Apa itu Beban Geser?

Beban geser adalah gaya yang menyebabkan tegangan geser ketika diterapkan pada elemen struktur. Tegangan geser, yang merupakan gaya per satuan luas, terjadi pada bidang yang tegak lurus terhadap tegangan normal; itu dibuat ketika dua bidang dari objek yang sama mencoba meluncur melewati satu sama lain. Insinyur perlu menghitung beban geser pada struktur untuk memastikan mereka tidak mengalami kegagalan mekanis. Beban yang terlalu tinggi dapat menyebabkan material luluh atau berubah bentuk secara permanen.

Tegangan normal terjadi ketika suatu bahan dimasukkan ke dalam ketegangan atau kompresi. Dalam hal ini, kedua gaya yang diterapkan berada di sepanjang sumbu yang sama. Jika gaya diterapkan sepanjang sumbu yang berbeda, akan ada tegangan geser di samping tegangan normal. Elemen persegi dari material akan mengalami gaya yang cenderung mencondongkannya menjadi jajaran genjang. Tegangan geser rata-rata dalam suatu material sama dengan beban geser dibagi dengan luas penampang yang bersangkutan.

Sementara tegangan geser adalah gaya per satuan luas, beban geser umumnya hanya mengacu pada gaya itu sendiri. Oleh karena itu, satuan yang sesuai adalah satuan gaya, paling sering Newton atau gaya pound. Ketika beban geser diterapkan pada material yang dibatasi, gaya reaksi bertanggung jawab untuk menjaga material tetap diam. Gaya reaksi ini merupakan gaya “kedua” yang diterapkan; ketika digabungkan dengan gaya reaksi, gaya tunggal dapat menimbulkan tegangan geser.

Beban geser penting dalam menghitung tegangan di dalam balok. Persamaan balok Euler-Bernoulli menghubungkan beban geser dengan gerakan lentur sepanjang balok. Momen lentur adalah torsi puntir yang menyebabkan balok dibelokkan. Beban maksimum yang diijinkan pada balok berhubungan dengan material dan geometri balok—balok yang lebih tebal yang terbuat dari material yang lebih kuat dapat menahan beban geser yang lebih tinggi.

Ketika gaya menyebabkan tegangan internal menjadi terlalu tinggi, material akan luluh. Pelepasan secara permanen mengubah bentuk dan ukuran material yang rileks, seperti yang terjadi ketika material bebas dari kekuatan eksternal. Penjepit kertas dapat dengan mudah dibawa ke titik hasil dengan tangan. Yielding tidak hanya mendistorsi geometri material, tetapi juga dapat membuat material lebih rentan terhadap patah. Mengelola risiko ini sangat penting bagi insinyur sipil dan mekanik.

Memutuskan bahan mana yang paling kuat, atau memiliki titik luluh tertinggi, lebih mudah dilakukan melalui eksperimen daripada melalui analisis teoretis. Sudah menjadi rahasia umum, misalnya, bahwa baja dapat mentolerir lebih banyak tekanan internal daripada aluminium. Penjelasan mengapa hal ini terjadi adalah subjek dari beberapa teori yang bersaing. Beberapa teori ini menekankan tegangan geser sebagai dasar untuk menjelaskan kapan bahan akan luluh.