ANALISIS STRUKTUR SPEED BUMP DENGAN CAMPURAN CONCRETE FOAM DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK ANSYS

  ANALISIS STRUKTUR SPEED BUMP DENGAN CAMPURAN CONCRETE FOAM DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK ANSYS SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MARAGHI MUTTAQIN 080401023 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  ABSTRAK

Speed bump (speed bump) atau disebut juga sebagai Alat Pembatas Kecepatan

  adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan untuk pertanda memperlambat laju/kecepatan kendaraan.desain speed bump dengan geometri struktur padat dari concrete foam yang diperkuat dengan serat tandan kosong kelapa sawit, memiliki dimensi panjang 400 mm, lebar 200 mm dan tinggi 150 mm.Dari hasil simulasi statik menggunakan program Ansys APDL 14.5, dengan tekanan yang diberikan sebesar 80.000 MPa diperoleh tegangan maximumnya adalah 8.01Mpa. Dari hasil uji tekan diperoleh bahwa kekuatan tekan material confoam (type A5) adalah 2,1 MPa; sedangkan kekuatan tarik menggunakan brazilian test sebesar 0,18 MPa. Bila dibandingkan dengan kekuatan tarik maksimum material confoam dapat disimpulkan bahwa struktur tidak aman untuk digunakan untuk beban maksimum (kenderaan truk), sesuai kelas jalan golongan IIIC.

  Kata kunci: Speed bump, mechanical APDL ansys 14.5

  ABSTRACT Speed bump (speed bump), also known as speed delimiter tool is part of the elevated road, additional asphalt or cement that is placed across the road to slow the pace of sign/speed kendaraan.desain speed bump with the geometry of the solid structure of foam concrete is reinforced with fibers empty fruit bunches of oil palm, has a long dimension of 400 mm, width 200 mm and height of 150 mm. From static simulation results using Ansys APDL 14.5 program, with the pressure exerted by 80,000 MPa obtained maximumnya voltage is 8.01Mpa. Test results obtained from the press that the compressive strength of the material confoam (type A5) is 2.1 MPa, while the tensile strength using the brazilian test of

  0.18 MPa. When compared with the maximum tensile strength of the material confoam can be concluded that the structure was not safe to use for maximum load (vehicle truck), the corresponding class group IIIC. Keywords : Speed bump , mechanical ansys APDL 14.5

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia yang diberikan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan hasil penelitian tesis ini dengan judul “Analisis struktur speed bump dengan campuran

  concrete foam dengan menggunakan perangkat lunak Ansys APDL 14.5 ”.

  Laporan hasil penelitian skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Regular Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulisan laporan hasil penelitian ini merupakan lanjutan dari penelitian sebelumnya yang mengedepankan pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit dan penggunaan Concrete Foam untuk dijadikan material baru yang berkualitas dengan biaya ekonomis.

  Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:  Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberi masukan serta membina saya selama mengerjakan penelitian ini.

   Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara beserta seluruh Dosen dan Staf administrasi.

   Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri dan bapak Ir. Syahrul Abda.MSc selaku Dosen Pembanding penulis.  Bapak Nuzuli Fitriadi, ST, Bapak Yusuf, ST serta bapak-bapak yang tercakup dalam tim penelitian riset impak fracture Research Center (IFRC) yang telah membantu penulis dalam pembuatan spesimen penelitian ini.

   Kepada teman satu tim penelitian saya Abdurrahman sipahutar yang telah melaksanakan perjuangan secara bersama-sama.

   Seluruh teman – teman stambuk 2008 terkhususnya dan mahasiswa Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan baik selama perkuliahan maupun lain-lain.

   Kepada Dwi irvani ariefa yamamoto siahaan yang selalu memberi support dalam pengerjaan laporan.  serta kawan-kawan satu perjuangan ikram, madhun, harry pramana, rozzi, felix, gio dan ramadhan.

  Dan khususnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Kedua orangtua penulis, Ayahanda Bustami Syam dan Ibunda Suita Sari yang telah memberikan do‟a, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga saudara-saudara penulis suci, askari, cahaya, dan seluruh keluarga besar penulis yang selalu memberi dukungan dan motivasi selama pembuatan tugas sarjana ini hingga selesai.

  Penulis sangat menyadari bahwa dalam laporan hasil penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu saran dan komentar sangat diperlukan. Terima kasih atas segala bantuan baik secara moril maupun materil, baik secara langsung ataupun tidak langsung kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penulisan laporan hasil penelitian ini.

  Medan, 26 October 2013 Penulis, MARAGHI MUTTAQIN 080401023

  DAFTAR ISI

  3.1.1. Tempat ................................................................................. 27

  2.5. Prinsip Dasar Analisa SEM ............................................................ 23

  2.6. Perangkat Lunak Analisis Elemen Hingga .................................... 23

  2.6.1.Ansys ..................................................................................... 24

  2.6.2. Cara Kerja Ansys ................................................................. 25

  BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 27

  3.1. Tempat dan Waktu ......................................................................... 27

  3.1.2. Waktu .................................................................................. 28

  2.3.1. Elemen Tetrahedral ............................................................. 19

  3.2. Proses Pembuatan Speed Bump Dengan Software ANSYS Workbench ..................................................................................... 28

  3.2.1. Analisa gaya pada parking bumper redesain ....................... 28

  3.3. Alat dan Bahan ............................................................................... 33

  3.3.1. Alat ...................................................................................... 33

  3.3.2 Bahan ................................................................................... 34

  3.4. Geometri Spesimen ........................................................................ 34

  2.4. Uji Kuat Tarik Tak Langsung (Brazilian Test) .............................. 22

  2.3 Metode Elemen Hingga .................................................................. 16

  Halaman ABSTRAK .......................................................................................................... i ABSTRACT ........................................................................................................ ii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI ...................................................................................................... v DAFTAR TABEL .............................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii DAFTAR NOTASI ............................................................................................. ix

  1.4. Manfaat Penelitian .......................................................................... 4

  BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................. 1

  1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1

  1.2. Perumusan Masalah ........................................................................ 3

  1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................ 4

  1.3.1. Tujuan Umum ...................................................................... 4

  1.3.2. Tujuan Khusus ..................................................................... 4

  1.5. Roadmap Penelitian ........................................................................ 3

  2.2.2. Distribusi Tegangan Akibat Beban Tekan Statik ................ 14

  1.6. Sistematika Penulisan ..................................................................... 7

  1.7. Metodologi Penelitian ..................................................................... 8

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 9

  2.1. Speed Bump ................................................................................... 9

  2.2. Perilaku Mekanik Akibat Beban Tekan Statik ............................... 10

  2.2.1. Beban Tekan Statik Aksial .................................................. 11

  3.5. Proses Pembuatan Serat TKKS .................................................... 35

  3.6 proses pembuatan concrete foam .................................................. 36

  3.6.1 Proses Pembuatan Concrete Foam Dengan Metode Fisika . 36

  3.6.2 Alat Cetak Concrete foam ................................................... 37

  3.6.3 Alat Cetak Speed Bump ...................................................... 38

  3.6.4 Material Penyusun concrete foam .................................... 41

  3.7 Kerangka Kegiatan ........................................................................ 42

  BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 44

  4.1. Pendahuluan ................................................................................... 44

  4.2. Geometri, dimensi, dan material speed bump ................................ 45

  4.2.1 Geometri dan dimensi ........................................................... 46

  4.2.2 Material speed bump ............................................................. 48

  4.3. Simulasi uji tekan statik pada desain speed bump ......................... 48

  4.3.1 Mesh ..................................................................................... 48

  4.3.2 Kondisi Batas ........................................................................ 48

  4.3.3 Model pembebanan ............................................................... 50

  4.3.4 Hasil simulasi ........................................................................ 51

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 56

  5.1. Kesimpulan ................................................................................... 56

  5.2. Saran ............................................................................................. 57 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 1.1. Road map kegiatan penelitian

  ………………………………..….11 Tabel 3.1. Jadwal kegiatan penelitian …………..………………..…………27

Tabel 3.2. Alat-alat penelitian

  ……….…..…………………………………..29

Tabel 3.3. Bahan-bahan penelitian

  ……………………………………….…31 Tabel 3.4. Komposisi bahan specimen ……………………………………...35

Tabel 3.5. Material-material penelitian untuk metode fisika

  ….……………38

Tabel 4.1. Sifat Mekanik material speed bump (laporan penelitian MP3EI).48Table 4.2 Hasil simulasi model berongga dan padat

  …………………….…55

  DAFTAR GAMBAR

  ……….……… 46 Gambar 4.3. Geometri dan dimensi desain speed bump………………………………………. 47

Gambar 3.7. solusi yang diinginkan

  ………………………………………………………….. 33

Gambar 3.8. Spesimen uji statik

  ……………………………………………………………… 35 Gambar 3.9. Campuran serat tandan kosong kelapa sawit,semen dan pasir ………………… 39 Gambar 3.10. Campuran serat tandan kosong kelapa sawit,semen,pasir dan air …………….. 39 Gambar 3.11. Bahan pembentuk busa………………………………………………………….. 40 Gambar 3.12. Proses penuangan campuran ……………………………………………………. 40 Gambar 3.13. Speed bump berbahan concrete foam diperkuat serat TKKS ………………....... 41

  Gambar 3.14 Kerangka penelitian……………………………………………………………… 44 Gambar 4.1. Diagram alir langkah-langkah penelitian ......

  …………………………………… 45

Gambar 4.2. Gambar dua dimensi desain speed bump (a) padat (b) beronggaGambar 4.4 Geometri dan dimensi desain speed bump (a) padat (b) beronggaGambar 3.6. Pemberian Force

  ……………... 48 Gambar 4.5. Gambar tiga dimensi desain speed bump ……………………………………….. 48

Gambar 4.6. Mesh elemen hingga speed bump

  ………………………………………………. 50 Gambar 4.7. Kondisi batas ……………………………………………………………………. 50

Gambar 4.8 Model p embebanan ……………………………………………………………... 51

  Gambar 4.9.

  Arah sumbu X…………………………………………………………………… 52 Gambar 4.10. Arah sumbu Y…………………………………………………………………… 53 Gambar 4.11. Tegangan principal ……………………………………………………………… 53

  Gambar 4.12 Tegangan arah sumbu X ………………………………………………………… 54 Gambar 4.13.

  Tegangan arah sumbu Y ………………………………………………………… 55 Gambar 4.14

  ………………………………………………………………… 32

  ……………………………………………………………………. 32

Gambar 1.1. Contoh desain Speed bump bahan betonGambar 2.5. Elemen dx, dy, dz

  ……………………………….……….. 1

Gambar 1.2. Contoh desain Speed bump bahan karet ………………………………………..

  2 Gambar 1.3. Diagram Alir Penelitian …………………………………………………………

  8 Gambar 2.1. Speed bump sesuai KM Menhub no.3 tahun 1994 ……………………………… 9

Gambar 2.2. Contoh Speed bump non- standart ………………………………………………. 10Gambar 2.3. Tipikal kurva respon tegangan-regangan terhadap material foam akibat beban tekan statik aksial................................................................................................... 12Gambar 2.4. Diagram uji tekan statik

  ………………………………………………………… 13

  . ………………………………………………………………. 18

Gambar 3.5. Fixed supportGambar 2.6. Bentuk elemen solid tetahedral

  …………………………………………………. 19

Gambar 3.1. Langkah membuat gambar/import gambar

  ……………………………………… 29

Gambar 3.2. Gambar geometri speed bump

  ……………………………................................... 30

Gambar 3.3. icon model

  ………………………………………………………………………. 31 Gambar 3.4. pemilihan mesh …………………………………………………………………. 31

  Tegangan prinsipal ……………………………………………………………… 55

• - rho -

  ebsilon delta phi

  2 N

  2 N/mm

  3 N/mm

  kg/mm

  2

  luas penampang massa jenis modulus elastisitas tegangan gaya Diameter Panjang penguluran perubahan konstanta. 3,14 mm

  sigma

• - - -

  π -

  ε Δ

  E ζ F D L

  A ρ

  DAFTAR NOTASI Simbol Nama Keterangan Satuan

  mm mm %