Contoh Soal Beban Statis pada Pengelasan (Welding)

Beberapa contoh sambungan yang dibebani secara statis berguna dalam membandingkan dan mengontraskan metode analisis konvensional dan metodologi kode pengelasan. Di bawah ini adalah beberapa contoh soal beban statis pengelasan.

Contoh 1

Sebuah batang 1/2 in di dalam penampang logam batang persegi panjang 1015 2-in membawa beban statis 16,5 kip. Bar dilas ke pelat buhul dengan las fillet 3/8 in pada di kedua sisi dengan E70XX elektroda seperti yang digambarkan pada Gambar 1. Gunakan metode kode pengelasan.

a) Apakah kekuatan logam las memuaskan?
b) Apakah sambungan lasnya memuaskan?

a) Dari Tabel 1, gaya yang diijinkan per satuan panjang untuk logam elektroda E70 3/8 in adalah 5,57 kip/in dari pengelasan; jadi

F= 5.57l = 5.57(4)= 22.28 kip

Karena 22,28 > 16,5 kip, kekuatan logam las cukup memuaskan.

b) Periksa gaya geser pada sambungan yang berdekatan dengan lasan. Dari Tabel ASTM hot-rolled dan cold-drawn Sy 27,5kpsi. = Kemudian, dari Tabel 2, tegangan geser perlekatan yang diijinkan adalah

τ_all 0.4S_y = 0.4(27.5) = 11 kpsi

Tegangan geser τ pada logam dasar yang berdekatan dengan lasan adalah

τ = F/(2hl) = 16.5/(2*0.375*2) = 11 kpsi

karena τall <= τ, sambungan memuaskan di dekat las. Tegangan tarik dalam batang sambungan σ adalah

σ = F/tl = 16.5 kpsi

Tegangan tarik yang diijinkan σ_all dari Tabel 2, adalah 0,6S_y dan dengan tingkat keamanan kode pengelasan dipertahankan

σ_all = 0.6S_y = 0.6(27.5) = 16.5 kpsi

karena σ ≤ σ_all , kekuatan sambungan memuaskan.

Contoh 2

Ada sebuah kantilever las yang dibebani secara statis 500 lbf digambarkan pada Gambar 2. Kantilever terbuat dari baja AISI 1018 HR dan dilas dengan 3/8 in las fillet seperti yang ditunjukkan pada gambar. Elektroda E6010 digunakan, dan faktor desain adalah 3.0.

a) Gunakan metode konvensional untuk logam las.
b) Gunakan metode konvensional untuk logam pengikat (kantilever).
c) Gunakan kode las untuk logam las.

a) dari tabel 3 S_y = 50 kpsi, S_ut = 62 kpsi, dari tabel 4 pola kedua, b= 0.375 in, d = 2 in, jadi

A = 1.414hd = 1.414(0.375)2 = 1.06 in²

I_u = d³/6 = 2³/6 = 1.33 in

I = 0.707hI_u = 0.707 (0.375) 1.33 = 0.353 in⁴

Gaya geser primer τ’ = F/A = 500 (10^-3) / 1.06 = 0.472 kpsi

Gaya geser sekunder τ” = Mr/I = 500 (10^-3) (6) (1) / 0.353 = 8.50 kpsi

Besar gaya geser τ adalah kombinasi Pythagoras τ = (τ’² + τ”²)^1/2 = (0.472² + 8.50²)^1/2 = 8.51 kpsi

Faktor keamanan berdasarkan kekuatan minimum dan kriteria energi distorsi adalah

n = S_sy / τ = 0.557 (50) / 8.51 = 3.39

Karena n ≥ n_d ; 3.39 ≥ 3.0 logam las memiliki kekuatan yang cukup

b) Dari tabel ASTM: Gaya tarik minimal dan kekuatan yield pada baja hot-rolled dan cold-drawn, kekuatan minimal S_ut = 58 kpsi dan S_y = 32 kpsi, lalu

σ = M / (I/c) = M/ (bd²/6) = 500 (10^-3) 6 / (0.375*2² / 6) = 12 kpsi

n = Sy / σ = 32/12 = 2.67

karena n < nd, kekuatan sambungan pada logam pengikat tidak cukup

c) Dari bagian (a), τ = 8,51 kpsi. Untuk elektroda E6010 pada Tabel 1 tegangan geser yang diizinkan τ_all adalah 18 kpsi. Karena τ < τ_all, pengelasannya memuaskan. Karena kodenya sudah memiliki faktor desain 0,577(50)/18 = 1.6 termasuk pada kesetaraan, yang sesuai faktor keamanan pada bagian (a) adalah

n = 1.6 (18/8.51) = 3.38 -> konsisten

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Author: admin