Elemen Mesin I

Riveted Joint

BAB II

SAMBUNGAN KELING

Suatu paku keling adalah batang silinder logam dengan kepala (head)

yang menyatu dengannya, seperti pada gambar 2.1 di bawah ini.

Gambar 2.1. bagian-bagian Paku keling

Proses pengelingan digunakan untuk membuat sambungan permanen

dan rapat antar plat, seperti pada tangki, boiler, dan badan

kapal/pesawat

Bahan dari paku keling adalah baja, aluminium, tembaga

Cara penyambungan keling :

Jika dua buah plat akan disambung dengan sambungan keling, maka

kedua plat tersebut perlu dilubangi (biasanya diameter lubang sebesar

kira-kira 1,5 mm dari diameter paku keling yang digunakan), kemudian

paku keling yang dalam kondisi panas/dingin dimasukkan kedalam

lubang tersebut, kemudian ujung paku keling (tail) ditekan dengan suatu

cetakan, sehingga berbentuk seperti kepala (head). Untuk lebih jelas

tentang proses pengelingan, lihatlah gambar 2.2.

Macam-macam model kepala paku keling (menurut Indian Standard

Institution) :

1. paku keling untuk penggunaan umum (diameter < 12 mm). Lihat

gambar 2.3

1

Elemen Mesin I

Riveted Joint

2. paku keling untuk penggunaan umum (diameter 12 - 48 mm).

Lihat gambar 2.4

3. paku keling untuk boiler (diameter 12 – 48 mm). Lihat gambar 2.5.

Gambar 2.2. Proses pengelingan

Tipe sambungan keling :

1. Lap joint

Yaitu sambungan dimana suatu plat yang akan disambung

diletakkan bertumpuk di atas plat lainnya, kemudian disambung

dengan paku keling. Lihat gambar 2.6 untuk lebih jelasnya.

2. Butt joint

Yaitu sambungan dimana plat yang akan disambung letaknya

sejajar dan bersentuhan, kemudian pada satu atau kedua sisinya

diberi plat tambahan (strap), kemudian disambung dengan paku

keling. Lihat gambar 2.7 untuk lebih jelasnya.

2

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Gambar 2.3. paku keling untuk penggunaan umum

(diameter < 12 mm)

3

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Gambar 2.4. Paku keling untuk penggunaan umum

(diameter 12 – 48 mm)

4

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Gambar 2.5. Paku keling untuk boiler (diameter 12 – 48 mm)

5

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Gambar 2.6. Sambungan keling tipe lap joint

Gambar 2.7. Sambungan keling tipe butt joint dengan dua plat

penyambung (double strap)

6

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Berdasarkan jumlah barisnya, sambungan keling dibagi menjadi :

1. baris tunggal (single riveted joint), seperti pada gambar 2.6 (a)

dan gambar 2.7.

2. baris ganda (double riveted joint), seperti pada gambar 2.6 (b) dan

2.6 (c)

Sambungan pada gambar 2.6 (b) disebut juga sambungan tipe rantai

(chain riveting), dimana tiap paku keling di tiap baris mempunyai posisi

yang sejajar, sedangkan sambungan pada gambar 2.6 (c) disebut juga

sambungan zig zag (zig-zag riveting), yaitu sambungan dengan posisi

paku keling yang tidak sejajar.

Istilah-istilah dalam sambungan paku keling :

1. pitch (p); yaitu jarak antar sumbu paku keling ke sumbu paku

keling yang lain yang sejajar.

2. diagonal pitch (pd); yaitu jarak antar sumbu paku keling ke sumbu

paku keling yang lain pada baris lain sambungan zig-zag.

3. back pitch (pb); yaitu jarak antar baris paku keling

4. margin (m); yaitu jarak antara ujung plat dengan sumbu paku

keling terdekat

Kegagalan/kerusakan paku keling :

1. Robekan pada ujung plat (tearing)

Sambungan paku keling dapat rusak karena terjadi robekan pada

ujung plat seperti dapat dilihat pada gambar 2.8. Kerusakan ini

dapat dihindari dengan mengambil nilai m=1,5 x diameter paku

keling.

Gambar 2.8. Robekan pada ujung plat

7

Elemen Mesin I

Riveted Joint

2. Robekan plat pada sela paku keling

Karena adanya tarikan pada plat, maka dapat terjadi robekan

pada sela-sela paku keling, seperti yang dapat dilihat pada

gambar 2.9.

Tahanan plat terhadap robekan (tearing resistance/tearing value)

(Pt) :

Dimana : p = pitch

d = diameter paku keling

t = tebal plat

ft = tegangan tarik yang diizinkan untuk bahan plat

At = luas penampang robekan

Gambar 2.9. Robekan pada sela paku keling

3. Paku keling yang bergeser

Gambar 2.10. Geseran pada paku keling

8

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Plat pada paku keling mendapat gaya tarik, seperti pada gambar

2.10 di atas, jika paku keling tidak dapat menahan gaya geser

tersebut, maka akan terjadi kerusakan pada paku keling.

Tahanan paku keling terhadap tegangan geser (shearing

resistance/shearing value) :

d = diameter paku keling

fs = tegangan geser yang diizinkan untuk bahan paku keling

n = jumlah paku keling di sepanjang pitch

4. Kerusakan paku keling

Paku keling juga dapat rusak/patah, seperti pada gambar 2.11

berikut.

Gambar 2.11. Kerusakan pada paku keling

Efisiensi sambungan keling

Yaitu perbandingan antara kekuatan sambungan dengan plat yang utuh.

Pada boiler, efisiensi sambungan keling menurut standar India dapat

dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Efisiensi beberapa sambungan keling untuk boiler

Lap joint Efisiensi (%)Butt joint (double

strap)Efisiensi (%)

Single Riveted 45 – 60 Single Riveted 55 – 60

Double riveted 63 – 70 Double riveted 70 – 83

Tripple riveted 72 - 80 Tripple riveted 80 – 90

Quadruple riveted 85 - 94

9

Elemen Mesin I

Riveted Joint

PERENCANAAN SAMBUNGAN KELING UNTUK PEKERJAAN

STRUKTUR DENGAN KEKUATAN MERATA

(LOZENGE JOINT)

Lozenge joint adalah sambungan keling yang mempunyai susunan segitiga

(berlian). Sambungan ini banyak digunakan pada pekerjaan jembatan, atap,

dan lain-lain. Pada gambar 2.12 dapat dilihat satu contoh bentuk

sambungan dari Lozenge joint ini.

Gambar 2.12 Lozenge joint

Sambungan di atas terdiri dari 3 baris paku keling untuk setiap sisinya,

dengan ukuran-ukuran dimensi :

b = lebar plat, t = tebal plat, d = diameter paku keling

Prosedur perencanaan Lozenge Joint :

1. Diameter paku keling

Untuk mencari besar diameter paku keling yang cocok dapat digunakan

persamaan :

Atau bisa dengan melihat tabel 2.2 untuk paku keling untuk pekerjaan

umum berdasarkan diameter lubang yang dibuat.

10

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Tabel 2.2 Diameter keling untuk diameter lubang tertentu, untuk penggunaan

umum

Diameter

lubang

(mm)

13,5 15,5 17,5 19,5 21,5 23,5 25,5 29 32 35 38 41 44 50

Diameter

keling

(mm)

12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 42 48

2. Jumlah paku keling yang diperlukan (n)

Jumlah paku keling minimum yang akan digunakan didapatkan dari

tahanan geser atau tahanan patah dari paku keling.

Jika P adalah beban tarik maksimum pada sambungan, dengan asumsi

bahwa di ujung plat hanya terdiri dari satu paku keling, maka :

Dimana ft adalah tegangan tarik maksimum yang diizinkan pada paku

keling yang digunakan.

Untuk dua bidang geser (double strap plate) berlaku persamaan :

Dimana :

Ps = beban tahanan geser maksimum untuk satu paku keling

fs = tahanan geser paku keling

Pc = beban tahanan patah maksimum untuk satu paku keling

fc = tahanan patah paku keling

Bandingkanlah Ps dan Pc, nilai beban tahanan yang terkecil akan

digunakan untuk perhitungan jumlah paku keling yang diperlukan dalam

sambungan.

Jumlah paku keling (n) yang diperlukan didapatkan dengan persamaan :

3. Dari jumlah paku keling yang didapatkan tadi, maka rancanglah bentuk

susunan paku keling pada sambungan.

11

Elemen Mesin I

Riveted Joint

4. Tebal strap (plat pengikat)

Tebal strap dapat dihitung dengan ketentuan sebagai berikut :

- untuk strap tunggal, t1 = 1,25 x t

- untuk strap ganda, t1 = 0,75 x t

5. Efisiensi sambungan ()

Hitung kekuatan pada baris ke-1, ke-2, ke-3, dst.

Untuk baris ke-1, karena hanya ada satu paku keling, maka berlaku

persamaan :

Untuk baris ke-2 :

Notasi 1 x Ps artinya tahanan geser satu paku keling di depan baris ke-2.

Untuk baris ke-3 :

Kekuatan plat tanpa sambungan :

Untuk perhitungan efisiensi, ambil nilai P terkecil dari Ps, Pc, Pt1, Pt2, dst,

kemudian masukkan ke persamaan efisiensi sambungan.

Semakin besar nilai efisiensinya, maka semakin baik sambungannya,

artinya semakin mendekati nilai kekuatan plat yang tanpa sambungan.

6. Pitch (p)

7. Margin (m) minimum

8. Jarak antar baris (Pb)

Jarak antar baris adalah 2,5 sampaik 3 kali diameter paku keling.

12

Elemen Mesin I

Riveted Joint

Contoh :

Suatu struktur pada sebuah badan kapal berupa plat dengan lebar 35 cm,

dan tebal 2 cm. akan disambung dengan plat dengan ketebalan yang sama

menggunakan jenis sambungan double cover butt joint. Rencanakanlah

sambungan yang optimal, dimana :

ft = 900 kg/cm2, fs = 600 kg/cm2, fc = 1500 kg/cm2

PENYELESAIAN

1. Diameter paku keling (d)

Berdasarkan tabel 2.2 maka diambil diameter paku keling sebesar 27

mm, dengan diameter lubang sebesar 29 mm.

2. Jumlah paku keling (n)

Karena sambungannya menggunakan dua plat pengikat, maka bidang

geser akan menjadi 2, sehingga berlaku persamaan :

Kalau kedua beban tahanan di atas dibandingkan, maka yang terkecil

adalah nilai Ps, maka untuk menghitung jumlah paku keling yang

diperlukan menggunakan nilai Ps ini.

3. Rencana susunan sambungan.

Misalnya diambil bentuk susunan sebagai berikut (gambar 2.13)

Gambar 2.13 Lozenge Joint

13

Elemen Mesin I

Riveted Joint

4. Efisiensi sambungan

Pada baris ke-1 (ada 1 paku keling)

Pada baris ke-2 (ada 2 paku keling)

Pada baris ke-3 (ada 3 paku keling)

Pada baris ke-4 (ada 3 paku keling)

Tahanan geser untuk 9 paku keling

Ps = 9 x 6935 = 62.415 kg

Kekuatan plat utuh/tanpa sambungan :

P = b x t x ft = 35 x 2 x 900 = 63.000 kg

Tahanan terkecil adalah pada baris ke-1, yaitu 57.780 kg, maka efisiensi

sambungan :

5. Tebal strap/plat pengikat

Untuk plat ganda, berlaku persamaan : t1 = 0,75 x t = 0,75 x 2 = 1,5 cm

6. Pitch (p)

7. Margin (m)

M = 1,5 x d = 1,5 x 2,9 = 4,35 cm

8. Jarak antar baris (Pb)

Pb = 3 x d = 3 x 2,9 = 8,7 cm

14