Puntiran

PUNTIRAN

A. pengertian Puntiran adalah suatu pembebanan yang penting. Sebagai contoh, kekuatan puntir menjadi permasalahan pada poros-poros, karena elemen deformasi plastik secara teori adalah slip (geseran) pada bidang slip, modulus kekakuan adalah konstanta yang penting, yang diperoleh dari pengujian puntir (dalam banyak kasus). Deformasi puntiran tidak menunjukkan tegangan uniform pada potongan lintang seperti halnya pada deformasi lenturan. ntuk mendapat deformasi puntiran dengan tegangan yang uniform perlu dipergunakan batang uji berupa silinder tipis.

!ambar . "atang Silindris dengan "eban Puntiran

Patahan karena puntiran dari bahan getas terlihat terlihat pada arah kekuatan tari tarik, k, yait yaitu u pad padaa #$

% ter terha hada dap p sumb sumber er pun punti tiran ran,, seda sedang ngka kan n bagi bagi bahan bahan yang yang

liat patahan terjadi pada sudut tegak lurus terhadap sumbu puntiran setelah gaya  pada arah sumbu terjadi dengan deformasi yang besar, dari hal tersebut sangat mudah menentukan keliatan dan kegetasan.

Puntiran dapat terjadi secara murni atau bersamaan dengan beban aksial, momen lentur dan gaya lintang. Puntiran murni dapat terjadi misalnya pada  batang-batang poros mesin. "atang-batang ini kebanyakan berpenampang lingkaran. Sedangkan pada struktur bangunan, misalnya puntiran terjadi pada  balok pinggir atau balok luifel, kolom pada bangunan gedung akibat  pembebanan horisontal, jembatan lengkung dan lain sebagainya. "atang-batang ini biasanya berpenampang persegi, &, ' atau bo. !ambar $. memperlihatkan contoh batang-batang yang mengalami puntiran.

Sekarang kita tinjau sebuah batang prismatis berpenampang lingkaran masi* yang menerima puntiran yang saling berla+anan arah pada kedua ujungnya, seperti diperlihatkan pada !ambar $.. Akibat puntiran, penampang akan  berputar terhadap sumbu longitudinal batang. Puntiran ini menyebabkan salah satu ujung batang berputar terhadap 'ainnya.

Sebelum membahas tentang tegangan-tegangan akibat puntiran tersebut, ada  beberapa asumsi khususnya untuk batang yang homogen berpenampang 'ingkaran atau tabung, yaitu •

Potongan datar yang tegak lurus terhadap sumbu batang akan tetap datar  setelah mengalami puntiran. Akibat lanjut dan asumsi ini adalah tidak  akan terjadi regangan geser pada bidang-yang sejajar dan melalui sumbu

•

 batang.  Adanya puntiran, potongan datar ini akan tetap rigid, sehingga regangan geser berbanding lurus dengan jaraknya dan sumbu batang.

!ambar . "atang berpenampang lingkaran menenma puntiran

B. Puntiran Poros Berpenampang Lingkaran.

Akibatpuntiranmurnipadaporosberpenampanglingkaranadalahtimbulnyate gangangesermurnidalambahan."ilaporosdibagimenjadiduabagianolehbidang trans*ersal khayal, akanterlihatbah+apermukaan-permukaan pada kedua pihak daribidan gini cenderung berputar, relatif yang dianggap terdiri dari lapisanlapisan tipis trans*ersal yang jumlahnya tak terhingga, masing-masing relati*e  berputar sedikit terhadap lapisan berikutnya bila torsi diberikan, akibatnya poros akan terpuntir. Pergerakan angular salah satuujung relati*e terhadap yang lain disebut sudut puntiran.

&egangan puntir disebabkan oleh momen puntir yang bekerja pada  penampang batang. Dalam menganalisa tegangan puntir, momen torsi yang  biasanya dinyatakan dalam *ektor rotasi diubah menjadi *ektor translasi dengan menggunakan aturan tangan kanan. ipatan jari tangan menunjukkan arah *ektor rotasi dan jari jempol menunjukkan *ektor translasi.

 Seperti halnya gaya aksial, tegangan puntir muncul (momen puntir ada) bila  batang tersebut dipotong. /etode irisan tetap digunakan untuk mendapatkan momen puntir dalam, sehingga tegangan puntir dapat dicari. /omen puntir dalam ini yang akan mengimbangi momen puntir luas sehingga bagian struktur tetap dalam kondisi seimbang.

!ambar .0 Poros yang mengalami Puntiran

ntuk mencari hubungan antara momen puntir dalam dengan tegangan  pada penampang batang bulat, perlu dibuatkan asumsi sbb .

Potongan normal tetap di bidang datar sebelum maupun sesudah puntiran.

.

1egangan geser berbanding lurus terhadap sumbu pusat.

0.

Potongan normal tetapberbentukbulatselamapuntiran.

#.

"atangdibebanimomenpuntirdalambidangtegaklurussumbubatang.

$.

&eganganpuntirtidakmelebihibatasproporsional.

2.

&egangan geser berubah sebanding dengan regangan linear.

C.

Hal-hal yang Mempengaruhi ekuatan Material Terha!ap Puntiran

a. Panjang batang, semakin panjang batang yang dikenai beban puntir  maka puntiran akan semakin besar   b. Sifat-sifat material antara lain modulus geser, struktur material, dan  jenis material. c. uas penampang batang atau material dimana gaya puntir bekerja. d. "entuk penampang batang yang dikenai puntiran. e. Arah gaya puntir pada batang

C"NT"H #"AL

d. Tegangan puntir / putar (Torsional stress) Terjadi di sepanjang struktur material elemen mesin yang dikenai momen puntir (M P) atau torsi ( T ), akibat fungsinya dalam meneruskan daya putar ( P ). Besarnya tegangan yang terjadi ( τP) akan mencapai maksimum pada sisi terluar benda (dengan radius r ), terutama pada bagian ujung benda yang dijepit / ditahan (sejarak  dari titik tumpuan gaya). !ebaliknya, menjadi nol ( " ) pada sumbu benda dan pada titik tumpuan gaya. #al ini dikarenakan, geseran pada struktur material benda searah radial (sudut geser

θ

),

bertambah besar sesuai dengan pertambahan jarak. $ambar %

τP maks.

θ

r  τP & "

τP maks

MP & T

'engan demikian persamaan umum untuk tegangan puntir, adalah % MP / P &

τP

/ r & $.θ / 

'imana % P

& nersia polar, yang menyatakan kekuatan bentuk penampang bulat dalam menahan gaya putar atau torsi. π 

π 

2#

& 

*

yy &

2#

.d

+

*

.d+

π  

0,

 . d +

&  dan yy

& inersia benda pada sumbu  dan sumbu y.

$ & modulus geser / kekakuan (rigidity) material benda. Menyatakan sifat kekakuan material dalam menerima pembebanan puntir  'ari persamaan umum tegangan puntir, akan diperoleh dua persamaan berikut %

•

Persamaan puntir berdasarkan kekuatan bahan %

-

τ  P 

T 

d 

 I  P 

,

'ari %

& T  π 

τ  P 

.d 

#

d 

0,

⇒

,

& π  )2

⇒

 . τP . d 

T &

Persamaan puntir berdasarkan kekakuan bahan

-

T  π 

.d 

G.θ 

#

0,

 L

 -dalah % •

&

ntuk poros yang berlobang % d l 

π  

0,

 P &

,  +  l

+

 . (d  d d ) , dengan

r &

  maka π  

, d l 

0,

⇒

T &

τP .

. (d l+  d d + ) . d d 

π 

d l 

)2

⇒

T &



+

 . τP . d l  (0 1 k ) , dimana % k &

CONTOH- CONTOH SOAL TEGANGAN PUNTIR (PUTAR) : .

Untuk pem$e$anan putar % puntir pa!a peran&angan poros pe'al ( ti!ak $erlo$ang )

!. Untuk pem$e$anan putar % puntir pa!a peran&angan poros $erlo$ang ( Hollow

 Shaft ) *