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
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)
(c)
Gambar 3.1 Lanjutan
(a)
(b)
Gambar 3.2. Lanjutan
(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
(c)
Gambar 3.3 Lanjutan
(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.
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˚= ……….(3.1)
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
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:
...……….(3.1)
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:
(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
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
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
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
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 Satuan Besaran
1. Jenis Motor Listrik Induksi
2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75
3. Frekuensi Hz 50
4. Voltage V 220
Tabel 3.2. lanjutan
6. Putaran Mesin Rpm 1450
7. Fase 1
8. Suhu Operasi oC 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.
Spesifikasi mesin pengaduk dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3. Spesifikasi mesin pengaduk semen
No. Spesifikasi Satuan Besaran
1. Jenis Motor Listrik Induksi
2. Daya Keluaran HP/kW 1 / 0,75
3. Frekuensi Hz 75
4. Arus Listrik A 8
5. Putaran Mesin Rpm 2834
6. Fase 3
7 Puli 1 : 0,5
8. Gear box 1:70
9. Transmisi gear Speed 1
10 Putaran akhir Rpm 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
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.
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.
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.
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.
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 SATUAN BESARAN
Berat Jenis (ρ ) Mg.m-3 1,2 s/d 1,5
ModulusYoung (E) GPa. 2 s/d 4,5
Kekuatan Tarik (σ
T) (MPa) 40 s/d 90
2. Blowing Agent
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
Tabel 3.5. Parameter desain
Variabel Subjek
Variabel Indikator Deskriptor Instrumen 1. Dimensi 1. Gaya (N) 1. Retak 1. Tegangan
Maximum
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.
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.
Semen
2855 4100 2125 12 738 762
Langkah-langkah pembuatan Speed Bump adalah sebagai berikut: 1. Hidupkan mesin pengaduk
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.
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.
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:
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
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.
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
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 3.34. Gambar ilustrasi ban sebelum melintasi speed bump
Gambar 3.35. gambar ilustrasi pada saat ban menyentuh speed bump
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
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
3.8. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh gambar 3.39.
BA
Studi literatur Buku
referensi, jurnal, internet
Selesai
Persiapan pengujian: Pengujian impak jatuh bebas
Speed Bump dengan ketinggian 1 meter serta
pengujian lindas
Gambar 3.39. Diagram Alir Penelitian Tidak
Berhasil
Mulai
Hasil pengujian dan analisa data: ketinggian, gaya impak maksimum,
tegangan, kondisi Speed Bump Respon material dapat diamati melalui pengujian
Persiapan spesimen uji: membuat cetakan Speed Bump, mencetak
Speed Bump, alat dan bahan
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.
Tabel 4.1. Komposisi bahan spesimen dalam satuan gram
2855 4100 2125 12 738 762
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.
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
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).
Gambar 4.5. Grafik Concrete Foam 1 Meter 0
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 Ketinggian Spesimen Gaya Maximum (N) Tegangan (MPa)
1 1 m Spesimen 1 477.2565 0.23862825
2 1 m Spesimen 2 433.0134 0.2165067
3 1 m Spesimen 3 481.0824 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.
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).
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.
Tabel 4.3. Data uji impak speed bump concrete ketinggian 1 meter No Ketinggian Spesimen Gaya Maximum (N) Tegangan (MPa)
1 1 m Spesimen 1 344.6253 0.17231265
2 1 m Spesimen 2 415.3554 0.2076777
3 1 m Spesimen 3 386.8083 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 sebesar15.9 / .
Gaya yang diberikan oleh impaktor pada saat melakukan pengujian impak jatuh bebas dengan posisi tegak lurus.
= × = 5 × 9.81
= 49.05 . /
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
(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
(b)
(d)
(e)
(f)
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
(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
(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
(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
(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
(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
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
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
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
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.
