Desain Ulang Marka Kerucut dengan Dasar Beton

Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Untuk memudahkan respon marka kerucut terhadap beban eksternal, maka marka kerucut diambil dari hasil poduksi komersial dengan memotong bahagian bawah kaki marka kerucut kemudian diambil kerucutnya. Kemudian kaki marka kerucut tersebut dirangkai sedemikian rupa dengan menambahkan beton sebagai dasar yang memiliki kuat tekan yang relatif tinggi dibandingkan kuat tariknya, dengan demikian terjaga stabilitas kerucut jika terkena pembebanan eksternal sehingga kerucut tidak mudah jatuh. Marka kerucut lalu lintas yang dikembangkan di sini meliputi banyak parameter dan variabel, sebagai contoh kekakuan dari badan kerucut, kekuatan tekan dari beton dan kekuatan tarik dari dasar yang terbuat dari karet. Semua parameter ini secara langsung atau secara tidak langsung mempengaruhi resultan perancangan marka kerucut ini. Dalam menetapkan suatu model dan menyelesaikan analisa, perolehan relevan data untuk memberi makna ke dalam model adalah sangat penting. Berikutnya adalah eksperimen dengan data, dan nilai-nilai unsur dasar untuk analisa dan simulasi lebih lanjut.

3.3. Desain Ulang Marka Kerucut dengan Dasar Beton

Sebelum kita melakukan proses desain ulang, terlebih dahulu kita persiapkan bahan-bahan material yang akan kita uji. Pada proses desain ulang ini peneliti menggunakan karet alam sebagai strip base, dan beton sebagai dasarnya. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 3.3.1. Pembuatan spesimen uji tarik dan impak Karet alam yang dibuat sebagai material strip base marka kerucut ini diproses dengan menambahkan belerang 30 – 40 belerang, karbon hitam dan zat pewarna, dibuat campuran serta dibentuk dengan tekanan dan divulkanisasi oleh reaksi penyilangan sambil dipanaskan untuk mendapatkan benda cetakan. Proses pencetakan sesuai dengan ketebalan yang didinginkan yaitu lembaran karet ketebalan 5 mm sesuai standard material kemudian dilakukan penekanan serta pemanasan sesuai cetakan yang sudah dipola pattern. Karet alam yang diinginkan adalah material yang tidak terlalu mempunyai kekerasan terlalu rendah kekakuan tinggi dan mempunyai harga ke ekonomisan untuk dapat digunakan sehingga dipilih karet alam hardness 79 – 80 yang paling tinggi diproduksi di PTPN III. 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 sebagai strip base juga beton sebagai dasarnya. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik Karet Data yang diperoleh dari uji statik dan impak antara lain : a. Modulus Young, E GPa b. Nisbah Poisson, v c. Kekuatan Tarik Statik, S t MPa d. Kekuatan Tarik Impak, S it MPa Informasi di atas akan digunakan dalam simulasi komputer, menggunakan ANSYS, untuk mendapatkan : 40 2 5 115 2 Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 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. 3.3.2. Pengukuran 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 diambil dari alas dasar karet dan lembaran karet kemudian diukur beratnya. 2. Metode 1, prinsip Archimedes dipakai menentukan volume objek memakai buoyancy. 3. Metode 2, setiap objek ditempatkan ke pengukuran selinder partial diisi dengan air, mengubah tingkat air sesuai volume objek. 4. Nilai volume dan massa setiap porsi dipakai menghitung berat jenis material, memakai per. berat jenis = massa volume Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar. 3.4 Timbangan Digital Gambar 3.5 Pengukuran Dengan Gelas Ukur Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Tabel dibawah ini menunjukkan berat jenis karet pada strip base. Tabel 3.1 Pengujian Berat Jenis Karet Strip Base Metode Strip Karet Mg Vcm 3 Dgcm 3 Observasi 2,91 2,8 1,077 4,65 2,8 1,097 Rata – rata berat jenis 1,087 Dimana M = massa , V = volume, D = berat jenis 3.3.3. Pengukuran Uji Tarik Karet Pengujian tarik pada spesimen karet bertujuan untuk mengetahui sejauh mana kekuatan tarik maksimm karet dengan pembebanan tertentu yang diperoleh dari nilai yield point, ultimate strength point, breake point, dan elongation untuk memperoleh harga tegangan, regangan dan modulus young dari material. Mesin uji tarik yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tokyo Testing Machine MFG co.ltd Tokyo – Japan Electronic System Universal Testing Machine Type : SC – 2DE CAP : 2000 kgf Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Dalam penelitian ini Mesin tersebut menggunakan Kecepatan Testing : 50 mmmenit Beban : 100 kg Gambar. 3.6 Tokyo Testing Machine Type : SC – 2DE Langkah-langkah proses pengujian: 1. Material karet dipotong dengan menggunakan cetakan mouldingsesuai standart ASTM D 412 Gambar. 3.2 2. Spesimen uji tarik dipasangkan ke pengikat mesin pengujian Gambar 3.6 3. Atur kecepatan testing 50 mmmenit dan pembebanan maksimum 100 kgf. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 4. Letakkan kertas grafik pada meja plotter untuk mencatat besarnya tegangan dan regangan yang akan terjadi 5. Perhatikan angka yang muncul pada layar yang menunjukkan besar tegangan dan regangan yang terjadi. Gambar 3.7. Pemasangan Spesimen Karet Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 3.3.4. Pengukuran berat jenis beton Beton adalah material komposit yang rumit. Sebagai material komposit, sifat beton sangat tergantung pada sifat unsur masing-masing serta interaksi mereka. Ada tiga sistem umum yang melibatkan semen, yaitu pasta semen, mortal dan beton. Gambar 3.8. Unsur-Unsur Pembuat Beton Ketiga sistem tersebut dapat pula dipandang sebagai model komposit dengan 2 fase, yaitu fase matriks dan fase terurai. Kadang kala beton masih ditambah lagi dengan bahan kimia pembantu admixture untuk mengubah sifat-sifatnya ketika masih berupa beton segar fresh concrete atau beton keras. Beton mempunyai kuat tekan yang besar sementara kuat tariknya kecil. Pada struktur bangunan, beton selalu dikombinasikan dengan tulangan baja untuk + Beton Mortar Pasta semen Grouth Matriks Komposit Unsur Terurai Semen + Air + Agregat halus, misalnya pasir Agregat kasar, misalnya kerikil Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. memperoleh kinerja yang tinggi. Beton yang ditambahkan dengan tulangan baja menjadi beton bertulang reinforce concrete dan jika ditambah lagi dengan baja prategang akan menjadi beton pratekan prestressed concrete. [Teknologi Beton, Paul Nugraha dan Anton]. Tetapi dalam penelitian ini tidak menggunakan baja tulangan, karena tujuan dari pemilihan dasar dari marka kerucut menggunakan beton dianggap sebagai material yang pemberat, sehingga kestabilan dari marka kerucut tersebut dapat dicapai. Pada beton yang baik, setiap butir agregat seluruhnya terbungkus dengan mortar. Demikian pula halnya dengan ruang antar agregat, harus terisi oleh mortar. Jadi kualitas pasta atau mortar menentukan kualitas beton. Semen adalah unsur kunci dalam beton, meskipun jumlahnya hanya 7-15 dari campuran. Beton dengan jumlah semen yang sedikit sampai 7 disebut beton kurus learn concrete, sedangkan beton dengan jumlah semen yang banyak sampai 15 disebut beton gemuk rich concrete. Sumber Teknologi Beton, Paul Nugraha dan Anton Gambar 3.9 Presentase Komposisi Beton Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Sifat masing-masing bahan juga berbeda dalam hal perilaku beton segar maupun pada saat sudah mengeras, selain faktor biaya yang perlu diperhatikan. Dilain pihak, secara volumetris beton diisi oleh agregat sebanyak 61-76 gambar 3.6. Dengan kata lain agregat mempunyai peran yang sama pentingnya sebagai material pengisi beton. Sumber Teknologi Beton, Paul Nugraha dan Anton Gambar 3.10 Persentase Volume Komposisi Beton Pada Umumnya Sebagai material komposit, keberhasilan penggunaan beton tergantung pada perencanaan yang baik, pemeliharaan dan pengadaan masing-masing material yang baik, proses penangan dan proses produksinya. Beton didapat dari pencampuran bahan-bahan agregat halus yang kasar yaitu pasir, batu, batu pecah, atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Tujuan pengukuran ini untuk mendapatkan berat jenis dengan mengukur massa dan volume alas dasar beton untuk menghitung berat jenis material. Sesuai dengan tingkat mutu beton yang hendak dicapai, perbandingan campuran bahan susun harus ditentukan agar beton yang dihasilkan memberikan : 1. Kelecakan dan konsistensi yang memungkinkan pengerjaan beton penuangan, perataan, pemadatan dengan mudah ke dalam acuan dan sekitar tulangan baja tanpa menimbulkan kemungkinan terjadinya segregasi atau pemisahan agregat dan bleeding air 2. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus kedap air, korosif, dan lainnya 3. Memenuhi uji kuat yang hendak dicapai. Dibawah ini merupakan grafik hubungan tegangan dan regangan yang terjadi dalam susunan beton bertulang. Gambar. 3.11Tegangan Tekan Benda Uji Beton Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Karena sifat bahan beton yang hanya mempunyai nilai kuat tarik relatif rendah, maka pada umumnya hanya pada diperhitungkan bekerja dengan baik didaerah tekan pada penampangnya, dan hubungan regangan tegangan yang timbul karena pengaruh gaya tekan tersebut digunakan sebagai dasar pertimbangan. Gambar 3.12 Diagram Kuat Beton Versus Umur Beton Semakin lama umur beton tersebut, maka semakin tinggi tegangan yang dapat diterima beton tersebut. Nilai kuat beton beragan sesuai dengan umurnya, dan biasanya nilai kuat beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Bentuk kurva kuat beton versus waktu untuk mutu beton tertentu tampak seperti gambar diatas, umumya pada umur 7 hari kuat beton mencapai 70 dan pada umur 14 hari mencapai 85 - 95 dari kuat beton umur 28 hari [6]. Pada kondisi pembebanan tekan tertentu beton menunjukkan suatu fenomena yang disebut rangka creep. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 3.3.5 Beton Sebagai Alas dari Marka Kerucut Beton sendiri merupakan pencampuran bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu pasir, batu, batu pecah, atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran yang merupakan komponen utama beton. Nilai kekuatan serta daya tahan durability beton merupakan fungsi dari banyak faktor, diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pengecoran, pelaksanaan finishing, temperatur, dan kondisi perawatan pengerasannya. Pada umumnya pengadukan bahan beton dilakukan dengan menggunakan mesin, kecuali jika hanya untuk mendapatkan beton mutu rendah pengadukan dapat dilakukan tanpa menggunakan mesin pengaduk. Kekentalan adukan beton harus diawasi dan dikendalikan dengan cara memeriksa slump pada setiap adukan beton baru. Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya, dan beton merupakan bahan bersifat getas. Nilai kuat tariknya berkisar 9 - 15 saja dari kuat tekannya [6]. Pada penggunaan sebagai komponen struktur bangunan, umumnya beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama dan mampu membantu kelemahannya, terutama pada bagian yang menahan gaya tarik. Dengan demikian batang tulangan baja bertugas memperkuat dan menahan Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. gaya tarik, sedangan beton hanya diperhitungkan untuk menahan gaya tekan. Komponen sedemikian lazim disebut beton bertulang. Untuk mengukur kekuatan tekan dari beton sebagai dasar dari marka kerucut dilakukan penelitian yang dilaksanakan di Lab. Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan dengan menggunakan : Mesin Wykeham Farrance Engineering - Slough England Gambar 3.13 Mesin Uji Tekan Beton Mesin Wykeham Farrance Engineering - Slough England Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Kekuatan beton dianggap penting dalam banyak kasus, maka terlebih dahulu kita harus mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton, yaitu antara lain 1. Material masing-masing 2. Cara pembuatan 3. Cara perawatan 4. Kondisi test Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton dari materi penyusunnya ditentukan oleh faktor air-semen, porositas, dan faktor instrinsik lainnya. Terlebih dahulu disiapkan cetakan dari kayu untuk pencetakan dasar beton. Gambar. 3.14 Cetakan Dasar Cetakan terlebih adahulu harus diolesi dengan oli agar pada saat dibuka tidak menimbulkan kerusakan pada cetakan dan mempermudah proses pelepasan cetakan dari bahan yang telah jadi. Langkah berikutnya adalah pengadukan, akan tetapi sebelum dilakukannya pengadukan bahan-bahan terlebih dahulu harus dipilih jenis pasir, semen, air, kerikil yang akan digunakan. Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Dibawah ini adalah gambar dari pasir dan kerikil dipilih yang memiliki diameter 9-20 mm yang berasal dari kota Binjai, sedangkan air menggunakan aquades untuk memperoleh hasil yang baik, semen yang digunakan adalah Semen Padang. Gambar. 3.15 Pasir yang Digunakan Pada Pencetakan Dasar Beton Gambar. 3.16 Kerikil yang Digunakan Pada Pencetakan Dasar Beton Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Selanjutnya pasir ditimbang dengan menggunakan Timbangan OHANS dengan ketelitian 0,01 gr sampai dengan 2,1 kg, semen 700 gr dan air sebanyak 1 liter. Gambar 3.17 a Timbangan OHANS Gambar 3.17 b. Proses Penimbangan Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Setelah ditimbang, selanjutnya akan dilakukan proses pencampuran mixing, pada proses pencampuran, material harus dicampur secara terdistribusi rata, hal ini dilakukan dengan tujuan agar mendapatkan hasil kekuatan yang maksimal. Rata tidaknya proses pencampuran akan terlihat dari warna dan konsistensinya. Terlebih dahulu dimasukkan agregat kasar, semen, kemudian agregat halus, sedangkan air ditambahkan terakhir. Gambar 3.18 a Proses Persiapan Pencampuran Adukan Gambar 3.18 b. Proses Pencampuran Mixing Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Waktu pengadukan awal diatur 30 detik, jika telah tercampur kemudian kecepatan pengadukan ditambahkan kembali dengan penambahan waktu 1 menit. Campuran tidak boleh melebihi kapasitas pengaduk karena akan menghasilkan campuran yang tidak merata. Setelah adukan merata, maka langkah selanjutnya yang akan dilakukan adalah pencetakan, prosesnya adalah sebagai berikut : 1. Tuang adukan yang telah di mix ke dalam cetakan dasar yang telah diberi oli terlebih dahulu seperti gamabar dibawah ini Gambar 3.19 a Adukan Dituang Kedalam Cetakan yang Telah Disediakan 1 Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 2. Padatkan dengan menggunakan benda pemadat, sambil ditekan-tekan perlahan Gambar 3.19 b Proses Pemadatan Menggunakan Benda Pemadat 3. Tuang sisa adukan kedalam cetakan dengan ukuran 5x5 cm, yang selanjutnya akan digunakan sebagai material uji tekan sebanyak 6 buah Gambar 3.19 c Proses Pencetakan Material Uji 2 3 Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 4. Kemudian dipadatkan kembali seperti halnya pada cetakan dasar Gambar 3.19 d Adukan Setelah Dipadatkan Beton yang telah dicetak didiamkan selama 7 hari pengujian I dan 28 hari pengujian II dan merupakan waktu maksimum pencapaian kekuatan hingga 95 . 3.3.6. Pengujian Impak Dengan Menggunakan Metoda Ayunan Bola Beton Langkah awal melaksanakan pengujian ayunan bola beton adalah dengan merangkai marka kerucut, dasar, dan strip base sedemikian rupa dengan menggunakan baut dan mur sebagai material tambahan untuk menyatukan material satu dengan yang lainnya. 4 Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.20 Marka kerucut Yang Telah Didesain Ulang Metode penyambungannya adalah: 1. Dasar base beton dari marka kerucut dicetak sedemikian rupa dan diberi baut dengan diameter 8 mm dan diatur jarak lubang agar sama gambar 3.21 2. Strip base dari karet yang mempunyai ukuran: Panjang : 160 mm, lebar : 30 mm dan tebal : 6,8 mm diberi lubang, dengan jarak antar lubang 12 mm dari titik tengah lubang gambar. 3.22 1 2 3 Keterangan : 1. Traffic kerucut Marka Kerucut. 2. Strip base 3. Base dasar 4. Baut 4 Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. 3. Kerucut dibuat lubang sebanyak 2 buah dengan diameter 5 mm pada setiap sisi dan disesuaikan dengan letak strip base dengan jarak yang sama pula gambar 3.23 4. Pada ujung strip base dibuat 2 buah lubang gambar 3.24 5. Bese, strip base dan dasar disambungkan dengan menggunakan baut dan mur agar tidak mudah lepas gambar 3.25 dan diatur sesuai dengan ukuran sehingga terbentuk kesetimbangan diantaranya. Gambar 3.21 a Dimensi Dasar Beton 280 mm 210 mm 310 mm 2 1 m m 3 1 m m Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.21 b Dasar Beton yang Telah Diberi Baut Gambar 3.22 a Strip Base Karet 88 mm 106 mm 122 mm 160 mm 30 mm 15 mm 10 mm Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.22 b Pemasangan Strip Base Karet Gambar 3.23 a. Dasar yang Telah Diberi Lubang Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.23 b. Dasar Beton Setelah Dirangkaikan Gambar 3.24. Strip Base Ujung strip base yang diberi dua buah lubang yang kemudian disambungkan dengan menggunakan baut ke badan dasar Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. Gambar 3.25.Marka Kerucut Setelah Didesain Ulang Setelah dilakukan desain ulang maka diperoleh : Tabel 3.2. Pengukuran Lubang Posisi lubang Lubang 1 Lubang 2 Lubang 3 Tinggi 66,5 cm 63,6 cm 59,9 cm marka kerucut Jarak lubang 88 mm 102 mm 122 mm Rahmawaty : Analisa Struktur Marka Kerucut Dengan Dasar Beton Yang Dikenai Beban Impak, 2009. a. Marka kerucut biasa = 2,699 kg b. Marka keurcut base beton = 3,9210 kg c. Base karet = 1,935 kg d. Strip = 0,0426 kg e. Baut + mur + ring = 0,0589 kg

3.4. Penyelidikan Stabilitas Marka Kerucut