laporan tugas elemen mesin i (sambungan keling)

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha

Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah

melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami

dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk

masyarakat.

Tugas Besar Elemen Mesin I ini telah kami susun dengan maksimal dan

mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar

pembuatan Tugas Besar ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih

kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada

kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena

itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca

agar kami dapat memperbaiki makalah ilmiah ini.

Akhir kata kami berharap semoga Tugas Besar ini tentang Sambungan

Keling, Baut & Las ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap

pembaca.

Palu, 23 Mei 2016

Penulis

Muhammad Syaiful Fadly Abdul Majid

Stambuk. F331 14 005

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

a) Sambungan Baut Dan Mur

Penggunaan baut dan mur sangat banyak digunakan,sebab fungsi

dari baut adalah sebagai alat penyambung atau pengikat komponen yang

satu dengan yang lainnya,agar menjadi satu kesatuan yang kokoh dan

terbentuk sesuai dengan keinginan perancangnya. Teknik penyambungan

dengan menggunakan baut dan murrelatif lebih aman, karena lebih

mudah dipasang dan dibongkar kembali apabila diperlukan untuk

melakukan hal-hal seperti perawatan, perbaikan dan lain-lain. Pemilihan

baut-mur sebagai alat pengikat dalam industri transportasi, misalnya

pacta kapallaut, mobil ataupun pesawat terbang, harus dilakukan secara

cermat dan seksama untuk mendapatkan mutu atau kekuatan baut yang

sesuai dengan konstruksi yang akan disambung. Pemilihan ini tentunya

hams dilandasi dengan pengujian dan penelitian agar didapatkan hasil

yang optimal. Akan tetapi teknik penyambungan dengan baut walaupun

telah melalui pengujian dan penelitian,penurunan kekuatan tetap saja

terjadi pacta bagian yang disambung terutama pada daerah lubang dan

bagian ulir dan baut, hal ini disebabkan karena ulir baut merubah bentuk

takikan yang dapat memperlemah konstruksi.

b) Sambungan Las

Fungsi pengelasan diantaranya adalah sebagai penyambung dua

komponen yang berbahan logam. Selain itu fungsi pengelasan adalah

sebagai media atau alat pemotongan (Yustinus Edward, 2005). Kelebihan

lain dari pengelasan diantaranya biaya murah, proses relatif lebih cepat,

lebih ringan, dan bentuk konstruksi lebih variatif.

Aplikasi pengelasan diantaranya dalam penyambungan rangka baja,

perkapalan, jembatan, kereta api, pipa saluran dan lain sebagainya.

Faktor-faktor pertimbangan dalam pengelasan adalah jadwal pembuatan,

proses pembuatan, alat dan bahan yang diperlukan, urutan

pelaksanaan,persiapan pengelasan; pemilihan mesin las, penunjukan ahli

las, pemilihan elektroda, penggunaan jenis kampuh, (Wiryosumarto,

2000). Berdasarkan klasifikasi kerjanya proses pengelasannya dapat

dibagi dalam tiga kelompok yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan dan

pematrian Namun proses pengelasan yang paling banyak digunakan

adalah pengelasan cair dengan busur Shielding Metal Arc Welding

(SMAW) dan gas. Proses ini juga tergantung dari material yang akan

dilas,tidak semua logam memiliki sifat mampu las yang baik. Bahan yang

mempunyai sifat mampu las yang baik diantaranya adalah baja paduan

rendah. Baja ini dapat dilas dengan las busur elektroda terbungkus, las

busur rendam dan las Metal Inert Gas(MIG). Mutu pengelasan tergantung

dari pengerjaan dan proses pengelasan. Secara umum pengelasan dapat

diartikan sebagai suatu ikatan metalurgi pada sambungan logam atau

logam paduan yang dilaksanakan saat logam dalam keadaan cair

Pada era industrilisasi dewasa ini teknik pengelasan telah banyak

digunakan secara luas pada penyambungan logam.konstruksi bangunan

baja,dan konstruksi mesin.

c) Sambungan Keling

Sambungan paku keling adalah salah satu sambugan praktis yang

menghasilkan sambugan logam yang sama. Sambungan keling termasuk

kedalam jenis sambungan tetap atau permanen,yaitu sambungan yang

tidak dapat dibuka kecuali dengan cara merusaknya.Proses penggunaan

sambunga keling mengharuskan pembuatan lubang poros atau lubang

bor perplat yang kira-kira ukuranya ( 1/16 inchi – 1,5 mm ) Pada

hakekatnya,metode pemasangan paku keling adalah dengan

memanaskan keling sampai berwarna merah jambu kira-kira ( 980° ) dan

dimasukan kedalam lubang yang disejajarkan melalui beberapa bagian

yang akan disambungkan,kemudian memakai sebuah batang pegang

(bucking bar) dengan sebuah blok bentuk kepala (head die) paku keling

yang dibuat untuk memegang pada saat membentuknya.dan seorang

pekerja lainya menggunakan poros penggerak tekan dengan sebuah blok

bentuk kepala untuk menempa tangkai paku keling yang menonjol yang

akan menghasilkan kepala lainnya.opersi penempaan tersebut secara

serempak mengerjakan kembali logam paku keling dan menyebabkan

pembesaran tangki sampai hampir mengisi lubang tersebut,konstruksi

paku keling selama pendinginan ditahan oleh bahan sambungan dan akan

mengembangkan tegangan sehingga sebuah sambungan dalam paku

keling berada ditengah-tengah anatar sebuah sambungan jenis geser dan

sambungan jenis dukung.Sambungan paku keling telah mempunyai

sejarah keberhasilan yang cukup panjang dibawah tegangan lelah

(fatique stress) seperti pada rel kereta api.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan adalah sebagai berikut :

1) Untuk mengetahui atau merancang berbagai macam sambungan

dalam suatu konstruksi melalui data data yang telah diketahui

2) Menghitung segala faktor yang mempengaruhi kosntruksi dengan

penggunaan berbagai macam sambungan

3) Menghitung kekuatan sambungan yang memenuhi persyaratan yang

diizinkan.

1.3. Batasan Masalah

Gambar 1.1 Gambar Perancangan Sambungan Las,Keling,Dan Baut

TUGAS ELEMEN MESIN I

SAMBUNGAN LAS

DISUSUN OLEH

MUHAMMAD SYAIFUL FADLY

F331 14 005

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TADULAKO

PALU

BAB II

TEORI DASAR

2.1. Sambungan Las

A. Pendahuluan

Sambungan las adalah sebuah sambungan permanen yang diperoleh

dengan peleburan sisi dua bagian yang disambung bersamaan, dengan

atau tanpa tekanan dan bahan pengisi. Panas yang dibutuhkan

untuk peleburan bahan diperoleh dengan pembakaran gas (untuk

pengelasan gas) atau bunga api listrik (untuk las listrik).

Pengelasan secara intensif digunakan dalam fabrikasi sebagai metode

alternatif untuk pengecoran atau forging (tempa) dan sebagai pengganti

sambungan baut dan keling. Sambungan las juga digunakan sebagai

media perbaikan misalnya untuk menyatukan logam akibat crack

(retak), untuk menambah luka kecil yang patah seperti gigi gear.

Cara lain yang paling utama digunakan untuk memanasi logam yang

dilas adalah arus listrik. Arus listrik dibangkitkan oleh generator dan

dialirkan melalui kabel ke sebuah alat yang menjepit elektroda

diujungnya, yaitu suatu logam batangan yang dapat menghantarkan

listrik dengan baik. Ketika arus listrik dialirkan, elektroda disentuhkan

ke benda kerja dan kemudian ditarik ke belakang sedikit, arus listrik tetap

mengalir melalui celah sempit antara ujung elektroda dengan benda

kerja. Arus yang mengalir ini dinamakan busur (arc) yang dapat

mencairkan logam.

Terkadang dua logam yang disambung dapat menyatu secara

langsung, namun terkadang masih diperlukan bahan tambahan lain agar

deposit logam lasan terbentuk dengan baik, bahan tersebut disebut

bahan tambah (filler metal). Filler metal biasanya berbentuk batangan,

sehingga biasa dinamakan welding rod (Elektroda las). Pada proses las,

welding rod dibenamkan ke dalam cairan logam yang tertampung dalam

suatu cekungan yang disebut welding pool dan secara bersama-sama

membentuk deposit logam lasan, cara seperti ini dinamakan Las

Listrik atau SMAW (Shielded metal Arch welding), lihat gambar 2.1.

Gambar 2.1. Prinsip kerja las listrik

Sumber : Modul Teori Pengelasan Logam (2008)

Sebagian besar logam akan berkarat (korosi) ketika bersentuan

dengan udara atau uap air, sebagai contoh adalah logam besi

mempunyai karat, dan alumunium mempunyai lapisan putih di

permukaannya. Pemanasan dapat mempercepat proses korosi tersebut.

Jika karat, kotoran, atau material lain ikut tercampur ke dalam cairan

logam lasan dapat menyebabkan kekroposan deposit logam lasan yang

terbentuk sehingga menyebabkan cacat pada sambungan las.

B. Jenis Sambungan Las

Ada dua jenis sambungan las, yaitu:

1. Lap joint atau fillet joint

Sambungan ini diperoleh dengan pelapisan plat dan kemudian

mengelas sisi dari plat- plat. Bagian penampang fillet (sambungan las

tipis) mendekati triangular (bentuk segitiga). Sambungan fillet bentuknya

seperti pada Gambar 2.2 (a), (b), dan (c).

Gambar 2.2: Sambungan las jenis lap joint.

Sumber : A Textbook Of Machine Design by R.S.Khurmi & J.K.Gupta

Terdapat tiga macam lap joint atau fillet joint :

- Single Transverse

- Double Transverse

- Parallel Fillet

2. Butt joint.

Butt joint diperoleh dengan menempatkan sisi plat seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.3. Dalam pengelasan butt, sisi plat tidak

memerlukan kemiringan jika ketebalan plat kurang dari 5 mm. Jika tebal

plat adalah 5 mm sampai 12,5 mm, maka sisi yang dimiringkan berbentuk

alur V atau U pada kedua sisi.

Gambar 2.3: Sambungan las butt joint


Jenis lain sambungan las dapat dilihat pada Gambar 2.4 di bawah ini.

Gambar 2.4: Tipe lain sambungan las.


A. Kekuatan sambungan las fillet melintang

Lap joint (sambungan las fillet melintang) dirancang untuk kekuatan

tarik, seperti pada Gambar 2.5 (a) dan (b).

Gambar 2.5: Lap joint


Untuk menentukan kekuatan sambungan las, diasumsikan bahwa

bagian fillet adalah segitiga ABC dengan sisi miring AC seperti terlihat

pada Gambar 2.6. Panjang setiap sisi diketahui sebagai ukuran las dan

jarak tegak lurus kemiringan BD adalah tebal leher. Luas minimum las

diperoleh pada leher BD, yang diberikan dengan hasil dari tebal leher dan

panjang las.

Gambar 2.6 Skema dan dimensi bagian sambungan las


Jika σt adalah tegangan tarik yang diijinkan untuk las logam,

kemudian kekuatan tarik sambungan untuk las fillet tunggal (single fillet

weld) adalah:

B. Kekuatan sambungan las fillet sejajar

Sambungan las fillet sejajar dirancang untuk kekuatan geser seperti

terlihat pada Gambar 2.7. Luas minimum las atau luas leher:

A = t . l = 0,707.s.l

Gambar 2.7 Sambungan las fillet sejajar dan kombinasi


Jika σt adalah tegangan geser yang diijinkan untuk logam las,

kemudian kekuatan geser dari sambungan untuk single paralel fillet weld

(las fillet sejajar tunggal),

P = 0,707.l.σt

dan kekuatan geser sambungan untuk double paralel fillet weld,

P = 2.0,707.s.1. τ = 1,414.s.l.σt

Catatan:

1. Jika sambungan las adalah kombinasi dari las fillet sejajar ganda dan

melintang tunggal seperti Gambar 2.7 (b), kemudian kekuatan

sambungan las adalah dengan menjumlahkan kedua kekuatan

sambungan las, yaitu;

P = 0,707.s.l1. σt + 1,414.s.l2. τ

dimana 11 adalah lebar plat.

2. Untuk memperkuat las fillet, dimensi leher adalah 0,85.t.

C. Kasus khusus sambungan las fillet

Kasus berikut dari sambungan las fillet adalah penting untuk

diperhatikan:

1. Las fillet melingkar yang dikenai torsi. Perhatikan batang

silinder yang dihubungkan ke plat kaku dengan las fillet seperti

pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Las Fillet Dikenai Torsi


Kita mengetahui bahwa tegangan geser untuk material adalah:

Tegangan geser terjadi pada bidang horisontal sepanjang las fillet.

Geser maksimum terjadi pada leher las dengan sudut 45o dari bidang

horisontal..

dan tegangan geser maksimum adalah:

2. Las fillet melingkar yang dikenai momen bending. Perhatikan batang

silinder yang dihubungkan ke plat kaku dengan las fillet seperti pada

Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Las Fillet Melingkar (Momen Bending)


Kita mengetahui bahwa momen bending adalah:

Tegangan bending terjadi pada bidang horisontal sepanjang las fillet.

Tegangan bending maksimum terjadi pada leher las dengan sudut 45o

dari bidang horisontal.

Panjang leher, t = s.sin 45o = 0,707.s

dan tegangan bending maksimum adalah:

3. Las fillet memanjang yang dikenai beban torsi. Perhatikan plat

vertikal dilas ke plat horisontal dengan dua las fillet seperti pada

Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Las Fillet Memanjang Dikenai Beban Torsi


Variasi tegangan geser adalah sama dengan variasi tegangan

normal sepanjang (I) dari balok yang dikenai bending murni. Tegangan

geser menjadi:

Tegangan geser maksimum terjadi pada leher, yaitu:

D. Kekuatan Butt Joint

Sambungan butt dirancang untuk tarik dan tekan. Perhatikan

sambungan V-butt tunggal seperti pada Gambar 2.11 (a).

Gambar 2.11 Butt Joint


Dalam butt joint, panjang ukuran las adalah sama dengan tebal leher

yang sama dengan tebal plat. Kekuatan tarik butt joint (single-V atau

square butt joint),

Dan kekuatan tarik double-V butt joint seperti pada Gambar 2.11 (b)

adalah:

Sebagai catatan bahwa ukuran las bisa lebih besar dari pada ketebalan

plat, tetapi dapat juga lebih kecil. Tabel berikut menunjukkan ukuran

las minimum yang direkomendasikan.

Tabel 2.1 Ukuran las minimum yang direkomendasikan.


E. Beban eksentris sambungan las

Beban eksentris dapat terjadi pada sambungan las dengan berbagai

cara. Ketika tegangan geser dan tegangan bending secara simultan

terjadi pada sambungan, maka tegangan maksimum menjadi:

Tegangan normal maksimum adalah:

Tegangan geser maksimum adalah:

Gambar 2.12 Beban Eksentris


Ada dua kasus beban eksentris sambungan las, yaitu:

Kasus 1:

Perhatikan sambungan tetap T pada salah satu ujungnya dikenai

beban eksentris P pada jarak e seperti pada Gambar 2.12.

Sambungan mendapat dua jenis tegangan:

1. Tegangan geser langsung akibat gaya geser P pada las, dan

2. Tegangan bending akibat momen bending P x e.

Kita tahu bahwa luas leher las adalah:

Tegangan geser pada las adalah:

Section modulus dari logam las melalui leher las adalah:

Kita tahu bahwa tegangan normal maksimum adalah lihat persamaan

Tegangan geser maksimum adalah lihat persamaan

Kasus 2 :

Ketika sambungan las dibebani secara eksentris seperti pada Gambar

2.13, maka terjadi dua jenis tegangan berikut ini:

1. Tegangan geser utama, dan

2. Tegangan geser akibat momen puntir.

Gambar 2.13 Sambungan las dibebani secara eksentris


Dua gaya P1 dan P2 adalah didahului pada pusat gravitasi G

dari sistem las. Pengaruh beban P1 = P adalah untuk menghasilkan

tegangan geser utama yang diasumsikan seragam sepanjang las.

Pengaruh P2 = P menghasilkan momen puntir sebesar P x e yang

memutar sambungan terhadap pusat gravitasi dari sistem las. Akibat

momen puntir menimbulkan tegangan geser sekunder.

Kita tahu bahwa tegangan geser utama adalah sama dengan

persamaan

Ketika tegangan geser akibat momen puntir (T = P.e) pada beberapa

bagian adalah seimbang untuk jarak radial dari G, sehingga tegangan

akibat P.e pada titik A adalah seimbang dengan AG (r2) dan arahnya

memutar ke kanan terhadap AG. Dapat ditulis:

Dimana τ2 adalah tegangan geser pada jarak maksimum (r2) dan

τ adalah tegangan geser pada jarak r. Perhatikan sebuah bagian kecil

dari las yang mempunyai luas dA pada jarak r dari G. Gaya geser pada

bagian keeil ini adalah τ.dA

Dan momen puntir dari gaya geser terhadap G adalah

Momen puntir total seluruh luas las adalah:

dimana J = Momen inersia polar dari luas leher terhadap G.

Tegangan geser akibat momen puntir yaitu tegangan geser sekunder

adalah:

Menentukan resultan tegangan, tegangan geser utama dan

sekunder adalah kombinasi seeara vektor.

Resultan tegangan geser pada A,

Catatan: Momen inersia polar pada luas leher (A) terhadap pusat gravitasi

yang diperoleh

Dengan teorema sumbu sejajar yaitu:

Tabel 2.2 Momen inersia polar dan section modulus dari las


F. Proses Pengelasan

Proses pengelasan dapat secara luas diklasifikasikan ke dalam dua

kelompok berikut:

1. Proses pengelasan menggunakan panas misalnya saja pengelasan

fusi.

2. proses pengelasan yang menggunakan kombinasi panas dan

tekanan misalnya menempa pengelasan. Proses ini dibahas dalam

detail, di halaman berikut.

Gambar 2.14 Fusion pengelasan pada 245°C menghasilkan ikatan

molekul permanen antara bagian


G. Pengelasan Lumer (Cair)

Dalam kasus las lumer, bagian yang disambung ditempatkan pada

posisi sementara kemudian logam dicairkan mengisi pada bagian yang

disambung. Logam cair dapat berasal dari bagian-bagiannya sambunganri

(yakni logam induk) atau logam pengisi yang biasanya memiliki komposisi

logam induk. Permukaan sambungan menjadi plastik atau bahkan cair

karena panas dari logam pengisi atau sumber lainnya. Dengan demikian,

ketika logam cair membeku atau kering, sambungan terbentuk.

Pengelasan lumer, sesuai dengan metode panas yang dihasilkan, dapat

diklasifikasikan sebagai:

1. Pengelasan panas,

2. Gas pengelasan

3. Las busur listrik.

H. Pengelasan Termit

Dalam pengelasan termit, campuran oksida besi dan aluminium yang

disebut termit yang dipanaskan dan besi oksida direduksi menjadi besi

cair. Besi cair dituangkan ke dalam cetakan yang dibuat di sekitar

sambungan dan mencair bersamaan dengan bagian yang akan dilas.

Keuntungan dari pengelasan termit adalah semua bagian yang dilas

mencair pada saat yang sama dan mendingin dengan seragam. Hal ini

meminimum masalah dengan tegangan sisa. Yang merupakan proses

peleburan dan pengecoran.

Pengelasan termit sering digunakan dalam penyambungan bagian

besi dan baja yang terlalu besarakan diproduksi menjadi satu bagian,

seperti rel, rangka truk, rangka lokomotif, sebagian besar digunakan pada

steam dan jalan kereta api, untuk bagian belakang kapal, rangka kemudi

dll. Pabrik baja, pengelasan listrik termit digunakan untuk mengganti gigi-

gigi yang patah.

I. Las Gas

Las gas dibuat dari api yang berasal dari oxy-acetylene atau gas

hidrogen dari obor las pada permukaan sambungan. Panas pada api

kerucut putih memanaskan permukaan titik lumer sementara operato

rmemanipulasi batang las untuk memasok logam untuk pengelasan. Fluks

digunakan untuk menghilangkan terak. Karena tingkat pemanasan dalam

pengelasan gas lambat, sehingga dapat digunakan pada bahan tipis.

J. Las Busur Listrik

Pada las busur listrik, pekerjaan disiapkan dengan cara yang sama

seperti untuk las gas. Dalam hal ini logam pengisi dipasok oleh elektroda

logam. Operator, dengan mata dan pelindung wajah, busur dengan

menyentuh logam dasar dengan elektroda. Logam dasar meleleh sejalan

dengan alur busur, membentuk genangan logam cair, yang tampaknya

dipaksa keluar dari genangan oleh hembusan dari busur, seperti yang

ditunjukkanpada Gambar. 2.15

Gambar 2.15 Las Busur Terlindung


Sebuah lekukan kecil terbentuk pada logam dasar dan logam cair

yang tersimpan di sekitar tepi lekukan, yang disebut kawa busur. Terak

ini dibersihkan setelah sambungan dingin. Las busur tidak memerlukan

logam yang akan dipanaskan dan karena suhu busur cukup tinggi,

sehingga logam lumer hampir seketika. Ada dua jenis pengelasan busur

tergantung pada jenis elektroda.

1. Las busur tertutup dan

2. Las busur tdk tertutup

Ketika elektroda besar atau batang pengisi digunakan untuk

pengelasan, hal ini kemudian dikatakan las busur tak terlindung. Dalam

kasus ini, logam las disimpan ketika panas akan menyerap oksigen dan

nitrogen dari atmosfer. Ini mengurangi kekuatan logam las dan

menurunkan daktilitas dan ketahanan terhadap korosi.

Dalam las busur terlindung, batang las yang dilapisi dengan bahan

padat yang digunakan, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.15. Proyeksi

yang dihasilkan dari lapisan aliran busur terkonsentrasi, yang melindungi

tetesan logam dari udara dan mencegah penyerapan sejumlah besar

oksigen dan nitrogen yang berbahaya.

K. Las Tempa

Dalam pengelasan tempa, bagian-bagian yang akan disambung

terlebih dahulu dipanaskan sampai suhu dalam tungku atau ditempa dan

kemudian dipalu. Metode pengelasan ini jarang digunakan sekarang.

electric-resistance welding adalah contoh las tempa.

Dalam hal ini, bagian yang akan bergabung ditekan bersama-sama

dan arus listrik dilewatkan dari satu sebagian yang lain sampai logam

dipanaskan dengan temperatur lumer pada sambungan. Prinsip

menerapkan panas dan tekanan, baik secara berurutan atau secara

bersamaan, secara luas digunakan dalam proses seperti *lapisan,

proyeksi, kerusakan dan pengelasan kilat.

Gambar 2.16 Las Tempa


L. Simbol dasar Pengelasan

Tabel 2.3 Simbol Dasar Pengelsan


M. Simbol Tambahan Pengelasan

Tabel 2.4 Simbol Tambahan Las


Elemen dasar sebuah simbol pengelasan terdiri dari delapan unsur

berikut:

1. Baris referensi 2. Panah

3. Simbol dasar las 4. Dimensi dan data lain

5. Simbol tambahan 6. Simbol selesai

7. Ekor 8. Spesifikasi, proses dan referensi lain.

N. Standard Simbol Elemen Daerah Pengelasan

Menurut Standar India, IS: 813 – 1961 (menegaskan kembali 1991),

unsur-unsur dari sebuah pengelasan simbol harus memiliki daerah

standar dengan seperti satu sama lain.

Panah menunjuk ke titik las, simbol-simbol dasar dengan dimensi

yang terletak di salah satu atau kedua sisi dari garis referensi. Spesifikasi

jika ada ditempatkan di ekor panah. Gambar. 2.17 menunjukkan daerah

standar simbol pengelasan diwakili pada gambar.

Gambar 2.17 Daerah Standard Simbol Pengelasan


Beberapa contoh dari simbol pengelasan diwakili pada gambar yang

ditunjukkan dalam tabel berikut.

Gbr 2.5 Standar lokasi simbol pengelasan

Tabel 2.4 Daerah Standard Simbol Pengelasan


O. Tegangan Untuk Sambungan Las

Tegangan dalam sambungan las sulit untuk ditentukan karena varia

beban tak terduga parameter seperti homogen utility dari logam las,

tegangan termal dilas, perubahan sifat fisik karena tingginya tingkat

pendinginan dll. Tegangan diperoleh, pada asumsi sebagai berikut:

1. Beban terdistribusi secara merata sepanjang seluruh panjang lasan,

dan

2. Tegangan tersebar merata diseluruh bagian efektif.

Tabel berikut menunjukkan tekanan untuk sambungan las untuk dilas

dengan logam besi dan elektroda baja ringan di bawah beban stabil dan

kelelahan atau tegangan balik.

Tabel 2.5 Tegangan untuk sambungan las.


P. Faktor Kosentrasi Tegangan Untuk Pengelasan

Penguatan yang diberikan kepada las menghasilkan konsentrasi

tegangan pada sudut las dan logam induk. Ketika bagian-bagian yang

dibebani oleh beban kelelahan, faktor konsentrasi tegangan seperti yang

diberikan dalam tabel berikut harus diperhitungkan.

Tabel 2.6 Tegangan untuk sambungan las.



SAMBUNGAN BAUT

DISUSUN OLEH


F331 14 005


FAKULTAS TEKNIK


PALU

2.2. Sambungan Baut

A. Pendahuluan

Sebuah ulir (screwed) dibuat dengan melakukan pemotongan secara

kontinyu alur melingkar pada permukaan silinder. Sambungan ulir

sebagian besar terdiri dari dua elemen yaitu baut (bolt) dan mur (nut).

Sambungan ulir banyak digunakan dimana bagian mesin dibutuhkan

dengan mudah disambung dan dilepas kembali tanpa merusak mesin. Ini

dilakukan dengan maksud untuk menyesuaikan/menyetel pada saat

perakitan (assembly) atau perbaikan, atau perawatan

Adapun keuntungan dan kerugian dari sambungan baut adalah

sebagai berikut :

Keuntungan

1. Sambungan baut sangat handal dalam operasi.

2. Sambungan baut mudah dalam memasang dan

membongkar.

` 3. Berbagai macam sambungan baut dapat diadopsi untuk berbagai

kondisi operasi.

4. Sekrup relatif murah untuk diproduksi sesuai standardisasi dan sangat

efisien dalam proses manufaktur.

Kekurangan

Kerugian utama dari sambungan baut adalah konsentrasi tegangan di

bagian berulir yang titik-titik rawan di bawah kondisi beban variabel.

Catatan: Kekuatan sambungan baut tidak sebanding dengan sambungan

paku keling atau sambungan las.

Gambar 2.18 Sambungan Baut


B. Istilah Penting Pada Ulir

Istilah berikut digunakan pada ulir seperti pada Gambar 2.19 adalah

penting untuk diperhatikan.

Gambar 2.19 Istilah pada Ulir


Keterangan Gambar 2.19 :

1. Major diameter adalah diameter terbesar pada ulir eksternal

atau internal.Dinamakan juga outside atau nominal diameter.

2. Minor diameter adalah diameter terkecil pada ulir eksternal atau

internal.Dinamakan juga core atau root diameter.

3. Pitch diameter adalah diameter rata-rata silinder. Dianamakan

juga effective diameter.

4. Pitch adalah jarak antara puncak ulir. Secara matematika dapat

dihitung:

5. Crest adalah permukaan atas pada ulir.

6. Root adalah permukaan bawah yang dibentuk oleh dua sisi

berdekatan dari ulir.

7. Depth of thread adalah jarak tegak lurus antara crest dan root.

8. Flank adalah permukaan antara crest dan root.

9. Angle of thread adalah sudut antara flank ulir.

10. Slope adalah setengah pitch ulir.

C. Jenis Ulir

Adapun jenis-jenis ulir adalah sebagai berikut :

1. British standard whitworth (B.S.W) thread. Ulir jenis ini banyak

digunakan dimana kekuatan yang tinggi pada root yang dibutuhkan,

seperti pada Gambar 2.20

Gambar 2.20 B.S.W. Thread


2. British association (B.A) thread. Merupakan ulir jenis B.S.W. dengan pitch

yang baik dan banyak digunakan untuk instrumentasi (alat ukur) dan

pekerjaan lain yang presisi, seperti pada Gambar 2.21

Gambar 2.21 B.A. Thread


3. American national standard thread. Ulir ini digunakan untuk tujuan umum

seperti baut, mur, lubang ulir dan tap, seperti pada Gambar 2.22.

Gambar 2.22 American National Standard Thread


4. (Unified standard thread). Tiga negara yakni, Inggris, Kanada dan

Amerika Serikat membuat kesepakatan untuk sistem ulir sekrup sama

dengan sudut dalam 60°, dalam rangka memfasilitasi pertukaran mesin.

Ulir memiliki puncak dan kaki, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.23.

Gambar 2.23 Unfield Standard Ulir


5. Square thread. Ulir ini banyak digunakan untuk transmisi daya, biasanya

dijumpai pada mekanisme mesin perkakas, katup, spindle, uli jack dan

lain-lain seperti pada Gambar 2.24.

Gambar 2.24 Square Thread


6. Acme thread. Ulir ini banyak digunakan pada ulir mesin bubut, katup

kuningan, ulir kerja bangku, seperti pada Gambar 2.25.

Gambar 2.25 Acme Thread


7. Knukle thread. Ulir ini banyak digunakan untuk pekerjaan kasar seperti

railway kopling, hydrant dan lain-lain seperti pada Gambar 2.26

Gambar 2.26 Knuckle Thread


8. Buttress thread. Ulir banyak digunakan untuk transmisi daya satu arah,

seperti pada Gambar 2.27.

Gambar 2.27 Butress thread


9. Metric Thread, Ini adalah ulir standar India dan mirip dengan BSW ulir.

Ini memiliki termasuk sudut 60° bukan 55°. Profil dasar ulir ditunjukkan

pada gambar. 2.28 dan desain profil dari mur dan baut yang ditunjukkan

pada gambar. 2.29.

Gambar 2.28 Dasar Profil Ulir


Gambar 2.29 Dasar Profil Mur & Baut


D. Jenis Sambungan Ulir

Berikut ini adalah jenis umum dari sambungan ulir :

1. Through bolts. Seperti pada Gambar 2.30 (a) terlihat bahwa baut dan

mur mengikat dua bagian/plat secara bersamaan. Jenis baut ini

banyak digunakan pada baut mesin, baut pembawa, baut automobil

dan lain-lain.

Gambar 2.30 Jenis Sambungan Ulir


2. Tap bolts. Seperti pada Gambar 2.30 (b), ulir dimasukkan ke lubang

tap pada salah satu bagiannya dikencangkan tanpa mur.

3. Stud. Seperti pada Gambar 2.30 (c), ulir ini pada kedua ujungnya

berulir. Salah satu ujung ulir dimasukkan ke lubang tap kemudian

dikencangkan sementara ujung yang lain ditutup dengan mur.

Gambar 2.31 Deck Handle Crane


4. Cap screws. Ulir ini sama jenisnya dengan tap bolts tetapi berukuran

kecil dan variasi bentuk kepala seperti pada Gambar 2.32.

Gambar 2.32 Cap Screws


5. Sekrup Mesin. Ini mirip dengan sekrup cap dengan kepala pipih untuk

screw driver. Biasanya ini digunakan dengan mur.

6. Set screws. Sekrup penyetel ditunjukkan pada Gambar 2.33. Ini

digunakan untuk mencegah gerakan relatif antara dua bagian.

Sekrup penyetel adalah baut pengikat lubang berulir didalam salah

satu bagian pusat (yaitu akhir sekrup) akan menekan bagian lainnya.

Gerakan relatif antara dua bagian dengan cara gesekan antara titik

sekrup dan salah satu bagian. Sekrup penyetel dapat digunakan

sebagai pasak untuk mencegah gerakan relatif antara roda dan poros

dalam transmisi daya. Sekrup penyetel juga dapat digunakan dalam

penyambung dengan pasak, di mana sekrup penyetel mencegah

gerakan aksial relatif dari perakitan poros, pasak dan roda.

Gambar 2.33 Set Screws


Diameter sekrup penyetel (d) akan diperoleh dari pernyataan

berikut :

Dimana D adalah diameter poros (dalam mm) yang mana

sekrup penyetel melekat.

Gaya tangensial (dalam Newton) pada permukaan poros

diberikan :

( )

Torsi yang teruskan sekrup penyetel :

Dan daya yang diteruskan (dalam watts),

,

Dimana N adalah kecepatan putar dalam rpm.

E. Perlengkapan Pengunci

Pengikat ulir biasa, umumnya, tetap ketat di bawah beban statis,

tetapi banyak dari pengikatan menjadi longgar akibat aksi variasi beban

atau ketika pada mesin terjadi getaran. Mengendurnya pengikat sangat

berbahaya dan harus dicegah. Untuk mencegah ini, sejumlah besar

perlengkapan penguncian yang tersedia, beberapa di antaranya dibahas

di bawah ini:

1. Mur penyetel atau mur pengunci.

Sebuah perangkat penguncian yang paling umum adalah

kemacetan, mengunci atau memeriksa mur. Mur penyetel memiliki

sekitar satu-setengah sampai dua-tiga ketebalan mur standar. Mur

pengunci pertama tipis diperketat turun dengan kekuatan biasa, dan

kemudian mur bagian atas (mur tebal) diperketat di atasnya, seperti

yang ditunjukkan pada gambar. 2.34 (a). Mur atas kemudian dieratkan

sementara secara perlahan kemudian dikencangkan kembali.

Gambar 2.34 Mur Peneyetel Atau Mur Pengunci


Dalam pengencangan kembali mur pengunci, diperlukan kunci pas

yang tipis dan sangat sulit ditemukan dibeberapa toko. Oleh karena itu

untuk mengatasi kesulitan ini, mur tipis ditempatkan di atas seperti

yang ditunjukkan pada gambar. 2.34 (b). Jika mur bawah benar-benar

diperketat sebagaimana mestinya, mur atas menarik yang lebih besar

beban dari yang bawah. Oleh karena itu, mur atas harus tebal dengan

mur bawah tipis karena diinginkan untuk menempatkan seluruh beban

pada mur tipis. Untuk mengatasi kedua kesulitan, maka mur dibuat

dengan ketebalan yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar.

2.34 (c).

2. Mur castle.

Mur ini terdiri dari bagian heksagonal dengan bagian atas silinder

yang ditempatkan segaris dengan pusat permukaan masing-masing,

Pin terbelah melewati dua alur pada mur dan lubang di baut, sehingga

kunci positif diperoleh kecuali pin tergeser. Secara ekstensif digunakan

pada pekerjaan mengalami guncangan dan getaran yang cukup

mendadak seperti di industri otomotif.

3. Mur sawn.

Mur ini memiliki alur gergaji sekitar setengah ulir, seperti

ditunjukkan pada gambar. 2.34. Setelah mur yang disekrup kebawah,

sekrup kecil diperketat yang menghasilkan lebih banyak gesekan

antara mur dan baut. Hal ini untuk mencegah melonggarnya mur.

4. Pena, ring atau mur alur.

Mur ini memiliki bagian yang berbentuk heksagonal dan bagian

selinder yang rendah sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar

2.35. Mur panjang digunakan dimana baut penguat dihubungkan

dengan potongan yang layak dekat tepi yang serupa dalam ujung

poros enkol kapal. Bagian bawah selinder dan turun menerima bagian

pengunci sekrup penyetel. Lubang baut dibuat dengan cunter bor pada

bagian mur selinder. Untuk mencegah kerusakan dari pengerasan

ujung sekrup penyetel diturunkan.

Gambar 2.35 Mur Alur


5. Mengunci dengan pin.

Mur rata-rata dapat dikunci dengan pin tirus atau pin alur melalui

tengah mur seperti ditunjukkan pada gambar. 2.36 (a). Tapi pin split

sering didorong melalui baut atas mur, seperti yang ditunjukkan pada

gambar. 2.36 (b).

Gambar 2.36 Pengunci Dengan Pin


6. Mengunci dengan pelat.

Dari pelat penahan atau pelat pengunci seperti yang ditunjukkan

pada gambar 2.37. Mur akan dapat diatur dan karenanya siap terkunci

dengan menggunakan interval sudut 30o terhadap pelat.

(a) (b)

Gambar 2.37 (a) Pelat Pengunci (b)Cincin Pelat Pengunci


7. Cincin kunci pegas.

Cincin kunci pegas seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.38.

Seperti mengencangkan mur cincin bagian bawah, salah satu bagian

ujung cincin menyebabkan galian terhadap dirinya, sehingga

meningkatkan resistensi sehingga mur tidak akan longgar begitu

mudah. Ada banyak jenis kunci pegas diproduksi, beberapa di

antaranya cukup efektif.

F. Desain Ulir Sekrup

Menurut standar India, IS : 4218 (bagian IV) 1976 (Reaffimed 1996),

desain komplit ulir sekrup adalah sebagai berikut :

1. Ukuran desain. Ukuran ulir sekrup didesain dengan tulisan M diikuti

diameter dan picth, keduanya dipisahkan oleh tanda ×. Bila tidak

ada indikasi picth, maka berarti bahwa picth kasar tersirat.

2. Toleransi desain. Ini akan dimasukkan

(a) Bentuk desain toleransi nilai indicasi dengan :

„7‟ untuk nilai halus, „8‟ untuk nilai normal dan „9‟ nilai kasar

(b) Tanda desain toleransi dengan posisi indikasi dengan :

„H‟ untuk ulir, „d‟ untuk ulir baut dengan tambahan, dan „h‟ ulir

baut tanpa tambahan.

Untuk contoh, sebuah ulir baut ukuran 6 mm picth kasar dan dengan

tambahan ulir dan nilai toleransi normal didesain M6-8d.

G. Ukuran Standard Ulir Sekrup

Desain ukuran I.S.O. ulir sekrup untuk sekrup, baut dan mur seri

kasar dan halus Seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.7.

Tabel 2.7 Desain Ukuran Ulir Sekrup


Catatan : Dalam table tidak tersedia, ketika diameter core (dc) diberikan 0,84d,

dimana d adalah diameter mayor.

Tegangan dalam Pengencangan Sekrup dengan Beban Satis

Memeriksa tegangan dalam pengencangan sekrup dengan beban statis

yang poin penting dari yang utama :

1. Tegangan internal disebabkan oleh gaya mengencangkan sekrup

2. Tegangan disebabkan oleh gaya eksternal

3. Tegangan disebabkan oleh gabungan tegangan (1) dan (2).

H. Tegangan Awal Disebabkan Oleh Gaya Mengencangkan

Sekrup

Memeriksa tegangan yang terinduksi dalam baut, sekrup atau baut

tap ketika sekrup dikencangkan.

1. Tegangan tarik disebabkan oleh tegangan baut. Karena tidak ada

tekanan yang disebutkan di atas akurat, sehingga baut dirancang atas

dasar tegangan tarik langsung dengan besar faktor keamanan dalam

rangka untuk menjelaskan tegangan tak tentu. Ketegangan awal

dalam baut, berdasarkan pada percobaan, dapat ditemukan

perbandingan.

Dimana

Persamaan tersebut digunakan pada sambungan penutup

selinder mesin uap. Ketika laju aliran tidak kuat sambungan ketat

tidak diperlukan, maka ketegangan awal dalam baut mungkin

dikurangi menjadi setengah dari nilai di atas. Dalam kasus seperti :

Baut berdiameter kecil mungkin gagal selama pengetatan,

sehingga baut dengan diameter lebih kecil (kurang dari M 16 atau M

18) tidak diizinkan dalam membuat sambungan tegangan cairan. Jika

baut tidak mengalami tegangan awal, maka beban aksial maksimum

yang aman dapat diterapkan untuk itu, diberikan oleh :

P = Tegangan ijin x bagian area persilangan dibawah ulir (area

tegangan)

Area tegangan dapat diperoleh dari tabel 3.1 atau dapat

ditemukan dengan menggunakan hubungan

(

)

Dimana

Gambar 2.38 Alat Msin Sederhana


2. Torsi Tegangan Geser akibat resistansi gesekan ulir selama

pengencangan. Torsi tegangan geser akibat resistansi gesekan ulir

selama pengencangan dapat diperoleh dengan menggunakan

persamaan torsi. Diketahui :

( )

( )

Dimana

Telah terbukti bahwa selama percobaan karena berulang

pelonggaran dan pengencangan mur, ada nilai yang bertahap dari

ulir, yang meningkatkan momen puntir (T).

3. Tegangan Geser ulir melintang. Tegangan geser rata-rata ulir untuk

sekrup ( ) diperoleh dengan menggunakan persamaan :

Dimana b = lebar ulir pada bagian kaki.

Tegangan geser rata-rata untuk mur adalah :

Dimana d = Diameter mayor

4. Tekanan atau Tegangan patah pada ulir. Tekanan atau tegangan

patah diantara ulir ( ) diperoleh dengan menggunakan persamaan :

[ ( ) ]

Dimana

5. Tegangan bending jika permukaan dibawah kepala atau mur tidak

sejajar sempurna dengan sumbu baut. Ketika setiap permukaan

bagian luar dihubungkan tidak sejajar, dimana baut akan mengalami

bending dibagian utama. Tegangan bending ( ) induksi batang baut

diperoleh :

Dimana

I. Tegangan Awal Disebabkan Oleh Gaya Mengencangkan

Sekrup

Tegangan berikut diinduksi dalam baut ketika mengalami beban

eksternal.

1. Tegangan Tarik

Baut, mur dan sekrup biasanya membawa beban ke arah sumbu

baut yang menginduksi tegangan tarik dalam baut.

Diketahui

Kita tahu bahwa beban eksternal,

( )

√

Sekarang dari Tabel 2.7, nilai dari diameter nominal baut yang sesuai

dengan nilai dc dapat diperoleh atau area tegangan *

( )

+ dapat

diperbaiki.

Catatan: (a) Jika beban eksternal diambil oleh sejumlah baut,

kemudian

( )

(b) Dalam tabel standar tidak tersedia, maka untuk ulir kasar, dc =

0,84 d, di mana d adalah nominal diameter baut.

Gambar 2.39 Peralatan Mesin Sederhana


Catatan: Gambar ini diberikan sebagai informasi tambahan dan bukan

merupakan contoh langsung dari bab ini.

2. Tegangan geser

Kadang-kadang, baut yang digunakan untuk mencegah gerakan

relatif dari dua atau lebih bagian, seperti dalam kasus kopling flange,

maka tegangan geser diinduksi dalam baut. Tegangan geser

menekankan harus dihindari sejauh mungkin. Perlu dicatat bahwa

ketika baut dikenakan untuk mengarahkan beban geser, mereka

harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga beban geser datang

pada tubuh (batang) dari baut dan bukan pada bagian ulir. Dalam

beberapa kasus, baut dapat dibebaskan dari beban geser dengan

menggunakan pin geser. Ketika sejumlah baut yang digunakan untuk

berbagi beban geser, jadi baut harus dipasang pada lubang halus.

keterangan

d = Major diameter baut,

n = Jumlah baut

beban geser yang dipikul oleh baut

√

Maksimum tegangan geser utama,

√( )

dan tegangan tarik maksimum,

( )

√( )

Tekanan ini tidak di perbolehkan melebihi batas maksimum yang

diizinkan.

J. Tegangan Disebabkan Oleh Gaya Gabungan

Gambar 2.40 Tegangan Oleh Gaya Gabungan


Resultan beban aksial pada baut tergantung pada faktor-faktor

berikut:

1. Tegangan awal karena pengencangan baut,

2. Beban extenal, dan

3. Elastis relatif menghasilkan (pegas) dari baut dan anggota terhubung.

Ketika menghubungkan bagian-bagian sangat menguntungkan

dibandingkan dengan baut, yang merupakan gasket lembut, seperti

ditunjukkan pada gambar. 2.40 (a), maka resultan beban pada baut kira-

kira sama dengan jumlah tegangan awal dan beban eksternal. Di sisi lain,

jika baut sangat menguntungkan dibandingkan dengan bagian yang

terhubung, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 2.40 (b), maka beban

yang dihasilkan akan lebih baik daripada tegangan awal atau beban

eksternal, mana yang lebih besar. Kondisi aktual antara dua yang

berbeda. Dalam rangka untuk menentukan beban aksial yang dihasilkan

(P) pada baut, berikut persamaan dapat digunakan:

(

)

Dimana P1 = ketegangan awal karena pengencangan baut,

P2 = Eksternal beban pada baut, dan

Rasio (K) = elastisitas bagian terhubung ke elastisitas baut.

Gambar 2.41 Peralatan Mesin Sederhana


Untuk gasket lembut dan baut yang besar, nilai yang tinggi dan

nilai

adalah sekitar sama dengan persatuan, sehingga beban yang

dihasilkan adalah sama dengan jumlah dari ketegangan awal dan beban

eksternal.

Untuk gasket keras atau logam untuk permukaan kontak logam dan

dengan baut kecil, nilai a kecil dan resultan beban yang dihasilkan

terutama karena ketegangan awal (atau beban eksternal, dalam kasus

yang jarang terjadi itu lebih besar dari ketegangan awal).Nilai 'a' dapat

diperkirakan oleh perancang untuk mendapatkan nilai perkiraan untuk

resultan beban. Nilai-nilai

(K) untuk berbagai jenis sambungan

ditunjukkan pada Tabel 2.8. Perancang tentunya memiliki kontrol atas

pengaruh pada beban resultan pada baut dengan proporsi ukuran bagian

terhubung dan baut dan oleh ketegangan awal menentukan di baut.

Tabel 2.8 Desain Ukuran Ulir Sekrup


K. Perancangan Tutup Silinder

Tutup silinder mungkin dijamin aman dengan menggunakan baut

atau baut tap, tetapi baut tap lebih disukai. Direncanakan pengamanan

tutup dengan baut atau baut tap seperti yang ditunjukkan gambar. 3.24

( a) dan ( b) berturut-turut. Baut atau baut tap, pelat tutup silinder dan

flange silinder mungkin dirancang seperti yang dibahas di bawah:

1. Perancangan baut atau baut tap

Dalam menentukan ukuran dan jumlah baut atau baut tap, dengan

mengikuti prosedur.

Dimana = Diameter silinder,

= Tekanan dalam selinder

= Diameter core baut atau baut tap,

= Jumlah baut atau baut tap, dan

= Tegangan-Tarik diizinkan untuk bahan baut atau baut

tap.

Gambar 2.42 Alat - Alat Mesin Sederhana


Catatan: Gambar ini memberikan informasi tambahan dan bukanlah suatu contoh

langsung bab yang sekarang.

Kita ketahui bahwa kecendrungan kekuatan yang bekerja pada tutup

silinder,

( ) ( )

Kekuatan ini dilawan oleh n jumlah baut atau baut tap pada tutup.

Perlawanan kekuatan yang diberikan oleh n jumlah baut,

( )

( )

Dari penyamaan ( )dan ( ), kita mempunyai

( )

( )

( )

( b) Pengaturan pengamanan tutup silinder dengan baut tap

Gambar 2.43


( a) Pengaturan pengamanan tutup silinder dengan baut

Dari persamaan ini, banyaknya baut mungkin diperoleh, jika ukuran

dari baut atau baut tap diketahui dan sebaliknya. Pada umumnya ukuran

dari baut diasumsikan. Jika nilai n diperoleh dari hubungan antara yang

ganjil atau patah, kemudian berikutnya dipakai bilangan genap yang lebih

tinggi.

Baut atau baut tap menyekrup atas dengan ketat, dengan sendirinya

gasket logam atau packing asbes, dalam urutan untuk menyediakan suatu

sambungan untuk menghindari kebocoran. Kita membahas bahwa dalam

kaitan dengan mengencangkan baut, cukup tegangan tarik yang

dihasilkan pada baut. Ini boleh pecahkan oleh baut atau baut tap, bahkan

dimanapun beban dalam kaitan dengan tekanan dalam bertindak sesuai

dengan ketetapanya. Oleh karena itu suatu baut atau baut tap diameter

kurang dari 16 mm bisa digunakan.

Keketatan dari sambungan juga tergantung atas keliling pitch dari

baut atau baut tap. Keliling pitch antara 20 √ dan 30√ dimana d1

adalah diameter dari lubang dalam mm untuk baut atau baut tap.

Diameter pitch (Dp) pada umumnya digunakan dan

diameter luar tutup diperoleh :

di mana t = tebal dinding silinder.

2. Perancangan pelat tutup silinder

Tebal pelat tutup silinder (t1) dan tebal flensa silinder (t2) mungkin

yang ditentukan seperti dibahas di bawah:

Dimana dengan mempertimbangkan setengah plat tutup sebagai

ditunjukkan gambar 2.44.

Gambar 2.44 Setengah Pelat Tutup Silinder


Tekanan dalam silinder akan mengangkat tutup silinder usaha baut

atau baut tap untuk mempertahankan dalam posisinya . Tetapi pusat

tekanan ini adalah dua beban yang waktunya tidak bersamaan.

Karenanya, pelat tutup dikenai tegangan bengkok. Titik X menjadi pusat

tekanan untuk baut atau baut tap dan titik Y menjadi pusat tekanan

dalam.

Kita mengetahui bahwa momen lentuk pada A-A,

( )

( )

( )

Dimana w = Lebar plat

= Diameter luar pelat tutup – 2× diameter lubang baut

= Do – 2d1

Diketahui tegangan tarik untuk bahan pelat tutup, nilai t1 mungkin

(adalah) ditentukan dengan penggunaan persamaan lentur, ⁄

3. Perancangan flange silinder

Tebal dari flensa silinder ( t2) ditentukan dari mempertimbankan

lentur. Sebagian dari flange silinder di bawah pengaruh baut atau baut

tap ditunjukkan gambar. 2.45.

Gambar 2.45 Bagian Flange Silinder


Beban dalam baut menghasilkan tegangan lentur bagian X-X. Dari

gambar geometri, diperoleh eksentritas beban dari bagian X-X adalah :

e = radius lingkaran pitch - (Radius lubang baut +

tebal dinding silinder)

(

)

L. Kekuatan Baut Uniform

Ketika baut terkena beban tiba-tiba, seperti dalam kasus baut kepala

silinder, mesin pembakaran dalam, ketahanan baut harus

dipertimbangkan untuk mencegah kerusakan pada ulir. Dalam sebuah

baut biasa ditunjukkan pada gambar. 2.46 (a), pengaruh beban aksial

impulsif diterapkan terkonsentrasi pada bagian terlemah dari baut yaitu

luas penampang pada akar ulir. Dengan kata lain, tekanan di bagian ulir

baut akan lebih tinggi dari yang di batang. Maka besar energi akan

diserap di wilayah bagian berulir yang mungkin patah bagian yang berulir

karena panjangnya kecil.

Gambar 2.46 Kekuatan Baut Seragam


Jika batang baut ditolak dengan diameter yang sama atau bahkan

sedikit kurang dari inti diameter ulir ( ) seperti ditunjukkan pada

gambar. 2.46 (b), maka batang baut akan menjalani tekanan tinggi. Ini

berarti bahwa batang akan menyerap sebagian besar energi, sehingga

mengurangi bahan bagian dekat ulir. Baut, dengan cara ini, menjadi lebih

kuat dan lebih ringan dan meningkatkan kapasitas menyerap guncangan

baut karena modulus peningkatan ketahanan. Hal ini memberikan

kekuatan baut seragam. Ketahanan baut juga dapat ditingkatkan dengan

meningkatkan panjangnya. Sebuah metode alternatif kedua untuk

memperoleh baut kekuatan merata ditunjukkan pada gambar. 2.46 (c).

Dalam metode ini, sebuah lubang aksial dibor melalui kepala sejauh

bagian ulir sehingga daerah batang menjadi sama dengan daerah akar

dari ulir.

M. Eksentrik Beban Bertindak Sejajar Dengan Axis Baut

Pertimbangkan braket memiliki basis persegi panjang melesat ke

dinding dengan cara empat baut seperti yang ditunjukkan pada Gambar.

11.31. Sebuah sedikit pertimbangan akan menunjukkan bahwa setiap

baut dikenai beban tarik langsung

Gambar 2.47 Eksentrik Beban Bertindak Sejajar Dengan Axis Baut


Lebih lanjut W beban cenderung untuk memutar braket tentang AA

tepi. Karena hal ini, setiap baut membentang dengan jumlah yang

tergantung pada jarak dari tepi miring. stres adalah fungsi perpanjangan,

sehingga setiap baut akan mengalami beban yang berbeda yang juga

tergantung pada jarak dari tepi miring. Untuk kenyamanan, semua baut

terbuat dari ukuran yang sama. Dalam kasus ini flange berat, hal itu

dapat dianggap sebagai badan yang kaku.

Biarkan w menjadi beban dalam baut per satuan jarak karena efek

balik dari braket dan biarkan W1 dan W2 menjadi beban pada setiap baut

pada jarak L1 dan L2 dari tepi miring.

Beban pada setiap baut pada L1 jarak,

dan saat ini beban sekitar tepi miring

Demikian pula, beban pada setiap baut pada jarak L2,

dan saat ini beban sekitar tepi miring

total saat beban pada baut tentang tepi miring

... (i)

(Q Ada dua baut masing-masing pada jarak L1 dan L2) Juga

momen akibat beban W tentang tepi miring

Dari persamaan (i) dan (ii), kita memiliki

atau

Dapat dicatat bahwa baut paling banyak dimuat adalah mereka

yang terletak di terbesar jarak dari tepi miring. Dalam kasus ini dibahas di

atas, baut pada jarak L2 sangatlah bias.

tarik beban pada setiap baut pada jarak L2,

[Dari persamaan

(iii)]

dan beban tarik total pada baut paling banyak dimuat,

Jika dc adalah diameter inti baut dan σt adalah tegangan tarik untuk

bahan baut, maka jumlah tarik beban,


SAMBUNGAN KELING

DISUSUN OLEH


F331 14 005


FAKULTAS TEKNIK


PALU

2.3. Sambungan Keling

A. Pendahuluan

Sampai kini sambungan paku keling masih digunakan sebagai suatu

sambungan tetap seperti pada pembuatan badan kapal terbang, ketel

uap, jembatan dan lain lain meskipun belakangan sambungan las banyak

dipakai pengganti sambungan keling.

Pada saat ini sambungan keling masih digunakan pada industri

pesawat terbang untuk memasang plat badan pesawat dimana

sambungan las tidak dapat dilakukan karena perlu dilakukan penggantian

secara rutin sehingga penggunakan sambungan keling akan memudahkan

pekerjaan, Juga sambungan ini banyak digunakan pada metal yang agak

sulit dilakukan pengelasan seperti aluminium dimana penjambungannya

dilakukan dengan menggunakan paku keling.

Beberapa contoh sambungan paku keling :

Gambar 2.48 Contoh Sambungan Keling


Pengerjaan sambungan paku keling adalah dengan memasukan

paku keling melalui suatu lubang dan kemudian bagian yang menonjol

dari paku keling kita pukul sehingga membentuk kepala kedua yang akan

mengekalkan sambungan tersebut.

Untuk paku keling dengan diameter maksimum 12 mm dapat

dikerjakan dalam keadaan dingin sedangkan untuk diameter lebih besar

paku keling perlu dipanaskan terlebih dahulu.

Contoh pengerjaan sambungan paku keling dapat dilihat seperti

pada contoh dibawah ini.

Gambar 2.49 Contoh Pengerjaan Sambungan Keling


Bahan dari paku keling dapat baja lunak, tembaga, kuningan,

aluminium atau bahan metal lainnya tetapi bahan dari paku keling dan

plat harus sesuai untuk mencegah terjadinya proses galvano yang dapat

menyebabkan terjadinya korosi.

B. Bentuk Paku Keling

Bentuk paku keling menurut bentuknya dibagi dalam 3 kelompok :

1. Paku keling dengan kepala bulat untuk pemakaian khusus misalnya

ketel uap –DIN123

2. Paku keling dengan kepala bulat untuk konstruksi biasa misalnya

penyambungan baja profil dari bangunan – DIN124

3. Paku keling dengan kepala dibenamkan untuk mendapatkan hasil

pekerjaan rata misalnya pemasangan plat pesawat terbang –DIN302.

Gambar 2.50 Bentuk Sambungan Kepala Keling


Untuk memungkinkan paku keling dapat masuk dengan baik pada

lubangnya maka diameter dari lubang harus dibuat lebih besar sedikit dari

diameter paku kelingnya dimana perbedaannya telah distandarisir.

Panjang paku keling dapat dihitung dengan rumus:

L = ΣS + ( 1,5 - 1,7 ) d

Dimana : S = Tebalnya plat atau profil

d = Diameter Paku keeling

Tabel 2.9 Standard Paku Keling Menurut DIN 123,124,302


C. Macam – Macam Sambungan Paku Keling

Macam sambungan yang umum dipakai pada sambuingan paku

keling adalah sebagai berikut :

1. Kampuh Berhimpit

Sambungan ini yang paling sederhana dengan meletakan 2 buh pelat

satu diatas yang lainnya kemudian disambung dengan paku keling.

2. Kampuh Bilah Tunggal

Disini sambungan kita lakukan dengan mengeling sebuah lajur

plat pada plat –plat yang akan disambung.

3. Kampuh Bilah Berganda

Disini sambungan kita lakukan dengan mengeling dua buah

lajur plat pada plat-plat yang akan disambung dimana plat-plat

tersebut berada diantara kedua lajur plat.

Gambar 2.51 Bentuk Sambungan Paku Keling


Sambungan paku keling dapat juga dibagi menurut pemakaiannya :

1. Sambungan paku keling yang hanya harus kuat.

Sambungan macam ini digunakan untuk sambungan pada konstruksi

jembatan, bangunan dan lain-lain.

2. Sambungan paku keling yang harus merupakan ikatan kuat dan

rapat.

Sambungan macam ini digunakan pada ketel uap.

3. Sambungan paku keling yang harus merupakan ikatan yang rapat.

Sambungan macam ini digunakan untuk reservoir zat cair atau gas

dengan tekanan rendah.

D. Perhitungan Paku Keling

1. Perhitungan Paku Keling.

Pada perhitungan kekuatan paku keling yang harus diperhatikan

adalah tegangan-tegangan yang timbul pada sambungan tersebut.

Tegangan-tegangan yang timbul terdiri dari :

1. Tegangan tarik atau tekan pada plat atau pada lajur plat untuk

kampuh bil;ah tunggal atau berganda . (σt, σd)

2. Tegangan geser pada paku keling (τ)

3. Tegangan permukaan antara plat dan paku keling. (σs)

Gambar 2.52 Bentuk Sambungan Paku Keling


Pada gambar disebelah terlihat bahwa suatu gaya P bekerja pada

suatu paku keling yang mempunyai diameter d, dan tebal plat s, maka

tegangan permukaan yang timbul karena gaya P ialah :

ds

Ps

Untuk pasangan plat dan paku keling yang sesuai misalnya untuk

paku keling K.St 34 dan Plat St 37 maka tegangan geser yang diizinkan

dari paku keling dapat diambil sebagai berikut :

Τ = 0,8. σt

Dimana σt ialah tegangan tarik dari plat.

Kalau jarak antara pinggir plat dan pusat paku keling pada arah gaya

yang bekerja sama dengan dua kali diameter paku keling (2d) , maka

tegangan permukaan yang diizinkan adalah

σs = 2,0 . σt

Dimana : σt = tegangan tarik yang diizinkan dari plat

σs = tegangan permukaaan yang diizinkan antara plat dan

paku keling

Kalau jarak antar pinggir plat dan pusat paku keling tersebut adalah

satu setengah diameter paku keling (1.5 d) maka tegangan permukaan

yang diizinkan adalah :

σs = 1,5 . σt

2. Perhitungan Banyaknya Paku Keling

Perhitungan banyaknya paku keling pada kampuh berimpit dan kampuh

bilah tunggal adalah sama karena dalam kedua hal tersebut diatas sebuah paku

keling mengalami geseran pada satu permukaan saja.

Tabel 2.10 Daftar Dari Tegangan Geser Pada Paku Keling Dengan Bahan

ST 34


Keling (rivet) adalah sebuah batang silinder pendek dengan kepala

bulat. Bagian silinder dari keling dinamakan shank atau body dan bagian

bawah dari shank adalah tail seperti ditunjukkan pada Gambar 2.53

Keling digunakan untuk membuat pengikat permanen antara plat-plat

seperti dalam pekerjaan struktur, jembatan, dinding tangki dan dinding

ketel. Sambungan keling secara luas digunakan untuk sambungan logam

ringan.[2]

Gambar 2.53 Bagian – Bagian Keling


E. Metode Pengelingan

Fungsi keling dalam sebuah sambungan adalah untuk membuat

sebuah ikatan yang kuat dan ketat. Kekuatan biasanya untuk mencegah

kegagalan dari sambungan. Keketatan biasanya agar kuat dan mencegah

kebocoran seperti pada ketel.

Gambar 2.54 Metode Pengelingan


Ketika dua plat diikat bersamaan dengan sebuah keling seperti pada

Gambar 2.54 (a), lubang dalam plat di-punching dan di-reaming.

Punching adalah metode paling murah dan digunakan untuk plat yang

relatif tipis pada suatu struktur. Drilling digunakan pada kebanyakan

pekerjaan pressure-vessel (tangki). Dalam pengelingan pressure-vessel

dan struktur, diameter lubang keling biasanya 1,5mm lebih besar dari

pada diameter nominal keling.

Pengelingan bisa dikerjakan dengan manual atau dengan mesin.

Dalam pengelingan manual, original head dari keling ditahan dengan

sebuah hammer (palu) atau batang yang berat dan kemudian bagian tail

ditempat pada die (cetakan keling) yang dipukul oleh sebuah palu, seperti

Gambar 2.54 (a). Hal ini mengakibatkan shank mengembang hingga

memenuhi lubang dan tail berubah menjadi sebuah point seperti

ditunjukkan Gambar 2.54 (b).

Dalam pengelingan mesin, die adalah bagian dari palu yang

dioperasikan dengan tekanan udara, hidrolik atau uap.

Catatan:

1. Untuk keling baja sampai diameter 12 mm, proses keling dingin

bisa digunakan sementara untuk keling diameter lebih besar, proses

pengelingan panas yang digunakan.

2. Dalam kasus keling yang panjang, hanya tail yang dipanaskan dan

bukan shank.

F. Material Keling

Material keling harus tangguh dan ulet. Keling biasa dibuat dari baja

(baja karbon rendah atau baja nikel), kuningan, aluminium atau tembaga,

tetapi ketika kekuatan dan ketahanan terhadap kebocoran adalah

pertimbangan yang utama, maka keling baja yang digunakan.

Keling secara umum diproduksi dari baja yang memenuhi Indian

Standard (Standar India) berikut:

a. IS : 1148-1982 (ditetapkan 1992) - Spesifikasi untuk batang keling

pengerolan panas ( diameter sampai 40mm) untuk struktur,

b. IS : 1149-1982 (ditetapkan 1992) – Spesifikasi untuk batang keling

baja kekuatan tinggi untuk struktur.

Keling untuk ketel diproduksi dari material menurut IS : 1990-1973

(ditetapkan 1992) – Spesifikasi untuk keling baja untuk ketel.

Catatan: Baja untuk konstruksi ketel yang sesuai adalah IS:2100-

1970 (ditetapkan 1992)- Spesifikasi untuk batang dan billet baja untuk

ketel.

Menurut Indian Standard, IS : 2998-1982 (ditetapkan 1992), material

sebuah keling harus mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari 40

N/mm2 dan perpanjangan lebih besar dari 26 persen. Keling ketika

panas harus lurus tanpa retak untuk diameter 2,5 kali diameter

shank. Keling dibuat dengan cold heading atau hot forging.

G. Tipe Kepala Keling

Kepala keling dikelompokkan ke dalam 3 jenis sesuai standar India

1. Kepala keling secara umum (di bawah diameter 12 mm) sesuai

dengan IS : 2155-1982 (ditetapkan 1996) seperti Gambar 2.55

2. Kepala keling secara umum (diameter 12mm sampai 48mm) sesuai

dengan IS : 1929-1982 (ditetapkan 1996) seperti Gambar 2.56.

3. Kepala keling untuk ketel (diameter 12mm sampai 48mm) sesuai

dengan IS : 1929-1961 (ditetapkan 1996) seperti Gambar 2.57

Gambar 2.55 Kepala Keling Diameter dibawah 12 mm


Gambar 2.56 Kepala Keling Diameter Sampai 48 mm


Gambar 2.57 Kepala Keling Untuk Ketel


H. Tipe Sambungan Keling

Ada dua tipe sambungan keling, tergantung pada plat yang

disambung.

1. Lap Joint (sambungan 2 lapis)

Lap joint adalah sambungan yang mana dua plat disambung

bersama-sama, seperti terlihat pada Gambar 2.58 dan Gambar 2.59.

2. Butt Joint (sambungan 3 lapis)

Butt Joint adalah sambungan yang mana plat utama ditutup oleh dua

plat lain. Plat penutup dikeling bersama-sama dengan plat utama, seperti

pada Gambar 2.60. Ada 2 jenis butt joint, yaitu:

a. Single strap butt joint, dan

b. Double strap butt joint.

Gambar 2.58 Sambungan Lap Joint Single & Double


Gambar 2.59 Sambungan Lap Joint Triple


Gambar 2.60 Butt Joint


I. Kegagalan Sambungan Keling

Sebuah sambungan keling bisa gagal dengan cara sebagai berikut:

a. Keretakan pada sudut plat. Keretakan ini dapat dihindari dengan

mencegah margin, m = 1,5.d, dimana d adalah diameter dari lubang

keling, seperti pada Gambar 2.61.

b. Retak pada seluruh plat. Akibat tegangan tarik pada plat utama, plat

utama atau penutup plat bisa retak seluruhnya seperti pada Gambar

2.62. Dalam kasus ini, kita hanya membahas satu panjang kisar

(pitch) dari plat. Ketahanan yang diberikan oleh plat melawan

keretakan dinamakam ketahanan retak (tearing resistance) atau

kekuatan retak (tearing strength) atau nilai keretakan (tearing value)

dari plat.

Gambar 2.61 Retak Pada Plat & Seluruh Plat


Misalkan p = Pitch dari keling,

d = Diameter dari lubang keling,

t = Ketebalan plat, dan

σt = Tegangan tarik yang diijinkan untuk material plat.

Kita mengetahui bahwa luas keling per panjang

pitch adalah:

At = (p – d)t

Ketahanan retak (Pt) dari plat per panjang plat adalah:

Pt = At.σt = (p – d).σt

Ketika ketahanan retak Pt lebih besar dari pada beban yang

diterapkan (P) per panjang pitch, maka tipe ini tidak akan terjadi

keretakan.

c. Pergeseran keling. Plat yang dihubungkan dengan keling yang

mengalami tegangan tarik pada keling, dan jika keling tidak sanggup

menahan tegangan, maka keling akan bergeser seperti pada Gambar

11. Ketahanan yang diberikan oleh keling terhadap geseran

dinamakam ketahanan geser (shearing resistance) atau kekuatan

geser (shearing strength) atau nilai pergeseran (shearing value) dari

keling.

Gambar 2.62


Misalkan d = Diameter dari lubang keling,

τ = Tegangan geser yang dijinkan untuk material keling,

dan

n = Jumlah keling per panjang pitch.

Kita mengetahui luas pergeseran,

Jadi ketahanan pergeseran yang dibutuhkan dari keling per

panjang pitch adalah:

Ketika ketahanan pergeseran PS lebih besar dari pada beban yang

diterapkan (P) per panjang pitch, maka tipe ini akan terjadi

kegagalan/kerusakan.

d. Perubahan bentuk (crushing) pada plat atau keling. Kadang-kadang

kenyataannya keling tidak mengalami geseran di bawah tegangan

tarik, tetapi bisa rusak (berubah bentuk) seperti pada Gambar 12.

Akibat ini, lubang keling menjadi berbentuk oval dan sambungan

menjadi longgar. Kerusakan keling yang demikian juga dinamakan

sebagai kerusakan bantalan (bearing failure). Ketahanan yang

diberikan oleh keling terhadap perubahan bentuk dinamakam

ketahanan perubahan bentuk (crushing resistance) atau kekuatan

perubahan bentuk (crushing strength) atau nilai perubahan bentuk

(bearing value)

Gambar 2.63 Perubahan Bentuk Paku Keling


Kita mengetahui bahwa luas crushing per keling adalah:

AC = d.t

Total luas crushing = n.d.t

dan ketahanan crushing yang dibutuhkan untuk merusak keling per

panjang pitch adalah:

PC = n.d.t.σc

Ketika ketahanan crushing Pc lebih besar dari pada beban yang

diterapkan (P ) per panjang pitch, maka tipe ini akan terjadi

kegagalan/kerusakan.

Catatan: Jumlah keling karena geser akan sama dengan jumlah keling

karena crushing.

J. Kekuatan dan Efisiensi Sambungan Keling

Kekuatan sambungan keling didefinisikan sebagai gaya maksimum

yang dapat diteruskan tanpa mengakibatkan kegagalan. Kita dapat

melihat bagian 4.6 bahwa Pt, Ps dan Pc adalah tarikan yang diperlukan

untuk meretakkan plat, menggeser keling dan merusakkan keling.

Efisiensi sambungan keling didefinisikan sebagai rasio kekuatan

sambungan keling dengan kekuatan tanpa keling atau plat padat. Kita

sudah membahas bahwa kekuatan sambungan keling adalah Pt, Ps dan

Pc. Kekuatan tanpa keling per panjang pitch adalah:

P = p.t.σt

Efisiensi sambungan keling η adalah:

K. Sambungan Keling untuk Struktur

Sambungan keling dikenal sebagai Lozenge joint yang

digunakan untuk atap, jembatan atau balok penopang dan lain-lain

adalah ditunjukkan pada Gambar 1.13.

Misalkan b = Lebar dari plat,

t = Ketebalan plat, dan

d = Diameter dari lubang keling.

Dalam perancangan Lozenge joint, mengikuti prosedur sebagai berikut:

Gambar 2.64 Sambungan Keling Untuk Struktur


1. Diameter keling.

Diameter lubang keling diperoleh dengan menggunakan rumus Unwin‟s,

yaitu:

d = 6 t

Tabel 2.11: Ukuran keling untuk sambungan umum, menurut IS: 1929 –

1982.

2. Jumlah keling.

Jumlah keling yang diperlukan untuk sambungan dapat diperoleh dengan

tahanan geseran atau tahan crushing dari keling.

Misalkan Pt = Aksi tarik maksimum pada sambungan. ini adalah

tahanan retak dari plat pada bagian luar yang hanya

satu keling.

n = Jumlah keling

Karena sambungan adalah double strap butt joint, oleh karena itu

dalam double shear (geser). Itu diasumsikan bahwa tahanan sebuah

keling pada double shear adalah 1,75 kali dari pada single shear.

3. Ketebalan butt strap (plat pengikat ujung/penutup) Ketebalan butt

strap,

t1 = 1,25t, untuk cover strap tunggal

= 0,75t, untuk cover strap ganda (double)

4. Efisiensi sambungan

Hitung tahanan-tahanan sepanjang potongan 1-1, 2-2, dan 3-3. Pada

potongan 1-1, di sini hanya 1 lubang keling.

Jadi tahanan retak dari sambungan sepanjang 1-1 adalah:

Pt1 = (b - d).t.σt

Tahanan retak dari sambungan sepanjang 2-2 adalah:

Pt2 = (b - 2d).t.σt + kekuatan satu keling di depan potongan 2-2

(Untuk keretakan plat pada potongan 2-2, keling di bagian depan

potongan 2-2 yaitu pada potongan 1-1 harus yang pertama patah)

Dengan cara yang sama pada potongan 3-3 di isni ada 3 lubang keling.

Tahanan retak dari sambungan sepanjang 3-3 adalah:

Pt3 = (b - 3d).t.σt + kekuatan satu keling di depan potongan 3-3

Nilai dari Pt1, Pt2, Pt3, Ps atau Pc adalah kekuatan sambungan.

Kita mengetahui bahwa kekuatan plat tanpa keling adalah:

P = b.t.σt

Efisiensi sambungan,

Catatan: Tegangan yang diijinkan dalam sambungan struktur adalah lebih

besar dari pada yang digunakan dalam desain pressure vessel. Nilai

berikut biasa dipakai.

Untuk plat dalam tarikan = 140 Mpa Untuk keling dalam geser = 105 Mpa

Untuk crushing dari keling dan plat Geser tunggal = 224 MpaGeser ganda

= 280 Mpa.

5. Pitch dari keling diperoleh dengan menyamakan kekuatan tarik

sambungan dan kekuatan geser keling. Tabel berikut menunjukkan nilai

pitch menurut Rotscher.

Tabel 2.12: Pitch dari keling untuk sambungan struktur

6. Pitch terkecil (m) harus lebih besar dari pada 1,5.d

7. Jarak antara baris dari keling adalah 2,5d sampai 3d.

L. Sambungan Keling dengan Beban Eksentris

Ketika garis aksi dari beban tidak melewati titik pusat dari

sistem keling dan seluruh keling tidak menerima beban yang sama, maka

sambungan ini dinamakan sambungan keling beban eksentris, seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.65 (a). Beban eksentris menghasilkan geser

sekunder diakibatkan oleh kecenderungan gaya untuk memutar

sambungan terhadap pusat gravitasi yang menimbulkan geser.

Misalkan P = Beban eksentris sambungan, dan

e = Eksentrisitas beban yaitu jarak antara garis aksi beban

dan pusat sistem keling.

Gambar 2.65 Sambungan Keling Beban Eksentris


Prosedur berikut ini untuk merancang sambungan keling beban eksentris;

1. Tentukan pusat gravitasi G dari sistem keling.

2. Masukkan dua gaya P1 dan P2 pada pusat gravitasi G dari sistem

keling. Gaya-gaya ini adalah sama dan berlawanan arah dengan P seperti

pada Gambar 15 (b).

3. Asumsikan bahwa seluruh keling adalah sama ukurannya, pengaruh

P1 = P adalah untuk menghasilkan beban geser langsung pada setiap

keling yang sama besarnya. Oleh karena itu beban geser langsung setiap

keling adalah:

4. Pengaruh P2 = P adalah untuk menghasilkan momen putar yang

besarnya P.e yang cenderung memutar sambungan terhadap pusat

gravitasi G dari sistem keling searah jarum jam. Akibat momen putar,

dihasilkan beban geser sekunder. untuk menentukan beban geser

sekunder, dibuat asumsi sebagai berikut:

a. Beban geser sekunder adalah sama dengan jarak radial keling dari

pusat gravitasi sistem keling.

b. Arah beban geser sekunder adalah tegak lurus dengan garis pusat

keling terhadap pusat gravitasi sistem keling.

Kita mengetahui bahwa jumlah momen putar eksternal akibat beban

eksentris dan momen tahanan internal dari keling harus sama dengan nol.

5. Beban geser utama dan sekunder dapat ditambahkan untuk

menentukan resultan beban geser (R) pada setiap keling seperti pada

Gambar 1.14 (c). Besarnya R menjadi:

Ketika beban geser sekunder pada setiap keling adalah sama, kemudian

keeling menerima beban yang besar yang mana sudut antara beban

geser utama dan beban geser sekunder menjadi minimum. Jika tegangan

geser yang diijinkan (τ), diameter lubang keling

dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut:

BAB III

PERHITUNGAN

3.1 Sambungan Keling

Tabel 3.1 Tegangan geser pada keling bahan St-34


Asumsi : Karena pada soal diketahui bahwa keling berbentuk kampuh

berhimpit dengan 3 baris paku, maka tegangan geser yang digunakan

antara 50-60 Mpa. Sehingga yang diambil adalah 55 Mpa.

Gambar Perhitungan Keling

Dik = P = 50 Kn = 50x103 N

e = 650 mm

n = 9

= 55 n/mm2 = 55 Mpa

Dit = Diameter Keling (d) ... ?

Peny =

Diagram Benda Bebas (DBB)

Menghitung Beban Geser Utama

Ps =

=

= 5555,55 N

Dimana : P = Beban (N)

N = Jumlah Keling

Menghitung Momen Puntir

Rumus = P x e

= 50x103 N x 650 mm

= 32,5 x 106 N.mm

Dari gambar DBB kita dapat menentukan bahwa

L1 = L3 = L7 = L9 = √( ) ( )

= √ ( )

= √

= 176,77 mm

L2 = L8 = 125 mm

L4 = L6 = 125 mm

Persamaan Momen Puntir

P x e =

((L1)2 + (L2)2 +(L3)2 + (L4)2 + (L5)2 + (L6)2 + (L7)2 +

(L8)2 + (L9)2)

Karena L1 = L3 = L7 = L9

L2 = L8

L4 = L8

Maka :

P x e =

(4(L1)

2 + 2(L2)2 + 2(L4)

2)

50x103 x 650 =

(4(176,77)2 + 2(125)2 + 2(125)2)

50x103 x 650 =

(124990,53 + 31250 + 31250)

50x103 x 650 =

(187490,53)

F1 =

Dimana : P = Beban (N)

e = Jarak (mm)

F1 = 30641,87 N

( F2 = F8 ) = F1 x

= 30641,87 x

= 21667,89 N (L2=L8)

(F3=F7=F9=F1) = F1 x

= 30641,87 x

= 30641,87 N (L3=L7=L9=L1)

( F4 = F6 ) = F1 x

= 30641,87 x

= 21667,89 N (L4=L6)

Beban terbesar pada keling yaitu 3,6,9 maka sudut antara beban

geser utama dan beban geser sekunder untuk keling adalah :

Cos 3 = Cos 4 =

=

= 0,707

Resultan beban geser pada keling 3,6,9 adalah :

R3=R9 = √( ) ( )

=√( ) ( ) (

= √

= 34792,19 N

R6 = Ps + F6

= 5555,55 + 21667,89

= 27223,44 N

Yang digunakan adalah resultan yang terbesar (Rmax) maka dipilih

R3 = R9 = Rmax = 34792,19 N

Rmax =

x d2 x

34792,19 =

x d2 x 55

34792,19 = 43,175 d2

d2 =

d2 = 805,841

d = 28,38 mm = 27 mm

Jadi diameter keling adalah 27 mm. Dari diameter keling dapat

diketahui diameter lubang keling, dengan melihat tabel dibawah :

Tabel 3.2 Ukuran keling untuk sambungan umum IS :1929 - 1982


Dengan diameter keling 27 mm, sehingga diameter lubang keling

adalah 28,5 mm.

Menentukan kepala keling (diameter 12 mm samai 48 mm),dapat

dilihat sesuai IS : 1929-1961 (ditetapkan 1996)

Gambar 3.1 Ukuran Keling Snap Head


Menghitung tinggi kepala keling

Tinggi Kepala Keling = 0,7 x d

= 0,7 x 27

= 18,9 mm

Menghitung lebar kepala keling

Lebar Kepala Keling = 1,6 x d

= 1,6 x 27

= 43,2 mm

Hasil perhitungan keling

Diameter Keling = 27 mm

Diameter Lubang keling = 28,5 mm

Tinggi Kepala Keling = 18,9 mm

Lebar Kepala Keling = 43,2 mm

3.2 Sambungan Las

Mencari berat pada plat

Luasan Segitiga

A =

Alas x Tinggi

=

200 mm x 200 mm

=

40000

= 20000 mm2

Luasan Persegi (1)

A = Panjang x Lebar

= 600 mm x 300 mm

= 180000 mm2

Luas Persegi (2)

A = Panjang x Lebar

= 200 mm x 100 mm

= 20000 mm2

Luasan Persegi (3)

A = Panjang x Lebar

= 370 mm x 370 mm

= 136900 mm2

Luasan Total (Atot)

Atot = Asegitiga + Apersegi (1) + Apersegi (2) + Apersegi (3)

= 20000 + 180000 + 20000 + 136900

= 356900 mm2

Volume plat (Vplat)

Vplat = Atot x Tebal Plat

= 356900 x 15

= 5353500 mm3

Sehingga berat pada plat adalah :

Dik = Berat Jenis Plat = 7850 Kg/m3

Volume Plat = 5353500 mm3

= 5,353 x 10 -3 m3

Maka :

m = Berat Jenis x Volume Plat

= 7850 Kg/m3 x 5,353 x 10 -3 m3

= 42,02 Kg

Beban Pada Plat :

F = Massa (m) x Percepatan Gravitasi ( )

= 42,02 x 9,81

= 412,12 Kg.m/s2

= = 412,12 N

Sehingga beban pada plat adalah 412,12 N

Menghitung Las Penampang Persegi

Diketahui :

P = 412,12 N

L = 50 mm

b = 100 mm

e = 500 mm

max = 55 Mpa = 55 N/mm2

Sambungan las menerima tegangan geser utama dan tegangan

bending. Luas leher untuk las fillet persegi adalah :

A = t (2b + 2L)

= 0,707 s (2b + 2L)

= 0,707 s (2 x 100 + 2 x 50) t = 0,707

= 212,1 s mm2

Tegangan Geser Utama

=

=

=

N/mm2

Tegangan Bending

M = P x e = 412,12 x 500

= 206060 N.mm

Dari Tabel 3.3 dibawah untuk bagian las persegi, nilai section

modulus :

Tabel 3.2 Section Modulus Las Persegi


Z = t ( bL +

)

= 0,707 s ( 100 x 50 +

)

= 5891,66 s mm3

Tegangan Bending

b =

=

=

N/mm2

Tegangan Geser Maksimum

max =

√

55 =

√(

) (

)

55 =

s =

= 0,31 mm

Menghitung Las Poros Pejal

Diketahui :

D = 50 mm

S = 12,5 mm

P = 412,12 N

E = 500 mm

Luas leher untuk las fillet melingkar :

A = t x D

= 0,707 s x D

= 0,707 x 15 x 3,14 x 50

= 1664,98 mm2

Tegangan Geser Utama :

=

=

= 0,247 N/mm2

= 0,247 Mpa

Momen Bending :

M = P x e

= 412,12 x 500

= 206060 N.mm

Dari tabel 3.3 untuk las melingkar kita dapat menentukan section

modulus :

Tabel 3.3 Section Modulus Las Melingkar


Z =

=

=

= 17343,59 mm3

Tegangan Bending :

b =

=

= 11,88 N/mm2

= 11,88 Mpa

Tegangan Norma Maksimum :

t (max) =

+

√

=

(11,88) +

√

= 5,94 + 5,94

= 11,88 Mpa

Tegangan Geser Maksimum :

max =

√

=

√

= 5,94 Mpa

3.3 Sambungan Baut

Diketahui :

W = 412,12 N

L = 500 mm

L1 = 30 mm

L2 = 280 mm

n = 4

= 55 N/mm2 = 55 Mpa

Beban Geser Utama Setiap Baut

Ws = W/n

= 412,12 N / 4

= 103,03 N

Beban Setiap Baut Per Unit Jarak w adalah :

w =

( )

=

( )

=

= 1,299 N/mm

Ketika beban baut yang terbesar adalah pada jarak L2 dari sisi tepi,

sehingga beban baut terbesar adalah :

wt = 1,299 x 280

= 363,78 N

wte =

+

((wt)2 + 4 (ws)2))1/2

=

+

((363,78)2 + 4 (103,03)2))1/2

=

+

(174796,6)1/2

= 181,89 + 0,5 ( 418,086)

= 390,93 N

Sehingga diameter core pada baut adalah sebagai berikut :

Wte =

dc2 x

390,93 =

dc2 x 55

390,93 = 43,175 dc2

dc2 =

dc2 = 9,054

dc = 3,009 mm = 3,141 mm (M4)

Dari tabel standard dimensi baut dapat ditentukan :

Tabel 3.4 Dimensi Standard ISO Untuk Ulir


Dari hasil tersebut dapat ditentukan Tinggi kepala & lebar kepala baut

dengan menggunakan dimeter baut :

Tinggi Kepala Baut = 0,7 x d

= 0,7 x 4,000

= 2,8 mm

Lebar Kepala Baut = 2 x d

= 2 x 4

= 8 mm

Hasil dimensi pada baut :

Ukuran Baut M4

Nominal Diameter : 4,000 mm

Diameter core : 3,141 mm

Pitch : 0,7 mm

Depth Of Thread : 0,429 mm

Tinggi Kepala Baut : 2,8 mm

Lebar Kepala Baut : 8 mm

DAFTAR PUSTAKA

Khurmi RS Gupta, JK., 2005, Text Book of Machine Design Eurasia, Publising

House, ltd Ram Nagar, New Delhi

Sularso, K. Suga., 2002, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, PT.

Pradnya Paramita, Jakarta

Santoso Andri,2014,”Tugas Elemen Mesin I”,Jurusan Teknik Mesin Universitas

Tadulako, Palu

laporan tugas elemen mesin i (sambungan keling)

Documents