Desain Dan Penyelidikan Respon Mekanik Cover Bumper Paduan Bahan Concrete Foam Diperkuat Tandan Kosong Kelapa Sawit Akibat Beban Impak Dengan Menggunakan Ansys

(1)

1

DESAIN DAN PENYELIDIKAN RESPON MEKANIK COVER

BUMPER PADUAN BAHAN CONCRETE FOAM DIPERKUAT

(2)

DESAIN DAN PENYELIDIKAN RESPON MEKANIK COVER

BUMPER PADUAN BAHAN CONCRETE FOAM DIPERKUAT

TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT AKIBAT BEBAN IMPAK

DENGAN MENGGUNAKAN ANSYS

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik

Pada Program Studi Magister Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

(3)

3

ABSTRAK

Cover bumper dari bahan komposit concrete foam diperkuat serat tandan kosong

kelapa sawit (TKKS) berfungsi sebagai pendukung kebersihan lingkungan kampus, pendukung fasilitas parkir, serta menghindari kecelakaan. Dengan menggunakan

cover bumper area parkir Magister Teknik Mesin akan lebih aman dan bersih. Pada

penelitian ini cover bumper didesain dan diproduksi untuk memenuhi dua kebutuhan di atas, yaitu: fungsi penutup drainase dan fungsi parking bumper. Cover bumper terdiri dari dua tipe, yaitu tipe 1 dan 2. Kedua ujung cover bumper disiapkan dengan 3 model, yaitu model dengan ujung tipe A, B, dan C. Ujung cover bumper dengan bentuk tipe A dibuat dengan variasi 3 sudut yaitu 30˚, 45˚, dan 60˚,akan dianalisa. Semua spesimen cover bumper di desain dan di analisa menggunakan software

ANSYS. Dari hasil simulasi dinamik diperoleh nilai equivalent stress terkecil adalah

pada cover bumper tipe 1A dengan sudut 30˚sebesar 5,3856 MPa dan pada simulasi statik nilai terkecil berada pada tipe 2A dengan sudut 60˚, yaitu sebesar 3,865 MPa. Analisa ANSYS dinamik dan statik didukung dengan pengujian lindas di stasiun lindas yang berlokasi di area parkiran Magister Teknik Mesin USU dengan hasil bahwa tipe 1 lebih kuat dari tipe 2, dengan pengujian lindas 2 terjadi keretakan pada tipe 2.

Kata Kunci: Cover bumper, Parking bumper, Concrete foam, Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Sofware ANSYS, Simulasi static, Simulasi Dinamic.

(4)

ABSTRACT

Cover bumper from concrete foam material reinforced fiber bunch of empty palm bunches (EFB) serves as a supporter of the cleanliness of the campus environment, support parking facilities, and avoid accidents. By using bumper cover the parking area of Master of Mechanical Engineering will be safer and cleaner. In this study the bumper cover is designed and manufactured to meet the two needs above, namely: drainage cover function and parking bumper function. Cover bumper consists of two types, namely type 1 and 2. Both ends of bumper cover is prepared with 3 models, namely the model with the tip type A, B, and C. Edge bumper cover with the type A shape made with 3 angle variations of 30˚, 45˚, and 60˚, Will be analyzed using. All bumper cover specimens are designed and analyzed using ANSYS software. From the dynamic simulation results obtained the smallest equivalent stress value is on the bumper cover type 1A with a 30˚ angle of 5.3856 MPa and the static simulation of

the smallest value is in type 2A with an angle of 60˚, which is 3.865 MPa. Analysis

of dynamic and static ANSYS is supported by parking testing at parking station located in the parking area of Master of Mechanical Engineering USU with the result that type 1 is stronger than type 2, with the type 2 of parking test occurs crack in type 2.

Keywords: Cover bumper, Parking bumper, Concrete foam, Empty Fibers of Palm Oil (TKKS), ANSYS Software, Static Simulation, Dinamic Simulation

(5)

5

(6)

(7)

7

(8)

(9)

9

(10)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...i

LEMBAR PERSETUJUAN ...ii

DAFTAR ISI ...iii

DAFTAR GAMBAR...vi

DAFTAR TABEL R... x

DAFTAR NOTASI ...xi

BAB 1 PENDAHULUAN...i

1.1 Latar blakang... 4

1.2 Rumusan Masalah... 4

1.3Tujuan Penelitian... 6

1.3.1 Tujuan Umum ... 7

1.3.2 Tujuan Khusus Batasan Masalah Penelitian ... 7

1.4Batasan Masalah Penelitian7 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 9

2.1 Drainase ... 10

2.2 Standar penutup drainase ... 10

2.3 Fungsi drainase ... 12

2.4 Jenis-jenis dan pola drainase... 12

2.4.1 Menurut cara terbentuknya... 12

2.4.2 Menurut letak saluran... 13

2.4.3 Menurut fungsi... 13

2.5 Bentuk Penampang Saluran ... 14

2.51 Segitiga... 15

2.52 Perseegi... 15

2.53 Segitiga... 15

2.54 Setengah lingkaran... 15

2.6 Sistem Jaringan drainase... 16

2.6.1 Sistem drainase mayor ... 16

2.6.2 Sistem drainase mikro... 17

2.7 Dampak Penutup drainase yang Tidak Baik ... 17

(11)

11

2.8 Parking Bumper ... 18

2.9 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)... 25

2.10 Bahan Komposit... 28

2.10 Klasifikasi Material Komposi t ... 31

2.11 Prosedur pembuatan cover parking bump paduan bahan concrete foam... 32

2.10 Bahan Komposit... 28

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 50

3.1 Alat dan Bahan... 34

3.2 Desain cover bump... 34

3.3 Desain Penutup drainase ... 35

3.3.1Desain Penutup drainase... 35

3.4 Parameter desain ... 36

3.5 Aspek pemilihan desain cover bump... 36

3.6 Simulasi Statik menggunakan Software ANSYS ... 38

3.7 Bagan Alir Simulasi Statik... 47

3.8 Uji Lindas... 48

3.9 Diagram Alir Penelitian ... 50

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 50

4.1 Pendahuluan ... 52

4.2 Hasil pembuatan cover bumper ... 52

4.3 Simulasi menggunakan ANSYS Workbench... 55

4.3.1 Hasil Simulasi Statik... 58

4.3.1.1 Equivalent stress Parking Bump ... 58

4.3.1.2 Stress Sumbu x Parking Bump ... 61

4.3.1.3 Stress Sumbu y Parking Bump ... 64

4.3.1.4 Total Deformasi Parking Bump ... 67

4.3.1.5 Equivalent Stress Cover Bump Tipe 1 ... 71

4.3.1.6 Stress Sumbu x Cover Bump Tipe 1 ... 74

4.3.1.7 Stress Sumbu y Cover Bump Tipe 1 ... 77

4.3.1.8 Total Deformasi Cover Bump Tipe 1... 80

4.3.1.9 Equivalent Stress Cover Bump Tipe 2 ... 84

4.3.1.10 Stress Sumbu x Cover Bump Tipe 2 ... 87

(12)

4.3.1.11 Stress Sumbu y Cover Bump Tipe 2 ... 90

4.3.1.12 Total Deformasi Cover Bump Tipe 2... 93

4.3.2.13 Hasil Simulasi Dinamik ... 97

4.3.2.1 Equivalent stress Parking Bump ... 97

4.3.2.2 Stress Sumbu x Parking Bump... 100

4.3.2.3 Stress Sumbu y Parking Bump... 103

4.3.2.4 Total Deformasi Parking Bump ... 106

4.3.2.5 Equivalent Stress Cover Bump Tipe 1... 110

4.3.2.6 Stress Sumbu x Cover Bump Tipe 1... 113

4.3.2.7 Stress Sumbu y Cover Bump Tipe 1... 116

4.3.2.8 Total Deformasi Cover Bump Tipe 1 ... 119

4.3.2.9 Equivalent Stress Cover Bump Tipe 2... 123

4.3.2.10 Stress Sumbu x Cover Bump Tipe 2... 126

4.3.2.11 Stress Sumbu y Cover Bump Tipe 2... 129

4.3.2.12 Total Deformasi Cover Bump Tipe 2 ... 132

4.4 Data Hasil Simulasi ... 136

4.5 Hasil Uji Lindas ... 182

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 186 5.1 Kesimpulan ... 186

5.1 Saranl ... 187

DAFTAR PUSTAKA

(13)

13

(14)

(15)

15

(16)

(17)

17