SAMBUNGAN LAS
Proses pembentukan sambungan las •
•
Baja yang akan disambung d isambung dipanaskan pada ujung-ujung bagian baja yang akan disambung sampai mecapai titik lelehnya Baja yang telah cair akan menyatu membentuk joint las
P
P
Fillet weld
Fillet weld
P
P
Klasifikasi Sambungan Las Berdasarkan tipe dari las Las sudut/ Fillet weld Las tumpul/ Groove weld
Berdasarkan tipe dari joint/sambungan Butt, lap, tee, edge or corner
Berdasarkan proses pengelasan (shielded metal arc welding) SMAW (shielded SAW (submerged arc welding )
68402/61420
Slide # 4
Proses Pengelasan Shielded Metal Arc Welding Welding (SMAW),
Dalam proses ini busur las melintasi celah antara elektroda dan logam dasar, pengelasan terjadi dengan pemanasan bagian yang terhubung dan menyetorkan bagian elektroda ke logam dasar yang mencair.
• Terbentuk sebuah lapisan perisai/pelindung dari hasil campuran elektroda dan logam cair untuk mencegah logam cair tadi menguap sebelum dingin
• Elektroda dipindahkan keseluruh lintasan sambungan dan ketebalan las sangat bergantung pada jumlah lintasan elektroda yang diberikan saat proses pengelasan
• Las SMAW biasanya digunakan secara manual dilapangan
68402/61420
Slide # 5
Proses Pengelasan Submerged Arc Welding (SAW)
Biasanya prosesnya dilakukan secara otomatis atau semiotomatis.
Ujung elektroda dipenetrasikan ke logam dasar yang akan disambung sehingga membentuk lapisan pelindung
Kekuatan jenis las ini hasilnya lebih kuat dibandingkan SMAW
Digunakan pada proses pengelasan dipabrik, misal pada pembuatan pipa, dan profil lain
Konsep pengleasan
Beberapa proses pengelasan lainnya yang juga digunakan; (proses dipabrik), antara lain ; gas shielded metal arc, flux cored arc, and electro-slag welding . Kontrol kualitas pengelasan sulit diprediksi, sebab tergantung
adanya cacat dibawah permukaan las, adanya gelembung gas serta pelaksanaan yang kurang sempurna (pada proses SMAW) Welders (yang melakukan pekerjaan pengelasan) harus memiliki
sertifikat welder, dan untuk pekerjaan khusus diperlukan teknik pengawasan dengan menggunakan radiography or ultrasonic testing. 68402/61420
Slide # 7
TIPE SAMBUNGAN LAS
TIPE SAMBUNGAN LAS
Kondisi Batas Kondisi batas pada kekuatan sambungan las adalah kondisi fracture (patah) Kondisi leleh bukan faktor yang menentukan karena deformasi yang terjadi pada sambungan las saat leleh tidak terjadi dan tidak mempengaruhi performance struktur.
Perencanaan sambungan las
Las sudut sering digunakan dan dipakai pada semua sem ua struktur.
Tebal las biasanya berukuran 1 mm dan kelipatannya.
Las sudut dapat dibebani pada berbagai arah geser, tekan atau tarik. Oleh karena itu las tersebut selalu gagal pada geser
Kegagalan geser pada las sudut terjadi sepanjang bidang kritis las yang dilalui. L
Throat = a x cos45o = 0.707 a
a
Failure Plane a
L – length of the weld
Perencanaan sambungan las
Teg. geser dari las sudut sepanjang L yang menerima menerima beban P yakni f v =
P 0.70 707 7a Lw
Kapasitas geser las adalah Rn dimana ; 707 7 a L w Rn = f w 0.70 Rn = 0.75 f w
0.70 707 7 a Lw
dimana = 0.75
Dimana fw = teg.geser ultimit electroda = 0,6 x kuat tarik t arik electroda las (tergantung (tergantung pada electrode yang digunakan pada proses SMAW) SMAW) antara lain ; 413, 482, 551, 620, 688, 758, atau • Kuat tarik dari electroda las antara 827 MPa. • Terminologi standar electrode las yang dipakai adalah E60XX, E70XX, E80XX, dan seterusnya.
Perencanaan sambungan las E – electrode 70 – tensile strength of electrode electrode (ksi) = 482 MPa XX – type of coating
Kekuatan dari electroda diperhitungkan dari base metal dipakai. • Jika teg.leleh (y) base metal 413 - 448 MPa, dipakai elektroda E70XX. • Jika teg.leleh (y) base metal 413 - 448 MPa, dipakai elektroda E80XX.
E70XX adalah electroda yang paling banyak digunakan untuk las sudut yang dibuat dengan proses SMAW.
Las Sudut Lebih kuat menahan tarik atau tekan dibandingkan menahan geser Concave Surface
Convex Surface Leg
Throat
Unequal leg fillet weld
Leg Leg
Throat
Leg
Penyebutan las sudut : 12 mm SMAW E70XX: E70XX: lasa sudut dengan tebal las las 12 mm, dibentuk dengan Shielded Metal Arc Welding Process, dengan pengisi elektroda kuat tarik minimum 70 ksi. 9 mm-by-12 mm SAW E110XX: E110XX: las sudut ukuran kaki tidak sama, dibentuk dengan Submerged Arc Metal process, dengan pengisi logam elektroda kuat tarik minimum 758 MPa.
Teg.geser las sudut = beban / luas bidang patahan geser Kondisi batas las sudut ditentukan oleh :
(1) Patahan geser pada lintasan kritis atau kuat geser las
V n
f wt e Lw
Untuk kaki las sudut yang sama (equal):
V n f w (0.707a) Lw Misalkan elektroda las E70XX, mempunyai tegangan geser las sebesar
• fw = 0.60 FEXX
fw = 0.75 x 0.60 x 482 = 217 MPa
(2) Kemampuan geser base metal atau pelat : Rn = 0.9 x 0.6 F y x Luas base metal yang menerima geser dimana Fy = Teg.leleh pada base metal.
Contoh T
Plan
Elevation
Kuat geser las menerima beban adalah :
Vn = 0.75 x (0.707 a) x L w x fw
>T
Dalam kasus desain lebih menguntungkan untuk menentukan kekuatan las per meter panjang
Batasan dimensi sambungan las
Minimum size (amin) Tergantung pada tebal pelat yang paling tipis pada sambungan
Maximum size (a max) Tergantung pada pelat yang paling tipis pada sambungan : Untuk pelat dengan tebal 6 mm, amax = 6 mm. Untuk pelat dengan tebal 6 mm, amax = t – 2 mm.
Minimum length (Lw) Panjang las Length (Lw) 4 a ; sebaliknya, aeff = Lw / 4 a = tebal las Las sudut sudut yang yang terputus-putus : Lw-min = 4 a dan atau 38 mm.
Maximum effective length Jika Lw < 100 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = Lw Jika Lw < 300 300 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = Lw (1.2 – 0.002 Lw/a) Jika Lw > 300 a, maka panjang las efektif (Lw-eff) = 0.6 Lw
Pemutusan las • Lap joint – pemutusan las sudut pada jarak > a dari ujung. • Pengait las pada daerah sudut harus > 2 a
SNI 03-1729-2002 ; Halaman-107
Pedoman Perencanaan las Sudut Dua tipe las sudut yang digunakan 0.707 707 a
Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
t eff
0.707 707 a
a
Automatic Submerged Arc Welding (SAW)
t eff
a
Simbol Las (American Welding Society AWS) 10
12
200
Fillet weld on arrow side. Weld’s leg size is 10 mm. Weld size is given to the left of the weld symbol. symbol. Weld length (200 mm) is given to the right of the symbol
75@125
Fillet weld, 12 mm size and 75 mm long intermitten welds 125 on center, on the far side 6
10
200
Field fillet welds, 6 mm in size and 200 mm long, both sides.
50@150
Fillet welds on both sides, staggered intermitten 10 mm in size, 50 mm long and 150 mm on center Weld all around joint Tail used to reference ref erence certain specification or process
Pedoman Perencanaan Las Sudut 0.70 707 7a
a
Perencanaan las sudut diambil nilai terkecil dari kondisi berikut Weld material strength
P u _ Weld ( 0.707 70 7 a Lweld f w )
0.75
& f w 0.6 F Exx Exx
Electrode
FEXX (MPa)
E70XX
482
E80XX
551
Base Metal Strength
Pu _ BM 0.6F Y ) BM ( t base Lweld
0.9
Kondisi batas leleh
Pedoman Perencanaan Las Sudut Kekuatan las akan meningkat jika gaya
yang bekerja tidak pararael pada las P u _ weld
(0.707 a Lweld f w ) 1.5
f w 0.6 F Exx sin Exx 1 0.5 sin
0.75
Maksimun ukuran las, t-max if t base 6 mm 6 mm t weld _ max t base 2 mm if t basemetal 6 mm Minimum ukuran las, t-min
t weld _ min t thinner part pa rt
Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las Tentukan kemampuan batang tarik pada sistem sambungan seperti
tergambar. Batang tarik adalah pelat persegi ukuran 100x10 mm dilas pada pelat sambung tebal 15 mm dengan memakai elektroda E70XX. Pertimbangkan batang tarik tersebut pada kondisi leleh dan patah. Periksa juga kuat geser las dan base metal disekitar pelat dengan Fy = 573 MPa. t = 15 mm
100 mm x 10 mm 125 mm 12 mm
12 mm 125 mm
Contoh : Perencanaan kekuatan sambungan Las Step I. Periksa batasan dimensi dari las tmin = 10 mm (batang tarik) tmax = 15 mm (pelat sambung) oleh karena itu, amin = 5 mm amax = 10 mm – 2 mm = 8 mm Ukuran kaki las, a = 6 mm
..............OK!
Lw-min = 4 x 6 = 24 mm dan atau 38 mm
.............. ..............OK!
Panjang las = 125 mm, dimana > Lmin.
...............OK!
Panjang kait las pada ujung pelat - minimum = 2 a = 12 mm ....... OK!
Contoh : Perencanaan Perencanaan kekuatan sambungan Las Step II. Hitung kuat geser las Kuat geser las
= x 0.707 x a x 0.60 x F EXX x Lw = 0.75 x 0.707 x 6 x 0.60 x 482 x 250/1000 = 230 kN
Step III. Hitung kuat geser base metal Rn = 0.9 x 344 x 100 x 10/1000 = 310 kN
.................tension-yield
Contoh : Perencanaan Perencanaan kekuatan sambungan Las Step IV : Kuat tarik pelat Rn = 0.75 x Ae x Fu
- tension fracture
dimana ; Ae = U A (luas penampang tarik efektif) Ae = Ag = 100 x 10 = 1000 mm Fu = teg.tarik ultimit pelat = 597 MPa Maka : Rn = o,75 x 1000 x 448 /1000 = 336 kN
Beban tarik yang dapat ditaham oleh sistem sambungan tersebut adalah
sebesar 230 kN. dalam hitungan ini. Las kait pada pojok sambungan tidak termasuk dalam
Sambungan las menerima momen
Diasumsikan bahwa rotasi pada bidang patahan sambungan las terjadi disekitar pusat elastis las. Perbedaan dengan sambungan baut adalah pada sambungan las kekuatannya dihitung sebagai per-satuan panjang las. F
M
d e
Tegangan geser pada las akibat momen, M adalah
f 2
M d J
M = momen yang bekerja pada pusat elastis las, d = jarak terjauh dari pusat elastis las
Sambungan las menerima momen dan geser
Tegangan akibat momen, M adalah
M
F e
J I x I y f 2
Perhitungan harus dilakukan untuk t
eff
atau diasumsikan t eff = 1 mm
M d J
f 2 x
&
M y J
f 2 y
M x J
0.707 w
Sambungan las menerima momen dan geser
Tegangan akibat gaya geser terpusat adalah
f 1 x
F x
f 1 y
Aweld
F y Aweld
Tegangan total pada las adalah
f x f 1 x f 2 x
f v
f y f 1 y
&
f x
2
f y
2
Rn _ weld
f 2 y
Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Tentukan ukuran las yang diizinkan untuk sambungan “bracket” seperti tergambar. Beban mati yang bekerja 50 kN dan beban hidup 120 kN secara terpusat (lihat gambar). Digunakan mutu baja A36 untuk bracket dan mutu baja A992 untuk kolom.
Hitung untuk tebal las teff = 25 mm
250 mm D = 50 kN L = 120 kN 300 mm
15 mm PL
200 mm
Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step I : Hitung beban ultimit: Pu = 1.2D + 1.6L = 1.2(50)+1.6(120) = 252 kN
Step II: II: Hitung tegangan las akibat gaya geser : f 1 y
252 1000 200 300 200
360 N/mm
Step III: III: Hitung titik berat sambungan las: x (700) 200(100)(2)
or x 57.1 mm
Step IV: IV: Hitung momen lentur pada titik berat las: e = 250+ 200 – 57.1 = 392.9 M = Pe = 252(392.9)=99011 252(392.9)=99011 kN-mm.
Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step V: Hitung momen inersia total sambungan las /tebal las: I x = 1(300)3 (1/12)+2(200)(150)2=11.25×106 mm4 I y = 2 {(200)3 (1/12)+(200)(100-57.1)2 }+ 300(57.1)2=3.05×106 mm4 J = I x + I y = (11.25 + 3.05)×106 = 14.3×106 mm4
Step VI: Hitung tegangan kritis pada las (ambil jarak terjauh las terhadap titik beratnya): f 2 x f 2 y f v
M y J M x
99011(150) 1000 14.3 10
1039 N/mm
99011(200 57.1) 1000
J f 2 x f 1 y f 2 y 2
6
14.3 10
2
6
989 N/mm
(1039) 2 (989 360) 2 1703 N/mm
Perencanaan sambungan las akibat momen dan geser Step VII: Periksan tegangan geser pada base metal Kapasitas geser pada kaki las : Φ R n
= (0.9)0.6F y t = 0.9(0.6)(248)(15) = 2009 N/mm
Kontrol Kekuatan geser pada sambungan las: 2009 N/mm > 1703 N/mm (OK).
Step VIII: Hitung tebal kaki las , asumsi F w = 0.6F EXX a
Rn (0.707) F W
1703 0.75(0.707)(0.6 482)
11.1 mm
pakai tebal kaki las sudut 12 mm dengan E70XX
