Dari judul di atas dapat diketahui bahwa materi tulisan saya kali ini adalah tentang pemasangan baut mutu tinggi pada struktur baja. Maklum salah satu kegiatan kesehariannya khan menjadi dosen struktur baja, jadi tulisan ini dapat digunakan untuk melihat bagaimana usahanya menekuni profesi tersebut.
Jika ceritanya adalah tentang pemasangan baut mutu tinggi, apa ya yang kira-kira dapat dibayangkan. Bagi awam yang tahu itu baut maka tentunya dapat membayangkan bahwa cara pemasangannya pasti tidak akan berbeda jauh. Mula-mula kepala baut dipasangkan pada komponen yang akan disambung, yang tentunya pasti sudah dilobangi. Selanjutnya dipasang washer dan mur, lalu diputar kencang-kencang dengan kunci pas atau kunci inggris atau spud wrench (ini istilah di AISC), sekuat tenaga. Jika tenaga kita kurang kuat dapat juga memakai Impact Wrench, itu lho wrench yang digerakan secara pneumatik atau listrik. Simple, selesai bukan.
Jika hanya seperti itu, maka tulisan ini sudah selesai dong. He, he, apa bener hanya seperti itu.
Nah inilah bedanya jika penulisnya mempunyai latar belakang engineer, bekerja sebagai guru dan penganut ngelmu “titen”. Tentu akan berbeda meskipun topik yang ditulisnya hanya tentang pemasangan baut yang bagi orang awam terlihat “kecil”. Jadi jika masih tetap tertarik silahkan saja dilanjut.
O ya sebagai catatan bahwa tulisan ini tidak sekedar hasil copy and paste, tetapi betul-betul original. Penulis sebagai seorang pembaca juga di bidang tersebut bahkan belum pernah menemukan tulisan serupa yang berbahasa Indonesia.
Mari kita buktikan.
Berbicara tentang sistem sambungan pada struktur baja adalah sangat menarik, bagaimana tidak, elemen profil baja kebanyakan buatan pabrik yang sudah tertentu bentuk dan ukurannya. Jadi baru bisa terbentuk menjadi bangunan struktur seperti yang kita harapkan jika telah disambungkan satu dengan yang lainnya. Padahal sambungannya tidak dibuat oleh pabrik baja. Jadi perencanaan struktur baja pada dasarnya hanya sekedar memilih ukuran dan bentuk profil baja dan membuat detail cara penyambungannya.
Berbicara tentang cara penyambungan maka saat ini secara mainstream hanya dikenal dua, yaitu sistem pengelasan dan sistem dengan baut mutu tinggi. Meskipun demikian ternyata tidak setiap orang mempunyai pendapat yang sama tentang keduanya, ada yang prefer sistem pengelasan dan ada yang memilih baut mutu tinggi. Kalau tidak percaya baca saja artikel saya yang ini, termasuk komentar-komentar yang masuk, seru lho.
O ya, di jaman dahulu, di jaman pembuatan jembatan rel KA (jaman belanda) dikenal juga sistem sambungan dengan paku keling panas (hot rivet), tetapi sekarang sudah nggak ada lagi. Jadi nggak kita bahas alat sambung tersebut.
Setelah membaca threat artikel saya tersebut maka terkesan ada pendapat bahwa jika telah dapat digunakan alat sambung baut di lapangan maka hasilnya pasti ok. Beres. Ternyata ada fakta yang berbicara lain. Hari Jumat seminggu yang lalu, saya dan asisten baja di Jurusan Teknik Sipil yaitu saudara Hendrik Wijaya mendapat undangan dari ibu Ir. Lanny Hidayat, MSi. (pakar jembatan) untuk berkunjung ke workshop pabrik baja milik PT. Waagner Biro Indonesia di daerah Balaraja Tangerang. Maklum ibu Lanny ini memaklumi banget kemampuanku dalam menulis, tempo hari khan sudah membaca draft tulisan saya tentang jembatan yang saya tulis dengan dukungan beliau, juga kalau ketemu beliau maka yang diomongkan khan hanya sekitar dunia baja. Jadi dengan maksud agar terjadi link-and-match antara dunia baja di akademisi dan praktek (industri) maka beliau mengajak kami. Trims ya bu, nggak setiap dosen baja mempunyai kesempatan seperti ini.
Workshop yang dimaksud terletak di jl. Raya Serang Km 28, Desa Sukamurni, Balaraja, Tangerang. Karena kampus UPH terletak di Tangerang juga, maka perjalanan kita relatif lancar, masuk tol Karawaci dan keluar ke Balaraja Barat. Lebih gampang lagi karena di pintu tol sudah menunggu pak Demson (bridge engineer dari Waagner Biro) yang sehari-harinya ada di kantor pusat, yaitu di jalan T.B. Simatupang. Trim ya pak Demson atas budi baiknya. Selanjutnya di workshop kami juga ketemu dengan bapak Peter Szigetkozi (manager produksi), orang Hongaria yang pinter berbahasa Indonesia, dan bapak Arif Yulianto (welding engineer dan manager QA). Setelah bertemu ketiga orang inilah maka ketahuan, kalau memasang baut itu tidak sekedar mengencangkan kuat-kuat, ada faktor-faktor yang perlu diketahui sebelumnya. Bahkan diketahui pula, jika memasangnya tidak baik maka resiko terjadinya relaksasi pada sambungan baut mutu tinggi pada jembatan akan sangat besar. Jika itu terjadi maka resiko terjadinya kegagalan fatiq akan terjadi. Tahu khan fatiq, yaitu kerusakan di bawah tegangan leleh akibat beban dinamik kendaraan.
diskusi tentang baut , nampak Peter Szigetkozi, saya dan ibu Lanny Hidayat
Sambungan baut pada konstruksi jembatan berbeda dibanding konstruksi gedung. Untuk jembatan maka mekanisme slip kritis yang digunakan untuk perencanaan sambungan baut, dan bukan mekanisme tumpu. Sampai disini anda paham tidak dengan apa yang saya tulis, jika anda masih bingung tentang apa itu mekanisme slip kritis dan apa itu mekanisme tumpu, maka baca dulu tulisan saya tentang hal itu, di sini.
Mekanisme slip kritis yang memungkinkan sistem sambungan baut tidak mengalami slip ketika dibebani adalah sangat penting sekali untuk menghindari terjadinya kegagalan akibat fatiq. Resiko untuk terjadinya kegagalan fatiq pada jembatan adalah sangat besar karena adanya beban bergerak yang relatif besar dibanding berat sendirinya. Maklum, jembatan khan memang ditujukan untuk beban bergerak tersebut, yaitu kendaraan yang berlalu-lalang di atasnya. Meskipun secara teori statik, suatu sambungan baut yang direncanakan terhadap mekanisme slip kritis juga harus direncanakan terhadap mekanisme tumpu, sehingga secara teori dapat diketahui bahwa ketika mekanisme slip kritis gagal, yaitu terjadi slip, maka sistem sambungan tidak langsung rusak karena kemudian dapat bekerja baut tersebut dalam mekanisme tumpu, tetapi jika kemudian tidak diberikan gaya pretensioned lagi pada baut tersebut maka dalam perjalanan waktu, jembatan tersebut akhirnya dapat rusak karena fatiq tersebut.
Jadi proses pemasangan baut agar menghasilkan gaya pretensioned baut adalah sesuatu yang sangat penting, bahkan vital bagi kelangsungan hidup jembatan tersebut. Metode apa saja yang dapat digunakan untuk pemasangan baut tersebut. Mari kita baca petunjuk dari AISC tentang itu :
Jadi ada [1] turn-of-nut method; [2] direct tension indicator; [3] calibrated wrench; dan [4] alternative design bolt.
Cara [1] adalah yang paling sederhana dan tidak perlu alat-alat khusus, tetapi agar dapat menghasilkan seperti yang diharapkan maka diperlukan verifikasi terlebih dahulu misalnya dengan cara [3] calibrated wrench. Adapun cara [2] perlu washer khusus dan cara [4] perlu baut dan kunci pas yang khusus pula bahkan para praktisi tersebut berbagi pengalaman bahwa ditemui meskipun katanya produk tersebut memenuhi standar ASTM yang sama tetapi di lapangan hasilnya berbicara lain.
Cara [1] saya sudah pernah memakainya, yaitu ketika penelitian disertasi yang dibantu anak-anak mahasiswa UPH. Yang jelas, tidak semua baut yang dikencangkan dengan cara pasti hasilnya memuaskan. Maklum tidak dilakukan pengukuran gaya pretensioned pada bautnya. Selanjutnya saya akan menceritakan tentang cara [3] yaitu calibrated wrench.
Meskipun jelas-jelas tertulis calibrated wrench, tetapi saya yakin tidak semua memahami apa yang dimaksud dengan istilah tersebut. Bagi yang hanya mengenal baut secara teoritis maka istilah di atas akan dikaitkan dengan penggunaan alat yaitu wrench yang telah dikalibrasi. Betul bukan.
Pertanyaannya adalah, siapa yang mengkalibrasi alat tersebut.
Ya jelas dong pak, pasti di Laboratorium Kalibrasi yang sudah diakreditasi oleh Lembaga Akreditasi Nasional yaitu Komite Akreditasi Nasional ( KAN ). Betul khan pak.
Saya yakin banyak yang akan menjawab seperti itu. Jika demikian maka yang bersangkutan adalah belum mengetahui dunia per-bautan, termasuk saya ketika itu. 🙂
Ternyata untuk mendapatkan jawaban yang benar, kita harus tahu teori dan juga praktisnya. Prinsip dasar dari pemasangan baut mutu tinggi yang akan dikerjakan dengan mekanisme slip-kritis, yaitu pada baut harus terjadi gaya pretensioned seperti yang tercantum pada AISC, lihat tabel berikut.
Jadi jika mau pakai baut diameter 20, yaitu M20 maka pemasangan yang baik adalah jika setelah pemasangan pada baut tersebut terdapat gaya pretensioned sebesar 142 kN, itu kalau baut mutu ASTM A-325. Ingat itu adalah gaya minimum, jadi boleh saja lebih tinggi, resiko paling-paling bautnya putus. 🙂
Mekanisme standar pengencangan baut dan gaya-gaya yang terjadi
Masalahnya adalah bahwa gaya yang tercantum pada tabel J3.1 adalah gaya pada baut (Tension in bolt pada gambar di atas), yaitu kN atau Kips, padahal kalau mengencangkan pakai wrench yang dilengkapi dengan torque meter yang dapat dibaca adalah gaya torsinya. Ini contoh dial pembacaan yang dapat dilihat pada wrench yang dilengkapi torque meter.
pembacaan pada wrench yang dilengkapi torque-meter
Jadi intinya, kalau hanya mengandalkan wrench terkalibrasi saja maka jelas adalah sangat sulit atau dapat dikatakan tidak bisa memenuhi ketentuan yang ada pada tabel J3.1 tersebut. Jadi ?
Yah seru khan. Inilah perlunya saya menulis ini. Masih mau lanjut.
Baik, tapi kita lihat dulu ya bahwa materi ini kelihatannya kecil tetapi ternyata dapat menjadi industri besar, industri untuk menyediakan alat-alat pengencang baut yang dilengkapi dengan torsi-meter, lihat saja ada banyak macamnya lho.
COMPUTORQ3 Electronic Torque Wrench (BlueTools.com)
Dial Type Wrenches (Consolidated Devices Inc.)
Dial Measuring Torque Wrenches (Norbar Torque Tools Pty Ltd)
Yah masih banyak lagi, jika penasaran Google aja. Ok.
Jadi dari data-data di atas dapat diketahui ada alat atau prosedur lain yang diperlukan untuk mengkonversi antara besarnya gaya torsi pengencangan (torsi yaitu misalnya kN-m) dengan gaya internal baut yang dihasilkan (kN). Di workshop Waagner Biro itu mendapat jawabannya, yaitu diperlukan alat yang namanya Skidmore-Wilhem. Ini bentuknya :
Skidmore-Wilhem alat pengukur gaya pretensioned pada baut
Kelihatannya kecil, tetapi menurut bapak Peter Szigetkozi ini harganya cukup mahal, katanya 90 jutaan. He, he, dapat dipastikan di universitas kita tidak ada yang punya. Kalau punya, maka dapat dipastikan juga bahwa riset tentang baut-nya pasti hebat. Betul nggak.
Dari penjelasan bapak Peter, pakar baja asal Hongaria yang fasih berbahasa Indonesia tersebut diperoleh penjelasan bahwa peralihan antara torsi (akibat pengencangan) menjadi gaya internal baut (pretensioned baut) itu dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti misalnya:
- Mutu baut itu sendiri, seperti misalnya pembuatan ulir atau threat dari baut itu sendiri, mutu washer. Oleh karena itu disimpulkan bahwa baut hanya boleh dipasang jika baut, mur dan washer dihasilkan oleh pabrik yang sama.
- Cara pemberian lapisan hot-dip galvanish. Seperti diketahui bahwa baut untuk jembatan harus dilindungi karat dengan hot-dip galvanish. Cara tersebut memberikan tambahan lapisan pada baut, yang mana itu berpengaruh pada permukaan ulis dan mur-nya, jadi bisa membuat “seret” pada waktu pengencangannnya. Jadi bisa-bisa gaya torsinya besar tetapi tidak berubah menjadi gaya internal baut. Bahkan jika dipaksa maka lapisan galvanish baut bisa lecet –> suatu saat nanti bisa menjadi pemicu korosi. Umur jembatan turun.
- Cara pemberian lubricant. Wah betul, baut itu dipasang dengan diberikan lubricant. Bagi kita yang mungkin awam, pemberian lubricant atau semacam pelumas pada baut tentu memberi rasa kuatir, bagaimana nanti bisa copot. Saya dulu juga berpikir demikian. Tetapi ternyata pemberian pelumas / lubricant ini sangat berpengaruh pada pengalihan gaya toris ke gaya tarik baut, bahkan bisa melindungi lapisan galvanish ketika dikencangkan mur-nya tidak rusak. Macam lubricant-nya ternyata juga tertentu. Kemarin diuji-cobakan di bengkel Wagner Biro ketika digunakan oli biasa, maka ketika dilihat bautnya terlihat secara visual bahwa lapisan hot-dip-galvanishnya lecet. Adapun lubricant yang disarankan adalah lubricant yang berbasis Molybdenum.
Adanya parameter-parameter tersebut menyebabkan besarnya torsi yang diberikan pada wrench tidak bisa konstan untuk setiap proyek. Jadi pada suatu proyek, ketika sudah ditetapkan pasokan baut mutu tingginya, maka sebelum proses pemasangannya perlu dilakukan proses kalibrasi dengan alat tersebut. Dicocokkan besarnya gaya torsi yang diperlukan dan besarnya gaya pretensionied baut yang dihasilkan, tentunya memakai beberapa sample baut yang akan digunakan. Ini prosesnya:
proses kalibrasi wrench, terlihat pak Demson (engineer Waagner Biro)
Pada gambar terlihat proses pencatatan besarnya gaya torsi yang diperlukan untuk menghasilkan gaya pretensioned sesuai tabel J3.1 yang terlihat dari mesin Skidmore-Wilhem. Dari situ selanjutnya dapat diketahui berapa gaya torsi yang akan digunakan untuk pengencangan baut agar dihasilkan baut dengan mekanisme slip-kritis.
Yah, ternyata ngelmu pemasangan baut itu tidak gampang, tidak bisa diperoleh sekedar membaca dari buku. Itulah perlunya link-and-match antara perguruan tinggi dan industri. Untunglah konsep link-and-match tersebut mudah aku usahakan karena adanya blog ini.
Kenang-kenangan dalam rangka link-and-match.
Penulis di Workshop Waagner Biro di Balaraja (4 Februari 2011)
<< up-dated>>
Ada data tambahan berkaitan pengencangan baut mutu tinggi dari bapak Sanny Khow, bridge engineer di California. Foto diambil dari Facebook beliau.
Computerized Skidmore Wilhelm – for bolt testing, mesin ini akan mengeluarkan semua data data seperti inspection torque, bolt tension.
Hydraulic wrench for bolt installation and testing for areas not accesible by other type of wrenches.
A pneumatic torque wrench is an air driven tool designed to apply a specific, pre-set amount of torque or tension to a fastener. The gun is so small that it can be used for areas that are not accesible by general wrenches both installation and testing.
The Work of Wiryanto Dewobroto 
Tinggalkan Balasan ke prayogo Batalkan balasan