P ndahuluan alat sambung

Transkripsi

1 SAMBUNGAN STRUKTUR BAJA Dr. IGL Bagus Eratodi

2 Pendahuluan Konstruksi baja merupakan kesatuan dari batangbatang yang tersusun menjadi suatu struktur. Hubungan antar batang dalam struktur baja berupa sambungan. Peran sambungan tak kalah penting dari batangbatang penyusun. Perancanaan sambungan menyesuaikan karakteristik batang yang disambung. Konsep perencanaan sambungan: aman, hemat bahan/ekonomis, mudah dibuat dan mudah dikerjakan. Sambungan menggunakan alat sambung

3 Jenis Alat Sambung Baut (Bolt) Baut hitam Baut mutu tinggi (High Tension Bolt/High Strength Bolt) Paku keling (Rivet) Las (Weld) Dari sisi kekakuan sambungan maka sambungan las yang paling kaku. Selanjutnya sambungan dengan paku keling yang memberikan kekakuan yang lebih baik dari sambungan baut.

4 Sambungan diperlukan jika a. Batang standar kurang panjang (menyambung batang mencapai panjang tertentu) b. Untuk meneruskan gaya dari elemen satu ke elemen yang lain (misal: kolom dan balok, pelat, dsb.) c. Sambungan truss (menyusun batang-batang penyusun rangka batang, biasanya menggunakan pelat simpul untuk media penyambung) d. Sambungan sebagai sendi gerber (hubungan antar balok secara memanjang yang dibuat sendi) e. Untuk membentuk batang tersusun (kesatuan batang yang disusun membentuk satu kesatuan batang). f. Terdapat perubahan tampang (tampang batang berubah pada suatu elemen struktur).

5 Syarat Sambungan Baja Kuat, aman, dan ekonomis Sambungan dibuat dengan memperhatikan aspek estetis Mudah dilaksanakan, baik saat pabrikasi maupun pelaksanaan di lapangan Pada satu titik sambungan tidak menggunakan alat sambung yang berbeda-beda.

6 Transfer Gaya Pada sambungan baut dan paku keling kemungkinan dapat terjadi transfer gaya pada batang-batang yang disambung dengan mekanisme: Tumpu Gesek Pada sambungan las transfer gaya terjadi secara langsung melalui bidang las

7 Mekanisme Tumpu dan Gesek Pada sambungan tipe tumpu lubang sambungan terisis penuh oleh alat sambung (baut, paku keling) sehingga terjadi kontak antara bidang permukaan alat sambung dan lubang sambungan (menempel). Pada sambungan tipe gesek terjadi jepitan antara alat sambung dan batang yang disambung karena terjadi kekangan akibat proses pengencangan. Jepitan menimbulkan tahanan geser antara batang-batang yang disambung.

8 p = N tu + mn u dimana: p = kekuatan sambungan N tu mn u = kekuatan tumpu/gaya tumpu = tahanan gesek akibat jepitan

9 Tipe kegagalan sambungan a. Kegagalan geser baut, baut patah b. Kegagalan geser pelat, retak pada pelat muka atau pelat antara dua lubang baut c. Kegagalan tumpu baut, hancurnya permukaan selimut baut yang menumpu pada pelat d. Kegagalan tumpu pelat, hancurnya bidang penumpu pada pelat e. Kegagalan tarik baut, baut patah akibat gaya tarik f. Kegagalan lentur baut, baut mengalami lenturan yang berlebihan (bengkok) g. Kegagalan tarik pelat, pelat mengalami retak pada lubang baut

10

11 Klasifikasi Sambungan Berdasarkan kemampuan batangbatang sambungan untuk berotasi: Sambungan kaku Sambungan semi kaku Sambungan sederhana

12 Sambungan kaku o Sambungan memiliki kekakuan cukup untuk mempertahankan sudut-sudut antara komponen struktur yang disambung. o Deformasi titik kumpul harus sedemikian rupa sehingga tidak terlalu berpengaruh terhadap distribusi gaya maupun terhadap deformasi keseluruhan struktur.

13

14 .

15 Sambungan semi kaku Sambungan tidak memiliki kekakuan cukup untuk mempertahankan sudut-sudut antara komponen struktur yang disambung, namun mampu memberi kekangan yang dapat diukur terhadap perubahan sudut. Pada sambungan semi kaku, perhitungan kekakuan, penyebaran gaya, dan deformasinya harus menggunakan analisis mekanika yang hasilnya didukung oleh percobaan eksperimental

16 Sambungan Sendi Sambungan pada kedua ujung komponen yang disambung tidak ada momen. Sambungan sendi harus dapat berubah bentuk agar memberikan rotasi yang diperlukan pada sambungan. Sambungan tidak boleh mengakibatkan momen lentur terhadap komponen struktur yang disambung. Detail sambungan harus mempunyai kemampuan rotasi yang cukup. Sambungan harus dapat memikul gaya reaksi yang bekerja pada eksentrisitas yang sesuai dengan detail sambungannya.

17

18 Sambungan Baut Pelubangan dengan bor atau hydraulic puncher Hydraulic puncher menimbulkan tegangan sisa (residual stress) akibat bekerjanya tegangan yang besar sewaktu pelubangan. Lubang bor hydraulic puncher lebih kecil (± 3 mm) dari lubang rencana, setelah di-pucher dibesarkan dengan bor. Proses ini sekaligus untuk membersihakn retak-retak baja di sekitar lubang puncher. Beberapa contoh bentuk sambungan baut disajikan pada gambar berikut.

19

20 Ukuran diameter lubang Menurut PPBBI Baut hitam : Ø lubang = Ø baut + 1 mm Baut mutu tinggi : Ø lubang = Ø baut + 2 mm Menurut AISC Didasarkan pada diameter efektif Ø efektif = Ø baut + 2 x 1/16

21 Jarak lubang s 1 s s s 1 a. Sambungan terdiri dari satu baris penyambung 1,5Ø s 1 3Ø atau 6t 2,5Ø s 7Ø atau 14t Dimana: Ø = diameter baut t = tebal terkecil bidang yang disambung

22 s 1 g g g s 1 s 1 s s s 1 b. Sambungan lebih dari satu baris yang tak bersilang 1,5Ø s 1 3Ø atau 6t 2,5Ø s 7Ø atau 14t 2,5Ø g 7Ø atau 14t dimana: Ø = diameter baut t = tebal terkecil bagian yang disambung g = jarak antar baut vertikal terhadap arah gaya

23 s 1 g g g s 1 s 1 s 2 s 2 s 2 s 1 c. Sambungan lebih dari satu baris yang bersilang 1,5Ø s 1 3Ø atau 6t 2,5Ø g 7Ø atau 14t s 2 7Ø 0,5g atau s 2 14t 0,5g dimana: Ø = diameter baut t = tebal terkecil bagian yang disambung g = jarak antar baut vertikal terhadap arah gaya

24 Tegangan ijin baut hitam Pada sambungan baut dan paku keling dikenal adanya istilah tegangan-tegangan geser, tarik, tumpu dan kombinasinya. Pengertian tegangan geser disini adalah tegangan yang timbul pada alat sambung di bidang pertemuan batang yang disambung. Tegangan yang timbul dapat menyebabkan patahnya alat sambung, patah geser. Terdapat dua kemungkinan mekanisme patah geser pada alat sambung, tergantung pada metode penyambungannya. Sambungn potongan tunggal Sambungan potongan ganda

25 Pada sambungan potongan tunggal hanya terdapat satu bidang geser yang merupakan tempat kemungkinan terjadi patah geser alat sambung. Pada sambungan potongan gandat terdapat 2 bidang geser yang merupakan tempat kemungkinan terjadinya patah geser alat sambung

26 Tegangan ijin 0, 6 Tegangan geser : Tegangan tarik : ta 0, 7 Tegangan tumpu : tu 1, 5 bila s 1 2Ø bila 1,5Ø s 1 2Ø tu 1, 2 Apabila terjadi kombinasi antara tegangan tarik aksial ( ta ) dan tegangan geser ( ) maka tegangan idiilnya ( i ) tidak boleh melebihi: 2 i ta 3 2

27 Baut mutu tinggi Direkomendasi ASTM dan mudah diperoleh di Indonesia (A-325, A-490). Dibuat dengan kada karbon kurang dari 0,3%. Kekuatan sangat tergantung dari diameter batang bautnya. No dia baut teg tarik ultimit teg leleh (min) pada reg 0,2% 1 2 1/2 s/d 1 inchi 120 Ksi 92 Ksi (12,7 s/d 25,4 mm) (825 MPa) (635 Mpa) 11/8 sd 11/2 inchi 105 Ksi 81 Ksi (28,6 s/d 38,1 mm) (725 Mpa) (560 Mpa)

28 Kekuatan baut mutu tinggi a. Tipe geser 1) Kekuatan per baut terhadap geser : N 2) Kekuatan per baut terhadap tarik aksial: beban statis : N t = 0,6 N o beban bolak-balik : N t = 0,5 N o 3) Kombinasi antara tarik dan geser: N g F.n.(N SF SF = Safety factor = 1,4 N o = beban tarik awal F = faktor geser permukaan o 1,7T) n = Jumlah bidang geser F.n. SF g N o T = Gaya tarik aksial yang bekerja

29 Faktor geser permukaan (F) Keadaan permukaan Nilai F Bersih 0,35 Digalvanis 0,16-0,26 Dicat 0,07-0,10 Berkarat, dengan pembersihan karat yang lepas dibersihkan dengan sand blasting 0,45-0,70 0,40-0,70

30 b. Tipe tumpu 1) tegangan geser : 2) tegangan tarik aksial : 0, 6 ta 0, 7 1, 5 3) tegangan tumpu : jika s 1 2Ø tu 1, 2 tu jika 1,5Ø s 1 2Ø tegangan dasar baut untuk 3) nilai ijin adalah yang terkecil antara tegangan dasar ijin baut dan pelat yang disambung. 4) tegangan geser dan tarik 2 ta 3 i

31 Paku Keling Tegangan geser : Tegangan tarik : Tegangan tumpu : jika s 1 2Ø Tegangan kombinasi : 0, 8 ta 0, 8 tu 2, 0 1, 6 tu jika 1,5Ø s 1 2Ø 2 i ta 1, 56 2 Prinsip perhitungan kekuatan sambungan paku keling sama dengan baut, perbedaan ganya terdapat pada perhitunga kekuatan tegangan ijinnya.

32

33 Sambungan Momen Sambungan yang mendukung momen Terjadi pada struktur yang bersifat kaku (portal baja) Sambungan batang yang mengalami lenturan (gelagar) Sambungan pada konsul (korbel baja) Pada sambungan, setiap alat sambung mendukung beban dengan orientasi terhadap sumbunya. Besarnya beban tergantung dari jarak alat sambung terhadap pusat berat sambungan.

34 Pv 1 2(x2,y2) Ph 1 Ph 2 P 1(x1,y1) R 1 R 2 Pv 2 O(0,0) M Ph 4 Pv 4 R 4 Ph 3 R 3 3(x3,y3) 4(x4,y4) Akibat momen R R iv ih M.x 2 x M.y 2 x i i y y 2 2 Akibat P di titk pusat P P v h P n P n v h Pv 3

35 Konsep stabilitas Mn M Mn = (P 1.R 1 +P 2.R 2 + +P n.r n ) R i2 = X i2 + Y i 2 P i P iv dan P ih Momen internal diperhitungkan terhadap pusat berat susunan baut (titik O). Absis (x) dan ordinat (y) merupakan lengan P v dan P h. P i.r i = P iv.x i + P ih.y i Mn = (P iv.x i + P ih.y i )

36 Sambungan Las Dua macam sistem pengelasan: Las menggunakan gas acetylen (gas karbit) dan oksigen. Untuk pengelasan ringan dengan bahan yang tipis. Elektroda las las listrik. Arus listrik dialirkan melalui elektroda pada batang yang akan disambung, terjadi hubungan pendek yang mengakibatkan batang dan elektroda meleleh bersama-sama. Klasifikasi elektroda JIS (Japan Industrial Standard), BS (British Standard), yang umum sesuai dengan AWS (American Welding Society) dan ASTM (American Standard for Testing Materials). E XXab

37 E XXAB E XXX A B Electrode Bilangan (2 atau 3 angka) yang menunjukkan kuat tarik ultimit minimum (Ksi) Bilangan yang menunjukkan posisi pengelasan yang sesuai untuk elektroda ini angka 1 : pengelasan segala posisi angka 2 : pengelasan horisontal dan miring angka 3 : pengelasan terbaring Bilangan yang menunjukkan jenis arus listrik (AC atau DC) serta polaritasnya Contoh : E : kuat tarik ultimit ; 60 Ksi 1 : pengelasan segala posisi 3 : bisa dengan arus AC maupun C

38

39

40

41

42 BERBAGAI BAGIAN LAS

43

44 LAS TUMPUL

45 Penjelasan Las Tumpul Penetrasi Penuh: las tumpul di mana terdapat penyatuan antara las dan bahan induk sepanjang kedalaman penuh sambungan. Las Tumpul Penetrasi Sebagian: las tumpul di mana kedalaman penetrasi lebih kecil daripada kedalaman penuh sambungan. Ukuran las Ukuran las adalah jarak antara permukaan luar las (tidak termasuk perkuatannya) terhadap kedalaman penetrasinya yang terkecil. Khusus sambungan antara dua bagian yang membentuk T atau siku, ukuran las penetrasi penuh adalah tebal bagian yang menumpu.

46 L A S T U M P U L

47 Tebal rencana las Tebal rencana las ditetapkan sebagai berikut: a) Las Tumpul Penetrasi Penuh: tebal rencana las untuk las tumpul penetrasi penuh adalah ukuran las; b) Las Tumpul Penetrasi Sebagian: tebal rencana las untuk las tumpul penetrasi sebagian ditetapkan sesuai dengan ketentuan dibawah ini: (i) Sudut antara bagian yang disambung 60 Satu sisi: Dua sisi: t t =(d - 3) mm t t =(d 3 + d 4-6) mm (ii)sudut antara bagian yang disambung > 60 Satu sisi: Dua sisi: t t =d mm t t =(d 3 + d 4 ) mm dengan d adalah kedalaman yang dipersiapkan untuk las (d 3 dan d 4 adalah nilai untuk tiap sisi las).

48 Panjang efektif Panjang efektif las tumpul adalah panjang las ukuran penuh yang menerus. Luas efektif Luas efektif las tumpul adalah perkalian panjang efektif dengan tebal rencana las.

49 t t w t t 1. Pengantar t w t w t t Perkuatan t w w Las sudut konkaf t w w Las sudut konveks t w w t t Sela akar t w w Las sudut sela akar

50 Kekuatan Las P sin 2.A a 3cos 2 a a.a a A Ln Lbr a tegangan dasar ijin elektroda sudut yang dibentuk oleh arah gaya dan bidang geser las Luas penampang las = Ln.a panjang bersih las panjang kotor las Tebal rigi-rigi las Secara umum, P = K..A, dengan nilai K tergantung oriantasi sambungan dan cara pengelasan. K diperhitungkan untuk mengantisipasi efisiensi dan defisiensi pengelasan.

51 Lihat buku! Lanjutan..

52 Terima kasih!