-
DIKTAT 4 ELEMEN MESIN(SAMBUNGAN PAKU KELING)OLEH:DR.-ING.IR.
PUTU M. SANTIKAJURUSAN TEKNIK INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI
INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI INDONESIAJULI, 2007
-
DAFTAR ISIPendahuluanPaku Keling Cara penyambunganJenis
Sambungan Perhitungan Kekuatan Sambungan Perhitungan Pelat
(Komponen)Dimensi Paku kelingPengecekan Kekuatan Paku
KelingSambungan ExentrisKonfiguasi SambunganContoh Soal
-
4.1 PENDAHULUAN4.1.1. UmumPaku keling digunakan untuk menyambung
secara tetap komponen permesinan yang terdiri dari material yang
sejenis maupun berlainan. Dilihat dari penggunaan, cara perhitungan
dan bentuk konstruksi, sambungan paku keling dibedakan: Sambungan
tetap (sambungan gaya) pada konstruksi baja, alat angkat serta
jembatan, konstruksi rangka batang, dan sejenisnya.Sambungan tetap
dan perapat pada ketel, tangki bertekanan, tangki silo, pipa,
dll.Sambungan keling baik pada konstruksi baja maupun tangki dan
bejana sering bersaing dengan sambungan las.
-
Kelebihan: Tidak ada pengaruh materialBisa digunakan
penyambungan material yang berbedaPasti dan mudah untuk
dikontrolMudah dan murah dibandingkan dengan sambungan lainnya
untuk dipasang dilapangan.Disamping itu, bila perlu mudah dilepas
dengan memukul paku kelingnya.
Kekurangannya:Terjadi pelemahan pada komponen, karena ada lubang
kelingKonstruksi lebih beratPenyambungan harus dengan model tumpang
/ lap joint atau dengan pelat bantu.Dibengkel biasanya lebih mahal
dari sambungan las
-
4.2 Paku Keling
Bentuk:Bentuk paku keling bermacam - macam disesuaikan dengan
penggunaan serta beban yang diterima. Bentuk yang umum seperti
terlihat pada gambar disamping, telah distandarisir. Perbedaan
masing - masing terletak terutama pada bentuk kepala. Disamping itu
masih ada bentuk khusus, misalnya paku keling ledak seperti pada
gambar 4.1.a yang banyak digunakan pada konstruksi ringan dan
pesawat terbang. Dengan pemanasan listrik sekitar 120 1500C kepala
ledak akan meledak dan mengencangkan sambungan.Tabel 4.1
-
4.3 Cara PenyambunganGambar 4.1.b e memperlihatkan cara
pembuatan sambungan dengan paku keling berlubang. Penyambungan
dilakukan denganpin takik atau pasak tarik.Gambar 4.1 b s/d e :
Cara pembuatan sambungan paku keling
-
4.4 Jenis SambunganSambungan paku keling dibedakan
atas:Sambungan tumpang danSambungan dengan pelat bantu, seperti
pada gambar 4.2. Dalam perhitungan sangat penting untuk memastikan
jumlah baris paku keling yang menerima gaya. Baris peku keling
ditentukan selain dari posisinya yang tegak lurus gaya, juga
dilihat dari arah aliran gaya. Gambar 4.2.d. memperlihatkan
sambungan dengan pelat bantu dengan 2 baris paku keling, karena
gaya luar F ditahan oleh 2 baris paku keling dan bukan 4 baris paku
keling.Aliran gaya pada gambar ini memperlihatkan: gaya luar
mengalir dalam pelat melewati dua baris paku, terus menuju pelat
bantu dan kemudian masuk kepelat ke dua melalui 2 baris paku keling
lagi. Bila dalam 1 baris terdapat 5 paku keling, maka jumlah paku
keling yang diperhitungkan menerima gaya F adalah 2 . 5 = 10 paku
keling. Bidang geser adalah jumlah penampang paku keling yang
menahan gaya luar, dengan demikian akan terdapat 1 bidang geser, 2
bidang geser, dan seterusnya.
-
Gambar 4.2: Jenis Sambungan Pada gambar 4.2f diperlihatkan
sambungan dengan 2 plat bantu, 1 baris paku keling dan 2 bidang
beser. Bila pada 1 baris terdapat 5 paku keling, maka disini gaya
luar F ditahan oleh 1 . 5 . 2 = 10 bidang geser.
-
4.5 Perhitungan Kekuatan SambunganDalam perhitungan kekuatan
paku keling, maka sambungan dinyatakan kuat bila pelat yang
disambung dan juga paku kelingnnya kuat yang dibuktikan dengan
perhitungan.
1.Kekuatan PelatGambar 4.3a memperlihatkan sambungan tumpang
dengan 2 baris yang masing-masing terdiri dari 2 buah paku keling
dan 1 bidang geser.Pada penampang A-B terjadi tegangan tarik t,
besarnya:
t = F/An t ijin (N/mm2)
F = gaya yang ditrima sambungan (N)An = Luas penampang yang
menerima gaya (mm2) = A (d1.s.z)A = luas penampang pelat sebelum
dilubangi (mm2)A/An = : biasanya diambil = 0,8d1 = diameter lubang
(mm)S = tebal pelat (mm)Z = jumlah lubang/paku keling dalam 1 baris
t ijin = tegangan iji dari bahan pelat (N/mm2)
-
Gamabar 4.3:Sambungan tumpang dengan beban sentris (melalui
titik berat sambungan
-
2. Dimensi Paku Keling
Gambar 4.4 memperlihatkan dimensi sambungan paku kelingDiameter
paku keling (d)Pada umumnya diameter paku keling tidak dihitung,
melainkan diambil berdasarkan tebal pelat yang disambung, yaitu:d =
(50.s) -2 mm (mm), sesuai DIN 124Bila d 10 mm, maka lubang keling
d1 = d + 1 mmPanjang paku keling (l)Panjang paku keling dihitung
menurut rumus berikut:l = s + lu (mm)s = tebal total pelat yang
disambung (mm)lu = panjang lebih (mm) = 1,4 1,6d untuk pk keling
kepala lingkaran = 0,6 1d untuk paku keling kepala tirus
-
Gambar 4.4:Dimensi sambunganpaku keling
-
3. Pengecekan kekuatan paku kelingKekuatan paku keling dicek
terhadap: Tegangan geser dan (a) N/mm2Tegangan tekan permukaan
lubang paku keling (l) N/mm2.
Tegangan geser a= F/(A1.n.m) aijin N/mm2.
Tegangan tekan permukaanl = F/(d1.s.n) lijin N/mm2.
F = Gaya yang diterima sambungan (N)A1= (/4).d12 = luas
penampang paku keling mm2d1=diameter paku keling setelah terpasang
= diameter lubang (mm)n = jumlah paku keling yang meneruskan gayam
= jumlah bidang geser S = tebal pelat pada sambungan (daerah
kritis) mmaijin , lijin = masing-masing tegangan ijin geser bahan
paku keling dan tegangan ijin tekan bahan pelat
-
4.6 Paku Keling dengan Beban EksentrikBila gaya luar yang
membebani sambungan tidak melewati titik berat sambungan, maka
sambungan dikatakan menerima beban eksentrik, seperti terlihat pada
gambar 4.5. dan 4.6Pada sambungan semacam ini, maka paku keling
selain menerima tegangan geser (a), juga dibebani dengan tegangan
lengkung (b), sebagai berikut:MD = 0F.la = 2.F1.a, diperoleh F1 =
F.la/2.a (N)Fy = 0F 3 F2 = 0, diperoleh F2 = F/3 (N)Dari F1 dan F2
diperoleh resultan gaya Fres = (F12 + F22)Dengan gaya Fres inilah
kemudian paku keling di cek apakah kuat atau tidak Paku keling kuat
bila:a= Fres/(A1.n.m) aijin N/mm2. l = Fres/(d1.s.n) lijin
N/mm2.
-
Gambar 4.5Gambar 4.6
-
4.7 Konfigurasi SambunganPada konstruksi bajaGamabr 4.7e1 =
2.d1e2 = 1,5. d1amin = 3.d1amax = 8.d1 atau 15.s (sambungan
gaya)Atauamax = 12.d1 atau 25.s (sambungan lekat)
-
Sambungan pada konstruksi ringane1 = e2 = 2.d1Atau 4.sanormal =
35.d1amax = 6.d1 (sambungan gaya)Atauamax = 7.d1 atau 15.s
(sambungan lekat)
Gambar 4.8
-
8.Contoh Soal 1Diketahui konstruksi katrol seperti gambar
dibawah.Pelat penumpul puli disambung dengan paku keling ke tiang
yang terbuat dari 2 baja profil U 160, bahan St37. Gaya yang
diterima sambungan F = 20 KN . Tentukanlah diameter paku keling
(d).Gambar 4.9Sambungan keling pada katol
-
Penyelesaian:Gambar 4.9b memperlihatkan analisa gaya-gaya pada
sambungan. Sambungan menerima beban eksentrik. Profil U 160
tebalnya s = 7,5 mmDiameter paku keling d1:d1 = (50.s) 2mm =
(50.7,5) 2mm = 17mm Dan diameter paku keling sebelum dipasang
adalah d = 16 mm
Masing-masing pelat menerima gaya Fx = Fy = 20/2 kN = 10 kN yang
bekerja pada titik A.Gaya resultan yang terjadi adalah Fres = (Fx2
+ Fy2) = Fx2 = 10kN 2 = 14,14kNGaya pada tiap-tiap paku keling
adalah:MD = 0Fres . L1 = 4.F1.l2; diperoleh F1 = (Fres.l1) /
(4.l2)
-
Lengan momen dari Fres adalah: l1= l/ 2 = 340/ 2 = 240 mmJarak
pk keling dari titik berat D adalah l2 = 40mm. 2 = 56,6mmJadi
gaya-gaya pada pk keling adalah:
F1 = 14,4kN.240mm/ (4.56,6mm) = 15,0kNDari F = 0, diperoleh:Fres
= 4.F2, jadi F2 = Fres/4; F2 = 14,4kN/4 = 3,54 kNGaya maksimum pada
pk keling adalah:Fmax = F1 + F2 = 15,0 kN + 3,54 kN Fmax= 18,54
kN
-
Tegangan yang terjadi pada sambungan:Tegangan geser pk keling (
d1 = 17mm, A1= 227 mm2 dan s = 7,5 mm):a= Fmax/(A1) aijin N/mm2. =
18540 N/227 mm2 = 82 N/mm2
l = Fmax/(d1.s) lijin N/mm2.= 18540 N/17mm.7,5mm = 145 N/mm2
Dari tabel untuk bahan St.37 diperoleh: aijin = 98 N/mm2. dan
lijin = 252 N/mm2.Dengan demikian sambungan kuat karena:a= 82 N/mm2
aijin = 98 N/mm2.
l = 145 N/mm2 lijin = 252 N/mm2.