Apa itu Kekakuan Balok?

Dalam rekayasa struktural, kekakuan balok adalah kemampuan balok untuk menahan defleksi, atau lentur, ketika momen lentur diterapkan. Momen lentur terjadi ketika gaya diterapkan di suatu tempat di tengah balok yang dipasang pada salah 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 material balok dan bentuk penampang balok.

Motivasi untuk merancang balok yang tahan terhadap defleksi mudah dipahami dalam kasus jembatan. Misalnya, beton sangat bagus untuk kekuatan tekannya, tetapi jembatan yang hanya terbuat dari beton akan menjadi pilihan yang buruk. Beton tidak kuat bila dibengkokkan; jembatan yang terbuat dari beton akan melorot di tengah karena gravitasi dan kemungkinan akan runtuh. Jembatan bisa menjadi lebih kuat jika memiliki semacam fondasi, atau kerangka, agar tidak terlalu membelok di tengah.

Kekakuan balok dapat dihitung dengan menggunakan dua faktor. Faktor pertama adalah modulus elastisitas. Ini adalah properti material yang berhubungan dengan kecenderungan material untuk berubah bentuk, atau meregang, ketika stres diterapkan. Jika balok terbuat dari baja tahan karat, ia akan memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada, katakanlah, aluminium. Ini karena jika gaya yang sama diterapkan pada bentuk baja dan aluminium yang sama, benda baja akan lebih sedikit mengalami deformasi. Meskipun logam tidak banyak berubah bentuk dibandingkan dengan karet gelang, mereka berperilaku dengan cara yang sama; mereka meregang secara proporsional dengan seberapa keras gaya menarik mereka. Jadi, balok yang terbuat dari bahan dengan modulus elastisitas tinggi akan memiliki kekakuan balok yang tinggi, sehingga lebih kecil kemungkinannya untuk bengkok.

Faktor lain dalam kekakuan balok adalah momen inersia luas 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 luas adalah balok-I. Disebut balok-I karena penampangnya yang berbentuk seperti huruf ‘I’. Bentuk ini memfokuskan sebagian besar material ke bagian bawah dan atas penampang dengan hanya cukup material di bagian tengah untuk menghubungkan bagian luar. Alasan untuk bentuk ini adalah karena ia memaksimalkan momen inersia luas untuk sejumlah material tertentu. Bahan yang paling umum digunakan dalam balok-I adalah baja, yang memberikan modulus elastisitas yang tinggi. Kedua sifat balok-I ini memberikan kekakuan balok yang sangat tinggi.