SAMBUNGAN KELING ( RIVET JOINTS)

Sebuah paku keling adalah batang silindris pendek dengan kepala yang integral

dengan batangnya.

Dua metode pengelingan yaitu pengelingan dengan tangan/manual dan pengelingan menggunakan mesin.

Metode Pengelingan

Fungsi paku keling dalam sebuah sambungan memiliki kekuatan dan kekencangan. Kekuatan untuk mencegah kerusakan sambungan, sedangkan kekencangan membantu kekuatan dan mencegah kebocoran.

Jenis Kepala Paku Keling

Kepala Paku keling untuk penggunaan umum: Diameter di bawah 12 mm.

Kepala Paku keling untuk penggunaan umum: Diameter paku keling dari 12 mm sampai 48 mm.

Kepala Paku keling untuk pekerjaan Ketel: Diameter paku keling dari 12 mm sampai 48 mm.

Bahan Paku Keling

Bahan paku keling untuk tujuan umum dibuat dari bahan baja atau yang

ringan dari bahan timah.

Jenis Sambungan Keling

1.Sambungan Tempel (lap joint)

2.Sambungan Tumpuk ( Butt joint)

1. Sambungan Tempel (lap

joint)

2. Sambungan Tumpuk ( Butt

joint)

Kegagalan Sambungan Keling

Sobek/robek (tarik) plat pada bagian Tepi

Sobek/robek (tarik) plat pada bagian Melintang thd Arah Gaya

Fig. 8-17. Crushing (desak) of the rivets

Efisiensi Sambungan Keling

Diameter Paku Keling

DESAIN SAMBUNGAN KELING DENGAN BEBAN EKSENTRIK

. Desain sambungan keling dengan beban eksentrik dianalisis dan dihitung berdasarkan pada: (1) garis kerja beban tidak melalui pusat sistem paku keling; (2) semua paku keling tidak terbebani secara sama.

Beban eksentrik mengakibatkan geseran sekunder yang disebabkan oleh kecenderungan gaya/beban untuk memuntir sambungan terhadap pusat titik berat disamping geseran langsung/primer.

P = beban eksentrik pada sambungan e = eksentrisitas beban yaitu jarak antara garis kerja beban dan titik pusat sistem paku keling yaitu G.

Prosedur perhitungan:

1. Menentukan sumbu (x dan y) pada gambar desain sambungan paku keling;

2. Menentukan titik berat/pusat gravitasi (G) dari sistem paku keling,

x1 . A1 + x2 . A2 + x3 . A3 + …

x = ___________________________________________

A1 + A2 + A3 + …

y1 . A1 + y2 . A2 + y3 . A3 + …

y = ___________________________________________

A1 + A2 + A3 + …

3. Menunjukkan dua gaya P1 dan P2 pada pusat grafitasi G dari sistem paku keling. Gaya-gaya tersebut sama dan berlawanan arah terhadap P;

4. Anggap semua paku keling berdiameter sama, berakibat P1 = P menghasilkan beban geser langsung pada setiap paku keling yang besarnya sama.

Beban geser langsung pada setiap paku keling:

5. Akibat P2 = P menghasilkan momen putar sebesar P x e yang cenderung memutar sambungan dari pusat gravitasi G pada sistem paku keling yang searah putaran jam. Momen putar yang bekerja menghasilkan beban sekunder pada setiap paku keling.

Beban geser sekunder pada setiap paku keling diperoleh dengan membuat dua asumsi: (1) beban geser sekunder proporsional dengan jarak radial paku keling dari pusat gravitasi sistem paku keling; (2) arah beban geser sekunder tegak lurus terhadap garis singgung pusat paku keling ke pusat gravitasi sistem paku keling;

F1, F2, F3, … = beban geser sekunder pada paku keling 1, 2, 3 , dst.

l1, l2, l3, ... = jarak radial paku keling 1, 2, 3 dari pusat grafitasi G sistem paku keling.

𝑃𝑠 = 𝑃𝑛 , bekerja parallel terhadap beban P

Jumlah momen putar eksternal dan jumlah momen putar internal harus sama dengan nol:

Arah gaya-gaya tersebut menyudut ke kanan dari garis temu/sambung terhadap pusat gravitasi sistem paku keling

𝑭𝟏 ∞ 𝑙1 ; 𝐹2 ∞ 𝑙2 ; 𝑑𝑎𝑛 seterusnya 𝐹₁𝑙₁ = 𝐹₂𝑙₂ = 𝐹₃𝑙₃ = ⋯

𝐹2 = 𝐹1.𝑙₂𝑙₁ 𝐹3 = 𝐹1 .𝑙₃𝑙₁

𝑷 .𝒆= 𝑭𝟏.𝒍𝟏 + 𝑭𝟐.𝒍𝟐 + 𝑭₃.𝒍𝟑 + …

= 𝑭𝟏.𝒍𝟏 + 𝑭𝟏.𝒍₂𝒍₁ . 𝒍𝟐 + 𝑭𝟏 . 𝒍𝟑 𝒍₁ .𝒍𝟑 + …

= 𝑭₁𝒍₁ (𝒍𝟏² + 𝒍𝟐² + 𝒍𝟑𝟐 + …)

Beban geser primer dan sekunder dapat dijumlahkan secara vektor untuk menentukan beban resultan R pada setiap paku keling, atau dengan rumus:

Beban geser (resultan) maksimum yg terjadi pada paku keling 𝒕𝒆𝒓𝒅𝒆𝒌𝒂𝒕 𝒅𝒆𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒂𝒓𝒂𝒉 𝒌𝒆𝒓𝒋𝒂 𝒃𝒆𝒃𝒂𝒏, sehingga ukuran (diameter) paku keling didasarkan pada paku keling tersebut, melalui hubungan rumus berikut, 𝒇𝒔 = 𝑹𝝅𝟒 𝒅𝟐 → 𝑓𝑠 = tegangan geser paku keling

𝑅= beban resultan yang bekerja pada paku keling 𝑑= diameter paku keling

𝑹= ඥ𝑭𝟐 + 𝑷𝒔 𝟐 + 𝟐 𝑭.𝑷𝒔.𝐜𝐨𝐬𝜽 𝜽= sudut antara garis beban geser primer dan garis beban geser sekunder

Contoh soal 1: Sebuah sambungan keling - lap dibebani secara eksentrik dirancang untuk

sebuah siku baja sebagaimana gambar di bawah. Plat siku tebalnya 25mm. Seluruh paku keeling berukuran diameter sama. Beban pada siku 5000kg, jarak antar paku

keling 10cm, lengan beban 40cm. Tegangan geser ijin 650kg/cm² dan tegangan

desak (chrushing) 1200kg/cm². Tentukan ukuran (diameter) paku keeling yang

digunakan untuk sambungan!

2. Beban geser langsung pada setiap paku keling,

3. Momen putar (eksternal) yang dihasilkan oleh beban P secara eksentrik,

𝑃𝑠 = 𝑃𝑛 = 50007 = 714,3 kg

𝑥= 𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + 𝑥4 + 𝑥5 + 𝑥6 + 𝑥7 𝑛 𝑥= 0+ 10+ 20+ 20+ 20+ 0+ 07 𝒙= 𝟏𝟎 cm (sebelah kanan sumbu 𝑦)

𝑦= 𝑦1 + 𝑦2 + 𝑦3 + 𝑦4 + 𝑦5 + 𝑦6 + 𝑦7 𝑛 𝑦= 20+ 20+ 20+ 10+ 0+ 0+ 107 𝒚= 𝟏𝟏,𝟒𝟑 cm (sebelah atas sumbu 𝑥}

1. Titik berat pada sumbu x dan sumbu y dari sistem sambungan paku keling,

𝑀= 𝑃 . 𝑒= 5000 x 40 = 200.000 kgcm

𝑷 .𝒆= 𝑭₁𝒍₁ (𝒍𝟏 𝟐+ 𝒍𝟐 𝟐 + 𝒍𝟑 𝟐 + 𝒍𝟒 𝟐 + 𝒍𝟓 𝟐 + 𝒍𝟔 𝟐 + 𝒍𝟕 𝟐)

𝟐𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟎 = 𝑭𝟏𝟏𝟑,𝟏𝟕 (𝟏𝟑,𝟏𝟕𝟐 + 𝟏𝟑,𝟏𝟕𝟐 + 𝟖,𝟓𝟕𝟐 + 𝟏𝟎,𝟏𝟐 + 𝟏𝟓,𝟐𝟐 + 𝟏𝟎,𝟏𝟐 + 𝟏𝟓,𝟐𝟐)

𝟐𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟎 𝐱 𝟏𝟑,𝟏𝟓 = 𝑭𝟏 𝐱 𝟏𝟎𝟖𝟔,𝟔 𝑭𝟏 = 𝟐𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟎 𝐱 𝟏𝟑,𝟏𝟓𝟏𝟎𝟖𝟔,𝟔 = 𝟐𝟒𝟐𝟎 𝐤𝐠. 𝑭𝟐 = 𝑭𝟏.𝒍₂𝒍₁ = 𝟐𝟒𝟐𝟎 x

𝟖,𝟓𝟕𝟏𝟑,𝟏𝟕 = 𝟏𝟓𝟕𝟓 𝐤𝐠

𝑭𝟑 = 𝑭𝟏 = 2420 kg

𝑭𝟒 = 𝑭𝟏.𝒍𝟒𝒍𝟏 = 𝟐𝟒𝟐𝟎 x 𝟏𝟎,𝟏𝟏𝟑,𝟏𝟕 = 𝟏𝟖𝟓𝟓 𝐤𝐠

𝑭𝟓 = 𝑭𝟏.𝒍𝟓𝒍₁ = 𝟐𝟒𝟐𝟎 x 𝟏𝟓,𝟐𝟏𝟑,𝟏𝟕 = 𝟐𝟕𝟗𝟑 𝐤𝐠

𝑭𝟔 = 𝑭𝟓 = 2793 kg 𝑭𝟕 = 𝑭𝟒 = 1856 kg

4. Kesetimbangan momen eksternal dan momen internal sistem sambungan keling,

6. Sudut antara gaya langsung dan gaya sekunder dari dua paku keling (3 dan 4) tersebut, secara geometri gambar, diperoleh:

cos θ3 = 10𝑙3 = 1013,17 = 0,76

cos θ4 = 10𝑙4 = 1010,1 = 0,99

7. Beban resultan maksimum pada paku keling 3: 𝑅= ඥ𝐹32 + 𝑃𝑠2 + 2 𝐹3 𝑃𝑠cos𝜃3 𝑅= ඥ24202 + 714,32 + 2 x 2420 x 714,3 x 0,76 = 3000 kg

5. Dengan menggambarkan gaya-gaya geser langsung dan sekunder pada setiap paku keling, terlihat bahwa paku keling 3 dan 4 yang paling terbebani:

Beban geser (resultan) maksimum terjadi pada paku keling 𝟑.

8. Diameter paku keling diperoleh melalui hubungan rumus,

𝝅𝟒 𝒅𝟐 𝒇𝒔 = 𝑹𝟑

𝑑2 = 4 𝑅3𝜋 𝑓𝑠 = 4 x 3000 3,14 x 650 = 5,88 ∴ 𝑑= ඥ5,88 = 𝟐,𝟒𝟐 𝐜𝐦 = 𝟐𝟒,𝟐 𝐦𝐦

Beban resultan maksimum pada paku keling 4: 𝑅= ඥ𝐹42 + 𝑃𝑠2 + 2 𝐹4 𝑃𝑠cos𝜃4 𝑅= ඥ18562 + 714,32 + 2 x 1856 x 714,3 x 0,99

= 2565 kg

Soal 2 :Sebuah siku dikeling pada sebuah kolom dengan 6 paku keling yang

berukuran sama sebagaimana gambar berikut. Siku tersebut membawa beban 60 kN pada jarak 200 mm dari pusat kolom. Jika tegangan geser maksimum dalam paku keling 150 N/mm², tentukan diameter paku keling!

Soal 3:Sebuah siku dikeling pada sebuah kolom dengan 6 paku keling

yang berukuran sama sebagaimana gambar di bawah, membawa beban 10 ton pada jarak 25 cm dari pussat kolom. Jika tegangan geser maksimum dalam paku keling 630 kg/cm², tentukan diameter paku keling!

Soal 4: Sebuah siku disambung menggunakan 4 paku keling berukuran sama sebagaimana gambar berikut. Tentukan diameter paku keling jika tegangan geser maksimum 140 N/mm² !