PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.3 Perancangan Alat Bantu Tongkat
Perancangan alat bantu tongkat ditentukan berdasarkan data anthropometri lansia dan perhitungan persentil yang telah dilakukan. Pada tahap ini dilakukan penentuan ukuran alat bantu tongkat rancangan. Penentuan dimensi ukuran dilakukan sebagai berikut:
1. Tinggi alat bantu tongkat
Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan tinggi alat bantu tongkat adalah tinggi siku berdiri (tsb) dengan persentil ke-50. Penggunaan persentil 50 dimaksudkan sebagai gambaran yang mendekati nilai rata-rata ukuran. Perhitungan tinggi alat bantu tongkat rancangan, sebagai berikut: Tinggi alat bantu tongkat = tsb (P50)
= 79,24 cm
dengan;
tsb = tinggi siku berdiri P50 = persentil 50
Setelah pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh tinggi alat bantu tongkathasil rancangan sebesar 79,24 cm ~ 79 cm.
2. Panjang genggaman alat bantu tongkat
Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan panjang genggaman alat bantu tongkat adalah panjang telapak tangan (ptt) dengan persentil ke-5. Penggunaan persentil 5 dimaksudkan agar lansia yang memiliki panjang
commit to user
genggaman alat bantu tongkat tersebut. Perhitungan panjang genggaman alat bantu tongkat rancangan, sebagai berikut:
Panjang genggaman alat bantu tongkat = ptt (P5)
= 15,36 cm
dengan;
ptt = panjang telapak tangan P5 = persentil 5
Setelah pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh panjang genggaman alat bantu tongkat hasil rancangan sebesar 15 cm.
3. Diameter alat bantu tongkat
Data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan diameter tongkat adalah diameter lingkar genggam (dlg) dengan persentil ke-50. Penggunaan persentil 50 dimaksudkan agar lansia yang memiliki diameter genggam lebih besar maupun yang lebih kecil dapat memegang tongkat tersebut dengan nyaman. Perhitungan diameter alat bantu tongkat rancangan, sebagai berikut: Diameter alat bantu tongkat = dlg (P50)
= 2,46 cm dengan;
dlg = diameter lingkar genggam P50 = persentil 50
Setelah pembulatan hasil perhitungan di atas, diperoleh diameter tongkat hasil rancangan sebesar 2,5 cm.
Tabel 4.15 Rekapitulasi Perhitungan Dimensi Alat Bantu Tongkat Rancangan
No Dimensi Alat Bantu Tongkat Hasil Rancangan Ukuran
1. Tinggitongkat 79 cm
2. Panjang genggaman tongkat 15 cm
3. Diameter tongkat 2,5 cm
Sumber : Data diolah, 2010
Ukuran rancangan alat bantu tongkat rancangan tersebut ditentukan dengan pertimbangan beberapa faktor, seperti data anthropometri lansia serta
commit to user
persentil yang digunakan. Gambar rancangan dijelaskan melalui gambar, sebagai berikut:
Gambar 4.15 Bagian atas alat bantu tongkat (2d)
Sumber : Data diolah, 2010
commit to user
Gambar 4.16 Bagian atas alat bantu tongkat (3d)
Sumber : Data diolah, 2010
Bagian atas alat bantu tongkat rancangan dibuat dengan spesifikasi ukuran sebagai berikut:
Ø diameter tongkat 22 mm
Ø tinggi tongkat 59 cm.
Ø diameter handpad/ genggaman tangan 25 mm
Ø panjang handpad/ genggaman tangan 15 cm
Ø diameter lubang 6 mm
commit to user
Gambar 4.17 Bagian Roughcounter alat bantu tongkat (2d)
Sumber : Data diolah, 2010
Gambar 4.18 Bagian Roughcounter alat bantu tongkat (3d)
Sumber : Data diolah, 2010
Bagian roughcounter/ pengunci kupu-kupu alat bantu tongkat dibuat dengan spesifikasi ukuran sebagai berikut:
Ø diameter roughcounter 6 mm
commit to user
Gambar 4.19 Bagian bawah/ engkol alat bantu tongkat (2d)
Sumber : Data diolah, 2010
commit to user
Gambar 4.20 Bagian bawah/ engkol alat bantu tongkat (3d)
Sumber : Data diolah, 2010
Bagian bawah/ engkol alat bantu tongkat dibuat dengan spesifikasi ukuran sebagai berikut:
Ø diameter pipa 19 mm
Ø tinggi pipa 20 cm
Ø diameter lubang 6 mm
Ø diameter ring pengunci spring 30 mm
Ø diameter lubang ring pengunci 19 mm
Ø tebal ring pengunci spring 10 mm Ø panjang spring tekan 13 cm Ø diameter lingkaran spring 30 mm
Ø diameter kawat 3,5 mm
pipa stenless
lubang
ring pengunci spring
spring tekan
balljoint
kaki tongkat mur pengunci
commit to user Ø diameter balljoint 30 mm
Ø diameter mur pengunci 5 mm
Ø diameter kaki 17 mm
Ø panjang kaki 10 cm
Gambar 4.21 Alat bantu tongkat (2d)
Sumber : Data diolah, 2010
Bagian-bagian setelah disatukan:
commit to user
Gambar 4.22 Alat bantu tongkat (3d)
Sumber : Data diolah, 2010
4.3.1 Menentukan gaya pada rancangan
Perhitungan dilakukan terhadap gaya pada alat bantu tongkat. Perhitungan terdiri dari 4 tahap, yaitu: menghitung gaya pada alat bantu tongkat, menghitung gaya pada lansia, perhitungan gaya pada kaki tongkat, dan menghitung gaya pada pegas.
1. Menghitung gaya pada alat bantu tongkat
Untuk menghitung gaya pada alat bantu tongkat terlebih dahulu harus menentukan massa dari alat bantu tongkat rancangan tersebut. Massa alat bantu tongkat rancangan diukur dengan menggunakan timbangan. Setelah dilakukan pengukuran, maka didapatkan massa alat bantu tongkat rancangan sebesar 1,5 kg.
Besarnya gaya pada alat bantu tongkat rancangan dihitung dengan mengalikan massa alat bantu tongkat dengan percepatan gravitasi.
commit to user
a. Gaya pada alat bantu tongkat = massa alat bantu tongkat x percepatan gravitasi Ftongkat = mtongkat . a
Ftongkat = 1,5 kg . 9,81 m/s2 Ftongkat = 49,05 N
Jadi besarnya gaya pada alat bantu tongkat sebesar 49,05 N
2. Mencari gaya pada lansia
Beban-beban yang bersentuhan langsung dengan alat bantu jalan tongkat diukur dengan menggunakan timbangan. Pengukuran itu dilakukan terhadap 25 lansia saat melakukan aktivitas jalan. Selanjutnya dari massa alat bantu tongkat yang telah diukur tersebut, dihitung presentasenya terhadap berat badan lansia. Hasil persentase massa alat bantu tongkat terhadap berat badan dilihat pada tabel 4.16
Tabel 4.16 Perbandingan Massa Alat Bantu Tongkat Terhadap Berat Badan
Responden
Berat Badan
Perbandingan massa alat bantu tongkat terhadap
ke- (kg) berat badan
1 51,5 9 2 46 10 3 60 8 4 67 7 5 73 6 6 75 6 7 40 12,5 8 50 10 9 48 10,4 10 49,5 10 11 42,5 11,8 12 39 12,8 13 46,5 10,8 14 43,5 11,5 15 48 10,4 16 58,5 8,5 17 70 7 18 62,5 8 19 68 7,4 20 71 7 21 41,5 12 22 65 7,7
commit to user
Sumber : Data diolah, 2010
a. Massa lansia maksimum = (% rata-rata perbandingan massa alat bantu tongkat terhadap berat badan x berat badan maksimum) = (0,091 . 75) = 6,83 kg
b. Gaya pada lansia = massa lansia x percepatan gravitasi Flansia = mlansia . a
Flansia = 6,83 kg . 9,81 m/s2 Flansia = 67 N
Jadi besarnya gaya pada lansia sebesar 67 N
3. Gaya pada kaki tongkat.
Bagian pada kaki tongkat merupakan tumpuan dari gaya tongkat (Ftongkat) dan gaya lansia (Flansia). Penggambaran gaya pada kaki tongkat secara lebih jelas dapat dilihat pada gambar4.23
Gambar 4.23 Kondisi pembebanan pada rancangan alat bantu tongkat
23 60 8,3 24 54 9,3 25 70 7 Rata-rata 9,1 Flansia Ftongkat Fkaki
commit to user
Gaya-gaya reaksi tumpuan penyangga alat bantu tongkat dapat dihitung
dengan menerapkan persamaan kesetimbangan gaya- gaya yang bekerja pada arah sumbu y (åFy = 0 )
åFy = 0
-Flansia – Ftongkat + Fkaki = 0 -67 – 49,05 + Fkaki = 0 -116,05 + Fkaki = 0
Fkaki = 116,05 N
Jadi besarnya gaya pada kaki tongkat sebesar 116,05 N 4. Gaya pada pegas/ spring
Bagian spring merupakan tumpuan gaya dari kaki tongkat (Fkaki) dan gaya dari tumpuan lansia (Flansia). Penggambaran beban secara lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.24
Gambar 4.24 Kondisi pembebanan pada rancangan alat bantu tongkat Panjang spring bebas = Lf = 130 mm
Diameter luar = OD = 30 mm
Diameter kawat = Dw = 3,5 mm
· Diameter rata-rata = Dm = OD – Dw = 30 – 3,5 = 26,5 mm
commit to user
· Indeks pegas = C = Dm/Dw = 26,5/3,5 = 7,57
· Faktor Wahl = K = (4C-1)/(4C-4)+0,615/C
K = [4(7,57)-1]/[4(7,57)-4] + 0,615/7,57 K = 1,32
Tegangan dalam pegas akibat gaya dari tumpuan lansia Flansia = Fo = 67 N µo = 8. K. Fo. C / µ. D2w
= 8. (1,32). (67). (7,57) / 3,14 . (3,5)2= 135 567 N Defleksi pada gaya operasi karena tumpuan lansia
fo = 8. Fo. C3 . Na / G. Dw = 8(67)( 7,57)3(8,0) / (11,5 x 106)(3,5)= 1,16 mm Panjang operasi = Lo = Lf – fo = 130 – 1,16 = 128,84 mm Panjang solid = Ls = Dw. (N) = 3,5. (8,0) = 28 mm Konstanta pegas = k = ∆ F / ∆ L = Fls / (Lf – Lo) = Fo / fo = 67 / 1,16 = 57,76N/mm
Gaya pada pegas ketika pegas berada pada panjang solidnya Fs = k (Lf – Ls) = (57,76 N/mm)(130 mm – 28 mm)
= (57,76 N/mm)(102 mm)
= 5892 N