yang diberikan pada kolom menjadi tidak stabil adalah beban dimana keseimbangan netral adalah mungkin. Beban ini biasanya disebut dengan beban kritis.
Untuk menentukan beban kritis pada kolom, haruslah mencari besaran beban dimana bagian struktur berada pada keseimbangan baik pada konfigurasi tekuk penuh
maupun sebahagian. Teknik yang digunakan dalam kriteria ini untuk menghitung beban kritis disebut dengan metode keseimbangan netral.
II.3.2 Energi Potensial Minimum
Berdasarkan contoh mengenai percobaan bola di atas yang memenuhi hukum energi potensial minimum dari sebuah sistem: “Sebuah sistem elastik konservatif
adalah berada dalam keadaan keseimbangan jika, dan hanya jika, nilai dari energi potensial adalah relatif minimum”.
Pemakaian kata “relatif minimum” karena mungkin masih didapatnya harga terkecil yang terdekat dari energi potensial seperti tergambar di bawah yang mana
dipisahkan oleh sebuah rintangan tetapi bergerak dari suatu yang minimum dan perlunya suatu gangguan yang lebih besar.
Keberadaan dari relatif minimum energi potensial dalam konfigurasi keseimbangan, secara pasti, hanya untuk kondisi yang cukup memungkinkan
terhadap stabilitas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Karakter relatif dari keseimbangan
II.3.3 Tekuk Bifurkasi
Telah diterangkan bahwa konsep stabilitas berhubungan dengan energi potensial dari sebuah sistem, namun stabilitas dari sebuah sistem elastik statik, atau
struktur, mungkin juga dijelaskan dengan pertimbangan kekakuan. Berdasarkan gambar 2.4, kita dapat melihat bahwa penurunan dari energi
potensial yang berkenaan dengan perpindahan dan memberikan kekakuan pada gambar, kemiringan dari permukaan dari sebuah sistem.
Jadi, kekakuan yang positif menunjukkan sebuah keadaan stabil, dimana pada suatu batas kestabilan maka kekakuan akan hilang. Untuk sebuah struktur, kekakuan
diberikan dalam bentuk matriks, dimana apabila berada pada kondisi positif dan tertentu, menjamin keadaan stabil terhadap struktur. Titik dimana keadaan sebuah
sistem berubah dari keseimbangan stabil ke keseimbangan netral disebut batas stabilitas.
Sistem dari sebuah bola pada permukaan lengkung dimana stabilitas hanya tergantung pada bentuk permukaan dapat dibandingkan terhadap sebuah struktur
Universitas Sumatera Utara
seperti kolom yang tertekan. Dalam hal ini, kolom dapat berada pada keadaan stabil maupun tak stabil, tergantung pada jarak pemberian beban aksial, sebagai parameter
kontrol dari sistem gambar 2.5. Karena kolom mula-mula lurus dan pembebanan secara aksial, struktur akan berada pada keseimbangan stabil untuk nilai yang kecil
dari N; apabila sebuah gaya pengganggu menghasilkan defleksi, maka kolom akan kembali ke posisi semula. Ketika beban mencapai level tertentu, yang disebut “beban
kritis”, keseimbangan stabil mencapai sebuah batasan. Ketika beban ini Ncr, berada pada posisi keseimbangan lainnya dalam sebuah konfigurasi defleksi kecil dari
kolom; jika, pada beban ini, struktur berpindah oleh karena beberapa gangguan kecil, maka tidak akan kembali lagi terhadap konfigurasi awal.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Stabilitas dari kolom yang tertekan Sumber: Jurnal ESDEP Lecturer Note, 2007
Apabila beban yang diberikan melebihi nilai kritis, dimana posisi awal tak stabil dan sedikit gangguan menyebabkan perpindahan yang cukup besar, dan pada
akhirnya terjadi keruntuhan pada kolom dikarenakan tekuk. Titik kritis, dimana terjadi setelah defleksi struktur menjadi sangat besar, disebut dengan “titik bifurkasi”
dari sistem gambar 2.5. Apabila pada awalnya tidaklah lurus sempurna, defleksi
Universitas Sumatera Utara
akan mulai dari permulaan pembebanan dan di sini tidak akan ada tekuk yang terjadi secara tiba-tiba oleh bifurkasi, tetapi selanjutnya akan meningkatkan perpindahan
gambar 2.6. Keadaan ini disebut dengan “penyimpangan keseimbangan” dan tidak ada batasan stabilitas yang jelas. Apabila material tetap elastis, kekakuan dari kolom
disini diberikan oleh kemiringan N. Kurva δ akan selalu positif tetapi dengan sedikit
gangguan dapat menimbulkan perpindahan yang sangat besar.
Gambar 2.6 Stabilitas kolom tertekan tak sempurna Sumber: Jurnal ESDEP Lecturer Note, 2007
Pengurangan kekakuan pada bagian struktur, pada umumnya, yang disebabkan oleh perubahan baik secara geometri maupun sifat-sifat mekanikal.
Pengurangan kekakuan yang disebabkan oleh perubahan geometri tidaklah secara umum menyebabkan kehilangan stabilitas tetapi terlebih akan menimbulkan defleksi
Universitas Sumatera Utara
yang besar. Di sisi lain, sebahagian besar pengurangan kekakuan dapat dihasilkan dari perubahan pada sifat-sifat mekanikal leleh atau keruntuhan dari material dan,
dalam konsekuensinya, dapat menimbulkan keruntuhan pada struktur. Tetapi dalam tulisan ini, hal ini tidaklah dibahas.
II.4 Tekuk Pada Rangka Portal Karena setiap bagian dari struktur rangka dengan sambungan kaku berada
