A study On Failure Stress and Fatigue Crack Rate Implemented to a Double Edge Notched Gusset Plate

Abstract

Abstract A gusset plate is a member of a bridge structure that is significantly subjected to cyclically varying loads. It may collapse after a certain number of cycles. However a single cycle may causes structural failure although the maximum stress (due to loading) is much less than the yield or the ultimate stress of the material. In a case of notched component under such conditions, high-intensity stress will occur at the zone of the notched component. Fracture mechanics is strongly recommended in a bridge design especially for joints. It will determine the moment at which fatigue cracks will occur and how far it has propagated. This study explores a fracture phenomenon of a steel gusset plate due to fatigue loading. Modeled as a double-edged notched plate, the failure stress is found to be less than the ultimate stress of the material. By assuming that crack closure exist, the results of this study provide a significant conclusion: under a constant failure stress the rate of fatigue growth increases as the crack propagates. Keywords: Fracture mechanics, fatigue loading, stress intensity, double-edge notched Abstrak Pelat buhul adalah bagian dari struktur jembatan yang secara signifikan mengalami beban yang bervariasi secara berulang. Pelat buhul dapat runtuh setelah sejumlah siklus tertentu. Namun satu siklus dapat menyebabkan kegagalan struktur meskipun tegangan maksimum (akibat pembebanan) jauh lebih kecil daripada tegangan leleh atau tegangan ultimit material. Pada kasus komponen bertakik dalam kondisi seperti diatas, tegangan dengan intensitas tinggi akan terjadi pada zona komponen bertakik. Mekanika fraktur sangat direkomendasikan dalam desain jembatan terutama untuk sambungan. Mekanika fraktur akan menentukan saat dimana retak lelah akan terjadi dan seberapa jauh perambatannya. Penelitian ini membahas fenomena fraktur pada pelat buhul baja akibat beban lelah. Dimodelkan sebagai pelat bertakik bermata dua, tegangan runtuh ditemukan lebih kecil dari tegangan ultimate material. Dengan mengasumsikan adanya penutupan retak, hasil penelitian ini memberikan kesimpulan yang signifikan: di bawah tegangan runtuh yang konstan, laju pertumbuhan lelah meningkat seiring dengan perambatan retak. Kata-kata Kunci: Mekanika fraktur, pembebanan kelelahan, intensitas tegangan, berlekuk dua sisi