Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DESAIN MARKA KERUCUT LALU LINTAS JALAN

DENGAN DASAR KARET DAN PENYELIDIKAN PRILAKU

MEKANIK AKIBAT BEBAN IMPAK

TESIS

Oleh

WERIONO

067015003/TM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

S

E K O L A _H

P A

S C

A S A R JA

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DESAIN MARKA KERUCUT LALU LINTAS JALAN

DENGAN DASAR KARET DAN PENYELIDIKAN PRILAKU MEKANIK AKIBAT BEBAN IMPAK

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik

dalam Program Studi Teknik Mesin

pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

WERIONO

067015003/TM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Judul Tesis

:DESAIN MARKA KERUCUT LALU LINTAS JALAN DENGAN DASAR KARET DAN PENYELIDIKAN PRILAKU MEKANIK AKIBAT BEBAN IMPAK

Nama Mahasiswa : Weriono Nomor Pokok : 067015003 Program Studi : Teknik Mesin

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof.Dr.Ir. Samsul Rizal, M.Eng) (Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D)

(Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) Ketua

Anggota Anggota

Ketua Program Studi Direktur

(Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) (Prof.Dr.Ir.T. Chairun Nisa B.,M.Sc)

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Telah diuji pada

Tanggal : 30 Maret 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME Anggota : 1. Prof.Dr.Ir. Samsul Rizal, M.Eng

2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D 3. Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

ABSTRAK

Rancangan sebuah marka kerucut yang baik harus mempertimbangkan bentuk dan berat dasar untuk meningkatkan stabilitas marka kerucut. Dalam penelitian ini usaha menjaga stabilitas adalah dengan memodifikasi struktur bawah dengan dasar berbahan karet yang kekerasannya 79 – 81 D. Usaha untuk menjaga stabilitas dan fleksibilitas dari marka kerucut dilakukan dengan memotong bagian dasar dari marka kerucut komersial. Kemudian dengan dasar karet dihubungkan dengan empat lembar karet (strip karet) sebagai penyokong berat. Strip karet dan dasar karet dihubungkan dengan menggunakan baut dan mur sebagai pengikat di antaranya yaitu pada lokasi 1, 2, dan 3. Metode pengujian dilakukan dengan ayunan bandul bola beton 8,5 kg. Dasar penentuan jarak titik impak efektif diperoleh dari pengujian sepeda motor dan mobil. Untuk mendapatkan variasi energi beban impak dilakukan dengan mengatur tinggi bola beton dari dasar marka kerucut yaitu h1, h2, h3, dan h4. Energi impak yang

diperoleh dalam pengujian untuk masing-masing diatas adalah 20,35 Joule untuk h1,

30,01 Joule untuk h2, 43,5 Joule untuk h3, dan 64,02 Joule untuk h4. Menggunakan

energi impak tersebut diatas diperoleh bahwa jika sambungan baut dan mur dipasang pada lokasi 1 dan 2 konstruksi marka kerucut dasar karet tidak stabil akan tetapi jika dipasang pada lokasi 3 konstruksi marka kerucut dasar karet lebih stabil (tidak jatuh). Klarifikasi kestabilan struktur menggunakan simulasi komputer software MSC Nastran 4.5 dan Ansys 2.0 yaitu dengan melihat respon dinamik pada tiga titik permukaan kerucutnya. Beban impak diberikan pada struktur kerucut bagian atas dengan model beban berupa tegangan [ (t)]. Hasil simulasi menunjukan bahwa tegangan normal maksimum sumbu – X sebesar 0,112 MPa (node 5120 titik b), tegangan normal maksimum sumbu – Y sebesar 2,347 MPa (node 5120 titik b), tegangan normal maksimum sumbu – Z sebesar 0,165 MPa (node 5120 titik b) dan tegangan maksimum VonMises sebesar 6,112 MPa (node 5022 titik a). Hasil klarifikasi respon dinamik pada tiga titik menunjukkan distribusi tegangan yang terjadi semakin kecil mendekati dasar marka kerucut. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa karet sebagai dasar struktur bagian bawah kerucut, dapat meredam tegangan impak yang diberikan.

Kata kunci : Marka kerucut, polimer, karet alam, kekerasan, stabilitas, tegangan maksimum normal sumbu-X, tegangan maksimum normal sumbu-Y, tegangan maksimum normal sumbu-Z, tegangan VonMises.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

ABSTRACT

In designing a good traffic cone, we have to consider the form and weight of the lower base structure. In this research to maintain the stability of traffic cone is conducted by modifying the lower base structure with rubber base material of hardness 79 – 81 D. It’s carried out by cutting the lower base of the commercial traffic cone. The rubber base is connected with four rubber strips using bolted joint that are location 1, 2 and 3. The method of testing to check the stability of structure the pendulum swing apparatus using concrete ball of weight 8.5 kg was used. To determine the effective location impact on the structure, direct impact using motorcycle and car was carried out. The variation of impact energy is obtained by arranging the height of concrete ball impacting the traffic cone, i.e, h1, h2, h3, and h4. The impact energy obtained in the examination for selected height is 20.35 Joule for h1, 30.01 Joule for h2, 43.5 Joule for h3 and 64.02 Joule for h4. Using the impact energy it’s obtained that if bolted joints are attached at locations 1 and 2 the construction of traffic cone with rubber base is unstable ; however, if it’s attached at location 3 the construction of traffic cone is stable. To clarify the structural stability of the traffic cone FEM-Based software, MSC Nastran 4.5 and Ansys 2.0 were used. Responses of the structure were observed at three location on the upper structure, i.e, point a, b, and c. The impact load stress function of time [j (t)] was given to the upper cone structure. The result of simulation indicated that the maximum normal stress in X direction is 0.112 MPa (node 5120, point b), the maximum normal stress in Y direction is 2.347 MPa (node 5120 point b), the maximum normal stress in Z direction is 0.165 MPa (node 5120, point b), and the VonMises stress is 6.112 MPa (node 5022, point a). The result of the dynamic responses three points selected above indicated that the distribution of stress is smaller approaching the lower base of traffic cone. From the experimental and simulation works, we may conclude that the rubber material are suitable for the lower base construction of the traffic cone.

Keyword : Traffic cone, polymer, rubber, hardness, stability, The maximum normal stress in X direction, The maximum normal stress in Y direction, The maximum normal stress in Z direction, The VonMises stress.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas limpahan nikmat dan karunia yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat membuat usulan penelitian tesis dengan judul “Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak “

Usulan penelitian tesis ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa untuk melakukan penelitian agar mendapatkan gelar Magister Teknik pada Program Studi Teknik Mesin SPs-USU. Penulisan usulan penelitian tesis ini terlaksana dan dapat terwujud berkat bimbingan yang cukup intensif dari komisi pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis baik secara moril maupun materil, langsung dan tidak langsung hingga selesainya usulan penelitian tesis ini, yaitu kepada: Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Ketua Program Studi Teknik Mesin SPs-USU; Prof. Dr. Ir. Samsul Rizal, M.Eng dan Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D., selaku Anggota Komisi Pembimbing; Dr.Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Sekretaris Program Studi Mesin SPs-USU, seluruh Dosen dan Staf Administrasi Program Studi Teknik Mesin SPs-USU, yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan dan bantuan administratif selama penulis mengikuti pendidikan di Program Studi Teknik Mesin SPs-USU. Penulis mempersembahkan semua ini khusus kepada Istri tercinta yang

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

telah banyak mengorbankan waktu selama pendidikan dan penyelesaian penelitian tesis ini.

Demikianlah penulis mohon saran dan kritik yang membangun sehingga dapat membantu dalam memperbaiki dan melengkapi kesempurnaan usulan penelitian tesis ini agar memperoleh hasil yang lebih baik dan akhirnya tak lupa penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan dan perhatiannya.

Medan, 30 Maret 2009 Penulis,

Weriono

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

RIWAYAT HIDUP

Personal Data

Nama : Weriono, ST

Tempat/Tgl.Lahir : Belawan / 19 Oktober 1975

Alamat : Jl.Jala IX Link.IV NO.14 Paya Pasir Medan–Marelan, Sumatera Utara

Jl. Zainal Abidin No. 10 C Pekan Baru, Riau

Agama : Islam

HP : 0811656924, 081361049804

Tinggi / berat : 175 cm / 72 kg

Pendidikan : Sarjana Teknik Mesin (S1)

Pendidikan

1994 - 2000 Sarjana Teknik Mesin (S1) di Universitas Sumatera Utara

Pengalaman kerja

April 2008s.d skrg Supervisor laboratorium logam di perusahaan pengecoran

logam PT. Growth Asia Foundry

Jan-2008 Kepala workshop di perusahaan pelayaran PT. Taruna CiptaKencana group Sinar Mas.

2005 – 2008 Quality Inspection di PT.Krida PujiMulyo Lestari 2000 - 2005 Kepala Maintenance di PT.Krida PujiMulyo Lestari 1998 - 1999 Management Information System (MIS) di PECTECH

1996 - 2000 Assisten di Laboratorium logam di Universitas Sumatera

Utara

Seminar and Workshop

2000 Training Minaut Indonesia ( Problem Solving and Decision Making) oleh Institute Managemen PPM sebagai Peserta.

2000 Training Peningkatan Motovasi sebagai Peserta.

2000 The International Seminar on Numerical Analysis in Engineering

sebagai Peserta.

2000 The Finite Element Method Short Course And MSC/Nastran WorkShop sebagai Instruktur.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Komponen Mesin Presisi Tinggi sebagai Instruktur.

1999 The Heds Seminar on Numerical Analysis in Engineering

sebagai Pengajar.

1999 Workshop on Introduction to MSC / NASTRAN sebagai Instruktur.

1998 Introduction to LAN and Unix System sebagai Instruktur 1996 Training Autocad sebagai Instruktur

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

RIWAYAT HIDUP ... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ………. xviii

BAB 1 PENDAHULUAN ……… 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Umum ... 3

1.4 Tujuan Khusus ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

... 5

2.1 Marka Kerucut ... 5

2.2 Pengembangan Konsep ... 7

2.3 Disain Akhir ... 11

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

2.5 Pengujian Impak Prinsip Ayunan Bola Beton ... 13

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 16

3.1 Tempat Dan Waktu ... 16

3.2 Variabel yang diamati ... 16

3.3 Bahan Marka Kerucut ... 17

3.4 Pembuatan Spesiemen Uji Tarik ... 19

3.5 Mengukur Berat Jenis Karet ... 21

3.6 Uji Alas Dasar Karet Dan Lembaran Karet Diberi Jarak Lubang ... 22

3.6.1 Uji Kelenturan Alas Dasar Karet Akibat Pengaruh Gravitasi ... 22

3.6.2 Test Alas Dasar Karet Dengan Sebuah Arah Gaya ke Atas ... 23

3.6.3 Uji Kelenturan Strip Karet ... 26

3.7 Perakitan Marka Kerucut ... 28

3.7.1 Tujuan ... 28

3.7.2 Metode Kerja ... 29

3.8 Pengujian Impak ... 29

3.8.1 Pengujian Impak Dengan Ayunan Bola Beton ... 29

3.8.2 Pengujian Impak Dengan Kecepatan Sepeda Motor dan Mobil .. 33

3.9 Simulasi Komputer ... 34

BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 38

4.1 Mengevaluasi Marka Kerucut Komersial Serta Pengaruhnya Akibat Beban Impak Terhadap Stabilitas Marka Kerucut Komersial ... 38

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.1.2 Data Eksperimen Pengujian Dengan Kecepatan Sepeda

Motor dan Mobil ... 42

4.2 Mengevaluasi Marka Kerucut Yang di desain Ulang Dengan Dasar Karet Serta Pengaruhnya Akibat Beban Impak Terhadap Stabilitas Marka Kerucut Dengan Dasar Karet. ... 45

4.2.1 Perakitan marka kerucut ... 45

4.2.2 Data Eksperimen Pengujian Dengan Ayunan Bola Beton ... 49

4.2.3 Data Eksperimen Pengujian Dengan Kecepatan Sepeda Motor dan Mobil ... 52

4.3 Membandingkan Antara Marka Kerucut Komersil Dengan Marka Kerucut Dengan Dasar Karet ... 55

4.3.1 Data Eksperimen Pengujian Dengan Ayunan Bola Beton ... 55

4.3.2 Data Eksperimen Pengujian Dengan Kecepatan Sepeda Motor dan Mobil ... 59

4.4 Mendapatkan Kekuatan Material Pada Bagian – Bagian Marka Kerucut Dengan Dasar Karet Terhadap Pengaruhnya Stabilitas Marka Kerucut. ... 61

4.4.1 Pendahuluan ... 61

4.4.2 Sifat mekanik karet alam ... 62

4.4.2.1 Pengukuran berat jenis karet ... 62

4.4.2.2 Pengujian Tarik Statik ... 65

4.4.3 Pengaruh kelenturan base karet akibat gaya gravitasi ... 69

4.4.4 Pengaruh strip karet akibat gaya gravitasi ... 73

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

(gaya eksternal) ... 77

4.4.6 Derajat bidang kerucut dan kemiringan rubber base yang terjadi akibat gaya eksternal ... 82

4.5 Menyelidiki respons dan distribusi tegangan yang terjadi pada bagian – bagian dari marka kerucut dengan dasar karet. ... 85

4.5.1 Analisa pendekatan pengaruh kelenturan base karet akibat gaya gravitasi dengan Simulasi Komputer ... 85

4.5.2 Analisa pengaruh strip karet akibat gaya gravitasi dengan pendekatan simulasi Komput er ... 89

4.5.3 Analisa klarifikasi pengaruh akibat beban impak terhadap strip karet dengan Simulasi Komputer ... 96

4.5.4 Analisa dinamik akibat beban impak terhadap marka kerucut dasar karet dengan Simulasi Komputer menggunakan Nastran ... 101

4.5.4.1 Simulasi dinamik dengan beban minimal 8,5 kg ... 101

4.5.4.2 Klarifikasi distribusi tegangan akibat perubahan penyerapan energi yang diberikan ayunan bola beton ... 115

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 116

5.1 Kesimpulan ... 116

5.2 Saran ... 118

DAFTAR PUSTAKA ... 119

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

4.1 Hasil energi impak minimum ... 39

4.2 Data pengujian impak ... 41

4.3 Data pengujian impak dengan kecepatan sepeda motor .. 42

4.4 Data pengujian impak dengan kecepatan mobil ... 43

4.5 Hubungan dimensi jarak lubang ... 48

4.6 Data pengujian impak ... 49

4.7 Data pengujian impak dengan kecepatan sepeda motor .. 52

4.8 Data pengujian impak dengan kecepatan mobil ... 53

4.9 Data pengujian impak ... 55

4.10 Data pengujian impak dengan kecepatan sepeda motor .. 59

4.11 Data pengujian impak dengan kecepatan mobil ... 60

4.12 Pengukuran berat jenis karet ... 63

4.13 Hasil pengukuran uji tarik ... 67

4.14 Hasil pengukuran kelenturan terhadap titik acuan ... 70

4.15 Pengujian kelenturan strip karet pengaruh gaya gravitasi ... 75

4.16 Pengujian kelenturan base dengan pemberat memakai penumpuan ... 77

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

tanpa penumpuan ... 79 4.18 Hubungan gaya eksternal dan perpindahan

kerucut marka kerucut ... 84 4.19 Tegangan Pada Setiap Elemen Dengan Variasi Jarak .... 115

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Model – model marka kerucut komersil ... 6

2.2 Langkah-Langkah proses evaluasi dan konsep generasi (Ullman , 1997) ... 9

2.3 Lima metode konsep generasi (Ulrich & Eppinger, 1995) ... 10

2.4 Empiris prinsip ayunan bola jatuh ... 12

2.5 Setup pengujian statik ... 14

3.1 Marka kerucut komersial ... 18

3.2 Kerucut komersial terpotong ... 18

3.3 Spesimen uji tarik Statik Material Karet (mm) ... 19

3.4 Pencetakan spesiemen uji tarik statik ... 20

3.5 Detail marka kerucut (a) kerucut, (b) alas dasar karet, (c) lembaran karet, (d) marka kerucut base dengan mortal ... 23

3.6 Uji Kelenturan Pengaruh Gravitasi ... 23

3.7 Dimensi base karet marka kerucut ... 25

3.8 Base marka kerucut ... 25

3.9 Dimensi strip karet marka kerucut ... 26

3.10 Sampel lembaran karet yang diberi lubang ... 27

3.11 Pembuatan lubang d=8 mm untuk pemasangan ke base ... 27 3.12 Pembuatan lubang d=5 mm strip untuk pemasangan

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

ke kerucut ... 28

3.13 Konstruksi Ayunan Bola Beton ... 30

3.14 Prinsip Ayunan Bola Beton ... 31

3.15 Impak Prinsip Ayunan Bola ... 32

3.16 Model marka kerucut komersil (Bahan polimer) ... 35

3.17 Model Marka Kerucut bahan polimer ... 35

3.11 Langkah – Langkah Penelitian ... 37

4.1 Pengujian impak ... 40

4.2 Pengujian ayunan bola beton ... 41

4.3 Pengujian kecepatan sepeda motor ... 43

4.4 Pengujian kecepatan mobil ... 44

4.5 Pemasangan base dengan strip ... 45

4.6 Pembuatan lubang pada strip ... 46

4.7 Pemasangan strip dengan cone ... 47

4.8 Pemasangan Marka kerucut ... 47

4.9 Marka kerucut ... 48

4.10 Posisi maksimum bola ... 50

4.11 Pengujian ayunan bola jatuh ... 51

4.12 Pengujian kecepatan sepeda motor ... 53

4.13 Pengujian kecepatan mobil ... 54

4.14 Pengujian ayunan bola beton ... 58

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.16 Pengukuran volume karet ... 64

4.17 Observasi berat dan volume karet ... 64

4.18 Testing Machine MFG co.ltd Tokyo – Japan Electronic SystemUniversal Testing Machine Type : SC – 2 DE Cap : 2.000 kgf ……… 65

4.19 Pengujian spesiemen tensile ………. 66

4.20 Hasil tensile test (load (kgf) vs elongation (mm) ... 67

4.21 Elongation spesiemen setelah uji tarik ……….. 68

4.22 Patahan spesiemen setelah uji tarik ………. 69

4.23 Pola base marke kerucut ……... 71

4.24 Posisi lubang base ... 71

4.25 Base marka kerucut ……… 72

4.26 Pengukuran kelenturan base ……... 72

4.27 Karet strip (a) lebar 30 mm, (b) lebar 40 mm, (c) lebar 50 mm ... 73

4.28 Pengujian kelenturan karet strip ... 74

4.29 Pengukuran kelenturan strip marka kerucut ... 76

4.30 Berat lifting pemberat (gaya eksternal) ... 80

4.31 Pemberian berat ke base tanpa penumpu (gaya eksternal) ... 81

4.32 Pemberian berat ke base dengan penumpu (gaya eksternal) ... 82

4.33 Pengukuran derajat bidang kerucut pengaruh gaya eksternal ... 83

4.34 Pola mesh type brick 8 node ... 86

4.35 Pengaruh Berat Base Akibat Panjang Base Karet (Gaya Gravitasi) (Displacement sb – X) ... 87

4.36 Pengaruh Berat Base Akibat Panjang Base (Gaya Gravitasi) (Displacement sb – Z) ... 87

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.37 Pengaruh Perat base Akibat Panjang Base Karet

(Gaya Gravitasi) (Stress sb–X) ... 88

4.38 Strip 30 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – X) ... 89

4.39 Strip 30 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – Y) ... 90

4.40 Strip 30 mm pengaruh gaya gravitasi (stress – X) ... 91

4.41 Strip 40 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – X) ... 92

4.42 Strip 40 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – Y)... 93

4.43 Strip 40 mm pengaruh gaya gravitasi (stress – X) . ... 94

4.44 Strip 50 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – X) ... 94

4.45 Strip 50 mm pengaruh gaya gravitasi (displacement – Y) ... 95

4.46 Strip 50 mm pengaruh gaya gravitasi (stress – X) ... 95

4.47 Displacement pengaruh ayunan bola beton sb – Z setting lubang 1 ... 96

4.48 Displacement pengaruh ayunan bola beton sb – Z setting lubang 2 ... 97

4.49 Displacement pengaruh ayunan bola beton – Z setting lubang 3 ... 98

4.50 Tegangan VonMises Pengaruh Ayunan bola Beton Dengan Lubang 1 ... 99

4.51 Tegangan VonMises Pengaruh Ayunan bola Beton Dengan Lubang 2 ... 100

4.52 Tegangan VonMises Pengaruh Ayunan bola Beton Dengan Lubang 3 ... 101

4.53 Fungsi Waktu XY 880 x 10-3 detik ... 101

4.54 Marka Kerucut Case 30 Akibat Ayunan Bandul Distribusi Solid VonMises Stress Waktu 0,2552 detik ………... 103

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.55 Marka Kerucut Case 30 Akibat Ayunan Bandul Distribusi Solid Normal Stress sb-X Waktu 0,2552 detik ... 103 4.56 Marka Kerucut Case 30 Akibat Ayunan Bandul Distribusi Solid

Normal Stress sb-Y Waktu 0,2552 detik ... 104 4.57 Marka Kerucut Case 30 Akibat Ayunan Bandul.Distribusi Solid

Normal Stress sb-Z Waktu 0,2552 detik ……….... 105

4.58 Marka Kerucut Case 60 Akibat Ayunan Bandul Distribusi Solid VonMises Stress Waktu 0,5192 detik ………... 105 4.59 Marka Kerucut Case 60 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-X Waktu 0,5192 ……... 106 4.60 Marka Kerucut Case 60 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-Y Waktu 0,5192 detik ... 107 4.61 Marka Kerucut Case 60 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-Z Waktu 0,5192 detik …...…. 108 4.62 Marka Kerucut Case 90 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid VonMises Stress Waktu 0,871 detik ………... 109 4.63 Marka Kerucut Case 90 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-X Waktu 0,871 detik …... 110 4.64 Marka Kerucut Case 90 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-Y Waktu 0,871 detik …... 111 4.65 Marka Kerucut Case 90 Akibat Ayunan Bandul Distribusi

Solid Normal Stress sb-Z Waktu 0,871 detik …... 111 4.66 Grafik Solid Von Mises Penjalaran Distribusi Tegangan

Dengan Waktu 0,88 detik …...…. 112 4.67 Grafik Solid X Normal Stress Marka Kerucut Distribusi

Tegangan Dengan Waktu 0,88 detik ... ……... 113 4.68 Grafik Solid Y Normal Stress Marka Kerucut Distribusi

Tegangan Dengan Waktu 0,88 detik ……... 114 4.69 Grafik Solid Z Normal Stress Marka Kerucut Distribusi

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

1 Persyaratan teknis kerucut lalu lintas ... 121 2 Tensile test ... 124

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Marka kerucut lalu lintas adalah suatu alat rambu lalu lintas yang secara umum digunakan jalan – jalan di dunia tetapi dalam kaitan dengan sifat hal yang biasa pengguna jalan tidak cenderung untuk berpikir terlalu banyak sekitar desain marka kerucut serta sering dilewatkan tentang pentingnya dalam memelihara arus lalu lintas yang aman.

Marka kerucut lalu lintas sudah menjadi suatu produk yang dibenarkan dipakai dijalan -jalan. Marka kerucut lalu lintas menjadi sangat mudah untuk dilihat di jalan namun juga sering dilalaikan oleh kebanyakan orang. Semakin sedikit marka kerucut lalu lintas masih penting untuk keselamatan dan juga untuk memandu arus lalu lintas walaupun marka kerucut dibuat dalam bentuk menjadi sangat sederhana.

Suatu marka kerucut lalu lintas terdiri dari suatu kerucut yang relatif berdinding tipis di atas suatu dasar cekungan yang bujur sangkar. Untuk tujuan meningkatkan stabilitas kerucut, landasan dasar adalah pada umumnya diteliti untuk menurunkan titik berat dari keseluruhan marka kerucut lalu lintas. Marka kerucut lalu lintas secara khusus diproduksi dari bahan-bahan plastik untuk pertimbangan dari keselamatan dan biaya pembuatan.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Suatu masalah yang besar dengan marka kerucut lalu lintas ketika kemacetan lalu lintas di jalan yang digunakan sebagai pembatas jalur jalan membuat pemakai kendaraan mengambil jalur yang sudah dibatasi dengan cara sengaja atau tidak sengaja menabrakan kendaraannya. Proyek ini dikerjakan dengan suatu penelitian dari sifat mekanik sehingga stabilitas marka kerucut dapat dicapai dengan sesuai kondisi pemakaian. Prototipe sekarang ini digunakan di jalan-jalan banyak berbeda dari bentuk penampilan, tetapi ada perbedaan yang jelas nyata di desain. Titik kunci dari perbedaan tersebut adalah sebagai berikut :

1. Kerucut lalu lintas diproduksi sebagai badan yang tunggal, oleh karena itu bagian atas dari kerucut dan dasar adalah tidak dapat untuk dipisahkan. Prototipe dirancang dengan suatu sekat antara kerucut dan dasar, dan ini dihubungkan menggunakan empat potongan karet sebagai stabilitas.. 2. Dasar dari kerucut lalu lintas dalam penggunaannya adalah kaku,

sedangkan dasar dari kerucut prototipe terdiri dari karet alam yang fleksibel.

1.2 Perumusan Masalah

Marka kerucut yang terbuat dari polimer lower density poly ethylen (LDPE) untuk kerucutnya sedangkan dasar dan lembaran karetnya terbuat dari karet alam yang mengalami prilaku mekanik yang bebeda antara pembebanan impak. Perilaku mekanik yang terjadi akibat impak dapat diperoleh dengan menggunakan alat test jatuh bandul ayunan bola beton.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Marka kerucut yang dirancang baik juga mempertimbangkan jumlah berat/beban di dasar untuk tujuan meningkatkan stabilitas dari marka kerucut lalu lintas. Penyelidikan prilaku mekanik perlu dilakukan untuk melihat stabilitas marka kerucut sehingga tidak hanya ditingkatkan menggunakan strategi desain yang baik tanpa memtibangkan jenis material dan ongkos produksi. Oleh karena itu optimisasi dari desain untuk meningkatkan kekuatan mekanik dari stabilitas dan fleksibilitas akan diselidiki tanpa mengabaikan biaya produksi serta penampilan.

Dengan dilandasi pada latar belakang di atas peneliti memandang perlu dilakukan suatu penelitian untuk mengetahui respon marka kerucut lalu lintas terhadap beban impak. Analisa numerik dengan menggunakan software berbasis elemen hingga yaitu Ansys dan Nastran untuk melihat respon yang diterima marka kerucut.

1.3 Tujuan Umum

Tujuan Umum dari penelitian ini adalah mendesain pembuatan marka kerucut dan menyelidiki pengaruh perilaku mekanik dari stabilitas marka kerucut akibat beban impak

1.4 Tujuan Khusus

Adapun tujuan khusus dalam penyelidikan ini adalah :

1 Mengevaluasi marka kerucut komersial serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitasnya.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

2 Mengevaluasi marka kerucut yang di desain ulang dengan dasar karet serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitasnya.

3 Mendapatkan stabilitas pada bagian – bagian marka kerucut dengan dasar karet.

4 Menyelidiki respons dan distribusi tegangan yang terjadi pada marka kerucut dengan simulasi komputer.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil dan tujuan dari penyelidikan ini adalah untuk:

1. Memberi informasi tentang pengujian marka kerucut akibat beban impak. 2. Memberi kekayaan dari karet alam secara eksperimen sedemikian rupa sehingga

data dapat digunakan dalam simulasi.

3. Memberi suatu model baru yang dapat digunakan untuk menyelidiki perubahan pemakaian material marka kerucut atau profil kerucut sedemikian sehingga perancangan kerucut dapat dioptimalkan.

4. Memberi informasi kepada dunia industri dan pemerintah dalam hal ini deperindag, dishub, dan depnaker tentang kekuatan marka kerucut yang ada sekarang ini terhadap beban impak kecepatan tinggi.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Marka kerucut

Bahwa untuk keselamatan, keamanan, ketertiban dan kelancaran serta kemudahan bagi pemakai jalan dalam berlalu lintas, diperlukan perlengkapan jalan yang memadai dan memenuhi persyaratan dalam penyelenggaraan, serta untuk mencapai hasil guna dan daya guna dalam pemanfaatan jalan untuk lalu lintas. Bahwa dalam undang – undang nomor 14 tahun tahun 1992 tentang lalu lintas dan angkutan jalan, serta keputusan menteri perhubungan nomor km 60 tahun 1993 tentang marka jalan. Perlengkapan jalan tediri dari :

1. Rambu – rambu lalu lintas 2. Marka jalan

3. Paku jalan

4. Alat pemberi isyarat lalu lintas

5. Alat pengendali dan pengamanan pemakai jalan terdiri dari : a. Alat pembatas kecepatan kendaraan

b. Alat pembatas tinggi dan lebar kendaraan c. Pagar pengaman jalan

d. Cermin tikungan e. Delinator

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Marka kerucut adalah suatu alat bantu lalu lintas untuk mengatur kelancaran kendaraan dan mengarahkan arus lalu lintas ke arus yang lain. Penempatan / pemasangan marka kerucut lalu lintas merupakan pengganti atau sebagai pelengkap dari marka jalan yang dinyatakan dengan garis – garis pada permukaan jalan. Gambar 2.1 menampilkan model – model marka kerucut yang komersilkan dipakai pada lalu lintas jalan.

Gambar 2.1 Model – Model Marka Kerucut Komersil

(a) dan (b) Marka Kerucut Base Polimer (c) dan (d) Marka Kerucut Base Karet Spsifikasi teknis marka kerucut yang distandardkan adalah :

1 Kerucut lalu lintas terbuat dari bahan polimer atau sejenisnya yang memiliki sifat elastis atau lentur.

(a) (b)

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

2. Sifat bahan tidak mudah berubah terhadap pengaruh cuaca, tidak luntur atau tahan terhadap minyak atau sejenisnya.

3. Alas kerucut lalu lintas tidak mudah rusak karena gesekan dengan permukaan jalan.

4. Ukuran kerucut lalu lintas, tinggi minimal 75 cm, lebar alas maksimal 50 cm. Berat antara 4 sampai 5 kg.

5. Warna yang dipergunakan kerucut lalu lintas adalah warna merah atau orange yang cukup mencolok.

6. Kerucut lalu lintas dilengkapi reflektif sleeve dengan warna putih, tinggi sleeve 28 cm jenis reflektif sleeve high intensity.

7. Kerucut lalu lintas harus mampu meredam benturan fisik dan kendaraan tanpa kerusakan, tidak mudah terguling dan tidak mudah digeser oleh angin. 8. Ketahanan marka kerucut untuk pemakaian 5 tahun.

2.2 Pengembangan Konsep

Setelah mengidentifikasi satu set kebutuhan pelanggan dan menetapkan spesifikasi produk target, perancang yang berikut mempertanyakan [4] :

a. Konsep solusi apa , bila ada, bisa jadi berhasil sesuai aplikasi ini

b. Konsep baru apa yang mungkin memenuhi spesifikasi dan kebutuhan yang dibentuk suatu produk design

c. Metoda apa yang dapat digunakan untuk memudahkan proses generasi konsep

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Proses generasi konsep mulai dengan satuan spesifikasi target dan kebutuhan pelanggan dan mengakibatkan satu set konsep produk dari regu akan membuat suatu pemilihan yang akhir.

Suatu konsep produk adalah suatu pendekatan uraian tentang teknologi, prinsip kerja, dan format dari produk itu [2]. Ini merupakan suatu uraian yang ringkas tentang bagaimana produk akan mencukupi kebutuhan pelanggan. Suatu konsep pada umumnya dinyatakan sebagai sket atau sebagai suatu model tiga dimensional ringkasan uraian naskah [3]. Derajat tingkat kepuasan suatu produk membuat puas pelanggan serta dapat dengan sukses diperdagangkan tergantung kepada suatu ukuran tinggi dari mutu yang mendasari konsep.

Suatu konsep yang baik adalah kadang-kadang kurang baik diterapkan di tahap pengembangan yang berikut, tetapi suatu konsep yang lemah dapat jarang dikembangkan untuk mencapai sukses komersil. Generasi konsep secara relatif murah dan bisa dilakukan secara relatif dengan cepat,perbandingan bagi dari proses pengembangan. Proses untuk generasi konsep bisa gunakan dengan kata-kata sebagai berikut yang diusulkan oleh [7] Eppinger dan Ulrich ( 1995) (lihat Gambar 2-2) sebuah proses evaluasi serupa dengan yang yang digunakan oleh [6] Ullman ( 1997) yang ditunjukkan di Gambar 2-3.

Metoda generasi konsep dapat juga diperkenalkan sebagai lima langkah metoda ( lihat Gambar 2-3).

a. Langkah 1: Memperjelas masalah. b. Langkah 2: Mencari secara eksternal. c. Langkah 3: Mencari secara internal.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

d. Langkah 4: Menyelidiki secara sistematis. e. Langkah 5: Mencerminkan solusi dan proses.

Gambar 2-2 Langkah-Langkah Proses Evaluasi dan Konsep Generasi (Ullman ,1997) Problem decomposition

Explore for ideas

External to team

Internal to team Brainstorming

Explore systematically Morphological chart

Absolute criteria

Go-no-go screening

Relative criteria Pugh concept selection

Decision matrix Analytic hierarchy

process

Best concept

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 2-3 Lima Metode Konsep Generasi (Ulrich & Eppinger, 1995)

1. Clarify the problem • Understanding

• Problem decomposition • Focus on critical subproblems

2. Search externally • Lead users • Experts • Patents • Literature • Benchmarking

3. Search internally • Individual • Group

4. Explore systematically • Classification tree • Combination table

5. Reflect on the solutions and the process

• Constructive feedback

Existing concepts New concepts

Subproblems

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

2.3 Disain Akhir

Disain akhir yang harus dilakukan ketika pekerjaan menggambar produksi adalah lengkap dan siap untuk dilepaskan untuk dapat diproduksi. Dalam banyak kasus pengujian prototipe telah diselesaikan dengan baik. Tujuan desain yang akhir adalah untuk membandingkan desain lama terhadap yang paling dibaharui versinya dari spesifikasi desain produk (PDS) dan suatu disain ditinjau ulang daftar alat, material serta untuk memutuskan apakah disain adalah siap untuk produksi.

Suatu disain yang efektif terdiri dari tiga unsur [5] :

1. Masukan dokumen untuk disain yang akhir terdiri dari dokumen seperti PDS, mutu berfungsi penyebaran (QFD) analisa mengendalikan analisis teknis seperti analisa unsur yang terbatas (FEA) dan komputasi dinamika alir (CFD), analisa material yang digunakan dan gaya kegagalan (FMEA), perencanaan mutu, analisa ketahanan termasuk hasil dari kecakapan menguji, pekerjaan menggambar perakitan dan detil, dan spesifikasi produk, dan berharga proyeksi. Dokumentasi ini dapat sangat besar dan itu bukanlah semua dicakup di disain yang akhir. Unsur-Unsur yang penting akan telah ditinjau sebelumnya dan mereka akan bersertifikat di desain yang akhir. Masukan yang penting yang lain pemilihan dari orang-orang siapa yang akan tinjauan ulang. Mereka harus diberi hak untuk membuat keputusan tentang desain dan mempunyai tanggung jawab dan kemampuan untuk mengambil tindakan korektif.

2 Suatu pertemuan yang efektif memproses pertemuan desain akhir harus secara formal tersusun dengan dengan baik direncanakan. Desain yang akhir lebih dari suatu audit berlawanan dengan tinjauan ulang yang lebih awal, yang lebih multi

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

fungsi memecahkan masalah. Pertemuan tersusun sehingga mengakibatkan suatu didokumentasikan penilaian dari desain itu. Desain yang akhir gunakan suatu daftar nama dari materi yang perlu untuk dipertimbangkan. Item masing-masing dibahas apakah itu lewat disain yang akhir. Pekerjaan menggambar, simulasi, hasil percobaan, FMEAs, dll., digunakan untuk dukungan evaluasi. Kadang-Kadang suatu 1-5 skala digunakan untuk persyaratan masing-masing tingkat, tetapi dalam suatu desain yang akhir adalah “atas atau bawah”” keputusan perlu untuk dibuat. Materi apapun yang tidak lewat tinjauan ulang berlabel seperti materi tindakan dan nama dari individu yang bertanggung jawab.

3 Suatu keluaran yang sesuai dari desain yang akhir adalah suatu keputusan seperti pada produk adalah siap untuk dilepaskan ke departemen Produksi. Kadang-kadang keputusan untuk memproses adalah bersifat sementara,, dengan beberapa isu yang terbuka yang perlu untuk dipecahkan, hanyalah penilaian perubahan dapat dibuat sebelum peluncuran produk.

2.4 Proses Pembuatan Material Polimer dan Karet Alam

Polietilen dibuat dengan jalan dengan polimerisasi gas etilen yang dapat dengan memberi hidrogen gas petrolium pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilen yang digolongkan menjadi polietilen tekanan tinggi, tekanan medium, dan tekanan rendah oleh tekanan pada polimerisasinya atau masing – masing menjadi polietilen masa jenis rendah (LDPE) dengan masa jenis 0,910 – 0,926, polietilen masa jenis tinggi (HDPE) dengan masa jenis 0,941 – 0,965, menurut

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

masa jenisnya karena sifat – sifatnya erat hubungannya dengan masa jenisnya (kristalinitas). Termasuk polipropilen yang semua disebut poliolefin. Penggunaan polietilen pada temperatur rendah bersifat fleksibel tahan impak dan tahan bahan kimia. Karena itu dipakai untuk berbagai keperluan termasuk untuk pembuatan berbagai wadah, alat dapur, berbagai barang kecil, botol- botol, tempat minyak tanah, film, isolator kabel listrik termasuk marka kerucut [8]

Base dan strip base dibuat dari karet alam, ini dibuat dari sari getah pohon. Sari yang berupa susu dipanaskan sampai kering untuk dibuat karet mentah kemudian dimastikasi, diplastiskan agar dapat diproses dengan lebih mudah, dan dicampur pengisi karbon hitam, zat pewarna, belerang, dibuat campuran, dibentuk dengan tekanan dan divulkanisasi oleh reaksi penyilangan sambil dipanaskan untuk mendapatkan cetakan. Karet alam dianggap polimer dari poliisopren, di lain pihak konfigurasi lintas yaitu guttapercha, tak seperti karet sifatnya melainkan berupa resin kaku karena struktur ruangnya berbeda meskipun struktur kimiannya sama. Karet alam baik dalam kekenyalan, tinggi kekuatan tariknya dan rendah titik transisi gelasnya (Tg kira – kira -78 0C) yang menunjukan kekenyalan karet yang

menguntungkan pada temperatur biasa.

2.5 Pengujian Impak Prinsip Ayunan Bola Beton

Tujuan eksperimen ini adalah mengumpulkan data pada energi minimum impak (gambar 2.4) membuat marka kerucut terjatuh. Data eksperimen didapat energi impak minimum diperlukan menjatuhkan kerucut dengan perbedaan ketinggian vertikal ke pusat bola semen. Dengan pendekatan empiris dengan asumsi sebuah

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Bandul, dengan massa m diikiatkan pada sebuah tali dengan panjang L (gambar 2.4). Kemudian massa ini ditarik kesamping sehingga tali membentuk sudut 0 dengan sudut vertikal dan dilepas dari keadaan diam.

Gambar 2.4 Empiris Prinsip Ayunan Bola Jatuh

Kedua gaya yang bekerja pada beban (dengan mengabaikan hambatan udara) adalah gaya gravitasi mg, yang bersifat konservatif, dan tegangan T, yang tegak lurus terhadap gerakan dan karena itu tidak melakukan kerja. Oleh karena itu, dalam persoalan ini energi mekanik sistem beban-bumi adalah kekal.

Kita pilih energi potensial gravitasi bernilai nol didasar ayunan. Awalnya beban berada pada ketinggian h didasar ayunan dan diam. Energi kinetiknya bernilai

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

nol dan energi potensial sistem bernilai mgh. Energi total awal dari sistem adalah : mgh

Ui Ki

Ei = + =0+

Ketika bandul berayun turun, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Maka energi akhir dari dasar ayunan menjadi :

2 2 2 1 0 2 1 mv mv Uf Kf

Ef = + = + = Selanjutnya kekekalan energi memberikan :

mgh mv Ei Ef = = 2 2 1

dan untuk mendapatkan kelajuan yang dinyatakan dalam sudut awal 0, harus dihubungkan h dengan 0. Jarak h berhubungan dengan 0 dan panjang bandul L melalui

) cos 1 (

cosθ₀ = − θ₀ =

=L L L

h

Sehingga energi yang diberikan ayunan bandul ke marka kerucut yang akan di uji adalah : h g m Ef Ei Ef ∆ = = . .

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini terbagi dalam empat tahap yaitu :

1 Mengevaluasi marka kerucut komersial serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut komersial dilakukan di Magister Teknik Mesin USU.

2 Mengevaluasi marka kerucut yang design ulang dengan dasar karet serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut dengan dasar karet di Magister Teknik Mesin USU.

3 Mendapatkan kekuatan material pada bagian – bagian marka kerucut dengan bahan dasar karet terhadap pengaruhnya stabilitas marka kerucut di Magister Teknik Mesin USU..

4 Menyelidiki respons dan distribusi tegangan yang terjadi pada marka kerucut akibat beban impak di IC Star USU.

3.2 Variabel yang diamati

Adapun variabel yang akan diamati dalam penelitian ini terbagi menjadi dua. Pertama adalah variabel untuk uji statik yang menghasilkan beberapa sifat mekanik material marka kerucut. Kedua adalah variabel untuk uji struktur marka kerucut

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

terhadap beban impak. Secara keseluruhan variabel yang diamati pada penelitian ini adalah :

1. Mendapatkan pengaruh akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut komersial.

2. Mendapatkan pengaruh akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut yang design ulang.

3. Tegangan tarik maksimum spesimen uji statik ( ts)

4. Mendapatkan kelenturan maksimum karet yang digunakan.

5. Mendapatkan distribusi tagangan pada permukaan marka kerucut dengan dasar karet.

3.3 Bahan Marka Kerucut

Untuk mempermudah mendapatkan respon marka kerucut terhadap beban eksternal sehingga pada riset ini diproduksi jenis marka kerucut yang karakteristiknya mendekati sifat mekanik marka kerucut. Marka kerucut diambil dari hasil poduksi komersial (gambar 3.1) dengan memotong sebagian marka kerucut kemudian diambil kerucutnya yang ditampilkan pada gambar 3.2 yang berbahan dasar plastik jenis LDPE. Sedangkan basenya menggunakan material berbahan dasar karet dan juga menggunakan 4 buah strip yang diikatkan antara kerucut dan base sehingga stabilitas marka kerucut dapat kendalikan karena strip karet menggunakan variasi pemasangan lubang pengikat sehingga dapat dibuat sesuai kebutuhan.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.1 Marka Kerucut Komersial

(a) Dimensi, (b) Marka Kerucut Komersil

Alas dasar dari marka kerucut tadi tidak dipakai tetapi digantikan dengan alas dasar berbahan karet alam yang akan dilakukan kerjasama dengan PTPN III dan alas dasar tersebut memakai lembaran karet yang diberi jarak lubang digunakan untuk stabilitas marka kerucut sehingga marka kerucut tidak mudah mengalami kejatuhan

Gambar 3.2 Kerucut Komersial Terpotong

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

3.4 Pembuatan spesimen uji tarik

Untuk mendapatkan sifat mekanik material karet tersebut, maka terlebih dahulu disiapkan spesimen berbentuk jomini dan karet untuk diuji statik dan impak. Prosedur pembuatan spesimen jomini dan karet meliputi dua proses utama, yakni persiapan dan pembentukan. Setelah proses persiapan dilaksanakan, maka dilanjutkan dengan proses pembentukan sesuai spesiemen alat uji dengan berbahan karet yang bekerjasama dengan PTPN III yang akan digunakan untuk alas dasar dan lembaran karet yang akan diberi jarak pengikat lubang.

Ukuran spesimen plat di tunjukkan pada Gambar 3.3 kemudian karet yang sudah diproduksi berupa bentuk lembaran dicetak sesuai ukuran yang telah ditentukan menghasilkan bentuk seperti gambar 3.4 yang dapat digunakan untuk uji tarik statik

Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik Statik Material Karet (mm)

25

115

2

40

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.4 Pencetakan Spesiemen Uji Tarik Statik Metode kerjanya adalah :

1. Material karet dipotong dengan menggunakan cetakan (moulding) sesuai standard ASTM D412 (gambar 3.4).

2. Spesiemen uji tarik dipasangkan ke pengikat uji tensile. 3. Setting kecepatan uji tarik 50 mm/menit

4. Pasang kertas grafik ke plotter untuk mencatat pergerakan gaya terhadap elongation.

5. Dicatat ultimate strength dan elongation.

Data yang diperoleh dari uji statik dan impak antara lain : a. Modulus Young, E (GPa)

b. Nisbah Poisson, v

c. Kekuatan Tarik Statik, St (MPa)

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Informasi di atas akan digunakan dalam simulasi komputer, menggunakan Ansys, untuk mendapatkan :

a. Kontur Tegangan

b. Klarifikasi kegagalan marka kerucut c. Ukuran yang optimum

Hasil simulasi diharapkan akan menjadi masukan bagi perbaikan desain dan pabrikasi marka kerucut generasi berikutnya.

3.5 Mengukur berat jenis karet

Tujuan pengukuran ini untuk mendapatkan berat jenis dengan mengukur massa dan volume alas dasar karet dan lembaran karet diukur untuk menghitung berat jenis material. Data ini diperlukan sebagai masukkan untuk simulasi komputer. Terdapat dua perbedaan metode dipakai menentukan berat jenis untuk mereduksi banyak kesalahan pengukuran.

Metode kerjanya adalah :

1. Porsi kecil material karet diambil dari alas dasar karet dan lembaran karet kemudian diukur beratnya masing – masing kemudian di catat.

2. Isi air ke dalam gelas ukur dan dicatat volume air.

3. Masukkan porsi kecil karet ke dalam gelas ukur yang telah diisi dengan air kemudian dicatat volume gelas ukur.

4. Volume dari karet tersebut didapat dengan cara menghitung selisih dari volume gelas ukur yang telah dimasukkan karet dan air dengan hanya air saja.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

5. nilai volume dan massa setiap porsi dipakai menghitung berat jenis material, memakai per , berat jenis = massa / volume

3.6 Uji alas dasar karet dan lembaran karet diberi jarak lubang

3.6.1 Uji kelenturan alas dasar karet akibat pengaruh gravitasi

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengukur kelenturan alas dasar karet akan kendor akibat pengaruh gravitasi sedangkan bagian – bagian dari marka kerucut ditunjukan gambar 3.5. Pengujian dilakukan akibat pengaruh gravitasi dengan variasi panjang bahan sesuai metode kerja yang ditunjukan gambar 3.6. Adapun metode kerjanya adalah :

1. Alas dasar karet diikat (fix) ke pengikat dengan memakai 2 atau 3 pengikat. 2. Panjang alas dasar karet dikembang dari sisi bidang datar kemudian diukur. 3. Lima titik ditandai pada bagian depan alas dasar karet.

4. Jarak vertikal dari setiap titik ini ke puncak alas dasar/base karet diukur. 5. Variasi panjang dari base terhadap pengaruhnya gaya gravitasi diukur sesuai

langkah 4.

6. Variasi pengukuran dilakukan dengan cara mengukur kelenturan titik – titik acuan terhadap panjang karet base (titik acuan pannjang karet base adalah bidang datar)

7. Setiap titik acuan diukur terhadap bidang datar.

8. Langkah 2 ke 4 diulang memakai nilai tanpa didukung panjang alas dasar karet.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.5 Detail Marka Kerucut

(a) Kerucut (b) Alas Dasar Karet (c) Lembaran Karet

(d) Marka Kerucut Base Dengan Mortal

Gambar 3.6 Uji Kelenturan Pengaruh Gravitasi

3.6.2 Test alas dasar karet dengan sebuah arah gaya keatas

Pembentukan alas dasar karet yang akan dibentuk sesuai gambar 3.7 dimana karet yang berupa masih dalam bentuk lembaran – lembaran dengan kekerasan yang

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

telah ditentukan dipress dengan moulding dengan hasil seperti gambar 3.8. Marka kerucut yang dirancang baik juga mempertimbangkan jumlah berat/beban di dasar untuk tujuan meningkatkan stabilitas dari marka kerucut lalu lintas. Penyelidikan prilaku mekanik perlu dilakukan untuk melihat stabilitas marka kerucut sehingga tidak hanya ditingkatkan menggunakan strategi desain yang baik. Pengujian ini menentukan hubungan diantara deformasi alas dasar karet akibat gaya internal. Metode kerja yang dilakukan adalah :

1. Alat dirancangkan melindungi diterapkan gaya eksternal tegak lurus dengan lantai terhadap alas dasar karet mengalami bengkok.

2. Alas dasar karet ditempatkan pada panggung kotak kayu. Sebuah papan tipis difix ke sisi permukaan alas dasar karet dipakai untuk menaikkan.

3. Satu ujung tali plastik diikat ke papan plastik. Pusat berat dilengkapi ke ujung tali

4. Base karet marka kerucut di letakkan pada bidang datar kemudian ditumpu 5. Base karet diikat dengan tali kemudian terhubung ikatannya dengan lifting

pemberat.

6. Variasi pengukuran dilakukan dengan cara mengukur tinggi base karet terangkat akibat pemberat dari liffting (titik acuan tinggi base karet adalah bidang datar)

7. Pengukuran dilakukan dengan variasi pemberat.

8. Berat pemberat makin ditambahkan dan sudut bending alas dasar karet dicatat. 9. Langkah diatas diulangi tanpa pengikat dan test diatas diulangi 3 kali.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.7 Dimensi Base Karet Marka Kerucut

Gambar 3.8 Base Marka Kerucut

210 mm 310 mm

210 m

m

310 m

m

280 mm

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

3.6.3 Uji kelenturan strip karet

Pembentukan alas strip karet yang akan dibentuk sesuai gambar 3.9 dimana karet yang berupa masih dalam bentuk lembaran – lembaran dengan hardness yang telah ditentukan dipress dengan moulding dengan hasil seperti gambar 3.10. Tujuan eksperimen ini ditentukan kekakuan dan bending modulus lembaran karet untuk dipakai simulasi komputer adapun metode kerjanya adalah :

1. Karet strip marka kerucut di letakkan pada bidang datar kemudian ditumpu 2. Variasi pengukuran dilakukan dengan cara mengukur panjang stirp (titik

acuan pannjang karet base adalah bidang datar)

3. Pengukuran dilakukan dengan variasi lebar strip 30 mm, 40 mm, 50 mm. 4. Tanpa didukung panjang lembaran karet dan depleksi akhir lembaran

ditentukan.

5. Langkah 1 da n 2 diulang dengan lebar lembaran terhadap panjang strip.

Gambar 3.9 Dimensi Strip Karet Marka Kerucut

30 m

m

160 mm

12mm

15 m

m

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.10 Sampel Lembaran Karet Yang Diberi Lubang

Gambar 3.11 menampilkan strip karet mempunyai tebal 6,8 mm yang telah terbentuk sesuai ukuran yang diinginkan kemudian dibuat 3 buah lubang untuk digunakan sebagai pengikat antara strip karet dan base karet. Setiap lubang dibuat dengan ukuran diameter 8 mm dengan jarak lubang sesuai gambar 3.9 dan pemasangan lubang dengan baut pengikat dibantu ring dan mur.

Gambar 3.11 Pembuatan Lubang d = 8 mm Untuk Pemasangan ke Base

6,

8

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Sedangkan gambar 3.12 menunjukan pembuatan lubang dengan berdiameter 5 mm yang bertujuan untuk menyatukan strip karet dengan kerucut komersial yang telah dipotong sehingga kerucut dapat terikat dengan baik. Pembuatan lubang pengikat dibuat 2 buah lubang dengan jarak antar lubang masing masing 12 mm. Pemasangan lubang dengan mengunakan baut serta ring dan mur.

Gambar 3.12 Pembuatan Lubang d=5 mm Strip Untuk Pemasangan ke Kerucut

3.7 Perakitan marka kerucut

3.7.1 Tujuan

Marka kerucut terdir dari base, strip dan kerucut yang terpisah – pisah sehingga perlu dilakukan penyambungan. Tujuan dari perakitan ini adalah mendapatkan titik penyambungan yang baik seperti keseimbangan dan performace. Adapun penyambungan dilakukan dengan menggunakan baut, mur dan ring untuk menyatukan base dengan strip, strip dengan kerucut.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

3.7.2 Metode kerja

1. Base marka kerucut dibuat 1 (satu) lubang pada daerah 4 (empat) sisi dengan diameter 8 mm dengan jarak lubang antar lubang yang sama.

2. Strip yang panjang = 160 mm ; lebar = 30 mm ; tebal 6,8 mm diberi lubang dengan jarak antar lubang 12 mm dari titik tengah diameter. Adapun jarak lubang 1 = 88 mm, lubang 2 = 106 mm dan lubang 3 = 122 mm.

3. Penyambungan dilakukan dengan baut, mur serta ring dengan cara memasukkan ke lubang yang sudah tersedia kemudian dikunci.

4. Kerucut dibuat 2 (dua) lubang berdiameter 5 mm pada setiap sisi dengan melihat posisi strip yang terpasang dengan base dengan jarak yang sama.

5. Ujung strip base dibuat 2 (dua) lubang berjarak 15 mm dan dari ujung strip berjarak 10 mm.

6. Kerucut dan strip disambung dengan memakai baut, mur serta ring dengan cara memasukkan ke masing lubang kemudian dikunci.

7. Pemasangan selesai dengan baik jika keseimbangan dan performance marka kerucut sesuai yang diinginkan.

3.8 Pengujian Impak

3.8.1 Pengujian impak dengan ayunan bola beton

Tujuan eksperimen ini adalah mengumpulkan data pada minimum impak membuat marka kerucut terjatuh. Awal prosedur bola semen dan tali baja (berat total kira2 8,5 kg) dipakai menjatuhkan marka kerucut. Konstruksi serta ukuran alat uji ayunan bola beton dtampilkan pada gambar 3.13.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Satu tali plastik diikatkan dengan besi yang ditumpu dengan kuda – kuda konstruksi kayu 2 x 4 inch dan dipasang 2200 mm dari atas lantai serta memakai kaki penumpu dari baja UNP 10. Bola semen diikat ke ujung tali baja sehingga bola tergantung di udara .Tinggi vertikal dari lantai dari pusat bola dikontrol dan dicatat sedangkan untuk menjaga agar ayunan tali baja tidak terjadi pembelokkan arah maka dibuatkan dua buah pipa dibuat terpisah disesuaikan dengan ketebalan tali baja sehingga tali baja akibat ayunan tetap pada jalurnya ditampilkan pada gambar 3.14. Dengan bola digantung dalam keadaan statis, marka kerucut ditempatkan di lantai maka permukaan kerucut disentuh bola. Bola semen diayun dengan menjaga lintasan ayunannya memakai jalur tali baja serta diukur ketinggian dan menghasilkan jatuhnya marka kerucut. Jarak horizontal dari pusat bola ke titik impak dengan kerucut dicatat dengan variasi ketinggian.Tinggi jatuh bola semen variasi dan bertahap diulangi hingga jarak horizontal minimum yang dihasilkan ketika kerucut jatuh.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Awal prosedur bola semen (berat total kira2 8,5 kg) dipakai menjatuhkan marka kerucut dan jarak ayunan bola beton dari marka kerucut dicata sesuai dengan variasi panjang tali sesuai gambar 3.15 sehingga energi yang diberikan ke marka kerucut bervariasi.

Gambar 3.15 Impak Prinsip Ayunan Bola Metode kerja :

1. Satu tali baja difixed 2200 mm diatas lantai

2. Bola semen diikat ke ujung tali baja maka bola tergantung diudara tinggi vertikal dari lantai dari pusat bola dikontrol dan dicatat.

3. Dengan bola digantung dalam keadaan statis, marka kerucut ditempatkan di lantai sehingga permukaan kerucut disentuh bola akibat ayunan bola beton.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4. Bola semen di ayun kembali dengan diukur ketinggian dan menghasilkan kondisi jatuh atau tidaknya marka kerucut. Jarak horizontal dari pusat bola ke titik impak dengan marka kerucut dicatat.

5. Tinggi jatuh bola semen bervariasi dan bertahap serta diulangi hingga jarak horizontal minimum yang dihasilkan dalam kondisi marka kerucut jatuh.

3.8.2 Pengujian impak dengan kecepatan sepeda motor dan mobil

Tujuan eksperimen ini adalah mengumpulkan data pada stabilitas marka kerucut akibat beban impak yang diberikan oleh kecepatan berjalan dari sebuah sepeda motor dan mobil sehingga marka kerucut dapat terjatuh dan berpindah posisi. Penerapan adanya kemungkinan terjadinya sepeda motor tertabrak ke marka kerucut yaitu 260 mm terukur dari ban sepeda motor tetapi tidak membuat marka kerucut. Untuk dapat menjatuhkan suatu marka kerucut yaitu dengan memberikan bidang samping sepeda motor yaitu dengan ketinggian 465 mm. Pada kendaraan mobil yang bisa menjatuhkan marka kerucut yaitu dari samping bamper muka mobil yang mempunyai ketinggian bervariasi untuk setiap mobil antara lain 460 mm, 510 mm dan 550 mm. Adapun metode kerjanya adalah :

1. Sepeda motor diikatkan sebuah kayu setinggi 465 mm dan sebuah mobil digunakan dengan bamper muka ketinggian 550 mm.

2. Masing – masing marka kerucut diletakkan di atas dasar aspal yang rata. 3. Sepeda motor yang telah dipasang kayu pada bagian samping dijalankan

dengan kecepatan 20 km/jam serta dicatat kondisi marka kerucut yang telah langgar.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4. Kecepatan sepeda motor dilanjutkan dengan variasi kecepatan 30 km/jam, 40 km/jam dan 45 km/jam kemudian dicatat kondisinya untuk masing – masing marka kerucut.

5. Kemudian menggunakan mobil dengan tinggi bamper 550 mm dengan variasi sesuai point 3 dan 4 untuk masing – masing marka kerucut.

3.9 Simulasi Komputer

Simulasi komputer, dalam riset ini menggunakan metoda elemen hingga (MEH), bertujuan untuk membuktikan secara kwalitatif dan kwantitatif perilaku mekanik marka kerucut yang diuji. Dalam simulasi ini diperlukan beberapa data yang diperoleh dari hasil pengujian di laboratorium yaitu:

1. Model pembebanan pada simulasi MEH diambil dari grafik tegangan insiden hasil uji impak.

2. Data yang diperlukan antara lain sifat mekanik dari material yang digunakan untuk pembuatan marka kerucut.

3. Data lain yang diperlukan adalah dimensi dan geometri marka kerucut. 4. Constraint dan arah pembebanan juga memerlukan data masukan.

Dalam simulasi perlu dibuat model geometri marka kerucut. Bentuknya cukup komplek untuk dibuat dengan software yang digunakan untuk analisa MEH, sehingga diperlukan software tambahan untuk pemodelan tersebut yaitu dengan menggunakan software Solid Works. Contoh hasil solid modelling menggunakan SolidWorks (geometri dan ukuran sembarang) ditunjukkan pada Gambar 3.16.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Sedangkan untuk simulasinya akan menggunakan software Ansys dan Nastran ditunjukan Gambar 3.17 yang tersedia di IC-STAR USU sedangkan keluaran dari simulasi adalah distribusi tegangan. Pembentukan model simulasi terlebih dahulu dibuat dimensinya kemudian dilakukan pembuatan mesh sesuai dengan model yang dibuat yaitu model 3 – D.

Gambar 3.16 Model Marka Kerucut Komersil (Bahan Polimer)

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Simulasi pada gambar 3.17 merupakan studi awal dengan alas dasar dengan menggunakan Ansys dengan menggunakan mesh brick 20 node dengan jumlah elemen 328 dan node 2.768 sedangkan constraint dilakukan searah sumbu X, Y, dan Z tidak bergerak. Distribusi tegangan terjadi dari atas ke alas dasar sehingga didapat pada daerah alas dasar terjadi tegangan tekan.

Pada simulasi analisa dinamik ini merupakan klarifikasi distribusi tegangan dari pengujan marka kerucut dengan pemasangan strip base pada lubang ketiga sehingga di dapat penjalaran yang terjadi akibat beban impak yang diberikan pada marka kerucut.

Dasar perhitungan gaya sebesat 85 N diberikan marka kerucut dengan luasan sentuh 67.600 mm2 sehingga didapat tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut :

Gambar 4.54 menampilkan marka kerucut 3D penjalaran case 30 dengan jumlah elemen 20.926 dan jumlah node 42.101 dengan yang dikenai ayunan bandul bola beton seberat 8,5 kg dengan luasan 5 mm2 mengenai marka kerucut. Tegangan impak terjadi sebesar 85 N / 5 mm2 = 17 MPa diberikan 100 mm dari ujung atas kerucut yaitu di elemen 5203 mengenai marka kerucut dengan waktu penjalaran 880 x 10-3 detik dengan time per step 0.0088 detik ditunjukan gambar 4.53 kemudian constraint pinned dilakukan pada dasar base karet . Distribusi tegangan Solid Von Mises maksimum 13,749 MPa pada waktu 0.2552 detik.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 3.18 Langkah - langkah penelitian Mulai

Evaluasi marka kerucut

dengan base karet Evaluasi marka kerucut komersil

Pengujian impak

Ayunan bandul Kecepatan sepeda _{motor dan mobil} Pengujian hardness dan uji

tarik karet

Pengujian kelenturan : 1. Kelenturan strip karet 2. Kelenturan base karet

3. Kelenturan dari base karet akibat gaya eksternal

Perakitan marka kerucut dengan base karet

Pengujian impak

Ayunan bandul Kecepatan sepeda _{motor dan mobil}

Simulasi komputer

Kesimpulan

Selesai Pengujian marka kerucut base

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1Mengevaluasi marka kerucut komersial serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut komersial

4.1.1 Data eksperimen pengujian dengan ayunan bola beton

Tujuan eksperimen ini adalah mengumpulkan data pada minimum impak membuat marka kerucut terjatuh. Awal prosedur bola semen (berat total 8,5 kg) dipakai menjatuhkan marka kerucut serta jarak ayun bola semen dari marka kerucut dicatat.

Satu tali plastik diikatkan dengan besi yang ditumpu dengan kuda – kuda konstruksi kayu 2 x 40 inch dan dipasang 2200 mm dari atas lantai. Bola semen diikat ke ujung tali jadi bola tegantung diudara .Tinggi vertikal dari lantai dari pusat bola dikontrol dan dicatat. Dengan bola digantung dalam keadaan statis, marka kerucut ditempatkan jadi permukaan kerucut disentuh bola. Bola semen diayun kembali dengan diukur ketinggian dan menghasilkan jatuhnya marka kerucut. Jarak horizontal dari pusat bola ke titik impak dengan kerucut dicatat. Tinggi jatuh bola semen variasi dan bertahap diulangi hingga jarak horizontal minimum yang dihasilkan dalam kerucut jatuh.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Tabel 4.1 Menunjukan energi impak minimum yang diperlukan ke marka kerucut dengan perbedaan tinggi tali dari pusat bola. Gambar 4.1 menunjukan proses pengujian impak.

Tabel 4.1 Hasil Energi Impak Minimum

L = 2200 mm

Berat bola semen = 8,5 kg Unit = mm

Lo Xo (0) h1 h2 h=h2 – h1 U(joule)

1780 900 0,51 420 664,3 244,3 20,35

1710 1050 0,61 490 850,3 360,3 30,01

1640 1200 0.73 560 1082,2 522,2 43,5

1570 1350 0,86 660 1428,5 768,5 64,02

Pada tabel 4.1 menunjukan pengujian ayunan bandul beton 8,5 kg, panjang tali 1780 mm dan 1710 mm, energi impak sebesar 20,35 joule serta 30,01 joule terhadap marka kerucut sedangkan pada pengujian ketiga dengan panjang tali 1640 mm dan energi impak sebesar 43,5 joule. Pengujian ke empat dengan panjang tali 1570 mm dan energi impak 64,02 joule diberikan kepada marka kerucut dimana perhitungan sesuai dengan prinsip pada gambar 4.1.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 4.1 Pengujian Impak

Ekperimen ini adalah umumnya pengujian impak dengan variasi panjang tali sesuai pengetesan mempunyai energi ayunan bandul yang bervariasi. Data ekesperimen dicatat pada tabel 4.2 dan juga ditunjukan oleh gambar 4.2 marka kerucut komersial dengan rancangan yang ada digunakan juga ditest dalam eksperimen ini sebagai pembanding diantaranya.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Tabel 4.2 Data Pengujian Impak

Test

L= 2200 mm

Berat bola semen 8,5 kg unit = mm

L0 X0 (0) H1 H2 h=h2-h1 U(joule) Jatuh

A (2,699kg)

Standard komersil

1780 900 30,4 420 664,3 244,3 20,35

Tidak

1710 1050 37.9 490 850,3 360,3 30,01 Ya 1640 1200 47 560 1082,2 522,2 43,5 Ya 1570 1350 59.3 660 1428,5 768,5 64,02 Ya

Gambar 4.2 menunjukan pengujian marka kerucut komersial yang mengalami jatuh pada pengujian kedua.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Pada marka kerucut standard komersil dengan pengujian ayunan bandul dengan panjang tali 1780 mm dan energi impak sebesar 20,35 joule marka kerucut tidak mengalami jatuh sedangkan pada pengujian kedua dengan panjang tali 1710 mm dan energi impak sebesar 30,01 joule marka kerucut mengalami jatuh.

4.1.2 Data eksperimen pengujian dengan kecepatan sepeda motor dan mobil

Ekperimen ini adalah umumnya pengujian impak dengan variasi kecepatan sepeda motor dan mobil terhadap stabilitas masing – masing marka kerucut. Data ekesperimen dicatat pada tabel 4.2 untuk pengujian menggunakan sepeda motor sedangkan tabel 4.3 pengujian menggunakan mobil berjalan dengan variasi kecepatan dan dua marka kerucut komersial dengan rancangan yang ada banyak digunakan juga ditest dalam eksperimen ini sebagai pembanding diantaranya.

Tabel 4.3 Data Pengujian Impak Dengan Kecepatan Sepeda Motor

Jenis marka kerucut

Kondisi Pengujian Impak (jatuh atau tidak) Kecepatan 20 km/jam Kecepatan 30 km/jam Kecepatan 40 km/jam Kecepatan 45 km/jam A (2,699kg) Standard komersil Jatuh (Posisi 1 m

bergeser)

Jatuh (Posisi 1,5 m

bergeser)

Jatuh (Posisi 3 m

bergeser)

Jatuh (Posisi 3 m

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Pada tabel 4.3 menunjukan pada marka kerucut standard komersil dengan pengujian kecepatan sepeda motor dengan kayu terpasang ditunjukan gambar 4.3 pada ketinggian 425 mm yang memukul masing – masing marka kerucut komersil serta membuat marka kerucut komersil mengalami jatuh tetapi membuat posisi peletakkan tempat marka krucut dengan dasar karet berubah dengan jarak bervariasi.

Gambar 4.3 Pengujian Kecepatan Sepeda Motor

Tabel 4.4 Data pengujian impak dengan kecepatan mobil

Jenis marka kerucut

Kondisi Pengujian Impak (jatuh atau tidak) Kecepatan 20 km/jam Kecepatan 30 km/jam Kecepatan 40 km/jam Kecepatan 45 km/jam A (2,699kg) Standard komersil Jatuh (Posisi 2 m

bergeser)

Jatuh (Posisi 3 m bergeser dan

base pecah)

Jatuh (Posisi 4 m beegeser dan

base pecah)

Jatuh (Posisi 4 m bergeser dan

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Pada tabel 4.4 menunjukan pada marka kerucut standard komersil dengan pengujian kecepatan mobil dengan ketinggian bamper 550 mm yang ditunjukan gambar 4.4 memukul masing – masing marka kerucut komesil serta membuat marka kerucut mengalami jatuh tetapi membuat posisi peletakkan tempat marka kerucut dengan dasar karet berubah dengan jarak bervariasi.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.2Mengevaluasi marka kerucut yang desain ulang dengan dasar karet serta pengaruhnya akibat beban impak terhadap stabilitas marka kerucut dengan dasar karet

4.2.1 Perakitan marka kerucut

Marka kerucut terdiri dari base, strip dan kerucut yang terpisah – pisah sehingga perlu dilakukan penyambungan. Tujuan dari perakitan ini adalah mendapatkan titik penyambungan yang baik seperti keseimbangan dan performace. Adapun penyambungan dilakukan dengan menggunakan baut, mur dan ring untuk menyatukan base dengan strip dan strip dengan kerucut.

Base marka kerucut dibuat 1 (satu) lubang pada daerah 4 (empat) sisi dengan diameter 8 mm dengan jarak lubang antar lubang yang sama. Penyambungan dilakukan dengan baut, mur serta ring dengan cara memasukkan ke lubang yang sudah tersedia kemudian dikunci (gambar 4.5).

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Strip yang panjang = 160 mm ; lebar = 30 mm ; tebal 6,8 mm diberi lubang dengan jarak antar lubang 12 mm dari titik tengah diameter. Adapun jarak lubang 1 = 88 mm, lubang 2 = 106 mm dan lubang 3 = 122 mm (gambar 4.6). Penyambungan dilakukan dengan baut, mur serta ring dengan cara memasukkan ke lubang yang sudah tersedia kemudian dikunci (gambar 4.7).

Gambar 4.6 Pembuatan Lubang Pada Strip

Kerucut dibuat 2 (dua) lubang berdiameter 5 mm pada setiap sisi dengan melihat posisi strip yang terpasang dengan base dengan jarak yang sama. Ujung strip base dibuat 2 (dua) lubang berjarak 15 mm dan dari ujung strip berjarak 10 mm. Kerucut dan strip disambung dengan memakai baut, mur serta ring dengan cara memasukkan ke masing- masing lubang kemudian dikunci (gambar 4.7).

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 4.7 Pemasangan Strip Dengan Kerucut (a) Empat Strip Karet Terpasang (b) Pemasangan strip

Gambar 4.8 Pemasangan Marka Kerucut

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Gambar 4.8 menunjukan pemasangan strip karet dengan base karet dan juga dengan kerucut yang telah diambil dari marka kerucut komersial. Pemasangan selesai dengan baik jika keseimbangan dan performance marka kerucut sesuai yang diinginkan yaitu kerucut dapat tegak stabil (gambar 4.9).

Gambar 4.9 Marka Kerucut

Tabel 4.5 Hubungan Dimensi Jarak Lubang

Diskripsi _{Lubang 1} Posisi lubang _{Lubang 2 Lubang 3}

Tinggi marka

kerucut 58,5 cm 60,5 cm 63,5 cm

Jarak lubang 88 mm 102 mm 122 mm

1. a. Berat marka kerucut komersil = 2,699 kg b. Tinggi marka kerucut komersil = 65 cm 2. Berat marka kerucut base karet = 3,102 kg 3. Berat base karet = 1,935 kg 4. Berat strip = 0,0426 kg 5. Berat baut + mur + ring = 0,0589 kg

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4.2.2 Data eksperimen pengujian dengan ayunan bola beton

Ekperimen ini adalah umumnya pengujian impak dengan variasi panjang penghubung strip karet dengan kerucut dan base karet yang mempunyai perbedaan pengetesan. Data eksperimen dicatat pada tabel 4.6 dan juga ditunjukan dengan rancangan yang ada banyak digunakan juga ditest dalam eksperimen ini sebagai pembanding diantaranya.

Tabel 4.6 Data Pengujian Impak

Test

L= 2200 mm

Berat bola semen 8,5 kg unit = mm

L0 X0 (0) H1 H2 h=h2-h1 U(joule) Jatuh Pergeseran

(mm)

Lubang 1 (panjang bebas 88 mm)

1780 900 30,4 420 664,3 244,3 20,35 Tidak 46

1710 1050 37.9 490 850,3 360,3 30,01 Tidak 60

1640 1200 47 560 1082,2 522,2 43,5 Ya 92

1570 1350 59.3 660 1428,5 768,5 64,02 Ya 118

Lubang 2 (panjang bebas 106 mm)

1780 900 30,4 420 664,3 244,3 20,35 Tidak 58

1710 1050 37.9 490 850,3 360,3 30,01 Tidak 78

1640 1200 47 560 1082,2 522,2 43,5 Ya 108

1570 1350 59.3 660 1428,5 768,5 64,02 Ya 135

Lubang 3 (panjang bebas 122 mm)

1780 900 30,4 420 664,3 244,3 20,35 Tidak 65

1710 1050 37.9 490 850,3 360,3 30,01 Tidak 87

1640 1200 47 560 1082,2 522,2 43,5 Tidak 120

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

1: Solid Z Normal Stress, Element 5022

2: Solid Z Normal Stress, Element 5120

3: Solid Z Normal Stress, Element 5590

.5262E+6 .3083E+6 .0903E+6 .8724E+6 .6544E+6 .4365E+6 .2185E+6 .0006E+6 .8261E+5 .6466E+5 .4672E+5 .2877E+5 .9183E+4

0. 0.0407 0.0814 0.122 0.163 0.204 0.244 0.285 0.326 0.366 0.407 0.448 0.488 0.529 0.57 0.611 0.651

Set Value

Gambar 4.69 Grafik Solid Z Normal Stress Marka Kerucut Distribusi Tegangan Dengan Waktu 0,88 detik

4.5.4.2 Klarifikasi distribusi tegangan akibat perubahan penyerapan energi yang diberikan ayunan bola beton

Pada tabel 4.19 menunjukan tegangan yang terjadi akibat tegangan impak yang menjalar dari atas marka kerucut menjalar ke bawah mendekati base dari marka kerucut dengan jarak bervariasi untuk setiap elemennya sehingga di dapat nilai tegangan maksimum untuk tegangan VonMises, Normal sumbu-X, Normal sumbu-Y dan Normal sumbu-Z.

Tabel 4.19 Tegangan Pada Setiap Elemen Dengan Variasi Jarak Elemen Posisi

(mm)

Tegangan maksimum (MPa)

VonMises Sumbu-X Sumbu-Y Sumbu-Z

Beban minimal

85 N

5022 (titik a) 200 6,112 -2,039 -1,700 -1,436

5120 (titik b) 400 2,359 0,1125 2,347 0,165

5590 (titik c) 600 0,393 0,0500 0,1005 0,089

a b c

Elemen 5120 Elemen 5590

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

Tegangan maksimum yang terjadi pada marka kerucut tegangan VonMises sebesar 6,112 MPa pada elemen 5022 (titik a) sehingga semakin ke bawah mendekati base marka kerucut maka semakin kecil distribusi tegangan yang terjadi. Tegangan maksimum sumbu – X sebesar 0,112 MPa pada elemen 5120 (titik b), tegangan maksimum sumbu – Y sebesar 2,347 MPa pada elemen 5120 (titik b) dan tegangan sumbu – Z sebesar 0,165 MPa pada elemen 5120 (titik b).

Penggunaan strip terbuat dari karet dapat menyerap dan menjaga stabilitas dari marka kerucut sehingga menambah kekuatan pengaruh beban impak yang diberikan ke marka kerucut yang dapat menyerap energi impak yang diberikan. Stabilitas dari marka kerucut memperhitungkan dari berat dari base sehingga dapat memberikan kekuatan pergeseran posisi dan contsraint dari marka kerucut dari simulasi dapat dilihat dari distribusi tegangan mengalami pertambahan akibat pengaruh dari beban impak yang diberikan

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1 Marka kerucut komersial ketahanan pemakaian kurang dari 1 tahun sedangkan persyaratan teknis jendral perhubungan darat ketahan pemakaian 5 tahun. Pengujian impak dengan ayunan bandul dengan energi 30,01 joule sudah membuat kondisi stabilitas kurang baik yaitu jatuh kemudian uji impak dengan kecepatan sepeda motor dan mobil dengan kecepatan 20 km/jam, 30 km/jam, 40 km/jam dan 45 km/jam sudah membuat stabilitasnya menjadi jatuh serta posisinya sudah bergeser sejauh minimal 1 m .

2 Marka kerucut yang di design ulang ketahanan pemakaian lebih dari 5 tahun dan pengujian impak dengan ayunan bandul dengan energi 43,5 joule tidak membuat stabilitasnya menjadi jatuh kemudian pengujian dengan kecepatan kendaraan bermotor dan mobil dengan kecepatan 20 km/jam, 30 km/jam, 40 km/jam dan 45 km/jam membuat stabilitasnya menjadi jatuh tetapi posisinya tidak bergeser dari tempat semula.

3 Strip karet hardness 79 – 81 D dengan ukuran lebar 30 mm tebal 6,8 mm lebih lentur dari pada lebar 40 mm dan lebar 50 mm sedangkan base karet mempunyai sifat lentur jika dibanding base berbahan beton ataupun marka kerucut komersial serta juga kelebihannya berat base karet lebih kecil.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

4. Simulasi menunjukan bahwa tegangan normal maksimum sumbu – X sebesar 0,112 MPa (node 5120 titik b), tegangan normal maksimum sumbu – Y sebesar 2,347 MPa (node 5120 titik b), tegangan normal maksimum sumbu – Z sebesar 0,165 MPa (node 5120 titik b) dan tegangan maksimum VonMises sebesar 6,112 MPa (node 5022 titik a. Hasil klarifikasi respon dinamik pada tiga titik menunjukkan distribusi tegangan yang terjadi semakin kecil mendekati dasar marka kerucut.

5.2 Saran

1 Marka kerucut base karet mempunyai ukuran lebih kecil dari base komersial sehingga jika base karet ditambah ukuran luasannya dan volumenya maka base karet tersebut mempunyai stabilitas yang bertambah.

2 Sebaiknya pemilihan bahan harus memperhatikan harga ke ekonomisan serta kekuatan produk yang diinginkan sesuai kondisi di tempat yang akan digunakan.

3 Pemilihan bahan strip dan base marka kerucut dapat digunakan dengan bahan yang lain misalkan strip harus mudah lentur dan base lebih kaku serta mempuyai kelenturan juga.

4 Strip mempuyai ukuran lebih panjang lebih baik sedangkan base mempunyia ukuran volume lebih besar lebih baik.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Johnson, W, Impact Strength of Material, Edward Arnold, London 1972 [2] Cross, N. (1989) Engineering Design Methods: John Wiley & Sons. [3] Jones, J. C. (1984) Developments in Design Methodology: Wiley,

Chichester.

[4] Brannan, B. (1991) Six sigma quality and DFA: Boothroyd and Dewhurst DFMATM Insight2(1):1-3.

[5] Roozenburg, N. F. M. & Eekels, J. (1991) Product Design: Fundamentals and Methods: John Wiley & Sons.

[6] Ullman, D. G. (1997) The Mechanical Design Process: Mc Graw-Hill, New York.

[7] Ulrich, K. & Eppinger, S. (1995) Product Design And Development: McGraw-Hill.

[8] Meyer, Marc, A.,Dynamic Behavior of Materials, 1994.

[9] Daimaruya, M., Kobayashi, H., and Bustami Syam, Impact Tensile Strength of Brittle Materials, Proc. Of Int. Conf. on Adv. Tech. In Exp. Mech. (ATEM’96), Nov.1995, Tokyo, Japan, pp.296 – 274

[10] Yanagihara, N., Theory of One Dimensional Elastic Wave for The

Measuremnet of the Impact Force, Bulletin of JSME, vol. 43, 1977, pp. 40 – 48.

Weriono : Desain Marka Kerucut Lalu Lintas Jalan Dengan Dasar Karet Dan Penyelidikan Prilaku Mekanik Akibat Beban Impak, 2009.

[11] Clark, DS., The Behaviours of Metal under Dynamic Loading, Trans. Amer. Soc. Metals, 46, 1954, 34.

[12] Chung Fu Wang, Design of A StableTraffic Cone, Master A Thesis, Waikato University of Waika to, Japan, June 2006.