Desain Dan Analisis Struktur Speed Bump Dengan Bahan Concrete Foam Yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Menggunakan Software Ansys
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), sebagai limbah dari Pabrik Kelapa
Sawit (PKS) jumlahnya cukup banyak, yaitu 1,9 juta ton berat kering atau setara 4
juta ton berat basah per tahun [1] dan sudah terkumpul di industri pengolahan
minyak sawit. Pada banyak PKS yang beroperasi di Indonesia, TKKS dikembalikan
ke Kebun Kelapa Sawit dan ditebarkan di atas permukaan tanah untuk
menghasilkan kompos. USU telah menjalin kerjasama dengan PTPN3 yang
dituangkan dalam Nota Kesepahaman (2012-2017) dalam bidang Pendidikan,
pelatihan, penelitian, dan Pengabdian pada Masyarakat [2].
Berdasarkan kerjasama tersebut penulis dalam 3 tahun terakhir telah
memanfaatkan TKKS untuk produk teknologi. Beberapa di antaranya telah
dimanfaatkan untuk pembuatan kerucut lalu lintas [3,4]. Beberapa hasil penelitian
Penprinas MP3EI tahun pertama dan kedua telah dipublikasikan, a.l.: Simulasi
Parking Bumper, desain dan Pembuatan Helmet Sepeda, desain dan pembuatan
bola golf, stake golf, speed bump, dan Genteng Ringan [3] [4].
Material yang akan dikembangkan serta produk yang akan dihasilkan akan
menjadi keunggulan dari penelitian ini. Pengembangan material diarahkan pada dua
material yang telah dijalanani pada penelitian PUPT yaitu: polymeric foam
composite dan concrete foam composite. Material baru tersebut akan digunakan
untuk menghasilkan speed bump pembangkit daya untuk pintu tol (Toll Gate) [5].
1
Universitas Sumatera Utara
Penelitian awal tentang speed bump yang dibuat dari bahan concrete foam
menggunakan simulasi elemen hingga telah dilakukan [6]. Peneliti mencari dan
memanfaatkan energi terbarukan, peneliti akan mengembangkan teknologi
pembangkit tenaga listrik yang berasal dari energi mekanik yang dihasilkan dari
gerakan mekanik Speed Bump, khususnya pada pintu tol Gambar 1.1 jalan raya
bebas hambatan.
Gambar 1.1 Pintu Tol jalan bebas hambatan (highway toll gate)
Krisis energi dan lingkungan akhir–akhir ini menjadi isu global,
pembakaran BBM dan batu bara menghasilkan pencemaran lingkungan dan CO2
yang mengakibatkan pemanasan global. Pemanasan global dapat ditandai dengan
perubahan iklim, kekeringan, banjir, dll. Masyarakat dunia menanggapi masalah ini
dengan kerjasama multi literal seperti protokol kyoto dan perjanjian lingkungan
lainnya, kondisi ini mendorong dunia memanfaatkan sumber energi baru terbarukan
(EBT) dan teknologi bersih (Green Technology) pada semua proses teknologi
maupun energi.
Maka untuk menyelesaikan masalah itu diperlukan suatu terobosan dan
pembaharuan dalam hal pemakaian energi, yaitu pemakaian energi alternatif
pengganti bahan bakar fosil, pemakaian energi alternatif yang ramah lingkungan ini
dapat membantu dalam pencegahan pemanasan global dibanding energi fosil yang
mampu merusak lingkungan.
2
Universitas Sumatera Utara
Permintaan energi listrik masyarakat dan industri sekarang semakin
meningkat, hal ini disebabkan banyaknya peralatan mesin yang digunakan oleh
masyarakat dan industri untuk membantu aktivitasnya, hal ini memunculkan
beberapa persoalan penting yang sekarang ini dihadapi sistem kelistrikan di
Indonesia. Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai penyedia energi listrik dituntut
menambah pasokan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan energi listrik
sehingga tidak terjadi pemadaman bergilir. Penambahan pembangkit listrik adalah
cara untuk menambah kapasitas pasokan energi listrik agar dapat memenuhi
kebutuhan energi listrik masyarakat dan industri. Selain itu, adanya sosialisasi
tentang pentingnya penghematan energi listrik. Meskipun ada beberapa upaya yang
dilakukan oleh PLN, perlu ada kajian secara intensif untuk memanfaatakan potensi
alam yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik terbarukan dan ramah
lingkungan,
Hampir 90% pembangkit listrik yang ada di Indonesia adalah pembangkit
listrik konvensional, energi primer dari pembangkit konvensional berasal dari
batubara dan minyak bumi yang sifatnya tidak terbarukan serta banyak
mengakibatkan polusi udara. Persoalan penting lain yang dihadapi pemerintah
Indonesia adalah kemacetan lalu lintas yang disebabkan meningkatnya jumlah
kendaraan bermotor. Jumlah kendaraan bermotor yang melintas jalan raya sekarang
ini semakin meningkat. Rasio kendaraan bermotor yang melintas di jalan raya
semakin cepat sehingga kondisi jalan raya jarang sepi. Jutaan energi gerak
kendaraan di jalan raya atau TOL dengan kerapatan 10 detik/kendaraan perlu
dimanfaatkan. Salah satu pemanfaatannya adalah dengan membangun Pembangkit
3
Universitas Sumatera Utara
listrik tenaga roda berjalan atau pemanfaatan energi gerak yang terbuang pada saat
kendaraan melintasi polisi tidur [6].
Kebutuhan energi yang berbanding lurus dengan peningkatan eksponensial
populasi umat manusia dan menipisnya cadangan batubara, minyak bumi yang
dimiliki Indonesia menuntut untuk melakukan kajian-kajian yang dapat
menghasilkan energy listrik dengan memanfaatakan potensi alam yang terbarukan
dan ramah lingkung. Bila semua massa kendaraan memiliki potensi energi yang
dapat dibangkitkan menjadi energi listrik, maka dengan memanfaatkan media jalan
raya dan suatu mekanisme tertentu yang dirancang pada jalan raya, memungkinkan
dapat dihasilkan energi listrik dari sumber yang belum disadari sebelumnya.
Harvesting energy adalah sistem elektrikal yang efektif untuk dapat
digunakan mengingat energi sangat dibutuhkan manusia. “Electricity from Traffic”
dijelaskan sebuah ide untuk membuat energi terbarukan sekaligus ramah
lingkungan IC LTC 3588, regulator, sistem elektrikal, sistem charge dengan
memanfaatkan beban.
Pemerintah berupaya memberikan keamanan dan kenyamanan bagi
masyarakat dalam berkendara dan pemasangan fasilitas pengendali dan pengaman
pemakai jalan seperti gundukan melintang (polisi tidur) yang mampu memberikan
akses nyaman dan aman bagi pengendara. Fenomena gundukan melintang pada
masyarakat Indonesia sudah lama dikenal.
Polisi tidur merupakan bagian dari rekayasa lalu lintas yang berfungsi
sebagai alat pengendali kecepatan lalu lintas untuk menurunkan kecepatan pada
daerah yang memiliki kondisi geometrik atau tata guna lahan yang kurang
menguntungkan sampai 40%, gundukan melintang berupa peninggian sebagaian
4
Universitas Sumatera Utara
badan jalan yang melintang terhadap sumbu jalan dengan lebar, tinggi dan
kelandaian tertentu. Fasilitas polisi tidur dikenal dengan berbagai jenis, di
antaranya: speed bump, speed hump, dan speed table.
Permasalahan dapat terjadi dalam pemasangan fasilitas polisi tidur yang
tidak sesuai dengan kriteria, seperti jalan yang memotong suatu tata guna lahan
yang memiliki tingkat aktivitas yang tinggi, dalam pelaksanaan pada jalan lokal
(jalan searah atau dua arah, baik terpisah maupun tidak terpisah), mengenai material
bahan yang digunakan serta jarak/spasi dan dimensi dari polisi tidur itu sendiri.
Ukuran Speed Bump 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
15 cm dan sudut kemiringan 15̊. 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 di jalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai kelas
jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan
konstruksi. Kemudian untuk aturan ketinggian maksimumnya tidak boleh lebih
dari 15 cm, juga kemiringannya 15̊. Jika dibuat sesuai dengan kondisi diatas maka
akan bermanfaat.
Speed Bump yang tidak sesuai standart bukan hanya merusak kendaraan,
tapi juga membahayakan si pengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak
sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar.
Penelitian ini adalah bagian dari riset sudah dilakukan perancangan sistem
mekanik untuk pembuka palang pintu tol yang berada di kota Medan, dan oleh
5
Universitas Sumatera Utara
karena itu peneliti ingin menganalisa struktur speed bump yang terbaik untuk di
perumahan dan di jalan tol. Berikut pada gambar 1.2 ditunjukkan desain sistem
mekanik yang akan digunakan untuk pemanfaatan speed bump penghasil tenaga
listrik.
Gambar 1.2 Sistem mekanik speed bump
1.2
Tujuan Penelitian
1.2.1. Tujuan Umun
Tujuan umum pada penelitian ini adalah melakukan desain dan
menganalisis struktur Speed Bump bahan Concrete Foam menggunakan Software
ANSYS.
1.2.2. Tujuan Khusus
Tujuan khusus penelitian ini adalah:
1. Membuat desain struktur Speed Bump.
2. Untuk mendapatkan distribusi tegangan terendah pada model Speed
Bump dengan simulasi Software ANSYS.
6
Universitas Sumatera Utara
3. Membandingkan distribusi tegangan mana yang lebih baik pada model
Speed Bump dengan simulasi Software ANSYS.
1.3.
Batasan Masalah
Untuk dapat arah penelitian yang baik, maka perlu adanya batasan masalah
sebagai berikut:
1. Simulasi statik menggunakan Software ANSYS untuk membandingkan
distribusi tegangan pada Speed Bump.
2. Simulasi Speed Bump hanya dilakukan terhadap struktur berbahan
Concrete Foam diperkuat dengan serat TKKS.
3. Pada simulasi Software ANSYS posisi pembebanan di area puncak
Speed Bump dengan luas permukaan kontak ban mobil dan fix support
berada di bagian bawah Speed Bump.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), sebagai limbah dari Pabrik Kelapa
Sawit (PKS) jumlahnya cukup banyak, yaitu 1,9 juta ton berat kering atau setara 4
juta ton berat basah per tahun [1] dan sudah terkumpul di industri pengolahan
minyak sawit. Pada banyak PKS yang beroperasi di Indonesia, TKKS dikembalikan
ke Kebun Kelapa Sawit dan ditebarkan di atas permukaan tanah untuk
menghasilkan kompos. USU telah menjalin kerjasama dengan PTPN3 yang
dituangkan dalam Nota Kesepahaman (2012-2017) dalam bidang Pendidikan,
pelatihan, penelitian, dan Pengabdian pada Masyarakat [2].
Berdasarkan kerjasama tersebut penulis dalam 3 tahun terakhir telah
memanfaatkan TKKS untuk produk teknologi. Beberapa di antaranya telah
dimanfaatkan untuk pembuatan kerucut lalu lintas [3,4]. Beberapa hasil penelitian
Penprinas MP3EI tahun pertama dan kedua telah dipublikasikan, a.l.: Simulasi
Parking Bumper, desain dan Pembuatan Helmet Sepeda, desain dan pembuatan
bola golf, stake golf, speed bump, dan Genteng Ringan [3] [4].
Material yang akan dikembangkan serta produk yang akan dihasilkan akan
menjadi keunggulan dari penelitian ini. Pengembangan material diarahkan pada dua
material yang telah dijalanani pada penelitian PUPT yaitu: polymeric foam
composite dan concrete foam composite. Material baru tersebut akan digunakan
untuk menghasilkan speed bump pembangkit daya untuk pintu tol (Toll Gate) [5].
1
Universitas Sumatera Utara
Penelitian awal tentang speed bump yang dibuat dari bahan concrete foam
menggunakan simulasi elemen hingga telah dilakukan [6]. Peneliti mencari dan
memanfaatkan energi terbarukan, peneliti akan mengembangkan teknologi
pembangkit tenaga listrik yang berasal dari energi mekanik yang dihasilkan dari
gerakan mekanik Speed Bump, khususnya pada pintu tol Gambar 1.1 jalan raya
bebas hambatan.
Gambar 1.1 Pintu Tol jalan bebas hambatan (highway toll gate)
Krisis energi dan lingkungan akhir–akhir ini menjadi isu global,
pembakaran BBM dan batu bara menghasilkan pencemaran lingkungan dan CO2
yang mengakibatkan pemanasan global. Pemanasan global dapat ditandai dengan
perubahan iklim, kekeringan, banjir, dll. Masyarakat dunia menanggapi masalah ini
dengan kerjasama multi literal seperti protokol kyoto dan perjanjian lingkungan
lainnya, kondisi ini mendorong dunia memanfaatkan sumber energi baru terbarukan
(EBT) dan teknologi bersih (Green Technology) pada semua proses teknologi
maupun energi.
Maka untuk menyelesaikan masalah itu diperlukan suatu terobosan dan
pembaharuan dalam hal pemakaian energi, yaitu pemakaian energi alternatif
pengganti bahan bakar fosil, pemakaian energi alternatif yang ramah lingkungan ini
dapat membantu dalam pencegahan pemanasan global dibanding energi fosil yang
mampu merusak lingkungan.
2
Universitas Sumatera Utara
Permintaan energi listrik masyarakat dan industri sekarang semakin
meningkat, hal ini disebabkan banyaknya peralatan mesin yang digunakan oleh
masyarakat dan industri untuk membantu aktivitasnya, hal ini memunculkan
beberapa persoalan penting yang sekarang ini dihadapi sistem kelistrikan di
Indonesia. Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai penyedia energi listrik dituntut
menambah pasokan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan energi listrik
sehingga tidak terjadi pemadaman bergilir. Penambahan pembangkit listrik adalah
cara untuk menambah kapasitas pasokan energi listrik agar dapat memenuhi
kebutuhan energi listrik masyarakat dan industri. Selain itu, adanya sosialisasi
tentang pentingnya penghematan energi listrik. Meskipun ada beberapa upaya yang
dilakukan oleh PLN, perlu ada kajian secara intensif untuk memanfaatakan potensi
alam yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik terbarukan dan ramah
lingkungan,
Hampir 90% pembangkit listrik yang ada di Indonesia adalah pembangkit
listrik konvensional, energi primer dari pembangkit konvensional berasal dari
batubara dan minyak bumi yang sifatnya tidak terbarukan serta banyak
mengakibatkan polusi udara. Persoalan penting lain yang dihadapi pemerintah
Indonesia adalah kemacetan lalu lintas yang disebabkan meningkatnya jumlah
kendaraan bermotor. Jumlah kendaraan bermotor yang melintas jalan raya sekarang
ini semakin meningkat. Rasio kendaraan bermotor yang melintas di jalan raya
semakin cepat sehingga kondisi jalan raya jarang sepi. Jutaan energi gerak
kendaraan di jalan raya atau TOL dengan kerapatan 10 detik/kendaraan perlu
dimanfaatkan. Salah satu pemanfaatannya adalah dengan membangun Pembangkit
3
Universitas Sumatera Utara
listrik tenaga roda berjalan atau pemanfaatan energi gerak yang terbuang pada saat
kendaraan melintasi polisi tidur [6].
Kebutuhan energi yang berbanding lurus dengan peningkatan eksponensial
populasi umat manusia dan menipisnya cadangan batubara, minyak bumi yang
dimiliki Indonesia menuntut untuk melakukan kajian-kajian yang dapat
menghasilkan energy listrik dengan memanfaatakan potensi alam yang terbarukan
dan ramah lingkung. Bila semua massa kendaraan memiliki potensi energi yang
dapat dibangkitkan menjadi energi listrik, maka dengan memanfaatkan media jalan
raya dan suatu mekanisme tertentu yang dirancang pada jalan raya, memungkinkan
dapat dihasilkan energi listrik dari sumber yang belum disadari sebelumnya.
Harvesting energy adalah sistem elektrikal yang efektif untuk dapat
digunakan mengingat energi sangat dibutuhkan manusia. “Electricity from Traffic”
dijelaskan sebuah ide untuk membuat energi terbarukan sekaligus ramah
lingkungan IC LTC 3588, regulator, sistem elektrikal, sistem charge dengan
memanfaatkan beban.
Pemerintah berupaya memberikan keamanan dan kenyamanan bagi
masyarakat dalam berkendara dan pemasangan fasilitas pengendali dan pengaman
pemakai jalan seperti gundukan melintang (polisi tidur) yang mampu memberikan
akses nyaman dan aman bagi pengendara. Fenomena gundukan melintang pada
masyarakat Indonesia sudah lama dikenal.
Polisi tidur merupakan bagian dari rekayasa lalu lintas yang berfungsi
sebagai alat pengendali kecepatan lalu lintas untuk menurunkan kecepatan pada
daerah yang memiliki kondisi geometrik atau tata guna lahan yang kurang
menguntungkan sampai 40%, gundukan melintang berupa peninggian sebagaian
4
Universitas Sumatera Utara
badan jalan yang melintang terhadap sumbu jalan dengan lebar, tinggi dan
kelandaian tertentu. Fasilitas polisi tidur dikenal dengan berbagai jenis, di
antaranya: speed bump, speed hump, dan speed table.
Permasalahan dapat terjadi dalam pemasangan fasilitas polisi tidur yang
tidak sesuai dengan kriteria, seperti jalan yang memotong suatu tata guna lahan
yang memiliki tingkat aktivitas yang tinggi, dalam pelaksanaan pada jalan lokal
(jalan searah atau dua arah, baik terpisah maupun tidak terpisah), mengenai material
bahan yang digunakan serta jarak/spasi dan dimensi dari polisi tidur itu sendiri.
Ukuran Speed Bump 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
15 cm dan sudut kemiringan 15̊. 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 di jalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai kelas
jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan
konstruksi. Kemudian untuk aturan ketinggian maksimumnya tidak boleh lebih
dari 15 cm, juga kemiringannya 15̊. Jika dibuat sesuai dengan kondisi diatas maka
akan bermanfaat.
Speed Bump yang tidak sesuai standart bukan hanya merusak kendaraan,
tapi juga membahayakan si pengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak
sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar.
Penelitian ini adalah bagian dari riset sudah dilakukan perancangan sistem
mekanik untuk pembuka palang pintu tol yang berada di kota Medan, dan oleh
5
Universitas Sumatera Utara
karena itu peneliti ingin menganalisa struktur speed bump yang terbaik untuk di
perumahan dan di jalan tol. Berikut pada gambar 1.2 ditunjukkan desain sistem
mekanik yang akan digunakan untuk pemanfaatan speed bump penghasil tenaga
listrik.
Gambar 1.2 Sistem mekanik speed bump
1.2
Tujuan Penelitian
1.2.1. Tujuan Umun
Tujuan umum pada penelitian ini adalah melakukan desain dan
menganalisis struktur Speed Bump bahan Concrete Foam menggunakan Software
ANSYS.
1.2.2. Tujuan Khusus
Tujuan khusus penelitian ini adalah:
1. Membuat desain struktur Speed Bump.
2. Untuk mendapatkan distribusi tegangan terendah pada model Speed
Bump dengan simulasi Software ANSYS.
6
Universitas Sumatera Utara
3. Membandingkan distribusi tegangan mana yang lebih baik pada model
Speed Bump dengan simulasi Software ANSYS.
1.3.
Batasan Masalah
Untuk dapat arah penelitian yang baik, maka perlu adanya batasan masalah
sebagai berikut:
1. Simulasi statik menggunakan Software ANSYS untuk membandingkan
distribusi tegangan pada Speed Bump.
2. Simulasi Speed Bump hanya dilakukan terhadap struktur berbahan
Concrete Foam diperkuat dengan serat TKKS.
3. Pada simulasi Software ANSYS posisi pembebanan di area puncak
Speed Bump dengan luas permukaan kontak ban mobil dan fix support
berada di bagian bawah Speed Bump.
7
Universitas Sumatera Utara