Analisis Buckling

Buckling atau tekuk merupakan proses gagalnya suatu struktur untuk mempertahankan bentuk aslinya, dengan begitu berubah bentuk untuk menemukan keseimbangan baru. Kegagalan yang disebabkan oleh ketidakstabilan struktur dapat terjadi pada berbagai material. Material akan mengalami buckling akibat pembebanan yang diterima berlebihan. Suatu tumpuan juga mempengaruhi proses buckling. Fenomena buckling berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai kekakuan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan yang mempunyai kekakuan besar. Semakin panjang suatu elemen struktur, maka semakin kecil kekakuannya. 

Konsekuensi buckling pada dasarnya adalah masalah geometrik dasar, dimana terjadi lendutan besar sehingga akan mengubah bentuk struktur. Sebagian besar struktur yang memiliki dimensi tipis atau langsing dan mengalami tegangan tekan akan mengalami buckling. Salah satu atau beberapa komponen yang mengalami buckling dapat mempengaruhi sistem struktur secara keseluruhan. Buckling dapat terjadi pada struktur kolom atau juga yang berbentuk tiang, pelat, dan cangkang/kulit (shell). Contoh buckling yang biasa terjadi pada jembatan, kulit logam pada konstruksi pesawat atau sayap dengan beban yang berlebihan. Macam – macam buckling:

  1. Flexural-torsional buckling (Tekuk lentur-torsional)

Tekuk lentur-torsi merupakan kombinasi respons lentur dan puntir dari suatu bagian dalam kompresi. Jenis tekuk yang hanya terjadi pada anggota kompresi yang memiliki penampang simetris dengan satu sumbu simetri. Penampang melintang tidak mengalami tekuk seperti ini. Ini sebagian besar terjadi pada kolom dengan penampang “terbuka” dan memiliki kekakuan torsi yang rendah, seperti saluran, tee struktural, bentuk sudut ganda, dan sudut tunggal dengan kaki yang sama.

2. Lateral-torsional buckling (Tekuk lateral-torsional)

Ketika balok yang ditopang sederhana dibebani dengan tekukan, sisi atas mengalami kompresi, dan sisi bawah mengalami tegangan. Jika balok tidak ditopang pada arah lateral (yaitu tegak lurus terhadap bidang tekukan), dan beban lentur meningkat hingga batas kritis, balok akan mengalami defleksi lateral dari sayap tekan karena melengkung secara lokal. Defleksi lateral dari sayap tekan tertahan oleh badan balok dan sayap tegangan, tetapi untuk penampang terbuka mode puntir lebih fleksibel, oleh karena itu balok melintir dan membelok secara lateral dalam mode kegagalan yang dikenal sebagai tekuk lateral-torsional.

3. Plastic buckling (Tekuk plastik)

Kekuatan tekuk suatu komponen struktur kurang dari kekuatan tekuk elastis suatu struktur, jika bahan bagian tersebut mengalami tekanan di luar rentang bahan elastis dan masuk ke dalam rentang material non-linier (plastik). Ketika beban kompresi mendekati beban tekuk, struktur akan menekuk secara signifikan dan material kolom akan menyimpang dari tegangan-regangan linier. Tegangan-regangan material tidak sepenuhnya linier bahkan di bawah titik leleh, oleh karena itu modulus elastisitas menurun seiring dengan peningkatan tegangan, dan meningkat saat tegangan mendekati kekuatan luluh material.

3. Dynamic buckling (Tekuk dinamis)

Jika sebuah kolom dibebani secara tiba-tiba dan kemudian beban dilepaskan, maka kolom tersebut dapat menahan beban yang jauh lebih tinggi daripada beban tekuk statisnya (diterapkan secara perlahan). Hal ini dapat terjadi dalam waktu yang lama, kolom yang tidak didukung (batang) digunakan sebagai drop hammer. Dampak durasi kompresi pada ujung tumbukan adalah waktu yang dibutuhkan gelombang tegangan untuk bergerak sepanjang kolom ke ujung lainnya (secara bebas).

Buckling stress. Sumber: wikipedia.org

Meskipun analisis buckling dapat dilakukan dengan mudah menggunakan persamaan analitis maupun semi empiris, namun pada geometri yang rumit (yang pastinya kita jumpai pada permasalahan desain engineering sehari-hari), analisis ini tentunya tidak dapat dilakukan dengan cara analitis. Salah satu metode yang cukup umum untuk digunakan adalah menggunakan metode komputer untuk menyelesaikan persamaan buckling tersebut secara diskrit, sehingga dapat diperoleh nilai-nilai hasil analisis buckling pada setiap lokasi; metode ini dikenal juga dengan istilah Finite Element Method (FEM) atau Finite Element Analysis (FEA).

Untuk mempelajari selengkapnya tentang FEA >> klik di sini!

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama


aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *