Tabung persegi VS tabung persegi panjang, bentuk mana yang lebih tahan lama?
Perbedaan kinerja antaratabung persegi panjangDantabung persegidalam aplikasi teknik perlu dianalisis secara komprehensif dari berbagai perspektif mekanis seperti kekuatan, kekakuan, stabilitas, dan daya dukung.
1. Kekuatan (ketahanan lentur dan torsi)
Kekuatan lentur:
Tabung persegi panjang: Saat dikenakan beban lentur sepanjang arah sisi panjang (arah ketinggian), momen inersia penampang lebih besar, dan ketahanan lenturnya jauh lebih baik daripada tabung persegi.
Misalnya, kekuatan lentur tabung persegi panjang 100x50mm pada arah sisi panjang lebih tinggi daripada tabung persegi 75x75mm.
Tabung persegi: Momen inersia sama di semua arah, dan kinerja lenturnya simetris, tetapi nilainya biasanya lebih kecil daripada arah sisi panjang tabung persegi panjang di bawah luas penampang yang sama.
Kesimpulan: Jika arah beban jelas (seperti struktur balok), tabung persegi panjang lebih baik; jika arah beban bervariasi, tabung persegi lebih seimbang.
Kekuatan torsi:
Konstanta torsi tabung persegi lebih tinggi, distribusi tegangan torsi lebih seragam, dan resistansi torsi lebih baik daripada tabung persegi panjang. Misalnya, resistansi torsi tabung persegi 75x75mm secara signifikan lebih kuat daripada tabung persegi panjang 100x50mm.
Kesimpulan: Ketika beban torsi dominan (seperti poros transmisi), tabung persegi lebih baik.
2. Kekakuan (kemampuan anti-deformasi)
Kekakuan lentur:
Kekakuan sebanding dengan momen inersia. Tabung persegi panjang memiliki kekakuan yang lebih tinggi pada sisi panjangnya, yang cocok untuk skenario yang perlu menahan defleksi searah (seperti balok jembatan).
Tabung persegi memiliki kekakuan dua arah yang simetris dan cocok untuk beban multiarah (seperti kolom).
Kesimpulan: Persyaratan kekakuan bergantung pada arah beban. Pilih pipa persegi panjang untuk beban searah; pilih pipa persegi untuk beban dua arah.
3. Stabilitas (ketahanan tekuk)
Tekuk lokal:
Tabung persegi panjang biasanya memiliki rasio lebar dan tebal yang lebih besar, dan bagian berdinding tipis lebih rentan terhadap tekuk lokal, terutama di bawah beban kompresi atau geser.
Tabung persegi memiliki stabilitas lokal yang lebih baik karena penampang simetrisnya.
Tekuk keseluruhan (tekuk Euler):
Beban tekuk berkaitan dengan radius girasi minimum penampang. Radius girasi tabung persegi sama di semua arah, sedangkan radius girasi tabung persegi panjang pada arah sisi pendek lebih kecil, sehingga lebih rentan terhadap tekuk.
Kesimpulan: Tabung persegi lebih disukai untuk anggota tekan (seperti pilar); jika arah sisi panjang tabung persegi panjang dibatasi, hal itu dapat dikompensasi dengan desain.
4. Daya dukung (beban aksial dan gabungan)
Kompresi aksial:
Daya dukung berkaitan dengan luas penampang dan rasio kelangsingan. Pada luas penampang yang sama, tabung persegi memiliki daya dukung yang lebih tinggi karena radius putarnya yang lebih besar.
Beban gabungan (gabungan kompresi dan lentur):
Tabung persegi panjang dapat memanfaatkan tata letak yang dioptimalkan saat arah momen lentur jelas (seperti beban vertikal pada sisi panjang); tabung persegi cocok untuk momen lentur dua arah.
5. Faktor lainnya
Pemanfaatan material:
Tabung persegi panjang lebih efisien dan menghemat bahan saat mengalami pembengkokan satu arah; tabung persegi lebih ekonomis saat mengalami pembengkokan multi arah.
Kenyamanan koneksi:
Karena simetri tabung persegi, sambungan simpul (seperti pengelasan dan baut) lebih sederhana; tabung persegi panjang perlu mempertimbangkan arah.
Skenario aplikasi:
Tabung persegi panjang: balok bangunan, lengan derek, sasis kendaraan (arah beban yang jelas).
Tabung persegi: kolom bangunan, rangka ruang, rangka mekanis (beban multiarah).
Waktu posting: 28 Mei 2025
