Pipa persegi vs pipa persegi panjang, bentuk mana yang lebih tahan lama?
Perbedaan kinerja antaratabung persegi panjangDantabung persegiDalam aplikasi teknik, perlu dilakukan analisis komprehensif dari berbagai perspektif mekanis seperti kekuatan, kekakuan, stabilitas, dan daya dukung.
1. Kekuatan (ketahanan terhadap tekukan dan puntiran)
Kekuatan lentur:
Tabung persegi panjang: Ketika dikenai beban lentur sepanjang arah sisi panjang (arah tinggi), momen inersia penampang lebih besar, dan ketahanan lenturnya jauh lebih baik daripada tabung persegi.
Sebagai contoh, kekuatan lentur tabung persegi panjang berukuran 100×50mm pada arah sisi panjang lebih tinggi daripada tabung persegi berukuran 75×75mm.
Tabung persegi: Momen inersia sama di semua arah, dan kinerja lenturnya simetris, tetapi nilainya biasanya lebih kecil daripada arah sisi panjang tabung persegi panjang dengan 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 ketahanan torsinya lebih baik daripada tabung persegi panjang. Misalnya, ketahanan torsi tabung persegi 75×75mm secara signifikan lebih kuat daripada tabung persegi panjang 100×50mm.
Kesimpulan: Ketika beban torsi dominan (seperti pada poros transmisi), tabung persegi lebih baik.
2. Kekakuan (kemampuan anti-deformasi)
Kekakuan lentur:
Kekakuan berbanding lurus dengan momen inersia. Tabung persegi panjang memiliki kekakuan yang lebih tinggi pada arah sisi panjang, yang cocok untuk skenario yang membutuhkan ketahanan terhadap defleksi searah (seperti balok jembatan).
Tabung persegi memiliki kekakuan dua arah simetris dan cocok untuk beban multiarah (seperti kolom).
Kesimpulan: Persyaratan kekakuan bergantung pada arah beban. Pilih tabung persegi panjang untuk beban searah; pilih tabung persegi untuk beban dua arah.
3. Stabilitas (ketahanan terhadap tekuk)
Tekuk lokal:
Tabung persegi panjang biasanya memiliki rasio lebar terhadap ketebalan yang lebih besar, dan bagian berdinding tipis lebih rentan terhadap tekuk lokal, terutama di bawah beban tekan atau geser.
Tabung persegi memiliki stabilitas lokal yang lebih baik karena penampang melintangnya simetris.
Tekuk keseluruhan (tekuk Euler):
Beban tekuk berkaitan dengan jari-jari girasi minimum penampang. Jari-jari girasi tabung persegi sama di semua arah, sedangkan jari-jari girasi tabung persegi panjang di arah sisi pendek lebih kecil, sehingga lebih rentan terhadap tekuk.
Kesimpulan: Tabung persegi lebih disukai untuk elemen tekan (seperti pilar); jika arah sisi panjang tabung persegi panjang dibatasi, hal itu dapat dikompensasi melalui desain.
4. Kapasitas daya dukung (beban aksial dan gabungan)
Kompresi aksial:
Kapasitas daya dukung berhubungan dengan luas penampang dan rasio kelangsingan. Dengan luas penampang yang sama, pipa persegi memiliki kapasitas daya dukung yang lebih tinggi karena radius putarannya yang lebih besar.
Beban gabungan (gabungan kompresi dan lentur):
Tabung persegi panjang dapat memanfaatkan tata letak yang dioptimalkan ketika arah momen lentur jelas (seperti beban vertikal pada sisi panjang); tabung persegi cocok untuk momen lentur dua arah.
5. Faktor-faktor lainnya
Pemanfaatan material:
Tabung persegi panjang lebih efisien dan menghemat material ketika dikenai tekukan searah; tabung persegi lebih ekonomis di bawah beban multi-arah.
Kemudahan koneksi:
Karena tabung persegi memiliki simetri, sambungan antar titik (seperti pengelasan dan baut) lebih sederhana; sedangkan tabung persegi panjang perlu mempertimbangkan arahnya.
Skenario aplikasi:
Tabung persegi panjang: balok bangunan, lengan derek, sasis kendaraan (arah beban yang jelas).
Tabung persegi: kolom bangunan, rangka ruang, rangka mekanis (beban multi-arah).
Waktu posting: 28 Mei 2025
