PERTEMUAN I

PERTEMUAN vMATA KULIAH STRUKTUR BAJA IANDRE NOVAN, ST, MTSAMBUNGAN LAS(WELDED CONNECTION)SAMBUNGAN LASLas : proses penyatuan material (umumnya metal) dengan memanaskan sampai temperatur yang sesuai sehingga kedua material tersebut menyatu menjadi satu kesatuan material.Pelaksanaan pengelasan bisa dengan tekanan atau tidak dan dengan material pengisi atau tidak.Las busur (arc welding) : istilah untuk sejumlah proses yang menggunakan energi elektrikal dalam membentuk suatu busur elektrik untuk membangkitkan/menghasilkan kebutuhan panas pada proses pengelasan.Jenis-jenis las :1. Shielded Metal Arc Welding (SMAW) :Las ini merupakan metode tertua, terpraktis dan tipe yang paling serbaguna untuk pengelasan struktur baja. Pemanasan dilakukan dengan cara busur elektrik yang terbentuk antara elektroda terlapis dan material yang disambung.Elektrode terlapis dipakai sebagai metal yang di transfer dari elektrode ke material dasar yang dilas sepanjang proses pengelasan.

2. Submerged Arc Welding (SAW) :SAMBUNGAN LAS3. Gas Metal Arc Welding (GMAW) :4. Flux Cored Arc Welding (FCAW) :

Pada sistem SAW busur tdk terlihat karena diliputi oleh butiran selimut material yg berfusi. Ciri khas metode ini adanya Flux berbutir yang melapisi elektrode bagian atas yang menjadi pelindung sehingga mencegah adanya percikan, nyala dan asap dari proses pengelasan. Hasilnya kualitas tinggi yg seragam, kekuatan impact tinggi dan tahan korosi.GMAW memberikan perisai berupa gas yg disuplai dari luar atau gas campuran. Umumnya menggunakan perisai gas mulia untuk mencegah lelehan metal terhadap atmosfir. Perisain tsb juga bisa mencegah undercutting. Gas yg dipakai argon, co2, helium.FCAW secara konsep sama dengan GMAW kecuali elektrode metal pengisi berbentuk tabung dan berisi material flux dalam bagian intinya. Fungsi material ini sama dengan lapisan SMAW dan flux berbutir SAW. Perisai gas diberikan oleh inti flux dan sebagai tambahan bisa dengan memberikan CO2. SAMBUNGAN LAS5. Electrogas Welding (EGW) :6. Electroslag Welding (ESW) :7. Arc Stud Welding (ASW) :

Metode ini umum digunakan untuk las arah vertikal dan digunakan dengan cara passing tunggal. Metal las di tumpuk dalam rongga diantara 2 pelat dan saluran pendingin air yang menjamin metal cair berada pada lokasi yang tepat. Perisai gas diberikan oleh elektrode inti flux atau gas disuplai dari luar atau keduanya.

Metode ini umum digunakan dengan cara yg mirip dengan EGW kecuali pengelasan dilakukan dengan memproduksi panas dari tahanan terak pada aliran arus. Terak hantaran cair melindungi las dan melumerkan logam pengisi dan pelat sisi. Karena terak padat tidak sebagai penghantar maka diperlukan busur untuk memulai proses dengan mencairkan terak dan memanaskan pelat. Pelat samping bisa berfungsi sebagai elemen terpakai atau tidak dalam proses las. Las ini sangat ekonomis untuk pengelasan dengan ukuran yang tebal.Metode ini berkarakteristik sama dengan SMAW tapi dengan proses otomatis . Stud diperlakukan sebagai elektrode dan busur elektrik dibuat dari ujung stud ke pelat. Stud berada dalam GUN dan dengan proses kontrol waktu. Perisai terbentuk dengan menempatkan bahan keramik-logam disekitar ujung stud. Ketika proses mulai logam cair dalam bahan keramik-logam terhubung dg stud sehingga las sudut komplit terbentuk disekeliling stud Jenis SAMBUNGANJenis-Jenis Sambungan (Joint) :

Jenis Sambungan tergantung ukuran, bentuk dari elemen yang disambung, jenis beban,jumlah sambungan yang bisa dilas dan biaya relatif dari sejumlah jenis pengelasan. Jenis umum dari sambungan tersebut : Butt, Lap, Tee, corner dan edge.Jenis-Jenis Lap jointJenis lasJenis-Jenis Las:Las Tumpul (Groove Weld) :Prinsipnya menyambungkan elemen struktural yang berada pada bidang yang sama dan sebaris.Complete joint penetration groove weld : jika las tumpul dikerjakan sama ketebalan dan kekuatannya dengan elemen yang dismabung /dilas.Partially joint penetration groove weld : jika las tumpul dikerjakan dengan ketebalan dan kekuatan yang lebih rendah dibanding elemen yang disambung/ dilas.Las Sudut (Fillet Weld) :Las ini lebih ekonomis, mudah dipabrikasi dan mudah diadaptasikan untuk berbagai kegunaan. Las ini tidak menuntut presisi yang setinggi groove weld dan mudah dalam pelaksanaan dilapangan. Juga tidak perlu persiapan khusus pada sisi dan sudut elemen yang akan dilas. Las celah (slot) dan pasak (Plug) :Primsipnya untuk mentransfer gaya geser pada sambungan jenis lap jika ukuran panjang sambungan terbatas untuk penerapan jenis las fillet dan groove. Las ini juga berguna untuk mencegah tekuk bagian bagian yang berimpitan.

Jenis las

Ilustrasi jenis-jenis las

Ilustrasi jenis-jenis las tumpul

Jenis lasIlustrasi jenis-jenis las Sudut (Fillet) :

Ilustrasi jenis-jenis las Sudut dan slot/plug :

Jenis lasSimbol Pengelasan :Simbol Pengelasan :Simbol Pengelasan

Penggunaan Simbol Pengelasan

PengelasanPosisi Pengelasan

Persiapan sisi elemen untuk Pengelasan tumpulCacat Pengelasan

BERBAGAI SYARAT lasUkuran Las maximum

Dimensi efekif tebal Las TumpulPersyaratan lain dapat dilihat dalam AISC manual dan SNIBERBAGAI SYARAT lasDimensi efektif las sudut

Dimensi efektif las plug/slot : Luas nominal dalam bidang geser, tahanan dari las ini merupakan hasil luas penampang cross nominal dikalikan dengan tegangan dari luasan tersebut. KUAT DISAIN / KAPASITAS TAHANAN LASLAS TUMPUL :(a) Tarik dan tekan arah normal terhadap luas efektif , tarik dan tekan sejajar dengan sumbu las :(b) Geser pada luas efektif :Berdasarkan material dasar :Rnw = 0,9.te.FyRnw = 0,9.te.FywBerdasarkan material las :Fy, Fyw, FEXX = tegangan leleh material dasar, material las dan kuat tarik material elektrode.Berdasarkan material dasar :Rnw = 0,9.te.y = 0,9.te.(0,6.Fy)Rnw = 0,8.te.(0.6.FEXX)Berdasarkan material las :LAS SUDUT (FILLET) :Kuat disain per satuan panjang dari las sudut berdasarkan dari tahanan geser tebal efektif las :Berdasarkan material dasar :Rnw = 0,75.te.(0,6.Fu)Rnw = 0,75.te.(0,6.FEXX)Berdasarkan material las :Tapi tidak lebih besar dari kuat geser bahan dasar yang berdekatan. KUAT DISAIN / KAPASITAS TAHANAN LAS

KUAT DISAIN / KAPASITAS TAHANAN LASKondisi batas dari las sudut adalah fraktur melalui tebal efektif lasUkuran Las Sudut Efektif Maksimum (section a-a) :2..a.(0,707).(0,6.FEXX)= .(0,6.Fu).t1Rnw (las) = Rnw (bahan dasar)

.a.(0,707).(0,6.FEXX)= .(0,6.Fu).t2Ukuran Las Sudut Efektif Maksimum (section b-b dan c-c) :.4.a.(0,707).(0,6.FEXX)= .2.(0,6.Fu).t2Ukuran Las Sudut Efektif Maksimum (section f-f dan g-g) :

LAS dengan beban aksial langsungLAS TUMPUL :Dalam disain las yang terhubung dengan elemen tarik atau tekan, las seharusnya lebih kuat dari elemen yang terhubung dan sambungan tidak seharusnya menimbulkan eksentrisitas yang berarti dalam pembebanan.Dalam kasus full joint penetration las tumpul kekuatan penuh dari penampang cross dapat dikembangkan dengan memilih material elektroda yang sesuai serta berpadanan dengan material dasar seperti dalam tabel AISC.LAS SUDUT :Disain las sudut berdasarkan tegangan geser nominal pada luas efektif dari las sudut seperti yang didiskusikan sebelumnya. Pemilihan ukuran las sudut tersebut berdasarkan ketebalan bagian yang disambung dan panjang ruang yang tersedia untuk las sudut pada lokasi tersebut, pabrikasinya dan ukuran las lain yang juga akan dibuat. Semakin besar ukuran las sudut maka semakin besar pula elektroda yang dibutuhkanLAS SLOT/PLUG :Kekuatan las ini berdasarkan luas bidang geser diantara pelat yang disambungkan, las ini sifatnya bisa sebagai las temporer sehingga kekuatannya tidak mesti dimasukkan dalam kekuatan disain joint. Aturannya las ini harus selalu dikerjakan bersamaan dengan las sudut dan las tumpul.LAS dengan beban EKSENTRISSama dengan disain baut, analisa untuk sambungan tipe ini dapat ditentukan dengan mencari terlebeh dahulu lokasi titik Instantaneous Centre (IC) of rotation dengan menggunakan hubungan beban-deformasi dari las. Disamping itu metode analisis vektor elastik juga bisa dipergunakan. ANALISA METODE KEKUATAN (STRENGTH ANALYSIS)Kuat disain dari segmen las per satuan panjang dalam LRFD :Rnw = . 0,6.FEXX.(1+0,5.sin1,5).teDengan nilai = 0,75 = sudut beban diukur dari sumbu longitudinal las Modifikasi AISC :

Ri = kuat nominal segmen las ke-i (kips/in)= sudut bebani=deformasi elemen i=ri.u/rcrit.rcrit = jarak dari IC ke elemen las dengan rasio minimum u/rrim = 0,209.(+2)-0,32a = deformasi elemen saat kuat maximum.u = 1,087.(+6)-0,65a 0,17.a = deformasi elemen sesaat sebelum fraktur biasanya jarak terjauh dari IC rotation.a = ukuran kaki las sudutLAS dengan beban EKSENTRISProsedur analisis metode kekuatan :Bagi konfigurasi las dalam beberapa segmen, mis 1 in panjang.Pilih lokasi coba-coba ICR.Asumsikan gaya tahanan Ri atau Rj pada setiap segmen las bekerja dalam arah tegak lurus terhadap garis radial dari IC ke centroid (titik berat) segmen las.Hitung sudut (derajat) antara arah gaya tahanan Ri atau Rj dengan sumbu las.Hitung deformasi m dan u dimana dapat terjadi pada dari segmen las. deformasi segmen las diasumsikan bervariasi linier dengan jarak dari IC ke centroid las . Kemudian segmen kritis dipilih satu dari rasio u ke jarak radial ri sebagai yang terkecil.Deformasi yang kompatibel i kemudian dihitung pada setiap segmen las.Hitung kekuatan nominal Ri pada setiap segmen las.Gunakan analisa statika, hitung beban Pn yang menunjukkan kekuatan nominal sambungan dengan formula sbb : Bandingkan nilai Pn dari kedua perumusan tersebut. Jika hasilnya sama berarti losusinya benar, jika belum sama coba nilai ro yang baru dan ulangi proses daria awal.M=0Fy=0

Sama=solusi OkANALISA METODE VEKTOR (ELASTIC VECTOR ANALYSIS)Analisi ini lebih mudah dan konservatif sehingga kadang-kadang agak berlebihan, asumsi yang diterapkan dalam analisis ini:Setiap segmen las jika sama ukuran , menahan beban konsentrik dengan gaya yang sama. Konsep ini digunakan untuk las pada elemen tarik.Rotasi yang disebabkan oleh momen torsi diasumsikan terjadi disekitar centroid konfogurasi las.Beban pada segmen las yang disebabkan momen torsi diasumsikan proporsional dengan jarak dari centroid las.Arah dari gaya pada segmen las yang disebabkan torsi diasumsikan tegak lurus dalam jarak radial dari centroid konfigurasi las.Komponen gaya yang disebabkan beban langsung dan torsi dikombinasikan secara vektor untuk memperoleh gaya resultan.LAS dengan beban EKSENTRISAnalisis menggunakan prinsip mekanika material homogen yang merupakan kombinasi geser dengan torsi, tegangan penampang homogen :f = P/Adanf" = T.r/IpTegangan geser langsungTegangan momen torsiLAS dengan beban EKSENTRISr = jarak radial dari centroid ke titik teganganIp = momen inersia polarDari kasus umum gambar dibawah akibat geser langsung :fx=Px/Afy=PY/Aakibat torsi :

x dan y merupakan jarak dari pusat berat dari grup las ke pusat berat dari segmen las secara individual.Ixx dan Iyy momen inersia segmen secara individual pada sumbu titik beratnya.