Analisa Struktur Dan Material Speed Bump Dengan Bahan Concrete Foam Untuk Penggerak Tenaga Listrik Chapter III V
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode penelitian
eksperimen, data yang diperoleh dari pengujian impak jatuh bebas.
3.1. Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat
Tempat penelitian dilakukan di laboratorium Pusat Riset Impak dan
Keretakan (IFRC) Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara,
pelaksanaan kegiatan ini dapat diliat terperinci pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Lokasi dan aktivitas penelitian
No.
Kegiatan
Lokasi Penelitian
Keterangan
1.
Pengolahan serat
Lab. IFRC Unit 4
Pencetakan Speed Bump
2.
Pengujian
Lab. IFRC Unit 3
Pengujian menggunakan alat uji
impak jatuh bebas dan uji lindas
3.1.2. Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama 6 bulan dimulai
bulan September 2016 sampai maret 2017.
4.2. Desain Speed Bump
Di dalam penelitian ini mengelompokkan dua jenis speed bump yang akan
diteliti yaitu speed bump yang diperuntukkan di jalan tol yang menghasilkan
listrik dan di jalan raya golongan IIIC.
39
Universitas Sumatera Utara
Perancangan Speed Bump yang menghasilkan listrik di fungsikan untuk
membuka pintu tol kota Medan, oleh karena itu peneliti ingin menganalisa
struktur Speed Bump. Berikut Gambar 3.1 Sistem mekanik Speed Bump pembuka
pintu tol kota Medan.
(a)
(b)
Gambar 3.1 Sistem mekanik Speed Bump (a) pandangan depan (b) pandangan atas
(c) pandangan kanan.
40
Universitas Sumatera Utara
(c)
Gambar 3.1 Lanjutan
(a)
Gambar 3.2 Model 3D Speed Bump (a) pandangan depan (b) pandangan kanan
41
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 3.2. Lanjutan
Pada sistem mekanik yang sudah dibuat oleh peneliti sebelumnya adalah
model ditanam keseluruhannya, maka tim peneliti speed bump akan memodifikasi
pada bagian mesin sistem mekanik untuk dinaikkan agar di saat hujan tidak
terkena air apabila tidak ikut ditanam, berikut gambar 3.3 sketsa sistem mekanik
kedua.
42
Universitas Sumatera Utara
(a)
Gambar 3.3 Sketsa sistem mekanik kedua (a) Pandangan Depan (b) Pandangan
belakang (c) Pandangan kiri (d) Pandangan kanan (e) Pandangan atas (f)
Pandangan bawah
(b)
43
Universitas Sumatera Utara
(c)
Gambar 3.3 Lanjutan
(d)
44
Universitas Sumatera Utara
(e)
Gambar 3.3 Lanjutan
(f)
Gambar 3.3 Lanjutan
3.2.1. Model Speed Bump Full Concrete Foam
3.2.1.1. Model Speed Bump penghasil listrik
a. Model Speed Bump penghasil listrik variasi ketinggian
Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudut Speed Bump sebesar
(α ) 15° dan tinggi Speed Bump sebesar 50 mm, dapat dilihat pada gambar 3.4
aturan KeMenHub KM 3.
Gambar 3.4 Aturan Keputusan Mentri Perhubungan
45
Universitas Sumatera Utara
Dalam perencanaan model speed bump full concrete foam, peneliti
merujuk kepada sistem mekanik pembangkit listrik [5]. Dengan panjang speed
bump (x) sebesar 450, lebar (l) sebesar 200 mm dan sudut kemiringan yang sudah
ditentukan oleh KeMenHub KM 3 tahun 1994, jika tinggi (y) Speed Bump di
dapat melalui rumus persamaan pitagoras, sehingga diperoleh:
Tan 15˚=
y
……………………………….(3.1)
x
y = tan 15 × x
= 0.26 × 200 mm
= 52 mm
Dari persamaan di atas diperoleh tinggi speed bump (y) sebesar 58.5 mm,
model perencanaan speed bump full concrete dapat dilihat pada gambar 3.5,
sebagai berikut:
(a)
(b)
Gambar 3.5 Model Perencanaan Speed Bump Full Concrete (a) model
sketsa 2D (b) model sketsa 3D
46
Universitas Sumatera Utara
b. Model Speed Bump penghasil listrik tipe 2 (variasi tinggi 40 mm)
Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudut Speed Bump
sebesar 15° dan tinggi Speed Bump sebesar 50 mm. Dalam perencanaan model
Speed Bump Concrete foam, peneliti merujuk kepada sistem mekanik pembangkit
listrik [14]. Dengan panjang Speed Bump (x) sebesar 450 mm, lebar (l) sebesar
400 mm dan tinggi sebesar 40 mm dengan landaian yang sudah ditentukan oleh
KeMenHub KM 3 tahun 1994 sebesar 15 persen, peneliti menggambil tinggi
landaian untuk Speed Bump yang akan diteliti sebesar 40 mm jika tinggi (y)
Speed Bump di dapat melalui rumus persamaan Pitagoras, sehingga diperoleh:
tan θ
y
x
40
tan θ
200
.........…………………….(3.1)
θ tan 1 0.2
θ 11 .3
Dari persamaan di atas tinggi Speed Bump (y) sebesar 40 mm, diperoleh
sudut kemiringan sebesar 11.30, model perencanaan Speed Bump Full Concrete
dapat dilihat pada gambar 3.6 sebagai berikut:
(a)
47
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 3.6. Model Perencanaan Speed Bump penghasil listrik (a) model
sketsa 2D (b) model 3D
3.3. Peralatan dan Bahan
3.3.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan selama proses pembuatan spesimen adalah
sebagai berikut:
1. Gunting
Gunting digunakan untuk memperkecil ukuran serat TKKS. Gambar
gunting dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7. Gunting
2. Ayakan
Ayakan digunakan untuk menyaring pasir dan serat TKKS. Pasir dan
serat TKKS yang digunakan adalah yang telah melewati tahap pengayakan.
Gambar dari ayakan dapat dilihat pada gambar 3.8.
48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8. Ayakan
3. Ember plastik
Ember plastik berfungsi sebagai wadah perendaman TKKS pada saat
mengilangkan asam lemak dengan menggunakan air dan NaOH. Ember plastik
yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Ember plastik
4. Cetakan
Cetakan terbuat dari papan kayu dan triplek. Cetakan yang dibuat
berukuran panjang 450 mm, lebar 400 mm dan tinggi 30 mm, dengan sudut
kemiringan 11,30. Cetakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.10.
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10. Cetakan
5. Timbangan
Timbangan berfungsi untuk mengukur berat bahan penyusun yang akan
digunakan sebagai campuran pembuat Speed Bump dan perubahan berat dari
spesimen uji Speed Bump selama 28 hari. Timbangan yang digunakan seperti pada
gambar 3.11.
Gambar 3.11. Timbangan
6. Sendok semen
Sendok semen berfungsi sebagai pengaduk bahan campuran dari beton
ringan. Gambar untuk sendok semen dapat dilihat pada Gambar 3.12.
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12. Sendok semen
7. Gelas ukur
berfungsi untuk menghitung volume dari spesimen uji beton ringan
dalam perhitungan massa jenis. Gelas ukur yang digunakan dapat dilihat
pada gambar 3.13.
Gambar 3.13. Gelas ukur
8. Oli
Oli berfungsi sebagai bahan pelapis antara cetakan dengan campuran dari
bahan–bahan pembuatan beton ringan dimana juga untuk mempermudah
mengeluarkan spesimen uji Speed Bump dari cetakan. Oli yang digunakan seperti
pada gambar 3.14.
51
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14. Oli
9. Mesin Penghalus Serat
Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS
menjadi berukuran 0,5–1 cm. Gambar dari mesin penghalus serat dapat dilihat
pada gambar 3.15 di bawah ini.
Gambar 3.15. Mesin penghalus serat
Spesifikasi mesin penghalus serat dapat dilihat pada Tabel 3.2
Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat
No.
Spesifikasi
1.
2.
3.
4.
5.
Jenis Motor Listrik
Daya Keluaran
Frekuensi
Voltage
Arus Listrik
Satuan
Besaran
HP/kW
Hz
V
A
Induksi
1 / 0,75
50
220
8
52
Universitas Sumatera Utara
6.
7.
8.
Tabel 3.2. lanjutan
Putaran Mesin
Rpm
Fase
o
Suhu Operasi
C
1450
1
60
10. Sarung Tangan Karet
Sarung tangan plastik berfungsi sebagai pelindung tangan. Sarung
tangan plastik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16. Sarung tangan karet
11. Mesin Pengaduk.
Mesin pengaduk (Gambar 3.17) berfungsi mengaduk material komposit
yang terdiri dari mortar (semen, pasir, air), serat TKKS dan bahan pengembang
agar tercampur secara merata.
Gambar 3.17. Mesin pengaduk
53
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi mesin pengaduk dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen
No.
1.
2.
3.
Spesifikasi
Jenis Motor Listrik
Daya Keluaran
Frekuensi
Satuan
4.
5.
6.
7
8.
9.
10
Arus Listrik
Putaran Mesin
Fase
Puli
Gear box
Transmisi gear
Putaran akhir
A
Rpm
HP/kW
Hz
Speed
Rpm
Besaran
Induksi
1 / 0,75
75
8
2834
3
1 : 0,5
1:70
1
75
3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen beton ringan (concrete
foam) adalah sebagai berikut:
1. Semen
Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat
yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan, faktor semen sangatlah
mempengaruhi
karakteristik
campuran
mortar.
Kandungan
semen
hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain
dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih
tahan air, lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih
baik. Kerugiannya adalah dengan cepatnya campuran mortar mengeras,
maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar
54
Universitas Sumatera Utara
dengan kandungan hidrulik rendah akan lebih lemah dan mudah dalam
pergerakan. Semen yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.18.
Gambar 3.18. Semen
2. Air
Air berfungsi sebagai matriks pengikat antara semen dan agregat.
Umumnya semen membutuhkan air sebanyak 3/10 dari beratnya. Tetapi
beton dengan perbandingan air dan semennya seperti ini memeliki sifat
yang
sangat
keras.
Perbandingan
semen
dan
air
akan
sangat
mempengaruhi dari kualitas beton tersebut.
Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari
bahan-bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan
organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.
Air
pada penelitian ini juga digunakan sebagai bahan untuk
membersihkan TKKS dari material-material yang tidak diinginkan.
Kotoran yang mungkin ada pada TKKS adalah jamur, pasir, debu dan
tanah.
55
Universitas Sumatera Utara
3. Pasir
Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan
untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75% bagian
dari beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan
semakin mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan
mengurangi panas yang timbul pada saat pencampuran air dan hubungan
antara thermal stresses dan shrinkage cracks. Umumnya untuk beton
dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40mm
dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran
20mm. Adapun pasir yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.19.
Gambar 3.19. Pasir
4. Bahan pengembang
Bahan pengembang berfungsi sebagai bahan untuk menghasilkan busa
agar material komposit mengalami pengembangan volume. Bahan
pengembang yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.20.
Gambar 3.20. Bahan pengembang
56
Universitas Sumatera Utara
5. Serat tandan kosong kelapa sawit
Serat tandan kosong kelapa sawit berfungsi sebagai penguat matriks
komposit diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit yang
diolah menjadi serat berdasarkan proses–proses tertentu. Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS) yang digunakan adalah bahan yang memiliki nilai
ekonomi yang rendah. TKKS ini biasanya dibuang saja agar dapat
berfermentasi dan menjadi pupuk. TKKS ini banyak ditemukan didaerah
Sumatera Utara. Serat TKKS yang digunakan dalam proses pembuatan
Speed Bump diperlihatkan pada gambar 3.21.
Gambar 3.21. Serat TKKS
Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa
sawit dengan beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut adalah:
1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan NaOH 1%
selama 24 jam.
2. Pencucian dengan air bersih.
3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini pada sinar matahari
selama ±3 hari atau dapat juga menggunakan mesin pengering.
4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil (2cm s.d. 5cm).
57
Universitas Sumatera Utara
5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus serat. Mesin
penghalus serat TKKS diperlihatkan pada gambar 3.20.
3.3.2.1. bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen polymeric foam
Bahan komposit Polymeric Foam terdiri dari Polyester resin tak jenuh
dan Blowing Agent. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini
adalah; polyol dan isocyanate.
Sementara untuk mempercepat proses
polimerisasi digunakan katalis jenis methyl ethil keton perokside
(MEKPO).
1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)
Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang
terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik
gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan
polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang
digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam
polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic.
Adapun jenis Polyester resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat
dilihat pada gambar 3.22.
Gambar 3.22. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX
58
Universitas Sumatera Utara
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang
memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini
memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan
katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.
Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian
tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan
berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik
terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan
oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa,
atom-atom
karbon
yang saling
mengikat
satu
dengan
lainnya
mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang
cukup baik terhadap beban yang diberikan data karakteristik mekanik
bahan Polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
SIFAT MEKANIK
Berat Jenis (ρ )
ModulusYoung (E)
Kekuatan Tarik (σ T)
SATUAN
-3
Mg.m
GPa.
(MPa)
BESARAN
1,2 s/d 1,5
2 s/d 4,5
40 s/d 90
2. Blowing Agent
Bentuk polyol dan isocyanate yang dipergunakan dalam penelitian ini
diperlihatkan pada gambar 3.23.
59
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.23. Blowing Agent
3. Katalis MEKPO
Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida
(MEKPO), seperti diperlihatkan pada gambar 3.24.
Gambar 3.24. Katalis
3.4 Parameter Desain
Pada penelitian ini yang mempengaruhi parameter desain untuk speed
bump, secara eksperimen parameter yang terlibat dapat dilihat pada tabel 3.5
dibawah ini.
60
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5. Parameter desain
Variabel
Subjek
Variabel
Indikator
Deskriptor
Instrumen
1. Dimensi
1. Gaya (N)
1. Retak
1. Tegangan 1. Mesin
Maximum
uji Impak
2. Komposisi
concrete
foam
2. Massa (kg)
3. Gravitasi
4. Kecepatan
Inpaktor
2. Pecah
3. Tidak pecah
2. Gaya
2. Uji
Maximum
lindas
3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump
Pada penelitian metode yang digunakan untuk pembuatan Speed Bump
adalah dengan dituang. Bahan yang dipakai adalah concrete foam
Prosedur Pembuatan speed bump adalah sebagai berikut:
1. Melumasi dengan oli pada bagian dalam cetakan dengan tujuan untuk
mempermudah proses pembongkaran.
2. Mengayak pasir; untuk mendapatkan ukuran butir yang sama dan
memisahkan partikel lain yang tidak dibutuhkan seperti kotoran-kotoran
3. kayu, daun kering, dll.
4. Mengayak semen; untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen yang
disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan.
5. Persiapkan serat TKKS; timbang serat ini sesuai dengan komposisi yang
telah ditentukan. Pemilihan serat berbentuk serat panjang antara 0,5-1
cm.
6. Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, Mortar
(semen,pasir dan air), bahan pengembang, dan selanjutnya hidupkan
mesin pengaduk semen
61
Universitas Sumatera Utara
7. Masukkan pasir kemudian semen kemudian Serat TKKS ke dalam mesin
pengaduk beton sehingga pasir, air dan semen tercampur secara merata
8. Campurkan air
9. Hidupkan mesin pengaduk bahan pengembang untuk mengaduk bahan
pengembang 7% sampai busa terbentuk dan lalu dituang
10. Setelah pengadukan beberapa menit kemudian, maka hasil akhir adalah
beton berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera mengecor
atau menuangkan ke dalam cetakan yang telah disiapkan terlebih dahulu
11. Selanjutnya biarkan campuran bahan penyusun mengeras, maka produk
tersebut dipisahkan dengan cetakan selama 1×24 jam.
12. Setelah perendaman produk selama 7×24 jam maka produk dikeringkan
dengan udara bebas sampai berat produk konstan
13. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan pengujian
impak jatuh bebas
Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram.
Blowing Agent
(5%)
Semen Pasir
Air
(26%) (38%) (28%) BA (Foam)
Air
(1)
(60)
2855
4100 2125
12
738
Tkks
(3%)
762
Langkah-langkah pembuatan Speed Bump adalah sebagai berikut:
1. Hidupkan mesin pengaduk
2. Masukkan pasir seperti pada gambar 3.25.
62
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.25. Penuangan pasir
3. Pencampuran semen diperlihatkan pada gambar 3.26.
Gambar.3.26. Penuangan semen
4. Masukkan serat TKKS setelah semen dan pasir tercampur dengan merata
diperlihatkan pada gambar 3.27.
Gambar.3.27. Penuangan serat TKKS
63
Universitas Sumatera Utara
10. Setelah pasir, semen, dan serat TKKS tercampur merata lalu masukkan
bahan pengembang 7% sampai busa terbentuk dan lalu tuang gambar 3.28.
Gambar 3.28. Penuangan bahan pengembang
11. Setelah pengadukan beberapa menit, maka hasil akhir adalah beton
berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera lakukan
pengecoran atau menuangkan kedalam cetakan Selanjutnya biarkan
campuran bahan penyusun mengeras. Kemudian produk tersebut
dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. 13. Selanjutnya produk
tersebut direndam dalam air selama 7 × 24 jam. Karena semen masih
membutuhkan air untuk proses pengikatan partikel-partikel sehingga
produk menjadi lebih keras.
14. Setelah perendaman produk selama 7 × 24 jam maka produk dikeringkan
dengan udara bebas sampai berat produk konstan.
15. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan penguji impak
jatuh bebas gambar 3.29.
64
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.29. Alat Pengujian Impak Jatuh Bebas
3.6. DAQ Impak Test
3.6.1. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas
Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji impak jatuh
bebas. Pengujian impak dilakukan dilaboratoriun Riset Impak dan Keretakan Unit
II Universitas Sumatera Utara.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon tegangan pada material
akibat efek rambatan gelombang regangan dengan laju rambatan gelombang yang
tinggi. Pengujian dilakukan dengan ketinggian jatuh impaktor adalah: 1 meter,
dengan berat test rig sebesar 5 Kg.
Sebelum dijalankan pengujian maka harus dilakukan langkah–langkah
untuk menghidupkan alat uji yaitu sebagai berikut:
1. Dihubungkan semua koneksi seperti: Loadcell, sensor posisi, kabel USB
dan Power DAQ, Lab-Jack U3-LV.
65
Universitas Sumatera Utara
2. Diaktifkan Software DAQ For Helmet Impact Testing dari Icon yang ada
di dekstop.
3. Dipersiapkan peralatan uji jatuh bebas dan pastikan bahwa Loadcell dan
dudukan Loadcell sudah terpasang dengan baik begitu juga dengan anvil
support
4. Dimasukkan Anvil pada Anvil Support sesuai dengan kebutuhan
pengujian pengambilan data.
5. Disiapkan sampel uji yang dilakukan pengujian.
6. Dipasangkan sampel uji yang dilakukan pengujian pada test rig.
7. Ditentukan posisi jarak ketinggian jatuh impaktor yang diinginkan, dan
pastikan sensor proximity dalam kondisi aktif.
8. Ditekan tombol Start pada Software DAQ for Helmet Impact Testing.
9. Setelah jarak ketinggian ditentukan dan memastikan bahwa sensor
proximity sudah berfungsi, spesimen uji sudah terpasang, maka impaktor
siap untuk dijatuhkan dengan melepaskan tali penahan luncur
animpaktor.
10. Tekan tombol STOP setelah beberapa saat impaktor menumbuk spesimen
pada anvil.
11. Tekan tombol SAVE untuk menyimpan data hasil uji kedalam file
tersimpan dalam format txt, dan akan disimpan dalam drive C folder
DATA EXP (data experiment).
12. Data hasil pengujian tersebut kita olah dengan menggunakan program
Software MS-EXCEL.
66
Universitas Sumatera Utara
3.6.2. Prosedur Kalibrasi
Pengujian impak jatuh bebas dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan
kalibrasi pada DAQ Lab-Jack dan DAQ For Helmet Impact Testing Software
sesuai dengan alat Load cell yang memang sudah mendapatkan sertifikasi
kalibrasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN) untuk kapasitas maksimum
20.000 Kg beban statis, untuk pengujian ini Loadcell dikalibrasi dengan DAQ for
Helmet impact testing Software sebesar 3500 Kg. Adapun prosedur kalibrasi
adalah sebagai berikut:
1. Letakkan Loadcell pada alat penekan dan hubungkan kabel Loadcell
dengan digital display calibrator.
2. Jalankan Software DAQ For Helmet Impact Testing dan buka program
Calibration seperti terlihat pada gambar 3.30.
Gambar 3.30. DAQ for Helmet Impact testing Software.
3. DAQ for Helmet Impact Testing Software akusisi data khusus untuk
memonitor pengujian dengan metode Software menerima masukan
(input) gaya dari sinyal Loadcell dan titik tumbukan pada saat posisi
impaktor menumbuk spesimen lalu dan diteruskan ke Loadcell. Posisi
67
Universitas Sumatera Utara
ketinggian impaktor direkam beserta waktunya dan ditandai dengan
berubahnya warna merah pada tampilan posisi di interface user.
4. Tekan Loadcell sampai digital display terbaca 3500 Kg dan tahan
penekanan.
5. Lepaskan kabel Loadcell dari digital display dan masukan atau
hubungkan kabel tersebut dengan DAQ Lab-Jack U3-LV seperti terlihat
pada gambar 3.31.
Gambar 3.31. Kabel Loadcell dengan DAQ Lab-Jack U3-LV
6. Pilih channel Loadcell AINO pada interface user CALIBRATION
PROGRAM seperti terlihat pada gambar 3.32.
Gambar 3.32. Calibration Program
7. Tekan START dan akan terbaca pada text Voltage (atas kanan).
68
Universitas Sumatera Utara
8. Isilah atau ketiklah entry value pada text VALUE MAX nilai 3500 dan
tekan OKE (sebelah kanan).
9. Lepaskan beban penekan Loadcell.
10. Isilah entri value pada teks VALUE MIN nilai 0 dan tekan OKE
(sebelahkanannya).
11. Tekan tombol CONFIRM maka akan muncul nilai CONVERTION dan
OFSET.
12. Tekan SAVE to FILE untuk menyimpan data hasil kalibrasi kedalam
secara otomatis.
13. Tekan tombol FINISH untuk mengakhiri proses kalibrasi.
14. Tekan tombol EXIT untuk menutup program kalibrasi
3.7. Uji lindas Secara Langsung
Pada pengujian lindas secara langsung dilakukan dengan menggunakan
mobil jenis penumpang dengan massa 1000 kg. Mobil bergerak dengan kecepatan
sangat pelan. Uji dilakukan sebanyak dua kali. Berikut ini gambar ilustrasi ban
saat menyentuh Speed Bump gambar 3.33 – gambar 3.36.
Gambar 3.33. Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.34. Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
Gambar 3.35. gambar ilustrasi pada saat ban menyentuh speed bump
Gambar 3.36. Gambar Ilustrasi Pada Saat Ban Melewati Speed Bump
70
Universitas Sumatera Utara
Pengujian lindas didatarkan dengan dibeton, agar ban mobil saat melintasi
speed bump tidak bergetar, sehingga ban mobil yang melintasi speed bump tidak
menghasilkan getaran terlebih dahulu. Untuk skets 2D landasan dari pengujian
lindas spesimen speed bump dapat dilihat pada gambar 3.37.
Gambar 3.37. Gambar landasan uji lindas speed bump
Untuk nama dari bagian komponen sistem mekanik penggerak tenaga
listrik dapat dilihat pada gambar 3.38.
71
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.38. Gambar Ilustrasi Sistem Mekanik
Keterangan:
1. Saklar
6. Speed Bump
11. Fly wheel
2. Tool box PMDC
7. Dudukan Speed Bump
12. Roda gigi
3. Rumput
8. Tuas
13. Motor PMDC
4. Ban mobil
9. Tali baja
5.Tanah
10. Pulley
72
Universitas Sumatera Utara
3.8. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh gambar 3.39.
Mulai
Studi literatur Buku
referensi, jurnal, internet
Persiapan spesimen uji: membuat cetakan Speed Bump, mencetak
Speed Bump, alat dan bahan
Persiapan pengujian: Pengujian impak jatuh bebas
Speed Bump dengan ketinggian 1 meter serta
pengujian lindas
Tidak
Respon material dapat
diamati melalui pengujian
Berhasil
Hasil pengujian dan analisa data:
ketinggian, gaya impak maksimum,
tegangan, kondisi Speed Bump
Kesimpulan penelitian dan saran
Selesai
Gambar 3.39. Diagram Alir Penelitian
BA
73
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pendahuluan
Pengujian respon mekanik speed bump dari bahan concrete foam diperkuat
serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) diawali dengan pembuatan speed bump.
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian impak jatuh bebas terhadap speed
Bump dan uji lindas secara langsung speed Bump dilapangan.
4.2.
Pembuatan Speed Bump
Pembuatan Speed Bump concrete foam dilakukan dengan cetakan yang
berukuran panjang 450 mm, 400 mm, dan tinggi 40 mm, dan sudut kemiringan
11,30, dan massa dari Speed Bump berkisar diantara 4.800 s/d 5000 gr. Dan
sedangkan berat spesimen Speed Bump concrete keseluruhan ialah 6.600 s/d 6.900
kg.
Teknik pembuatan struktur Speed Bump pada penelitian ini mengunakan
metode penuangan/cor kedalam cetakan setelah diaduk rata dengan mengunakan
mesin pengaduk semen.
Persiapan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, mortar (semen,
pasir, dan air), bahan pengembang. Kadar serat yang dibutuhkan dalam
pembuatan Speed Bump ini sebesar 3% dari berat keseluruhan Material. Serat
TKKS memiliki massa jenis yang ringan.ini berarti dengan massa yang kecil,
maka diperoleh volume yang besar, sehingga sudah bisa untuk mencukupi
kebutuhan material pada pembuatan Speed Bump berbahan concrete foam.
74
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
Blowing Agent
(5%)
Semen Pasir
Air
(26%) (38%) (28%) BA (Foam)
Air
(1)
(60)
2855
4100 2125
12
738
Tkks
(3%)
762
Speed Bump yang dibuat untuk penggerak tenaga listrik ini memiliki
dimensi spesimen yaitu panjang 450 mm, lebar 400, dan tinggi 40 mm, dengan
sudut kemiringan spesimen Speed Bump 11,30. Berikut ini gambar spesimen
Speed Bump yang telah dicetak ditunjukan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1. Hasil cetakan spesimen Speed Bump
Untuk pembuatan cetakan spesimen Speed Bump pengerak listrik didesain
dengan mengunakan Softwere AutoCAD 2015, ditunjukan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. Dimensi spesimen yang dibuat.
75
Universitas Sumatera Utara
4.3. Karekteristik Mekanik Speed Bump
Karekteristik mekanik speed bump diperoleh dengan melakukan pengujian
impak jatuh bebas, dan dengan jumlah sampel 3 buah dengan variasi ketinggian 1
meter.
4.3.1. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete foam
Pengujian impak jatuh bebas concrete foam, dilakukan dengan metode
impak jatuh bebas dari ketinggian 1 meter, dengan posisi speed bump tegak lurus.
yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Pengujian impak jatuh bebas Speed Bump concrete foam 1 meter.
Hasil pengujian impak jatuh bebas pada spesimen speed bump concrete
foam dengan ketinggian 1 meter hanya terjadi keretakan pada spesimen, keretakan
terlihat pada gambar 4.4.
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4. Hasil pada spesimen Speed Bump pengujian impak jatuh bebas
concrete foam
4.3.2. Grafik pengujian impak speed bump concrete foam 1 meter.
Grafik gaya impak pada spesimen speed bump concrete foam posisi datar
dengan ketinggian 1 meter, diperlihatkan seperti pada (Gambar 4.5).
Gaya VS Waktu
600
481.0824
477.2565
433.0134
500
Gaya (N)
400
300
200
100
0
0
0
0.02
spesimen 1
0.04
0.06
Waktu (S)
spesimen 2
0.08
0.1
0.12
spesimen 3
Gambar 4.5. Grafik Concrete Foam 1 Meter
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 menunjukan bahwa Pada ketinggian 1 meter concrete foam
memiliki tegangan maksimum sebesar 0.2405412 MPa dan Gaya maksimum
sebesar 481.0824 N.
Tabel 4.2. Data uji impak speed bump concrete foam ketinggian 1 meter
No
1
2
3
Ketinggian
1m
1m
1m
Spesimen
Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3
Gaya Maximum (N)
477.2565
433.0134
481.0824
Tegangan (MPa)
0.23862825
0.2165067
0.2405412
4.3.3. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete
Pengujian impak jatuh bebas concrete, dilakukan dengan metode impak
jatuh bebas dari ketinggian 1 meter, dengan posisi speed bump tegak lurus. Yang
ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6. Pengujian impak jatuh bebas concrete 1 meter.
Hasil pengujian impak jatuh bebas pada speed bump concrete dengan
ketinggian 1 meter terjadi pecah pada spesimen, pecahnya spesimen terlihat pada
gambar 4.7.
78
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7. Hasil pada spesimen Speed Bump concrete pengujian impak jatuh
bebas
4.3.4. Grafik pengujian impak speed bump concrete 1 meter.
Grafik gaya impak pada spesimen speed bump concrete posisi datar dengan
ketinggian 1 meter, diperlihatkan seperti pada (Gambar 4.8).
Gaya VS Waktu
500
415.3554
386.8083
344.6253
Gaya (N)
400
300
200
100
0
0
0
0.02
spesimen 1
0.04
0.06
Waktu (S)
spesimen 2
0.08
0.1
0.12
spesimen 3
Gambar 4.8. Grafik Concrete 1 Meter
Gambar 4.8 menunjukan bahwa Pada ketinggian 1 meter spesimen concrete
memiliki tegangan maksimum sebesar 0.2076777 MPa dan Gaya maksimum
sebesar 415.3554 N.
79
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3. Data uji impak speed bump concrete ketinggian 1 meter
No
1
2
3
Ketinggian
1m
1m
1m
Spesimen
Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3
Gaya Maximum (N)
344.6253
415.3554
386.8083
Tegangan (MPa)
0.17231265
0.2076777
0.19340415
4.3.5. Kecepatan impaktor dan gaya yang diberikan impaktor pada Speed Bump
Berikut kecepatan impaktor pada saat melakukan pengujian impak jatuh
bebas pada speed bump pengerak listrik dengan posisi tegak lurus.
=
2
=
2. 9.81.1
=
19.62
= 4.43 /
= 15.9
/
Jadi kecepatan impaktor pada pengujian impak jatuh bebas pada speed
bump dengan posisi tegak lurus adalah sebesar 15.9
/
.
Gaya yang diberikan oleh impaktor pada saat melakukan pengujian impak
jatuh bebas dengan posisi tegak lurus.
=
= 5
×
× 9.81
= 49.05
.
/
Gaya yang diberikan impaktor pada pengujian impak jatuh bebas adalah
sebesar 49.05
.
/ .
80
Universitas Sumatera Utara
4.4. Uji Lindas
4.4.1. Set up pengujian lindas
Uji lindas secara langsung dilakukan mengunakan mobil dengan massa 1330
kg. Mobil bergerak dengan kecepatan 10 km/jam. Pengujian dilakukan terhadap 6
buah spesimen uji. Dilindas di halaman Magister Teknik Mesin USU
menggunakan mobil Honda FREED. Sebelum dilakukan pengujian lindas speed
bump diletakkan water pass diatas speed bump. Fungsi dari water pass untuk
melihat keseimbangan speed bump diatas sistim mekanik. Berikut gambar
landasan uji lindas dan peletakan water pass.
(a)
Gambar 4.9. Set up sistim mekanik (a) Landasan uji lindas (b) peletakan water
pass pada Speed Bump
81
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 4.9. (Lanjutan)
Setelah melakukan set up sistim mekanik maka langkah selanjutnya
mempersiapkan mobil Freed untuk melintasi speed bump. Adapun gambar set up
pengujian lindas ditunjukkan pada gambar 4.10. (a-f).
(a)
Gambar 4.10. Set up pengujian lindas (a) posisi start pada saat mobil bergerak
menuju speed bump (b) mobil sebelum menyentuh Speed Bump (c) ban mobil
akan menyentuh Speed Bump (d) ban mobil menlindas Speed Bump (e) ban depan
sudah melewati Speed Bump (f) mobil sudah melewati Speed Bump
82
Universitas Sumatera Utara
(b)
(c)
83
Universitas Sumatera Utara
(d)
(e)
(f)
Gambar 4.10. (lanjutan)
84
Universitas Sumatera Utara
4.4.2. Hasil Uji Lindas Langsung untuk Speed Bump Concrete Foam
4.4.2.1 Spesimen A uji lindas
A. Spesimen A1
Untuk spesimen A1 pada saat Speed Bump dilindas mobil terjadi keretakan
pada Speed Bump, keretakan terjadi karena kurangnya sinar matahari pada saat
penjemuran dan juga kurangnya ketelitian saat pengadukan Blowing Agent .
Gambar hasil keretakan pada Speed Bump terlihat pada gambar 4.11. (a-b).
(a)
(b)
Gambar 4.11. Spesimen A1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump
B. Spesimen A2
Untuk spesimen A2 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump A2 terlihat pada gambar 4.12. (a-c).
85
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.12. Spesimen A2 Speed Bump (a) bagian atas speed bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) pandangan samping Speed Bump
4.4.2.2 Spesimen B uji lindas
A. Spesimen B1
Untuk spesimen B1 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump B2 terlihat pada gambar 4.13 (a-c).
86
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.13. Spesimen B1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) pandangan samping Speed Bump
B. Spesimen B2
Untuk spesimen B2 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump B2 terlihat pada gambar 4.14 (a-c).
87
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.14. Spesimen B2 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
4.4.2.3 Spesimen C uji lindas
A. Spesimen C1
Untuk spesimen C1 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump C1 terlihat pada gambar 4.15 (a-c).
88
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.15. Spesimen C1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
B. Spesimen C2
Untuk spesimen C2 pada saat Speed Bump dilindas mobil terjadi keretakan
pada Speed Bump, keretakan terjadi karena kurangnya sinar matahari pada saat
penjemuran dan juga kurangnya ketelitian saat pengadukan Blowing Agent.
Gambar hasil keretakan pada Speed Bump terlihat pada gambar 4.16 (a-c).
89
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.16. Spesimen C2 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
4.4.3. Rangkuman Hasil Uji lindas
Dengan melihat kondisi ke enam spesimen yang tahan dilindas oleh mobil
freed adalah spesimen A2, B1, dan B2. Dari spesimen diatas untuk hasil dari
Tegangan terbesar yang didapat oleh sistim mekanik adalah spesimen B1 dengan
Tegangan sebesar 0.32 volt dan untuk putaran rpm yang dihasilkan dari pmdc
adalah sebesar 50 rpm. Berikut rangkuman dari 5 percobaan untuk uji Lindas
(Tabel 4.4-4.8).
90
Universitas Sumatera Utara
91
Universitas Sumatera Utara
92
Universitas Sumatera Utara
93
Universitas Sumatera Utara
94
Universitas Sumatera Utara
95
Universitas Sumatera Utara
4.5. Perhitungan Gaya dan Tegangan Speed Bump pada saat dilindas mobil
Berikut perhitungan uji lindas secara langsung pada Speed Bump yang
dilakukan pada kecepatan 10 km/jam (2,78 m/s).
Sudut kemiringan Speed Bump tan
=
tan
=
=
0.2
= 11,3
Massa total mobil = Massa mobil + massa pengemudi
= 1330 kg + 90 kg
= 1420 kg
Massa yang ditumpu sebuah roda =
= 355
Momentum yang terjadi pada Speed Bump saat dilalui mobil:
M =
. . sin 11,3
= (335
). (2,78 ). (0,19)
M = 187,511
Gaya yang berkerja (F) =
.
/
. . cos 11,3
= (335
). (9,81 )(0,98)
96
Universitas Sumatera Utara
F = 3412,8
Luas permukaan sentuh antara ban dan Speed Bump adalah:
A = ( lebar ban mobil × panjang permukaan sentuh ban pada Speed Bump)
= (20 cm).(10 cm)
A = 2000 mm2
Tegangan yang terjadi pada Speed Bump saat dilalui mobil
Tegangan
=
=
,
(
)
= 1,70 Mpa
Setelah dilakukan pengujian lindas pada Speed Bump pada sistem mekasik
penghasil listrik secara langsung pada kecepatan konstan 10 km/jam, Speed Bump
mengalami keretakan. Tegangan yang terjadi pada Speed Bump sebesar 1,70 Mpa.
97
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukanyakni:
1. Desain dan teknik pembuatan Speed Bump berbahan concrete foam yang
diperkuat serat tandan kelapa sawit (TTKS).
Teknik pembuatan Speed Bump adalah mengunakan metode penuangan
kedalam cetakan Speed Bump. Pembuatan Speed Bump mengunakan
mortar, semen=26%, pasir=38%, air=28%, lalu ditambahkan bahan
pengembang=3%. Dimensi Speed Bump yang dibuat adalah 400 × 450 ×
40 (mm). pengujian ada dua yaitu pengujian impak jatuh bebas dan uji
lindas secara langsung pada sistem mekanik penghasil listrik dilapangan.
Proses pembuatan mengunakan metode penuangan kedalam cetakan
seteh bahan dicampurkan kedalam sebuah wadah lalu dituang kedalam
cetakan yang telah dibuat. Pada permukaan yang terkena bahan dilapisi
oli agar pada saat proses pembukaan cetakan spesimen tidak lengket
terhadap cetakan. Setelah 24 jam dibiarkan mengering maka cetakan
dibuka dan spesimen dirapikan bagian pinggirnya sesuai dengan dimensi
yang dibutuhkan.
2. Hasil pengujian pada Speed Bump yang dikenai impak jatuh bebas.
a. Pada ketinggian 1 meter concrete foam memiliki tegangan
maksimum sebesar 0.2405412 MPa dan Gaya maksimum sebesar
98
Universitas Sumatera Utara
481.0824 N. pada ketinggian 1 meter terjadi keretakan pada
spesimen Speed Bump concrete foam.
b. Pada ketinggian 1 meter concrete memiliki tegangan maksimum
sebesar 0.2076777 MPa dan Gaya maksimum sebesar 415.3554 N.
pada ketinggian 1 meter spesimen Speed Bump conrete mengalami
pecah.
3. Hasil pengujian lindas pada Speed Bump pada sistem mekasik penghasil
listrik secara langsung pada kecepatan konstan 10 km/jam, Speed Bump
mengalami keretakan. Gaya yang berkerja 3412,8 . Tegangan yang
terjadi pada Speed Bump sebesar 1,70 Mpa.
4. Apabila spesimen tidak mencukupi umur pengeringan, maka spesimen
tidak akan kuat saat di lindas mobil.
5.2. Saran
1. Dalam pembuatan spesimen perlu ada ide-ide agar spesimen tidak rusak
sewaktu dibuka dari cetakan.
2. Pembuatan speed bump berbahan concrete foam dengan penguat serat
TKKS diharapkan penguat serat diganti dengan inovasi yang baru.
99
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode penelitian
eksperimen, data yang diperoleh dari pengujian impak jatuh bebas.
3.1. Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat
Tempat penelitian dilakukan di laboratorium Pusat Riset Impak dan
Keretakan (IFRC) Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara,
pelaksanaan kegiatan ini dapat diliat terperinci pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Lokasi dan aktivitas penelitian
No.
Kegiatan
Lokasi Penelitian
Keterangan
1.
Pengolahan serat
Lab. IFRC Unit 4
Pencetakan Speed Bump
2.
Pengujian
Lab. IFRC Unit 3
Pengujian menggunakan alat uji
impak jatuh bebas dan uji lindas
3.1.2. Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama 6 bulan dimulai
bulan September 2016 sampai maret 2017.
4.2. Desain Speed Bump
Di dalam penelitian ini mengelompokkan dua jenis speed bump yang akan
diteliti yaitu speed bump yang diperuntukkan di jalan tol yang menghasilkan
listrik dan di jalan raya golongan IIIC.
39
Universitas Sumatera Utara
Perancangan Speed Bump yang menghasilkan listrik di fungsikan untuk
membuka pintu tol kota Medan, oleh karena itu peneliti ingin menganalisa
struktur Speed Bump. Berikut Gambar 3.1 Sistem mekanik Speed Bump pembuka
pintu tol kota Medan.
(a)
(b)
Gambar 3.1 Sistem mekanik Speed Bump (a) pandangan depan (b) pandangan atas
(c) pandangan kanan.
40
Universitas Sumatera Utara
(c)
Gambar 3.1 Lanjutan
(a)
Gambar 3.2 Model 3D Speed Bump (a) pandangan depan (b) pandangan kanan
41
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 3.2. Lanjutan
Pada sistem mekanik yang sudah dibuat oleh peneliti sebelumnya adalah
model ditanam keseluruhannya, maka tim peneliti speed bump akan memodifikasi
pada bagian mesin sistem mekanik untuk dinaikkan agar di saat hujan tidak
terkena air apabila tidak ikut ditanam, berikut gambar 3.3 sketsa sistem mekanik
kedua.
42
Universitas Sumatera Utara
(a)
Gambar 3.3 Sketsa sistem mekanik kedua (a) Pandangan Depan (b) Pandangan
belakang (c) Pandangan kiri (d) Pandangan kanan (e) Pandangan atas (f)
Pandangan bawah
(b)
43
Universitas Sumatera Utara
(c)
Gambar 3.3 Lanjutan
(d)
44
Universitas Sumatera Utara
(e)
Gambar 3.3 Lanjutan
(f)
Gambar 3.3 Lanjutan
3.2.1. Model Speed Bump Full Concrete Foam
3.2.1.1. Model Speed Bump penghasil listrik
a. Model Speed Bump penghasil listrik variasi ketinggian
Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudut Speed Bump sebesar
(α ) 15° dan tinggi Speed Bump sebesar 50 mm, dapat dilihat pada gambar 3.4
aturan KeMenHub KM 3.
Gambar 3.4 Aturan Keputusan Mentri Perhubungan
45
Universitas Sumatera Utara
Dalam perencanaan model speed bump full concrete foam, peneliti
merujuk kepada sistem mekanik pembangkit listrik [5]. Dengan panjang speed
bump (x) sebesar 450, lebar (l) sebesar 200 mm dan sudut kemiringan yang sudah
ditentukan oleh KeMenHub KM 3 tahun 1994, jika tinggi (y) Speed Bump di
dapat melalui rumus persamaan pitagoras, sehingga diperoleh:
Tan 15˚=
y
……………………………….(3.1)
x
y = tan 15 × x
= 0.26 × 200 mm
= 52 mm
Dari persamaan di atas diperoleh tinggi speed bump (y) sebesar 58.5 mm,
model perencanaan speed bump full concrete dapat dilihat pada gambar 3.5,
sebagai berikut:
(a)
(b)
Gambar 3.5 Model Perencanaan Speed Bump Full Concrete (a) model
sketsa 2D (b) model sketsa 3D
46
Universitas Sumatera Utara
b. Model Speed Bump penghasil listrik tipe 2 (variasi tinggi 40 mm)
Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudut Speed Bump
sebesar 15° dan tinggi Speed Bump sebesar 50 mm. Dalam perencanaan model
Speed Bump Concrete foam, peneliti merujuk kepada sistem mekanik pembangkit
listrik [14]. Dengan panjang Speed Bump (x) sebesar 450 mm, lebar (l) sebesar
400 mm dan tinggi sebesar 40 mm dengan landaian yang sudah ditentukan oleh
KeMenHub KM 3 tahun 1994 sebesar 15 persen, peneliti menggambil tinggi
landaian untuk Speed Bump yang akan diteliti sebesar 40 mm jika tinggi (y)
Speed Bump di dapat melalui rumus persamaan Pitagoras, sehingga diperoleh:
tan θ
y
x
40
tan θ
200
.........…………………….(3.1)
θ tan 1 0.2
θ 11 .3
Dari persamaan di atas tinggi Speed Bump (y) sebesar 40 mm, diperoleh
sudut kemiringan sebesar 11.30, model perencanaan Speed Bump Full Concrete
dapat dilihat pada gambar 3.6 sebagai berikut:
(a)
47
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 3.6. Model Perencanaan Speed Bump penghasil listrik (a) model
sketsa 2D (b) model 3D
3.3. Peralatan dan Bahan
3.3.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan selama proses pembuatan spesimen adalah
sebagai berikut:
1. Gunting
Gunting digunakan untuk memperkecil ukuran serat TKKS. Gambar
gunting dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7. Gunting
2. Ayakan
Ayakan digunakan untuk menyaring pasir dan serat TKKS. Pasir dan
serat TKKS yang digunakan adalah yang telah melewati tahap pengayakan.
Gambar dari ayakan dapat dilihat pada gambar 3.8.
48
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8. Ayakan
3. Ember plastik
Ember plastik berfungsi sebagai wadah perendaman TKKS pada saat
mengilangkan asam lemak dengan menggunakan air dan NaOH. Ember plastik
yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Ember plastik
4. Cetakan
Cetakan terbuat dari papan kayu dan triplek. Cetakan yang dibuat
berukuran panjang 450 mm, lebar 400 mm dan tinggi 30 mm, dengan sudut
kemiringan 11,30. Cetakan yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.10.
49
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10. Cetakan
5. Timbangan
Timbangan berfungsi untuk mengukur berat bahan penyusun yang akan
digunakan sebagai campuran pembuat Speed Bump dan perubahan berat dari
spesimen uji Speed Bump selama 28 hari. Timbangan yang digunakan seperti pada
gambar 3.11.
Gambar 3.11. Timbangan
6. Sendok semen
Sendok semen berfungsi sebagai pengaduk bahan campuran dari beton
ringan. Gambar untuk sendok semen dapat dilihat pada Gambar 3.12.
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12. Sendok semen
7. Gelas ukur
berfungsi untuk menghitung volume dari spesimen uji beton ringan
dalam perhitungan massa jenis. Gelas ukur yang digunakan dapat dilihat
pada gambar 3.13.
Gambar 3.13. Gelas ukur
8. Oli
Oli berfungsi sebagai bahan pelapis antara cetakan dengan campuran dari
bahan–bahan pembuatan beton ringan dimana juga untuk mempermudah
mengeluarkan spesimen uji Speed Bump dari cetakan. Oli yang digunakan seperti
pada gambar 3.14.
51
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14. Oli
9. Mesin Penghalus Serat
Mesin penghalus serat digunakan untuk menghaluskan serat TKKS
menjadi berukuran 0,5–1 cm. Gambar dari mesin penghalus serat dapat dilihat
pada gambar 3.15 di bawah ini.
Gambar 3.15. Mesin penghalus serat
Spesifikasi mesin penghalus serat dapat dilihat pada Tabel 3.2
Tabel 3.2. Spesifikasi mesin penghalus serat
No.
Spesifikasi
1.
2.
3.
4.
5.
Jenis Motor Listrik
Daya Keluaran
Frekuensi
Voltage
Arus Listrik
Satuan
Besaran
HP/kW
Hz
V
A
Induksi
1 / 0,75
50
220
8
52
Universitas Sumatera Utara
6.
7.
8.
Tabel 3.2. lanjutan
Putaran Mesin
Rpm
Fase
o
Suhu Operasi
C
1450
1
60
10. Sarung Tangan Karet
Sarung tangan plastik berfungsi sebagai pelindung tangan. Sarung
tangan plastik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16. Sarung tangan karet
11. Mesin Pengaduk.
Mesin pengaduk (Gambar 3.17) berfungsi mengaduk material komposit
yang terdiri dari mortar (semen, pasir, air), serat TKKS dan bahan pengembang
agar tercampur secara merata.
Gambar 3.17. Mesin pengaduk
53
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi mesin pengaduk dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen
No.
1.
2.
3.
Spesifikasi
Jenis Motor Listrik
Daya Keluaran
Frekuensi
Satuan
4.
5.
6.
7
8.
9.
10
Arus Listrik
Putaran Mesin
Fase
Puli
Gear box
Transmisi gear
Putaran akhir
A
Rpm
HP/kW
Hz
Speed
Rpm
Besaran
Induksi
1 / 0,75
75
8
2834
3
1 : 0,5
1:70
1
75
3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen beton ringan (concrete
foam) adalah sebagai berikut:
1. Semen
Fungsi utama dari semen adalah untuk mengikat partikel agregat
yang terpisah sehingga menjadi satu kesatuan, faktor semen sangatlah
mempengaruhi
karakteristik
campuran
mortar.
Kandungan
semen
hidraulis yang tinggi akan memberikan banyak keuntungan, antara lain
dapat membuat campuran mortar menjadi lebih kuat, lebih padat, lebih
tahan air, lebih cepat mengeras, dan juga memberikan rekatan yang lebih
baik. Kerugiannya adalah dengan cepatnya campuran mortar mengeras,
maka dapat menyebabkan susut kering yang lebih tinggi pula. Mortar
54
Universitas Sumatera Utara
dengan kandungan hidrulik rendah akan lebih lemah dan mudah dalam
pergerakan. Semen yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.18.
Gambar 3.18. Semen
2. Air
Air berfungsi sebagai matriks pengikat antara semen dan agregat.
Umumnya semen membutuhkan air sebanyak 3/10 dari beratnya. Tetapi
beton dengan perbandingan air dan semennya seperti ini memeliki sifat
yang
sangat
keras.
Perbandingan
semen
dan
air
akan
sangat
mempengaruhi dari kualitas beton tersebut.
Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari
bahan-bahan merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan
organik, atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton.
Air
pada penelitian ini juga digunakan sebagai bahan untuk
membersihkan TKKS dari material-material yang tidak diinginkan.
Kotoran yang mungkin ada pada TKKS adalah jamur, pasir, debu dan
tanah.
55
Universitas Sumatera Utara
3. Pasir
Pasir merupakan jenis agregat alam. Agregat utamanya digunakan
untuk mengisi bagian terbesar dari beton yang mana mengisi 75% bagian
dari beton. Semakin besarnya ukuran agregat yang digunakan maka akan
semakin mengurangi jumlah semen yang digunakan. Hal ini juga akan
mengurangi panas yang timbul pada saat pencampuran air dan hubungan
antara thermal stresses dan shrinkage cracks. Umumnya untuk beton
dengan kekuatan lebih dari 20 MPa ukuran agregatnya lebih dari 40mm
dan untuk kekuatan diantara 30 MPa agregat yang digunakan berukuran
20mm. Adapun pasir yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.19.
Gambar 3.19. Pasir
4. Bahan pengembang
Bahan pengembang berfungsi sebagai bahan untuk menghasilkan busa
agar material komposit mengalami pengembangan volume. Bahan
pengembang yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.20.
Gambar 3.20. Bahan pengembang
56
Universitas Sumatera Utara
5. Serat tandan kosong kelapa sawit
Serat tandan kosong kelapa sawit berfungsi sebagai penguat matriks
komposit diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit yang
diolah menjadi serat berdasarkan proses–proses tertentu. Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS) yang digunakan adalah bahan yang memiliki nilai
ekonomi yang rendah. TKKS ini biasanya dibuang saja agar dapat
berfermentasi dan menjadi pupuk. TKKS ini banyak ditemukan didaerah
Sumatera Utara. Serat TKKS yang digunakan dalam proses pembuatan
Speed Bump diperlihatkan pada gambar 3.21.
Gambar 3.21. Serat TKKS
Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa
sawit dengan beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut adalah:
1. Perendaman TKKS dalam air yang mengandung larutan NaOH 1%
selama 24 jam.
2. Pencucian dengan air bersih.
3. Pengeringan dengan cara menjemur serat ini pada sinar matahari
selama ±3 hari atau dapat juga menggunakan mesin pengering.
4. Pencacahan serat menjadi bagian-bagian kecil (2cm s.d. 5cm).
57
Universitas Sumatera Utara
5. Penghalusan serat dengan menggunakan mesin penghalus serat. Mesin
penghalus serat TKKS diperlihatkan pada gambar 3.20.
3.3.2.1. bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen polymeric foam
Bahan komposit Polymeric Foam terdiri dari Polyester resin tak jenuh
dan Blowing Agent. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini
adalah; polyol dan isocyanate.
Sementara untuk mempercepat proses
polimerisasi digunakan katalis jenis methyl ethil keton perokside
(MEKPO).
1. Polyester resin tak jenuh (BQTN 157-EX)
Polyester resin BQTN 157-EX merupakan polimer kondensat yang
terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik
gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan
polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang
digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam
polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic.
Adapun jenis Polyester resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat
dilihat pada gambar 3.22.
Gambar 3.22. Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX
58
Universitas Sumatera Utara
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang
memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini
memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan
katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.
Polyester tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian
tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur bahan yang dihasilkan
berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik
terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan
oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa,
atom-atom
karbon
yang saling
mengikat
satu
dengan
lainnya
mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang
cukup baik terhadap beban yang diberikan data karakteristik mekanik
bahan Polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
SIFAT MEKANIK
Berat Jenis (ρ )
ModulusYoung (E)
Kekuatan Tarik (σ T)
SATUAN
-3
Mg.m
GPa.
(MPa)
BESARAN
1,2 s/d 1,5
2 s/d 4,5
40 s/d 90
2. Blowing Agent
Bentuk polyol dan isocyanate yang dipergunakan dalam penelitian ini
diperlihatkan pada gambar 3.23.
59
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.23. Blowing Agent
3. Katalis MEKPO
Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida
(MEKPO), seperti diperlihatkan pada gambar 3.24.
Gambar 3.24. Katalis
3.4 Parameter Desain
Pada penelitian ini yang mempengaruhi parameter desain untuk speed
bump, secara eksperimen parameter yang terlibat dapat dilihat pada tabel 3.5
dibawah ini.
60
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5. Parameter desain
Variabel
Subjek
Variabel
Indikator
Deskriptor
Instrumen
1. Dimensi
1. Gaya (N)
1. Retak
1. Tegangan 1. Mesin
Maximum
uji Impak
2. Komposisi
concrete
foam
2. Massa (kg)
3. Gravitasi
4. Kecepatan
Inpaktor
2. Pecah
3. Tidak pecah
2. Gaya
2. Uji
Maximum
lindas
3.5. Prosedur Pembuatan Speed Bump
Pada penelitian metode yang digunakan untuk pembuatan Speed Bump
adalah dengan dituang. Bahan yang dipakai adalah concrete foam
Prosedur Pembuatan speed bump adalah sebagai berikut:
1. Melumasi dengan oli pada bagian dalam cetakan dengan tujuan untuk
mempermudah proses pembongkaran.
2. Mengayak pasir; untuk mendapatkan ukuran butir yang sama dan
memisahkan partikel lain yang tidak dibutuhkan seperti kotoran-kotoran
3. kayu, daun kering, dll.
4. Mengayak semen; untuk memisahkan gumpalan-gumpalan semen yang
disebabkan oleh kelembaban lingkungan penyimpanan.
5. Persiapkan serat TKKS; timbang serat ini sesuai dengan komposisi yang
telah ditentukan. Pemilihan serat berbentuk serat panjang antara 0,5-1
cm.
6. Persiapkan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, Mortar
(semen,pasir dan air), bahan pengembang, dan selanjutnya hidupkan
mesin pengaduk semen
61
Universitas Sumatera Utara
7. Masukkan pasir kemudian semen kemudian Serat TKKS ke dalam mesin
pengaduk beton sehingga pasir, air dan semen tercampur secara merata
8. Campurkan air
9. Hidupkan mesin pengaduk bahan pengembang untuk mengaduk bahan
pengembang 7% sampai busa terbentuk dan lalu dituang
10. Setelah pengadukan beberapa menit kemudian, maka hasil akhir adalah
beton berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera mengecor
atau menuangkan ke dalam cetakan yang telah disiapkan terlebih dahulu
11. Selanjutnya biarkan campuran bahan penyusun mengeras, maka produk
tersebut dipisahkan dengan cetakan selama 1×24 jam.
12. Setelah perendaman produk selama 7×24 jam maka produk dikeringkan
dengan udara bebas sampai berat produk konstan
13. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan pengujian
impak jatuh bebas
Tabel 3.6. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram.
Blowing Agent
(5%)
Semen Pasir
Air
(26%) (38%) (28%) BA (Foam)
Air
(1)
(60)
2855
4100 2125
12
738
Tkks
(3%)
762
Langkah-langkah pembuatan Speed Bump adalah sebagai berikut:
1. Hidupkan mesin pengaduk
2. Masukkan pasir seperti pada gambar 3.25.
62
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.25. Penuangan pasir
3. Pencampuran semen diperlihatkan pada gambar 3.26.
Gambar.3.26. Penuangan semen
4. Masukkan serat TKKS setelah semen dan pasir tercampur dengan merata
diperlihatkan pada gambar 3.27.
Gambar.3.27. Penuangan serat TKKS
63
Universitas Sumatera Utara
10. Setelah pasir, semen, dan serat TKKS tercampur merata lalu masukkan
bahan pengembang 7% sampai busa terbentuk dan lalu tuang gambar 3.28.
Gambar 3.28. Penuangan bahan pengembang
11. Setelah pengadukan beberapa menit, maka hasil akhir adalah beton
berbusa dengan agregat ringan serat TKKS, dan segera lakukan
pengecoran atau menuangkan kedalam cetakan Selanjutnya biarkan
campuran bahan penyusun mengeras. Kemudian produk tersebut
dipisahkan dengan cetakan setelah 1 × 24 jam. 13. Selanjutnya produk
tersebut direndam dalam air selama 7 × 24 jam. Karena semen masih
membutuhkan air untuk proses pengikatan partikel-partikel sehingga
produk menjadi lebih keras.
14. Setelah perendaman produk selama 7 × 24 jam maka produk dikeringkan
dengan udara bebas sampai berat produk konstan.
15. Selanjutnya dapat dilakukan pengambilan data density dan penguji impak
jatuh bebas gambar 3.29.
64
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.29. Alat Pengujian Impak Jatuh Bebas
3.6. DAQ Impak Test
3.6.1. Prosedur Pengujian Impak Jatuh Bebas
Alat uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat uji impak jatuh
bebas. Pengujian impak dilakukan dilaboratoriun Riset Impak dan Keretakan Unit
II Universitas Sumatera Utara.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon tegangan pada material
akibat efek rambatan gelombang regangan dengan laju rambatan gelombang yang
tinggi. Pengujian dilakukan dengan ketinggian jatuh impaktor adalah: 1 meter,
dengan berat test rig sebesar 5 Kg.
Sebelum dijalankan pengujian maka harus dilakukan langkah–langkah
untuk menghidupkan alat uji yaitu sebagai berikut:
1. Dihubungkan semua koneksi seperti: Loadcell, sensor posisi, kabel USB
dan Power DAQ, Lab-Jack U3-LV.
65
Universitas Sumatera Utara
2. Diaktifkan Software DAQ For Helmet Impact Testing dari Icon yang ada
di dekstop.
3. Dipersiapkan peralatan uji jatuh bebas dan pastikan bahwa Loadcell dan
dudukan Loadcell sudah terpasang dengan baik begitu juga dengan anvil
support
4. Dimasukkan Anvil pada Anvil Support sesuai dengan kebutuhan
pengujian pengambilan data.
5. Disiapkan sampel uji yang dilakukan pengujian.
6. Dipasangkan sampel uji yang dilakukan pengujian pada test rig.
7. Ditentukan posisi jarak ketinggian jatuh impaktor yang diinginkan, dan
pastikan sensor proximity dalam kondisi aktif.
8. Ditekan tombol Start pada Software DAQ for Helmet Impact Testing.
9. Setelah jarak ketinggian ditentukan dan memastikan bahwa sensor
proximity sudah berfungsi, spesimen uji sudah terpasang, maka impaktor
siap untuk dijatuhkan dengan melepaskan tali penahan luncur
animpaktor.
10. Tekan tombol STOP setelah beberapa saat impaktor menumbuk spesimen
pada anvil.
11. Tekan tombol SAVE untuk menyimpan data hasil uji kedalam file
tersimpan dalam format txt, dan akan disimpan dalam drive C folder
DATA EXP (data experiment).
12. Data hasil pengujian tersebut kita olah dengan menggunakan program
Software MS-EXCEL.
66
Universitas Sumatera Utara
3.6.2. Prosedur Kalibrasi
Pengujian impak jatuh bebas dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan
kalibrasi pada DAQ Lab-Jack dan DAQ For Helmet Impact Testing Software
sesuai dengan alat Load cell yang memang sudah mendapatkan sertifikasi
kalibrasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN) untuk kapasitas maksimum
20.000 Kg beban statis, untuk pengujian ini Loadcell dikalibrasi dengan DAQ for
Helmet impact testing Software sebesar 3500 Kg. Adapun prosedur kalibrasi
adalah sebagai berikut:
1. Letakkan Loadcell pada alat penekan dan hubungkan kabel Loadcell
dengan digital display calibrator.
2. Jalankan Software DAQ For Helmet Impact Testing dan buka program
Calibration seperti terlihat pada gambar 3.30.
Gambar 3.30. DAQ for Helmet Impact testing Software.
3. DAQ for Helmet Impact Testing Software akusisi data khusus untuk
memonitor pengujian dengan metode Software menerima masukan
(input) gaya dari sinyal Loadcell dan titik tumbukan pada saat posisi
impaktor menumbuk spesimen lalu dan diteruskan ke Loadcell. Posisi
67
Universitas Sumatera Utara
ketinggian impaktor direkam beserta waktunya dan ditandai dengan
berubahnya warna merah pada tampilan posisi di interface user.
4. Tekan Loadcell sampai digital display terbaca 3500 Kg dan tahan
penekanan.
5. Lepaskan kabel Loadcell dari digital display dan masukan atau
hubungkan kabel tersebut dengan DAQ Lab-Jack U3-LV seperti terlihat
pada gambar 3.31.
Gambar 3.31. Kabel Loadcell dengan DAQ Lab-Jack U3-LV
6. Pilih channel Loadcell AINO pada interface user CALIBRATION
PROGRAM seperti terlihat pada gambar 3.32.
Gambar 3.32. Calibration Program
7. Tekan START dan akan terbaca pada text Voltage (atas kanan).
68
Universitas Sumatera Utara
8. Isilah atau ketiklah entry value pada text VALUE MAX nilai 3500 dan
tekan OKE (sebelah kanan).
9. Lepaskan beban penekan Loadcell.
10. Isilah entri value pada teks VALUE MIN nilai 0 dan tekan OKE
(sebelahkanannya).
11. Tekan tombol CONFIRM maka akan muncul nilai CONVERTION dan
OFSET.
12. Tekan SAVE to FILE untuk menyimpan data hasil kalibrasi kedalam
secara otomatis.
13. Tekan tombol FINISH untuk mengakhiri proses kalibrasi.
14. Tekan tombol EXIT untuk menutup program kalibrasi
3.7. Uji lindas Secara Langsung
Pada pengujian lindas secara langsung dilakukan dengan menggunakan
mobil jenis penumpang dengan massa 1000 kg. Mobil bergerak dengan kecepatan
sangat pelan. Uji dilakukan sebanyak dua kali. Berikut ini gambar ilustrasi ban
saat menyentuh Speed Bump gambar 3.33 – gambar 3.36.
Gambar 3.33. Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
69
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.34. Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
Gambar 3.35. gambar ilustrasi pada saat ban menyentuh speed bump
Gambar 3.36. Gambar Ilustrasi Pada Saat Ban Melewati Speed Bump
70
Universitas Sumatera Utara
Pengujian lindas didatarkan dengan dibeton, agar ban mobil saat melintasi
speed bump tidak bergetar, sehingga ban mobil yang melintasi speed bump tidak
menghasilkan getaran terlebih dahulu. Untuk skets 2D landasan dari pengujian
lindas spesimen speed bump dapat dilihat pada gambar 3.37.
Gambar 3.37. Gambar landasan uji lindas speed bump
Untuk nama dari bagian komponen sistem mekanik penggerak tenaga
listrik dapat dilihat pada gambar 3.38.
71
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.38. Gambar Ilustrasi Sistem Mekanik
Keterangan:
1. Saklar
6. Speed Bump
11. Fly wheel
2. Tool box PMDC
7. Dudukan Speed Bump
12. Roda gigi
3. Rumput
8. Tuas
13. Motor PMDC
4. Ban mobil
9. Tali baja
5.Tanah
10. Pulley
72
Universitas Sumatera Utara
3.8. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh gambar 3.39.
Mulai
Studi literatur Buku
referensi, jurnal, internet
Persiapan spesimen uji: membuat cetakan Speed Bump, mencetak
Speed Bump, alat dan bahan
Persiapan pengujian: Pengujian impak jatuh bebas
Speed Bump dengan ketinggian 1 meter serta
pengujian lindas
Tidak
Respon material dapat
diamati melalui pengujian
Berhasil
Hasil pengujian dan analisa data:
ketinggian, gaya impak maksimum,
tegangan, kondisi Speed Bump
Kesimpulan penelitian dan saran
Selesai
Gambar 3.39. Diagram Alir Penelitian
BA
73
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pendahuluan
Pengujian respon mekanik speed bump dari bahan concrete foam diperkuat
serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) diawali dengan pembuatan speed bump.
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian impak jatuh bebas terhadap speed
Bump dan uji lindas secara langsung speed Bump dilapangan.
4.2.
Pembuatan Speed Bump
Pembuatan Speed Bump concrete foam dilakukan dengan cetakan yang
berukuran panjang 450 mm, 400 mm, dan tinggi 40 mm, dan sudut kemiringan
11,30, dan massa dari Speed Bump berkisar diantara 4.800 s/d 5000 gr. Dan
sedangkan berat spesimen Speed Bump concrete keseluruhan ialah 6.600 s/d 6.900
kg.
Teknik pembuatan struktur Speed Bump pada penelitian ini mengunakan
metode penuangan/cor kedalam cetakan setelah diaduk rata dengan mengunakan
mesin pengaduk semen.
Persiapan bahan-bahan yang diperlukan yaitu: serat TKKS, mortar (semen,
pasir, dan air), bahan pengembang. Kadar serat yang dibutuhkan dalam
pembuatan Speed Bump ini sebesar 3% dari berat keseluruhan Material. Serat
TKKS memiliki massa jenis yang ringan.ini berarti dengan massa yang kecil,
maka diperoleh volume yang besar, sehingga sudah bisa untuk mencukupi
kebutuhan material pada pembuatan Speed Bump berbahan concrete foam.
74
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
Blowing Agent
(5%)
Semen Pasir
Air
(26%) (38%) (28%) BA (Foam)
Air
(1)
(60)
2855
4100 2125
12
738
Tkks
(3%)
762
Speed Bump yang dibuat untuk penggerak tenaga listrik ini memiliki
dimensi spesimen yaitu panjang 450 mm, lebar 400, dan tinggi 40 mm, dengan
sudut kemiringan spesimen Speed Bump 11,30. Berikut ini gambar spesimen
Speed Bump yang telah dicetak ditunjukan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1. Hasil cetakan spesimen Speed Bump
Untuk pembuatan cetakan spesimen Speed Bump pengerak listrik didesain
dengan mengunakan Softwere AutoCAD 2015, ditunjukan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. Dimensi spesimen yang dibuat.
75
Universitas Sumatera Utara
4.3. Karekteristik Mekanik Speed Bump
Karekteristik mekanik speed bump diperoleh dengan melakukan pengujian
impak jatuh bebas, dan dengan jumlah sampel 3 buah dengan variasi ketinggian 1
meter.
4.3.1. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete foam
Pengujian impak jatuh bebas concrete foam, dilakukan dengan metode
impak jatuh bebas dari ketinggian 1 meter, dengan posisi speed bump tegak lurus.
yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Pengujian impak jatuh bebas Speed Bump concrete foam 1 meter.
Hasil pengujian impak jatuh bebas pada spesimen speed bump concrete
foam dengan ketinggian 1 meter hanya terjadi keretakan pada spesimen, keretakan
terlihat pada gambar 4.4.
76
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4. Hasil pada spesimen Speed Bump pengujian impak jatuh bebas
concrete foam
4.3.2. Grafik pengujian impak speed bump concrete foam 1 meter.
Grafik gaya impak pada spesimen speed bump concrete foam posisi datar
dengan ketinggian 1 meter, diperlihatkan seperti pada (Gambar 4.5).
Gaya VS Waktu
600
481.0824
477.2565
433.0134
500
Gaya (N)
400
300
200
100
0
0
0
0.02
spesimen 1
0.04
0.06
Waktu (S)
spesimen 2
0.08
0.1
0.12
spesimen 3
Gambar 4.5. Grafik Concrete Foam 1 Meter
77
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 menunjukan bahwa Pada ketinggian 1 meter concrete foam
memiliki tegangan maksimum sebesar 0.2405412 MPa dan Gaya maksimum
sebesar 481.0824 N.
Tabel 4.2. Data uji impak speed bump concrete foam ketinggian 1 meter
No
1
2
3
Ketinggian
1m
1m
1m
Spesimen
Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3
Gaya Maximum (N)
477.2565
433.0134
481.0824
Tegangan (MPa)
0.23862825
0.2165067
0.2405412
4.3.3. Pengujian impak jatuh bebas speed bump concrete
Pengujian impak jatuh bebas concrete, dilakukan dengan metode impak
jatuh bebas dari ketinggian 1 meter, dengan posisi speed bump tegak lurus. Yang
ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6. Pengujian impak jatuh bebas concrete 1 meter.
Hasil pengujian impak jatuh bebas pada speed bump concrete dengan
ketinggian 1 meter terjadi pecah pada spesimen, pecahnya spesimen terlihat pada
gambar 4.7.
78
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7. Hasil pada spesimen Speed Bump concrete pengujian impak jatuh
bebas
4.3.4. Grafik pengujian impak speed bump concrete 1 meter.
Grafik gaya impak pada spesimen speed bump concrete posisi datar dengan
ketinggian 1 meter, diperlihatkan seperti pada (Gambar 4.8).
Gaya VS Waktu
500
415.3554
386.8083
344.6253
Gaya (N)
400
300
200
100
0
0
0
0.02
spesimen 1
0.04
0.06
Waktu (S)
spesimen 2
0.08
0.1
0.12
spesimen 3
Gambar 4.8. Grafik Concrete 1 Meter
Gambar 4.8 menunjukan bahwa Pada ketinggian 1 meter spesimen concrete
memiliki tegangan maksimum sebesar 0.2076777 MPa dan Gaya maksimum
sebesar 415.3554 N.
79
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3. Data uji impak speed bump concrete ketinggian 1 meter
No
1
2
3
Ketinggian
1m
1m
1m
Spesimen
Spesimen 1
Spesimen 2
Spesimen 3
Gaya Maximum (N)
344.6253
415.3554
386.8083
Tegangan (MPa)
0.17231265
0.2076777
0.19340415
4.3.5. Kecepatan impaktor dan gaya yang diberikan impaktor pada Speed Bump
Berikut kecepatan impaktor pada saat melakukan pengujian impak jatuh
bebas pada speed bump pengerak listrik dengan posisi tegak lurus.
=
2
=
2. 9.81.1
=
19.62
= 4.43 /
= 15.9
/
Jadi kecepatan impaktor pada pengujian impak jatuh bebas pada speed
bump dengan posisi tegak lurus adalah sebesar 15.9
/
.
Gaya yang diberikan oleh impaktor pada saat melakukan pengujian impak
jatuh bebas dengan posisi tegak lurus.
=
= 5
×
× 9.81
= 49.05
.
/
Gaya yang diberikan impaktor pada pengujian impak jatuh bebas adalah
sebesar 49.05
.
/ .
80
Universitas Sumatera Utara
4.4. Uji Lindas
4.4.1. Set up pengujian lindas
Uji lindas secara langsung dilakukan mengunakan mobil dengan massa 1330
kg. Mobil bergerak dengan kecepatan 10 km/jam. Pengujian dilakukan terhadap 6
buah spesimen uji. Dilindas di halaman Magister Teknik Mesin USU
menggunakan mobil Honda FREED. Sebelum dilakukan pengujian lindas speed
bump diletakkan water pass diatas speed bump. Fungsi dari water pass untuk
melihat keseimbangan speed bump diatas sistim mekanik. Berikut gambar
landasan uji lindas dan peletakan water pass.
(a)
Gambar 4.9. Set up sistim mekanik (a) Landasan uji lindas (b) peletakan water
pass pada Speed Bump
81
Universitas Sumatera Utara
(b)
Gambar 4.9. (Lanjutan)
Setelah melakukan set up sistim mekanik maka langkah selanjutnya
mempersiapkan mobil Freed untuk melintasi speed bump. Adapun gambar set up
pengujian lindas ditunjukkan pada gambar 4.10. (a-f).
(a)
Gambar 4.10. Set up pengujian lindas (a) posisi start pada saat mobil bergerak
menuju speed bump (b) mobil sebelum menyentuh Speed Bump (c) ban mobil
akan menyentuh Speed Bump (d) ban mobil menlindas Speed Bump (e) ban depan
sudah melewati Speed Bump (f) mobil sudah melewati Speed Bump
82
Universitas Sumatera Utara
(b)
(c)
83
Universitas Sumatera Utara
(d)
(e)
(f)
Gambar 4.10. (lanjutan)
84
Universitas Sumatera Utara
4.4.2. Hasil Uji Lindas Langsung untuk Speed Bump Concrete Foam
4.4.2.1 Spesimen A uji lindas
A. Spesimen A1
Untuk spesimen A1 pada saat Speed Bump dilindas mobil terjadi keretakan
pada Speed Bump, keretakan terjadi karena kurangnya sinar matahari pada saat
penjemuran dan juga kurangnya ketelitian saat pengadukan Blowing Agent .
Gambar hasil keretakan pada Speed Bump terlihat pada gambar 4.11. (a-b).
(a)
(b)
Gambar 4.11. Spesimen A1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump
B. Spesimen A2
Untuk spesimen A2 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump A2 terlihat pada gambar 4.12. (a-c).
85
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.12. Spesimen A2 Speed Bump (a) bagian atas speed bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) pandangan samping Speed Bump
4.4.2.2 Spesimen B uji lindas
A. Spesimen B1
Untuk spesimen B1 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump B2 terlihat pada gambar 4.13 (a-c).
86
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.13. Spesimen B1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) pandangan samping Speed Bump
B. Spesimen B2
Untuk spesimen B2 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump B2 terlihat pada gambar 4.14 (a-c).
87
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.14. Spesimen B2 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
4.4.2.3 Spesimen C uji lindas
A. Spesimen C1
Untuk spesimen C1 pada saat Speed Bump dilindas mobil sebanyak 5x
tidak terjadi keretakan pada Speed Bump. Faktor mengapa tidak retaknya bahan
diakibatkan karena penjemuran yang terkena sinar matahari yang sempurna dan
pengadukan Blowing Agent dilakukan 2 jam sebelum pengadukan/pencampuran
mortar. Gambar Speed Bump C1 terlihat pada gambar 4.15 (a-c).
88
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.15. Spesimen C1 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
B. Spesimen C2
Untuk spesimen C2 pada saat Speed Bump dilindas mobil terjadi keretakan
pada Speed Bump, keretakan terjadi karena kurangnya sinar matahari pada saat
penjemuran dan juga kurangnya ketelitian saat pengadukan Blowing Agent.
Gambar hasil keretakan pada Speed Bump terlihat pada gambar 4.16 (a-c).
89
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.16. Spesimen C2 Speed Bump (a) bagian atas Speed Bump (b) bagian
bawah Speed Bump (c) bagian samping Speed Bump
4.4.3. Rangkuman Hasil Uji lindas
Dengan melihat kondisi ke enam spesimen yang tahan dilindas oleh mobil
freed adalah spesimen A2, B1, dan B2. Dari spesimen diatas untuk hasil dari
Tegangan terbesar yang didapat oleh sistim mekanik adalah spesimen B1 dengan
Tegangan sebesar 0.32 volt dan untuk putaran rpm yang dihasilkan dari pmdc
adalah sebesar 50 rpm. Berikut rangkuman dari 5 percobaan untuk uji Lindas
(Tabel 4.4-4.8).
90
Universitas Sumatera Utara
91
Universitas Sumatera Utara
92
Universitas Sumatera Utara
93
Universitas Sumatera Utara
94
Universitas Sumatera Utara
95
Universitas Sumatera Utara
4.5. Perhitungan Gaya dan Tegangan Speed Bump pada saat dilindas mobil
Berikut perhitungan uji lindas secara langsung pada Speed Bump yang
dilakukan pada kecepatan 10 km/jam (2,78 m/s).
Sudut kemiringan Speed Bump tan
=
tan
=
=
0.2
= 11,3
Massa total mobil = Massa mobil + massa pengemudi
= 1330 kg + 90 kg
= 1420 kg
Massa yang ditumpu sebuah roda =
= 355
Momentum yang terjadi pada Speed Bump saat dilalui mobil:
M =
. . sin 11,3
= (335
). (2,78 ). (0,19)
M = 187,511
Gaya yang berkerja (F) =
.
/
. . cos 11,3
= (335
). (9,81 )(0,98)
96
Universitas Sumatera Utara
F = 3412,8
Luas permukaan sentuh antara ban dan Speed Bump adalah:
A = ( lebar ban mobil × panjang permukaan sentuh ban pada Speed Bump)
= (20 cm).(10 cm)
A = 2000 mm2
Tegangan yang terjadi pada Speed Bump saat dilalui mobil
Tegangan
=
=
,
(
)
= 1,70 Mpa
Setelah dilakukan pengujian lindas pada Speed Bump pada sistem mekasik
penghasil listrik secara langsung pada kecepatan konstan 10 km/jam, Speed Bump
mengalami keretakan. Tegangan yang terjadi pada Speed Bump sebesar 1,70 Mpa.
97
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukanyakni:
1. Desain dan teknik pembuatan Speed Bump berbahan concrete foam yang
diperkuat serat tandan kelapa sawit (TTKS).
Teknik pembuatan Speed Bump adalah mengunakan metode penuangan
kedalam cetakan Speed Bump. Pembuatan Speed Bump mengunakan
mortar, semen=26%, pasir=38%, air=28%, lalu ditambahkan bahan
pengembang=3%. Dimensi Speed Bump yang dibuat adalah 400 × 450 ×
40 (mm). pengujian ada dua yaitu pengujian impak jatuh bebas dan uji
lindas secara langsung pada sistem mekanik penghasil listrik dilapangan.
Proses pembuatan mengunakan metode penuangan kedalam cetakan
seteh bahan dicampurkan kedalam sebuah wadah lalu dituang kedalam
cetakan yang telah dibuat. Pada permukaan yang terkena bahan dilapisi
oli agar pada saat proses pembukaan cetakan spesimen tidak lengket
terhadap cetakan. Setelah 24 jam dibiarkan mengering maka cetakan
dibuka dan spesimen dirapikan bagian pinggirnya sesuai dengan dimensi
yang dibutuhkan.
2. Hasil pengujian pada Speed Bump yang dikenai impak jatuh bebas.
a. Pada ketinggian 1 meter concrete foam memiliki tegangan
maksimum sebesar 0.2405412 MPa dan Gaya maksimum sebesar
98
Universitas Sumatera Utara
481.0824 N. pada ketinggian 1 meter terjadi keretakan pada
spesimen Speed Bump concrete foam.
b. Pada ketinggian 1 meter concrete memiliki tegangan maksimum
sebesar 0.2076777 MPa dan Gaya maksimum sebesar 415.3554 N.
pada ketinggian 1 meter spesimen Speed Bump conrete mengalami
pecah.
3. Hasil pengujian lindas pada Speed Bump pada sistem mekasik penghasil
listrik secara langsung pada kecepatan konstan 10 km/jam, Speed Bump
mengalami keretakan. Gaya yang berkerja 3412,8 . Tegangan yang
terjadi pada Speed Bump sebesar 1,70 Mpa.
4. Apabila spesimen tidak mencukupi umur pengeringan, maka spesimen
tidak akan kuat saat di lindas mobil.
5.2. Saran
1. Dalam pembuatan spesimen perlu ada ide-ide agar spesimen tidak rusak
sewaktu dibuka dari cetakan.
2. Pembuatan speed bump berbahan concrete foam dengan penguat serat
TKKS diharapkan penguat serat diganti dengan inovasi yang baru.
99
Universitas Sumatera Utara