ANALISIS RESPON SPEED BUMP DARI BAHAN CONCRETE FOAM DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) YANG DIKENAI BEBAN IMPAK JATUH BEBAS SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ABDUL RAHMAN SIPAHUTAR NIM.080401031 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014 i
ABSTRAK Bentuk profil speed bump yang tidak sesuai standar bisa membahayakan pengguna jalan yang melintas. Penelitian ini berfokus pada pembuatan bentuk profil speed bump dari material concrete foam yang diperkuat serat TKKS agar diperoleh desain struktur speed bump yang lebih baik dan lebih aman sesuai standar. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis respon mekanik produk Speed Bump dari bahan Concrete Foam diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang dikenai beban impak jatuh bebas dan uji lindas langsung. Manfaat penelitian ini untuk memanfaatkan serta mengolah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) hasil pabrik kelapa sawit agar dapat bernilai ekonomis. Metode penelitian yang dilakukan adalah metode penelitian eksperimen. Data diperoleh melalui pengujian impak jatuh bebas pada speed bumpdan uji lindas secara langsung pada speed bump dilapangan. Pembuatan speed bump menggunakan mortar; semen=26 %, pasir=38%, air=28%. Lalu ditambahkan bahan pengembang=5%. Bahan concrete foam ini diberi penguat matriks berupa serat TKKS=3%.Dimensi speed bump 200 400 150 mm. Kesimpulan penelitian ini; dari uji impak jatuh bebas terhadap speed bump yaitu, Pada ketinggian 1 m posisi speed bump datar tidak terjadi keretakan, Pada ketinggian 3 m posisi speed bump datar terjadi keretakan. Pada ketinggian 1 m posisi speed bump miring tidak terjadi keretakan Pada ketinggian 3 m posisi Speed bump miring; spesimen satu ; F max. = 132,48 N, dan Tegangan = 0,066 Mpa. spesimen dua F max. = 123,66 N, dan Tegangan = 0,062 Mpa. Pada ketinggian 3 m terjadi keretakan.pengujian lindas secara langsung pada speed bump,hasil yang diperoleh bahwa speed bump tidak mengalami keretakan. Gaya yang bekerja 3333,9 N. Tegangan pada speed bump sebesar 0,167 Mpa. Kata kunci: Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Speed Bump, Beban Impak Jatuh Bebas, Concrete Foam ii
ABSTRACT Speed bump shape profile that does not match the standard could endanger road users passing. This research focuses on the making of the profile shape of a speed bump foam material fiber reinforced concrete in order to obtain structural design TKKS speed bump better and more secure by default. The purpose of this study is to analyze the mechanical response of materials products Speed Bump Foam Concrete fiber reinforced palm empty fruit bunches (TKKS) were subjected to impact loads and test lindas free fall immediately. The benefits of this research to harness and cultivate oil palm empty fruit bunches (TKKS) the results of a palm oil mill in order to have economic value. The research method is experimental research method. Data obtained through the free fall impact test speed test bumpdan lindas speed bump directly on the field. Making speed bump using a mortar; cement = 26%, sand = 38%, = 28% water. Then the developers added material = 5%. Foam concrete material is given in the form of fiber reinforcement matrix TKKS = 3%. Dimensional speed bump 200 400 150 mm. In conclusion, from the free fall impact test speed bump that is, At a height of 1 m flat position speed bump does not occur cracks, At a height of 3 m flat position speed bump occurs cracks. At a height of 1 m oblique position speed bump does not happen rift At a height of 3 m Speed bump tilted position; specimens one; F max. = 132.48 N, and Voltage = 0.066 MPa. specimens of two F max. = 123.66 N, and Voltage = 0.062 MPa. At a height of 3 m occurs keretakan.pengujian lindas directly to the speed bump, the results obtained that the speed bump does not have cracks. 3333.9 N. The force acting on a speed bump voltage of 0.167 MPa. Keywords: oil palm empty fruit bunches fiber (TKKS), Speed Bump, Load Impact Free Fall, Concrete Foam iii
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 dari bahan Concrete Foam diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) terhadap beban impak jatuh bebas. 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. Penulisan laporan ini adalah bertujuan mengedepankan penggunaan serat TKKS untuk penguat pada Speed Bump. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dosen Pembimbing penulis yang banyak memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan penelitian ini. 2. Bapak Dr. IngIr. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik beserta seluruh Dosen dan Staf administrasi. 3. Bapak Zulfikar, ST, MT, Bapak Yusuf, Bapak Nuzuli, Bapak Irwansyah yang telah membantu penulis dalam pembuatan dan penelitian ini. 4. Teman 1 tim skripsi saya Maraghi Muttaqin. 5. Seluruh teman teman stambuk 2008. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada kedua orangtua penulis yang telah memberikan do a, nasihat dan dukungan baik moril maupun materil, juga saudarasaudara penulis. iv
Penulis menyadari bahwa dalam laporan hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu saran dan komentar sangat diperlukan sehingga dapat memperbaiki penelitian ini untuk semakin membaik. Medan, Maret 2014 Penulis, v
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI... xi BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 3 1.3. Tujuan Penelitian... 3 1.3.1. Tujuan Umum... 3 1.3.2. Tujuan Khusus... 3 1.4. Manfaat Penelitian... 4 1.5. Batasan Masalah... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1. Pengertian Bahan Komposit... 6 2.1.1. Klasifikasi Material Komposit... 8 2.1.2. Teknik Pembuatan Material Komposit... 9 2.2. Beton... 10 2.2.1. Adukan Beton... 12 2.3. Speed Bump... 13 2.4. Material Komposit Concrete Foam... 15 2.4.1. semen... 15 vi
2.4.2. Pasir... 16 2.4.3. Air... 17 2.4.4. Bahan Pengembang... 17 2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)... 17 2.5. Densitas... 19 2.6. Karakteristik Mekanik Material... 19 2.6.1. Pengujian Dinamik... 19 2.6.1.1. Pengujian Impak Jatuh Bebas... 19 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN... 23 3.1. Tempat dan Waktu... 23 3.1.1. Tempat... 23 3.1.2. Waktu... 23 3.2. Peralatan dan bahan... 23 3.2.1. Peralatan... 23 3.2.2. bahan... 28 3.3. Desain Speed bump... 31 3.4. Prosedur Pembuatan Speed Bump... 34 3.5. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas... 38 3.5.1. Setup Pengujian Impak... 38 3.5.2. Prosedur Pengujian Impak... 39 3.6. Diagram Alir Penelitian... 40 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 41 4.1. Pembuatan speed bump... 41 4.2. Karakteristik Mekanik speed bump... 42 4.2.1. Pengujian Impak... 43 4.3. uji lindas secara langsung speed bump dilapangan... 48 vii
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 52 5.1. Kesimpulan... 51 5.2. Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA viii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit 18 Tabel 2.2. waktu dan kecepatan benda jatuh.. 20 Tabel 3.1 Lokasi dan Aktivitas Penelitian.. 27 Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat.. 23 Tabel 3.3. Spesifikasi mesin Pengaduk semen.... 28 Tabel 3.4. Komposisi Bahan specimen... 33 Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen... 41 Tabel 4.2. Hasil pengujian impak jatuh bebas 46 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Gabungan makroskopis fasafasa pembentuk komposit... 7 Gambar 2.2. Speed Bump. 13 Gambar 2.3. Desain Standar Speed Bump... 15 Gambar 2.4. Serat TKKS yang telah dihaluskan... 20 Gambar 2.5. Grafik hubungan v t 23 Gambar 3.1. Gunting... 24 Gambar 3.2. Ayakan... 24 Gambar 3.3. Ember plastik... 24 Gambar 3.4. Cetakan... 25 Gambar 3.5. Timbangan... 25 Gambar 3.6. Sendok semen... 26 Gambar 3.7. Gelas ukur... 26 Gambar 3.8. Oli... 26 Gambar 3.9. Mesin penghalus serat... 27 Gambar 3.10. Sarung tangan karet... 27 Gambar 3.11. Mesin Pengaduk semen... 29 Gambar 3.12. Bentuk Speed bump... 31 Gambar 3.13. Ukuran Speed bump... 32 Gambar 3.14. Cetakan Speed bump... 32 Gambar 3.15. Tegangan arah sumbu X (MPa) 33 Gambar 3.16. Tegangan pada sumbu Y (Mpa)... 33 Gambar 3.17. Tegangan principal (MPa) 34 Gambar 3.18. Penuangan semen, pasir, serat... 35 Gambar 3.19. Pencampuran air... 36 Gambar 3.20. Penuangan Bahan Pengembang... 36 Gambar 3.21. Penuangan mortar dalam cetakan... 36 Gambar 3.22. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS... 37 x
Gambar 3.23. Pengujian Impak jatuh bebas... 37 Gambar 3.24. Komponen alat uji impak jatuh bebas (a) Loadcell terpasang 38 (b) Test Rig dan Anvil Gambar 3.25. Diagram alir penelitian... 40 Gambar 4.1. Spesimen Hasil (a) Spesimen contoh dengan dimensi 400 400 150 (b) Spesimen uji Impak Jatuh Bebas dengan dimensi 200 200 150... 45 Gambar 4.2. Dimensi spesimen yang telah dibuat... 46 Gambar 4.3. (a).arah gaya tegak lurus,(b). arah gaya 45 0... 46 Gambar 4.4. Grafik gaya impak ketinggian 1 meter posisi speed bump datar. 43 Gambar 4.5. Grafik gaya impak.pada ketinggian 3 meter posisi speed bump datar... 44 Gambar 4.6. Keretakan akibat gaya impak.pada ketinggian 3 meter posisi speed bump datar 45 Gambar 4.7. Grafik gaya impak ketinggian 1 meter posisi speed bump miring... 46 Gambar 4.8. Grafik gaya impak ketinggian 3 meter posisi speed bump miring..... 47 Gambar 4.9. Keretakan akibat gaya impak.pada ketinggian 3 meter posisi speed bump miring... 47 Gambar 4.10. Gambar ilustrasi ban saat menyentuh Speed bump... 48 Gambar 4.11. Uji lindas speed bump secara langsung.... 49 xi
DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan A ρ E σ 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 % xii