tegangan residu awal pada profil baja

tegangan residu awal dipengaruhi banyak faktor diantaranya proses pendinginan yg dipercepat pada fabrikasi baja hot rolled, proses penyambungan las pelat pada profil tersusun, proses pebengkokan dingin pada profil yg dibuat lengkung (curved). nilainya berbeda tiap bagian profil tergantung proses tersebut, namun untuk profil WF dapat digunakan pendekatan diantaranya sebagai berikut,

.

(sumber: ECCS, 1983)

. 

nilai selebar flens atau setinggi webs tidak sama tandanya, bagian tepi flens & bagian tengah webs bertanda negatif/tekan sedangkan bagian tengah flens & ujung atas/bawah webs bertanda positif/tarik. merujuk gambar diatas maka profil yg mendekati bentuk persegi seperti HB lebih tinggi nilainya dibanding profil pipih akan lebih rendah dengan selisih sebesar 40%. tegangan residu awal tersebut kemudian dijumlahkan atau superimposed terhadap beban kerja/layan sehingga akan ada bagian profil yg mengalami leleh terlebih dahulu dibandingkan tinjauan tanpa pengaruh tegangan residu awal. perhitungan stabilitas juga dihitung berdasarkan hanya pada penampang efektif yg belum mengalami leleh. tegangan residu awal mengurangi kapasitas elemen balok/kolom baja, nilai kekuatan & stabilitas akan lebih rendah dibanding tinjauan tanpa tegangan residu awal. software FE advanced saat ini seperrti Abaqus/CalculiX dll sudah mampu menambahkan pengaruh ini dalam analisa, ditentukan user pada titik integrasi untuk tiap elemen dan ditempatkan sebelum block data masukan*STEP  penerapan kondisi batas, beban kerja & tumpuan.

.

.

(sumber: Dhondt, 2019)

.

berikut contoh penerapan tegangan residu awal pada balok profil-T dengan software FE CalculiX, analisa masih statis linear biasa belum memasukan pengaruh nonlinearitas/plastisitas material, geometry/stabilitas & ketidak sempurnaan penampang balok (lokal&global). mesh elemen pada model berikut dibawah masih kasar karena hanya untuk tinjauan awal & kejelasan saja.

.

.

.

.

.

hasil keluaran belum diterapkan beban kerja external, hanya penentuan tegangan residu awal. terlihat balok sedikit melengkung (bowing) 

.

.

.

.

diterapkan beban pada webs permukaan atas,

.

.

.

.

.

.

hasil penggabungan atau superimposed beban external & tegangan residu awal,

.

.

.

.

.

memasukan pengaruh nonlinearitas/plastisitas material & large deformation, namun tinjauan ketidak sempurnaan geometris belum.

.

.

.

.

terlihat solver berjalan normal cukup cepat, telah melakukan penjumlahan atau penggabungan. namun definisi tegangan residu awal cukup sulit perlu ditentukan tiap elemen pada titik integrasi, belum balok profil yg non-othogonal. yg mana untuk elemen C3D8/C3D8I memiliki 4 (empat) titik dapat direduksi dengan menggunakan elemen C3D8R yg hanya mempunyai 1 (satu) titik integrasi namun akan ada kendala shear-locking perlu mesh yg rapat untuk mendekati keadaan lentur. akan lebih mudah jika penentuan tegangan residu awal diterapkan software FE cukup pada group elemen saja, contoh group elemen pada flens modeldiatas dibagi 6 lajur, 3 lajur untuk tekan dan sisanya untuk tarik dengan gradasi linear pendekatan.