ANALISA RESPON MEKANIK GENTENG KOMPOSIT BETON BUSA DIPERKUAT SERAT TKKS AKIBAT BEBAN FLEXURE DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR PASIR SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

ANALISA RESPON MEKANIK GENTENG KOMPOSIT BETON

BUSA DIPERKUAT SERAT TKKS AKIBAT BEBAN FLEXURE

DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR PASIR

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

MUHAMMAD ILHAM

NIM.100401017

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2015 i

  

ABSTRAK

  Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil industri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai material engineering. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa mutu fisik dan respon mekanik produk genteng komposit berbahan

  concrete foam yang diperkuat serat TKKS akibat beban flexure secara

  eksperimental. Pada penelitian ini spesimen yang akan diuji berukuran 380×235×15 mm dan analisa mutu fisik ditinjau dari makrostruktur dan uji rembesan air. Kekuatan mekanik material diperoleh dengan cara melakukan pengujian yaitu menggunakan uji flexure. Dari hasil analisa mutu fisik produk genteng komposit diperoleh rata-rata area porositas pada spesimen genteng komposit mesh 10 sebanyak 34,54 %, genteng komposit pada mesh 20 sebanyak 29,56 %, genteng komposit pada mesh 30 sebayak 23,22 % dan pada genteng komposit mesh 40 sebanyak 19,34 %, dan pada hasil uji rembesan air tidak ditemukan adanya kerusakan struktur dan rembesan air, namun terjadi penyerapan air. Dari hasil pengujian flexure diperoleh genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 10 memilki kekeuatan flexure 0,0057, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 20 yang memilki kekeuatan flexure 0,007, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 30 yang memilki kekeuatan flexure 0,0099, genteng komposit dengan ukuran pasir mesh 40 yang memilki kekeuatan flexure 0,01047.

  Kata kunci : Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit, Material Engineering, Concrete Foam , Beban Flexure, Genteng Komposit.

  i

  ABSTRACT

  Development of the palm oil industry is increasing rapidly these days. The outcome of the palm oil industry, which become waste are empty palm bunches (EPB). This EPB can be processed into fibers that eventually can be used as engineering materials. The purpose of this research is to analyze the physical quality and the mechanical response of composite roof tile products made from EPB fiber-reinforced concrete foam due to the load of flexure test experimentally. In this study, the specimens to be tested were measured as 380×235×15 mm and analysis of physical quality are based of 3 terms which is macrostructure and permeability. The mechanical strength of the materials obtained by using flexure test. From the results of the analysis of physical quality of composite roof tile products obtained an average area of porosity on composite tile mesh specimen 10 as much as 34,54%, composite tile on mesh 29,56% as many as 20, the composite tile on mesh 30 sebayak 23,22% and composite tile on mesh 40 19,34%, and as much on the test results of water seepage is not found the presence of damage to the structure and seepage of water, but the water absorption occurs. Flexure test results obtained from tile composite mesh sand size 10 has a lot of 0,0057 flexure, tile composite mesh sand size 20 that has a lot of 0,007 flexure, tile composite mesh sand size 30 which has a lot of 0,0099 composite tile, flexure with 40 mesh sand size that has a lot of flexure 0,01047. Keywords: Empty Palm Bunches Waste, Engineering Materials, Concrete Foam, Flexure test, Composite Roof Tile.

  ii

KATA PENGANTAR

  iii

  Puji syukur kehadirat ALLAH Subhanahuwata’ala yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya. Shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad

  SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian skripsi ini.

  Skripsi ini adalah salah satu syarat mahasiswa untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Proses Produksi Non-

  Logam, yaitu “ANALISA RESPON MEKANIK

  GENTENG KOMPOSIT BETON BUSA DIPERKUAT SERAT TKKS AKIBAT BEBAN FLEXURE DENGAN VARIASI UKURAN BUTIR PASIR ”.

  Di dalam penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan bantuan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini serta penulis banyak mengucapkan banyak terima kasih Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.

  Pada kesempatan ini penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih sedalam-dalamnya kepada:

  1. Kedua orang tua tercinta dan tersayang,Ayahanda Syahrial Koto dan Ibunda Nurmala Chaniago serta adik tersayang Muhammad Fahmi Nurseha Amd dan Dinda Rezeki Fadillah atas doa dan motivasinya yang tiada hentinya untuk memberikan semangat kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.

  2. Bapak Prof.Dr.Ir.Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat, dan pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian Skripsi ini.

  3. Bapak Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Ir.Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

  Bapak Ir.Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.

  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, juga kepada staf Fakultas Teknik.

  5. Teman-teman satu tim IFRC Fakhrur Rozy, Ahmad Riyaldi, Feby Danimasthari, Suhandika Putra, Afrinedi, Muhammad Zakiy, Siddiq yang telah bersama-sama menyelesaikan skripsi ini dengan kerja sama.

  6. Abang dan Kakak Magister Teknik Mesin S2 (Nuzuli Fitriadi, ST, Ade Irwan ST, Mahadi ST, Ria Dini Wanty ST) yang telah banyak memberikan motivasi dan arahan buat penulis

  7. Seluruh kawan-kawan stambuk 2010 yang telah memberikan dukungan baik berupa tenaga dan motivasi kepada penulis.

  8. Serta teman-teman angkatan 2007 SMA N2 Tebing Tinggi XII IA1 (D’pha One) yang telah memberikan dukungan dan motivasi bagi penulis.

  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 kerjasamanya.

  Medan, Juni 2015 Muhammad Ilham

  100401017 iv

  DAFTAR ISI

  Halaman

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

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

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

  1.2. Rumusan Masalah ..........................................................................3

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

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

  1.3.2. Tujuan Khusus ......................................................................5

  1.4. Batasan Masalah ......................................................................... 5

  1.5. Manfaat Penelitian ..........................................................................5

  1.6. Sistematika Penulisan .....................................................................6

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 7

  2.1. Pendahuluan ...................................................................................7

  2.2. Genteng .............................................................................................. 7

  2.3. Pengertian Komposit ......................................................................8

  2.4. Klasifikasi Material Komposit .......................................................10

  2.5. Teknik Pembuatan Material Komposit ..........................................11

  2.6. Beton ..............................................................................................12

  2.7. Adukan Beton .................................................................................13

  2.8. Material Komposit Concreate Foam ..............................................14

  2.8.1. Semen ...................................................................................15

  2.8.2. Pasir ......................................................................................16

  2.8.3. Air ........................................................................................16

  2.8.4. Bahan Pengembang .............................................................17

  2.8.5. Serat TKKS .........................................................................17

  2.9.Perilaku Mekanik Akibat Beban Flexure ........................................19

  2.10.Porositas .........................................................................................20

  2.11.Ukuran Pengayakan Pasir ...............................................................21

  2.12.Uji Rembesan Air ..........................................................................24

  BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .........................................................25

  3.1. Tempat dan Waktu ........................................................................25

  3.2. Alat dan Bahan ..............................................................................25

  3.2.1. Alat .....................................................................................25

  3.2.2. Bahan ..................................................................................26

  3.3. Desain Genteng Komposit .............................................................27

  3.3.1. Genteng Profil Medium .....................................................27

  3.3.2. Genteng Profil Datar ..........................................................28

  v

  3.3.3. Genteng High Profil ...........................................................28

  3.4. Proses Pembuatan Genteng Komposit ...........................................29

  3.5. Makrostruktur .................................................................................30

  3.6.Uji Rembesan Air ............................................................................31

  3.7. Prosedur Pengujian Flexure ...........................................................31

  3.7.1. Set up Alat Uji .....................................................................34

  3.8. Diagram Alir Penelitian .................................................................35

  BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................36

  4.1. Pendahuluan ....................................................................................36

  4.2. Hasil Pembuatan Genteng Komposit ..............................................36

  4.3. Analisa Hasil Produk .......................................................................37

  4.3.1.Hasil Makrostruktur ..............................................................37

  4.3.2. Hasil Uji Rembesan Air ............................................... 44

  4.4. Hasil Uji Flexure .............................................................................45

  4.4.1Genteng komposit mesh 10 ....................................................45

  4.4.2Genteng komposit mesh 20 ....................................................47

  4.4.3Genteng komposit mesh 30 ....................................................48

  4.4.4Genteng komposit mesh 40 ....................................................49

  4.5. Pembahasan Genteng Komposit Ukuran Mesh Pasir ......................50

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................51

  5.1.Kesimpulan .....................................................................................51

  5.2.Saran ..............................................................................................52

  DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................53 LAMPIRAN 1 DATA UJI FLEXURE LAMPIRAN 2 SNI GENTENG vi

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Parameter tipikal TKKS per kg .........................................................17Tabel 2.2 Perbandingan tensile strength dan tensile modulus serat alam ..........18Tabel 2.3 Karakteristik beban lentur minimal genteng .....................................20Tabel 2.4 Konversi dari mesh ke milimeter .......................................................23Tabel 3.1 Lokasi dan aktivitas penelitian ..........................................................25Tabel 3.2 Alat-alat penelitian ............................................................................25Tabel 3.3 Bahan-bahan penelitian .....................................................................26Tabel 3.4 Komposisi bahan dalam satuan gram ................................................29Tabel 4.1 Rata-rata area porositas permukaan ....................................................43Tabel 4.2 Rata-rata area porositas dalam ............................................................44Tabel 4.3 Hasil uji rembesan air ........................................................................44Tabel 4.4 Hasil uji pasir mesh 10 ......................................................................46Tabel 4.5 Hasil uji pasir mesh 20 ......................................................................47Tabel 4.6 Hasil uji pasir mesh 30 ......................................................................48Tabel 4.7 Hasil uji pasir mesh 40 ......................................................................49

  vii

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 1.1. Aktifitas pemasangan atap ............................................................4Gambar 2.1. Berbagai type genteng berdasarkan desain profilnya ...................8Gambar 2.2. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit ...............9Gambar 2.3. Serat TKKS setelah diproses dan dihaluskan ...............................18Gambar 2.4. Ilustrasi beban flexure pada material ............................................19Gambar 2.5. Saringan yang memiliki ukuran pori tertentu ...............................22Gambar 2.6. Gambar Vibrating scener ..............................................................22Gambar 2.7. Gambar pasir yang sudah diayak sesuai dengan ukuran (a) mesh 10,

  (b) mesh 20, (c) mesh 30, (d) mesh 40 .........................................24

Gambar 3.1. Model genteng profil medium ......................................................27Gambar 3.2. Model genteng profil datar ...........................................................28Gambar 3.3. Model genteng high profil ............................................................28Gambar 3.4. Set up uji rembesan air ..................................................................31Gambar 3.5 Set-up Uji Tekan Flexure ..............................................................32Gambar 3.6 Skematik pembebanan pada uji flexure ........................................33Gambar 3.7 Pengujian specimen genteng concreate foam ...............................33Gambar 3.8 Diagram alir penelitian .................................................................35Gambar 4.1 Spesimen hasil cetakan .................................................................36Gambar 4.2 Analisa makrostruktur permukaan genteng mesh 10 ....................37Gambar 4.3 Analisa makrostruktur bagian dalam genteng mesh 10 ................37Gambar 4.4 Analisa makrostruktur permukaan genteng mesh 20 ....................38Gambar 4.5 Analisa makrostruktur bagian dalam genteng mesh 20 ................39Gambar 4.6 Analisa makrostruktur permukaan genteng mesh 30 ....................40Gambar 4.7 Analisa makrostruktur bagian dalam genteng mesh 30 ................41Gambar 4.8 Analisa makrostruktur permukaan genteng mesh 40 ....................42Gambar 4.9 Analisa makrostruktur bagian dalam genteng mesh 40 ................43Gambar 4.10 Proses patahan yang diakibatkan beban flexure ...........................45Gambar 4.11 Genteng komposit mesh 10 yang telah diuji .................................46Gambar 4.12 Grafik tegangan vs regangan mesh 10 yang telah diuji ................46Gambar 4.13 Genteng komposit mesh 20 yang telah diuji .................................47Gambar 4.14 Grafik tegangan vs regangan mesh 20 yang telah diuji ................47Gambar 4.15 Genteng komposit mesh 30 yang telah diuji ..................................48Gambar 4.16 Grafik tegangan vs regangan mesh 30 yang telah diuji ................48Gambar 4.17 Genteng komposit mesh 40 yang telah diuji ..................................49Gambar 4.18 Grafik tegangan vs regangan mesh 40 yang telah diuji ................49Gambar 4.19 Tegangan flexure vs ukuran mesh pasir .........................................50

  viii

DAFTAR NOTASI

  ix

  Simbol Keterangan Satuan σ

  Tegangan Mpa M Momen N/mm C Jarak dengan sumbu netral mm

  I Momen Inersia mm

  4