Apa itu kekakuan balok?

Dalam rekayasa struktural, kekakuan balok adalah kemampuan balok untuk menahan defleksi, atau menekuk, ketika momen lentur diterapkan.Momen lentur hasil ketika suatu gaya diterapkan di suatu tempat di tengah balok yang dipasang pada satu atau kedua ujungnya.Ini juga akan terjadi jika torsi diterapkan pada balok, meskipun ini kurang umum dalam aplikasi dunia nyata.Kekakuan balok dipengaruhi oleh bahan balok dan bentuk penampang balok.

Motivasi untuk merancang balok yang menolak defleksi mudah untuk dihargai dalam kasus jembatan.Misalnya, beton sangat bagus untuk kekuatan tekannya, tetapi jembatan yang dibuat semata -mata beton akan menjadi pilihan yang buruk.Beton tidak kuat saat ditekuk;Jembatan yang terbuat dari beton akan melorot di tengah karena gravitasi dan kemungkinan akan berantakan.Jembatan bisa jauh lebih kuat jika memiliki semacam fondasi, atau kerangka, agar tidak terlalu banyak membelokkan di tengah.

Kekakuan balok dapat dihitung menggunakan dua faktor.Faktor pertama adalah modulus elastis .Ini adalah sifat material yang berkaitan dengan kecenderungan material untuk cacat, atau meregangkan, ketika stres diterapkan.Jika balok terbuat dari stainless steel, ia akan memiliki modulus elastis yang lebih tinggi daripada, katakanlah, aluminium.Ini karena jika gaya yang sama diterapkan pada bentuk baja dan aluminium yang sama, objek baja akan berubah bentuk lebih sedikit.Meskipun logam tidak cacat banyak dibandingkan dengan karet gelang, mereka berperilaku dengan cara yang sama;Mereka meregang secara proporsional dengan seberapa keras kekuatan menariknya.Jadi, balok yang terbuat dari bahan dengan modulus elastis tinggi akan memiliki kekakuan balok yang tinggi, membuatnya lebih kecil kemungkinannya untuk menekuk.

Faktor lain dalam kekakuan balok adalah momen luas inersia dari penampang balok.Ini berkaitan dengan distribusi vertikal material yang dekat atau jauh dari pusat balok.Desain balok yang sering digunakan dalam teknik sipil dengan momen inersia yang tinggi adalah balok-I.Ini disebut balok-i karena penampangnya, yang berbentuk seperti huruf 'I'.Bentuk ini memfokuskan sebagian besar material ke arah bagian bawah dan atas penampang dengan hanya cukup bahan di daerah tengah untuk menghubungkan bagian luar.Alasan untuk bentuk ini adalah bahwa ia memaksimalkan momen inersia untuk jumlah material tertentu.Bahan paling umum yang digunakan dalam balok-i adalah baja, yang menyediakan modulus elastis tinggi.Dua sifat balok-i ini memberikan kekakuan balok yang sangat tinggi.