Pengembanganmodel Dan Analisa Respon Parking Bumper Dari Bahan Polymeric Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (Tkks) Terhadap Beban Impak Jatuh Bebas Chapter III V

BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pusat Riset Impak dan
Keretakan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Beberapa kegiatan penelitian yang dilakukan seperti diperlihatkan pada
tabel 3.1.
Tabel 3.1. Kegiatan Penelitian
No

Kegiatan

Lokasi Penelitian

1

Pengolahan serat

Laboratorium impak

Keterangan

dan keretakan unit I
2

Pembuatan

Laboratorium

Impak Spesimen uji impak

spesimen

dan Keretakan Unit I

jatuh

bebas

dan

spesimen uji lidas.
3

Pengujian impak Laboratorium
jatuh bebas

Impak Alat uji impak jatuh

Dan Keretakan MTM- bebas
USU

kecepatan

tinggi.

3.1.2 Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama 5 (lima) bulan
dimulai Oktober 2012 s.d. Maret 2013

3.2. Desain Struktur Parking Bumper
Pada penelitian ini disain struktur parking bumper yang akan dibuat adalah
desain dengan bentuk setengah bola dan bidang lurus dengan variasi sudut
pembentuk antara ban dengan parking bumper.

30

Universitas Sumatera Utara

3.2.1. Analisa Gaya pada Parking Bumper redesain
Analisa gaya yang terjadi pada parking bumper yang akan dibuat dalam
penelitian ini dapat dilihat dimana ban mobil menyentuh parking bumper
sehingga akan terjadi gaya tekan yang bekerja pada parking bumper tersebut, hal
ini untuk melihat kerusakan yang terjadi akibat benturan tersebut. Ilustrasi ban
mobil saat menyentuh parking bumper ditunjukkan pada gambar 3.1.
Ket :
1 = BAN MOBIL
2 = PARKING BUMPER
3 = BETON

4 = PERMUKAAN LANTAI
1

2
3
4

Gambar 3.1 Ilustrasi pembebanan pada parking bumper
Analisa Gaya yang terjadi dapat kita uraikan menjadi seperti pada gambar
3.2.

fs

P

45 0

F

W cos

F

W sin
W

Gambar 3.2 Analisa gaya yang diterima parking bumper

31

Universitas Sumatera Utara

Untuk menganalisa distribusi gaya seperti pada gambar 3.12 dapat
diasumsikan bahwa W tersebut adalah berat bobot mobil, dan P adalah gaya
normal yang selanjutnya kita beri nama gaya tekan yang terjadi pada parking
bumper, sehingga besarnya nilai gaya tekan tersebut adalah:

∑

= 0

W sin α – F cos α – fs = 0
fs = W sin α – F cos α
s

P = m.g sin α – m.a cos α

s

P = m.g sin α – m.
.

α–

.

cos α
α

P=

μ

Dimana:
P = Gaya Tekan (N)
W = Berat Benda (N)
m = Massa (Kg)
g = Percepatan gravitasi (

)

v = Kecepatan ( ⁄ )
= Sudut Kemiringan (⁰ )
fs = gaya gesek (N)
μ

s

= koefisien gesek

3.3. Material Komposit Polymeric Foam

3.3.1. Bahan
Bahan – bahan yang akan digunakan sebagai spesimen parking bumper
adalah serat tandan kosong kelapa sawit, polyester resin tak jenuh, katalis dan
pembersih serat.

32

Universitas Sumatera Utara

3.3.1.1. Polyester Resin Tak Jenuh
Jenis resin yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah resin
unsaturated polyester BQTN-157, seperti diperlihatkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157

3.3.1.2. Blowing Agents
Jenis blowing agent yang digunakan adalah polyurethane yaitu campuran
antara polyol dan isosianat yang akan bereaksi antara keduanya. Larutan polyol
dan isosianat seperti diperlihatkan pada gambar 3.4.

a

b

Gambar 3.4. Blowing Agent (a) Polyol (b) Isocyanate.

33

Universitas Sumatera Utara

3.3.1.3. Katalis
Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Ketone Peroksida
(MEKP), seperti diperlihatkan pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Katalis jenis MEKP (Methyl Ethyl Ketone Peroksida)
3.3.1.4. Pembersih Serat
Pembersih serat tandan kosong kelapa sawit digunakan NaOH yang
dicampur dengan air bersih sebelum dilakukan perendaman. Pembersih ini
berfungsi untuk menghilangkan kadar minyak yang masih terkandung dalam serat
serta mikroba–mikroba yang terdapat dalam serat. NaOH dapat dilihat pada

gambar 3.6.

a

b

Gambar 3.6. Bahan-bahan larutan NaOH, (a) NaOH padatan, (b) air aquades

34

Universitas Sumatera Utara

3.3.1.5. Pelumas Khusus
Untuk memudahkan dalam pembongkaran spesimen yang telah dicetak
maka digunakan pelumas, pelumas ini berfungsi untuk melapisi antara cetakan
dan spesimen yang akan dicetak sehingga sewaktu pembukaan spesimen dari
cetakan tidak merekat. Pelumas khusus dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Pelumas Wax (Mirror Glaze)
3.3.1.6. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Serat tandan kosong kelapa sawit yang berfungsi sebagai penguat matriks
komposit polymeric foam diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa
sawit yang diolah menjadi serat dilakukan dalam beberapa proses. Serat tandan
kosong kelapa sawit yang diperlihatkan pada gambar 3.8.

a

b

Gambar 3.8. Serat TKKS (a) Serat TKKS Kasar, (b) Serat TKKS Halus

35

Universitas Sumatera Utara

Proses pembuatan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat dilihat
pada gambar 3.9.

TKKS dari PKS

TKKS yang telah
dicabik cabik

TKKS yang
direndam air
selama ± 24 jam

TKKS kembali
dibersihkan
dengan air

TKKS direndam
larutan NaOH
selama ± 24 jam

TKKS dibersihkan
dengan air dan
ditiriskan

TKKS kembali
dibersihkan
dengan air

TKKS dijemur
selama ± 1
minggu

TKKS direndam
kembali dengan
air selama ± 24

Serat TKKS yang
siap digunakan

TKKS digiling
kedalam mesin
penggiling serat

TKKS kering
dipotong – potong

Gambar 3.9. Proses pembuatan Serat TKKS

36

Universitas Sumatera Utara

Serat tandan kosong kelapa sawit yang diperlihatkan pada gambar 3.10
adalah serat yang telah diproses sehingga menjadi serbuk–serbuk halus.

Gambar 3.10. Serat TKKS yang telah dihaluskan
3.3.2. Peralatan
Peralatan yang dipergunakan pada penelitian ini terdiri dari:
3.3.2.1. Alat Ukur
Alat ukur yang digunakan pada penelitian ini adalah:
1. Alat Ukur Berat Jenis
Alat ukur untuk mengetahui berat jenis spesimen digunakan timbangan
digital, dengan cara terlebih dahulu harus mengetahui massa dan volume
spesimen. Timbangan digital yang dipergunakan pada penelitian ini seperti
diperlihatkan pada gambar 3.11.

Gambar 3.11. Timbangan digital

37

Universitas Sumatera Utara

2. Alat Ukur Volume
Untuk mengetahui besarnya volume digunakan gelas ukur. Gelas ukur yang
digunakan dalam penelitian ini seperti terlihat pada gambar 3.12.

Gambar 3.12. Gelas ukur volume
Pengukuran volume air dilakukan dengan menggunakan gelas ukur 1000
ml. dan volume NaOH menggunakan gelas ukur dengan volume 100 ml.
3. Alat Ukur Dimensi
Untuk mengukur dimensi cetakan digunakan dua buah alat ukur yaitu:
mistar baja dan jangka sorong. Jangka sorong yang digunakan seperti terlihat pada
gambar 3.13.

Gambar 3.13. Jangka sorong
3.3.2.2 Alat Pembuatan Spesimen
Dalam prosees pembuatan spesimen ada beberapa alat yang digunakan yaitu
sebagai berikut:
1. Cetakan Parking Bumper
Cetakan parking bumper diperlihatkan pada gambar 3.14.
38

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.14. Cetakan parking bumper
Cetakan yang digunakan terbuat dari bahan tripleks dengan dilapisi kaca
pada bagian dalam cetakan .dapat dilihat pada gambar 3.15.

a

b

Gambar 3.15. Cetakan setelah dimodifikasi, (a) Die cetakan, (b) Mold cetakan
Cetakan ini digunakan untuk mendapatkan permukaan spesimen yang rata,
sehingga dilapisi dengan kaca yang memiliki ketebalan 5 mm pada bagian dalam
die cetakan, lalu untuk menghindari terjadinya pecah pada kaca tersebut maka
lapisan terluar adalah triplek. Pada mold cetakan dilapisi dengan aluminium foil

39

Universitas Sumatera Utara

untuk memudahkan pembukaan cetakan. Mold cetakan terbuat dari triplek dan
kayu.
2. Mesin Penghalus Serat
Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS menjadi
berukuran 0,1 – 0,8 mm. Gambar mesin penghalus serat dapat dilihat pada gambar
3.16.

Gambar 3.16. Mesin penghalus serat
Spesifikasi mesin penghalus serat dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat
No.

Spesifikasi

Satuan

Besaran

1.
2.
3.

Jenis Motor Listrik
Daya Keluaran
Frekuensi

HP/kW
Hz

Induksi
1 / 0,75
50

4.

Voltage

V

220

5.
6.

Arus Listrik
Putaran Mesin

A
Rpm

8
1450

7.

Fase

8.

Suhu Operasi

1
o

C

60

40

Universitas Sumatera Utara

Tabel 3.3. Alat-alat digunakan proses pembuatan serat
No

Nama

Jml

Sat.

Jenis Material

Ukuran
(mm)

1

Ember

1

Bh

Plastik

2

Martil

1

Bh

Besi

3

Selang

1

Bh

Plastik

4

Gunting

3

Bh

Besi

5

Sarung tangan

1

Bh

Besi

3.3.2.3.Alat Uji
a. Impak Jatuh Bebas
Pengujian impak jatuh bebas didefinisikan adalah sebuah benda jatuh bebas
dari keadaan mula berhenti mengalami pertambahan kecepatan selama benda
tersebut jatuh. Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian tertentu relatif kecil
dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan ke
bawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan
benda berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan ke atas
kecepatannya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan
keatasnya seragam. Gambar 3.17. menunjukan spesimen uji pada alat uji impak

Gambar 3.17. Alat pengujian Impak Jatuh Bebas

41

Universitas Sumatera Utara

3.4. Prosedur Pembuatan Parking Bumper
Untuk peralatan dan material yang akan digunakan dalam pembuatan
spesimen polymeric foam seperti diperlihatkan pada tabel 3.3.
Tabel 3.4. Peralatan dan bahan yang digunakan untuk pembuatan spesimen
No

Nama

Jml

Sat.

Jenis Material

Ukuran
(mm)

Alat
Kayu dilapisi

1

Cetakan spesimen

1

Set

2

Gelas Ukur 1000 ml

1

Bh

Kaca

3

Gelas Ukur 100 ml

1

Bh

Kaca

4

Ember

1

Bh

Kaca

5

Pengaduk

1

Bh

Besi

6

Mesin Penghalus

1

Unit

20

Bh

kaca

1000×200×130

Serat
7

Baut dan Mur

Besi

Bahan
Unsaturated

1

Matriks

gr

2

Serat

gr

TKKS

3

Katalis

gr

MEKPO

4

Blowing Agent

gr

Polyol dan

polyester

Isocyanate
5

Larutan Pembersih

ml

NaOH

ml

Acetone

serat
6

Cairan Pembersih
Alat

7

Pelumas

gr

Wax

8

Lembaran pelapis

m2

Alumunium foil

1000×200

cetakan

42

Universitas Sumatera Utara

3.4.1. Metode Pembuatan Parking Bumper
Proses pembuatan parking bumper dimulai dengan menentukan komposisi
sebagaimana terlihat pada tabel 3.4. Penelitian ini menggunakan komposisi dua
karena memiliki karakteristik mekanik yang lebih baik dibandingkan komposisi
satu dan tiga.
Tabel 3.5. Pembagian komposisi untuk pembuatan parking bumper [17]
No.

Nama

Blowing

Resin

Serat

Agent

(%)

(%)

Katalis (%)

Ket.

(%)
1

Komposisi Satu

10

75

10

5

2

Komposisi dua

15

70

10

5

3

Komposisi Tiga

20

65

10

5

3.4.1.1. Proses Pencetakan Parking Bumper
Proses pencetakan Parking Bumper dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut:
1. Pemberian lapisan pemisah (Pelumas Wax) pada cetakan. Oleskan
lapisan pemisah pada bagian dalam cetakan agar tidak terjadi ikatan
yang kuat atau lengket antara permukaan cetakan dan produk yang
dibentuk. Hal ini bertujuan untuk mempermudah proses pembongkaran.
Gambar 3.18. memperlihatkan proses pengolesan cetakan:

Gambar 3.18. Pemberian lapisan emisah pada bagian dalam

43

Universitas Sumatera Utara

2.

Persiapan bahan-bahan yang diperlukan yaitu serat, kemudian
ditimbang. Proses penimbangan serat sesuai dengan berat campuran
yang ditetapkan. Berat volume isi cetakan adalah 6303 gram.
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan untuk membuat campuran
cairan polymeric foam seberat yang diinginkan sebanyak 85%.
Penimbangan serat terlihat pada gambar 3.19.

Gambar 3.19. Penimbangan serat
3. Campurkan terlebih dahulu polyester resin dan serat tandan kosong
kelapa sawit kemudian aduk hingga merata seperti yang terlihat pada
gambar 3.20.

Gambar 3.20. Campuran polyester resin tak jenuh dengan serat

44

Universitas Sumatera Utara

polyester resin tak jenuh dan serat tandan kosong kelapa sawit yang
dipergunakan. Proses pencampuran antara polyester resin dengan serat
TKKS diaduk selama ± 30 menit.

4. Campurkan katalis kedalam campuran serat dan resin dan aduk hingga
merata terlihat pada gambar 3.21.

Gambar 3.21. Campuran katalis dengan Serat dan resin tak jenuh

5. Campurkan bahan pembentuk polyurethane dengan komposisi polyol
55% dan isocyanate 45%, dan aduk hingga merata seperti diperlihatkan
pada gambar 3.22.(a), dan (b).

a

b

Gambar 3.22. Campuran Blowing Agent, (a) Isocyanate dan Polyol, (b) Hasil
adukan Polyol + Isocyanate

45

Universitas Sumatera Utara

6. Masukkan campuran polyol + isocyanate kedalam campuran resin dan
serat tandan kosong kelapa sawit. Setelah itu campurkan dengan katalis
lalu aduk hingga campuran merata, seperti ditunjukkan pada gambar
3.23.

Gambar 3.23. Pengadukan bahan polymeric foam dan serat TKKS
7. Tuangkan campuran tersebut kedalam cetakan yang telah dipersiapkan
seperti diperlihatkan pada gambar 3.24.

Gambar 3.24. Cetakan siap untuk digunakan

46

Universitas Sumatera Utara

8. Proses penuangan matriks dan

serat kedalam cetakan. seperti

diperlihatkan pada gambar 3.25.

Gambar 3.25. Proses penuangan kedalam cetakan
3.4.1.2. Proses Pengerasan
Selanjutnya biarkan campuran tersebut bereaksi pada pada tekanan atmosfir
dan suhu kamar. Proses polimerisasi akan terjadi disertai dengan terbentuknya
gelembung gas pada seluruh bagian komposit yang dituangkan dan pada proses
ini pun terjadi pengembangan pada campuran tadi. Reaksi yang terjadi dapat
dilihat pada gambar 3.26.

Gambar 3.26. Proses pengerasan terjadi

47

Universitas Sumatera Utara

Dengan demikian akan terbentuk spesimen komposit berongga atau lebih
dikenal dengan istilah polymeric foam terlihat pada gambar 3.27.

Gambar 3.27. Proses pengerasan setelah 24 jam
3.4.1.3. Proses Pembuatan Beton Pemberat
Setelah spesimen dibuka dari cetakan dan dipotong sesuai ukuran yang
diinginkan maka tahap terakhir yaitu menyisipkan beton pemberat pada bagian
bawah spesimen yaitu dapat dilihat pada gambar 3.28.

DAERAH
DISISIPKAN BETON

Gambar 3.28. Bahagian yang akan diisikan beton
Fungsi beton pada spesimen yaitu sebagai pemberat apabila ada gaya
ataupun gangguan terhadap parking bumper maka posisi parking bumper tidak
berpindah dari posisi semulanya selain itu beton ini juga bisa sebagai pengikat
antara parking bumper terhadap lantai permukaan.

48

Universitas Sumatera Utara

Tahapan pembuatan serta penyisipan beton yaitu sebagai berikut:
1. Aduk terlebih dahulu bahan pasir dan semen dengan perbandingan
volume 2:1 hingga merata
2. Lalu campurkan air kedalam campuran semen dan pasir yang sudah
merata dengan volume 1:5 dari volume pasir
3. Aduk kembali sehingga merata lalu tuangkan kebahagian parking
bumper yang telah disediakan namun sebelum dituangkan terlebih
dahulu parking bumper ditancapkan paku yang berfungsi untuk
mempererat beton sehingga tidak lepas dari parking bumper setelah
beton kering. Bahagian yang akan disi beton dan ditancapkan paku
tampak pada gambar 3.29.

Paku

Paku

Gambar 3.29. Bagian yang akan diisi beton pemberat
4. Setelah disikan ratakan permukaan beton hingga sama dengan
permukaan parking bumper seperti terlihat pada gambar 3.30.

Gambar 3.30. Bagian yang telah diisikan beton

49

Universitas Sumatera Utara

5. Tunggu hingga 24 jam agar beton mengering sempurna seperti tampak
pada gambar 3.31.

Gambar 3.31. Beton yang telah kering
3.5. Alat Uji (Uji Impak Jatuh Bebas)
Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji impak jatuh
bebas. Pengujian ini untuk mengetahui respon tegangan pada material akibat efek
rambatan gelombang regangan dengan laju rambatan gelombang yang tinggi.
Pengujian dilakukan dengan ketinggian jatuh impaktor 0.5 m dan 1 m, dan berat
test rig sebesar 5 Kg [17]. Replika alat dapat dilihat pada gambar 3.32 berikut.

8

9
10

7
6

5
4
3

Keterangan :
1. Load Cell
2. Batang penerus
3. Anvil
4. Testrik bawah
5. Spesimen
6. Testrik atas
7. Batang Pemegang
8. Landasan Bandul
9. Sensor Tinggi pengujian
10. Desktop Output Data
11. Data Equisition

11
2
1

Gambar 3.32. Assembling Alat
Pen

gujian Impak Jatuh Bebas
50

Universitas Sumatera Utara

3.5.1. Set-up Pengujian Impak
Sebelum dijalankan pengujian maka harus dilakukan langkah – langkah
untuk menghidupkan alat uji yaitu sebagai berikut [16]:
1. Hubungkan semua koneksi seperti: loadcell, sensor posisi, kabel USB
dan Power DAQ, Lab-Jack U3-LV. Peralatan dapat dilihat pada
gambar 3.33 berikut.

a

b

Gambar 3.33. Komponen-komponen alat impak jatuh bebas, (a) Loadcell dan
kabel, (b) Data Equisition
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

51

Universitas Sumatera Utara

4. Masukkan Anvil pada Anvil Support sesuai dengan kebutuhan
pengujian pengambilan data.
5. Siapkan sampel uji yang akan dilakukan pengujian seperti terlihat pada
gambar 3.35 berikut.

Gambar 3.35. Posisi spesimen yang akan diuji
3.5.2. Prosedur Pengujian Impak
Adapun langkah – langkah penempatan spesimen ke alat pengujian yaitu
sebagai berikut [16]:
1. Pasangkan sampel uji yang akan dilakukan pengujian pada test rig.
2. Tentukan posisi jarak ketinggian jatuh impaktor yang diinginkan, dan
pastikan sensor proximity dalam kondisi aktif dan pada penelitian ini
di uji pada jarak 0,5 meter dan 1 meter.
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
luncuran impaktor.
5. Tekan tombol STOP setelah beberapa saat impaktor menumbuk
spesimen pada anvil.
6. Tekan tombol SAVE untuk menyimpan data hasil uji ke dalam file
berformat txt, dan akan tersimpan dalam drive C folder DATAEXP
(data experiment).

52

Universitas Sumatera Utara

7. lalu data hasil pengujian tersebut diolah dengan menggunakan program
software MS-EXCEL.

3.5.3. 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 Helmet
impact testing software sebesar 3500 Kg.
Prosedur kalibrasi adalah sebagai berikut [16]:
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 3.36.

Gambar 3.36. 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.

53

Universitas Sumatera Utara

5.

Lepaskan kabel loadcell dari digital display dan masukan atau
hubungkan kabel tersebut dengan DAQ Lab-Jack U3-LV seperti
terlihat pada gambar 3.37.

Gambar 3.37. Kabel loadcell dengan DAQ Lab-Jack U3-LV
6.

Pilih channel loadcell AINO pada interface user CALIBRATION
PROGRAM seperti terlihat pada gambar 3.38.

Gambar 3.38. 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.

54

Universitas Sumatera Utara

3.6. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh Gambar 3.39.
MULAI

STUDI LITERATUR

MEMBUAT PARKING
BUMPER
TIDAK

BERHASIL
YA

PERSIAPAN PENGUJIAN

PENGUJIAN IMPAK

TIDAK

BERHASIL
YA

HASIL

SIMULASI NUMERIK
PARKING BUMPER

LAPORAN
TIDAK

DISETEJUI
YA

SELESAI

Gambar 3.39. Diagram alir penelitian

55

Universitas Sumatera Utara

BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pendahuluan
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan proses pembuatan dan
menganalisa respon parking bumper dari bahan polymeric foam diperkuat serat
tandan kosong kelapa sawit ( TKKS ). Pengujian yang dilakukan adalah uji impak
dengan menggunakan sistem beban jatuh bebas terhadap spesimen. Spesimen
telah mengalami perubahan model atau redesain dari bentuk – bentuk pada
penelitian sebelumnya.

4.2. Pembuatan Parking Bumper Redesain
Pemakaian komposisi pada bahan untuk material parking bumper ini
menggunakan hasil terbaik uji komposisi pada penelitian sebelumnya. Pembuatan
parking bumper dilakukan dengan cetakan yang berukuran 1000×200×130 (mm).
Pada saat mencetak maka volume isi cetakan yang ideal adalah sepertiga dari
ketinggian cetakan, hal ini dikarenakan sewaktu terjadinya reaksi pengerasan
maka akan terjadi pengembangan atau penggelembungan gas-gas. Setelah
terjadinya penggelembungan gas tersebut, produk akan mengeras pada suhu
kamar. Hasil spesimen dapat dilihat pada gambar 4.1.

a
b
Gambar 4.1. Spesimen Hasil (a) Spesimen contoh dengan dimensi 250×200×130
(b) Spesimen uji Impak Jatuh Bebas dengan dimensi 75×200×130

56

Universitas Sumatera Utara

Untuk dimensi dari parking bumper dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut:

Gambar 4.2. Dimensi spesimen yang telah dibuat
Tabel 4.1. Spesifikasi parking bumper
No

Nama

Satuan

Nilai

1

Massa Jenis ( )

17,78

2

Volume

0,225

3

Berat

4

Komposisi:

kg

Serat TKKS
Polyester resin

%

4

10
70

Katalis

5

Blowing Agent

15

Fungsi beton terhadap parking bumper ini hanya sebagai pemberat apabila
parking bumper mengalami gaya eksternal saat diletakkan diparkiran. Untuk
komposisi beton tidak ada variasi yang dilakukan yaitu 2 Kg volume pasir : 1 Kg
semen.

4.3. Pengujian Parking Bumper
Respon parking bumper diperoleh dengan melakukan pengujian Impak
Jatuh Bebas yaitu dengan melihat gaya maksimum yang diterima parking bumper

57

Universitas Sumatera Utara

dan menghitung tegangan serta energi yang diperoleh. Selain itu diperlukan juga
respon parking bumper terhadap pengujian-pengujian yang dilakukan

4.3.1. Pengujian Impak
Pengujian impak dilakukan dengan metode impak jatuh bebas, dan sampel
diambil dengan 3 (dua) buah sampel dengan variasi ketinggian diantaranya 0,5 m
dan 1 m, hal ini dilakukan untuk mendapatkan tegangan yang bekerja pada
material tersebut sehingga akan diperoleh hasil akhir bahwa material tersebut
memiliki kemampuan yang dibutuhkan oleh parking bumper. Sehingga pada
pemakaian parking bumper dapat bekerja secara maksimal. Sebagaimana
ditunjukkan pada gambar 4.3 spesimen yang akan di uji.

a

b

Gambar 4.3. Pengujian impak, (a) Pengujian pada jarak 0,5 m, (b) spesimen saat
dikenai testrik alat pengujian
Dengan ketinggian 0,5 meter, grafik diperlihatkan seperti pada gambar 4.4.
dimana perubahan hampir tidak berbeda antar spesimen 1, spesimen 2, dan
spesimen 3.

58

Universitas Sumatera Utara

PENGUJIAN PADA KETINGGIAN 0.5 METER

FORCE [ Kgf ]

25

20

15

10
SPESIM EN 1
5

SPESIM EN 2
SPESIM EN 3

0
0

10

20

30

40

50

60

70

TIME(msec)
Gambar 4.4. Grafik gaya impak.pada ketinggian 0,5 meter
Dari gambar 4.4. terlihat bahwa untuk kategori ketinggian 0,5 meter rata–
rata diperoleh gaya impak sebesar 21,62 Kgf = 223,7988 N , sementara untuk
ketinggian impak 1 meter dapat dilihat pada gambar 4.5.
PENGUJIAN PADA KETINGGIAN 1.0 METER
30
SPESIM EN 1

FORCE [ Kgf ]

25

SPESIM EN 2
SPESIM EN 3

20
15
10
5
0
0

20

40

TIME(msec)

60

80

100

Gambar 4.5. Grafik gaya impak pada ketinggian 1 meter.
Pada grafik 1 meter diperoleh nilai rata-rata gaya impak yaitu 25,83 Kgf =
232,7259 N . Nilai maksimum untuk jarak kedua pengujian yaitu 27,93 Kgf =

59

Universitas Sumatera Utara

273,9933 N pada spesimen 3. Sementara untuk nilai gaya maksimum
diperlihatkan pada gambar 4.6.
GRAFIK GAYA IMPAK VS WAKTU
30

M AKSIM UM

FORCE [ Kgf ]

25
20

SPESIM EN 1 (0,5 M )
SPESIM EN 2 (0,5 M )

15

SPESIM EN 3 (0,5 M )
10

SPESIM EN 1 (1 M )
SPESIM EN 2 (1 M )

5
SPESIM EN 3 (1 M )
0
0

20

40

60

TIME(msec)

80

100

Gambar 4.6. Grafik maksimum seluruh spesimen
Pada daerah pembebanan, luas daerah pembebanan adalah 0,0078 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 4.1.
berikut.
Tabel 4.2. Hasil pengujian impak jatuh bebas parking bumper setelah diredesain.
No

Spesimen

Ketinggian

Gaya

Energi

Tegangan

(meter)

Maksimum.

(J)

(MPa)

119,2896
106,0461
110,3625
212,0922
229,7502
273,3353

3,0587
2,7191
2,8298
2,7191
2,9455
3,2863

(N)
1

2

Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3
Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3

0,5
0,5
0,5
1
1
1

238,5792
212,0922
220,7250
212,0922
229,7502
256,3353

60

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.3. Hasil pengujian impak jatuh bebas parking bumper sebelum
diredesain[10].
Gaya
No

1

2

Komposisi

Ketinggian

Maksimum

(meter)

(Kgf)

Energi

Tegangan

(J)

(MPa)

K1(10:75:10:5)

0,5

27,03

13,515

2,2065

K2(15:70:10:5)

0,5

26,33

13,165

2.1493

K3(20:65:10:5)

0,5

17,12

8,56

1,397

K1(10:75:10:5)

1

35,14

35,14

2,868

K2(15:70:10:5)

1

28,83

28,83

2,353

K3(20:65:10:5)

1

24,32

24,32

1,985

Pada tabel 4.2 adalah hasil data pada penelitian sebelumnya. Apabila
dibandingkan parking bumper setelah diredesain meningkat sebesar 0,7199 MPa
untuk jarak 0,5 m dan 0,6306 MPa untuk jarak 1 m. Ini membuktikan bahwa
redesain parking bumper membuat sifat mekanik dari parking bumper semakin
membaik.
4.3.2. Respon Parking Bumper
Setelah dilakukannya pengujian maka spesimen akan berubah dari
keadaannya semula, inilah yang disebut respon dari parking bumper. Setelah
dilakukannya pengujian untuk jarak 0,5 meter dan 1 meter maka spesimen dapat
dilihat pada gambar 4.7 berikut.

a

b

c

Gambar 4.7. Spesimen setelah diuji,(a) spesi men 1,(b) spesimen 2,(c) Spesimen 3

61

Universitas Sumatera Utara

Tampak pada gambar tidak ada perubahan bentuk ataupun crack yang
terjadi pada parking bumper sedangkan untuk melihat ketahanan maksimal
parking bumper dilakukan beberapa variasi pengujian mulai dari pengujian 1,5
meter; 2 meter; 2,5 meter; 3 meter; 3,5 meter. Didapat hasil bahwa pada pengujian
3,5 meter terjadi crack pada salah satu spesimen yaitu terllihat pada gambar 4.8

a

b

Gambar 4.8. Salah satu spesimen setelah diuji 3,5 meter, (a) salah satu pesimen,
(b) daerah crak pada spesimen

Daerah yang dilingkari merah merupakan daerah crack akibat beban impak
dengan jarak pengujian 3,5 meter ataupun dengan kecepatan impak 8,28
29,6

⁄

=

apabila dikonversikan kekecepatan mobil. Untuk data-data hasil

pengujian beserta foto dapat dilihat pada lampiran.
4.3.3. Validasi
Untuk menilai ataupun membandingkan keakuratan dari mesin uji Impak
Jatuh Bebas maka dilakukan validasi nilai antar nilai yang diperoleh dari teori
dengan nilai hasil pengujian. Berikut tabel 4.3 adalah nilai validasi yang diperoleh

62

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.4. Hasil validasi nilai gaya.
Jarak

Nilai

Nilai

Pengujian (m)

Teori (N)

Pengujian (N)

1

0,5

215,70997

223,7988

2,35

2

1

216,5507

232,7259

6.95

No

Ralat (%)

Untuk nilai tegangan yang diperoleh hasil validasi persen ralat sama seperti
nilai pada tabel 4.2. Untuk lebih jelas nilai validasi tegangan dapat dilihat pada
tabel 4.4 berikut.
Tabel 4.5. Hasil validasi nilai tegangan.
Jarak

Nilai

Nilai

Pengujian (m)

Teori (Pa)

Pengujian (Pa)

1

0,5

27655,12

28692,15

2,35

2

1

27762,92

29836,65

6,95

No

Ralat (%)

63

Universitas Sumatera Utara

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 di
antaranya:
1. Pembuatan parking bumper redesain
Pembuatan parking bumper menggunakan komposisi yang telah diteliti
pada penelitian sebelumnya yaitu Serat = 10 %, Resin = 70 % , Katalis = 5
%, blowing agents = 15 % berdimensi 75×200×130 mm untuk pengujian
impak jatuh bebas dan 250×200×130 mm untuk contoh konkrit. Proses
pembuatan menggunakan metode penuangan kecetakan setelah bahan
dicampurkan kedalam sebuah wadah lalu dituang kedalam cetakan yang
telah dimodifikasi sesuai bentuk yang diinginkan. Pada permukaan cetakan
yang terkena bahan dilapisi pelumas wax agar pada proses pembukaan
cetakan spesimen tidak lengket terhadap cetakan. Bukan hanya itu sebelum
diolesi pelumas permukaan die cetakan dilapisi dengan lembaran aluminium
foil agar semakin memudahkan pembuatan spesimen dari cetakan. Setelah
24 jam dibiarkan mengering maka cetakan dibuka dan spesimen dipotong
sesuai dimensi yang dibutuhkan. Spesimen yang sudah sesuai dimensinya
masing-masing disisipkan beton pemberat sebelum dilaksanakan pengujian
sedangkan untuk spesimen contoh konkrit akan dipoles agar tampak lebih
bagus.
2. Karakteristik Sifat Mekanik Bahan
Hasil pengujian impak jatuh bebas


Pada ketinggian 0,5 m untuk; spesimen 1 ; F max. = 238,5792 N,
energi = 119,2896 J dan tegangan = 3,0587 MPa. spesimen 2 ;
Dan hasil F max. = 212,0922 N, Energi = 106,0461 J dan
Tegangan = 2,7191 MPa. spesimen 3 hasil F max. = 220,7250 N,
Energi = 110,3625 J dan
Teg

angan = 2,8298 MPa.

63

Universitas Sumatera Utara



Pada ketinggian 1 meter: Spesimen 1, F max. = 212,0922 N,
Energi = 212,0922 J dan Tegangan = 2,7191 MPa. Spesimen 2,
F max = 229,7502 N, Energi = 229,7502 J dan Tegangan =
2,9455 MPa. Spesimen 3 F max. = 256,3353 N, Energi =
256,3353 J dan Tegangan = 3,2863 MPa

Pada penelitian sebelumnya sifat mekanik parking bumper terbaik
untuk pengujian 0,5 m yaitu F max. = 258.2973 N, Energi = 13,165 J dan
Tegangan =2,1493 MPa dibandingkan hasil penelitian ini untuk F max ratarata = 223,7988 N, Energi rata-rata = 111,8994 J dan Tegangan rata-rata =
2,8692 MPa.
Pada pengujian 1 m untuk penelitian sebelumnya F max = 282,8223 N,
Energi = 28,83 J dan Tegangan 2,353 MPa dan untuk penelitian penulis F
max rata-rata = 232,7259 N, energi = 238,3926 J, tegangan = 2,9836 MPa
Maka dapat diambil kesimpulan bahwa tegangan meningkat setelah
parking bumper mengalami redesain dan ini semakin memperbaiki sifat
mekanik parking bumper polymeric foam yang diperkuat serat TKKS

5.2. Saran
 Perlu diadakan penelitian lebih lanjut untuk semakin memperbaiki sifat
mekanik parking bumper ini serta membuatnya semakin efisien dan
ekonomis.
 Dalam pembuatan spesimen perlu ada ide – ide agar spesimen tidak rusak
sewaktu dibuka dari cetakan hal ini perlu diamati pada penelitian
selanjutnya karena semakin rumitnya bentuk profil spesimen maka
semakin sulit juga proses pembukaannya dari cetakan dan

kalau

memungkinkan metode pembuatan spesimen juga perlu dikembangkan.

64

Universitas Sumatera Utara