Dalam berbagai situasi struktural, teknisi mungkin perlu mengevaluasi kekuatan sambungan yang dibuat dengan las dan pengencang mekanis. Saat ini, pengencang mekanis biasanya berupa baut, tetapi desain lama mungkin memiliki paku keling.
Hal ini dapat terjadi selama peningkatan, renovasi, atau penyempurnaan pada suatu proyek. Desain baru mungkin memerlukan baut dan pengelasan agar dapat bekerja bersama dalam suatu sambungan, di mana material yang akan disambung terlebih dahulu dibaut bersama-sama dan kemudian dilas untuk memberikan kekuatan penuh pada sambungan.
Akan tetapi, menentukan total kapasitas beban suatu sambungan tidak semudah menjumlahkan semua komponen individual (las, baut, dan paku keling). Asumsi semacam itu dapat mengakibatkan konsekuensi yang buruk.
Sambungan baut dijelaskan dalam Spesifikasi Sambungan Struktural American Institute of Steel Structures (AISC), yang menggunakan baut ASTM A325 atau A490 sebagai pemasangan rapat, beban awal, atau kunci geser.
Kencangkan sambungan yang dikencangkan dengan kuat menggunakan kunci pas benturan atau kunci pas biasa dengan dua sisi untuk memastikan lapisan-lapisan tersebut bersentuhan dengan kuat. Pada sambungan prategang, baut dipasang sedemikian rupa sehingga dapat menahan beban tarik yang signifikan, dan pelat dapat menahan beban tekan.
1. Putar mur. Cara memutar mur adalah dengan mengencangkan baut dan kemudian memutar mur lagi, tergantung pada diameter dan panjang baut.
2. Kalibrasi kunci. Metode kunci pas yang dikalibrasi mengukur torsi yang terkait dengan tegangan baut.
3. Baut penyetelan tegangan tipe torsi. Baut tegangan putar memiliki kancing kecil di ujung baut yang berlawanan dengan kepala baut. Saat torsi yang dibutuhkan tercapai, kancing dibuka.
4. Indeks tarikan lurus. Indikator tegangan langsung adalah ring khusus dengan tab. Jumlah kompresi pada lug menunjukkan tingkat tegangan yang diterapkan pada baut.
Secara sederhana, baut berfungsi seperti pin pada sambungan yang rapat dan telah dikencangkan sebelumnya, seperti pin kuningan yang menahan tumpukan kertas berlubang. Sambungan geser yang penting bekerja dengan gesekan: beban awal menciptakan gaya tekan ke bawah, dan gesekan antara permukaan kontak bekerja sama untuk menahan selip pada sambungan. Ini seperti binder yang menahan tumpukan kertas, bukan karena kertas dilubangi, tetapi karena binder menekan kertas-kertas tersebut dan gesekan menahan tumpukan tersebut.
Baut ASTM A325 memiliki kekuatan tarik minimum 150 hingga 120 kg per inci persegi (KSI), tergantung pada diameter baut, sedangkan baut A490 harus memiliki kekuatan tarik 150 hingga 170-KSI. Sambungan paku keling berfungsi lebih seperti sambungan rapat, tetapi dalam kasus ini, pinnya adalah paku keling yang biasanya sekitar setengah dari kekuatan baut A325.
Satu dari dua hal dapat terjadi ketika sambungan yang diikat secara mekanis mengalami gaya geser (ketika satu elemen cenderung meluncur di atas elemen lain karena gaya yang diberikan). Baut atau paku keling dapat berada di sisi lubang, yang menyebabkan baut atau paku keling terlepas pada saat yang bersamaan. Kemungkinan kedua adalah bahwa gesekan yang disebabkan oleh gaya penjepit dari pengencang yang dikencangkan sebelumnya dapat menahan beban geser. Tidak ada selip yang diharapkan untuk sambungan ini, tetapi hal itu mungkin terjadi.
Sambungan yang rapat dapat diterima untuk banyak aplikasi, karena sedikit selip tidak akan memengaruhi karakteristik sambungan secara negatif. Misalnya, pertimbangkan silo yang dirancang untuk menyimpan material granular. Mungkin ada sedikit selip saat memuat untuk pertama kalinya. Setelah selip terjadi, hal itu tidak akan terjadi lagi, karena semua muatan berikutnya memiliki sifat yang sama.
Pembalikan beban digunakan dalam beberapa aplikasi, seperti saat elemen berputar mengalami beban tarik dan tekan bergantian. Contoh lain adalah elemen lentur yang mengalami beban terbalik sepenuhnya. Saat terjadi perubahan arah beban yang signifikan, sambungan yang diberi beban awal mungkin diperlukan untuk menghilangkan selip siklik. Selip ini akhirnya menyebabkan lebih banyak selip di lubang yang memanjang.
Beberapa sambungan mengalami banyak siklus beban yang dapat menyebabkan kelelahan. Ini termasuk pengepres, penyangga derek, dan sambungan di jembatan. Sambungan kritis geser diperlukan saat sambungan mengalami beban kelelahan dalam arah sebaliknya. Untuk jenis kondisi ini, sangat penting bahwa sambungan tidak tergelincir, sehingga diperlukan sambungan kritis selip.
Sambungan baut yang ada dapat dirancang dan diproduksi sesuai dengan standar ini. Sambungan paku keling dianggap rapat.
Sambungan las bersifat kaku. Sambungan solder bersifat rumit. Tidak seperti sambungan baut yang rapat, yang dapat tergelincir di bawah beban, sambungan las tidak harus meregang dan mendistribusikan beban yang diberikan secara luas. Dalam kebanyakan kasus, pengencang mekanis tipe las dan tipe bantalan tidak mengalami deformasi dengan cara yang sama.
Bahasa Indonesia: Ketika las digunakan dengan pengencang mekanis, beban ditransfer melalui bagian yang lebih keras, sehingga las dapat membawa hampir semua beban, dengan sangat sedikit yang dibagi dengan baut. Itulah sebabnya mengapa kehati-hatian harus dilakukan saat pengelasan, pemasangan baut, dan pemakuan. Spesifikasi. AWS D1 memecahkan masalah pencampuran pengencang mekanis dan las. Spesifikasi 1:2000 untuk pengelasan struktural – baja. Paragraf 2.6.3 menyatakan bahwa untuk paku keling atau baut yang digunakan dalam sambungan tipe bantalan (yaitu di mana baut atau paku keling bertindak sebagai pin), pengencang mekanis tidak boleh dianggap berbagi beban dengan las. Jika pengelasan digunakan, mereka harus disediakan untuk membawa beban penuh dalam sambungan. Namun, sambungan yang dilas ke satu elemen dan dipaku atau dibaut ke elemen lain diperbolehkan.
Bila menggunakan pengencang mekanis tipe bantalan dan menambahkan las, kapasitas menahan beban baut sebagian besar diabaikan. Menurut ketentuan ini, las harus dirancang untuk mentransfer semua beban.
Hal ini pada dasarnya sama dengan AISC LRFD-1999, klausul J1.9. Namun, standar Kanada CAN/CSA-S16.1-M94 juga memperbolehkan penggunaan mandiri ketika daya pengikat mekanis atau baut lebih tinggi daripada daya pengelasan.
Dalam hal ini, tiga kriteria konsisten: kemungkinan pengikatan mekanis jenis bantalan dan kemungkinan pengelasan tidak sesuai.
Bagian 2.6.3 dari AWS D1.1 juga membahas situasi di mana baut dan las dapat digabungkan dalam sambungan dua bagian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Lasan di sebelah kiri, baut di sebelah kanan. Total daya las dan baut dapat diperhitungkan di sini. Setiap bagian dari seluruh sambungan beroperasi secara independen. Dengan demikian, kode ini merupakan pengecualian terhadap prinsip yang terkandung dalam bagian pertama dari 2.6.3.
Aturan yang baru saja dibahas berlaku untuk bangunan baru. Untuk bangunan yang sudah ada, klausul 8.3.7 D1.1 menyatakan bahwa ketika perhitungan struktural menunjukkan bahwa paku keling atau baut akan kelebihan beban oleh beban total yang baru, hanya beban statis yang sudah ada yang harus dibebankan padanya.
Aturan yang sama mengharuskan bahwa jika paku keling atau baut hanya dibebani beban statis atau dikenai beban siklik (kelelahan), logam dasar dan las yang cukup harus ditambahkan untuk menopang beban total.
Pembagian beban antara pengikat mekanis dan las dapat diterima jika struktur diberi beban awal, dengan kata lain, jika terjadi selip di antara elemen yang terhubung. Namun, hanya beban statis yang dapat diberikan pada pengikat mekanis. Beban hidup yang dapat menyebabkan selip yang lebih besar harus dilindungi dengan penggunaan las yang mampu menahan seluruh beban.
Lasan harus digunakan untuk menahan semua beban yang diterapkan atau beban dinamis. Jika pengencang mekanis sudah kelebihan beban, pembagian beban tidak diperbolehkan. Pada beban siklik, pembagian beban tidak diperbolehkan, karena beban dapat menyebabkan selip permanen dan kelebihan beban pada las.
ilustrasi. Perhatikan sambungan tumpang yang awalnya dibaut dengan kencang (lihat Gambar 2). Strukturnya menambah daya ekstra, dan sambungan serta konektor harus ditambahkan untuk menghasilkan kekuatan dua kali lipat. Pada gambar 3 ditunjukkan rencana dasar untuk memperkuat elemen. Bagaimana sambungan harus dibuat?
Karena baja baru harus disambungkan ke baja lama dengan las fillet, teknisi memutuskan untuk menambahkan beberapa las fillet pada sambungan. Karena baut masih terpasang, ide awalnya adalah menambahkan las yang diperlukan untuk mentransfer daya ekstra ke baja baru, dengan harapan 50% beban akan melewati baut dan 50% beban akan melewati las baru. Apakah ini dapat diterima?
Mari kita asumsikan terlebih dahulu bahwa tidak ada beban statis yang saat ini diterapkan pada koneksi. Dalam kasus ini, paragraf 2.6.3 dari AWS D1.1 berlaku.
Pada sambungan tipe tumpuan ini, las dan baut tidak dapat dianggap berbagi beban, sehingga ukuran las yang ditentukan harus cukup besar untuk menahan semua beban statis dan dinamis. Daya dukung baut dalam contoh ini tidak dapat diperhitungkan, karena tanpa beban statis, sambungan akan berada dalam kondisi kendur. Las (yang dirancang untuk menahan setengah beban) awalnya putus saat beban penuh diberikan. Kemudian baut, yang juga dirancang untuk menahan setengah beban, mencoba menahan beban dan patah.
Asumsikan lebih lanjut bahwa beban statis diterapkan. Selain itu, diasumsikan bahwa sambungan yang ada cukup untuk menahan beban permanen yang ada. Dalam kasus ini, paragraf 8.3.7 D1.1 berlaku. Lasan baru hanya perlu menahan beban statis dan beban hidup umum yang meningkat. Beban mati yang ada dapat dibebankan ke pengencang mekanis yang ada.
Di bawah beban konstan, sambungan tidak melorot. Sebaliknya, baut sudah menahan bebannya. Ada sedikit selip pada sambungan. Oleh karena itu, las dapat digunakan dan dapat menyalurkan beban dinamis.
Jawaban atas pertanyaan "Apakah ini dapat diterima?" bergantung pada kondisi beban. Dalam kasus pertama, jika tidak ada beban statis, jawabannya adalah negatif. Dalam kondisi khusus skenario kedua, jawabannya adalah ya.
Hanya karena beban statis diterapkan, tidak selalu mungkin untuk menarik kesimpulan. Tingkat beban statis, kecukupan sambungan mekanis yang ada, dan sifat beban akhir—baik statis maupun siklik—dapat mengubah jawabannya.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Manajer Pusat Teknologi Pengelasan, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com. Lincoln Electric memproduksi peralatan pengelasan dan bahan habis pakai pengelasan di seluruh dunia. Teknisi dan teknisi Pusat Teknologi Pengelasan membantu pelanggan memecahkan masalah pengelasan.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Miami, FL 33126-5671, telepon 305-443-9353, faks 305-443-7559, situs web www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, telepon 610-832-9585, faks 610-832-9555, situs web www.astm.org.
Asosiasi Struktur Baja Amerika, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, telepon 312-670-2400, faks 312-670-5403, situs web www.aisc.org.
FABRICATOR adalah majalah fabrikasi dan pembentukan baja terkemuka di Amerika Utara. Majalah ini menerbitkan berita, artikel teknis, dan kisah sukses yang memungkinkan produsen melakukan pekerjaan mereka dengan lebih efisien. FABRICATOR telah berkecimpung di industri ini sejak tahun 1970.
Sekarang dengan akses penuh ke edisi digital FABRICATOR, akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal sekarang sepenuhnya dapat diakses, menyediakan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Dapatkan akses digital penuh ke Jurnal STAMPING, yang menampilkan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri untuk pasar stamping logam.
Sekarang dengan akses digital penuh ke The Fabricator en Español, Anda memiliki akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.