MAKALAH ELEMEN MESIN “SAMBUNGAN LAS EKSENTRIK ”
Disusun Oleh :
Dwi Adi Santoso
(12006)
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM KERJASAMA PT. HOLCIM INDONESIA. Tbk DENGAN
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA TAHUN AJARAN 2017-2018
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah swt, Tuhan yang telah melimpahkan rahman dan rahim-Nya kepada kita semua. Berkat karunia-Nya pula makalah Sambungan las eksentrik ini dapat saya selesaikan dengan sesederhana mungkin. Dalam makalah ini saya membahas tentang sambungan las eksentrik, makalah ini menjelaskan pengertian, jenis tegangan, rumus umum, dan gambar sambungan las eksentrik. Makalah ini saya buat dengan tujuan untuk memperkenalkan segala hal mengenai sambungan las eksentrik, dan tujuan lain saya membuat makalah ini adalah untuk menambah nilai saya yang mungkin masih sangat kurang dalam proses pembelajaran sehari-hari. Akhir kata, dengan segala kerendahan hati saya menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh sebab itu, kritik dan saran demi perbaikan dan peningkatan peningkatan makalah ini sangatlah saya harapkan.
Cilacap, 23 September 2017
Penulis
DAFTAR ISI Kata Pengantar …………………………...…………………...……..…… Daftar isi …………………………….…...………………......………...…..
i ii
BAB I PENDAHULUAN A. Abstrak………. Abstrak………. ….……………………....…………………….........1 ….……………………....…………………….........1 B. Pengertian……………………..…………………….………… Pengertian……………………..…………………….………….........1 .........1 BAB II ISI A. Tegangan pada las dengan beban eksentrik ….…….…......... …….….........… …..........3 B.Perhitungan nilai tegangan…… tegangan……..... .....…………… ……………..…….........................5 …….........................5
C. Eksperimen dan analisis FE dari struktur sambungan welded joint... 9
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan……………………………………………………. Kesimpulan……………………………………………………. DaftarPustaka …………………………………………………….……….
15 16
BAB I PENDAHULUAN
A. Abstrak
Bahan baja sebagai bahan bangunan, diproduksi di pabrik-pabrik peleburan dalam bentuk bentuk ukuran ukuran dan panjang panjang yang tertentu tertentu sesuai sesuai dengan dengan standar yang dilakukan. Oleh karena itu tidaklah mungkin membangun suatu konstruksi konstruksi secara monolit (diprabikasi, dicetak) a kan tetapi terpaksa dibangun dari elemen-elemen yang disambung satu persatu di lapangan dengan menggunakan salah satu alat-alat sambung atau kombinasi dari dua alat sambung seperti sambungan dengan las.
B. PENGERTIAN 1.
Pengertian
Sambungan eksentris yaitu sambungan dimana resultan dari beban bekerja tidak melintasi titik pusat grafitasi pada fastener atau las.jika sammbungan ,mempunyai bidang yang simetris, centroid area geser dari fastener atau las dapat digunakan sebagai titik referensi, dan jarak vertikal dari garis kerja beban ke centroid disebut sebagai eksentrisitas 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 pen gelasannya serta jenis pembebanan yang bekerja pada penampang yang dilas tersebut.
Yang disebut eksentris adalah apabila suatu gaya pada benda bekerja pada garis kerja gaya tidak melewati titik berat benda maka akan timbul efek akibat beban tersebut, yang sering disebut beban eksentris. Sambungan las eksentrik merupakan sambungan las dengan beban eksentrik (beban tidak terletak sesumbu dengan bagian yang di las). Hal ini menyebabkan beban yang diterima oleh bagian yang telah dilas tidak sama. Metode analisa anal isa yang digunakan umumnya umu mnya tabel AISC, analisis vektor elastik tradisional. Bila tidak tersedia tabel AISC, analisis analisi s vektor elastik tradisional lebih mudah dilakukan. Metode elastik menggunakan asumsi-asumsi sebagai berikut: berikut: 1. Setiap segmen las bila ukurannya sama akan menahan beban yang dikenakan secara konsentris dengan gaya yang sama. Konsep itu digunakan untuk las pada batang tarik. 2. Rotasi akibat momen puntir diasumsikan terjadi disekitar sentroid konfigurasi konfigurasi las. las . 3. Beban pada suatu segmen las akibat momen puntir puntir diasumsikan sebanding dengan jarak dari sentroid konfigurasi las. 4. Arah gaya pada suatu s uatu segmen las akibat puntiran diasumsikan sebagai tegak lurus lurus terhadap jarak jar ak radial dari sentroid konfigurasi las. 5. Komponenn gaya-gaya yang disebabkan oleh beban langsung dan puntiran puntiran dapat dikombinasikan dikombinas ikan secara seca ra vektorial sehingga s ehingga diperoleh diper oleh suatu gaya resultan.
BAB II ISI A. TEGANGAN PADA LAS BERBEBAN EKSENTRIK EKSENTRIK
Untuk menghitungan kuat las dengan beban eksentris dit entukan dengan menghitung besarnya tegangan yang muncul setelah proses pengelasan pada batang homogen, dimana Tegangan Tegangan pada penampang homogen homogen terdiri dari :
1.
Tegangan geser
Tegangan geser primer
Tegangan geser sekunder
Resultan tegangan geser
Tegangan geser adalah tegangan yang bekerja sejajar pada suatu penampang , dimana
τ = P/A ( beban dibagi luas penampang) dan tegak lurus
terhadap tegangan normal. Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang, tidak segaris gaya namun pada penampangnya penampangnya tidak terjadi t erjadi momen. Tegangan ini banyak terjadi terj adi pada konstruksi. Misalnya: sambungan sambungan keling, gunting, gunting, sambungan baut dan sambungan las. 2. Tegangan bending
Tegangan lengkung adalah tegangan yang diakibatkan karena adanya gaya yang menumpu pada titik tengah suatu beban sehingga mengakibatkan benda tersebut seakan-akan melengkung.
3. Tegangan maksimal
Tegangan geser maksimal
Tegangan normal maksimal
Tegangan lentur
Tegangan maksimal dibutuhkan untuk memenuhi keperluan safety. Nilai tegangan pada setiap konstruksi maupun pekerjaan tidak boleh melebihi dari nilai teganan maksimalnya.
Tegangan geser dan tegangan lentur muncul secara bersamaan dalam sambungan las. Tegangan Lentur adalah besar tegangan di sebarang titik di ketinggian y terhadap garis netral, sedangkan s edangkan tegangan nomal adalah tegangan yang terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m2, maka satuan tegangan adalah N/m
4. Tegangan akibat momen puntir Tegangan puntir merupakan tegangan yang diakibatkan oleh gaya putar. tegangan ini sering terjadi pada poros roda gigi dan batang torsi pada roda mobil, juga dilakukan pada saat pengeboran pengeboran jadi, merupakan tegangan tangensi tangensi
B. PERHITUNGAN BESAR TEGANGAN Dalam menentukan besar tegangan ,kita harus memperhatikan kondisi benda yang dilas, sebagai acuan ,lihat gb. 1
1.
Tegangan geser
Dimana,
τ : tegangan geser M : bending moment yang bekerja P : beban Gb.1 sambungan las dgn tegangan geser
A : luas throat las s : kaki las l : panjang las e : eksentrisitas eksentrisitas Z : section modulus modulus
2.
Tegangan bending
Untuk menentukan besarnya nilai tegangan geser primer dan sekunder, perhatikan gb.2
Dimana,
Tegangan geser primer
τ : tegangan geser P : beban A : luas throat las r : kaki las
Tegangan geer sekunder
l : panjang las J : momen inersia polar T : modulus section
θ : sudut antara τ1 & τ2
Resultan Tegan geser
2. Tegangan Maksimal Maksimal
Tegangan geser maksimal maksimal
Dimana,
Tegangan normal maksimal maksimal
τ
b
: tegangan lentur :
tegangan geser
3. Tegangan puntir Untuk menentukan tegangan punter, perhatikan gb. 3
Untuk menentukan momen punter, tentukan nilai gaya terhadap sumbu x dan sumbu y
Nilai Ip (Inersia polar) dapat ditentukan ditentukan menggunakan rumus dibawah ini
C. EKSPERIMENT DAN FE ANALYSIS DARI STRUKTUR SAMBUNGAN LAS BEBAN EKSENTRIK.
1.
Proses penyambungan dengan pengelasan eksentrik ada 2 type : a.
Symetrical eccentric loaded welded joint
b. Unsymetrical eccentrik loaded welded joint
Eksentrik load (beban statis) Berikut adalah hasil dari yang didapat oleh analysis dengan type ini : a. Eksperimen menentukan breaking stress dari pengelasan b. Statis analysis dari pengelasan dibawah beban eksentrik. 2. Menentukan breaking stress symetrical weldment dengan eksperimen dan diverivikasi oleh FEM Horisontal dan vertikal plat di las dengan fillet welding dengan over lap pada masing masing cross section adalah 50 x 25x 8 mm. Ukuran dari fillet welding diambil 8 mm. Dan dilakukan eksperimen dengan hydraulic jack , vertical plat dilas dari atas dan bawah sisi sampai struktur untuk fixing test speciment.
Pengelasan dari ukuran 8 mm, mempunyai fail in breaking pada beban 509,684 kg. Yang mana ini adalah breaking strength untuk pengelasan. 2.1 Analisa perhitungan P adalah beban horisontal plat= 5000, eccentrically(e) = 220mm. Tebal plat b=50mm. Panjang pengelasan pengelasan l=25mm. Ukuran pengelasan (s)= 8mm. Throat thickness dari pengelasan t=0,707xs=0.707x8=5,656 t=0,707xs=0.707x8=5,656 mm.
Jarak dari C.G sisi tangan kanan sistem pengelasan ‘x’
(2 ) Momen inersia dari throat area pengelasan system dengan C.G.
( ) ( ) 2 { 12 ∗ ( 2)} =√ = √ +(−)
Maksimum radius dari pengelasan :
Sudut antara primary dan secondary shear stress :
cos cos 21 2 ∗ 0,707 0,707 ( ∗ ∗ )/ √ 1 21 ∗ 2 2 ∗ cos cos
Throath area dari welding system :
Direct or primary shear stress ,
Shear stress terhadap turning moment dan secondary shear stress, Sekarang resultan shear stress :
Breaking stress pada shear s hear dengan perhitungan matematik ditemukan 140.04 Mpa untuk simetrical weld pattern. 2.2 Menentukan breaking stress dengan FE analysis. Analisis dari pengelasan dilakukan dengan berdasar data per eksperimen dan analisis calculation. Analisis dilakukan dengan peningkatan model dari beban eksentrik pada model software PRO ENGINER 5.0 . 2.2.1 Material Data Table nomer 2.1 structural steel (for plates). DENSITY Te nsi l e yi e l d stre ngth compre si ve yi e l d stre ngth te nsi l e ul ti mate stre ngth young's modul us poi sson's rati o
7850 Kg/m^3 250 Mpa 250 Mpa 460 Mpa 2.3E+0,5 Mpa 0,3
Table nomer 2.2 weld material (E6013) DENSITY Te nsi l e yi e l d stre ngth compre si ve yi e l d stre ngth te nsi l e ul ti mate stre ngth young's modul us poi sson's rati o
7872 Kg/m^3 420 Mpa 420 Mpa 490 Mpa 1E+0,5 Mpa 0,4
Pada masalah analitic , nilai dari shear stress yang diijinkan adalah 140,04 Mpa dan selama FEM analysis nilai yang didapat pada jangkauan 135,29 Mpa to 152,19 152,19 Mpa yang divalidasi. Kemudian model FE pada pengelasan is validated for induced stresses. 3. Menentukan breaking stress pada unsymetrical weldment dengan eksperiment dan diverifikasi oleh FEM. Sebuah unsymetrical welded eccentric loaded joint dianggap untuk menentukan breaking strength. Sebuah prototype prototype dari weld joint disiapkan dan ditest menggunakan perlengkapan dari hidraulic jack.
Prosedure eksperimen yang sama telah diterapkan untukunsymetrical weld pattern, yang mana sebelumnya didiskusikan. didiskusikan. Setelah eksperimen ukuran pengelasan 8 mm mempunyai kegaagalain pada breaking dengan beban 305,180 kg (3000 N) yang mana ini adalah breaking strengt dari pengelasan. 3.1 Analytical Calculation Breaking stress ditentukan dari breaking strength dan ditentukan berdasarkan eksperimen yang dihitung debagai berikut. : Breaking load ,P=3000 N Eccenticity ,e = 220 mm Width of plate ,b=50mm Length of weld ,l=25mm Size of welding ,s=8mm Throath tickness of weldment : t=0,707xs=0,707x8=5,656mm. t=0,707xs=0,707x8=5,656mm. Breaking stress pada shear dengan matematika perhitungan telah ditemukan 143,34 Mpa untuk unsymetrical weld pattern. 3.2 Penentuan dari breaking stress dengan FE analisis untuk unsymetrical weldment. Analisis dari pengelasan dilakukan berdasar data pada setiap eksperimen kan perhitungan analitik. Perintah analisis FE yang sama telah dimanfaatkanuntuk unsymetrical weld paattern yang mana sebelumnya telah didiskusikan. Material properties yang tersisa yang mana sama diambil pada symetrical weld patern.
Pada perhitungan analitik nilai maximum permissible shear stress adalah 143.34 Mpa dan selama FEM analysis nilai didapat adalah 135.2 Mpa yang mana ini validated. Kemudian model FE untuk unsymetrical weldment adalh validated untuk induced stresses.
4. Perbandingan dari Symetrical dan Unsymetrical weldment under same loading condition. FE analysis dilakukan untuk beban eccentric 5000N pada unsymetrical weldment pattern . beban diletakan pada horisontal plat dari bagian persilangan 300x50x8 300x50x8 mm dan vertikal plat mempunyai sisa tetap dari sisi atas dan bawah. Prosedur dari FE analysis adalah sama .eccentricit y diambil pada 220mm dan didapatkan perbandingan hasil dari symetrical weld pattern.
5. FE Analysis dari symetrical weldment with variation pada gap antara p arent plate. FE analysis dilakukan untuk beban eccentric 60000N yang mana diterapkan pada horisontal plate dan bawah dan atas permukaan dari vertikal plat dan memaksa dari segala arah. Untuk belajar FE stresses pada pengelasan , gap antara parent plate bervariasi dari 0,01 mm sampai 0,1 mm. Semua model telah ditingkatkan dengan ANSYSWORKBENCH 12.0 menggunakan menggunakan prosedur yang telah dideskripsikan sebelumnya. sebelumnya. Untuk stress analysis pada eccentric loaded joit weldment dianggap maksimum shear stress .
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu. Sambungan las eksentrik merupakan sambungan las dengan beban eksentrik (beban tidak terletak sesumbu dengan bagian yang di las). Hal ini menyebabkan beban yang diterima oleh bagian yang telah dilas t idak sama. B. Jenis tegangan pad alas eksentrik
Tegangan geser
Tegangan geser primer
Tegangan geser sekunder
Teganan geser maksimal
Tegangan normal maksimal
Tegangan puntir
C. EKSPERIMENT DAN FE ANALYSIS DARI STRUKTUR SAMBUNGAN LAS BEBAN EKSENTRIK.
Perhitungan atau analysis symetrical dan unsymetrical eccentric weldmen menggunakan eksperiment , FE analysis dan perhitungan matematika.
Daftar Pustaka
http://zacoeb.lecture.ub.ac.id/files/2014/ http://zacoeb.lecture.ub. ac.id/files/2014/10/15-Las-Eksentris.p 10/15-Las-Eksentris.pdf df http://ocw.upj.ac.id/files/Slide-TSP30 http://ocw.upj.ac.id/files/Slide-TSP306-Perancangan-Struktur6-Perancangan-Struktur-Baja-TSP-306-P15.p Baja-TSP-306-P15.pdf df https://www.scribd.com/d https://www.scribd.com/doc/308302027/Mekani oc/308302027/Mekanika-Teknik-E-P-PO ka-Teknik-E-P-POPOV-Versi-SI POV-Versi-SI http://dokumen.tips/documents/sa http://dokumen.tips/documents/sambungan-geser-las-eksen mbungan-geser-las-eksentris1.html tris1.html https://www.academia.edu/22903679/ https://www.academia. edu/22903679/MODUL_TUGAS_PER MODUL_TUGAS_PERENCANAAN_E ENCANAAN_ELEMEN_ LEMEN_ MESIN_I_Disusun_oleh_SUPRIYONO
http://nptel.ac.in/courses/Webcoursecontents/IIT%20Kharagpur/Machine%20design1/pdf/mod11les2.pdf https://www.academia.edu/20367637/Elemen_Mesin_I https://www.ijera.com (eksperimental and FE analysis of eccentrik welded joint)
Sambungan las eksentris 16
