## INFOMATEK
Volume 22 Nomor 2 Desember 2020

## ANALISA PENGARUH KETEBALAN PADA KAMPUH BILAH GANDA DAN DIAMETER RIVET TERHADAP KEKUATAN SAMBUNGAN PADA BEBAN AKSIAL
Wahyudi, Aa Santosa *) , Oleh
Program Studi Teknik Mesin

## Fakultas Teknik-Universitas Singaperbangsa Karawang
Abstrak :  Penyambungan dengan  menggunakan kampuh bilah  ganda  dan  baut  atau  rivet  umumnya  digunakan pada plat utama yang mempunyai beban yang besar. Kerusakan yang terjadi pada kampuh bilah ganda terjadi pada  plat  sambungan  atau  rivet  karena  adanya  gaya  eksternal  berupa  tarikan.  Tegangan  yang  terjadi  akan mermbat pada lubang plat atau rivet yang memiliki perubahan geometri. Telah dilakukan sebuah penelitian untuk mengetahui sifat mekanik material pelat yang dikenai gaya tarik sebesar 25 KN dengan arah horisontal,  Material uji yang akan disimulasikan adalah material structural st 37 dengan kekuatan tarik luluh 362 MPa untuk material plat  atau  kampuh  penyambung.  Materil  rivet  menggunakan  st  30  dengan  kekutan  tarik  sebesar  290  MPa  dan untuk  materil  plat  utama  menggunakan  AISI  1045  C  dengan  kekuatan  tarik  sebesar  450  Mpa.  Simulasi  ini menggunakan  Software  Ansys.  Untuk  ukuran  Diameter  rivet  yang  digunakan  dalam  simulasi  ini  adalah  ada  3 jenis  yaitu  Dr  =  12  mm,  14  mm  dan  16  mm  sedangkan  untuk  tebal  kampuh  tp  =  6  mm,  8  mm  dan  10  mm. Tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada  kampuh  atau  rivet  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  tegangan  yang terjadi pada plat utama. Sehingga kemungkinan terjadi kegagalan lebih besar pada plat utama. Untuk rivet yang dengan  ukuran diameter  12 mm  dan  ketebalan kampuh  6 mm  tegangan  maksimum  yang  terjai  masih  dibawah tegangan plat utama.
Kata kunci: Sambungan, Rivet, Beam, Bilah Ganda, Kampuh
I. PENDAHULUAN 1
Penyambungan beam dengan  menggunakan kampuh  ( butt  joint )  adalah  salah  satu  bentuk penyambungan yang banyak ditemukan dalam  konstruksi  jembatan,  menara  atau struktur lainnya (Pinem [1]). Ukuran sambungan  yang  digunakan  disesuaikan dengan  kemampuan  bahan  dasar,  beban
*) aa.santosa@ft.unsika.ac.id
Pertama diterima: 8 September 2020 Direvisi: 13 November 2020 Disetujui untuk publikasi: 15 November 2020
eksternal  yang  ada  serta  bahan  dari  kampuh dan rivet itu  sendiri.  Jumlah rivet yang digunakan juga harus disesuaikan beban yang akan  ditumpunya.  Jika  jumlah rivet yang digunakan terlalu banyak juga akan menimbulkan  stress  pada  sambungan  itu sendiri.
Sebagai bagian utama dalam penyambungan, kemampuan  kampuh  bilah  ganda  ( double strap  butt  joint) dan  rivetnya  yang  digunakan
harus  memiliki  konstruksi  yang  standar perancangan.  Pengaruh  ketebalan  kampuh dan diameter rivet akan menentukan kemampuannya dalam
menyambungkan bagian  tersebut  (Servi  [2]).  Kombinasi  unsur tersebut  akan  mempengaruhi  juga  terhadap penilaian tegangan secara keseluruhan terutama  pada  penyebaran  tegangan  yang terjadi.  Tegangan  yang  muncul  pada  bagian tertentu  akan  merambat  kebagian  lainnya sehingga kemungkinan terjadi kegagalan pada sambungan [1].
Adanya  kombinasi  yang  rumit  dari  kedua unsur  yaitu  kampuh  dan  diameter  rivet  yang digunakan,  setiap  orang  dapat  menentukan ukuran  sesukanya  tanpa  memperhatikan rambatan  tegangan  pada  kampuh  maupun rivet.  Pada  kesempatan  ini,  penulis  akan menganalisa  pengaruh  kombinasi  ketebalan plat kampuh bilah ganda dan  ukuran diameter baut terhadap
kekuatan
sambungan.
Sehingga
setiap
pengguna dapat
menggunakan hasil
ini dalam hal penyambungan menggunakan kampuh (Kannapan [3]).

## II. METODOLOGI

## 2.1. Diagram Alir Penelitian
Pelaksanaan  Penelitian  ini  dimulai  dengan menentukan  jenis  beban  pada  pelat  yang selanjutnya dilakukan analisis dengan
menggunakan software  Ansys  https://www. autodesk.com ([4]).
Gambar 1.

## Diagram Alir Penelitian
Komponen  sambungan  yang  dianalisa  adalah tipe  kampuh  bilah  ganda  ( double  trap  butt joint )  terdiri  dari  dua  buah  plat  utama,  dua buah plat penyambung (kampuh) dan beberapa buah rivet. Selain itu juga kedua plat utama dikenakan gaya tarik aksial sebesar 25 kN  dari  kedua  ujung-ujungnya  secara  static. Plat  utama  mempunyai  ukuran  lebar  145  mm dan  ketebalan  10  mm.  sementara  diameter rivet  divariasikan  mulai  dari  12  mm,  14  mm dan 16 mm. Sedangkan jumlahnya ditentukan berdasarkan  pada  beban  tarik  yang  terjadi.
Untuk  variasi  ketebalan  kampuh  bilah  ganda ditentukan sebesar 6 mm, 8 mm dan 10 mm.
Material  uji  yang  akan  disimulasikan  adalah material structural st 37 dengan kekuatan tarik luluh  362  MPa  untuk  material  plat  atau kampuh penyambung. Materil rivet menggunakan  st  30  dengan  kekutan  tarik sebesar 290 MPa dan untuk materil plat utama menggunakan  AISI  1045  C  dengan  kekuatan tarik  sebesar  450  MPa    Data  teknis  material dapat  dilihat  dalam  table  berikut  (Kalpakjan [5]).
Tabel 1. Karakteristik komponen Pelat No Komponen Simbol Nominal 1 Plat utama  y1 450 MPa 2 Plat kampuh  y2 360 Mpa 3 Rivet  y3
290 MPa
Geometri  sambungan  kampuh  bilah  ganda digunakan  memilki  ukuran  lebar  145  mm  dan panjang  160  mm.  Jumlah  kampuh  yang digunakan  sebanyak  2  buah  sebagai  penjepit plat  utama.  Jarak  antara  lubang  rivet digunakan  tetap  sebesar  35  mm.  Gaya  yang bekerja sejajar dengan plat utama
Gambar 2.
Susunan Sambungan Pelat
Untuk  gaya  penarikan  digunakan  gaya sebesar  F  =  20  kN  arah  mendatar.  Diameter lubang  sambungan  ditentukan  sebesar  12 mm, 14 mm dan 16 mm dengan ketebalan plat 6  mm,  8  mm  dan  10  mm.  Dalam  table  2 berikut disajikan variable bebas dan parameter penelitian pengaruh jarak lubang.

## Tabel 2. Variabel pipa berlubang
Kode Variable/ Parameter 1 2 3 Tp Tebal plat kampuh (mm) 6 8 10 Dr Diameter rivet (mm) 12 14 16 F Gaya tarik (kN) 20 - - Dl Diameter lubang (mm) follow follow follow Tu Tebal plat utama(mm) 10 - - L Jarak lubang x (mm) 35 - - C Jarak lubang y (mm) 35 - -

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Tegangan pada Plat Utama
Tegangan yang terjadi plat utama pada bagian yang  tidak  berlubang  dihitung  berdasrakan pada  tengangan  normal  yang  terjadi  akibat gaya tarik. dengan ketebalan.
(1)
Tegangan  ini  berlaku  pada  setiap  kampuh bilah  ganda  dan  rivet  dan  tegangan  tersebut harus dapat ditahan oleh komponen tersbut.

## 3.2 Penentuan Jumlah Rivet
Jumlah  rivet  yang  dipakai  untuk  mengikat kampuh  bilah  ganda  dan  plat  utama  dihitung berdasarkan  pada  diameter  rivet  yang  akan digunakan.  Pada  penelitian  ini  dimeter  rivet dan  tebal  plat  kampuh  merupakan  variable bebas. Untuk ukuran Dr = 12 mm, 14 mm dan 16 mm sedangkan untuk tebal kampuh tp = 6 mm, 8 mm dan 10 mm. Tegangan geser yang dialami oleh sejumlah rivet adalah  [2]:
(2)
jumlah rivet adalah :
(3)
sehingga jumlah rivet yang digunakan adalah :
3.3 Tegangan Tarik
Nominal dan

## Maksimum
Berdasarkan  pada  data  dan  gambar  dimensi sambungan kampuh bilah ganda serta lingkup penelitian  pada  Bab  III  untuk  tebal  plat  utama tu  =  10  mm,  lebar  plat  lu  =  145  mm,  Jarak antar lubang  L = C = 35 mm, maka  tegangan tarik  nominal  yang  terjadi  pada  kampuh  bilah ganda adalah:
(4)
Sehingga  tegangan  maksimum  yang  terjadi pada  plat  berlubang  akibat  konsentrasi tegangan pada nomor uji 1 adalah :
(5)

## 3.4  Tegangan  Tarik  Maksimum  Hasil Simulasi
Tegangan  tarik  maksimum  hasil  simulasi berdasarkan  pada  von  Mises  untuk  setiap variasi tebal plat kampuh dan ukuran diameter rivet diperoleh sebagai berikut (Partono [6]).
Diameter  rivet  Dr  =  12  mm  da    tebal  kampuh ganda t = 6 mm

## Gambar 3.
Tegangan maksimum pada Dr = 12  mm dan tp = 6 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 14.382  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  24.14  MPa.  tegangan
maksimum  terjadi  pada  plat  utama  sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 8.09 MPa .
1.  Diameter  rivet  Dr  =  12  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 8 mm

## Gambar 4.
Tegangan maksimum pada Dr = 12 mm & tp = 8 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 14.87  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  25.29  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 10.06 MPa.
2.  Diameter  rivet  Dr  =  12  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 10 mm
Gambar 5. Tegangan maksimum pada Dr = 12 mm dan tp = 10 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 15.75  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  27.70  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 12.72 MPa .
3.  Diameter  rivet  Dr  =  14  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 6 mm
Gambar 6.
Tegangan maksimum pada Dr =14 mm dan tp = 6 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 18.08  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  24.12  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 10.02 Mpa.
4.  Diameter  rivet  Dr  =  14  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 8 mm
Gambar 7.
Tegangan maksimum pada Dr = 14 mm dan tp = 8 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 18.88  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  25.29  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 11.7 Mpa.
5. Diameter  rivet  Dr  =  14  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 10 mm

## Gambar 8.
Tegangan maksimum pada  Dr = 14 mm dan tp = 10 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 14.28  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  27.70  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 12.72 Mpa.
6.  Diameter  rivet  Dr  =  16  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 6 mm
Gambar 8. Tegangan maksimum pada Dr = 16 mm dan tp = 6 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 15.75  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  27.70  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 5.6 Mpa.
7.  Diameter  rivet  Dr  =  16  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 8 mm
Gambar 9.
Tegangan maksimum pada Dr = 16 mm dan tp = 8 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 22.83  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  25.29  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 7.67 Mpa.
8.  Diameter  rivet  Dr  =  16  mm  dan  tebal kampuh ganda t = 10 mm
Gambar 10. Tegangan maksimum pada Dr = 16 mm dan tp = 8 mm
Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar 15.75  MPa.  Hasil  perhitungan  tegangan maksimum  sebesar  27.70  MPa.  tegangan maksimum terjadi pada plat utama sedangkan pada  sambungan  tegangan  maksimum  terjadi sebesar 5.91 Mpa.

## IV. KESIMPULAN
Penyambungan dengan menggunakan kampuh bilah ganda dan baut atau rivet masih banyak  digunakan  untuk  konstruksi  maupun pabrikasi.  Pemilihan  tebal  dan  diameter  baut menjadi  salah  satu  faktor  penting  dari  sebuah sambungan.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  kami lakukan pada sebuah plat kampuh bilah ganda dengan variasi ketebalan kampuh dan diameter  rivet.  Tegangan  maksimum  yang terjadi  pada  kampuh  atau  rivet  lebih  kecil dibandingkan  dengan  tegangan  yang  terjadi pada  plat  utama.  Sehingga  kemungkinan terjadi kegagalan lebih besar pada plat utama. Untuk  rivet  yang  dengan  ukuran  diameter  12 mm  dan  ketebalan  kampuh  6  mm  tegangan maksimum yang terjai masih dibawah tegangan  plat  utama.  Pada  diameter  rivet sebesar  16  mm  tegangan  mulai  terlihat meningkat  tajam  pada  plat  utama  dan kampuh.  Penurunan  luas  penampang  bidang
karena  penambahan  ukuran  diameter  rivet meningkatkan terjadinya tegangan.
Untuk  faktor  keamanan  sambungan  dan  rivet, rata-rata  berada  diatas  7  dan  kondisi  sangat amat. Faktor keamanan ini sangat dipengaruhi juga  oleh  jarak  antar  lubang  dan  ketebalan plat  kampuh  yang  digunakan.  Semakin  besar penurunan  luas  permukaan  bidang  normal maka  semakin  turun  faktor  keamanannya. Pada  hasil  terakhir  yaitu  pengujian  no  9, menunjukan  bahwa  ketebalan  dan  diameter rivet mempengaruhi faktor keamanan bahan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Pinem,  D. Analisis  Struktur  dengan Metode Elemen Hingga , 2010, Rekayasa Sains Bandung.
[2] Servi,  D.  Aplikasi  Metode  Elemen
Hingga  Pada  Struktur  Batang, Jurnal
Ilmiah Media Engineering , Vol 1, No.2.
2011. Universitas Samratulangi.
[3] Kannapan,  S.  1986. Instroduction  to
Pipe  Stress  Analysis .  Jhon  Wiley  And
Sons, Inc., U.S.A.
[4] https://www.autodesk.com/products/
fA  nsys/students-teachers-educators, diakses September 2020 [5] Kalpakjan, 1995. Manufakturing Engineering  ang  Technologi,  edisi  ke- 3 . Addison-wesley Publishing Company. United States of Amaerica
[6]
Partono, W. Optimasi Distribusi Lubang  pada  Baja  Kastella ,  2018,
Jurnal Teknik Undip, Semarang.