Sambungan Baut

1 PENDAHULUAN

Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang disatukandengan alat pengencang. Salah satu alat pengencang di samping las (akan dibahas dalambab WI) yang cukup populer adalah baut terutama baut mutu tinggi. Baut mutu tinggimenggeser penggunaan paku keling sebagai alat pengencang karena beberapa kelebihanyang dimilikinya dibandingkan paku keling, seperti jumlah tenaga kerja yang lebih sedikit,kemampuan menerima gaya yang lebih besar, dan secara keseluruhan dapat menghematbiaya konstruksi. Selain mutu tinggi ada pula baut mutu normal A307 terbuat dari bajakadar karbon rendah.

Dua tipe dasar baut mutu tinggi yang distandarkan oleh ASTM adalah tipe M25 danA490. Baut ini mempunyai kepala berbentuk segi enam. Bart A325 terbuat dari baja kar-bon yang memiliki kuat leleh 560 - 630 MPa, baut A490 terbuat dari baja alloy dengankuat leleh 790 - 900 MPa, tergantung pada diameternya. Diameter baut mutu tinggiberkisar antara Yz - lVz in, yang sering digunakan dalam struktur bangunan berdiameter3/t dar 7/, irr, ddr- desain jembaran anrara 7/, hingga I in.

Dalam pemasangan baut mutu tinggi memerlukan gaya tarik awal yang cukup yangdiperoleh dari pengencangan awal. Gaya ini akan memberikan frilsi sehingga cukup kuatuntuk memikul beban yang bekerja. Gaya ini dinamakan proof load. Proof had diperolehdengan mengalikan luas daerah tegangan tarik (A) dengan kuat leleh yang diperolehdengan metoda 0,2o/o tangen atar 0,5o/o regangan (lihat bab II) yang besarnya 70Vo f,untuk A325, dan 80o/o f wtuk A490.

Dengan:. dn adalah diameter nominal bautn adalah jumlah ulir per mm

a =Ll a, -o'e74f'' 4lo n .l6.t

110 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

Baut mutu normal dipasang kencang tangan. Baut mutu tinggi mula-mula dipasangkencang rangan, dan kemudian diikuti Yz puraran lagi (turn-ofthe-nut method). DalamThbel 6.1 ditampilkan tipe-tipe baut dengan diameter proof load dan kuat tarik minimum-nya.

TABEL 6.1 TIPE - TIPE BAUT

Tipe Baut Diameter (mm) Proof Stress (MPa) Kuat Tarik Min.(MPa)

1.3,07

1.32528.6 - 38.1

A490

6.35 - r04r2.7 - 25.4

51012.7 - 38.1

585725825

60825

1035

Sambungan baut mutu tinggi dapat didesain sebagai sambungan tipe friksi (jika dikeho.daki tak ada slip) atau juga sebagai sambungan dpe tumpu.

6.2 TAHANAN NOMINAL BAUT

Suatu baut yang memikul beban terfaktor, R, sesuai persyaratan LRFD harusmenuhi:

R <6.Ra- t n

Dengan R, adalah tahanan nominal baut sedangkan Q adalah faktor redulsi yangsebesar 0,75. Besarnya R, berbeda-beda untuk masing-masing tipe sarnbungan.

Tahanan Geser Bautfhhanan nominal satu buah baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan:

Ro =rn. rrfub.Ao

Dengan: r, = 0,50 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser/1, = 0,40 untuk baut dengan ulir pada bidang geser

f,' adalah kuat tarik baut (Mpa)Ab adalah luas bruto penampang baut pada daerah tak berulirrn adalah jumlah bidang geser

Tahanan Tarik BautBaut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurur:

R, = 0,75.f,b.Ab

Dengan: fb adalah kuat tarik baut (MPa)Ab adalah luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

Tahanan Tumpu BautThhanan mmPu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponenyang disambung. Besarnya ditentukan sebagai berikut:

R, = 2,4.4t?.f,

adalah diameter baut pada daerah tak beruliradalah tebal pelatkuat tarik putus terendah dari baut atau pelat

Detgan: du

t,

f"

6,2 TAHANAN NOMINAL BAUT 111

Persamaan 6.4 berlaku untuk semua baut, sedangkan untuk lubang baut serot panjangtegak lurus arah gaya berlaku:

R, = 2,o.db.t?.f, 6.6

Thta letak baut diatur daram SNI pasd r3.4. Jarak antar pusat lubang baut harus di-ambil tidak kurang dari 3 kali diamerer nominar L"ut, d"rr;*rr. ""*" uaur tepi denganujung pelat harus sekurang-kurangnya 1,5 diameter nominal baut. Dan jarak maksimumanrar pusar lubang baur tak boreh melebihi r5tn (dengan t, adarah,JJ p.t", Iapis tertipisdalam sambungan) atau

JoO mm, sedangkan f*rr. ,!pi Jrd;;;.ls tidrk melebihi(4tn + 100 mm) atau 200 mm.

3db < S < 15fo atau 200 mm1,5db < S, . ( 4fo + 100mm ) atau 200 mm

Gambar 6.1 Tata Letak Baut

I coxros o.r,Hitung beban ker.ia tarik maksimum untuk sambungan tipe tumpu berikut, yang menyatu_kan dua b^yfr o^:li, @l 37) berukuran 16 x 200 mm. Baut yang digunakan berdiameter22 mm' f b = 825 Mpa dan ranpa ulir dalam bidang g.r.r. n.t#;;;rrp ,",r, bekerjabesarnya 3 kali beban mati.

r<- *r T200

I

+-I

.lI

:

I

I

I

o

o

o

o

--+r

112 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

JAVAB:Periksa kekuatan pelat terlebih dahulu, lakukan analisa seperti batang tarik!

A" = 16(200) = 3200 mmzt, = 32oo - 2.( 22 + 3,2 ).16 = 2393,6 mm2

A, = A" = 2393,6 mmzLeleh: "

O.T, = O.frA, = 0,90(240)(3200) = 69,12 tonFraktur: Q.T, = 0f,4, = 0,75(370)(2393,6) = 66,42 rcn

Tinjau tahanan baut:Geser: O.R, = 0.0,5.f-b.m.A, = 0,75(0,5)(825)(l)(y4.n222)= 11,76 ton/bautTirmpu: O.R, = 0.2,4.db.t?.f,! = 0,75(2,4)(22)(16)(370) = 23,44 ton/baut

Thhanan geser menentukan, sehingga tahanan untuk 4 bauu

O.T, = 4 x 11,76 = {'/,Q4 ton

Dari 3 kemungkinan tersebut, Q.T, = 47,04 ton yang menentukan.6.7 >TI n-

47,04>1,2D+1,6L47,04 >1,2D + 1,6(3D) = 6DD <7,84 on dan L < 23,52 ton

Jadi, beban hidup yang boleh terjadi sebesar D + L =7,84 + 23,53 = 31,36 ton.

I corvrou e.z,Rencanakan sambungan baut sekuat pelat yang disambung bagi komponen struktur tarilberikut ini. Pelat dari baja Bl 55 (f, =.410 MPa, f"= SSO MPa). Gunakan baut diar19 mm (tanpa ulir di bidang gesei, f.u = 825 MPa). Rencanakan baut diatur dalambaris.

!!+>f

JAVAB:Jumlah luas dua pelat luar lebih besar dari luas pelat tengah, sehingga perhitungandasarkan pada pelat yang tengah.

A, = 10(150) = 1500 mm2

An = [ 150 - 2.( 19 + 3,2 ) ](10) = 1056 mm2

MaxA, = 0,85 As = 0,85 (1500) = 1275 m1112

A, = A, = 1056 mm2

[.eleh: 0.7, = Q.frar= 0,90(410)(1500) = 55,35 ,o,,

Fraktur: 0.7, = Q.nA" = 0,75(550)(1056) = 43,56 ,on

Jadi, jumlah baut dihitung berdasarkan gayr 43,56 ton.

Tinjau tahanan baut:Geser: O.R, = O.0,5.f,b.m.Au = 0,75(0,5)(825)(2)(y4.n.D\= 17,54 ton/baut

Tirmpu: 0.R, = 0.2,4.db.te.f,! = 0,75(2,4)(l9Xl0)(550) = 18,81 ton/baut

Thhanan geser menentukan!

r baut diPerlukan = 2+=2'48=4baut17,54

I coNtou e.l:Hitung jumlah baut yang diperlukan oleh komponen struktur berikut yang memikrrl beban

*rti ff = 3 ton) i* b.b* hidup (L = 15 ton). Gunakan baut tanpa ulir di bidang

geser, du = 19 mm, f b = 825 MPa. Pelat yang disambung dari baja BJ 37. Aturlah baut

dalam 2 baris.

6.2 TAHANAN NOMINAL BAUT II3

T/2<-r/2<-

JAVAB:

+r

Hitung beban tarik wfaktor, \:f" = 1,2D + l'6L = 1,2(3) + 1,6(15) = 27,6 ron

Pelat tengah menentukan dalam perhitungan kekuatan:

A =6x250=1500mm2cA, = 1250 - 2'(19+3,2)l'6 = 1233,5 mrrlz

Max A, = O,85.As= 0,85 x 1500 = 1275 mmz

A" - Ao = 1233,6 mm2

Leleh: Q.T, = QiA, = 0,90(240)(1500) -- 32,4 ton

Fraktur: O.T, = O'f,A, = 0,75(370)(1233;6) = 34,23 ron

Q.T, ( = 32,4 ron ) , T" (= 27,6 ton)

Perencanaan baut:

Geser: O.R, = O'0,5'f,b'm'Au = 0,75(0,5)(825)Q)(y4' n 't92)

= 17,54 ton/baut

Tirmpu: O.R, = O'2,4'du'tp'f: = 0,75(2,4)(t9)(6)(370) = 7,59 ton/baut

E baut diperlukan !*=3,6= 4baut7,59

OK

l,5db= 28,J - 30 mm 3dn=57=60mm

I,-

o

o

o

o

114 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

r'or uo I

Cek keruntuhan geser blok!A,, -- 2.lgO - r,5.( 19 + 3,2 ) l(6) = 680,4 mm2

4,, = 2.[ lo - o,l.( t9 + 3,2 ) ](6) = 226,8 mmz

0,6.f,.A,,= 0,6(370)(680,4) = r5,r ton

f,.A,, = 370(226,9) = g,39 ton

Karena 0,6.f,.A,,, f,.A,r, maka kondisi geser fraktur tarik leleh menenrukan:

Q.Rt, = Q.(0,6.f,.A,,* f1, Ao)

= 0,75 ( 0,6(370)(680,4) + 240(60X6) ) = 17,80 ton

Ternyata keruntuhan geser blok lebih menentukan daripada keruntuhan lelehfraktur, bahkan O.Ra, . {. untuk mengatasinya, maka jarak baut perlu diubah!

ruol uo I

4,, = 2.1130 - 1,5.( t9 + 3,2 ) l(6) = 1t60,4 mm2

Ao, = 2.1So - 0,5.( 19 + 3,2 ) l(6) = 456,8 mmz

o,6.f,.A,,= 0,6(37o)(tt60,4) = 25,75 ron

f,. A*, = 370(466,8) = 17,27 ton

Karena 0,6rt.A,,, fu. An , maka kondisi geser fraktur tarik leleh menenrukan:

Q.Ro, = Q. @,6.f,A,,+ $.Ao)= 0,75 ( 0,6(370)(1160,4) + 240(100)(6) ) = Zo,tz ton > I.

150

50

6.3 GESER EKSENTRIS 715

trnbungan Tipe FriksiSemua contoh di atas didisain sebagai sambungan tipe tumpu, apabila dikehendaki sam-bungan tanpa slip (tipe frilai), maka satu baut yang hanya memikul gaya geser terfaktor,V*, dalam bidang permukaan frilai harus memenuhi

V, . Va G 0.V") G.7

Kuat rencana, V, = Q.V,, adalah kuat geser satu baut dalam sambungan tipe frilai yangbesarnya dihitung menurur:

Vd = 0.V,= 1,1j.0. 1t. m. proof load

Dengan lt ffiT:x',fb;;'j;r.,.,Q = 1,0 untuk lubang standar

0 = 0,85 untuk lubang selot pendek dan lubang besar

0 = 0,70 untuk Iubang selot panjang tegak Iurus arah gaya

Q = 0,50 untuk lubang selot panjang sejajar arah gaya

f3 GESER EKSENTRIS

6.8

Apabila gaya P bekerja pada garis kerja yang tidak melewati titik berat kelompok baut,maka akan timbul efek akibat gaya eksentris tersebut. Beban P yang mempunyai elaentrisi-tas sebesar e, adalah, ekuivalen statis dengan momen P dikali a ditambah dengan sebuahgaya konsentris P yang bekerja pada sambungan. Karena baik momen maupun bebankonsentris tersebut memberi efek geser pada kelompok baut, kondisi ini sering disebutsebagai geser eftisentris.

Dalam mendisain sambungan seperti ini, dapat dilakukan dua macam pendekatan yairu:l. analisa elastik, yang mengasumsikan tak ada gesekan antara pelat yang kaku

dan alat pengencang yang elastik2. analisa plastis, yang mengasumsikan bahwa kelompok alat pengencang dengan

beban eksentris P berputar terhadap pusat rotasi sesaat dan deformasi di setiapalat penyambung sebanding dengan jxaknya dari pusat rotasi.

Gambar 6.2 Contoh Sambungan Geser Elsentris

Pe

)

Mra-;-rL'P

t

Gambar 6.3 Kombinasi Momen dan Geser

116 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

Analisa ElastikProsedur analisa ini didasarkan pada konsep mekanika bahan sederhana, dan digunakan

sebagai prosedur konservatif. Untuk menurunkan persamaan yang digunakan dalam analisa

ini, perhatikan sambungan yang menerima beban momen M dalam Gambar 6.4.a. Abaikan

gesekan antara pelat, momen sama dengan jumlah gaya dalam Gambar 6.4.b dikalikanjaraknya ke titik berat kelompok baut.

M = Rrdt + Rrdr+... + Rudu=> R.d 6.9

*"/'

Gambar 6.4 Sambungan dengan Beban Momen

Jika tiap baut dianggap elastik dan mempunyai luas yang sama, maka gaya R dari tiapbaut juga proporsional terhadap jarak ke titik berat kelompok baut tersebut.

R,

4 =4 =...=&4d2d6

Atau R, R, ... Ru dapat dituliskan dalam bentuk:

& = 1.a,, R,= +.d,; ......... , no= ).du-'1 dr'r' " d, ' o dl

Substitusikan 6.10 ke persamaan 6.8:

M = L.d.' +L.a^' +......+L.d-'dr'dr'dno

lrt = \f l.' + d 2 +.....+ d.'l= L.\ a'dr't 2 b' dr-

Sehingga gayapada baut 1:

M.d&=riDengan cara yar,g sama, maka gaya pada baut-baut yang lain adalah:

M.d M.d_ M.dR.='ifr,4=ff; .....; &=ffAtau secara umum dituliskan:

M.do=n

6.10

6.r l

6.r2

6.13

6.14

ri'a+o

6.r5

Apabila gaya R, diuraikan dalamdituliskan komponen gaya dalam

*.=*.* *,=).*Substit

R,

Gambar 6.5 Gaya R Diuraikan dalam Arah x dan y

6.3

arah x dan 7 seperti dalamarah x dan y:

GESER EKSENTRIS 117

Gambar 6.5, maka dapat

6.16

6.17

usikan 6. l5 ke 6.14 diperoleh:

- M'y ^ M.x->7 K,=TTH

Karena * = I + f' makapersamaan 6.17 secaraumum dapat dituliskan lagi:p--M't D_ M.x.._->;j;>7 R,=\ffi 6.18

Dengan hukum penjumlahan vektor, maka gaya R didaparkan dari:R=w*,6.19

Untuk menghirung gaya total akibar beban eftpengaruh giy, R,i,J.iu*L* il;;rJ;;;T** Tf;"ffi:r:.ambar 6.2.a, maka

D_ P", - lrrr 6.20

Dengan l/ adalah jumlah baur. Dan tota.l resulrgayalksentris

"d1;, ^-*' v.uL' uatr roral resultan gaya pada tiap baut yang mengalami

6.21

I coNtog e.4,Hitunglah gaya maksimal yals bekerja dalam satu baut, untuk suatu komponen sffukturberikut yang memikut g"; .fr.r,ri"';;;,';" gambar.

JAWTIB:

?ffiIil'#r-#a gava terbesar adalah baut nomor t, 3, 4,dan 6. pada baut nomor

118 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

, - y't- .-l5oox75 =3 ton -)", - ),x2 *Li 37500 - -H

- M.xD ---^t - \xz *Lf -1500150

= 2ton J37504

= 20 ton

e=75+50 =l25mmM -- 12(125) = 1500 ton mmT-

75

+75

l_

2,'*2f -- 6(5q2 * 4(75)2

= 37500 mmz

n =!-Y- 2 ton JuN6

Gaya total pada baut nomor 4:

^=J&'*(q* *,)'=J7+Q+rY = 5 ton

I coNtou e.5:Hitung gaya R yang bekerja pada baut nomor 4 berikut ini, bila kelompok baut tersebut

memikul beban { = 5 ton yang membentuk sudut o terhadap sumbu horizontal, dimana besarnya tun a, = 3/t.

JASIAB:r =160mmM = 5 (160) = 800 ton mm

2*'*Zf = 460)2 + 405)2 = 32500 mmz

Gaya-gaya yang bekerja pada baut nomor 2:

- M.y 800x75R.=U787= 3z5oo

= l'85 ton -+

- M.x 800150R,=y;iy7= 32500

= r,23 ton J

P.ua 5x0.8R..--=:------:- = I tOn -)'44

R,. = P'dlo

-5x9'6 = 0,75 ton J'44

sigrF

d

i tlrri 2i-f-'- tI ei-+----+

6-3 GESER EKSENTRIS

Pr=5ton

Total gaya R pada baut 2:

R,+ R,)' *(n, *4)'ft=

I

lsol.oI

l.o

+.

6 --+1",. 2_.L

I++g4

I coNrou e.e,Dua buah pro6l CNP 24 dihubungkan dengan pelat setebal l0 mm, sebagai alat sambung

digunakan baut 1.3'25 db = 22 mm (tanpa ulis dalam bidang geser). Tersedia dua pola

baut seperti dalam gambar, yaitu pola I dan pola II. Pada kondis tersebut bekerja beban

terfaktor P" y".g sama besar dan berlawanan arah. Jika diketahui perbandingan beban

hidup dengan beban mati adalah 3 (L = 3D):a- tentukan pola mana'yang lebih baikb. dengan pola yang lebih baik tersebut, hitung beban kerja yang dapat dipikul,

.//?u

,r[++++++

.-+..fq++.t+-'

ffi

120 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

JAVAB:Pola baut I: baut yang menerima gaya terbesar adalah baut-baut atas dan bawahM = P*.(184+72+ 184) = 44OP*

\='he *6G =70 mm

n M.r, _ 44O.P".70R-=+: - 1,3979.p,

Pola baut II : semua baut menerima gayayan1 sama besarM = P*.( 220 + 220 ) = 440 p*

r =70mm

- M.r 440-P.70o=>l=-#G =.1'0476'P,

Ternyata pola baut II lebih baik, gaya yang dipikul tiap baut sama besar dan lebih kecildaripada gaya malaimum baut I pada pola I.

Selanjutnya menghitung tahanan satu buah baut:

Geser: 0.R, = 0.0,5.f,b.m.A, = 0,75(0,5)(825)(2)(V4.1t222)= 23,52 ton

Tirmpu: 0.R, = 0.2,4.d0.%f! = 0,75(2,4)(22)(10)(370) = 14,652 roo

Thhanan tumpu menentukan!

1,0476.P, < 14,652 rcn

Pu < 13,986 ton

13,986 > l,2D +'1,6L

13,986 > l,2D + 1,5(3D) = 6D

D s 2,331 ton Z < 6,993 tonBeban kerja yang boleh bekerja D + L < 9,324 ton (= 2,331 + 6,993)

Analisa Plastiscara analisa ini dianggap lebih rasional dibandingkan dengan cara elastik. Beban p yangbekerja dapat menimbulkan translasi dan rotasi p"d" k.loripok baut. Tianslasi d2p ;6trdini dapat diredulai menjadi rotasi murni terhadap pusat rotasi sesaat. Lihat gambar 6.6-

Titik berat kelompokalat penyambung (C.G.)

Pusat rotasisesaat (1.C.)

Gambar 6.6 Pusat Rotasi Sesaat

6.3 GESER EKSENTRIS

Dari persamaan kesetimbangan diperoleh hubungan:

ZPn=t io'sinQ -Psin6=o

LP, =. lO.cosQ

- Pcosd = o

2u =, lO .d,- P(e+x".cos6+y,'sin6)=6

Dengan substitusi: ro = xo.cos 6 + yo'sin 6, persamaan 6.24 meniadi

Lu=r iO.d,-P(e+r,)=oDi mana ro adalah jarak terdekat antara pusat rotasi sesaat (IC) dengan titik berat

(CG).

121

6.22

6.23

6.24

6.25

baut

Sambungan Tipe TumpuUntuk sambungan tipe tumpu, slip diabaikan dan deformasi tiap alat pengencang propor-

sional terhadap jaraknya ke pusat rotasi sesaat. Analisa dilakukan sebagai berikut:

R,= R,,[t-op(-0,4 ,)]o'" 6.26

Dengan: R, adalah tahanan nominal satu bautLi adalah deformasi baut i dalam mm,L**dari hasil eksperimental adalah sama dengan 8,6 mm

I CoNToH 6.7:Hitung Pnyang boleh bekerja pada sambungan berikut ini, lakukan analisa plastis. Alat."*brrng'yang digunakan adalah batt A325 (db = 22 ^^, fut = 825 MPa) tanpa ulirdalam bidang geser.

JA$IAB:e=75+50=l25mmR,i = 0,5.f*b.Ar.m = 0,5(825)(1/4.n.222)(t) = 15,68 ton

Rt = R,t [1 - exP(-0,4.4,)]o'55

i*i:.:]]'.'

t*ffi

rI'l.*:r,!:

.::'t.,i:iii

,.:rtili'

l.- 1oo ---f- 7s

tit*F+.., f+r-=-*[

II

I)

122 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

Beban bekerja pada sumbu y, 6 = 0, dengan menggarti 1/d, untuk sin 0, serta x/d,unruk dar 0n maka persamaan 6.22,6.23,5.25 menja&:

).4,.4=o 6.26-'d.

HX.\ R.,J= P-'d.

}n,.d,= \(e+r"\

Ingat juga asumsi: , = !' .

dm

d.= ' .8.6ffid

Persamaan 6.25 hingga 6.27 diselesaikan dengan trial dnd enor.

l. Misalkan r, diambil sama dengan 75 mm, proses hitungan ditabelkan sebagiberikut:

No. baut 1 yi & (\.x, / d) &.qA.td-I

1257522503 25 -754 125 75

512506 125 -75

79,057 4,664

25,000 1,475

79,057 4,664145,774 8,600

125,000 7,374145,774 8,600

14,295 4,520 r 130,090

10,053 10,053 25t,32314,295 4,52A 1130,090

15,401._ 13,207 2245,12715,223 15,223 1902,883

15,401 t3,207 2245,t27

60,730 8904,G0

2.

Dari persamaan 6.27 didapat P,= 60,730 ton

Dari persama an 6.28 didapar I = 9r?! -a

$-9^ = 44, 5232 rcn(125+75)

Karena hasil tidak cocok, proses diulangi l€i.

Coba r, = 51,46 mm

No. baut x.I Yi d.t A.

IR.

I(\.xr / d,) R..d.tt

I2

3

4

5

6

r,46r,46r,46

tot,46101,46

101,46

75,014

r,460

75,014

l26,t7t101,460

t26,t7t

5,113

0,100

5,113

8,600

6,916

8,600

14,fiA2,634

14,530

15,401

r5,130

t5,401

0,283

2,634

0,283

12,385

15,130

12,385

rc89,942

3,845

rc89,941943,217

1535,055

1943,2r7

75

0

-75

75

0

-75

E 43,099 7605,219

Dari persamaan 6.27 didapat P, = 43,099 ton

Dari persamaan 6.28 didapat n=ffffi=43,0988 ton

6.4 KOMBINASI GESER DAN TARIK 123

Sambungan Tipe FriksiAnalisa hampir sama dengan tipe tumpu hanya saja R, konstan yaitu:

Ri = 1,13x 7tx Proof Loadx m

I cottton 6.a'Kerjakan kembali contoh 6.7 sebagai sambungan tipe friksi. Karena

persamaan 6.25, 6.26, dan 6.27 menjadi:

R.I4 = o'Lt d.

-r.R.) r=P'H d.

R,>;,= P(e+r")

JAWAB:Dengan cara trial And error, diperoleh hasil, r, - 59,559 mm.

6.29

R, konstan, maka

6.30

6.3r

6.32

No. Baut xi/di

1

2

3

4

5

6

9,569 759,569 0

9,569 -75109,569 75t09,569 0

109,569 -75

75,607979,56900

75,60797132,77939109,56900132,77939

0,126560,000000,126560,825201,00000

0,82520

535,9t272 2.9035r

Dai6.3,l: P=R.2,90351

Dari 6.32: o,=#2*= R.2,90359(t25 + 59,569) ',

Karena R -- l,l3 x 0,35 x Va.n.222 x 0,75 \ 585 x IM25' db = 22 mm), sehingga P, = 2,90359 x 6,5963 =

..4 KOMBINASI GESER DAN TARIK

= 6,5953 ton (digunakan baut19,153 ton.

Pada umumnya sambungan yang ada merupakan kombinasi geser dan tarik. Contohsambungan yang merupakan kombinasi geser dan tarik terlihat pada Gambar 6.7. Padasambungan (a) akibat momen maka baut tepi atas akan mengalami tarik yang sebandingdengan momen yang bekerja. Sambungan ini digunakan bila momen ddak terlalu besar,

dan untuk momen yang besar biasanya digunakan sambungan, (b) momen disalurkanmelalui sayap dan diterima oleh baut-baut pada sayap tersebut.

trnbungan Tipe TumpuPersamaan interaksi geser dan tarik dari berbagai studi elsperimental, dapat direpresenta-sikan sebagai persamaan lingkaran berikut ini:

In f' In l'l-.+- I +l ---l<l 6.33lb.R I ld.R IL'a ntJ Lta na)

124 BAB 6 SAMBUNGAN BAU:T

Dengan: R, adalah beban tarik terfaktor pada bautRo, adalah beban geser terfaktor pada baut

fr.R,, adalah tahanan rencana pada baut dalam tarik saja

Q,.Rou adalah tahanan rencana pada baur dalam geser saja

Q ,,Q, = o'75

R* dan R , masing-masing adalah tahanan nominal tarik dan geser yang besarnya:

R,, = 0,75'f-b'Ab

R,, = m'O,5'fb'Au

atau Ro, = m.O,4.fb.An

6.34

6.35.a.

6.35.b

(c) (d)

Gambar 6.7 Sambungan Kombinasi Geser dan Tarik

Persamaan 6.35.a untuk baut tanpa ulir dalam bidang geser, sedangkan 6.35.b ubaut dengan ulir pada bidang geser.

Peraturan menyederhanakan persamaan interaksi geser-tarik pada 6.32, menjadi sebuahpersamaan garis lurus:

lh)'.1#)'=,Dengan C adalah suaru konsranra.Persamaan 6.36 dapat dituliskan sebagai:

R-- <c.o..R -Q,'R* .R* ,, ilt d.R wt, nv

(n\'(n\'| ' | +l * I =1[d,.R, ] \0".R"" )

R

d-lR - '

R*.#- geser

Gambar 6.8 Kurva Interalai Tahanan Geser-Thrik (Sambungan Tipe Tirmpu)

Bagi persamaan 6.37 dengan Au (luas penampang baut), dan substitusikandari persamaan 6.34 dan 6.35. diperoleh:

R* . -O@,75.f,b).4 OQ,75.f,b).4 R_

4-- 4 0,75.(0,5.f,b).Ab4

6,4 KOMBINASI GESER DAN TARIK 125

R danRnt n!

6.38

6.39

6.41

6.42

f,, s I O'f, = Q'@,75'f,b'c - 2.f.)]

Untuk baut dengan ulir pada bidang geser diperoleh:

f,,< [Q.l= q.(0,75.f-u.c- 2,5.n)] 6.40

Nilai konstanta C dalam peraturan ditetapkan besarnya adalah t,3. Nilai 2 dan 2,5(koefisien f) dalm peraruran diredulsi menjadi 1,5 dan l,9.Besarnya nilai Q.f, untukmasing-masing muru baut dirabelkan berikut ini dalam Tabel 6.2.

Dalam perencanaan sambungan yang memikul kombinasi geser dan tarik, ada duapersyaratan yang harus dipenuhi:

Tanpa ulir di bidang geser

Dengan ulir di bidang geser

2. Q.R,, = O.f,.Ab, L-n

TABEL 6.2 NtLAt o.ff UNTUK BERBAGAT TtpE BAUT

Tipe Baut

r. r _v, .!o,s.E.y,u.*rw ,.Au- lo,+.q.y,n.*

q.fi

Aj25 dengan ulir di bidang geser

4325 tanpa ulir di bidang geser

A490 dengan ulir di bidang geser

,{490 tanpa ulir di bidang geser

0.(807 - r,ef ) < q.62r

0.(807- r,5f,) <q.621q.(r0r0-r,ef,)<q.77e0.(1010-r,5f")<0.779

126 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

Sambungan Tipe FriksiUnruk sambungan tipe frilai berlaku hubungan:

v ( rt" \--!-<d.vll- , - |n ' '\ l,l3x prmfud )

Dengan: V, = 1,13.1t.?roof load.m

Proof load= 0,75 x A, x proof sness

Ab adalah luas bruto baut

\ adalah beban tarik terfaktor

n adalah jumlah baut

I couroH o.g,Hitung kecukupan jumlah baut bagi sambungan berikut ini (tipe nrmpu dan tipe friksi),diketahui beban terdiri dari 10% beban mati dan 90o/o beban hidup. Baut A315 tanpaulir di bidang geser.

JAWAB:1,2(0,1) (35) + 1,6(0,9)(35)

54,6 ton

P* = 0,8 x 54,6 = 43,68 tonPu, = 0,5 x 54,6 = 3I,76 ton

35 ton

a. Sambungan tipe tumpu:

- v 32,76Geser: f, =-:'!-=--:;!-= 143,634 MPan'Ao 5./nx.22'

0,5.Q.f,b.rn = 0,5 x 0,75 x 825 x I = 309,375 Mpa

f,, < o,5.Q.f,b.m

Tafl*c ft = 807 - 1,5rt, = 807 - (1,5 x 143,634) = sgt,54g tup^0.R, = Qf;Ao = 0,75 x 591,549 x yt.n.222 = 16,865 tonT/n = 43,6816 = 7,28 tonT,/n < Q.R,

b. Sambungan dpe friftsi

Vn = 1,13 x trt x proof load x rn

1,13 x 0,35 x I x proof had = 0,3955proof load = Yq, .n.222 x 0,75 x 585 = 16,68 ton

0'V, = I x 0,3955 x 16,68 = 6,597 tonV,/" = 32,7616 = 5,46 rcn

P=il

P=il

T=u

V=a

6-5 SAMBUNGAN YANG MENGALAMI BEBAN... 127

3.5 SAMBUNGAN YANG MENGALAMI BEBAN TARIK AKSIAL

Thrik aksial yang terjadi tak bersamaan dengan geser, dijumpai pada batang-batang tarikseperti penggantung (hanger) atau elemen struktur lain yang garis kerja bebannya tegak

lurus dengan batang yang disambungnya. Untuk memahami efek akibat beban elsternalpada baut mutu tinggi yang diberi gaya tarik awal, perhatikan sebuah baut dan daerah

pengaruhnya pada pelat yang disambung. Pelat yang disambung mempunyai ketebalan Idan luas kontak antara pelat adalah Ao.

P (beban luar)

,*.#'+ '---,-li,-----rc,' I-d Ii i. Io = pratarik awal

ITf

Gambar 6.9 Pengaruh Pratarik Awal Akibat Beban Trik Aksial

Pada saat pemasangan awal, baut mutu tinggi sudah diberi gaya pra tarik awal Tb,hd,ini mengakibatkan pelat tertekan sebesar C,, dari keseimbangan gaya:

c,= Tt 6.44

Beban luar akhirnya bekerja, sehingga keseimbangan gaya sekarang seperti tampakdalam Gambar 6.9.c.:

P+Cr=7,Gaya P mengakibatkan baut memanjang sebesar:

T"_7,6,=4.t 6.46o A,E,

Pada saat yang sama tekanan di antara pelat mengakibatkan pelat memendek sebesar:

C _C"6-=-*i 6.47' An'E

o

Dengan: E, Eo adalah modulus elastisitas baut dan pelat

Tf adalah gaya akhir yang bekerja pada baut setelah beban bekerja

Cf adalah gaya tekan akhir antara pelat setelah beban bekerja

b.4)

128 BAB 6 SAMBUNGAN..BAUT

Menyamakan 6, dan 6, diperoleh hubungan:

T._7, C._C.

4.Eb -

AP EP

Substitusikan Ci dari 6.44 dan Crdari 5.45 ke persamaan 6.48 didapatkan:

Tr-7, _Tb-Tf+PAA - 41 6.4e

Karena Eudan Ensama untuk material baja, meka 6.49 dapat dimlis dalam bentuk:

P1f=tt+----Z--7 6.50l+ P'/ '

/Ao

I coNrou e.ro:Ba:ltr y',J.25 berdiameter 22 mm menerima gaya tarik aksial seperti dilam gambar. Jika A^= 6000 -m2. Hitung.gly" .ff akhir pada baut (Q bila beban ke4a tJrdiri dari 2}o/obeban mati dan 80o/o beban hidup.

JAWAB:

o. R, = 0, 75.nb. 0, 75.Ab = 0,7 5 (825) (0,7 5) (Vq.n.ZZ2) = 17,54 tonRo = 1,2(0,2n + 1,6(0,8R) = 1,52P.=17,64tonR = 11,61 tonTb = proof srress x 0,75 Ab = 585(0,75)(y4.r8.22\= 16,678 ton

Tt

6.6 GESER DAN TARIK AKIBAT BEBAN EKSENTRIS

*=ffi=',u,*=r-+-!-=16.678+ 11'61

' A_ / 1+15,78t* /o^

= 17,37 tonT,

Perhatikan momen M yai$ bekerja pada sambungan konsol dalam Gambar 6.10 yangmengakibatkan tarik pada baut atas. Jika digunakan baut mutu tinggi yang *.*p.rrry"Igaya pra tarik awal, maka gaya ini akan menekan pelat atau penampang yang disambung.sumbu netral akibat beban momen M akan terjadi di titik berar daer"h kont"k

Tekanan rumpu awal fru akibat gaya pratarik, dianggap seragam sepanjang daerah korak b.d yang sama dengan:

" LruIr=-D 6.rl

6.6 GESER DAN TARIK AKIBAT BEBAN ... 12,'

Gambar 6.10 Geser dan Tarik Akibat Beban Elsentris

Dengan ITuadalah proof loadkalijumlah baut. Tegangan tarikf,npada bagian atas bidang

r''1

E

Beban lpada baut teratas sama dengan perkalian antara daerah pengaruhnya (lebar / kalijarak antara baut,1) dengan fg, ataw

T = f,n.b,p 6.53

Substitusikan persamaan 6.52 ke 6.53 diperoleh hubungan:

, =6'4'P 6.54d'

Jika baut terluar berjarak p/2 terhadap bagian atas bidang kontak, maka 7 menjadi:

7 =6.M..p.(4_r) 6.55d'\d )

I coNrou e.rr,Hitung beban kerja 2 dalam sambungan berikut ini, jika digunakan baw M25, db = 19

mm (tanpa ulir di bidang geser). Beban yang bekerja terdiri dari 20o/o beban mad dan

80o/o beban hidup.

l-- 0,,. r*nl

kontak akibat momen M, adalah:

^ M.d t2 6.MJu- t -b*- 6.52

130 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

I

l.o t+llll+l

|: EilE]

= 1,2(0,2P) + 1,6(0,8?) = 1,52.P

_ _6.M,.p1 a - p1 6xt,52.px75x}o [;zo_sol',--jr-'l d )=--- rr.o,-L ,, 1= o,4o.p

P r.52.PV.=r =0,19.PoNg

Q.Ro, = 0,75(0,5 f,t) *. A, = 0,75(0,5)(825)(t)(yt.n.t9r)= 8,77 ,on

Lf";At = Q.At(807_ 1,5.f,,) <q.621.Ab

= 0,75(807)Ab _ 0,750,Srt,.A)< 0,75(621)Ab

= 0,7 5(807) (tA) (7rX 1 9r)_ 0,7 5 Q,5 rt;A)< 0,75(621)(Y4.n.192)

max T* = 17,16 - l,l25.V* < 13,2 ton

Samakan T, detgan max \:0,4.P = 17,16 _ r,125( o,r9 P)P = 27,96 ton

Periksa ^o V, dan batas atas T, (13,2 ton):V" -- 0,19.P = 0,19(27,96) = 5,3124 ton < 8,77 tonT" = 0,4.P = 0,4(27,96) = 11,184 ton < 13,2 ton eK

Sehingga beban kerja ? adalah 27,96 ton.

Cara lain untuk menganalisa sambungan kombinasi geser dan tarik yang menerimabeban eksentris dilakukan dengan menghitung tegangan .riik d"l"- baut d.rrgL memakaiteori lentur ,f = M./1, atau:

- M.y M.tf =-------L-, I 24.f

Jika semua baut memiliki ukuran sama,

T=A,.f = M'Yort

\f

JAVTIB:P

a

6.56

maka gaya tarik T dalam sebuah baur adalah:

6.57

OK

Eimrrmtri

6-15

d.h

6.)

6.6 GESER DAN TARIK AKIBAT BEBAN ... 131

Persamaan 6.57 sebenarnya identik dengan 6.55, iika d dalam 6.55 sama dengan n.p,

di mana n adalah jumlah baut dalam satu baris, maka 6.55 menjadi:

, _6.M.p.1n.p- pf _n-u .l pt"-t)l' =77'l-;)=,'],1 , )

6.58

Perhatikan bahwa p(n - 1)/2 adalah jarak baut terluar terhadap setengah tinggi kontak

arca, yang identik dengan y dalam 6.57. Satu baris baut dengan jarek p dapat diasumsikan

sebagai tampang persegi dengan lebar ,Up dan tinggi n.?. }y'romen inersia penampang iniadalah:

t A.I = -.-.(n.oY12P '

Prosedur pendekatan yang terakhir ini lebih mudah daripada cara analisa yang ter-

dahulu.

I coutou 6.12,Hitung jumlah baut (A325, 4 = 2Z mm) untuk sambungan berikut ini, yang menerima

beban mati D = 3,5 ton dan beban hidup L = 25 ton.

rffiJAVAB:

Po = 1,2(3,5) + r,6(25) = 44,2 ton

Q.Rn, = 0,75(0,5.f.b)m.At = 0,75(0,5)(825)(r)(%-Tc-221= tL,75 ton

Coba pakai 10 baut (5 buah per baris):

\? =4U602 + 8o2l = 128ooo mm2

M .y 44.2xt 50 x 160, =- =o.Zo7i ronLt' l28ooo v''vt / 'ett

P, 44,2 tv. =: =

- = 4,42 rcn . Q.R* (= 11,76 ton)' n 10

6.59

OK

132 BAB 6 SAMBUNGAN BAUT

Periksa interaksi geser dan tarik:

t =@07-1,5rt,)<621

=(807-1,5.R*)<5ZtA.

b

= 807 -1,5.4'!2t04 = 632,58 MPa

/nn.22')Gunakan f,= 621MPa

0.R,, = Qf,Ao= 0,75(621)(y4.n221= 17,705 ton

T" (= 8,2875 ton) < Q.R,, (= 17,705 ton)

SOAL-SOAL LATIHAN

OK

P.6_,| Hitunglah beban kerja layan yang dapat dipikul oleh komponen strukrur tarik berikutini,_ jika baut yang digunakan adalah baut mutu tinggi A32i berdiameter 3/q" dengan ulirdi luar bidang geser, sedangkan mutu pelat baja "Ja*r ny 37. Dikerahui pulalbahwaperbandingan beban hidup dan beban mati adalah 3 (LlD = 3).

t=10mm

50JA

60 I

_L5ol

Gambar P6.1

P'6'2 Dua buah pelat setebal 20 mm disambung dengan suatu pelat sambung setebal l0 mmseperti tampak dalam gambar. Baut yang dipakai sebagai

"l"t p..rg.n.ang adalah bautA325 berdiameter 518" dengan ulir di luar bidang g.r.i. M,rr,, p.l"t b"1"-"al"nq ZZ.Hitunglah tahanan tarik rencana yang diperbolehkan bekerj" p*d, komponen ,,r.rk*.tersebut!

r40r50r50r40rFJ'l.HfH'l.r->|

po r, ->

PI

PT

4o-I_Y

.;r__L

A40_-L

++

++

Gambar P6.2t=10mm

Tentukan jumlah baut yang

100.100.10 seperti tampak

berikut:

SOAL-SOAL LATIHAN 133

diperlukan untuk menah arl garya tarik sekuat profl J L

dalam gambar, untuk beberapa tipe sambungan sebagaiP.6.3

P.6.4

P.6.5

Kasus Mutu baja A batt Tipe sambungan

a

b

c

d

BJ 37BI 37BI 37BI 37

3/4 "3/4 ",1, ,,

7l ,r,g

- 1.325- 1'325- 1'325- 1^325

Ulir di luar bidang geser

Sambungan tanpa slip

Ulir di dalam bidang geser

Sambungan tanpa slip

t=12mm

Gambar P6.3

Sebuah batang tarik dari siku tunggal 120.120.12 (BJ 37) digunakan untuk menahan gaya

tarik yang terdiri dari 40 kN beban mati dan 120 kN beban hidup. Asumsikan tebal pelat

sambung adalah 12 mm. Jika digunakan batt 1625 berdiameter /2" dengan ulir di luar

bidang geser, hitunglah jumlah baut yang dibutuhkan !

Hitunglah besarnya beban layan yang dapat dipikul oleh profil 2CNP20 dari baia BJ 37

..p..tiprd, gambar berikut. Baut yang digunakan dalah A325 berdiameter 7lr " drng nulir di luar bidang geser. Beban terdiri dari 25o/o beban mati dan 75olo beban hidup.

ir-T-

luo

-*-leot looI

III

+i+i

++++++

Gmbar P6.5