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.