BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan, asumsi, dan sistematika pembahasan. 1.1 Latar Belakang Sepeda perkotaan merupakan sepeda yang dirancang khusus untuk daerah perkotaan. Berdasarkan posisi berkendara, sepeda dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sepeda upright dan sepeda recumbent. Sepeda upright merupakan sepeda dengan posisi berkendara tegak lurus terhadap sadel, contoh sepeda jenis ini adalah MTB, BMX, roadbike, dan hybrid. Sedangkan sepeda recumbent merupakan sepeda dengan posisi berkendara telentang atau merebah, contoh sepeda jenis ini adalah short wheelbase recumbent dan long wheelbase recumbent (Bryant, 1990). Beberapa jenis sepeda tersebut dilakukan penelitian untuk mengetahui jenis konsep sepeda yang paling cocok untuk daerah perkotaan (Arief, 2013). Terdapat beberapa kriteria dalam menentukan konsep sepeda perkotaan seperti kriteria sepeda secara umum, kriteria sepeda perkotaan, dan kriteria ergonomi dan kesehatan. Kriteria sepeda secara umum mencakup frame, fungsi utama sepeda, keawetan sepeda, keseimbangan sepeda, kelincahan sepeda, kecepatan laju sepeda, kemampuan membelok, aerodinamika, dan kemudahan dimodifikasi, dan kriteria sepeda disesuaikan daerah perkotaan seperti ketangguhan sepeda, estetika rangka, safety, kemampuan membawa barang, dan kemudahan parkir, sedangkan kriteria sepeda ditinjau dari sisi ergonomi dan kesehatan mencakup hal postur tubuh pengendara, aktifitas mengayuh, kenyamanan berkendara, dan risiko kesehatan. Berdasarkan kriteria- kriteria tersebut diperoleh konsep sepeda terbaik untuk daerah perkotaan, yaitu sepeda recumbent dengan jenis Short Wheelbase (SWB) Recumbent Bicycle (Arief, 2013). Postur berkendara sepeda recumbent yang merebah membuat sepeda ini aman untuk digunakan dalam jangka waktu lama karena sepeda lebih stabil ketika dikendarai (Savelberg, 2003). Selain itu bentuk frame yang I-1

2 aerodinamis dapat mengurangi hambatan udara sehingga meningkatkan kecepatan saat berkendara (Mc Williams, 2012). Kelebihan-kelebihan ini membuat sepeda jenis recumbent dijadikan obyek penelitian oleh Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta sebagai sepeda perkotaan sejak tahun Pada tahun 2014 dilakukan penelitian untuk memperoleh komponenkomponen SWB Recumbent Bicycle secara lebih detail menggunakan metode Concurent Engineering dan Collaborative Product Design dengan pendekatan manufakturing (Fitriyani, 2014). Hasil dari penelitian tersebut berupa prototipe sepeda yang dapat dibentuk dan dikendarai. Namun prototipe ini belum diketahui kemampuanya sampai dilakukan pengujian komponen- komponen sepeda secara menyeluruh. Komponen penting pada sepeda seperti kerangka sepeda perlu dilakukan pengujian (Chee,Liu, 2009), karena komponen ini merupakan bagian yang menahan dan menumpu seluruh bagianbagian lainya dari sepeda, sehingga kekuatan kerangka perlu untuk diketahui (Anggono, 2007). Bentuk kerangka SWB Recumbent Bicycle berupa struktur tunggal, membuat kerangka utama sepeda ini harus memiliki bentuk yang lebih besar dengan kekakuan yang lebih baik dibandingkan dengan struktur sepeda upright yang berbentuk berbentuk kecil namun mampu menahan beban lebih stabil dengan kerangka berbentuk diamond. Struktur kerangka sepeda SWB Recumbent Bicycle ini terdiri dari beberapa elemen seperti bottom bracket, headtube, main tube, chainstay, dan drop out (Fitriyani, 2014). Main tube pada kerangka utama sepeda ini merupakan bagian terbesar yang menghubungkan bagian satu dengan bagian lainya dari rangka sepeda, sehingga menjadi struktur utama. Pengujian rangka sepeda terutama pada bagian main tube, perlu dilakukan untuk mengetahui keamanan dari struktur tersebut. Keamanan dari suatu rancangan dapat diketahui dari nilai safety factor (faktor keamanan) dari suatu rancangan. Rancangan dikatakan layak dan aman apabila suatu rancangan sudah memenuhi standard batas dari faktor keamananya. Selain itu dalam merancang kerangka sepeda I-2

3 perlu diperhatikan kriteria seperti berat, kekuatan dan kekakuan, dan aerodinamika dari rangka sepeda (Brown, 2003). Struktur kerangka tunggal dan posisi berkendara merebah, menunjukan bahwa sepeda ini memenuhi kriteria aerodinamika, dengan posisi berkendara yang merebah mengurangi hambatan udara saat berkendara, dan kecepatan sepeda dapat meningkat (MC William, 2012). Namun dari kriteria berat dan kekakuan rangka sepeda masih memerlukan perhatian khusus. Berat rangka SWB Recumbent Bicycle ini masih memiliki berat lebih besar 50% dibandingan dengan berat rangka sepeda sekelasnya yang tersedia di pasaran. Penambahan dimensi pada kerangka akan sangat berpengaruh terhadap penambahan beratnya. Sedangkan dari kriteria kekakuan dipengaruhi oleh dimensi dan geometri dari rangka tersebut, dimana berat dan kekakuan merupakan kriteria yang saling berhubungan. Kriteria-kriteria rangka sepeda tersebut dapat diketahui dengan melakukan pengujian menggunakan analisis tegangan (Baldisera, 2014). Pengujian rangka sepeda secara langsung memerlukan sumber daya yang besar, sehingga pengujian dapat dilakukan dengan simulasi. Metode yang digunakan dalam analisis ini adalah metode analisis elemen hingga. Metode analisis elemen hingga merupakan metode yang banyak digunakan dalam pengujian struktur, seperti pada pengujian kekakuan garpu depan sepeda berbahan komposit (Baldisera, 2014) dan pemilihan parameter kekakuan pada rangka sepeda. Kedua penelitian tersebut pada dasarnya menggunakan simulasi dengan metode yang sama. Oleh karena itu dalam penelitian ini perlu dilakukan pengujian struktur pada main tube dengan bentuk penampang lingkaran (round), dan juga bentuk penampang persegi panjang (rectanguler). Bentuk penampang persegi panjang direkomendasikan untuk dilakukan simulasi pengujian karena bentuk ini memiliki luas penampang yang sama dengan lingkaran, namun memiliki momen inersia yang lebih besar. Momen inersia yang lebih besar menyatakan bahwa struktur akan mampu menahan beban lebih baik (Popov, 1990). I-3

4 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah pada penelitian ini, yaitu bagaimana menentukan tube standar yang optimum sebagai material utama kerangka sepeda recumbent menggunakan simulasi analisis elemen hingga 1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah dapat ditentukan tujuan penelitian ini, yaitu menentukan model statika pada kerangka utama Short Wheelbase (SWB) Recumbent Bicycle dan melakukan simulasi analisis elemen hingga pada kerangka utama Short Wheelbase (SWB) Recumbent Bicycle. 1.4 Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini bermanfaat untuk pengembangan kerangka Short Wheelbase (SWB) Recumbent Bicycle yang merupakan obyek kajian penelitian sepeda perkotaan di Program Studi Teknik Industri UNS tahun Batasan Masalah Penelitian ini menggunakan beberapa batasan yang berkaitan dengan penyelesaian masalah sehingga tidak meluas pembahasanya. Batasan masalah yang digunakan dalam masalah ini, yaitu. 1. Kerangka utama yang dilakukan pemilihan tube standar sebagai material utama kerangka adalah bagian main tube, sedangkan bagian lainya seperti bottom bracket, chain stay, drop out tidak mengalami modifikasi. 2. Keseluruhan desain rangka mengacu pada prototipe tahap pertama yang dibentuk dan dibuat oleh Program Studi Teknik Industri UNS. 3. Beban eksternal kerangka utama sepeda menggunakan data antropometri lakilaki dewasa yang diperoleh dari perhimpunan ergonomi Indonesia. 4. Material standard yang digunakan menggunakan tube standard dengan luas penampang rectanguler yaitu panjang 60 mm dan lebar 30 mm dengan I-4

5 ketebalan 1.9 mm, 1.5 mm, dan 1.3 mm diperoleh dari PT. Indonesia Steel Tube Works. 1.6 Asumsi Penelitian ini menetapkan beberapa asumsi sebagai kondisi batas dalam penelitian. Asumsi asumsi yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu: 1. Beban yang ditumpu pada kerangka adalah beban dari berat tubuh pengendara. Sedangkan komponen lain yang membebani kerangka diasumsikan kecil dan dapat diabaikan. 2. Perhitungan beban pada setiap bagian sepeda menggunakan pendekatan beban segment tubuh pengendara yang diterima oleh dua tumpuan terdekat. 3. Menetapkan daerah headtube dan drop out pada kerangka utama Short Wheelbase (SWB) Recumbent Bicycle sebagai daerah yang tidak mengalami pergerakan sehingga bersifat fixed constraint 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan merupakan urutan bab dalam penulisan laporan penelitian yang berfungsi untuk mempermudah dalam pembahasan dan penyelesain masalah. BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi penelitian, dan sistematika penelitian. BAB II TINJUAN PUSTAKA Bab ini menjelaskan mengenai teori-teori yang digunakan dalam penelitian yang terdiri dari teori perhitungan dan analisis sebagai pendukung penelitian. Tinjauan pustaka diambil dari sumber-sumber yang berkaitan dengan penyelesaian permasalahan pada penelitian ini. I-5

6 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini menjelasakan mengenai tahapan-tahapan dalam penyelesaian masalah berupa flowchart dan penjelasan flowchart dari awal penelitian sampai akhir penelitian. BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Bab ini menjelaskan mengenai pengumpulan data yang digunakan untuk pengolahan data dalam penyelesaian masalah. BAB V ANALISIS DAN INTERPRESTASI HASIL Bab ini menjelasakan analisis hasil pengolahan data dan inteprestasi hasil pengolahan data pada penelitian yang telah dilakukan. BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menjelaskan mengenai kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan berupa penyelesaian masalah dalam penelitian ini dan saran serta masukan dalam penelitian ini. I-6