57 B A B
II
SAMBUNGAN PAKU KELING Samp Sampai ai kini kini samb sambun unga gan n paku paku keli keling ng masi masih h digu diguna naka kan n seba sebaga gaii su suat atu u sambungan tetap seperti pada pembuatan badan kapal terbang, ketel uap, jembatan dan lain lain meskipun belakangan sambungan las banyak dipakai pengganti sambungan keling. Pada Pada saat saat ini ini sambun sambungan gan kelin keling g masih masih digun digunaka akan n pada pada indus industri tri pesaw pesawat at terbang untuk memasang plaat badan pesawat dimana smbungan las tidak dapat dapat dilakukan dilakukan karena karena perlu perlu dilakukan dilakukan penggant penggantian ian secara secara rutin rutin sehingga sehingga penggunakan sambungan sambungan keling akan memudahkan pekerjaan Juga sambungan ini banyak digunakan pada metal yang agak sulit dilakukan aluminium m dimana dimana penjambun penjambungann gannya ya dilakukan dilakukan dengan dengan menggunaka menggunakan n pengelasan seperti aluminiu paku keling.
BEBERAPA CONTOH SAMBUNGAN PAKU 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 sambungan tersebut. Untuk paku keling dengan diameter maksimum 12 mm dapat dikerjakan dalam keadaa keadaan n dingin dingin sedan sedangka gkan n untuk untuk diamet diameter er lebih lebih besar besar paku paku kelin keling g perlu perlu dipanaskan terlebih dahulu.
58 Contoh pengerjaan sambungan paku keling dapat dilihat seperti pada contoh dibawah ini.
Bahan dari paku keling dapat baja lunak, tembaga, kuningan, aluminium atau bahan metal lainnya tetapi bahan dari paku keling dan plaat harus sesuai untuk untuk menceg mencegah ah terjad terjadiny inya a proses galv galvan ano o yang yang dapa dapatt meny menyeb ebab abka kan n terjadinya korosi.
BENTUK PAKU KELING Bentuk paku keling menurut bentuknya dibagi dalam 3 kelompok : 1. Paku Paku keling keling dengan dengan kepala kepala bulat bulat untuk untuk pemakai pemakaian an khusus khusus misaln misalnya ya ketel uap –DIN123 2. Paku Paku keli keling ng deng dengan an kepa kepala la bula bulatt untu untuk k kons konstr truk uksi si bias biasa a misa misaln lnya ya penyambungan baja profil dari bangunan – DIN124 3. Paku Paku keli keling ng deng dengan an kepa kepala la dibe dibena namk mkan an untu untuk k mend mendap apat atka kan n hasi hasill pekerjaan rata misalnya pemasangan plaat pesawat terbang –DIN302.
59
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 plaat atau profil d = Diameter Paku keeling
STANDARD PAKU KELING MENURUT DIN 123, 124, 302
60
MACAM SAMBUNGAN PAKU KELING Macam sambnungan 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 plaat pada plaat –plaat yang akan disambung. 3. KAMPUH BILAH BERGANDA Disini sambungan kita lakukan dengan mengeling dua buah lajur plaat pada plaat-plaat yang akan disambung dimana plaat-plaat tersebut berada diantara kedua lajur plaat.
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.
61
PERHITUNGAN SAMBUNGAN PAKU KELING PERHITUNGAN PAKU KELING. Pada perhitungan kekuatan paku keling yang harus diperhatikan tegangan-tegangan yang timbul pada sambungan tersebut.
adalah
Tegangan-tegangan yang timbul terdiri dari : 1. Tegangan tarik atau tekan pada plaat atau pada lajur plaat untuk kampuh bil;ah tunggal atau berganda . (σ t, σd) 2. Tegangan geser pada paku keling (τ) 3. Tegangan permukaan antara plaat dan paku keling. (σ s) Pada gambar disebelah terlihat bahwa suatu gaya P bekerja pada suatu paku keling yang mempunyai diameter d, dan tebal plaat s, maka tegangan permukaan yang timbul karena gaya P ialah : P σ
s
=
s d ⋅
Untuk pasangan plaat dan paku keling yang sesuai misalnya untuk paku keling K.St 34 dan Plaat St 37 maka tegangan geser yang diizinkan dari paku keling dapat diambil sebagai berikut : Τ = 0,8. σt Dimana σt ialah tegangan tarik dari plaat. Kalau jarak antara pinggir plaat 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 plaat σs = tegangan permukaaan yang diizinkan antara plaat dan paku keling Kalau jarak antar pinggir plaat dan pusat paku keling tersebut adalah satu setengah diameter paku keling (1.5 d) maka tegangan permukaan yang diizinkan adalah : σs = 1,5 . σt
62
PERHITUNGAN BANYAKNYA PAKU KELING PERHITUNGAN KAMPUH BERIMPIT DAN BILAH TUNGGAL 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.
Kalau tegangan geser yang perbolehkan dari paku keling τ bol dan diameter dari paku keling adalah d dan banyaknya paku keling yang harus menahan gaya P adalah n1 buah, dan setiap paku keling hanya diperbolehkan menahan gaya sebesar :
Maka jumlah paku keling yang diperlukan adalah :
63 PERHITUNGAN KAMPUH BILAH BERGANDA
Pada kampuh bilah berganda permukaan yang harus menahan tegangan geser pada paku keling adalah 2 buah sehingga gaya yang dapat ditahan oleh sebuah paku keling adalah :
Jadi apabila ada n 1 buah paku keling maka gaya P yang dapat ditahan adalah :
Sehingga jumlah paku keling yang diperlukan adalah :
Kalau diatas banyaknya paku keling dihitung berdasarkan tegangan geser yang terjadi pada paku keling maka sekarang banyaknya paku keling akan dihitung didasarkan tegangan permukaan antara paku keling dan plaatnya. Perhitungan nbanyaknya paku keling berdasarkan tegangan permukaan baik untuk kampuh berimpit maupun untuk kampuh bilah tunggal dan kampuh bilah berganda adalah sama. Kalau tebalnya plaat adalah s, dan tegangan permukaan yang diperbolehkan adalah σs dan jumlah paku keling adalah n 2 buah, maka gaya P yang dapat ditahan adalah :
64 Atau jumlah paku keling yang diperlukan adalah :
Dari hasil perhitungan dari n 1 dan n2 setelah pembulatan keatas kita mengambil jumlah yang terbesar sebagai jumlah paku keling yang diperlukan.
PERHITUNGAN JARAK PAKU KELING KEPINGGIR PLAAT Jarak paku keling kepinggir plaat perlu juga dihitung dan diukur pada arah gayanya. Pada gambar terlihat bahwa bagian AGBFE dapat tersobek lepas dari plaat karena gaya pada paku keling. Didalam perhitungan penampang yang menahan gaya tersebut sebenarnya adalah penampang AE dan BF tetapi untuk perhitungan kita cukup mengambil penampang CE dan DF saja. Kalau tebal plat adalah s, diameter paku keling adalah d, dan jarak paku keling keling kepinggir plaat adalah x maka luas penampang CE dan DF adalah :
Kedua permukaan tersebut harus dapat menahan gaya yang bekerja pada paku keling sehingga kita mendapatkan persamaan sebagai berikut :
Untuk plaat yang tebalnya kurang dari 11 m maka secara empiris dapat diambil diameter paku keling samadengan 2 kali tebalnya plaat atau : s < 11 mm maka diambil d = 2s Sehingga jarak paku keling kepinggir plaat untuk plaat dengan ketebalan kurang dari 11 mm adalah :
65 Dalam praktik jarak paku keling kepinggir plaat biasanya diambil : x = (1.5 – 2.0) d Sedangkan jarak maksimumnya adalah : x=3d
PERHITUNGAN JARAK ANTARA 2 BUAH PAKU KELING Pada pembebanan tarik maka plaat akan mengalami banyak kerugian karena banyaknya lubang untuk paku keling sehingga jarak paku keling letaknya tidak boleh terlalu berdekatan. Untuk itu kita anggap bahwa gaya akan menyebabkan tegangan tarik pada plaat pada penampang antara paku keling. Jadi gaya yang timbul harus dapat ditahan baik oleh paku keling maupun oleh plaat pada garis AB.
Pada gambar diatas jarak keling dianggap sama dan gaya yang harus ditahan oleh sebuah paku keling juga harus ditahan oleh plaat pada sisi kiri dan kanan dari paku keling, misalnya gaya ditahan oleh paku keling II maka bagian plaat yang harus menahan adalah bagian CD dan EF. Luas penampang CD + EF ialah : (t – d) s Dimana : t = jarak antara paku keling s = tebal plaat d = diameter paku keling Karena gaya yang dapat ditahan oleh plaat sama besarnya dengan gaya yang dapat ditahan oleh paku keling maka kita dapatkan hasil sebagai berikut :
Kalau kita ambil d = 2 s τ = 0,8 σt Dari hasil perhitungan kita dapatkan jarak antara paku keling adalah :
66
t = 2.26 d Untuk sambungan tersebut diatas kita perlu meninjau pada tegangan permukaan yang terjadi sehingga kita mendapatkan persamaan sebagai berikut :
Maka disini kita akan mendapatkan jarak paku keling sebagai berikut : Untuk
σ s = 2 σt
Maka t = 3d Untuk kedua pemeriksaan datas kita dapatkan bahwa jarak antara paku keling terbesar adalah pada perhitungan dengan menggunakan tegangan permukaan yang akan digunakan untuk menentukan jarak antara paku keling. Kalau paku keling ditempatkan dalam beberapa baris maka jarak antara barisbaris ini dpat diambil sama besar dengan jarak antara paku keling dalam satu baris yaitu : Jarak antara baris paku keling = 3
67
CATATAN Pada perhitungan paku keling perlu diperhatikan beberapa ketentuan sebagai berikut: 1. Pada perhitungan paku keling gaya yang bekerja dianggap terbagi Rata pada semua paku keling asal jumblah baris tidak melebihi 4 baris. 2. Penentuan diameter dari paku keling dilakukan dengan menggunaKan rumus empiris sebagai berikut: a. Untuk s < 11 mm maka d = 2s b. Untuk s ≥ 11 mm maka d = 0,5 s + 16 mm d = 0,7 s + 13 mm 3. Untuk suatu konstruksi dengan tebal plaat s diameter paku keling D pada kampuh bilah tunggal didapatkan:
Dan pada kampuh bilah berganda didapatkan:
DAFTAR TEGANGAN DIIZINKAN PADA PASANGAN PAKU KELING DAN PROFIL BANGUNAN.
Bahan Tegangan Yang diIzinkan.
Bahan Profil
Paku Keling
Bahan Profil
Paku Keling
Bahan Profil
Paku Keling
St 00
St 34
St 37
St 34
St 52
St 44
σbol _____ τbol
τbol ------σs
σbol _____ τbol
τbol ------σs
σbol _____ τbol
τbol ------σs
DIN 120 Mesin Pengangka t
1000 -------800
800 ------2000
1400 -------1120
1200 ------2800
2100 -----1680
1680 -----4200
DIN 1050 Bangunan tinggi
1200 -------960
1200 -----2400
1400 -----1120
1400 -----2800
2100 -----1680
2100 -----4200
1400 -----840
1120 -----2800
2100 -----1260
1680 -----4200
DIN 1073 Jembatan
68
DAFTAR DARI TEGANGAN GESER PADA PAKU KELING DENGAN BAHAN ST. 34 (UNTUK KETEL UAP
BEBERAPA CONTOH SAMBUNGAN PAKU KELING KAMPUH BERHIMPIT DIKELING TUNGGAL
69
KAMPUH BERHIMPIT DIKELING GANDA
KAMPUH ROWE DENGAN PAKU KELING BERSILANG
70
KAMPUH BERIMPIT DIKELING TIGA KALI
KAMPUH BILAH BERGANDA DIKELING TUNGGAL
71
KAMPUH BILAH BERGANDA DIKELING BERGANDA
KAMPUH ROWE
72 CONTOH SOAL I
Dua buah plaat tarik, masingmasing dengan tebal 10 mm harus disambung dengan kampuh bilah berganda. Gaya yang harus ditahan besarnya 257000 N. Juga diketahui bahwa : σt = 1400 kg/cm2 = 0,8 σt σs = 1,6 σt
Ditanya : Konstruksi dari sambungan tadi sehingga lebarnya secara teoritis menjadi sekecil mungkin. = 1120 kg/cm2 σs = 2240 kg/cm2 Jawab : Dari ketentuan diatas mendapatkan bahwa
kita
Karena tebal plaat = 10 mm, maka diameter dari paku keling dapat diambil : D=2s D = 20 mm Sekarang kita tentukan banyaknya paku keling yang dip[erlukan. Pertama kita tinjau terlebih dahulu berdasarkan gaya geseran yang timbul.
Kemudian kita tinjau banyaknya paku keling berdasarkan tegangan yang timbul yaitu tegangan permukaan.
73
Dari kedua perhitungan diatas ternyata bahwa banyaknya paku keling lebih besar jumlahnya kalau kita menghitungnya berdasarkan tegangan permukaan. Jadi banyaknya paku keling untuk satu plaat setelah dibulatkan . n=6 Jumlah paku keling seluruhnya ialah : n = 2 x 6 = 12 Untuk mendapatkan lebar yang sekecil mungkin, kita akan tempatkan pada baris terluar masing-masing 1 paku keling maka kita akan mendapatkan susunan seperti pada gambar diatas. Sekarang kita akan menghitung lebarnya dari plaat tersebut menurut teoritis. Mula-mula akan kita tinjau pada penampang AB yang diperlemah oleh satu paku keling. Luas penampang dari AB ialah : ( b 1 – d) s Jadi : (b1 - d) s σt = P
Sekarang kita tinjau penampang CD yang diperlemah oleh dua buah lubang paku keling. Setiap paku keling harus menahan 1/6p, sehingga penampang CD harus menahan 5/6 P.
74
Luas penampang CD :
Sekarang kita tinjau penampang EF yang diperlemah tiga lubang paku keling. Penampang EF disini harus menahan 3/6 P. Luas penampang EF ialah : (b 3 - 3 d) s
Maka kita ambil untuk lebar teoritis yang terkecil yang diminta dalam soal ini, harga terbesar dari perhitungan kita diatas. Jadi b = 20,4 cm Secara praktis sebetulnya dapat ditentukan lebar yang diminta tanpa terlalu banyak perhitungan. Lebar minimum dari plaat : B = 2 x 1,5 d + 2 x 3 d = 18 cm. Lebar maximum dari plaat : B = 2 x 3 d + 2 x 7 d = 40 cm.
CONTOH SOAL 2
75 Tiga batamg dari konstruksi baja tiba pada suatu sama lain seperti gambar disebelah ini. Pembebanan pada batang baja paling bawah ialah : 120.000 N
yang
Tentukanlah ukuran-ukuran paku keling dan batang itu bila bahan dari palu keling dan batang itu harus St 37. Faktor keamanan V = 4 thd tegangan tarik.
Jawab : Pembebanan P1 menyebabkan pada batang 2 dan 3 gaya-gaya P2 dan P3. Dari gambar ternyata bahwa : P2 = P3 = ½ P1 . V2 = 84840 N Gaya dari 120.000 N itu harus diambil oleh tiga paku keling yang dibebani pada dua penampang . Jadi tiap paku keling itu mendapat beban = 120.000 : 3 = 40.000 N Garis tengah paku keling d kita dapat dengan :
Diambil : d = 19 mm Kita ambil diameter lubang 20 mm. Jarak antara paku keling kita ambil : t = 3 d t = 60 mm. Ukuran tebal batang s didapat dari rumus kampuh berimpit yang dikeling tunggal : D = s + 0,8 cm 2 = s + 0,8 S = 1,2 cm
Ukuran lebar b kita dapat dengan :
76
P1 = 2 (b – d) s σ t 1200 = 2 ( b – 2) 1,2 x 925 b = 7,4 cm Tiap batang 2 dan 3 harus mendukung gaya dari 84840 N. Gaya ini diambil oleh 2 paku keling yang dibebani pada 2 penampang jadi tiap paku keling mengambil 42420 N. Juga untuk ini kita umpamakan paku keling dari 19 mm, lubang dari 20 mm, ukuran tebal plaat 12 mm. Ukuran lebar b 1 terdapat dari : P2 = 2 (b1 – d) s σt 8484 = 2 (b1 – 2) 1,2 x 925 b1 = 5,7 cm Pemeriksaan terhadap tegangan permukaan menghasilkan keling gaya P sebesar : P = d s σs Kita misalkan bahwa :
untuk tiap paku
σs = 2,0 σt = 2,0 . 925 = 18500 N/cm2 P’ = 2 . 1,2 . 1850 = 44500 N Jadi paku cukup kuat karena gaya maximum yang dapat ditahan besarnya ialah 44500 N sedang yang bekerja hanya 42420 dan 40000 N.
