Bagaimana Cara Menghitung Kekuatan Geser Baut?

Kekuatan geser baut mengacu pada kapasitasnya untuk menahan gaya geser maksimum tanpa patah saat dikenai gaya eksternal lateral. Kita dapat memahami metode perhitungan, standar, dan beberapa nilai spesifik kekuatan geser baut.

Pertama, rumus untuk menghitung kekuatan geser baut adalah W = P/F = P/ab, di mana P adalah beban putus (N), F adalah area tumpang tindih (cm^2), a adalah panjang tumpang tindih (cm), dan b adalah lebar tumpang tindih (cm). Hal ini menyiratkan bahwa kekuatan geser baut terkait dengan ukuran dan bentuknya. Dengan mengukur parameter-parameter ini dan menerapkan rumus di atas, kekuatan geser baut dapat dihitung.

Kedua, kekuatan geser baut juga terkait dengan kelas materialnya. Sebagai contoh, baut kelas 4.8 memiliki kekuatan geser sekitar setengah dari kekuatan tariknya, sedangkan baut kelas 12.9 memiliki kekuatan geser 900 MPa. Hal ini menunjukkan bahwa baut dengan grade yang berbeda memiliki standar kekuatan geser yang berbeda.

Lebih lanjut, nilai desain kekuatan geser baut ditentukan oleh data statistik dari uji sambungan, yang menyiratkan bahwa kekuatan geser aktual baut yang digunakan dapat bervariasi berdasarkan kondisi dan hasil pengujian tertentu.

Metode Apa Saja yang Tersedia untuk Menghitung Kekuatan Geser Baut?

Metode perhitungan untuk kekuatan geser baut terutama mencakup analisis elemen hingga dan pengujian eksperimental.

Analisis elemen hingga adalah metode yang memprediksi perilaku material atau struktur di bawah gaya dengan membuat model matematika. Metode ini dapat mengevaluasi kinerja geser baut tanpa kehancuran yang sebenarnya. Metode ini dapat digunakan dalam desain dan optimalisasi jenis baut tertentu seperti baut buta, dengan mensimulasikan perilaku resistensi baut di bawah gaya geser murni untuk mempelajari kinerja penahan bebannya.

Pengujian eksperimental menilai dengan membebani dan mengamati mode kegagalan baut, yang secara langsung dapat mencerminkan kekuatan geser baut yang sebenarnya.

Skenario aplikasi dari kedua metode ini memiliki penekanannya masing-masing. Analisis elemen hingga cocok untuk tahap awal desain baut, yang diperlukan untuk mengevaluasi dampak skema desain yang berbeda terhadap performa geser baut, serta memprediksi dan mengoptimalkan performa baut selama proses desain.

Pengujian eksperimental lebih sering diterapkan pada tahap akhir pengembangan produk, yang digunakan untuk memverifikasi keakuratan dan keandalan desain, memastikan bahwa produk baut dapat memenuhi persyaratan kinerja dalam aplikasi yang sebenarnya.

Sambungan Baut di Bawah Gaya Geser yang Bekerja

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-8, sambungan ini menggunakan baut untuk menahan beban kerja F melalui lubang yang dilubangi. Dengan mengasumsikan setiap baut menerima beban kerja yang sama, gaya geser yang diterima oleh setiap baut adalah F.

Oleh karena itu, kondisi kekuatan tekan antara batang baut dan dinding lubang:

Kondisi untuk kekuatan geser baut adalah:

Dalam rumus:

F menunjukkan gaya geser operasi yang diberikan pada baut, dalam Newton;

d₀ merupakan diameter permukaan geser baut, yang dapat dianggap sebagai diameter lubang baut, dalam milimeter;

[τ] menunjukkan kekuatan geser yang diizinkan dari ulir, dalam MPa, untuk baja

Dimana:

[S]_τ adalah faktor keamanan sesuai Tabel 1-9;

L_min menunjukkan tinggi minimum batang baut yang terjepit oleh dinding lubang, dalam milimeter.

Selama desain, L_min harus lebih besar atau sama dengan 1,25d; i menunjukkan jumlah muka geser pada batang baut. Pada Gambar 1-1b, i = 2, dan pada Gambar 1-8, i = 1.

Tegangan geser yang diperlukan untuk baut biasanya dipilih sebesar 60Mpa.

Cara Menyesuaikan Kekuatan Geser Baut Sesuai dengan Kondisi Pengoperasian

Dalam aplikasi praktis, menyesuaikan kekuatan geser baut untuk memenuhi persyaratan spesifik berdasarkan kondisi penggunaan dapat dilakukan dengan beberapa cara:

Pilih jenis baut yang sesuai: Tergantung pada skenario penggunaan, pilihlah baut berkekuatan tinggi atau baut biasa. Baut berkekuatan tinggi cocok untuk menyambungkan struktur penting, seperti jembatan dan struktur baja, di mana keandalan dan keamanan sambungan perlu dipastikan. Baut biasa lebih banyak digunakan pada peralatan mekanis umum dan furnitur.

Hitung tegangan geser baut: Disederhanakan dari rumus F = A × (F/A), gaya geser baut sama dengan gaya yang dialami baut. Langkah ini membantu memahami gaya geser maksimum yang dapat ditahan oleh baut di bawah beban tertentu, sehingga memberikan dasar untuk pemilihan selanjutnya.

Pertimbangkan deformabilitas baut: Untuk mengatasi masalah deformabilitas yang tidak mencukupi pada konektor geser baut, konektor geser dengan deformabilitas tinggi dapat digunakan untuk meningkatkan kinerjanya. Desain ini dapat meningkatkan kemampuan beradaptasi dan keandalan baut tanpa mengorbankan banyak kekuatan.

Sesuaikan faktor keamanan: Bergantung pada kekuatan baut dan kondisi penggunaan yang diantisipasi, faktor keamanan harus disesuaikan dengan tepat. Sebagai contoh, tegangan geser yang diijinkan dapat dihitung dengan membagi tegangan geser dengan faktor keamanan. Menyesuaikan faktor keamanan dapat mengoptimalkan kinerja baut sekaligus memastikan keamanan.

Pertimbangkan faktor lingkungan: Untuk pengencang berkekuatan tinggi yang terpapar dalam jangka panjang pada lingkungan yang keras, seperti yang digunakan pada tenaga angin, perhatian khusus harus diberikan pada kondisi perawatan dan stabilitasnya. Dalam hal ini, bahan atau pelapis khusus mungkin diperlukan untuk meningkatkan ketahanan korosi dan daya tahan baut.

Ikuti prosedur teknis: Mengacu pada prosedur teknis untuk sambungan baut berkekuatan tinggi pada struktur baja, langkah-langkah seperti meningkatkan permukaan gesekan lapisan dan koefisien ketahanan selipnya, meningkatkan sambungan tarik dan sambungan sambungan pelat ujung dapat secara efektif meningkatkan kinerja dan keandalan sambungan baut.