SAMBUNGAN LAS Mengelas adalah menyambung dua bagian logam dengan cara memanaskan sampai suhu lebur dengan memakai bahan pengisi atau tanpa bahan pengisi. Dalam sambungan las ini, yang akan dibahas hanya bagaimana cara menghitung kekuatan hasil pengelasan saja, sedangkan bagaimana teknik pengelasan serta teorinya, akan diterangkan secara lebih terinci pada kuliah teknologi mekanik. Sistim sambungan las ini termasuk jenis sambungan tetap dimana pada konstruksi dan alat permesinan, sambungan las ini sangat banyak digunakan. Untuk menghitung kekuatan sambungan las ini, disesuaikan dengan cara pengelasannya serta jenis pembebanan yang bekerja pada penampang yang dilas tersebut. 6.1 PERHITUNGAN KEKUATAN SAMBUNGAN LAS. 6.1.1 Sambungan Tumpu ( Butt Joint ). Bila sambungan las ini menerima gaya luar ( gambar diatas ), maka sambungan tersebut akan putus tertarik, sehingga tegangan yang terjadi pada bahan las : σ = Luas penampang yang akan putus : A = L. t
Dimana : L = lebar yang dilas. T = tebal plat yang dilas. 6.1.2 Sambungan las sudut. Untuk sambungan las sudut ini, kemungkinan akan putus akibat gaya luar adalah tertarik maka : Untuk menentukan las penampang yang akan putus pada sambungan sudut ini pada luas penampang yang paling kecil, untuk ni dicari jarak yang terpendek dari segitiga ABC ( lihat gambar ). Perhatikan gambar : AC = AB = leher las = t Dari gambar terlihat jarak yang terpendek adalah : AD < AC dan AB AD = AC sin 45⁰ AD = 0,707 AC == AD = 0,707 t = t
Maka luas penampang yang mungkin putus : A = L X Ad = L t === σ = = = F = σ Ada beberapa macam sistim pengelasan sudut yaitu : a. Las sudut melintang tunggal. Untuk sistim sambungan sudut ini, gaya yang mampu ditahan : F = σ b. Las sudut melintang ganda. Untuk sistim sambungan ini, dikarenakan ada dua penampang las ( diatas dan dibawah ) yang akan putus maka gaya yang mampu ditahan : F = 2 σ c. Las sudut sisi paralel untuk sistim penyambungan dengan las sisi paralel ini, apabila sambungan lasnya tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan, maka akan putus tergeser. Besar tegangan geser yang terjadi pada sambungan las tersebut. g = g = Dimana : F = gaya luar yang bekerja. A = luas penampang las yang akan putus. A = 2 Maka besar gaya yang mampu ditahan : F = 2 g
d. Las sudut melintang dan las sudut sisi paralel. Sambungan jenis ini, sambungan lasnya mendapat pembebanan tarik untuk las melintang dan mendapat pembebanan geser untuk las sisi paralel, maka besar tegangan yang terjadi terdiri dari tegangan tarik dan geser. Untuk menentukan besar gaya yang mampu ditahan, yaitu dengan menggabungkan ( menjumlahkan ) gaya dari keduanya : Untuk las sudut melintang. F₁ = σ Bila yang dilas hanya bagian atasnya saja. F₂ = σ Untuk bagian atas dan bawah dilas melintang. Untuk las sisi paralel : F₂ = g Untuk kedua sisi yang dilas. Maka besar gaya yang mampu ditahan pada sistim sambungan sudut dan sisi paralel : F = F 1 + F2 => F = σ + g Bila las melintangnya bagian atasnya saja. F = σ + g Bila yang dilas melintang diatas dan dibawahnya.
6.1.3 Las sudut untuk propil. Bila sudut konstruksi akan disambung suatu propil seperti gambar, maka panjang sisi yang dilas paralel untuk bagian atas dan bawah tidak sama. Ini disebabkan titik kerja gaya yang bkerja melalui pusat berat dari propil tersebut. Untuk mendapatkan distribusi gaya yang ditahan oleh kedua sisi tersebut sama, maka caranya sebagai berikut : Mula mula dicari dulu letak titik berat dari propil yang akan dilas tersebut yaitu : X s = dan Y s = Setelah titik berat diperoleh, tentukan jarak dari total gaya yang bekerja kesisi yang akan dilas ( e dan e ). Menentukan panjang La dan Lb yang akan dilakukan pengelasan : Panjang total (L) yang akan dilas dapat dicari berdasarkan gaya total yang harus ditahan oleh seluruh las tersebut. F = g === L = Dimana panjang total pengelasan sama dengan jumlah panjang yang akan dilas sisi bagian atas ditambah sisi bagian bawah. L = La + lb Lb = L La
Agar terjadi kesetimbangan, maka besar momen yang diakibatkan gaya yang mampu ditahan oleh hasil pengelasan sepanjang La terhadap letak titik pusat gaya harus sama dengan besar momen yang terjadi yang diakibatkan oleh hasil pengelasan sepanjang Lb terhadap titik pusat gaya. Besar momen yang terjadi untuk hasil pengelasan sepanjang La : M1 = F1 σ1 dimana F1 = M1 = σ1 Untuk momen hasil pengelasan sepanjang Lb : M2 = F2 e2 dimana F2 = M2 = e2 Agar supaya terjadi keseimbangan maka : M1 = M2 === e1 = e2 La e1 = Lb e2 dimana Lb = L La La e1 = ( L La ) e2 La e1 = L e2 La e2 La e2 + La e2 = Le2 La = 6.1.4 Sambungan las sudut dengan pembebanan Eksentrik. Bila direncanakan hasil pengelasan tersebut, pembebanan yang diberikan adalah pembebanan eksentrik. Akibat pembebanan eksentrik yang diberikan, akan timbul dua tegangan yang bekerja bersama sama yaitu : - Tegangan geser - Tegangan lengkung
Untuk menentukan besar tegangan yang bekerja pada bahan hasil pengelasan tersebut yaitu tegangan kombinasi : Σ ( mak ) = ± ½ + 4 g ( mak ) = ½ Bila hasil pengelasan tersebut, dihitung terhadap tegangan geser yang terjadi maka : g = Dimana : A = luas penampang yang putus tergeser. A = 2 = = L t g = 1 ) Tinjau hasil pengelasan, akibat momen lengkung : = = σb = M dimana Z = σb = Y = ½ h L = b h³ Catatan : Untuk harga... ini diperhitungkan 2 kali., karena yang dilas pada kedua sisi ( bagian atas dan bawah ), maka besar tahan momennya (Z) juga diperhitungkan dua kali. ==== Z = 2 = 2 = b h ² Dimana harga (b) dan (h) adalah lebar dan panjang penampang yang akan putus. B = AD = t Z = t L ² H = L Besar momen yang terjadi : M = F.e Maka besar tegangan lengkung yang terjadi :
Σb = = === σb =.......... 2 ) Dari persamaan 1 & 2, masukkan kerumus tegangan kombinasi : Σb ( mak ) = ± g ( mak ) = Selanjutnya dihitung sesuai dengan harga masing masing. Untuk menentukan besar tegangan yang akan diperlukan, pilihlah harga yang terbesar dari kedua tegangan maksimum tersebut diatas. 6.1.5 Sambungan las sisi sudut sisi paralel dengan pembebanan eksentrik. Untuk menghitung kekuatan dari sambungan las sudut sisi paralel yang mendapat pembebanan eksentrik ini, yaitu dengan meninjau 2 macam tegangan yang akan terjadi : a. Tegangan geser akibat pembebanan langsung. b. Tegangan geser akibat momen lengkung. ad.a Tegangan geser akibat pembebanan langsung : g = dimana : A1 = luas penampang sisi bagian atas. = A2 = luas penampang sisi bagian bawah. = Maka luas seluruh :
A = A1 + A2 = + = 2 === g1 = ad.b Tegangan geser akibat momen lengkung. Untuk langkah penyelesaiannya sbb : Mula mula dicari dulu letak titik berat dari luas bagian yang dilas tersebut : X s = dan Y s = Ambil sebagian kecil luas ( da), lalu tarik garis dari (da) keletak titik berat yang telah diperoleh tadi, maka didapatlah jarak (r) untuk luas yang kecil tersebut terhadap titik beratnya. Hitung gaya geser untuk luas yang kecil tersebut : Df = g da Besar momen yang terjadi yang diakibatkan gaya (df) terhadap titik beratnya adalah : Jadi besar momen yang harus dilawan untuk seluruh luas pengelasan yaitu : dm = df r = g da r dimana : = = konstan g = r === dm = r da r = Jadi besar Momen yang harus dilawan untuk seluruh luas pengelasan yaitu : M = F e = = = Dimana : Ic = Ip = da r2 (Momen kelembaman Polar) = Ix + A x²
Oleh karena terdiri dari dua bagian yaitu bagian atas dan bawah maka momen kelembaman polarnya : Ip = 2 (Fx + A x²) Dimana Ix = b h² = = 2 ( ) = 2A ( ) Untuk luas penampang las yang kemungkinan putus : A = x = jarak garis tegak diantara dua sumbu paralel ). === M = F e = Ip g2 = Untuk menentukan besar resultan tegangan di A adalah : ga = + + 2 Cos 0 Dimana : Cos 0 6.1.6 Sambungan las sudut melintang dan sisi sudut paralel dengan pembebanan eksentrik. Untuk menghitung kekuatan dari sambungan las sudut melintang dan las sudut las sisi paralel yang mendapat pembebanan eksentrik ini, yaitu dengan meninjau 2 macam tegangan yang akan terjadi : a. Tegangan geser akibat pembebanan langsung. b. Tegangan geser akibat momen lengkung. ad.a Tegangan geser akibat pembebanan langsung : g1 = dimana : A1 = luas penampang sisi bagian atas. =
A2 = luas penampang sisi bagian bawah. = A3 = luas penampang las melintang. = Maka luas seluruh : A = A1 + A2 + A3 = == g1 = ad.b Tegangan geser akibat momen lengkung. Untuk langkah penyelesaiannya sbb : Mula mula dicari dulu letak titik berat dari luas bagian yang dilas tersebut : X s = dan Y s = Ambil sebagian kecil luas ( da), lalu tarik garis dari (da) keletak titik berat yang telah diperoleh tadi, maka didapatlah jarak (r) untuk luas yang kecil tersebut terhadap titik beratnya. Hitung gaya geser untuk luas yang kecil tersebut : df = g da Besar momen yang terjadi yang diakibatkan gaya (df) terhadap titik beratnya adalah : Jadi besar momen yang harus dilawan untuk seluruh luas pengelasan yaitu : dm = df r = g da r Dimana : = = konstan > g = r = = = = => dm = r da r = da r2
Jadi besar momen yang harus dilawan untuk seluruh luas pengelasan yaitu : M = F e = da r2 = da r2 Dimana da r2 (Momen inersia terhadap titik berat ) Ig = Ixx + Iyy Ixx = Ix + A y² Iyy = Iy + Ax² Momen inersia terhadap sumbu X : Ixx = Ix + Xy² = b² + A₁ + A₂ Momen inersia terhadap sumbu Y : Iyy = A₁ L² + A₂ L² + A₁ + A₂ + A Dimana : A1 = luas bagian yang akan putus pada sisi paralel bagian atas. = A2 = luas bagian yang akan putus pada sisi paralel bagian atas. = Pada kondisi ini dimana : A₁ = A₂ dan X₁ = X₂ A3 = luas bagian yang akan putus pada las melintang. = x1 = x2 = jarak dari bagian yang dilas sisi paralel atas dan bawah ke pusat titik berat ( sumbu Y ). x3 = jarak dari bagian yang dilas melintang kepusat titik berat ( sumbu Y ). Catatan : Biasanya untuk mempermudah perhitungan, luasnya diambil yaitu : A₁ = t l ; A₂ = t l dan A₃ = t b === M = f e Ig g₂ = Untuk menentukan besar resultan tegangan di A adalah :
ga = + + 2 Cos 0 Dimana : Cos 0 = Dalam tabel dibawah ini, diberikan macam macam jenis pembebanan serta besar tegangan dalam las tersebut.