Simulic
Bahasa Indonesia

Desain jembatan rangka – gaya batang dan kegagalan pertama

TeknologiGambar teknik dan desainUsia 15–16

Simulic.comMemuat…

Gunakan di kelas saya

Jembatan rangka baja empat panel dengan tumpuan sendi di satu ujung dan tumpuan rol di ujung lainnya. Siswa memilih tipe rangka (Warren, Pratt, Howe), bahan, luas penampang batang, dan meletakkan beban pada simpul mana pun di batang bawah dengan mengkliknya. Simulasi menyelesaikan persamaan keseimbangan titik simpul untuk mencari gaya pada setiap batang, mewarnai batang tarik dengan merah dan batang tekan dengan biru, menggambar tebal batang sesuai besar gaya, menghitung tegangan σ = F/A dan membandingkannya dengan tegangan izin. Klik Naikkan beban untuk mencari beban saat batang pertama gagal.

Pelajaran: Proyek desain produk sederhana: merancang, menghitung dan menguji model jembatan rangka

Yang ditunjukkan

Rangka batang adalah struktur dari batang-batang lurus yang disambung sendi membentuk segitiga, sehingga bentuknya tetap saat dibebani. Jika beban hanya bekerja di titik simpul, setiap batang menahan gaya aksial murni, tarik atau tekan, yang dihitung dengan keseimbangan gaya (ΣFx = 0, ΣFy = 0) di setiap simpul setelah reaksi tumpuan diketahui. Tegangan pada batang adalah σ = F/A, sehingga penampang lebih besar menurunkannya. Batang ramping yang tertekan dapat tertekuk, jadi model hanya mengizinkan separuh tegangan tarik untuknya. Rangka Warren, Pratt, dan Howe menempatkan diagonal secara berbeda, sehingga batang yang tertarik pun berbeda.

Cara menggunakan

Pilih Tipe rangka dan Bahan batang, lalu klik simpul pada batang bawah atau geser Posisi beban sepanjang bentang dan amati batang merah (tarik) dan biru (tekan) berubah. Baca batang mana yang paling kritis dan berapa persen tegangan izinnya terpakai. Tekan Naikkan beban untuk menemukan beban saat batang pertama gagal, lalu ubah Luas penampang tiap batang atau bahannya dan ulangi. Gunakan Ganti tipe rangka untuk membandingkan diagonal.

Parameter yang dapat diubah

  • Tipe rangka Rangka Warren (diagonal zig-zag), Rangka Pratt (diagonal ke arah tengah), Rangka Howe (diagonal ke arah ujung)
  • Bahan batang Kayu ([σ] = 40 MPa), Aluminium ([σ] = 200 MPa), Baja ([σ] = 400 MPa)
  • Beban pada jembatan 1–60 kN
  • Luas penampang tiap batang 50–800 mm²
  • Posisi beban sepanjang bentang 0–100 %

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Apakah jembatan lebih mudah gagal jika beban di tengah bentang atau dekat tumpuan, dan batang mana yang gagal lebih dulu?
  2. Dengan beban yang sama, diagonal mana yang tertarik pada rangka Pratt dan mana pada rangka Howe?
  3. Bagaimana beban runtuh rangka berubah jika luas penampang tiap batang dijadikan dua kali lipat?

Simulasi terkait