Pengukuran tegangan pada baja struktur berdasarkan frekuensi alami

ZAINURI, Achmad, Ir. R. Soekrisno, MSME. ,Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Tegangan tarik yang ada pada suatu balok dapat dihitung dengan memberikan getaran secara transversal pada balok, jika modulus Young’s diketahui. Dalam penelitian ini diselidiki pengaruh gaya tarik terhadap frekuensi alami yang ditimbulkannya untuk jenis bahan dan panjang balok yang berbeda. Pengamatan secara eksperimen dilakukan dengan cara menarik spesimen secara aksial pada alat uji tarik Shimadzu. Spesimen dipilih dari bahan baja A, baja B, dan baja C. Ketika spesimen diberi gaya tarik tertentu dan ditahan konstan, spesimen digetarkan secara transversal dengan memberikan impuls. Getaran transversal dari spesimen akibat impuls direkam dengan sensor getaran (transduser) dan perlengkapannya lalu disimpan di komputer. Hasil dari layar komputer menunjukkan besarnya frekuensi alami. Pengujian ini juga dilakukan untuk gaya tarik yang bervariasi dan panjang yang bervariasi pula. Metode analitis dengan menggunakan Balok Timoshenko juga dilakukan untuk mendapatkan formulasi hubungan antara tegangan tarik dengan frekuensi alami. Analisa nondimensi juga dilakukan untuk memprediksi besarnya tegangan tarik pada balok untuk bahan dan panjang balok yang berbeda. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa setiap kenaikan gaya tarik pada balok sebesar 2000N menghasilkan kenaikan frekuensi alami rata-rata 5 sampai 12 Hz. Tegangan tarik balok dengan gaya tarik sebesar 12000N dan 14000N menghasilkan penyimpangan di bawah 10%.

Tension stress of the steel can be predicted by giving transversely vibration to the beams where the modulus Young’s has been known. This research also investigates the effect of tension force to the natural frequency appeared for different type of materials and length. Observasion is carried out by pulling the specimen axially on the Shimadzu tensile test. There are three different types of specimens used in this research. The specimen is vibrated transversely by giving impulse when the specimen is exposed to a certain and constant tension force. Transverse vibration of specimen due to the applied impulse is recorded through the tranducer and save in a computer. Result appeared on the computer indicated the natural frequency value. The testing is also carried out for varied tension forces and lengths. The Timoshenko’s beam analytic method is applied to get the correlation formula between tension stress and natural frequency. The non dimensional analysis is also done to predict the value of beam tension stress for different materials and length. From this research it can be concluded that every increment of beam tension force of 2000N will increase natural frequency in average from 5 up to 12 Hz. The calculation of the beam tension stress due to tension force of 12000N and 14000N give an error less than 10%.

Kata Kunci : Tegangan tarik,Frekuensi alami,Impuls,Balok baja,tension stress, natural frequency, impulse, steel beam.