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
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
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
IMALSYAH PASI
NIM.110401013
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bentuk profil speed bump yang tidak sesuai dapat membahayakan
pengguna jalan yang melintas. Penelitian ini berfokus pada pembuatan profil
speed bump dari material concrete foam dan polymeric foam yang diperkuat serat
TKKS agar diperoleh desain stuktur speed bump yang lebih baik dan lebih aman
sesuai standar. Tujuan penelitian ini adalah menganalisa respon mekanik produk
speed bump polymeric foam diperkuat. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS) yang dikenai beban impak jatuh bebas. Manfaat penelitian ini untuk
memanfaatkan serta mengolah Tandan Kosong kelapa Sawit (TKKS) hasil pabrik
kelapa sawit agar dapat bernilai ekonamis. Metode yang dilakukan adalah metode
penelitian eksperimen. Data diperoleh melalaui pengujian impak jatuh bebas pada
speed bump dari bahan concrete foa m dan polymeric foam. Pembuatan speed
bump menggunakan mortar; semen 26%, pasir=38%, air=28%. Lalu ditambahkan
bahan pengembang=5%. Bahan concrete dan rongga 1”,2” dan 3” inci diberi
matrik berupa serat TKKS=3%. Dimensi speed bump 200 × 400 × 150 mm.
Pembuatan polymeric foam menggunakan bahan; blowing agent=20%,
resin=60%, serat TKKS=10%, katalis=10%. Kesimpulan penelitian ini; dari uji
impak jatuh bebas terhadap speed bump yaitu, Pada ketinggian 2 m speed bump
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. Pada
ketinggian 2 m posisi speed bump datar rongga 1 inci; spesimen satu F max= 44,1
dan Tegangan = 0,02205 MPa. Spesimen dua F max= 51,94 N, dan Tegangan=
0,02597 MPa. Pada ketinggian 2 m posisi speed bump 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 posisi speed
bump datar rongga 3 inci spesimen satu F max= 97,188 N, dan Tegangan
0,048559 MPa. Spesimen dua F max= 88,2 N, dan Tegangan 0,0441 MPa. Dari
pengujian impak jatuh bebas concrete foam dan rongga 1”,2” dan 3” inci terjadi
keretakan.
Kata kunci: Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Speed bump, Beban
Impak Jatuh Bebas, Conrete Foam Dan Polymeric Foam.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Profile shapes speed bump that does not comply could endanger road users
passing. Thisstudy focuses on profiling speed bump of foam concrete material and
polymeric foam-fiber reinforced TKKS order to obtain a speed bump structure
design better and safer standard. The purpose of this study was to analyze the
mechanical response speed bump polymeric foam products strengthened. Fiber
Oil Palm Empty Fruit Bunch (EFB) is subjected to impact loads in free fall. The
benefits of this research to utilize and process the palm oil Empty Fruit Bunch
(EFB) results of palm oil mill to be worth ekonamis. The method used is the
method of experimental research. Data obtained melalaui impact testing on a free
fall speed bump of foam concrete materials and polymeric foam. Making speed
bump using a mortar; 26% of cement, sand = 38%, water 28%. Then added
material developers = 5%. Concrete materials and cavity 1 ", 2" and 3 "inch by
matrix in the form of fibers EFB = 3%. Speed bump dimensions 200 × 400 × 150
mm. Making use of polymeric foam materials; blowing agent = 20% = 60% resin,
fiber TKKS = 10%, catalyst = 10%. The conclusion of this study; of free fall
impact test against a speed bump that is, At a height of 2 m flat speed bump foam
concrete; specimens of the F max = 132.398 N, and Voltage = 0,066199 MPa
Specimen two F max = 142,198N, and Voltage = 0.071099 MPa. At a height of 2
m flat speed bump position of the 1 inch; specimens of the F max = 44.1 and
Voltage = 0,02205, specimen two F max = 51,94 N, and Voltage = 0,02597 MPa.
At a height of 2 m position flat speed bump cavity 2 inch specimen of the F max =
20.58 N, and Voltage = 0,01029 MPa. Specimens two F max = 19.6 N, and
Voltage = 0.0098 MPa. At a height of 2 m position flat speed bump cavity 3 inch
specimen of the F max = 97.188 N, and Voltage 0.048559 MPa. Specimens two F
max = 88.2 N, and Voltage 0.0441 MPa. Impact testing of foam concrete free fall
and the 1 ", 2" and 3 "inch cracks occur.
Keywords: Fiber Oil Palm Empty Fruit Bunch (EFB), Speed bump, Load Impact
Free Fall, conrete Polymeric Foam And Foam.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan
kesempatan dan waktu sehingga dapat menyelesaikan proposal Tugas Akhir yang
berjudul
“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 ”.
Laporan hasil penelitian skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus
dipenuhi oleh setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Reguler Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Penulis laporan ini adalah betujuan mengedepankan penggunaan serat
TKKS untuk penguat pada speed bump dan polymeric foam.
Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dosen Pembimbing penulis
yang banyak memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan
penelitian ini.
2. Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik
Mesin, Bapak Ir. Syahril Gultom, MT selaku sekretaris, Bapak Ir.
Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.
3. Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal
pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh
pegawai administrasi DTM FT USU, juga kepada staf Fakultas Teknik.
4. Teman-teman satu tim IFRC Dino Hastrino dan Tarmizi Taher yang telah
bersama-sama menyelesaikan skripsi ini dengan kerja sama.
5. Abang-abang Magister Teknik Mesin S2
6. Seluruh kawan-kawan stambuk 2011 yang telah memberikan dukungan
baik berupa tenaga dan motivasi kepada penulis.
Universitas Sumatera Utara
7. Kedua orang tua saya atas doa dan motivasinya yang tiada hentinya untuk
memberikan semangat kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat memberikan ilmu tambahan bagi pembaca serta
dapat bermanfaat bagi orang lain. Penulis menyadari akan kekurangan skripsi ini
sehingga penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun
dalam penyempurnaan skripsi. Penulis mengucapkan banyak terima kasih atas
kerja samanya.
Medan,
2016
Imalsyah Pasi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .........................................................................................................i
ABSTRACT .......................................................................................................ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................iii
DAFTAR ISI .....................................................................................................v
DAFTAR TABEL.............................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................ix
DAFTAR NOTASI ............................................................................................xii
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1. Latar Belakang .................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................3
1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................3
1.3.1. Tujuan Umum ........................................................................3
1.3.2. Tujuan Khusus .......................................................................3
1.4. Manfaat Penelitian ...........................................................................4
1.5. Batasan Masalah...............................................................................4
1.6. Sistematika Penulisan.......................................................................4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................6
2.1. Pengertian Bahan Komposit .............................................................6
2.1.1. Klasifikasi Material Komposit...............................................8
2.1.2. Teknik Pembuatan Material Komposit ..................................9
2.2. Beton ................................................................................................9
2.2.1. Adukan Beton ........................................................................11
2.3. Speed Bump (Pembatas Kecepatan Kendaraan) ...............................13
2.4. Material Komposit Concrete Foam .................................................15
2.4.1. semen .....................................................................................15
2.4.2. Pasir .......................................................................................16
2.4.3. Air ..........................................................................................16
Universitas Sumatera Utara
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
3.7. Diagram Alir Penelitian………………………………....….…...…50
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Tabel 4.3. Hasil pengujian impak jatuh bebas… ...............................................62
Universitas Sumatera Utara
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 3.16.
Bahan Pengembang .............................................................................. 34
Universitas Sumatera Utara
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 4.3.
Pengujian impak jatuh bebas concrete foam ........................................ 55
Universitas Sumatera Utara
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
Gambar 4.15
Grafik rekapitulasi ................................................................................ 61
Universitas Sumatera Utara
CONCRETE FOAM DAN POLYMERIC FOAM DIPERKUAT SERAT
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
YANG DIKENAI BEBAN IMPACT JATUH BEBAS
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
IMALSYAH PASI
NIM.110401013
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bentuk profil speed bump yang tidak sesuai dapat membahayakan
pengguna jalan yang melintas. Penelitian ini berfokus pada pembuatan profil
speed bump dari material concrete foam dan polymeric foam yang diperkuat serat
TKKS agar diperoleh desain stuktur speed bump yang lebih baik dan lebih aman
sesuai standar. Tujuan penelitian ini adalah menganalisa respon mekanik produk
speed bump polymeric foam diperkuat. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS) yang dikenai beban impak jatuh bebas. Manfaat penelitian ini untuk
memanfaatkan serta mengolah Tandan Kosong kelapa Sawit (TKKS) hasil pabrik
kelapa sawit agar dapat bernilai ekonamis. Metode yang dilakukan adalah metode
penelitian eksperimen. Data diperoleh melalaui pengujian impak jatuh bebas pada
speed bump dari bahan concrete foa m dan polymeric foam. Pembuatan speed
bump menggunakan mortar; semen 26%, pasir=38%, air=28%. Lalu ditambahkan
bahan pengembang=5%. Bahan concrete dan rongga 1”,2” dan 3” inci diberi
matrik berupa serat TKKS=3%. Dimensi speed bump 200 × 400 × 150 mm.
Pembuatan polymeric foam menggunakan bahan; blowing agent=20%,
resin=60%, serat TKKS=10%, katalis=10%. Kesimpulan penelitian ini; dari uji
impak jatuh bebas terhadap speed bump yaitu, Pada ketinggian 2 m speed bump
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. Pada
ketinggian 2 m posisi speed bump datar rongga 1 inci; spesimen satu F max= 44,1
dan Tegangan = 0,02205 MPa. Spesimen dua F max= 51,94 N, dan Tegangan=
0,02597 MPa. Pada ketinggian 2 m posisi speed bump 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 posisi speed
bump datar rongga 3 inci spesimen satu F max= 97,188 N, dan Tegangan
0,048559 MPa. Spesimen dua F max= 88,2 N, dan Tegangan 0,0441 MPa. Dari
pengujian impak jatuh bebas concrete foam dan rongga 1”,2” dan 3” inci terjadi
keretakan.
Kata kunci: Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Speed bump, Beban
Impak Jatuh Bebas, Conrete Foam Dan Polymeric Foam.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Profile shapes speed bump that does not comply could endanger road users
passing. Thisstudy focuses on profiling speed bump of foam concrete material and
polymeric foam-fiber reinforced TKKS order to obtain a speed bump structure
design better and safer standard. The purpose of this study was to analyze the
mechanical response speed bump polymeric foam products strengthened. Fiber
Oil Palm Empty Fruit Bunch (EFB) is subjected to impact loads in free fall. The
benefits of this research to utilize and process the palm oil Empty Fruit Bunch
(EFB) results of palm oil mill to be worth ekonamis. The method used is the
method of experimental research. Data obtained melalaui impact testing on a free
fall speed bump of foam concrete materials and polymeric foam. Making speed
bump using a mortar; 26% of cement, sand = 38%, water 28%. Then added
material developers = 5%. Concrete materials and cavity 1 ", 2" and 3 "inch by
matrix in the form of fibers EFB = 3%. Speed bump dimensions 200 × 400 × 150
mm. Making use of polymeric foam materials; blowing agent = 20% = 60% resin,
fiber TKKS = 10%, catalyst = 10%. The conclusion of this study; of free fall
impact test against a speed bump that is, At a height of 2 m flat speed bump foam
concrete; specimens of the F max = 132.398 N, and Voltage = 0,066199 MPa
Specimen two F max = 142,198N, and Voltage = 0.071099 MPa. At a height of 2
m flat speed bump position of the 1 inch; specimens of the F max = 44.1 and
Voltage = 0,02205, specimen two F max = 51,94 N, and Voltage = 0,02597 MPa.
At a height of 2 m position flat speed bump cavity 2 inch specimen of the F max =
20.58 N, and Voltage = 0,01029 MPa. Specimens two F max = 19.6 N, and
Voltage = 0.0098 MPa. At a height of 2 m position flat speed bump cavity 3 inch
specimen of the F max = 97.188 N, and Voltage 0.048559 MPa. Specimens two F
max = 88.2 N, and Voltage 0.0441 MPa. Impact testing of foam concrete free fall
and the 1 ", 2" and 3 "inch cracks occur.
Keywords: Fiber Oil Palm Empty Fruit Bunch (EFB), Speed bump, Load Impact
Free Fall, conrete Polymeric Foam And Foam.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan
kesempatan dan waktu sehingga dapat menyelesaikan proposal Tugas Akhir yang
berjudul
“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 ”.
Laporan hasil penelitian skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus
dipenuhi oleh setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Reguler Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Penulis laporan ini adalah betujuan mengedepankan penggunaan serat
TKKS untuk penguat pada speed bump dan polymeric foam.
Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dosen Pembimbing penulis
yang banyak memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan
penelitian ini.
2. Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik
Mesin, Bapak Ir. Syahril Gultom, MT selaku sekretaris, Bapak Ir.
Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.
3. Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal
pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh
pegawai administrasi DTM FT USU, juga kepada staf Fakultas Teknik.
4. Teman-teman satu tim IFRC Dino Hastrino dan Tarmizi Taher yang telah
bersama-sama menyelesaikan skripsi ini dengan kerja sama.
5. Abang-abang Magister Teknik Mesin S2
6. Seluruh kawan-kawan stambuk 2011 yang telah memberikan dukungan
baik berupa tenaga dan motivasi kepada penulis.
Universitas Sumatera Utara
7. Kedua orang tua saya atas doa dan motivasinya yang tiada hentinya untuk
memberikan semangat kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat memberikan ilmu tambahan bagi pembaca serta
dapat bermanfaat bagi orang lain. Penulis menyadari akan kekurangan skripsi ini
sehingga penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun
dalam penyempurnaan skripsi. Penulis mengucapkan banyak terima kasih atas
kerja samanya.
Medan,
2016
Imalsyah Pasi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .........................................................................................................i
ABSTRACT .......................................................................................................ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................iii
DAFTAR ISI .....................................................................................................v
DAFTAR TABEL.............................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................ix
DAFTAR NOTASI ............................................................................................xii
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1. Latar Belakang .................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................3
1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................3
1.3.1. Tujuan Umum ........................................................................3
1.3.2. Tujuan Khusus .......................................................................3
1.4. Manfaat Penelitian ...........................................................................4
1.5. Batasan Masalah...............................................................................4
1.6. Sistematika Penulisan.......................................................................4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................6
2.1. Pengertian Bahan Komposit .............................................................6
2.1.1. Klasifikasi Material Komposit...............................................8
2.1.2. Teknik Pembuatan Material Komposit ..................................9
2.2. Beton ................................................................................................9
2.2.1. Adukan Beton ........................................................................11
2.3. Speed Bump (Pembatas Kecepatan Kendaraan) ...............................13
2.4. Material Komposit Concrete Foam .................................................15
2.4.1. semen .....................................................................................15
2.4.2. Pasir .......................................................................................16
2.4.3. Air ..........................................................................................16
Universitas Sumatera Utara
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
3.7. Diagram Alir Penelitian………………………………....….…...…50
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Tabel 4.3. Hasil pengujian impak jatuh bebas… ...............................................62
Universitas Sumatera Utara
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 3.16.
Bahan Pengembang .............................................................................. 34
Universitas Sumatera Utara
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 4.3.
Pengujian impak jatuh bebas concrete foam ........................................ 55
Universitas Sumatera Utara
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
Gambar 4.15
Grafik rekapitulasi ................................................................................ 61
Universitas Sumatera Utara