Analisa Respon Mekanik Speed Bump Paduan Bahan Concrete Foam Dan Polymeric Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang Dikenai Beban Impact Jatuh Bebas

DAFTAR PUSTAKA

[1] Basuki, Achmad. Material Komposit.PT. Pradya Paramita. Jakarta (2012) [2] FELDMAN, DOREL and ANTON J. H. Bahan Polimer Kontruksi

Bangunan Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.(1995).

[3] http://id.wikipedia.org/wiki/Material_komposit.2002. _{diakses 15 juli 2015} [4] Malcolm, P.S. 2001. Polymer Chemistry : An Introduction. Diterjemahkan oleh Lis Sopyan. Cetakan Pertama. PT. Pradnya Paramita : Jakarta.

[5] Sperling, L.H. 1986. Introduction to Physical Polymer Science. John Wiley & Wasta PPKS: 1-4 Sons, Inc. New York.

[6] Chawla, K.K., Composite Materials. First Ed. Berlin: Springer-Verlag New York Inc., 1987.

[7] http://id.wikipedia.org/wiki/speedbump.2000 diakses 13 juli 2015

[8] SNI 03-6817-2002, Metode Pengujian Mutu Air Untuk Digunakan Dalam Beton, (Online) http//sisni.bsn.go.id.

[9] Isroi, Pengolahan TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit),1998.

[10] Zulfikar. Pembuatan dan Penyelidikan Perilaku Mekanik Material Polymeric Foam Diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Statik dan Impak. Program Magister Teknik Mesin USU. 2010.

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimen. Data diperoleh melalui pengujian impak jatuh bebas pada speed bump.

3.1. Tempat dan Waktu 3.1.1 Tempat

Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dapat dilihat dengan terperinci pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian

No. Waktu Kegiatan LokasiPenelitian 1. Sept – Jan Pengolahan Serat Lab. IFRC 2. Feb Pembuatan Speed bump

(concrete foam)

Lab. IFRC

3. Mar Pembuatan polymeric foam Lab. IFRC 4.

5.

Apr Apr

Pengujian impak jatuh bebas Pengolahan data

Lab. Impak Unit 2 Lab. IFRC

3.1.2. Waktu

Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama enam bulan dimulai dari penelitian bulan September 2015–Februari 2016.

3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1. Peralatan

1. Gunting

Gunting digunakan untuk memperkecil ukuran serat TKKS. Gunting yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Gunting

2. Ayakan

Ayakan digunakan untuk menyaring pasir dan serat TKKS. Pasir dan serat TKKS yang digunakan adalah yang telah melewati tahap pengayakan. Ayakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Ayakan 3. Ember plastik

Ember plastik berfungsi sebagai wadah perendaman TKKS pada saat mengilangkan asam lemak dengan menggunakan air dan NaOH. Ember plastik yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Ember plastik 4. Cetakan

Cetakan terbuat dari papan kayu dan triplek. Cetakan yang dibuat berukuran panjang 400 mm, lebar 200 mm dan tinggi 150 mm. Cetakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Cetakan 5. Timbangan

Timbangan berfungsi untuk mengukur berat bahan penyusun yang akan digunakan sebagai campuran pembuat Speed bump dan perubahan berat dari spesimen uji Speed bump selama 28 hari. Timbangan yang digunakan seperti pada gambar 3.5.

6. Sendok semen

Sendok semen berfungsi sebagai pengaduk bahan campuran dari beton ringan gambar untuk sendok semen dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Sendok semen 7. Oli

Oli berfungsi sebagai bahan pelapis antara cetakan dengan campuran dari bahan-bahan pembuatan beton ringan dimana juga untuk mempermudah mengeluarkan spesimen uji Speed bump dari cetakan. Oli yang digunakan seperti pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Oli 8. Mesin penghalus serat

Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS menjadi berukuran 0,5–1 cm. Spesifikasi mesin penghalus serat dapat dilihat pada Tabel 3.2 dan gambar dari mesin penghalus serat dapat dilihat

Gambar 3.9. Mesin penghalus serat Tabel 3.2 Spesifikasi mesin penghalus serat

No. Spesifikasi Satuan Besaran

1. Jenis Motor Listrik Induksi 2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75

3. Frekuensi Hz 50

4. Voltage V 220

5. Arus Listrik A 8

6. Putaran Mesin Rpm 1450

7. Fase 1

8. Suhu Operasi oC 60

9. Sarung tangan karet

Sarung tangan karet berfungsi sebagai pelindung tangan. Sarung tangan karet yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.10.

10. Masker.

Masker berfungsi sebagai panyaring udara kotor, material-material kecil saat proses penggilingan serat TKKS, dan bahan-bahan kimia saat perendaman serat TKKS hingga proses pencetakan speed bump dan polymeric foam masker yang digunakan dapa dilihat pada gambar 3.11.

Gambar 3.11. Masker

11. Mesin pengaduk

Mesin pengaduk diperlihatkan pada gambar 3.12 berfungsi mengaduk material komposit yang terdiri dari mortar (semen, pasir, air), serat TKKS dan bahan pengembang agar tercampur secara merata. Spesifikasi mesin pengaduk dapat dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen

No. Spesifikasi Satuan Besaran

1. Jenis Motor Listrik Induksi 2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75

3. Frekuensi Hz 75

4. Arus Listrik A 8

5. Putaran Mesin Rpm 2834

6. Fase 1

7 Puli 1 : 0,5

8. Gear box 1:70

9. Transmisi gear Speed 1

10 Putaran akhir Rpm 75

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen beton ringan (concret foam) adalah sebagai berikut:

1. Serat tandan kosong kelapa sawit

Serat tandan kosong kelapa sawit berfungsi sebagai penguat matriks komposit diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit yang diolah menjadi serat berdasarkan proses–proses tertentu. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang digunakan adalah bahan yang memiliki nilai ekonomi yang rendah.

TKKS ini biasanya dibuang saja agar dapat berfermentasi dan menjadi pupuk. TKKS ini banyak ditemukan didaerah Sumatera Utara. Serat TKKS yang digunakan dalam proses pembuatan speed bump diperlihatkan pada gambar 3.13.

Gambar 3.13. Serat TKKS

2. Semen

Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan. Bahan dasar pembentuk semen adalah:

1. 3CaO.SiO2 (tricalcium silikat) 2. 2CaO.SiO2 (dicalcium silikat) 3. 3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate)

4. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit)

Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran mortar. Kandungan semen hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih tahan air, lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya adalah dengan cepatnya campuran mortar mengeras, maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar dengan kandungan hidraulis rendah akan lebih lemah dan mudah dalam pergerakan. Semen yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.14.

Gambar 3.14. Semen 3. Air

Air berfungsi sebagai matriks pengikat antara semen dan agregat. Umumnya semen membutuhkan air sebanyak 3/10 dari beratnya. Tetapi beton dengan perbandingan air dan semennya seperti ini memeliki sifat yang sangat keras. Perbandingan semen dan air akan sangat mempengaruhi dari kualitas beton tersebut.

Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan-bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.

Air pada penelitian ini juga digunakan sebagai bahan untuk membersihkan TKKS dari material-material yang tidak diinginkan. Kotoran yang mungkin ada pada TKKS adalah jamur, pasir, debu dan tanah.

4. Pasir

Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75% bagian dari beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan semakin mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan mengurangi panas yang timbul pada saat

cracks. Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40mm dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran 20 mm. Adapun pasir yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.15.

Gambar 3.15. Pasir 5. NaOH

NaOH berfungsi untuk menghilangkan asam lemak yang terikat pada TKKS sebelum diproses menjadi serat.

6. Bahan pengembang

Bahan pengembang berfungsi sebagai bahan untuk menghasilkan busa agar material komposit mengalami pengembangan volume. Bahan pengembang yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.16.

7. Serat TKKS

Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit dengan beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut adalah:

1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan NaOH 1% selama 24 jam.

2. Pencucian dengan air bersih.

3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini pada sinar matahari selama ±3 hari atau dapat juga menggunakan mesin pengering.

4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil (0,5-1 cm). 5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus

serat. Mesin penghalus serat TKKS diperlihatkan pada gambar 3.17.

Gambar 3.17. Mesin penghalus serat TKKS

3.2.3 Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen polymeric foam adalah sebagai berikut:

Bahan komposit polymeric foam terdiri dari polyester resin tak jenuh dan blowing agent. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah; polyol dan isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polimerisasi digunakan katalis jenis Methyl Ethil Keton Perokside (MEKPO).

1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)

Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic. Adapun jenis polyester resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.18.

Gambar 3.18. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX

Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.

Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan data karakteristik mekanik bahan Polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada tabel 3.4.

Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh

Sifat Mekanik Satuan Besaran

Berat Jenis ( ) Kg.m-3 1,2 s/d1,5 Modulus young (E) GPa 2 s/d 4,5 Kekuatan Tarik ( ) (MPa) 40 s/d 90

2. Blowing agent

Blowing agent adalah bahan yang digunakan untuk menghasilkan struktur berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyurethane. Bentuk polyol dan isocyanate yang dipergunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 3.19.

Gambar 3.19. Blowing agent

Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol (polyol), yang mengandung group hydroksil dengan mempercepat reaksi yaitu katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida (CO2). Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada bahan polimer yang terbentuk.

bahan polymeric foam. Bahan polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat bahan.

Berdasarkan sifat mekaniknya bahan ini memiliki 4 (empat) sifat penting diantaranya:

5. Sifat Elastik

Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan bahan yang terdiri dari geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.

6. Sifat Viskoelastik

Sifat peredaman solid bahan, sifat ini merupakan efek dari bentuk geometri bahan tersebut.

7. Sifat Akustik

Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan memudahkan gelombang udara masuk kedalam bahan dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh bahan polymeric foam akan mengalami pelemahan.

8. Sifat Viskoakustik

Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat elastiknya.

3. Katalis MEKPO

Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), seperti diperlihatkan pada gambar 3.20.

Gambar 3.20. Katalis

Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung.

4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm.

3.3. Desain Speed bump

Desain Speed bump diawali dengan melakukan simulasi dengan terhadap bentuk Speed bump yang sudah umum dipergunakan.

3.3.1 Bentuk speed bump concrete foam dan berongga 1”,2”dan 3” inci

(a) (b)

Gambar 3.21 Model: (a)concrete (b) rongga 1 inci (c) rongga 2 inci (d) rongga 3 inci

(c) (d)

Gambar 3.21. (Lanjutan)

Sedangkan cetakan concrete foam dan speed bump berongga 1”,2”,3” inci yang dipergunakan diperlihatkan pada gambar 3.22.

Gambar 3.22. Cetakan concrete dan rongga 1”,2”3” inci

3.4 Prosedur Pembuatan Polymeric foam

Pada penelitan metode yang digunakan untuk pembuatan polymeric foam adalah dengan penuanagan pada cetakan. Cetakan yang digunakan adalah pipa dengan diameter 1”,2”dan 3” inci.

Prosedur pembuatan polymeric foam adalah sebagai berikut:

1. Memotong pipa dengan panjang sesuai lebar speed bump yang akan diberi rongga yaitu 20 cm kemudian membelahnya menjadi 2 bagian. 2. Membersihkan pipa tersebut, kemudian lumasi dengan menggunakan

oli dengan tujuan menpermudah saat proses pembongkaran.

ditentukan, pemilihan berbentuk serat panjang antara 0,5-1 cm. Serat TKKS ditunjukkan seperti pada gambar 3.23.

Gambar 3.23. Serat TKKS

4. Persiapkan polyester resin tak jenuh kemudian timbang sesuai

kebutuhan yang telah ditentukan, selanjutnya campurkan dengan serat TKKS yang telah dipersiapkan sebelumnya.

5. Masukkan katalis kemudian aduk dengan mixer.

6. Setelah bahan tercampur dengan merata masukkan blowing agent. Blowing agent ditunjukkan seperti pada gambar 3.24.

Gambar 3.24. Blowing agent

7. Setelah bahan tercampur kemudian tuangkan kadalam cetakan yang telah dipersiapkan.

8. Biarkan bahan penyusun tersebut mengeras, kemudian produk tersebut dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. Hasilnya diperlihatkan pada gambar 3.25.

(a) (b)

(c)

Gambar 3.25. polymeric foam (a) 1” inci (b) 2” inci (c) 3” inci Tabel 3.5. Komposisi material

No B.A Resin Serat Katalis

V1

1 20% 60% 10% 10%

2 30% 50% 10% 10%

3 40% 40% 10% 10%

4 0% 80% 10% 10%

V2

1 20% 65% 5% 10%

2 20% 55% 25% 10%

V3

2 10% 70% 10% 10%

3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump

Pada penelitian metode yang digunakan untuk pembuatan Speed Bump adalah dengan dituang. Bahan yang dipakai adalah concrete foam dan rongga 1”,2”3” inci.

Prosedur pembuatan speed bump adalah sebagai berikut:

1. Melumasi dengan oli pada bagian dalam cetakan dengan tujuan untuk mempermudah proses pembongkaran.

2. Mengayak pasir untuk mendapatkan ukuran butir yang sama dan memisahkan partikel lain yang tidak dibutuhkan seperti kotoran-kotoran kayu, daun kering, dll.

3. Mengayak semen untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen yang disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan.

4. Persiapkan serat TKKS timbang serat sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan. Pemilihan serat berbentuk serat panjang antara 0,5-1 cm.

5. Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, Mortar (semen, pasir dan air), bahan pengembang, Berat material keseluruhan yang dibutuhkan ialah 22 kg yang diperoleh dari volume cetakan sebesar 0,022 m3 dengan asumsi density air 1000 Kg/m3, berikut komposisi bahan spesimen ditunjukkan pada tabel 3.6.

Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram.

Blowing Agent (5%) Tkks (3%) Semen (26%) Pasir (38%) Air (28%) BA (Foam) (1) Air

5798 8474 6244 18 1115

6. Hidupkan mesin pengaduk.

7. Masukkan pasir seperti pada

gambar 3.26.

Gambar 3.26. Penuangan pasir

8. Pencampuran semen

diperlihatkan pada gambar 3.27.

Gambar.3.27. Penuangan semen

9. Masukkan serat TKKS setelah semen dan pasir tercampur dengan merata diperlihatkan pada gambar 3.28.

Gambar 3.28. Penuangan serat TKKS 10.Campurkan air seperti pada gambar 3.29

11. Masukkan bahan pengembang 7% sampai busa terbentuk gambar 3.30.

.

Gambar.3. 30. Penuangan bahan pengembang 11. Setelah pengadukan beberapa menit, maka hasil akhir adalah beton berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera lakukan pengecoran atau menuangkan kedalam cetakan pada gambar 3.31.

Gambar.3.31. Penuangan mortar dalam cetakan

12. Selanjutnya biarkan campuran bahan penyusun mengeras, kemudian produk tersebut dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. Hasilnya diperlihatkan pada gambar 3.32.

Gambar 3.32. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS Selanjutnya produk tersebut direndam dalam air selama 7 × 24 jam karena semen masih membutuhkan air untuk proses pengikatan partikel-partikel sehingga produk menjadi lebih keras.

13. Setelah perendaman produk selama 7×24 jam maka produk dikeringkan dengan udara bebas sampai berat produk konstan. 14. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan penguji impak jatuh bebas gambar 3.33.

Gambar 3.33. Pengujian impak jatuh bebas 3.6. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas

Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji impak jatuh bebas. Pengujian impak dilakukan dilaboratoriun Riset Impak dan Keretakan Unit II Universitas sumatera Utara.

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon tegangan pada material akibat efek rambatan gelombang regangan dengan laju rambatan gelombang yang

tinggi. Pengujian dilakukan dengan ketinggian jatuh impak tor adalah: 2 m dan berat sebesar 5 Kg.

3.6.1. Set-up Pengujian Impak

Sebelum dijalankan pengujian maka harus dilakukan langkah-langkah untuk menghidupkan alat uji yaitu sebagai berikut:

1. Hubungkan semua koneksi seperti: loadcell, sensor posisi, kabel USB dan Power DAQ, Lab-Jack U3-LV.

2. Aktifkan software DAQ For Helmet Impact Testing dari Icon yang ada didekstop.

3. Persiapkan peralatan uji jatuh bebas dan pastikan bahwa loadcell dan dudukan loadcell sudah terpasang dengan baik begitu juga dengan anvil support seperti gambar 3.34.

(a) (b) Gambar 3.34. Komponen alat uji impak jatuh bebas (a) Loadcell

terpasang (b) Test rig dan Anvil

4. Masukkan Anvil pada Anvil Support sesuai dengan kebutuhan pengujian pengambilan data.

5. Siapkan sampel uji yang akan dilakukan pengujian.

3.6.2 Prosedur Pengujian Impak

Adapun langkah–langkah penempatan spesimen kealat pengujian yaitu sebagai berikut:

2. Tentukan posisi jarak ketinggian jatuh impaktor yang diinginkan, dan pastikan sensor proximity dalam kondisi aktif.

3. Tekan tombol Start pada software DAQ for Helmet Impact Testing. 4. Setelah jarak ketinggian ditentukan dan memastikan bahwa sensor

proximity sudah berfungsi, spesimen uji sudah terpasang, maka impaktor siap untuk dijatuhkan dengan cara melepaskan tali penahan luncur animpaktor.

5. Tekan tombol STOP setelah beberapa saat impak tor menumbuk spesimen pada anvil.

6. Tekan tombol SAVE untuk menyimpan data hasil uji kedalam file berformat txt, dan akan tersimpan dalam drive C folder DATA EXP (data experiment).

7. Lalu data hasil pengujian tersebut kita olah dengan menggunakan program software MS-EXCEL.

3.6.3. Prosedur Kalibrasi

Pengujian impak jatuh bebas dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan kalibrasi pada DAQ Lab-Jack dan DAQ For Helmet Impact Testing Software sesuai dengan alat loadcell yang memang sudah mendapatkan sertifikasi kalibrasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN) untuk kapasitas maksimum 20.000 Kg beban statis, untuk pengujian ini loadcell dikalibrasi dengan DAQ for speed bump impact testing software sebesar 3500 Kg.

Prosedur kalibrasi adalah sebagai berikut:

1. Letakkan loadcell pada alat penekan dan hubungkan kabel loadcell dengan digital display calibrator.

2. Jalankan software DAQ For Helmet Impact Testing dan buka program Calibration seperti terlihat pada gambar 3.35.

Gambar 3.35. DAQ for Helmet Impact testing Software

3. DAQ For Helmet Impact Testing Software akuisisi data khusus untuk memonitor pengujian dengan metode software menerima masukan (input) gaya dari sinyal loadcell dan titik tumbukan pada saat posisi impaktor menumbuk spesimen lalu dan diteruskan ke loadcell. Posisi ketinggian impaktor direkam beserta waktunya dan ditandai dengan berubahnya warna merah pada tampilan posisi di interface user. 4. Tekan loadcell sampai digital display terbaca 3500 Kg dan tahan

penekanan.

5. Lepaskan kabel loadcell dari digital display dan masukan atau hubungkan kabel tersebut dengan DAQ Lab-Jack U3-LV seperti terlihat pada gambar 3.36.

6. Pilih channel loadcell AINO pada interface user CALIBRATION PROGRAM seperti terlihat pada gambar 3.37.

Gambar 3.37. Calibration Program

7. Tekan START dan akan terbaca pada text Voltage (atas kanan). 8. Isilah atau ketiklah entry value pada text VALUE MAX nilai 3500 dan tekan OKE (sebelah kanan).

9. Lepaskan beban penekan loadcell.

10. Isilah entri value pada teks VALUE MIN nilai 0 dan tekan OKE (sebelah kanannya).

11. Tekan tombol CONFIRM maka akan muncul nilai CONVERTION dan OFSET.

12. Tekan SAVE to FILE untuk menyimpan data hasil kalibrasi kedalam secara otomatis.

13. Tekan tombol finish untuk mengakhiri proses kalibrasi. 14. Tekan tombol EXIT untuk menutup program kalibrasi.

3.7. Diagram Alir Penelitian

Secara umum penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan yang sudah direncanakan yaitu dimulai dengan studi literature, persiapan alat dan bahan, pengolahan serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), pembuatan spesimen, uji laboratorium dan pengolahan data, dapat dilihat pada gambar 3.38.

Mulai Studi literatur : Buku referensi, jurnal, internet

Hasil pengujian dan analisa data: ketinggian, gaya impak maksimum,

tegangan, kondisi speed bump

Selesai Respon material dapat diamati melalui pengujian

Persiapan pengujian: Pengujian impak jatuh bebas speed bump

Persiapan spesimen uji: membuat cetakan speed bump, mencetak speed

bump, membuat cetakan polymeric foam, mencetak polymeric foam

Gambar 3.38. Diagram alir Penelitian Tidak

Berhasil

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAAN

4.1. PENDAHULUAN

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan proses pembuatan dan menganalisa respon speed bump dari bahan conrete foam diperkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Pengujian yang dilakukan adalah uji impak dengan menggunakan sistem beban jatuh bebas terhadap spesimen.

4.2. Pembuatan Speed Bump

Pembuatan speed bump dilakukan dengan cetakan yang berukuran 400 × 200 × 150 (mm). Teknik pembuatan struktur Speed bump pada penelitian ini menggunakan metode penuangan/cor. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan proses pembuatan dan menganalisa respon speed bump dari bahan conrete foam dan rongga 1”, 2” dan 3” inci diperkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Pengujian yang dilakukan adalah uji impak dengan menggunakan sistem beban jatuh bebas terhadap spesimen.

Bahan-bahan yang diperlukan yaitu: Serat TKKS, Mortar (semen,pasir dan air), blowing agent, dan pipa 1”,2”, 3” inci. Berat material keseluruhan yang dibutuhkan ialah 22,3 kg yang diperoleh dari volume cetakan sebesar 0,0223 m3 dengan asumsi density 1000 Kg/m3, komposisi bahan spesimen ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram

Blowing Agent (5%) Tkks (3%) Semen

(26%)

Pasir (38%)

Air (28%)

BA (Foam) (1)

Air

5798 8474 6244 18 1115

4.3. Pembuatan Polymeric Foam

Pembuatan polymeric foam dilakukan dengan cetakan pipa yang berdiameter 1”, 2”, dan 3” inci, pipa tersebut dibelah menjadi dua bagian dibersihkan, dilumasi dengan oli dan diikat kembali dengan mengunakan lak ban kemudian salah satu ujungnya ditutup rapat.

Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, polyyeter resin tak jenuh (BQTN 157-EX), Blowing agent, dan Katalis MEKPO. Komposisi terbaik adalah pada variasi V1.1 (Resin = 60 %, B.A = 20%, Serat 10%, Katalis = 10%) [10]. Komposisi pembuatan polymeric foam ditunjukkan pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Komposisi material folymeric foam

No B.A Resin Serat Katalis

V1

1 _{20% 60% 10% 10%}

2 _{30% 50% 10% 10%}

3 _{40% 40% 10% 10%}

4 _{0% 80% 10% 10%}

V2

1 20% 65% 5% 10%

2 20% 55% 25% 10%

1 40% 35% 15% 10%

2 10% 70% 10% 10%

4.4. Desain Speed Bump Berongga Dengan Test Rig

Desain AutoCAD speed bump berongga dengan dudukan speed bump berongga saat melakukan pengujian impak jatuh bebas ditunjukkan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. AutoCAD speed bump berongga dengan test rig 4.5. Pengujian Impak Jatuh Bebas

Pengujian dilakukan dengan metode impak jatuh bebas, dan dengan jumlah sampel 8 buah pada ketinggian 2 m, dengan posisi speed bump datar.

Posisi Speed Bump datar, hal ini dilakukan untuk mendapatkan tegangan yang bekerja pada material tersebut sehingga akan diperoleh hasil akhir bahwa material tersebut memiliki kemampuan yang dibutuhkan oleh speed bump. Sehingga pada pemakaian speed bump dapat bekerja secara maksimal. Posisi speed bump ditunjukkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Posisi speed bump datar

Indikasi mengenai kegagalan dilihat berdasarkan ada tidaknya keretakan. Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik material, dan pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas kecepatan tinggi.

Pengujian impak jatuh bebas diperumpamakan sebagai sebuah benda jatuh bebas dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama benda tersebut jatuh.

Jika benda jatuh kebumi dari ketinggian tertentu relatif kecil dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan kebawah dengan harga yang sama setiap detik.

4.5.1. Pengujian Impak Jatuh Bebas Concrete Foam

Pengujian impak jatuh bebas concrete foam dilakukan dengan metode impak jatuh bebas dari ketinggian 2 m, dengan posisi datar diperlihatkan pada gambar 4.3.

bump ditunjukkan seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter

4.5.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 1 Inci

Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 1 inci, dilakukan dengan metode impak jatuh bebas dari ketinggian 2 meter dengan posisi speed bump datar diperlihatkan pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 1 inci Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian 2 meter dengan rongga 1 inci. Pada percobaan 1 patahan akibat beban impak terjadi pada 4,5 Force(KGF) dalam waktu -2,7(msec) dan percobaan 2 patahan akibat beban impak terjadi pada 5,3 Force(KGF) dalam waktu -1,7(msec) diperlihatkan

seperti pada gambar 4.7.

4

Gambar 4.7. Grafik Waktu vs Gaya impak pada ketinggian 2 m rongga 1 inci Dari Gambar 4.7. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar ketinggian 2 meter untuk spesimen 1 rongga 1 inci diperoleh gaya impak sebesar 44,1 N dan spesimen 2 sebesar 51,94 N. Rata-rata tegangan impak datar ketinggian 2 meter dengan rongga 1 inci adalah 48,02 N. Pada ketinggian 2 meter speed bump rongga 1 inci terjadi keretakan. Keretakan terjadi dibagian tengah, disebabkan impak tepat mengenai bagian tengah speed bump ditunjukkan lingkaran berwarna kuning ditunjukkan pada gambar 4.8.

Gambar 4.8. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter 4.5.3. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 2 Inci

Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 2 inci, dilakukan dengan metode jatuh bebas dari ketinggian 2 meter, dengan posisi speed bump datar seperti pada gambar 4.9.

F

ORCE

(

KG

F

)

Gambar 4.9. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 2 inci Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian 2 meter rongga 2 inci, pada percobaan 1 patahan akibat beban impak terjadi pada 1,8 Force(KGF) dalam waktu -4,7 (msec) dan percobaan 2 patahan akiibat beban impak terjadi pada 1,8 Force(KGF) dalam waktu -10,81 (msec) diperlihatkan seperti pada gambar 4.10.

Gambar 4.10. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 meter rongga 2 inci Dari gambar 4.10. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar ketinggian 2 meter speed bump rongga 2 inci untuk spesimen satu diperoleh gaya impak sebesar 20,58 N dan pada spsimen dua diperoleh gaya impak sebesar 19,6 N. Rata-rata tegangan impak datar ketinggian 2 meter rongga 3 inci sebesar 20,9 N. Keretakan terjadi pada bagian tengah ditunjukkan lingkaran berwarna kuning disebabkan disini terjadi impak mengenai bagian tengah speed bump ditunjukkan pada gambar 4.11.

Gambar 4.11. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter 4.5.4. Pengujian Impak Jatuh Bebas Dengan Rongga 3 Inci

-15 -10 -5 0 5

0 1 2 3 4

Series1 Series2

F

ORCE

(

KG

F

)

Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 3 inci, dilakukan dengan metode impak jatuh bebas dari ketinggian 2 meter, dengan posisi speed bump datar. Diperlihatkan pada gambar 4.12.

Gambar 4.12. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 3 inci

Grafik Waktu vs Gaya impak pada spesimen posisi datar dengan ketinggian 2 meter rongga 3 inci, pada percobaan 1 patahan akibat beban impak terjadi pada 9,91 Force(KGF) dalam waktu -4,5 (msec) dan percobaan 2 patahan akibat beban impak terjadi pada 8,11Force(KGF) dalam waktu -2,7 (msec) diperlihatkan pada gambar 4.13.

.

Gambar 4.13. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 meter rongga 3 inci Dari gambar 4.13. Terlihat bahwa untuk kategori impak datar pada ketinggian 2 meter rongga 3 inci, untuk spesimen 1 diperoleh gaya impak sebesar

-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

0 2 4 6

Series1 Series2 F ORCE ( K G F )

ketinggian 2 meter rongga 3 inci adalah 92,659 N. Pada ketinggian 2 meter terjadi keretakan pada spesimen. Keretakan terjadi pada bagian tengah ditunjukkan pada lingkaran berwarna kuning dibagian tengah, ini disebabkan impak tepat mengenai bagian tengah speed bump seperti pada gambar 4.14.

Gambar 4.14. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter

Grafik rekapitulasi waktu vs gaya ditunjukkan pada gambar 4.15.

Gambar 4.15. Grafik rekapitulasi

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70

1 2 3 4

3 inci 3 inci 2 inci 1 inci 1 inci concrete concrete 2 inci F ORCE ( K G F )

Pada daerah pembebanan, luas daerah pembebanan adalah 0,002 m2 yang merupakan luas penampang, hasil dari perbandingan antara gaya impak dengan luas penampang maka akan dihasilkan tegangan. Sedangkan energi diperoleh dari hasil kali gaya impak dengan ketinggian hasil ini ditabulasikan dalam tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil pengujian impak jatuh bebas Tipe Spesimen Ketinggian

(meter) Gaya impak maksimum(N) Tegangan (MPa) Kondisi Spesimen Concrete 1 ₂ 132,398 0,066199 Retak

2 2 142,198 0,071099 Retak

Rongga 1 inci 1 2 2 2 44,1 51,94 0,02205 0,02597 Retak Retak Rongga 2 inci 1 2 2 2 20,58 19,6 0,01029 0,0098 Retak Retak Rongga 3 inci 1 2 2 2 97,118 88,2 0,048559 0,0441 Retak Retak

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh beberapa hasil yang merupakan jawaban dari tujuan yang dijadikan kesimpulan penelitian ini diantaranya:

1. Pembuatan speed bump dan polymeric foam a. Pembuatan speed bump

Pembuatan speed bump menggunakan komposisi semen=26 %, pasir=38%, air=28%, BA=5%, TKKS=3% berdimensi 200 × 400 × 150 mm. Proses pembuatan menggunakan metode penuangan kecetakan setelah bahan dicampurkan kedalam sebuah wadah lalu dituang kedalam cetakan yang telah dibuat. Pada permukaan cetakan yang terkena bahan dilapisi oli agar pada proses pembukaan cetakan spesimen tidak lengket terhadap cetakan. Setelah 24 jam dibiarkan mengering maka cetakan dibuka dan spesimen dipotong sesuai dimensi yang dibutuhkan.

b. Prosedur pembuatan polymeric foam

Pembuatan mengunakan metode penuangan kedalam cetakan, setelah bahan dicampurkan disebuah wadah lalu dituangkan kedalam cetakan yang telah disiapkan sebelumnya. Pada bagian dalam cetakan yang terkena bahan dilapisi oli agar pada saat proses pembukaan cetakan dengan hasil

spesimen tidak lengket. Komposisi polymeric foam menggunakan koposisi resin = 60%, blowing agent = 10%, serat = 10%, katalis 10%.

2. Hasil pengujian impak jatuh bebas

a. Pada ketinggian 2 m posisi datar concrete foam; spesimen satu; F max = 132,398 N, dan Tegangan = 0,066199 MPa. Spesimen dua F max = 142,198N, dan Tegangan = 0,071099 MPa, ketinggian 2 m concrete foam terjadi keretakan.

44,1 N, dan tegangan = 0,02205 MPa. Spesimen dua F max= 51,94 N, dan Tegangan= 0,02597 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 1 inci terjadi

keretakan.

c. Pada ketinggian 2 m posisi datar rongga 2 inci; spesimen satu; F max = 20,58 N, dan Tegangan 0,01029 MPa. Spesimen dua F max = 19,6 N, dan Tegangan = 0,0098 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 2 inci terjadi

keretakan.

d. Pada ketinggian 2 m posisi datar rongga 3 inci; specimen satu; F

max =97,118 N, dan Tegangan= 0,048559 MPa. Spesimen dua F max = 88,2 N, dan Tegangan = 0,0441 MPa. Pada ketinggian 2 m rongga 3 inci terjadi keretakan.

5.2. SARAN

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut demi memperbaiki sifat mekanik speed bump ini serta membuatnya agar lebih kuat dan ekonomis.

2. Dalam pembuatan polymeric foam diperlukan cetakan yang lebih baik, agar pembuatan spesimen yang dihasilkan lebih baik dan praktis.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Bahan Komposit

Komposit dalam bahasa inggris berasal dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun atau menggabung. Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Komposit adalah gabungan dua material atau lebih yang digabung secara makroskopik untuk menghasilkan suatu material baru. Artinya penggabungan sifat-sifat unggul dari pembentuk masih terlihat nyata [1].

Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat, hal ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya.

Komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre). Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya [2].

Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi, tahan korosi dan ketahanan aus [3]. Material komposit terdiri dari dua bagian utama yaitu: (1). Matriks dan (2). Penguat (reinforcement). Hal ini dapat diilustrasikan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit Keterangan gambar:

1. Matriks berfungsi sebagai penyokong, pengikat fasa, penguat. 2. Penguat/serat merupakan unsur penguat kepada matriks.

3. Komposit merupakan gabungan dua atau lebih bahan yang terpisah. Komposit dikenal sebagai bahan teknologi karena diperoleh dari hasil teknologi pemrosesan bahan. Kemajuan teknologi pemprosesan bahan dewasa ini telah menghasilkan bahan teknik yang dikenal sebagai bahan komposit.

. Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat dari material komposit, yaitu: 1. Material pembentuk sifat-sifat intrinsik material pembentuk

memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.

2. Susunan struktural komponen dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap-tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.

3. Interaksi antar komponen karena komposit merupakan penggabungan beberapa komponen yang berbeda, baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda. Sifat bahan komposit sangat dipengaruhi oleh sifat dan distribusi unsur penyusun, serta interaksi antara keduanya. Parameter penting lain yang mungkin mempengaruhi sifat bahan komposit adalah bentuk, ukuran, orientasi dan distribusi dari penguat (filler) dan berbagai ciri-ciri dari matriks [4]. Sifat mekanik merupakan salah satu sifat bahan komposit yang sangat penting untuk dipelajari. Untuk aplikasi struktur, sifat mekanik ditentukan oleh pemilihan bahan. Sifat mekanik bahan komposit bergantung pada sifat bahan penyusunnya.

Peran utama dalam komposit berpenguat serat adalah untuk memindahkan

merugikan dan menjaga permukaan serat dari efek mekanik dan kimia. Sementara kontribusi serat sebagian besar berpengaruh pada kekuatan tarik (tensil estrength) bahan komposit [5].

Secara umum serat yang sering digunakan sebagai penguat (filler) adalah serat buatan seperti serat gelas, karbon, dan grafit. Serat buatan ini memiliki keunggulan tetapi biayanya tinggi jika dibandingkan dengan serat dari alam. Pemakaian serat alam yaitu serat tandan kosong kelapa sawit sebagai pengganti serat buatan akan menurunkan biaya produksi. Hal ini dapat dicapai karena murahnya biaya yang diperlukan bagi pengolahan serat alam dibandingkan dengan serat buatan. Walaupun sifat-sifatnya kalah dari segi keunggulan dengan serat buatan, tetapi harus diingat bahwa serat alam lebih murah dalam hal biaya produksi dan dapat terus diperbaharui.

2.1.1. Klasifikasi Material Komposit

Berdasarkan pada matrik penyusunnya komposit terdiri dari beberapa jenis material komposit, yaitu:

1. Metal Matrix Composite (MMC)

Terdiri dari matrik logam seperti aluminium, timbal, tungsteen, molib denum, magnesium, besi, kobalt, tembaga dan keramik.

2. Ceramic Matrix Composite (CMC)

Terdiri dari matrik keramik dan serat dari bahan lainnya. 3. Polymers Matrix Composite

Terdiri dari matrik termoset seperti polyester tidak jenuh dan epoxiy atau termo plastik seperti Polycarbonate, polivinil klorida, nylon, polysterene dan kaca, karbon, baja, serbuk kayu atau serat kevlar.

4. Concrete Matrix Composite (CMC)

Terdiri dari matrik beton ditambah beberapa matrik material serbuk filler, pozolanic, serbuk/ serat kayu, serat bambu, stereofoam, baja, sebuk kertas, dan batu apung.

2.1.2. Teknik Pembuatan Material Komposit

Pembuatan material komposit pada umumnya tidak melibatkan penggunaan suhu dan tekanan yang tinggi. Penggabungan material matriks dan penguat dilakukan dengan proses pengadukan. Proses pengadukan ini dilakukan dengan selang waktu tertentu sebelum terjadi pengerasan material komposit.

Ada beberapa metode pembuatan material komposit diantaranya adalah: 1. Metode penuangan secara langsung

Pada metode penuangan secara langsung dilakukan dengan cara melekatkan atau menyentuhkan material-material penyusun pada cetakan terbuka dan dengan perlahan-lahan diratakan dengan menggunakan roda perata atau dengan pemberian tekanan dari luar. Metode ini cocok untuk jenis serat kontiniu.

2. Metode pemampatan atau tekanan

Pada metode pemampatan atau dengan menggunakan tekanan ini menggunakan prinsip ekstrusi dengan pemberian tekanan pada material bakunya yang dialirkan kedalam cetakan tertutup. Metode ini umumnya berupa injeksi, mampatan atau semprotan. Material yang cocok untuk jenis ini adalah penguat partikel.

3. Metode pemberian tekanan dan panas

Metode selanjutnya adalah metode pemberian panas dan tekanan, dimana metode ini menggunakan tekanan dengan pemberian panas awal yang bertujuan untuk memudahkan material komposit mengisi pada bagian-bagian yang sulit terjangkau atau ukuran yang sangat kecil.

2.2. Beton

Beton adalah suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan menggabungkan yaitu semen, pasir, kerikil dan air untuk membuat campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang diinginkan. Kumpulan material tersebut terdiri dari agregat yang halus dan kasar. Semen dan air berinteraksi secara kimiawi untuk mengikat partikel-partikel

Pada umumnya beton terdiri dari ± 15 % semen, ± 8 % air, ± 3 % udara, selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah mengeras mempunyai sifat yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya. Perbandingan campuran, cara pencampuran, cara mengangkut, cara mencetak, cara memadatkan, dan sebagainya akan mempengaruhi sifat-sifat beton.

Sifat beton meliputi: mudah diaduk, disalurkan, dicor, didapatkan dan diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan pada adukan dan mutu beton yang disarankan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Material beton mempunyai beberapa keunggulan teknis jika dibanding dengan material konstruksi lainnya. Bahan baku pembuatan beton, seperti semen, pasir dan koral atau batu pecah, sangat mudah diperoleh.

Keunggulan lain yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya perawatannya relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi, sehingga banyak digunakan sebagai pelindung struktur baja terhadap pengaruh kebakaran pada bangunan gedung.

Sifat dan karakter mekanik beton secara umum:

1. Beton sangat baik menahan gaya tekan (high compressive strength), tetapi tidak begitu pada gaya tarik (low tensile strength). Bahkan kekuatan gaya tarik beton hanya sekitar 10% dari kekuatan gaya tekannya.

2. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang rendah.

3. Konduktivitas termal beton relatif rendah.

Beton akan memberikan hasil akhir yang bagus jika pengolahan akhir dilakukan dengan cara khusus umpamanya diekspose agregatnya (agregat yang mempunyai bentuk yang bertekstur seni tinggi diletakkan dibagian luar, sehingga nampak jelas pada permukaan betonnya). Dalam keadaan yang mengeras, beton bagaikan batu karang dengan kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni

Faktor–faktor yang membuat beton banyak digunakan karena memiliki keunggulan–keunggulannya antara lain:

1. Kemudahan pengolahannya. 2. Material yang mudah didapat. 3. Kekuatan tekan tinggi.

4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihannya.

Selain memiliki kunggulan-keunggulan seperti disebutkan diatas, beton juga memiliki kekurangan seperti berikut:

1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.

2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi 3. Berat (bobotnya besar).

4. Daya pantul suara yang besar.

Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat.

2.2.1. Adukan Beton

Beton yang berasal dari pengadukan bahan-bahan penyusun agregat kasar dan agregat halus kemudian diikat dengan semen yang bereaksi dengan air sebagai bahan perekat, harus dicampur dan diaduk dengan benar dan merata agar dapat dicapai mutu beton yang baik. Pada umumnya pengadukan bahan beton dilakukan menggunakan mesin pengaduk 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 kemerosotan (slump) pada setiap adukan beton baru. Nilai slump

digunakan sebagai petunjuk ketepatan jumlah pemakaian air dalam hubungannya dengan faktor air semen yang ingin dicapai.

Waktu pengadukan lamanya tergantung pada kapasitas isi mesin pengaduk, jumlah adukan, jenis serta susunan butir bahan penyusun, dan slump beton, pada umumnya tidak kurang dari 1,50 menit dimulai semenjak pengadukan, dan hasil umumnya menunjukkan susunan dan warna merata. Sesuai dengan tingkat mutu beton yang dihasilkan memberikan:

1.Keenceran dan kekentalan adukan yang memungkinkan pengerjaan beton (penuangan, perataan, pemadatan) dengan mudah kedalam adukan tanpa menimbulkan kemungkinan terjadinya segregation atau pemisahan agregat.

2.Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus (kedap air, korosif, dan lain-lain).

3.Memenuhi uji kuat yang hendak dipakai. Beton diklarifikasikan menjadi dua jenis, yaitu beton normal dan beton ringan. Beton normal adalah beton yang memiliki densitas – beton ringan adalah beton yang memiliki densitas kurang dari _{. Beton ringan juga terbagi dalam dua jenis, yaitu:}

a. Beton ringan berpori

Beton ringan berpori adalah beton yang dibuat agar strukturnya terdapat banyak pori. Pori–pori yang timbul adalah akibat dari reaksi hidratasi dimana semen akan menimbulkan panas (reaksi eksotermal) sehingga menimbulkan gelembung–gelembung gas H2O dan CO2 yang nantinya menimbulkan jejak pori dalam beton yang sudah mengeras. Semakin banyak gas yang dihasilkan akan semakin banyak pori yang terbentuk dan beton akan semakin ringan.

b. Beton ringan tidak berpori

Pada beton jenis tidak memiliki pori melainkan digantikan dengan agregat ringan yang ditambahkan pada saat pembuatannya. Agregat yang sering digunakan adalah batu apung, serat sintesis dan alami, slag baja,

2.3. Speed Bump (Pembatas kecepatan kendaraan)

Speed Bump (Pembatas kecepatan kendaraan) adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang dijalan untuk pertanda memperlambat laju kendaraan. Fungsinya agar meningkatkan keselamatan bagi pengguna jalan. Gambar Speed bump (Pembatas kecepatan kendaraan) diperlihatkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Speed Bump

Speed Bump tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas. Untuk meningkatkan keselamatan dan kesehatan bagi pengguna jalan ketinggianya diatur dan apabila melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan terlebih dahulu mengenai adanya speed bump, khususnya pada malam hari, maka speed bump dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau kuning yang kontras sebagai pertanda [7].

Ukuran Speed bump (Pembatas kecepatan kendaraan) sudah diatur dalam Keputusan Menteri Perhubungan Nomor KM 3 Tahun 1994 tentang alat pengendali dan pengaman pemakai jalan. Disana disebutkan bahwa tinggi maksimum Pembatas kecepatan kendaraan adalah 12 cm dan sudut kemiringan 15% (13,50). Speed bump tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas.

Speed bump akan bermanfaat jika ditempatkan dan didesain sesuai dengan aturan misalkan dijalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi. Kemudian untuk aturannya ketinggian maksimumnya

Speed bump yang tidak sesuai standar bukan hanya merusak kendaraan, tapi juga membahayakan sipengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar. Speed bump ditempatkan pada:

1. Jalan di lingkungan pemukiman

2. Jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC

3. Pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi

Berikut ini gambar desain standar Speed bump (Pembatas kecepatan kendaraan) yang sesuai ketentuan pemerintah pada gambar 2.3.

2.4. Material Komposit Concrete Foam

Pada komposit concrete Foam, materialnya terdiri dari semen, pasir, air, blowing agent,dan serat TKKS. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah surfaktan.

2.4.1. Semen

Kata semen berasal dari caementum (Bahasa Latin), yang artinya “memotong menjadi bagian-bagian kecil tidak beraturan”. Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat batu, bata, batako maupun bahan bangunan lainnya. Material semen adalah material yang mempunyai sifat-sifat adhesif dan kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat-agregat menjadi suatu massa yang padat dan mempunyai kekuatan yang cukup.

Semen merupakan hasil industri dari paduan bahan baku: batu gamping/kapur sebagai bahan utama, yaitu bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), dan lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO) atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk (bulk), tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air.

Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan. Bahan dasar pembentuk semen adalah:

1. 3CaO.SiO2 (tricalcium silikat) 58% - 69% 2. 2CaO.SiO2 (dicalcium silikat) 8% - 15% 3. 3CaO.Al2O3 (tricalcium aluminate) 2% - 15%

4. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (tetracalcium alummoferrit) 6%-14%

Faktor semen sangatlah mempengaruhi karakteristik campuran beton. Kandungan semen hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan,

tahan air, lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih baik. Kerugiannya adalah dengan cepatnya campuran beton mengeras, maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Beton dengan kandungan hidrolik rendah akan lebih lemah dan mudah dalam pergerakan.

2.4.2 Pasir

Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75 % bagian dari beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan semakin mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan mengurangi panas yang timbul pada saat pencampuran air dan hubungan antara thermal stresses dan shrinkage cracks. Umumnya untuk beton dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40 mm dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran 20 mm.

2.4.3 Air

Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Oleh karena itu, air sangat dibutuhkan dalam pelaksanaan pengerjaan bahan. Nilai banding berat air dan semen untuk suatu adukan beton dinamakan water cement ratio (w.c.r). Air yang dapat digunakan dalam proses pencampuran beton adalah sebagai berikut [8]:

1. Air yang digunakan pada campuran beton haruslah bersih dan bebas dari bahan-bahan yang merusak seperti mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.

2. Air pencampur yang digunakan pada beton prategang atau pada beton yang di dalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat, tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan.

2.4.4. Bahan Pengembang

Bahan pengembang adalah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur berongga pada komposit yang dibentuk, agar material komposit mengalami pengembangan volume. Caranya adalah mencampurkan bahan pembentuk busa dan air dengan perbandingan 1:60.

2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18 cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm. Bahan-bahan penyusun TKKS dapat dilihat pada tabel 2.1 [9].

Tabel 2.1 Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit.

No Bahan-Bahan

Kandungan

Komposisi (%)

1. Uap air 5.40

2. Protein 3.00

3 Serat 35.00

4. Minyak 3.00

5. Kelarutan air 16.20 6. Kelarutan unsur alkali1% 29.30

7. Debu 5.00

8. K 1,71

9. Ca 0,14

10. Mg 0,12

11. P 0,06

12. Mn, Zn, Cu, Fe 1,07

Tandan kosong kelapa sawit segar dari hasil pabrik kelapa sawit umumnya memiliki komposisi lignoselulose 30,5%, minyak 2,5% dan air 67%, sedangkan bagian lignoselulose sendiri terdiri dari lignin 16,19%, selulose 44,14% dan hemiselulose 19,28%. Permasalahan yang dihadapi pada penggunaan limbah dari tandan kosong kelapa sawit adalah terdapat kandungan zat ekstraktif dan asam lemak yang sangat tinggi, sehingga dapat menurunkan sifat mekanik material yang dibentuk.

Sehingga pada pembuatan material ini tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu direndam kedalam larutan NaOH 1% selama sehari, kemudian dicuci dengan air bersih dan dikeringkan pada suhu kamar selama kurang lebih 3 hari. Gambar serat TKKS yang telah dihaluskan dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Serat TKKS yang telah dihaluskan

2.5. Material Komposit Polymeric Foam

Bahan komposit polymeric foam terdiri dari polyester resin tak jenuh dan blowing agent. Blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah: polyol dan isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polimerisasi digunakan katalis jenis Methyl Ethil Keton Perokside (MEKPO).

2.5.1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)

Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang

seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic. Adapun jenis polyester resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX

Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.

Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan. Data karakteristik mekanik bahan polyester resin tak jenuh seperti pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.

Sifat Mekanik Satuan Besaran

Berat Jenis ( ) Kg.m-3 1,2 s/d1,5 Modulus young (E) GPa 2 s/d 4,5 Kekuatan Tarik ( ) (MPa) 40 s/d 90

2.5.2. Blowing agent

Blowing agent adalah bahan yang digunakan untuk menghasilkan struktur berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyurethane. Bentuk polyol dan isocyanate yang dipergunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Blowing agent

Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. Polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol (polyol), yang mengandung group hydroksil dengan mempercepat reaksi yaitu katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol (polyol) akan membentuk ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida (CO2). Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada bahan polimer yang terbentuk. Bahan yang terbentuk dari campuran blowing agent dan polimer disebut dengan bahan polymeric foam. Bahan polymeric foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat bahan.

Berdasarkan sifat mekaniknya bahan ini memiliki 4 (empat) sifat penting diantaranya:

1. Sifat Elastik

Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan bahan yang terdiri dari geometri, bentuk dan mikrostrukturnya.

Sifat peredaman solid bahan, sifat ini merupakan efek dari bentuk geometri bahan tersebut.

3. Sifat Akustik

Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan memudahkan gelombang udara masuk kedalam bahan dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh bahan polymeric foam akan mengalami pelemahan.

4. Sifat Viskoakustik

Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat elastiknya.

2.5.3. Katalis MEKPO

Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), seperti diperlihatkan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. Katalis

Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau

terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung.

2.5.4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Bahan penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampur dalam matriks. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah 13-18cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,5-1 cm.

2.6. Karakteristik Mekanik Material 2.6.1. Pengujian Dinamik

Pengujian dinamik dilakukan untuk mendapatkan respon secara dinamik material, dan pengujian ini dilakukan dengan pengujian impak jatuh bebas kecepatan tinggi.

2.6.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas

Pengujian impak jatuh bebas diperumpamakan sebagai sebuah benda jatuh bebas dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama benda tersebut jatuh. Jika benda jatuh kebumi dari ketinggian tertentu relatif kecil dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan kebawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan benda berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan keatas. Kecepatannya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan keatasnya seragam.

Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik akan diperoleh harga pendekatan sebagaimana terlihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3. Waktu dan kecepatan benda jatuh Waktu t

(s) 0 1 2 3 4 5

Kecepatan

Perbandingan waktu dengan kecepatan seperti terlihat pada grafik v-t seperti ditunjukkan pada gambar 2.8. Yang merupakan sebuah garis lurus sehingga percepatan seragam.

Gambar 2.8. Grafik hubungan v – t

Jika tahanan udara diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung dengan percepatan seragam melintas sebuah garis lurus, asalkan percepatan diganti dengan percepatan gravitasi (g) yaitu:

1. Untuk gerakan kebawah a = + g 2. Untuk gerakan keatas a = - g

Percepatan gravitasi (g) dapat dipandang sebagai sebuah vektor dengan arah tegak kebawah menuju kepusat bumi.

Definisi perpindahan adalah perubahan kedudukan, hal ini merupakan besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup jarak, arah dan waktu.

Kecepatan seragam memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut.

Sedangkan percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut, seperti ditunjukkan pada persamaan (2.1).

( V0 + V ) = ... (2.1)

S = ( V0 + V )t ... (2.2)

Dimana V0 adalah kecepatan awal, V kecepatan akhir, t waktu dan s perpindahan kecepatan pertengahan = perpindahan/waktu. Maka persamaan (2.3). perbandingan antara kecepatan dan waktu.

= a ...(2.3)

V = V0 + t ...(2.4)

v = v0t + a t2 ...(2.5)

v2 = v0 + 2 as ...(2.6)

Dari persamaan (3), bila V0 = 0, Maka untuk v diperoleh seperti ditunjukkan pada persamaan (2.7).

� = √ ...(2.7) Bila a = g, dan s = H,

Maka :

� = √ ...(2.8) Maka persamaan (8) adalah kecepatan benda jatuh bebas tergantung pada jarak atau tinggi benda jatuh dari pusat bumi, ketika sebuah benda padat jatuh dengan kecapatan sedang, dapat dianggap benda mengalami percepatan gravitasi seragam, untuk pengertian umum para ilmuan mengambil harga percepatan

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Polisi tidur (speed bump) atau disebut juga sebagai alat pengurang kecepatan adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang dijalan untuk pertanda memperlambat laju/kecepatan kendaraan. Untuk meningkatkan keselamatan dan kesehatan bagi pengguna jalan ketinggianya diatur dan apabila melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan terlebih dahulu mengenai adanya polisi tidur, khususnya pada malam hari, maka polisi tidur dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau kuning yang kontras sebagai pertanda.

Polisi tidur ini pertama kali dicetuskan oleh seorang fisikawan bernama Arthur Holly Campton. Ketika itu ia merasa terganggu dengan cepatnya laju kendaraan yang melintas didepan kantornya yang begitu bising terdengar. Maka keluarlah gagasan untuk membuat sebuah konsep pembatas kecepatan laju kendaran ditahun 1927, yang hingga kini sering disebut polisi tidur.

Ukuran polisi tidur sudah diatur dalam Keputusan Menteri Perhubungan Nomor KM 3 Tahun 1994 tentang alat pengendali dan pengaman pemakai jalan. Dimana disebutkan bahwa tinggi maksimum pembatas jalan adalah 12 cm dan sudut kemiringan 15 %. Alat pembatas kecepatan tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas.

Polisi tidur akan bermanfaat jika ditempatkan dan didesain sesuai dengan aturan misalkan dijalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi. kemudian untuk aturannya ketinggian maksimumnya tidak boleh lebih dari 15 cm, juga kemiringannya 15%. Jika dibuat sesuai dengan kondisi diatas maka akan bermanfaat.

Polisi tidur yang tidak sesuai standar bukan hanya merusak kendaraan, tapi juga membahayakan sipengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar.

Concrete foam adalah salah satu jenis beton ringan yang menggunakan foam sebagai agregat ringannya. Pada umumnya concrete foam dibuat dengan 2 (dua) cara yaitu dengan metode kimia dan fisika. Pembuatan dengan metode kimia adalah dengan memanfaatkan reaksi kimia dari blowing agent yang terjadi didalam cetakan. Sementara dengan menggunakan metode fisika adalah memanfaatkan foam generator untuk membuat busa secara terpisah. Setelah busa terbentuk baru dimasukkan kedalam adonan beton dan selanjutnya kedalam cetakan. Selain penggunaan busa sebagai agregat ringannya, banyak juga yang menambahkan agregat ringan lainnya seperti fly ash, batu apung, expanded polystyrene, Styrofoam, dll.

Kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya (compressive strength) terbatas, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan struktural. Pengembangan bahan campuran untuk membuat beton ringan sudah banyak dilakukan seperti yang disebutkan sebelumnya. TKKS merupakan limbah akhir dari pengolahan biji kelapa sawit yang masih kurang dimanfaatkan dan cenderung dibuang begitu saja sebagai limbah atau dimanfaatkan sebagai pupuk alam atau dibakar untuk menghasilkan abu gosok. Sehingga perlu dikaji kembali pemanfaatan limbah TKKS ini menjadi salah satu bahan campuran beton ringan untuk meningkatkan daya guna yang lebih baik.

Komposisi material bahan beton ringan diambil berdasarkan fraksi berat material penyusun dari masing-masing material pendukungnya dengan variasi terhadap semen, pasir, air, bahan pengembang dan serat TKKS. Variasi tersebut untuk membentuk material beton ringan yang mempunyai kekuatan yang lebih baik, ekonomis, serta dapat mengurangi berat akhir produk yang dihasilkan.

Untuk mengetahui kekuatan dan perilaku mekanik dari beton ringan tersebut, tentunya perlu diadakan pengujian lebih lanjut. Adapun metode pengujian yang akan dilakukan adalah uji tekan statik dan dinamik yang kemudian disimulasikan dengan program software komputer. Simulasi numerik yang dimaksud adalah untuk mendapatkan distribusi tegangan dan regangan sebagai

perilaku mekanik dari struktur beton ringan yang diperkuat serat TKKS akibat beban tekan statik dan dinamik.

Salah satu hasil industri sawit yaitu tandan kosongnya atau biasa disebut tandan kosong kelapa sawit (TKKS) setiap tahunnya menghasilkan perhektar sebanyak ±23,3 ton limbah sawit. Biasanya setelah dilepaskan dari brondolan tandan kosong ini lalu dibuang dan dibiarkan membusuk didaerah perkebunan yang nantinya lama kelamaan membusuk sehingga menjadi pupuk, bukan saja mengganggu kegiatan dalam mengelola perkebunan namun bau ditimbulkan dari pembusukan ini dapat mengganggu aktivitas masyarakat lain yang tinggal disekeliling daerah ini. Namun kini semakin dikembangkan menjadi produk-produk yang bermanfaat bahkan telah menjadi produk-produk-produk-produk yang memiliki nilai jual. Banyak penelitian ilmiah yang berhubungan dengan limbah tandan kosong kelapa sawit yang telah dikerjakan seperti: pembuatan papan partikel dengan perekat fenol formaldehyde, dan bahan baku kertas.

1.2 Rumusan Masalah

Penelitian ini fokus terhadap pembuatan bentuk profil polisi tidur dari material concrete foam dan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS agar diperoleh desain struktur polisi tidur yang lebih baik dan lebih aman sesuai standart. Serta untuk mengetahui distribusi tegangan pada profil dengan menggunakan pengujian impak jatuh bebas.

1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1. Tujuan Umun

Tujuan umum pada penelitian ini adalah menganalisis struktur Speed Bump dari bahan Concrete Foam dan polymeric foam diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) terhadap beban impak jatuh bebas.

1.3.2. Tujuan Khusus

Tujuan khusus penelitian ini adalah:

2. Mengamati serta menyelidiki tegangan yang terjadi pada speed bump dengan menggunakan pengujian impak jatuh bebas.

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah untuk memanfaatkan serta mengolah Tandan Kosong Kelapa Sawit(TKKS) hasil pabrik kelapa sawit agar dapat bernilai ekonomis dan berdaya jual tinggi. Produk speed bump ini akan direncanakan untuk dipasang dijalan dan mememenuhi syarat ketentuan pemerintah dalam hal pembuatan speed bump. Ukuran polisi tidur sudah diatur dalam Keputusan Menteri Perhubungan Nomor KM 3 Tahun 1994 tentang alat pengendali dan pengaman pemakai jalan. Dimana disebutkan bahwa tinggi maksimum pembatas jalan adalah 12 cm dan sudut kemiringan 15 persen.

1.5. Batasan Masalah

Untuk dapat arah penelitian yang baik, maka perlu adanya batasan masalah sebagai berikut.

1. Membuat speed bump berbahan concrete foam dan polymeric foam diperkuat dengan serat TKKS.

2. Ukuran Spesimen yang dibuat 200 × 400 × 150 mm.

3. Pengujian dilakukan untuk mengetahui tegangan yang terjadi sewaktu diberikan gaya maksimum pada spesimen dan melihat ketahanan spesimen secara visual dengan parameter ukur retak atau tidaknya spesimen uji.

1.6 Sistematika Penulisan Pada penelitian ini berisikan: BAB 1: PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang yang menentukan pengambilan penlitian dan dilanjutkan dengan rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan skripsi ini.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang berhubungan dengan penelitian skripsi ini baik dari teori dasar maupun teori penunjang lainnya.

BAB 3. METODOLOGI

Di dalam bab ini membahas tentang hal-hal yang ditujukan untuk mencapai tujuan dimana mencakup dalam segi perencanaan dan perhitungan.

BAB 4. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan menjelaskan hasil dari yang didapat dari hasil penelitian meliputi data-data yang sudah ada maupun data-data tambahan.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari semua penelitian yang dilakukan untuk skripsi ini dan saran yang mendukung kedepannya.

6. DAFTAR PUSTAKA

Berisi seluruh reverensi yang digunakan dalam penelitian untuk pembuatan tugas akhir ini.

2.4.4. Bahan pengembang...17

2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) ...17

2.5. Material Komposit polymeric foam ...18

2.5.1. Polyester resin tak jenuh(BQTN)………...18

2.5.2. Blowing agent………...20

2.5.3. Katalis MEKPO………...21

2.5.4. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ... ..22

2.6. Karakter Mekanik Material……….……...22

2.6.1. Pengujian Dinamik……….22

2.6.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas………22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ...25

3.1. Tempat dan Waktu ...25

3.1.1. Tempat ...25

3.1.2. Waktu...25

3.2. Peralatan dan bahan...25

3.2.1. Peralatan ...25

3.2.2. Bahan ...31

3.2.3. Bahan yang digunakan dalam pembuatan(polymeric foam)..35

3.3. Desain Speed bump ...39

3.3.1. Bentuk speed bump comcrete foam berongga 1”,2” dan 3 Inch ...39

3.4. Prosedur Pembuatan Polymeric foam...40

3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump ...42

3.6. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas………46

3.6.1. Set-up Pengujian Impak...47

3.6.2. Prosedur Pengujian Impak ...47

3.6.3. Prosedur Kalibrasi………...………...48

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ...52

4.1. Pendahuluan ...52

4.2. Pembuatan speed bump ...52

4.3. Pembuatan Polymric Foam ...53

4.4. Desaain speed bump berongga dengan test rig ...53

4.5. Pengujian Impak Jatuh Bebas………...54

4.5.1. Pengujian Impak Jatuh Bebas Concrete Foam………..55

4.5.2. Pengujian Impak Jatuh Bebas Rongga 1 Inch………....56

4.5.3. Pengujian Impak Jatuh Bebas Rongga 2 Inch………58

4.5.4. Pengujian Impak Jatuh Bebas Rongga 3 Inch………59

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...63

5.1. Kesimpulan ...63

5.2. Saran ...64

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Bahan penyusun Tandan Kosong Kelapa Sawit ...17

Tabel 2.2. Karakter mekanik polyester resin tak jenuh ...19

Tabel 2.3. Waktu dan kecepatan benda jatuh ...22

Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian ...25

Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat ...29

Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen ...31

Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh ...37

Tabel 3.5. Komposi material………. ...42

Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram………. ...43

Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram ...52

Tabel 4.2. Komposisi material polymeric foam ...53

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposi ... 7

Gambar 2.2. Speed Bump ... ……13

Gambar 2.3. Desain Standar Speed Bump (Pembatas Kecepatan) ... 14

Gambar 2.4. Serat TKKS yang telah dihaluskan ... 18

Gambar 2.5. Resin Unsaturated Polyester BTQN-157 EX ... 19

Gambar 2.6. Blowing Agent ... 20

Gambar 2.7. Katalis... 21

Gambar 2.8. Grafik Hubungan v-t ... 23

Gambar 3.1. Gunting ... 26

Gambar 3.2. Ayakan ... 26

Gambar 3.3. Ember Plastik ... 27

Gambar 3.4. Cetakan ... 27

Gambar 3.5. Timbangan ... 27

Gambar 3.7. Sendok Semen ... 28

Gambar 3.8. Oli ... 28

Gambar 3.9. Mesin Penghalus Serat ... 29

Gambar 3.10. Sarung Tangan Karet ... 29

Gambar 3.11. Masker ... 30

Gambar 3.12. Mesin Pengaduk ... 30

Gambar 3.13. Serat TKKS ... 32

Gambar 3.14. Semen ... 33

Gambar 3.15. Pasir ... 34

Gambar 3.17. Mesin Penghalus serat TKKS ... 35

Gambar 3.18. Resin Unsaturated Polyester BQTN-15 EX ... 36

Gambar 3.19. Blowing Agent ... 37

Gambar 3.20. Katalis ... 38

Gambar 3.21. Model: (a)Concrete (b)Rongga 1 inci (c)Rongga 2 inci (d)Rongga 3 inci ... 39

Gambar 3.22. Cetakan concrete foam dan rongga 1”,2”,” inci ... 40

Gambar 3.23. Serat TKKS ... 41

Gambar 3.24. Blowing agent ... 41

Gambar 3.25. Polymeric foam ... 42

Gambar 3.26. Penuangan Pasir ... 43

Gambar 3.27. Penuangan Semen ... 44

Gambar 3.28. Penuangan serat TKKS ... 44

Gambar 3.29 Pencampuran air ... 44

Gambar 3.29. Penuangan Bahan Pengembang ... 45

Gambar 3.30 . Penuangan mortar dalam cetakan ... 45

Gambar 3.31. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS ... 46

Gambar 3.32. Pengujian Impak Jatuh Bebas ... 46

Gambar 3.33. Komponen alat uji impak jatuh bebas (a) Loadcell terpasang (b) Test rig dan Anvil ... 47

Gambar 3.34. DAQ for Helmet testing Software... 49

Gambar 3.35. Kabel Loadcell dengan DAQ Lab-Jack U3-LV ... 49

Gambar 3.36. Calibration Program ... 50

Gambar 3.37. Diagram alir penelitian ... 51

Gambar 4.1. Auto CAD speed bump berongga dengan test rig ... 54

Gambar 4.2. Posisi speed bump datar ... 54

Gambar 4.4. Grafik Waktu vs Gaya impak pada ketinggian 2 m concrete Foam ... 56

Gambar 4.5. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter... 56

Gambar 4.6. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 1 inci ... 57

Gambar 4.7. Grafik Waktu vs Gaya impak pada ketinggian 2 meter ... 57

Gambar 4.8. Keretakan akibat gaya impak pada ketinggian 2 meter... 58

Gambar 4.9. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 2 inci ... 58

Gambar 4.10. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 m posisi rongga 2 inci .... 59

Gambar 4.11. Keretakan akibat gaya impak pada ketingggian 2 meter... 59

Gambar 4.12. Pengujian impak jatuh bebas dengan rongga 3 inci ... 60

Gambar 4.13. Grafik Waktu vs Gaya impak ketinggian 2 m posisi rongga 3 inci .... 60

Gambar 4.14. Keretakan akibat gaya impak datar pada ketinggian 2 meter... 61