"Stres," dalam bahasa sehari-hari, dapat berarti banyak hal, tetapi secara umum menyiratkan urgensi dari beberapa hal semacam, sesuatu yang menguji ketahanan dari beberapa dukungan yang dapat diukur atau mungkin tidak dapat diukur sistem. Dalam teknik dan fisika, stres memiliki arti tertentu, dan berhubungan dengan jumlah gaya yang dialami material per satuan luas material itu.
Menghitung jumlah tegangan maksimum yang dapat ditoleransi oleh struktur atau balok tunggal tertentu, dan mencocokkannya dengan beban struktur yang diharapkan. adalah masalah klasik dan sehari-hari yang dihadapi para insinyur setiap hari. Tanpa matematika yang terlibat, tidak mungkin untuk membangun kekayaan bendungan, jembatan, dan gedung pencakar langit yang sangat besar yang terlihat di seluruh dunia.
Gaya pada Balok
Jumlah kekuatanFbersihdialami oleh benda-benda di Bumi termasuk komponen "normal" yang mengarah lurus ke bawah dan disebabkan oleh medan gravitasi bumi, yang menghasilkan percepatangdari 9,8 m/s2, dikombinasikan dengan massa m benda yang mengalami percepatan ini. (Dari hukum kedua Newton,
Fbersih= mSebuah.Percepatan adalah laju perubahan kecepatan, yang pada gilirannya merupakan laju perubahan perpindahan.)Benda padat yang berorientasi horizontal seperti balok yang memiliki elemen massa yang berorientasi vertikal dan horizontal horizontal mengalami beberapa derajat deformasi horizontal bahkan ketika dikenai beban vertikal, dimanifestasikan sebagai perubahan panjang L. Artinya, balok berakhir.
Modulus Young Y
Bahan memiliki sifat yang disebutmodulus youngataumodulus elastisitas Y, yang khusus untuk setiap materi. Nilai yang lebih tinggi menandakan ketahanan yang lebih tinggi terhadap deformasi. Satuannya sama dengan satuan tekanan, newton per meter persegi (N/m2), yang juga merupakan gaya per satuan luas.
Percobaan menunjukkan perubahan panjang L balok dengan panjang awal L0 dikenai gaya F pada luas penampang A diberikan oleh persamaan
\Delta L=\bigg(\frac{1}{Y}\bigg)\bigg(\frac{F}{A}\bigg) L_0
Stres dan Ketegangan
Menekankandalam konteks ini adalah rasio gaya terhadap luas F/A, yang muncul di sisi kanan persamaan perubahan panjang di atas. Kadang-kadang dilambangkan dengan (huruf Yunani sigma).
Regangan, di sisi lain, adalah rasio perubahan panjang L dengan panjang aslinya L, atau L/L. Kadang-kadang dilambangkan dengan (huruf Yunani epsilon). Regangan adalah besaran tak berdimensi, artinya tidak memiliki satuan.
Ini berarti bahwa tegangan dan regangan dihubungkan oleh
\frac{Delta L}{L_0}=\epsilon =\bigg(\frac{1}{Y}\bigg)\bigg(\frac{F}{A}\bigg)=\frac{\sigma}{Y }
atau tegangan = Y × regangan.
Contoh Perhitungan Termasuk Stres
Sebuah gaya 1.400 N bekerja pada balok berukuran 8 meter kali 0,25 meter dengan modulus Young 70 × 109 T/m2. Apa stres dan regangannya?
Pertama, hitung luas A yang mengalami gaya F sebesar 1.400 N. Ini diberikan dengan mengalikan panjang L0 balok dengan lebarnya: (8 m)(0,25 m) = 2 m2.
Selanjutnya, masukkan nilai yang Anda ketahui ke dalam persamaan di atas:
Regangan:
\epsilon = (1/(70\times 10^9))(1400)=1\times 10^{-8}
Menekankan:
\sigma = \frac{F}{A}=Y\epsilon = (70\kali 10^9)(1\kali 10^{-8})=700\text{ N/m}^2
Kalkulator Kapasitas Beban I-Beam
Anda dapat menemukan kalkulator balok baja online gratis, seperti yang disediakan di Sumberdaya. Yang ini sebenarnya adalah kalkulator balok tak tentu dan dapat diterapkan pada struktur pendukung linier apa pun. Ini memungkinkan Anda untuk, dalam arti tertentu, bermain sebagai arsitek (atau insinyur) dan bereksperimen dengan input gaya yang berbeda dan variabel lain, bahkan engsel. Yang terbaik dari semuanya, Anda tidak dapat menyebabkan "stres" pada pekerja konstruksi di dunia nyata dengan melakukan hal itu!