Slide 1

Sambungan Keling(Rivet Joint)Keling adalah batang silinder pendek yang memiliki kepala terpadu padanya. Bagian silinder paku keling disebut shank atau kepala tubuh(body head) dan bagian bawah disebut ekor(Tail), seperti ditunjukkan pada Gambar.1. Paku Keling digunakan untuk membuat ikatan permanen antara pelat pada pekerjaan struktur, bangunan kapal, jembatan, tangki dan selubung ketel(cylinder shells).

Gambar.1 bagian paku keling Sambungan keling banyak digunakan untuk menggabungkan logam-logam ringan.Sambungan digolongkan menjadi dua kelompok: ikatan permanen Ikatan sementara atau dapat dilepas.Permanent fastenings(sambungan permanen) adalah sambungan yang tidak dapat dibongkar tanpa menghancurkan komponen penghubung. Contoh: solder, patri(brazed), sambungan las(welding) dan terpaku(rivet).Temporary/detachable fastenings (sambungan sementara)atau dapat dilepas adalah sambungan yang dapat dibongkar tanpa merusak komponen penghubung. Contoh : ulir, kunci, jarum/tusuk/peniti(pin) dan sambungan pasak(splined).

a. Sebelum ditekanb. Sesudah ditekanProses Keling (Riveting)

Gambar 2: Single and double riveted lap joints.

Gambar: Triple riveted lap joint.

Gambar 3: Single riveted double strap butt joint.

Gambar 4: Double riveted double strap (equal) butt joints

Gambar 5: Double riveted double strap (unequal) butt joint with zig-zag riveting

Gambar 6: sambungan keling pada pekerjaan struktur

Tabel: Ukuran Paku keling untuk penggunaan umum, menurut standar ISO : 1929 1982( ditegaskan lagi th. 1996).Diameter paku Keling dapat ditentukan dengan Formulasi berikut:

Jumlah Paku Keling(Number of rivets)Jumlah paku keling yang diperlukan pada sambungan dapat ditentukan dari tahanan geser(Shearing Resistance) maupun Ketahanan Hancur(Crusching Resistance) paku keling.Keterangan:t = Tebal Pelat (Thickness of the plate)d = Diameter lubang keling(rivet hole).Untuk t > 8 mmBeban Tarik Maximum yang bekerja pada sambungan (joint) dapat dinyatakan dengan formulasi berikut. Pt =( b d ) . t tPada double strap butt joint, Rivet mengalami tegangan geser ganda(double shear). Diasumsikan tahanan paku keling pada double shear adalah 1,75 kali tahanan paku keling pada single shear. Hal ini untuk antisipasi terhadap kemungkinan beban eksentris dan kerusakan.Tahanan geser(Shearing Resistance) pada suatu paku keling adalah:

s = Tegangan geser ijin Rivet t= Tegangan ijin tarik pelatHal tersebut merupakan ketahanan Sobek (Tearing Resistance) dari pelat pada baris bagian luar yang hanya memiliki satu paku keling Ketahanan hancur(Crushing Resistance) pada suatu paku keling:

Jumlah Paku Keling yang diperlukan pada sambungan:n = Jumlah Paku Keling

Tebal butt strap:t1 = 1,25 t, untuk single cover strapt1 = 0,75 t, untuk double cover strap13

Gambar 7: Kepala keling untuk penggunaan umum (diameter lebih kecil dari 12 mm).

Gambar 8: Jenis-jenis Kepala Paku keling(Rivet head) yang sering digunakan (ukuran diameter 12 mm - 48 mm)Sambungan keling jenis Lap joint digunakan untuk menyambung pelat seperti pada gambar di bawah ini. Diameter Rivet= 24 mm; Tegangan ijin tarik pelat = t =112 MPa; Tegangan ijin tekan pelat = c= 200 MPa; Tegangan ijin geser Rivet= = 84 MPa. Tentukan pergeseran yang terjadi pada Rivet untuk efisiensi sambungan maximum dan tentukan juga efisiensi sambungan. Diameter lubang rivet pada pelat ditentukan 25,5 mm

Solusi: b = 200 mm; t = 10 mm ; t= 112 MPa = 112 N/mm ; c = 200 MPa =200 N/mm2 ; = 84 MPa = 84 N/mm2 ; d1 = 25,5 mm ; d = 24 mmPenentuan Jumlah Keling (Rivet)n = Jumlah keling/Rivet.Beban tarik maximum yang diterima sambungan adalah:Pt=( b d1 ) t t = (200 25,5) 10 112 = 195440 NPada Lap joint tahanan geser yang diterima oleh satu keling adalah:

Dan ketahanan hancur(Crushing Resistance) yang diterima satu paku keling adalah:

Karena tahanan geser lebih kecil dari ketahanan hancur, maka penentuan jumlah paku keling yang diperlukan pada sambungan tersebut adalah:

Ketebalan Plat Penutup (Cover Plate) Tebal pelat penutup(bagian atas)sambungan keling untuk sambungan jenis Lap Joint adalah:t1 = 1,25 t = 1,25 10 = 12,5 mmEfisiensi Sambungan (Efficiency of the joint)Menentukan tahanan pada bagian 1-1, 2-2, dan 3-3. Pada bagian 1-1, hanya terdapat satu lubang paku keling.Tahanan sambungan terhadap sobek(tearing) pada bagian 1-1, adalah:Pt1 =(b d1 ) t t= (200 25,5) 10 112 = 195440 NPada bagian 2-2, terdapat 3 lubang paku keling. Dalam hal ini sobekan pada pelat akan terjadi jika paku keling pada bagian 1-1 tidak ada. Tahanan sambungan terhadap sobek(tearing) pada bagian 2-2, adalah:Pt2 =(b 3d1) t t + Tahanan geser satu keling = (200 3 25,5) 10 112 + 42905 = 181285 NPada bagian 3-3, hanya terdapat satu lubang keling(rivet hole). Maka tahanan sambungan terhadap sobek pada bagian 3-3 sama dengan pada bagian 1-1:Pt3 = Pt1 = 195440 NTahanan geser (Shearing resistance ) dari 5 rivet tersebut adalah:Ps = 5 42905 = 214 525 NTahanan Crush(crushing resistance ) dari 5 paku keling tersebut:Pc= 5 51000 = 525000 NHarga kekuatan sambungan merupakan harga terkecil dari Tahanan sambungan bagian (1-1, 2-2dan 3-3), yaitu Pt1, Pt2, Pt3, maka kekuatan sambungan dipilih:181285 N (Bagian 2-2)Kekuatan bagian yang tidak dikeling adalah:= b t t= 200 10 112 = 224000 NEfisiensi sambungan(Efficiency of the Joint)

Robekan di tepi pelatSambungan keling dapat mengalami kegagalan(failure). Sambungan keling mungkin gagal karena mengalami sobek pada bagian tepi seperti pada gambar berikut. Sobekan tersebut dapat dihindari dengan menjaga margin m = 1,5 d ; d = diameter lubang paku keling.

Gambar 9: Robekan pelat di bagian tepi.Gambar 10:Robekan pelat melalui baris paku keling.Kegagalan Sambungan KelingKarena tegangan tarik pada pelat utama, maka pelat utama atau pelat penutup dapat robek melintasi deretan paku keling seperti ditunjukkan pada gambar. 10. Dalam hal ini hanya terdapat satu panjang pitch.Perlawanan yang diberikan oleh pelat terhadap sobekan disebut sebagai ketahanan sobek atau kekuatan sobek.p = pitch paku keling (m)d = Diameter lubang paku keling (m)t = Tebal pelat (m)t = tegangan tarik ijin bahan pelat (N/m2)Luas daerah sobekan tiap panjang pitch adalah; At= (p - d).t Robekan Pelat pada Deretan Paku Keling Ketahanan sobek atau tarik diperlukan untuk merobek pelat per panjang pitch.Pt = At.t = (p - d). t. tKetika tahanan sobek (Pt) lebih besar dari beban yang diterapkan (P) per panjang pitch, maka kegagalan type ini tidak akan terjadi.Geseran pada paku keling. Pelat yang dihubungkan oleh paku keling menyebabkan tegangan tarik pada paku keling dan jika tidak dapat menahan tegangan, maka akan terpotong seperti ditunjukkan pada Gambar.11 berikut.

Gambar 11: Putusnya(shearing off) paku keling pada Lap Joint Diketahui bahwa paku keling mengalami geseran tunggal pada lap joint maupun pada single cover butt joint. Seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.paku keling mengalami geseran ganda pada double cover butt joint seperti ditunjukkan pada Gambar. Berikut.

Gambar: Shearing off a rivet in double cover butt joint Perlawanan yang diberikan oleh keling yang akan terpotong dikenal sebagai resistensi geser atau kekuatan geser (nilai geser paku keling).d = diameter lubang paku keling = stres geser Aman diperbolehkan untuk bahan paku keling, dann = Jumlah paku keling per panjang lapangan.Daerah geseran: As = /4 d2 ..................(pada geseran tunggal)As = 2 /4 d2 ............(Secara teoritis, pada geseran ganda) As = 1,875 /4 d2 .... (Pada geseran ganda secara empirik)Ps = n /4 d2 .........(pada geseran tunggal/single shear)Ps = n 2 /4 d2 ...(pada geseran ganda/double shear)Ps = n 1,875 /4 d2 ...(pada geseran ganda sesuai regulasi Indian Boiler)Tahanan geser atau tarik yang diperlukan untuk menggeser keling per panjang pitch.Terkadang paku keling tidak benar-benar terpotong akibat tegangan-tarik, tetapi hancur seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Dalam kasus ini, lubang paku keling berbentuk oval sehingga sambungan menjadi lepas. Kegagalan sambungan keling tersebut dikenal sebagai kegagalan bantalan(bearing failure). Kehancuran(Crushing) pada Pelat maupun Paku KelingDaerah perlawanan terhadap kejadian tersebut berupa luasan proyeksi lubang atau paku keling pada bidang diameter.Ketahanan yang dilakukan paku keling untuk mengalami kehancuran(crush) dikenal sebagai Ketahanan/kekuatan Hancur(Crushing Strength).

d = Diameter lubang paku keling (m)t = tebal pelat (m)c = Tegangan crush yang diijinkan untuk keling maupun bahan pelat.n = Jumlah paku keling tiap panjang pitch yang mengalami crushing.Luasan crushing tiap keling merupakan luasan proyeksi tiap keling.Ac= d.tLuasan Total crushing = n.d.tKetahanan crushing atau tarikan yang dibutuhkan untuk menghancurkan paku keling tiap panjang pitch adalah;Pc = n.d.t.cJika ketahanan crushing (Pc) lebih besar daripada beban kerja(P) tiap panjang pitch, maka kegagalan crushing tersebut akan terjadi.Contoh:Suatu sambungan pangku(Lap joint) dikeling ganda dengan tebal pelat 15 mm. Diameter paku keling = 25 mm dan pitch = 75 mm. Jika tegangan tarik puncak/ultimate adalah 400 MPa, tegangan geser 320 MPa dan Tegangan hancur(crushing stress) 640 MPa.Tentukan gaya minimum per pitch yang dapat merusakan sambungan.Jika sambungan tersebut dibebani dan faktor keamanan = 4 tentukan tegangan aktual yang terjadi pada pelat dan paku keling.Solusi:Diketahui: t = 15 mm; d = 25 mm ; p = 75 mm ; tu = 400 MPa = 400 N/mm2; u = 320 MPa = 320 N/mm2; cu = 640 MPa = 640 N/mm2. Gaya minimum tiap pitch yang dapat merusak sambungan. Tentukan harga tahanan maksimum akibat tegangan puncak (ultimate stresses). Ketahanan sobek maksimum pelat tiap pitch adalah;Ptu =(p d).t tu = (75 25)15 400 = 300 000 NKetahanan geser paku keling tiap pitch adalah;Psu = n (/4) d2 u = 2 .(/4).(25)2.320 = 314200 N .....(n = 2)Tahanan crushing ultimate tiap pitch paku keling adalah;Pcu = n d t cu = 2 25 15 640 = 480000 Ngaya minimum tiap pitch yang dapat merusakkan sambungan keling adalah 300000 N atau 300 kN. Tegangan aktual yang dihasilkan plat dan keling = 300 kN, faktor keamanan = 4, Maka beban tiap panjang pitch sambungan = 300000/4= 75000 N= 75 kN ta , a dan ca merupakan tegangan sobek , tegangan geser dan tegangan crushing , yang dihasilkan ketika beban sebesar 75000 N menyobek dan menghancurkan sambungan.Ketahanan sobek pelat( Pta); 75000=( p d). t ta = ( 75 25).15 ta = 750 ta ta = 75000/750= 100 N/mm2 = 100 MPa.Tegangan geser aktual paku keling (Psa),75000 = n (/4) d2 a = 2 (/4). (25)2.a = 982 aa = 75000/982 = 76,4 N/mm2 = 76,4 MPa. Tahanan crushing aktual paku keling (Pca),75000 = n d t ca = 2 25 15 ca = 750 caca = 75000/750 = 100 N/mm2 = 100 MPa.Tegangan crushing paku keling ca = 100 MPa.