Elemen Mesin

ASEP KAMALIA RIZQI

ME 2F

Sambungan Las (Welded Joints)1. Sebuah plat lebar 100 mm dan tebal 10 mm dilasfillet parallel gandake plat lain. Plat dikenakan beban sebesar 80 Kn. Tentukan panjang lasan jika tegangan geser yang diizinkan dalam lasan tidak melebihi 55 MPa.

Diketahui : Lebar plat = 100 mmTebal plat (s) = 10 mmP = 80 kN = 80 × 103 N τ = 55 MPa = 55 N/mm2

Ditanya : l = panjang pengelasan ?Jawab : P = 80 × 103

= 1,414 × s × l × τ = 1,414 × 10 × l × 55

= 778 l4l = 80 × 103 / 778 = 103 mmMenambah 12,5 mm untuk awal pengelasan dan akhir pengelasan didapat :l = 103 + 12.5 = 115.5 mmJadi panjang lasan jika tegangan geser yang diizinkan dalam lasan tidak melebihi 55 Mpa adalah 115,5 mm

2. Sebuah poros diameter 50 mm dilas ke plat tipis dengan tebal10 mm seperti ditunjukan pada gambar 10.12.

Elemen Mesin

Tentukan torsi maksimum pada sendi yang dilas jika tegangan geser maksimum dalam bahan las tidak melebihi 80 Mpa.Diketahui : d = 50 mms = 10 mmτmaks = 80 MPa = 80 N/mm2Ditanya : Torsi maksimum (Tmaks) ?Jawab : 80 = 2,83T

π s . d2

80 = 2,83 Tπ 10.502

80 =2,83T78550

T = 80 ×785502,83T = 2,22 ×106 NmmT = 2,22 kNm

3. Sebuah pelat panjang 1 m, tebal 60 mm dilas ke plat lain di sudut kanan satu sama lain dengan lasan fillet 15 mm, seperti ditunjukkan pada Gambar. 10.13.

Elemen Mesin

Tentukan torsi maksimum yang dapat menopang sambungan las jika intensitas tegangan geser yang diijinkan dalambahan las tidak melebihi 80 MPa.Diketahui : l = 1m = 1000 mmt = 60 mms = 15 mmτmax = 80 MPa = 80 N/mm2Ditanya : T = torsi maksimum yang dapat menopang sambungan lasJawab : 80=4,242T

S ×l2

80= 4,242T

15 ×(1000)2

80=0,283T

106

T=80 ×106

0,283

T=283 ×106 Nmm

T=283 kNm

4. Sebuah plat lebar 100 mm dan tebal 12,5 mm yang akan dilas ke plat lain dengan lasan filet parallel. Plat dikenakan beban 50 kN. Tentukan panjang lassehingga tegangan maksimum tidak melebihi 56 MPa. Pertimbangkan sambungan awal dibawah beban statis dan di bawah beban dinamis.

Elemen Mesin

Diketahui : Lebar = 100 mm Tebal (s) = 12,5 mmP = 50 Kn = 50 × 103 Nτ = 56 MPa = 56 N/mm2Jawab : Panjang pengelasan akibat beban statis jikal = panjang pengelasan dans = 12,5 mm adalah ukuran las/ketebalan platKita tahu beban maksimum plat untuk pengelasan double parallel fillet adalah P

50 ×103=1,414 s ×l× τ

¿1,414 ×12,5 × l×56

¿990 l

l = 50× 103

990= 50,5 mm

Jadi menambah 12,5 mm untuk awal dan akhir pengelasan adalah 50.5 + 12,5 = 63 mmPanjang pengelasan untuk baban dinamis.Dari Tabel 10.6, diperoleh faktor konsentrasi tegangan untuk pengelasan fillet paralel adalah 2,7.

Tegangan geser ijin :τ = 56 / 2,7 = 20,74 N/mm2

Elemen Mesin

Kita tahu beban maksimum plat untuk pengelasan double parallel fillet adalah P50 × 103 = 1,414 s ×l × τ= 1,414 × 12,5 ×l × 20,74= 367l

l = 50 × 103 / 367= 136.2 mm

Jadi menambah 12,5 mm untuk awal dan akhir pengelasan adalahl = 136,2 + 12.5 = 148.7 mm5. Sebuah plat lebar 75 mm dan tebal 12,5 mm disambung dengan plat lain dengan sambungan las single transversedan double parallel filletseperti ditunjukkan pada Gambar 10.15.

Tegangan tarik maksimum 70 MPa dan tegangan geser adalah 56 Mpa. Hitung panjang las transverse dan parallel fillet untuk beban statis dan dinamis.Diketahui : Lebar = 75 mmTebal = 12,5 mmστ = 70 MPa = 70 N/mm2

τ = 56 MPa = 56 N/mm2Panjang pengelasan efektif (l1) untuk las melintang diperoleh dengan mengurangi lebar plat dengan tebal plat.l1 = 75 – 12.5 = 62.5 mm

Elemen Mesin

Panjang masing-masing parallel fillet untuk pembebanan statisl2 = Panjang setiap parallel filletKita tahu bahwa beban maksimum yang dapat membawa plat adalahP = 75 × 12,5 × 70 = 65625 NBabanlas transverse tunggal :P1 = 0,707 s ×l1× σt= 0,707 × 12,5 × 62,5 × 70 = 38664 NBeban yang dibawa oleh lasanparallel fillet ganda :P2 = 1,414 s ×l2× τ= 1,414 × 12,5 × 56 ×l2= 990 l2 NBeban yang dibawa oleh sendi (P) :65625 = P1 + P265625 = 38664 + 990l2990l2 = 65625 - 38664l2 = 27,2 mmMenambahkan 12,5 mm untuk awal dan akhir pengelasan adalahl2 = 27,2 + 12,5 = 39,7 mm atau 40 mmPanjang masing-masing parallel fillet untuk beban dinamisDari Tabel 10.6, diperoleh bahwa faktor konsentrasi teganganlasan transversal 1,5 dan untuk lasan filet paralel 2.7.

Tegangan ijinkan tarik :στ = 70 / 1,5 = 46,7 N/mm2

Elemen Mesin

Tegangan geser :τ = 56 / 2,7 = 20,74 N/mm2Beban yang dibawa oleh las single transverse :P1 = 0,707 s ×l1 × στ= 0,707 × 12,5 × 62,5 × 46,7= 25795 NBeban dibawa oleh lasanduoble parallel fillet:P2 = 1,414 s ×l2× τ= 1,414 × 12,5 × 20,74 l2= 366 l2 NBeban dibawa oleh sendi (P) :65625 = P1 + P265625 = 25795 + 366l2366l2 = 65625 – 25795

l2 = 108,8 mmMenambahkan 12,5 mm untuk awal dan akhir pengelasan adalahl2 = 108,8 + 12,5 = 121,3 mm

6. Suatu profil L yang mempunyai sudut dengan ukuran 200 × 150 × 10 akan dilas ke plat bajaseperti ditunjukkan pada Gambar. 10.21. Jika sudutpengelasan dikenakan beban statis 200 kN. Tentukan panjang lasan pada bagian atas (la)dan bawah (lb). Tegangan geser yang diijinkan untuk beban statis adalah 75 MPa.

Elemen Mesin

Diketahui : a+ b = 200 mm P = 200 kN = 200 × 103 N τ = 75 MPa = 75 N/mm2

la = Panjang lasan di bagian ataslb = Panjang lasan di bagian bawahl = panjang total las =la + lb

Karena ketebalan sudut 10 mm maka ukuran pengelasan s = 10 mmKita tahu bahwa untuk pengelasan fillet paralel tunggal, beban maksimum (P)200 × 103 = 0,707 s × l× τ = 0,707 × 10 × l× 75 = 530,25 l

l = 200 × 103 / 530,25 = 377 mmMencari sumbu centroidal a dan b :b = Jarak sumbu centroidal dari bagian bawah sudut.b =

(200−10 )10 ×95+150× 10 ×555,3

= 55,3 mm a¿200 –55,3=144 , 7 mm

la =l× ba+b =

337 ×55,3200 = 104,2 mm

lb = l – la = 377 – 104,2 = 272,8 mm 7. Sebuah poros diameter 50 mmdan panjangnya 200 mm dilas ke pelat datar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.25. Jika ukuran lasan adalah 15 mm dan beban yang dikenakan pada poros 10 kN, tentukan tegangan normal dan geser maksimum lasan.

Elemen Mesin

Diketahui : D = 50 mm s = 15 mm P = 10 kN = 10000 N e = 200 mmPada sambungan seperti ditunjukkan pada Gambar. 10.25, dikenakan tegangan geser dan tegangan lentur, kita tahu bahwa pada ujung porosdilas fillet melingkar. Lihat Tabel 10.7A = t × π D = 0,707 s × π D= 0,707 × 15 × π × 50= 1666 mm2Tegangan geser :

τ= PA =

100001666 = 6 N/mm2 = 6 MPa

Momen lentur :

M = P × e = 10 000 × 200 = 2 × 106 Nmm

Mecari modulus (Z) untuk pengelasan seperti gambar 10.25 :

Elemen Mesin

Dari Tabel 10.7, untuk profil yang melingkar diperoleh modulus(Z) :Z = π t D 2

4 = π 0,707 s× D 2

4 = π 0,707 × 15(50)2

4 = 20825 mm3

Tegangan lentur (bending stress) :σb =

MZ =

2× 106

20825 = 96 N/mm2 atau 96 MPa

Tegangan normal maksimum :σt(max) =

12 σb+

12 √(σ b)

2+4 τ2 =

12 × 96 ×

12√(96)2+4 ×62

= 48 + 48,4 = 96,4 MPaTegangan geser maksimum :

Elemen Mesin

τ= 12 √(σ b)

2+4 τ2= 12√(96)2+4 ×62 = 48,4 MPa

8. Dua buah akan dilas seperti gambar 10.28 dan 10.29 dengan beban sebesar 15 kN. Tentukan ukuran kampuh las (s) yang dibutuhkanpada bagian yang dilas, jika tegangan geser ijin tidak melebihi 80 MPa.

Diketahui : P = 15 kN = 15 × 103 N τ = 80 MPa = 80 N/mm2 b = 80 mm l = 50 mme = 125 mm

jawab : Luas bagian yang dilas : A = 2 × t ×l = 2 × 0,707 s ×l= 1,414 s ×l = 1,414 × s × 50 = 70,7s mmTegangan geser mula-mula :τ1 = PA = 15× 103

70 , 7 s = 212s N/mm2

Mencari polar moment of inertia ( J ) :

Elemen Mesin

Dari Tabel 10.7 diperoleh polar moment of inertiaseperti gambar 10.28 pada daerah G yang dilas adalah :J = t . l

(3 b¿¿2+l2)6

¿= 0,707 s× 50[3 (80 )2+(50 )2]6

= 127850 smm4Dari gambar 10.29 diporoleh AB = 40 mm dan BG = r1 = 25 mmRadius maksimum pengelasan :r2 = √( AB)2+(BG)2

= √(40)2+(25)2 = 47 mmTegangan geser pada saat momen inersia e :τ2 = P × e× r2

J = 15× 103× 125 ×47127850 s = 689,3

s N/mm2

Mencari cosθ = r1

r2= 25

47= 0,532

Mencari resultan tegangan geser :τ = √(τ ¿¿1)2+(τ ¿¿2)2+2 τ1× τ2 cosθ¿¿

Elemen Mesin

80 = √( 212s )

2

+( 689,3s )

2

+2×212

s×

689,3s

×0,532

80 = 822/ss = 822/80 = 10,3 mm