuma. Buat model struktur beam, seperti gambar dibawah ini

TitikB adalah lokasi dari strain gage, titikB adalah lokasi diterapkannya

beban F dan titik A adalah okasitumpuanjepit

NO F (gaya) H (Lendutan Terukur)1 1 N 0.9 mm

2 1.5 N 1.34 mm

3 2 N 1.75 mm

4 2.5 N 2.23 mm

5 3 N 2.71 mm

6 3.5 N 3.16 mm

b.Ukur panjang beamc. Ukur panjang AB dan BCd.Terapkan beban masing masing 0,5 N, 1N, 1,5N, 2N, 2,5N, 3Ne.

Hitung tegangan tiap tiap pembebanan

f. Hitung regangan tiap tiap pembebanang.Tulisw hasil perhitungan dalam table (table pratikum 3)

2.3.3 Pern ataan Modul31.Buat grafik hubungan antara gaya dan tegangan, gaya dan momen

A

F

B C

Dial Indikator

85 mm186 mm


12/16

2.Gambarkan distribusi gaya dan tegangan yang terjadi pada lokasi yangdiamati

3.Gambarkan distribusi regangan pada penampang beam2.3.4 JawabanM l3

1.Buat grafik hubungan antara gaya dan tegangan, gaya dan momenDiketahui : M = F . s

E = 7 x 104

N/mm2

b = 30 mm

h = 2,2 mm

L = 186 mm

s = ( 186 - 85 ) = 101 mm

y = h

I =

=

= 26,62 mm

4

=

=

Perhitungan tegangan pada gaya 1 N =

=

=

= 4,2307 N/mm

2

Perhitungan tegangan pada gaya 1,5 N =

=

=

= 6,346 N/mm

2


=

=

= 8,4614 N/mm

2

Perhitungan tegangan pada gaya 2,5 N =

=

=

= 10,5767 N/mm

2


=


13/16

=

= 12,6921 N/mm2

Perhitungan tegangan pada gaya 3,5 N = =

=

= 14,8074 N/mm

2

perhitungan Momen pada gaya 1 N M = F . s

= 1 . 101 = 101 Nmm

perhitungan Momen pada gaya 1,5 N M = F . s

= 1,5 . 101 = 151,5 Nmm


= 2 . 101 = 202 Nmm


= 2,5 . 101 = 252,5 Nmm


= 3 . 101 = 303 Nmm


= 3,5 . 101 = 353,5 Nmm

NO Gaya (F) Tegangan () Momen (M)

1 1 N 4,2307 N/mm2 101 Nmm

2 1,5 N 6,346 N/mm2

151,5 Nmm

3 2 N 8,4614 N/mm2

202 Nmm

4 2,5 N 10,5767 N/mm2

252,5 Nmm

5 3 N 12,6921 N/mm2 303 Nmm

6 3,5 N 14,8074 N/mm2 353,5 Nmm

2. Gambarkan distribusi gaya dan tegangan yang terjadi pada lokasi yang diamati

3. Gambarkan distribusi regangan pada penampang beam


14/16

BAB 3. PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Lendutan dan kemiringan atau dikenal dengan istilah defleksi merupakan

salah satu respon deformasi akibat diterapkannya beban pada suatu struktur (bar,

coloum, beam, trus atu frame).

Deleksi dapat dipandang timbul dari dua efek yang berbeda yaitu momen

lengkung dan gaya geser. Jika balok itu relatif panjang jika dibandingkan dengan

lebarnya, gaya deser hanya memberi kontribusi yang kecil pada defleksi itu dan

bisa diabaikan.

Apabila beban ditambah maka besar lendutan juga bertambah. Besar

lendutan dan beban adalah berbanding lurus.

Penyebab perbedaan hasil lendutan antara perhitungan dan percobaan

disebabkan antara lain :

1. Pesalahan pada pelaksanaan praktikum karena sipengamat kurang cermat

2. adanya proses pembulatan bilangan yang berdampak pada hasil perhitungan

3. Kurang cermatnya dalam pembacaan dial indicator

4. Adanya factor keelastisitasan pegas

Salah satu respon akibat beban yang bekerja, maka beam akan mengalami

deformasi, yaitu terjadinya strain dan stress. Dari teori pada bahasan mekanika

bahan, kita mengetahui bahwa regangan terkait dengan tegangan Hubungan

tegangan-regangan adalah sepesifik untuk setiap jenis bahan, serta mencerminkan

sifat-sifat bahan dari mana system struktur terbuat.

Karena regangan merupakan besaran turunan perpindahan dan tegangan

merupakan besaran turunan gaya, maka kita dapat menggunakan hubungan

tegangan-regangan untuk mengembalikan bentuk hubungan antara gaya dan

perpindahan.


15/16

5.2. Saran

Untuk kedepannya dalam melakukan praktikum fenomena dasar mesin

terutama dalam pengujian lendutan pada suatu beam lebih diperhatikan dalam

proses perhitungan dan pengambilan data, agar didapat data yang lebih valid.

Selain itu juga dituntut lebih memahami tentang lingkaran mohr.


16/16

DAFTAR PUSTAKA

Buck, Beckwith.1983. Pengukuran Mekanis. Edisi Ketiga. Jilid 1. Jakarta:

Erlangga.

Popov, E.P. 1983. Mekanika Teknik (Mechanics of Materials). Edisi Kedua (Versi

SI). Jakarta: Erlangga.

Singer, Ferdinand L. 1995. Ilmu Kekuatan Bahan (Teori Kokoh-Strength of

Material). Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Timoshenko, Gere.1984. Mekanika Bahan. Edisi Kedua Versi SI. Jilid 1. Jakarta:

Erlangga.

Urry, SA. 1986. Penyelesaian Soal-soal Mekanika Teknik. Edisi Keempat.

Jakarta: Erlangga.

laporan solid

Documents