BAB 1 PENDAHULUAN. berat basah per tahun [1] dan sudah terkumpul di industri pengolahan minyak sawit.

Transkripsi

1 18 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), sebagai limbah dari Pabrik Kelapa Sawit (PKS) jumlahnya cukup banyak, yaitu 1,9 juta ton berat kering atau setara 4 juta ton berat basah per tahun [1] dan sudah terkumpul di industri pengolahan minyak sawit. Pada banyak PKS yang beroperasi di Indonesia, TKKS dikembalikan ke Kebun Kelapa Sawit dan ditebarkan di atas permukaan tanah untuk menghasilkan kompos. USU telah menjalin kerjasama dengan PTPN3 yang dituangkan dalam Nota Kesepahaman ( ) dalam bidang Pendidikan, pelatihan, penelitian, dan Pengabdian pada Masyarakat [2]. Berdasarkan kerjasama tersebut penulis dalam 2 tahun terakhir telah memanfaatkan TKKS untuk produk teknologi. Beberapa di antaranya telah dimanfaatkan untuk pembuatan kerucut lalu lintas [3,4]. Beberapa hasil penelitian Penprinas MP3EI tahun pertama dan kedua telah dipublikasikan, a.l.: Simulasi Parking bumper, desain dan Pembuatan Helmet Sepeda, desain dan Pembuatan Bola Golf, stake Golf, speed Bump, dan Genteng Ringan [3] [4]. Material yang akan dikembangkan serta produk yang akan dihasilkan akan menjadi keunggulan dari penelitian ini. Pengembangan material diarahkan pada dua material yang telah dijalanani pada penelitian MP3EI yaitu: Polymeric Foam Composite dan Concrete Foam Composite. Material baru tersebut akan digunakan

2 19 untuk menghasilkan Cover bump dengan dua tipe yaitu tipe 1 dan 2 dengan ukuran mm dengan menggunakan bahan Concrete Foam diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), yang membedakan tipe pertama dan tipe kedua adalah desain dan model penutup drainase sekaligus parking bumper, dalam pengecoran Concrete Foam digunakan tipe B4 pada tabel komposisi Concrete Foam. Kemudian mendesain 3 dimensi (3D) menggunakan software ANSYS untuk mendapatkan distribusi tegangan dan membandingkan kedua tipe yang mana lebih tangguh. Pada penelitian ini akan dilakukan perbandingan dengan hasil eksperimental yang dilakukan peneliti terlebih dahulu. Drainase merupakan salah satu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan, maupun kelebihan air irigasi pada suatu lahan sehingga lahan tersebut dapat berfungsi secara optimal. Drainase termasuk dalam salah satu komponen penting infrastruktur perkotaan yang menanggulangi masalah banjir dan genangan air [5]. Drainase memiliki banyak fungsi, di antaranya [6]: 1. Mengeringkan daerah genangan air. 2. Mengendalikan akumulasi limpasan air hujan yang berlebihan. 3. Mengendalikan erosi, kerusakan jalan, dan kerusakan infrastruktur. 4. Mengelola kualitas air. Sebuah komplek kampus merupakan kebutuhan dasar bagi para mahasiswa, para dosen, dan pegawainya. Menyadari akan hal itu, maka sudah sewajarnya

3 20 kampus terencana dalam suatu sistem dan pola pengaturan yang tertata dengan baik. Pola pengaturan yang direncanakan meliputi tata letak baik geografis maupun topografis, kualitas dan kuantitas kampus yang dibutuhkan dan kebutuhan penyediaan sarana dan prasarana fisik dan nonfisik. Sistem saluran drainase kampus sangat penting untuk menjamin kenyamanan masyarakat, karena tidak sedikit komplek kampus yang mengalami banjir karena sistem saluran drainase yang kurang baik. Drainase kampus merupakan sarana atau prasarana untuk mengalirkan air hujan, dari suatu tempat ke tempat yang lain, misalnya dari daerah kampus ke daerah pembuang seperti saluran utama, sungai, danau, laut, dan lain-lain. Pada dasarnya sistem drainase dibagi menjadi dua macam yaitu sistem drainase tertutup dan sistem drainase terbuka. Sistem drainase tertutup jarang dipakai dikampus karena dibutuhkan biaya untuk pembuatan resapannya, sedangkan untuk sistem drainase terbuka tidak membutuhkan bak resapan. Pada komplek kampus Universitas Sumatra Utara (USU) menggunakan sistem drainase terbuka, yaitu saluran drainase terdiri dari saluran sekunder yang mengalir ke saluran primper kemudian diteruskan ke sungai sebagai tempat pembuangan akhir. Setelah adanya normalisasi saluran drainase dan perbaikan infrastruktur jalan pada kampus USU, genangan yang timbul sudah banyak berkurang [7]. Drainase di lingkungan kampus Magister Teknik Mesin USU tidak memiliki penutup dan terbuka sehingga dapat membahayakan parkir mobil. Peneliti membuat Cover bump sebagai objek peneliti

4 21 dalam penelitian pengembangan concrete foam beton ringan. Saluran drainase dapat dilihat pada Gambar 1.1 di bawah ini. Gambar 1.1 Drainase di Magister Teknik Mesin USU Spesimen Concrete Foam dibuat dari pencampuran semen, pasir, air, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan serat alam yang berasal dari limbah TKKS yang sangat mudah diperoleh dengan proses perlakuan yang sederhana. Untuk mendapatkan struktur komposit yang ringan dan kuat, campuran tersebut dicampur dengan Foaming Agent untuk menghasilkan Foam dan serat TKKS sehingga berat struktur tersebut menjadi lebih kuat dan ringan Rumusan Masalah Concrete foam adalah salah satu jenis beton ringan yang menggunakan foam sebagai agregat ringannya. Pada umumnya concrete foam dibuat dengan cara pengadukan campuran semen, pasir dan air serta foam yang sudah dibuat dengan memanfaatkan foam generator untuk membuat busa secara terpisah. Setelah busa terbentuk lalu dimasukkan ke dalam adonan beton dan selanjutnya ke dalam cetakan.

5 22 Aplikasi pengembangan Concrete foam dari penelitian sebelumnya dikembangkan lebih lanjut dengan metode yang sama untuk produk dan geometri yang berbeda, di manapenggunaanya diperuntukkan khusus untuk parking bumper dan sebagai alat penutup drainase diberi nama Cover bump. Pada penelitian ini diperuntukkan untuk parking bump dengan tiga tipe yaitu Tipe A, B dan C. Khusus untuk tipe A divariasikan ke dalam 3 bentuk berdasarkan sudut kemiringan Parking bumper sebesar 30 o, 45 o dan 60 o. Sedangkan untuk Cover bump dibuat dua tipe yaitu tipe 1 dan 2. Pengembangan bahan campuran untuk membuat beton ringan sudah banyak dilakukan seperti yang disebutkan sebelumnya. Pada tulisan ini, peneliti ingin membuat struktur beton ringan. TKKS merupakan limbah akhir dari pengolahan biji kelapa sawit yang masih kurang dimanfaatkan dan cenderung dibuang begitu saja sebagai limbah atau dimanfaatkan sebagai pupuk alam dan atau dibakar untuk menghasilkan abu gosok. Sehingga perlu dikaji kembali pemanfaatan limbah TKKS ini menjadi salah satu bahan campuran beton ringan untuk meningkatkan daya guna yang lebih baik. Berat jenis concrete foam berkisar antara kg/m 3. Karena itu keunggulan utama concrete foam adalah pada beratnya. sehingga apabila digunakan pada bangunan tinggi (high rise building) akan dapat mengurangi berat bangunan tersebut secara signifikan.

6 23 Untuk mengetahui kekuatan dan perilaku mekanik dari beton ringan tersebut, dilakukan pengujian lebih lanjut. Adapun metode pengujian yang akan dilakukan adalah simulasi ANSYS statik dan dinamik serta validasi data dinamik dilakukan dengan uji impak jatuh bebas. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan umum Tujuan umum pada penelitian ini adalah untuk mendesain dan menganalisa respon mekanik struktur Cover bump paduan bahan Concrete Foam diperkuat serat TKKS dengan analisa simulasi ANSYS dan membandingkan simulasi parking bumper dari tipe A, B dan tipe C [8] Tujuan khusus Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah: 1. Melakukan desain dan membuat model 3D Cover bump paduan bahan Concrete Foam diperkuat serat TKKS dengan menggunakan ANSYS. 2. Mendapatkan respon mekanik dan pola kerusakan produk akibat beban impak (sebagai fungsi parking bumper), distribusi tegangan dinamik simulasi menggunakan ANSYS. 3. Membandingkan hasil distribusi tegangan yang diperoleh uji eksperimental jatuh bebas yang dilakukan peneliti sebelumnya dengan hasil simulasi ANSYS.

7 24 4. Mendapatkan nilai kekuatan atau ketangguhan Cover bump bahan Concrete Foam diperkuat serat TKKS tipe 1 dan tipe 2 dengan simulasi menggunakan ANSYS. 1.4 Batasan Masalah Penelitian Adapun batasan masalah penelitian sebagai berikut: 1. Melakukan desain dan menggambar 3D Cover bump paduan bahan Concrete Foam diperkuat serat TKKS dengan dua tipe menggunakan ANSYS. 2. Ukuran spesimen cover bump paduan bahan concrete Foam diperkuat serat TKKS yang dibuat mm. Sesuai dengan aplikasinya pada saluran drainase di lahan parkir gedung Pasca Sarjana Magister Teknik Mesin Universitas Sumatra Utara. 3. Simulasi numerik menggunakan software ANSYS untuk mengetahui dan membandingkan mana yang lebih baik dan tangguh di antara 2 tipe terhadap distribusi tegangan pada cover bump paduan bahan concrete foam diperkuat serat TKKS. Sejalan dengan pemberlakuan otonomi daerah sejak tahun 2000 menurut Undang-Undang No. 22 Tahun 1999, maka masing-masing daerah otonomi yakni propinsi dan kabupaten/kota telah memiliki kewenangan penuh dalam penanganan prasarana perkotaan didaerahnya masing-masing prasarana perkotaan meliputi perumahan (houses), Jalan kota (Urban roads), Drainase (Drainage) Air minum

8 25 (water supply), air limbah (waste water), persampahan (solid waste) dan pasar (market). Menurut SKSNI T F, drainase perkotaan adalah drainase di wilayah kota yang berfungsi pengendalian kelebihan air permukaan, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat bagi kegiatan kehidupan masyarakat dengan tujuan prasarana drainase kota untuk: 1. Menjamin kesehatan dan kesejahtraan masyarakat 2. Melindungi alam dan lingkungan seperti tanah udara dan kualitas air 3. Menghindari bahaya, kerusakan materil, kerugian dan beban-beban lain yang disebabkan oleh genangan air. 4. Memperbaiki kualitas lingkungan [9]. Aturan lebih terperinci dan tata cara, konsep dan aturan teknis terkait semua tersusun dalam Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Republik Indonesia Nomor 12 /PRT/M/2014