ANALISIS STRUKTUR SPEED BUMP DENGAN CAMPURAN CONCRETE FOAM DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK ANSYS

Transkripsi

1 ANALISIS STRUKTUR SPEED BUMP DENGAN CAMPURAN CONCRETE FOAM DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK ANSYS SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik MARAGHI MUTTAQIN DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 ABSTRAK Speed bump (speed bump) atau disebut juga sebagai Alat Pembatas Kecepatan adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan untuk pertanda memperlambat laju/kecepatan kendaraan.desain speed bump dengan geometri struktur padat dari concrete foam yang diperkuat dengan serat tandan kosong kelapa sawit, memiliki dimensi panjang 400 mm, lebar 200 mm dan tinggi 150 mm.dari hasil simulasi statik menggunakan program Ansys APDL 14.5, dengan tekanan yang diberikan sebesar MPa diperoleh tegangan maximumnya adalah 8.01Mpa. Dari hasil uji tekan diperoleh bahwa kekuatan tekan material confoam (type A5) adalah 2,1 MPa; sedangkan kekuatan tarik menggunakan brazilian test sebesar 0,18 MPa. Bila dibandingkan dengan kekuatan tarik maksimum material confoam dapat disimpulkan bahwa struktur tidak aman untuk digunakan untuk beban maksimum (kenderaan truk), sesuai kelas jalan golongan IIIC. Kata kunci: Speed bump, mechanical APDL ansys 14.5

3 ABSTRACT Speed bump (speed bump), also known as speed delimiter tool is part of the elevated road, additional asphalt or cement that is placed across the road to slow the pace of sign/speed kendaraan.desain speed bump with the geometry of the solid structure of foam concrete is reinforced with fibers empty fruit bunches of oil palm, has a long dimension of 400 mm, width 200 mm and height of 150 mm. From static simulation results using Ansys APDL 14.5 program, with the pressure exerted by 80,000 MPa obtained maximumnya voltage is 8.01Mpa. Test results obtained from the press that the compressive strength of the material confoam (type A5) is 2.1 MPa, while the tensile strength using the brazilian test of 0.18 MPa. When compared with the maximum tensile strength of the material confoam can be concluded that the structure was not safe to use for maximum load (vehicle truck), the corresponding class group IIIC. Keywords : Speed bump, mechanical ansys APDL 14.5

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia yang diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan hasil penelitian tesis ini dengan judul Analisis struktur speed bump dengan campuran concrete foam dengan menggunakan perangkat lunak Ansys APDL Laporan hasil penelitian skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Regular Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulisan laporan hasil penelitian ini merupakan lanjutan dari penelitian sebelumnya yang mengedepankan pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit dan penggunaan Concrete Foam untuk dijadikan material baru yang berkualitas dengan biaya ekonomis. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan penelitian ini. Bapak Dr. IngIr. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik beserta seluruh Dosen dan Staf administrasi. Bapak Dr. IngIr. Ikhwansyah Isranuri dan bapak Ir. Syahrul Abda.MSc selaku Dosen Pembanding penulis. Bapak Nuzuli Fitriadi, ST, Bapak Yusuf, ST serta bapakbapak yang tercakup dalam tim penelitian riset impak fracture Research Center (IFRC) yang telah membantu penulis dalam pembuatan spesimen penelitian ini. Kepada teman satu tim penelitian saya Abdurrahman sipahutar yang telah melaksanakan perjuangan secara bersamasama.

5 Seluruh teman teman stambuk 2008 terkhususnya dan mahasiswa Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan baik selama perkuliahan maupun lainlain. Kepada Dwi irvani ariefa yamamoto siahaan yang selalu memberi support dalam pengerjaan laporan. serta kawankawan satu perjuangan ikram, madhun, harry pramana, rozzi, felix, gio dan ramadhan. Dan khususnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Kedua orangtua penulis, Ayahanda Bustami Syam dan Ibunda Suita Sari yang telah memberikan do a, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga saudarasaudara penulis suci, askari, cahaya, dan seluruh keluarga besar penulis yang selalu memberi dukungan dan motivasi selama pembuatan tugas sarjana ini hingga selesai. Penulis sangat menyadari bahwa dalam laporan hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu saran dan komentar sangat diperlukan. Terima kasih atas segala bantuan baik secara moril maupun materil, baik secara langsung ataupun tidak langsung kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penulisan laporan hasil penelitian ini. Medan, 26 October 2013 Penulis, MARAGHI MUTTAQIN

6 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... ix BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Tujuan Umum Tujuan Khusus Manfaat Penelitian Roadmap Penelitian Sistematika Penulisan Metodologi Penelitian... 8 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Speed Bump Perilaku Mekanik Akibat Beban Tekan Statik Beban Tekan Statik Aksial Distribusi Tegangan Akibat Beban Tekan Statik Metode Elemen Hingga Elemen Tetrahedral Uji Kuat Tarik Tak Langsung (Brazilian Test) Prinsip Dasar Analisa SEM Perangkat Lunak Analisis Elemen Hingga Ansys Cara Kerja Ansys BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Tempat Waktu Proses Pembuatan Speed Bump Dengan Software ANSYS Workbench Analisa gaya pada parking bumper redesain Alat dan Bahan Alat Bahan Geometri Spesimen Proses Pembuatan Serat TKKS... 35

7 3.6 proses pembuatan concrete foam Proses Pembuatan Concrete Foam Dengan Metode Fisika Alat Cetak Concrete foam Alat Cetak Speed Bump Material Penyusun concrete foam Kerangka Kegiatan BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Geometri, dimensi, dan material speed bump Geometri dan dimensi Material speed bump Simulasi uji tekan statik pada desain speed bump Mesh Kondisi Batas Model pembebanan Hasil simulasi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 3.5. Tabel 4.1. Table 4.2 Halaman Road map kegiatan penelitian...11 Jadwal kegiatan penelitian Alatalat penelitian Bahanbahan penelitian. 31 Komposisi bahan specimen...35 Materialmaterial penelitian untuk metode fisika. 38 Sifat Mekanik material speed bump (laporan penelitian MP3EI).48 Hasil simulasi model berongga dan padat. 55

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Contoh desain Speed bump bahan beton... 1 Gambar 1.2. Contoh desain Speed bump bahan karet.. 2 Gambar 1.3. Diagram Alir Penelitian 8 Gambar 2.1. Speed bump sesuai KM Menhub no.3 tahun Gambar 2.2. Contoh Speed bump nonstandart. 10 Gambar 2.3. Tipikal kurva respon teganganregangan terhadap material foam akibat beban tekan statik aksial Gambar 2.4. Diagram uji tekan statik 13 Gambar 2.5. Elemen dx, dy, dz.. 18 Gambar 2.6. Bentuk elemen solid tetahedral. 19 Gambar 3.1. Langkah membuat gambar/import gambar 29 Gambar 3.2. Gambar geometri speed bump Gambar 3.3. icon model. 31 Gambar 3.4. pemilihan mesh. 31 Gambar 3.5. Fixed support. 32 Gambar 3.6. Pemberian Force 32 Gambar 3.7. solusi yang diinginkan.. 33 Gambar 3.8. Spesimen uji statik 35 Gambar 3.9. Campuran serat tandan kosong kelapa sawit,semen dan pasir 39 Gambar Campuran serat tandan kosong kelapa sawit,semen,pasir dan air.. 39 Gambar Bahan pembentuk busa.. 40 Gambar Proses penuangan campuran. 40 Gambar Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS Gambar 3.14 Kerangka penelitian 44 Gambar 4.1. Diagram alir langkahlangkah penelitian Gambar 4.2. Gambar dua dimensi desain speed bump (a) padat (b) berongga. 46 Gambar 4.3. Geometri dan dimensi desain speed bump. 47 Gambar 4.4 Geometri dan dimensi desain speed bump (a) padat (b) berongga Gambar 4.5. Gambar tiga dimensi desain speed bump.. 48 Gambar 4.6. Mesh elemen hingga speed bump. 50 Gambar 4.7. Kondisi batas. 50 Gambar 4.8 Model pembebanan Gambar 4.9. Arah sumbu X 52 Gambar Arah sumbu Y 53 Gambar Tegangan principal 53 Gambar 4.12 Tegangan arah sumbu X 54 Gambar Tegangan arah sumbu Y 55 Gambar 4.14 Tegangan prinsipal 55

10 DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan A ρ E ζ F D L ε Δ π rho sigma ebsilon delta phi luas penampang massa jenis modulus elastisitas tegangan gaya Diameter Panjang penguluran perubahan konstanta. 3,14 mm 2 kg/mm 3 N/mm 2 N/mm 2 N mm mm %