Analisa Struktur Dan Material Speed Bump Dengan Bahan Concrete Foam Untuk Penggerak Tenaga Listrik

ANALISA STRUKTUR DAN MATERIAL SPEED BUMP
DENGAN BAHAN CONCRETE FOAM UNTUK
PENGGERAK TENAGA LISTRIK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

SAPUTRA JAYA
120401016

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Pembuatan dari 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 diperkuat serat TKKS agar diperoleh desain stuktur
speed bump yang lebih baik dan lebih aman sesuai standar. Tujuan penelitian ini
adalah menganalisis kelemahan dan ketangguhan struktur speed bump dari bahan
concrete foam diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang dikenai
beban impak jatuh bebas dan uji lindas. Manfaat penelitian ini untuk memanfaatkan
serta mengolah Tandan Kosong kelapa Sawit (TKKS) hasil pabrik kelapa sawit agar
dapat bernilai ekonomis. Banyaknya limbah kelapa sawit membuat penulis
melakukan penelitian untuk memanfaatkan limbah kelapa sawit menjadi lebih
bermanfaat. Pencarian energi alternatif dari sumber energi yang mempunyai potensi
namun sering diabaikan. Kebutuhan energi yang berbanding lurus dengan
peningkatan eksponensial populasi umat manusia membuat manusia secara cepat
harus beralih menuju sumber energi alternatif terbarukan. Listrik merupakan energi
yang mempunyai peran penting dalam kehidupan manusia. PLN sebagai penyedia
energi listrik sekarang ini mengalami kesulitan untuk mencukupi kebutuhan energi
listrik nasional. Hal ini disebabkan karena kebutuhan listrik jauh lebih besar
dibandingkan dengan kapasitas pembangkitan energi yang ada saat ini. Kondisi
demikian, mendorong untuk mencari dan mengkaji pemanfaatan sumber energi baru,
yang sifatnya terbarukan, murah, ramah lingkungan serta jumlahnya tidak terbatas.
Pembuatan pembangkit listrik tenaga speed bump ini bertujuan untuk merencanakan
speed bump dapat menjadi sumber energi untuk pembangkit listrik. Metode yang

dilakukan adalah metode penelitian eksperimen. Data diperoleh melalui pengujian
impak jatuh bebas pada speed bump dari bahan concrete foam. Pembuatan speed
bump menggunakan campuran semen 26%, pasir 38%, air 28%, blowing agent 5%,
dan serat TKKS 3%. Dimensi speed bump penggerak listrik 450 × 400 × 40. Dari
hasil uji impak jatuh bebas pada ketinggian 1 meter diperoleh bahwa speed bump
concrete foam yang memiliki tegangan paling tinggi sebesar 0.2405412 MPa dan
gaya maksimum sebesar 481.0824 N, sedangkan speed bump concrete memiliki
tegangan maksimum sebesar 0.2076777 MPa dan Gaya maksimum sebesar 415.3554
N. Uji lindas terhadap speed bump concrete foam (penggerak generator)
menggunakan mobil honda FREED dengan berat 1330 kg didapatkan hasil bahwa
spesimen B1 memiliki kekuatan paling baik karena dalam 5 kali pelindasan tidak
mengalami keretakan. Untuk tegangan listrik yang dihasilkan pada speed bump
sebesar 0,32 volt dan putaran yang didapat PMDC sebesar 50 rpm.
Kata kunci: Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Beban Impak, Concrete
foam, Speed bump, DAQ Impact Testing, Uji lindas.

i

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
The production of an inappropriate speed bump profile can harm road users passing
by. This research focuses on making speed bump profiles of concrete foam material
reinforced EBP fibers in order to obtain a better and safer speed bump structure
design according to the standard. The purpose of this study was to analyze the
weakness and toughness of the speed bump structure of concrete foam materials
reinforced by Empty Bunches of Palm Oil (EBP) subjected to free fall impact load
and run over test. The benefit of this research is to utilize and process Palm Blend
Fertilizer (EBP) from palm oil mill to be economical. The amount of palm oil waste
makes the authors do research to make use of palm oil waste to be more useful. The
search for alternative energy potential energy sources is often overlooked. Energy
requirements that are directly proportional to the exponential increase of human
populations make humans should quickly move towards alternative renewable energy
sources. Electricity is an energy that has an important role in human life. PLN as a
provider of electrical energy is currently experiencing difficulties to meet the needs of
national electrical energy. This is due to the need for electricity is much greater than
the capacity of existing energy generation. Such conditions, encourage to seek and
review the utilization of new energy sources, which are renewable, cheap,
environmentally friendly and the amount is not limited. Making speed bump power
plant is intended to plan the speed bump can be a source of energy for power plants.

The method used is experimental research method. Data were obtained through the
free fall impact test on the speed bump of the concrete foam material. Making speed
bump using cement mix 26%, sand 38%, water 28%, blowing agent 5%, and fiber 3%
EBP. Dimensional speed bump driving electric 450 × 400 × 40. From the results of
the free fall test impact at a height of 1 meter obtained that the speed bump concrete
foam which has the highest voltage of 0.2405412 MPa and maximum force of
481.0824 N, while the speed bump concrete has a maximum voltage of 0.2076777
MPa and maximum force of 415.3554 N. An exhaust test against speed bump
concrete foam (generator drive) using FREED honda car weighing 1330 kg obtained
the result that specimen B1 has the best strength because in 5 times the oppression
did not experience crack. For the voltage generated at the speed bump of 0.32 volts
and the round obtained PMDC of 50 rpm.

Keywords: Empty Bunches of Palm Oil (EBP), Impact Burden, Concrete foam,
Speed bump, DAQ Impact Testing, Run Over Test.

ii

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan
kesempatan dan waktu sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
“ANALISA STRUKTUR DAN MATERIAL SPEED BUMP DENGAN BAHAN
CONCRETE FOAM UNTUK PENGGERAK TENAGA LISTRIK”.
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 Unuversitas Sumatera Utara.
Penulis laporan ini adalah bertujuan mengedepankan penggunaan serat TKKS untuk
penguat pada produk.
Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua saya atas doa dan motivasi yang tiada hentinya untuk
menberikan semangat agar dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku doses pembimbing penulis yang
banyak menberi masukan serta membina saya selama mengerjakan penelitian
ini.
3. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, MT selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Bapak
Terang U. H. S. G. Manik, ST. MT selaku seketaris jurusan Departemen
jurusan Teknik Mesin dan Ir. Tugiman, MT selaku koordinator Skripsi.

iii
Universitas Sumatera Utara

4. Seluruh staf pengajar DTM FT-USU yang telah memberikan bekal
pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi selesai, dan seluruh pegawai
administrasi DTM FT-USU.
5. Rekan satu tim IFRC Andy maulana putra dan senior Magister Teknik Mesin
Maraghi Mutaqin, Herry Darmadi, Alexander yang telah memberi semangat
dalam menyelesaikan skripsi ini.
6. Seluruh teman-teman stambuk 2012 yang telah memberi dukungan dan
semangat berupa tenaga dan motivasi kepada penulis.

Penulis menyadari tentunya dalam penulisan dan penyusunan laporan
penelitian skripsi ini masih banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik
tentunya diharapkan penulis sehingga dapat membantu memperbaiki dan
melengkapi kesempurnaan loporan ini agar diperoleh hasil yang lebih baik.
Atas kerjasamanya saya ucapkan terima kasih.

Medan,

Mei 2017

Penulis,

(Saputra Jaya)

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1 Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2.. Tujuan Penelitian
1.2.1. Tujuan Umum

1.2.2. Tujuan Khusus
1.3. Manfaan Penelitian
1.4. Batasan Masalah
1.5. Sistematika Penulisan
BAB 2 Tinjauan Pustaka
2.1. Speed Bump
2.2. Pengertian Bahan Komposit
2.2.1. Klasifikasi Material Komposisi
2.2.2. Teknik Pembuatan Material Komposit
2.3. Beton Ringan
2.3.1. Adukan Beton
2.4. Material Komposit Concrete Foam
2.4.1. Semen
2.4.2. Pasir
2.4.3. Air
2.4.4. Blowing Agent
2.4.5. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
2.4.6. Material yang digunakan
2.5. Densitas
2.6. Karakteristik Mekanik Material

2.7.1. Pengujian dinamik
2.7.1.1. pengujian impak jatuh bebas
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat
3.1.2. Waktu
3.2. Desain Speed Bump
3.2.1. Model Speed Bump Full Concrete Foam
3.2.1.1. Model Speed Bump penghasil listrik
3.3. Peralatan dan Bahan
3.3.1. Peralatan
3.3.2. Bahan
3.4. Parameter Desain
3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump
3.6. DAQ Impak Test

Halaman
iii
v
vii

viii
x
1
1
6
6
7
7
7
8
10
10
19
22
23
24
26
27
27
28
29
30
30
31
33
34
34
34
38
38
38
38
38
45
45
47
47
53
59
60
64

v
Universitas Sumatera Utara

3.6.1. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas
3.6.2. Prosedur Kalibrasi
3.7. Uji lindas Secara Langsung
3.8. Diagram Alir Penelitian
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pendahuluan
4.2. Pembuatan Speed Bump
4.3. Karekteristik mekanik Speed Bump
4.3.1. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete
foam
4.3.2. Grafik pengujian impak speed bump concrete foam 1
meter.
4.3.3. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete
4.3.4. Grafik pengujian impak speed bump concrete 1
meter.
4.3.5. Kecepatan impaktor dan gaya yang diberikan
impaktor pada Speed Bump
4.4. Uji Lindas
4.4.1. Set up pengujian lindas
4.4.2. Hasil Uji Lindas Langsung untuk Speed Bump
Concrete Foam
4.4.2.1 Spesimen A uji lindas
4.4.2.2 Spesimen B uji lindas
4.4.2.3 Spesimen C uji lindas
4.4.3. Rangkuman Hasil Uji lindas
4.5. Perhitungan Gaya dan Tegangan Speed Bump pada saat
dilindas mobil
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

64
66
68
71
72
72
72
74
74
76
77
78
79
80
80
84
84
85
87
89
95
97
97
98
88

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 1.1.
Gambar 1.2.
Gambar 2.1.
Gambar 2.2.
Gambar 2.3.
Gambar 2.4.
Gambar 2.5.
Gambar 2.6.
Gambar 2.7.
Gambar 2.8.
Gambar 2.9.
Gambar 2.10.
Gambar 3.1.
Gambar 3.2.
Gambar 3.3.

Gambar 3.4.
Gambar 3.5.
Gambar 3.6.
Gambar 3.7.
Gambar 3.8.
Gambar 3.9.
Gambar 3.10.
Gambar 3.11.
Gambar 3.12.
Gambar 3.13.
Gambar 3.14.
Gambar 3.15.
Gambar 3.16.
Gambar 3.17.
Gambar 3.18.
Gambar 3.19.
Gambar 3.20.
Gambar 3.21.
Gambar 3.22.
Gambar 3.23.

Pintu tol jalan bebas hambatan (highway toll gate)
Sistem mekanik Speed Bump
Speed bump
Desain standar Speed Bump

Ilustrasi pembebanan pada Speed Bump
Analisa gaya yang diterima Speed Bump saat pertama
melintas.
Free body diagram gaya yang bekerja pada Speed Bump.
Analisa gaya yang diterima Speed Bump saat ban melintas
pada titik puncak Speed Bump.
Free body diagram gaya yang bekerja pada saat di atas Speed
Bump.
Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit
Serat TKKS yang telah dihaluskan

Grafik hubungan v – t
Sistem mekanik Speed Bump (a) pandangan depan (b)
pandangan atas (c) pandangan kanan.
Model 3D speed bump (a) pandangan depan (b) pandangan
kanan
Sketsa sistem mekanik kedua (a) Pandangan Depan (b)
Pandangan belakang (c) Pandangan kiri (d) Pandangan
kanan (e) Pandangan atas (f) Pandangan bawah
Aturan Keputusan Mentri Perhubungan
Model Perencanaan Speed Bump Full Concrete (a) model
sketsa 2D (b) model sketsa 3D
Model Perencanaan Speed Bump penghasil listrik (a) model
sketsa 2D (b) model 3D
Gunting
Ayakan
Ember plastik
Cetakan
Timbangan
Sendok semen
Gelas ukur
Oli
Mesin penghalus serat
Sarung tangan karet
Mesin pengaduk
Semen
Pasir
Bahan pengembang
Serat TKKS
Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX
Blowing Agent

2
6
10
12
12
13
13
17
17
20
31
35
39
40
42

44
45
47
47
48
49
49
49
50
50
51
51
52
52
54
55
55
56
57
59
viii

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.24.
Gambar 3.25.
Gambar 3.26.
Gambar 3.27.
Gambar 3.28.
Gambar 3.29.
Gambar 3.30.
Gambar 3.31.
Gambar 3.32.
Gambar 3.33.
Gambar 3.34.
Gambar 3.35.
Gambar 3.36.
Gambar 3.37.
Gambar 3.38.
Gambar 3.39.
Gambar 4.1.
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
Gambar 4.4.
Gambar 4.5.
Gambar 4.6.
Gambar 4.7.
Gambar 4.8.
Gambar 4.9.
Gambar 4.10.
Gambar 4.11.
Gambar 4.12.
Gambar 4.13.
Gambar 4.14.
Gambar 4.15.
Gambar 4.16.

Katalis
Penuangan pasir
Penuangan semen
Penuangan serat TKKS
Penuangan bahan pengembang
Alat Pengujian Impak Jatuh Bebas
DAQ for Helmet Impact testing Software.
Kabel Loadcell dengan DAQ Lab-Jack U3-LV
Calibration Program
Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
gambar ilustrasi pada saat ban menyentuh speed bump
Gambar Ilustrasi Pada Saat Ban Melewati Speed Bump
Gambar landasan uji lindas speed bump
Gambar Ilustrasi Sistem Mekanik
Diagram Alir Penelitian
Hasil cetakan spesimen Speed Bump
Dimensi spesimen yang dibuat.
Pengujian impak jatuh bebas Speed Bump Concrete foam
1 meter.
Hasil pada spesimen Speed Bump pengujian impak jatuh
bebas concrete foam
Grafik Concrete Foam 1 Meter
Pengujian impak jatuh bebas concrete 1 meter.
Hasil pada spesimen Speed Bump concrete pengujian
impak jatuh bebas
Grafik Concrete Foam 1 Meter
Set up sistim mekanik
Set up pengujian lindas
Spesimen A1 Speed Bump
Spesimen A2 Speed Bump
Spesimen B1 Speed Bump
Spesimen B2 Speed Bump
Spesimen C1 Speed Bump
Spesimen C2 Speed Bump

59
62
62
62
63
64
66
67
67
68
69
69
69
70
71
72
74
74
75
76
76
77
78
78
80
81
84
85
86
87
88
89

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 3.1
Tabel 3.2
Tabel 3.3
Tabel 3.4
Tabel 3.5
Tabel 3.6
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel 4.6
Tabel 4.7
Tabel 4.8

Bahan penyusun tandan kosong kelapa sawit.
Berat jenis (ρ) Concrete Foam berdasarkan komposisi
Hasil pengujian kuat statik tekan spesimen Concrete Foam

Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh

Lokasi dan aktivitas penelitian
Spesifikasi mesin penghalus serat
Spesifikasi mesin pengaduk semen
Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.

Parameter desain
Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
Data uji impak speed bump concrete foam ketinggian 1 meter
Data uji impak speed bump concrete ketinggian 1 meter
Rangkuman hasil uji lindas pada percobaan pertama
Rangkuman hasil uji lindas pada percobaan kedua
Rangkuman hasil uji lindas pada percobaan ketiga
Rangkuman hasil uji lindas pada percobaan keempat
Rangkuman hasil uji lindas pada percobaan kelima

30
32
32
33
34
38
51
53
58
60
61
74
77
79
90
91
92
93
94

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

Satuan

E

Modulus elastisitas

Mpa

σ

Tegangan

Mpa

ε

Regangan

mm/mm

F

Beban tekan

N

A

Luas penampang yang dikenai beban tekan

mm2

Δ ℓ

perubahan panjang yang terjadi

mm

ℓ

Panjang awal (mula-mula)

mm

Universitas Sumatera Utara