BAB 3
METODE PENELITIAN
Metode yang dilakukan dalam penilitian ini adalah metode penelitian
simulasi, data diperoleh dengan menggunakanSoftware ANSYS.
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 Kegiatan penelitian
No Kegiatan Lokasi Penelitian Keterangan
1 Pembuatan gambar 3D modelSpeed Bump
Lab. IFRC Unit 1 Pembuatan model dengan menggunakan software SOLIDWORK
2 Simulasi Speed Bump
Lab. IFRC Unit 1 Simulasi menggunakan
Software ANSYS
3.1.2. Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama 6 bulan dimulai dari
bulan November.
1.2. DesainSpeed Bump
Perancangan speed bump yang menghasilkan listrik difungsikan untuk membuka pintu tol kota Medan, oleh karena itu peneliti ingin menganalisa struktur
speed bump. Gambar 3.1 (a-f) menunjukkan Sketsa 2D sistem mekanikspeed bump
pembuka pintu tol kota Medan.
(a)
Gambar 3.1 Sketsa sistem mekanik kedua (a) Pandangan Depan (b) Pandangan belakang (c) Pandangan kiri (d) Pandangan kanan (e) Pandangan atas (f)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 3.1 (Lanjutan)
Perancangan speed bump yang menghasilkan listrik difungsikan untuk membuka pintu tol kota Medan. Berikut Gambar 3.2 (a-b) Model 3D speed bump
sistem mekanikspeed bumppembuka pintu tol kota Medan
(a)
(b)
Gambar 3.2 (Lanjutan)
Speed bumppenghasil listrik menggunakan sistem mekanik pada Gambar 3.2 telah diproduksi di Lab. IFRC Departermen Teknik Mesin FT, USU. Foto alat
ditunjukkan pada Gambar 3.3
(b)
Gambar 3.3 Sistem mekanikSpeed Bump(a) pandangan depan (b) pandangan atas (c) pandangan kanan.
(c)
Seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3, speed bump ditempatkan di atas
dudukan sistem mekanik dan pada saat dilindas dudukannya akan turun dari
permukaan jalan. Gambar 3.4 menunjukkan ilustrasi speed bump di jalan Tol.
Gambar 3.4 Ilustrasi speed bump di jalan Tol.
3.2.1. ModelSpeed Bumppenghasil listrik
a.ModelSpeed Bumppenghasil listrik tipe 1 (variasi tinggi 52 mm)
Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudutSpeed Bump(sebesar 15° dan tinggi Speed Bumpsebesar 50 mm, dapat dilihat pada gambar 3.3 aturan KeMenHub KM 3.
Gambar 3.5 Aturan Keputusan Mentri Perhubungan
Dalam perencanaan model speed bump concrete foam tipe 1, peneliti mendesain tinggi Speed Bump di luar batas maksimum tinggi Speed Bump pada aturan KeMenHub KM 3 tahun 1994 dan juga merujuk kepada sistem mekanik
3 tahun 1994 , jika tinggi (y) Speed Bump di dapat melalui rumus persamaan model perencanaan Speed Bump concrete foam dapat dilihat pada gambar 3.4, sebagai berikut:
(a)
Gambar 3.6 Model PerencanaanSpeed Bumptipe 1 (a) model sketsa 2D tanpacasing(b) model sketsa 3D tanpa tanpacasing(c) model sketsa 2D menggunakancasing1 mm (d) model sketsa 3D menggunakancasing1 mm
(e) model sketsa 2D menggunakancasing2 mm (f) model sketsa 3D menggunakancasing2 mm.
(d)
(e)
(f)
Gambar 3.6 (Lanjutan)
a. ModelSpeed Bumppenghasil listrik tipe 2 (variasi tinggi 40 mm) Sesuai dengan KeMenHub KM 3 tahun 1994, sudut Speed Bump
sebesar 15° dan tinggiSpeed Bumpsebesar 50 mm. Dalam perencanaan model
Speed Bump Concrete foamtipe 2,peneliti mendesain tinggiSpeed Bumpdi dalam batas aman maksimum tinggi Speed Bump pada aturan KeMenHub KM 3 tahun 1994 dan juga merujuk kepada sistem mekanik pembangkit listrik [5]. Dengan
panjang Speed Bump (x) sebesar 450 mm, lebar (l) sebesar 400 mm dan tinggi landaian yang sudah ditentukan oleh KeMenHub KM 3 tahun 1994 sebesar 50 mm,
40 mmjika tinggi (y)Speed Bumpdi dapat melalui rumus persamaan Pitagoras,
Dari persamaan di atas diperoleh sudutSpeed Bump(y) sebesar 11.30, model perencanaan Speed Bump Concrete foam dapat dilihat pada gambar 3.4 sebagai berikut:
(a)
Gambar 3.7. Model PerencanaanSpeed Bumptipe 2 (a) model sketsa 2D tanpacasing(b) model 3D tanpacasing(c) model 2D menggunakancasing1 mm
(d) model 3D menggunakancasing1 mm (e) model 2D menggunakancasing2 mm (f) model 3D menggunakancasing2 mm.
(d)
(e)
(f)
Gambar 3.7 (Lanjutan)
3.3.Material yang digunakan
Material yang dikembangkan pada penelitian ini yaituConcrete Foamyang diperkuat dengan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit. Pemakaian jumlah Foam
diatur konstan yaitu 13,6% dari total berat mortar, mortar adalah campuran semen,
air dan pasir. Data material yang digunakan untuk engineering datadalamANSYS
ditunjukkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Data materialANSYS
Nama Material Density
(kg/mm3)
Modulus Young
(Mpa)
Poison Ratio
Structural Steel 7850 20000 0.3
3.4 Parameter Desain
Pada penelitian ini yang mempengaruhi parameter desain untuk speed
bump, secara simulasi parameter yang terlibat dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel3.3 parameter desainspeed bump
3.5. Simulasi Statik Struktural
3.5.1. Engineering Data
Pada penelitian ini digunakan material baru yaitu concrete foam dengan serat TKKS yang belum terdaftar pada ansys workbench sehingga kita perlu memasukan data materialnya keengineering data.
Double click pada enggineering data, kemudian menu engineering data akan tertampil, pada “outline of schematic B2; engineering data” terdapat kotak bertuliskan “click here to add a new material”, klik pada kotak lalu dimasukkan nama data material baru yang ingin kita simulasikan, disini penulis memasukan
nama material baru “concrete foam”. Variabel
Fisik
Variabel
Mekanik Indikator Deskriptor Instrumen
Gambar 3.8. Data material baru
Lalu pada toolbox klik physical Properties → Density lalu masukan nilai densitas pada “tabel of properties row 4: Density” yang muncul di sebelah kanan tentukan satuannya dibawah kolom B. diperlihatkan pada gambar sebagai berikut.
(a)
(b)
Gambar 3.9 Datatoolbox density(a)physical properties(b) table of properties
(a)
(b)
Gambar 3.10 Datatoolbox isotropic elasticity(a)physical properties
(b)table of properties
Setelah semua step dilakukan maka step pada engineering data selesai Kemudian klikreturn to projectmaka akan kembali ke menuproject schematicdan akan muncul tandachecklistpadaengineering data.
3.5.2. Mesh
Setelah mendapatkan hasilDensity, Modulus Young,Poisson’s Ratio maka sudah didapat untuk mengisiEngineering Datasaat melakukan simulasi statik pada
kanan→Sizing→Element Size, padameshpengaturanElement Sizesesuai lebar ukuran jaring ayakan. Seperti pada gambar 3.11 berikut:
Gambar 3.11 Details of Mesh
Berikut gambar 3.12 (a-b) Mesh speed bump untuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 52 mm dan 40 mm.
(a) (b)
Gambar 3.12 Meshspeed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian (a) 52 mm (b) 40 mm
Berikut gambar 3.13 (a-b) Mesh speed bump untuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 52 mm dengan casing 1 mm dan variasi ketinggian 52 mm
(a) (b)
Gambar 3.13 Meshspeed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 52 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 52 mm casing 2 mm.
Berikut gambar 3.14 (a-b) Mesh speed bump untuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 40 mm dengan casing 1 mm dan variasi ketinggian 40 mm
dengan casing 2 mm.
(a) (b)
Gambar 3.14 Meshspeed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 40 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 40 mm dengan
casing 2 mm.
3.5.3. Fix support
pada keadaan diam dengan klik kanan static structural → insert → fixedsupport
maka akan muncul menu details of fixed support pada scope → geometry pilih semua bagian bawahbodyseperti pada gambar 3.15.
Gambar 3.15 Details of Fix Support
Berikut gambar 3.16 (a-b)Fix Support speed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 52 mm dan 40 mm.
(a) (b)
Berikut gambar 3.17 (a-b)Fix Support speed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian.
(a) (b)
gambar 3.17Fix support speed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 52 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 52 mm casing 2
mm.
Berikut gambar 3.18 (a-b)Fix Support speed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian.
(a) (b)
Gambar 3.18Fix Support speed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 40 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 40 mm dengan
3.5.4. Pembebanan
Pembebanan atau nodal pressure adalah Tekanan pada area puncak speed bump seluas area kontak ban mobil, kegunaan nodal presure bertujuan untuk memberi tekanan pada bagian area yang kita inginkan, dengan klik kanan static structural → insert → nodal presure maka akan muncul menu details of nodal pressurepadascope→ named selection → ban mobil → definition → magnitude
lalu isi sesuai tekanan yang diinginkan. Diperlihatkan pada gambar sebagai berikut.
Gambar 3.19Details of nodal pressure
(a)
(b)
Gambar 3.20 pembebanan statik terhadapspeed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian (a) 52 mm (b) 40 mm
Berikut gambar 3.21 (a-b) pembebanan terhadapspeed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 52 mm dengan casing 1 mm dan variasi ketinggian 52
mm dengan casing 2 mm.
(b) (b)
gambar 3.21 pembebanan terhadapspeed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 52 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 52 mm
casing 2 mm.
Berikut gambar 3.22 (a-b) pembebanan terhadapspeed bumpuntuk di jalan tol dengan variasi ketinggian 40 mm dengan casing 1 mm dan variasi ketinggian 40
(b) (b)
Gambar 3.22 pembebanan terhadapspeed bumpuntuk di jalan tol dengan (a) variasi ketinggian 40 mm dengan casing 1 mm dan (b) variasi ketinggian 40
mm dengan casing 2 mm.
3.6 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
menyentuhSpeed Bumpgambar 3.23 (a–d).
(a)
Gambar 3.23 Gambar ilustrasi ban (a) sebelum melintasispeed bump,(b) saat awal menyentuhSpeed Bump, (c) pada saat ban menyentuhspeed bumppada
(b)
(c)
(d)
Gambar 3.23 (Lanjutan)
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
Gambar 3.24 Gambar landasan uji lindasspeed bump
Untuk nama dari bagian komponen sistem mekanik penggerak tenaga listrik
dapat dilihat pada gambar 3.25.
Gambar 3.25 Gambar Ilustrasi Sistem Mekanik
Keterangan:
1. Saklar 6.Speed Bump 11. Fly wheel
2. Tool box PMDC 7. DudukanSpeed Bump 12. Roda gigi
3. Rumput 8. Tuas 13. Motor PMDC
4. Ban mobil 9. Tali baja
Berikut perhitungan uji lindas secara langsung pada Speed Bump yang dilakukan pada kecepatan 10 km/jam (2,78 m/s).
Sudut kemiringanSpeed 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 padaSpeed Bumpsaat dilalui mobil:
Luas permukaan sentuh antara ban danSpeed Bumpadalah:
A = ( lebar ban mobil × panjang permukaan sentuh ban padaSpeed Bump)
= (20 cm).(10 cm)
A = 2000 mm2
Tegangan yang terjadi padaSpeed Bumpsaat dilalui mobil
Tegangan =
=
,(
)
= 1,70 Mpa
Setelah dilakukan pengujian lindas pada Speed Bumppada sistem mekasik penghasil listrik secara langsung pada kecepatan konstan 10 km/jam, Speed Bump
3.7. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir proses pada penelitian simulasi Speed Bump dengan menggunakanSoftware ANSYSdapat dilihat pada gambar sebagai berikut:
Tidak
Gambar 3.26 Diagram alir penelitian
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pendahuluan
Pengujian simulasi uji tekan statik padaSpeed BumpbahanConcrete Foam
dengan diperkuat serbuk TKKS dengan menggunakan Software Ansys dilaporkan pada bab ini hasil dari perbandingan 6 modelSpeed Bump.
4.2. Hasil PembuatanSpeed Bmp
Dimulai dengan pembuatan modelSpeed Bumptipe 1 mempunyai dimensi panjang 450 mm, lebar 400 mm, dan tinggi 52 mm, lalu pembuatan model Speed Bump tipe 2 dengan dimensi panjang 450 mm, lebar 400 mm, dan tinggi 40 mm, sedangkan massaSpeed Bumpberkisar diantara 5.800 s/d 6.000 gr.
4.2.1 ModelSpeed Bumptipe 1 (variasi tinggi 52 mm) untuk di jalan Tol 1. ModelSpeed Bumptipe 1 tanpa casing.
Model Speed Bumptipe 1 (variasi tinggi 52 mm) tanpa casing untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.1.
2. ModelSpeed Bumptipe 1 menggunakan casing.
Model Speed Bump tipe 1 (variasi tinggi 52 mm) menggunakan casing untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.2 (a-b).
(a) (b)
Gambar 4.2. Modelspeed bumptipe 1 untuk di jalan Tol (a) casing 1mm (b) casing 2 mm
4.2.2 ModelSpeed Bumptipe 2 (variasi tinggi 40 mm) untuk di jalan Tol 1. ModelSpeed Bumptipe 2 tanpa casing.
ModelSpeed Bump tipe 2 (variasi tinggi 40 mm) untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.3.
1. ModelSpeed Bumptipe 2 menggunakan casing.
ModelSpeed Bumptipe 2 (variasi tinggi 40 mm) menggunakan casing untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.4 (a-b).
(a) (b)
Gambar 4.4. Modelspeed bumptipe 2 untuk di jalan Tol (a) casing 1mm (b) casing 2 mm.
4.3. Simulasi Statik Menggunakan ANSYSWorkbench
Pada penelitian ini menggunakan Software Ansys untuk menganalisa strukturSpeed Bump bahanConcrete Foam diperkuat serbuk TKKS akibat beban statik. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima
olehSpeed bump. Selanjutnya hasil simulasiSpeed Bump tipe1 tanpacasing,Speed Bump tipe1casing1 mm danSpeed Bump tipe1casing2 mm dibandingkan dengan hasil simulasiSpeed Bumptipe 2 tanpacasing,Speed Bump tipe2casing1 mm dan
Speed Bump tipe 2 casing 2 mm untuk menentukan mana lebih baik diantara 6 model Speed Bump. Simulasi ini memerlukan data-data yang telah diambil dari pengujian eksperimental adapun datanya yang dibutuhkan meliputi:
1. DataConcrete Foam[8].
a. Massa jenis : 704.18 kg/m3
d. Poisson ratio : 0.20
2. DataStructural Steel[8].
a. Massa jenis : 7850 kg/m3
b. Density : 7850
c. ModulusYoung : 2×104Mpa
d. Poisson ratio : 0.3
4.4. Simulasi Pembebanan Pada Sisi AtasSpeed Bump
Simulasi yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah pembebanan pada
pengujian tekan statik yang akan diberikan pada satu area kontak ban terhadap
Speed Bump. Di karenakan bagian tersebut merupakan bagian yang memiliki kemungkinan besar mengalami tekanan dari ban kendaraan (mobil).
Data hasil simulasi Speed Bump yang menghasilkan listrik di jalan tol dengan 2 variasi akan di bandingkanSpeed Bumptanpa casing denganSpeed Bump
menggunakan casing. Penelitian yang dilakukan pada pembebanan sisi atas dari
Speed Bumpsebesar 400 Kg atau sebesar 1,96 Mpa.
4.4.1 PembebananSpeed Bumptipe 1 (variasi tinggi 52 mm) untuk di jalan Tol 1. PembebananSpeed Bumptipe 1 tanpa casing.
Gambar 4.5. PembebananSpeed Bumptipe 1 tanpa casing untuk di jalan Tol
2. PembebananSpeed Bumptipe 1 menggunakan casing.
PembebananSpeed Bumptipe 1 (variasi tinggi 52 mm) menggunakan casing untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.6 (a-b).
(b)
Gambar 4.6. Pembebananspeed bumptipe 1 untuk di jalan Tol (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
4.4.2 PembebananSpeed Bumptipe 2 (variasi tinggi 40 mm) untuk di jalan Tol 1. PembebananSpeed Bumptipe 2 tanpa casing.
2. PembebananSpeed Bumptipe 2 menggunakan casing.
PembebananSpeed Bumptipe 2 (variasi tinggi 40 mm) menggunakan casing untuk di jalan Tol diperlihatkan pada gambar 4.8 (a-b).
(a)
(b)
4.5 Hasil SimulasiSpeed Bump
Pada simulasi Speed Bump dengan data-data yang diperoleh dari eksperimental maka diperoleh hasil sebagai berikut:
4.5.1 Hasil SimulasiEquivalent Stress
4.5.1.1 Hasil distribusiEquivalent Stress Speed Bumptipe 1.
a. Hasil distribusi Equivalent Stress Speed Bump tipe 1 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.9.
Gambar 4.9. Hasil distribusiEquivalent Stress Speed Bumptipe 1 tanpa casing
Pada gambar 4.9 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Equivalent Stress Speed Bumpmaksimum sebesar 1.1123 MPa
(a)
(b)
Gambar 4.10. Hasil distribusiEquivalent Stress Speed Bumptipe 1 menggunakan (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
Pada gambar 4.10 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
4.5.1.2 Hasil distribusiEquivalent Stress Speed Bumptipe 2.
a. Hasil distribusi Equivalent Stress Speed Bump tipe 2 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.11.
Gambar 4.11. Hasil distribusiEquivalent Stress Speed Bumptipe 2 tanpa casing
Pada gambar 4.11 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Equivalent Stress Speed Bumpmaksimum sebesar 0.98577 MPa
(a)
(b)
Pada gambar 4.12 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Equivalent Stress Speed Bumpcasing 1 mm maksimum sebesar 1.2532 MPa dan casing 2 mm maksimum sebesar 1.3559 MPa.
4.5.2 Hasil SimulasiNormal Stress x Axis
4.5.2.1 Hasil distribusiNormal Stress x Axis Speed Bumptipe 1.
a. Hasil distribusi Normal Stress x Axis Speed Bump tipe 1 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.13.
Gambar 4.13. Hasil distribusiNormal Stress x Axis Speed Bumptipe 1 tanpa casing
Pada gambar 4.13 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress x Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.087327 MPa
(a)
(b)
Gambar 4.14.Hasil distribusiNormal Stress x Axis Speed Bumptipe 1 menggunakan (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
Pada gambar 4.14 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
4.5.2.2 Hasil distribusiNormal Stress x Axis Speed Bumptipe 2.
a. Hasil distribusi Normal Stress x Axis Speed Bump tipe 2 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.15.
Gambar 4.15. Hasil distribusiNormal Stress x Axis Speed Bumptipe 2 tanpa casing
Pada gambar 4.15 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress x Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.55007 MPa
(a)
(b)
Pada gambar 4.16 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress x Axis Speed Bumpcasing 1 mm maksimum sebesar 0.24307 MPa dan casing 2 mm maksimum sebesar 0.26738 MPa.
4.5.3 Hasil SimulasiNormal Stress y Axis
4.5.3.1 Hasil distribusiNormal Stress y Axis Speed Bumptipe 1.
a. Hasil distribusi Normal Stress y Axis Speed Bump tipe 1 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.17.
Gambar 4.17.Hasil distribusiNormal Stress y Axis Speed Bumptipe 1 tanpa casing
Pada gambar 4.17 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress y Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.078012 MPa
(a)
(b)
Pada gambar 4.18 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress y Axis Speed Bumpcasing 1 mm maksimum sebesar 0.7481 MPa dan casing 2 mm maksimum sebesar 0.86667 MPa.
4.5.3.2 Hasil distribusiNormal Stress y Axis Speed Bumptipe 2.
a. Hasil distribusi Normal Stress y Axis Speed Bump tipe 2 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.19.
Gambar 4.19. Hasil distribusiNormal Stress y Axis Speed Bumptipe 2 tanpa casing
Pada gambar 4.19 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress y Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.058577 MPa
(a)
(b)
Gambar 4.20. Hasil distribusiNormal Stress y Axis Speed Bumptipe 2 menggunakan (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
Pada gambar 4.20 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
4.5.4 Hasil SimulasiNormal Stress z Axis
4.5.4.1 Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 1.
a. Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 1 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.21.
Gambar 4.21.Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 1 tanpa casing
Pada gambar 4.21 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress z Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.22174 MPa
(a)
(b)
Gambar 4.22. Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 1 menggunakan (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
Pada gambar 4.22 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
4.5.4.2 Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 2.
a. Hasil distribusi Normal Stress z Axis Speed Bump tipe 2 tanpa casing diperlihatkan pada gambar 4.23.
Gambar 4.23. Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 2 tanpa casing
Pada gambar 4.23 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
Normal Stress z Axis Speed Bumpmaksimum sebesar 0.20051 MPa
(a)
(b)
Gambar 4.24. Hasil distribusiNormal Stress z Axis Speed Bumptipe 2 menggunakan (a) casing 1 mm (b) casing 2 mm
Pada gambar 4.24 hasil simulasi statik pada sisi atas dapat dilihat distribusi
4.6. Kumpulan dan Perbandingan Data Hasil Simulasi Pengujian
Dari hasil simulasiANSYS workbenchakibat beban statik diatas bisa dilihat perbandingan mana yang lebih baik diantara kedua modelspeed bump
dapat dirangkum sebagai berikut:
Tabel 4.1. Hasil simulasi numerikspeed bump
Speed
1.1123 0.087327 0.078012 0.22174
Tipe 1
casing
1mm
1.2365 0.19208 0.7481 0.28375
Tipe 1
casing
2mm
1.4625 0.26033 0.86667 0.32164
Tipe 2 Tanpa casing
0.98577 0.055007 0.058577 0.20051
Tipe 2
casing
1mm
1.2532 0.24307 0.59617 0.2801
Tipe 2
casing
2mm
1.3559 0.26738 0.92583 0.34764
Dari tabel di atas hasil pengujian menggunakan simulasi statik diperoleh
kesimpulan bahwa tegangan equivalent Stress yang paling rendah didapat pada model Speed Bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.98577 MPa dan tegangan
equivalent Stressyang paling tinggi didapat pada modelSpeed Bumptipe 1 casing 2 mm sebesar 1.4625 MPa, Stress x Axis yang paling rendah didapat pada model
paling tinggi didapat pada modelSpeed Bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.26738 MPa.Stress y Axisyang paling rendah didapat pada modelSpeed Bumptipe 2 tanpa casing sebesar 0.058577 MPa dan Stress y Axis yang paling tinggi didapat pada model Speed Bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.92583 MPa. Stress z Axis yang paling rendah didapat pada modelSpeed Bumptipe 2 tanpa casing sebesar 0.20051 MPa dan Stress z Axis yang paling tinggi didapat pada model Speed Bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.34764 MPa. Dari table pengujian diatas didapat grafik
tegangan sebagai berikut:
a. Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasi Equivalent Stress
Grafik Perbandingan Speed Bump hasil simulasi Equivalent Stress
diperlihatkan pada gambar 4.25.
Gambar 4.25. Grafik perbandinganEquvalent Stress Speed Bump
Dari grafik 4.25 di atas hasil equivalent stresstertinggi terjadi pada model
speed bump tipe 1 casing 2 mm sebesar 1.4625 MPa, sedangkan tegangan equivalent stress yang paling rendah terdapat pada modelspeed bumptipe 2 tanpa casing sebesar 0,98577 MPa, dari tipe 1 tanpa casing grafik meningkat ke tipe 1
tinggi, lalu grafik menurun dari tipe 1 casing 2 mm ke tipe 2 tanpa casing
dikarenakan adanya perbedaan model dimensi tinggi Speed Bump yang lebih pendek yaitu 40 mm pada tipe 2 tanpa casing, sedangkan tipe 1 model dimensi
tinggi Speed Bump yaitu 52 mm dan grafik menurun pada tipe 2 tanpa casing dikarenakan tidak adanya casing, sedangkan tipe 1 casing 2 mm menggunakan
casing.
b. Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress x Axis
Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress x Axisdiperlihatkan pada gambar 4.26.
Gambar 4.26. Grafik perbandinganStress x Axis Speed Bump
Dari grafik 4.26 di atas hasilstress x Axistertinggi terjadi pada modelspeed bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.26738 MPa, sedangkan teganganstress x Axis
yang paling rendah terdapat pada model speed bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.055007 MPa, dari tipe 1 tanpa casing grafik meningkat ke tipe 1 casing 2 mm,
dikarenakan adanya casing, semakin tebal casing tegangan semakin tinggi, lalu
grafik menurun dari tipe 1 casing 2 mm ke tipe 2 tanpa casing dikarenakan adanya
mm dan grafik menurun pada tipe 2 tanpa casing dikarenakan tidak adanya casing,
sedangkan tipe 1 casing 2 mm menggunakan casing.
c. Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress y Axis
Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress y Axisdiperlihatkan pada gambar 4.27.
Gambar 4.27. Grafik perbandinganStress Y Axis Speed Bump
Dari grafik 4.27 di atas hasilstress y Axistertinggi terjadi pada modelspeed bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.92583 MPa, sedangkan teganganstress y Axis
yang paling rendah terdapat pada model speed bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.058577 MPa, dari tipe 1 tanpa casing grafik meningkat ke tipe 1 casing 2 mm,
dikarenakan adanya casing, semakin tebal casing tegangan semakin tinggi, lalu
grafik menurun dari tipe 1 casing 2 mm ke tipe 2 tanpa casing dikarenakan adanya
perbedaan model dimensi tinggiSpeed Bumpyang lebih pendek yaitu 40 mm pada tipe 2 tanpa casing, sedangkan tipe 1 model dimensi tinggi Speed Bump yaitu 52 mm dan grafik menurun pada tipe 2 tanpa casing dikarenakan tidak adanya casing,
d. Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress z Axis
Grafik PerbandinganSpeed Bumphasil simulasiStress z Axisdiperlihatkan pada gambar 4.28.
Gambar 4.28. Grafik perbandinganStress z Axis Speed Bump
Dari grafik 4.28 di atas hasilstress z Axistertinggi terjadi pada modelspeed bumptipe 2 casing 2 mm sebesar 0.34764 MPa, sedangkan teganganstress z Axis
yang paling rendah terdapat pada model speed bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.20051 MPa, dari tipe 1 tanpa casing grafik meningkat ke tipe 1 casing 2 mm,
dikarenakan adanya casing, semakin tebal casing tegangan semakin tinggi, lalu
grafik menurun dari tipe 1 casing 2 mm ke tipe 2 tanpa casing dikarenakan adanya
perbedaan model dimensi tinggiSpeed Bumpyang lebih pendek yaitu 40 mm pada tipe 2 tanpa casing, sedangkan tipe 1 model dimensi tinggi Speed Bump yaitu 52 mm dan grafik menurun pada tipe 2 tanpa casing dikarenakan tidak adanya casing,
sedangkan tipe 1 casing 2 mm menggunakan casing.
e. ValidasiSpeed Bumphasil simulasi dan hasil eksperimental.
Tabel 4.2. validasispeed bump
0.98577 0.055007 0.058577 0.20051 0.2165067 2.1
Dari tabel di atas hasil pengujian menggunakan simulasi statik diperoleh
kesimpulan bahwa equivalent stress didapat pada model Speed Bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.98577 MPa, Stress x Axis didapat pada model Speed Bump tipe 2 tanpa casing sebesar 0.055007 MPa, Stress y Axis didapat pada modelSpeed Bump
tipe 2 tanpa casing sebesar 0.058577 MPa, Stress z Axis didapat pada model Speed Bumptipe 2 tanpa casing sebesar 0.20051 MPa dan tegangan hasil eksperimental yang didapat pada modelSpeed Bumptipe 2 tanpa casing sebesar 0.2165067 MPa dan juga kekuatan uji tekan (Suc) Speed Bump sebesar 2.1 MPa.
Grafik validasi Speed Bump hasil simulasi dan hasil eksperimental diperlihatkan pada gambar 4.29.
Gambar 4.29. Grafik ValidasiSpeed Bump
speed bumpyaitu lebih rendah (lebih tangguh dan tidak akan ada terjadi nya retak pada speed bump), dibandingkan pada hasil tegangan yang lainnya, sedangkan hasil
simulasiAnsys equivalent stressmodelSpeed Bumptegangannya lebih tinggi tetapi masih dibawah batas aman (safety factor) dengan nilai kekuatan uji tekan (Suc)
Speed Bump yaitu 2.1 MPa yang tidak akan mengakibatkan retak.
4.7 Hasil dan Perbandingan Uji LindasSpeed Bump
Pengujian lindas didatarkaan dengan dibeton, agar ban mobil saat melintasi
speed bump tidak bergetar, sehingga ban mobil yang melintasi speed bump tidak menghasilkan getaran terlebih dahulu. Untuk landasan dari pengujian lindas
spesimenspeed bumpdapat dilihat pada gambar 4.30.
Gambar 4.30. gambar landasan pengujian lindas
Uji lindas secara langsung dilakukan mengunakan mobil dengan massa 1330
kg. Mobil bergerak dengan kecepatan 10 km/jam. Pengujian dilakukan sekali
dengan mobil Honda FREED. Berikut ini gambar saat ban menyentuhSpeed Bump
(a)
Gambar 4.31. Gambar Ban Mobil (a) sebelum MelindasiSpeed Bump,(b) Saat MelindasiSpeed Bump,(c) setelah MelindasiSpeed Bump.
(b)
(c)
Gambar 4.31 (Lanjutan)
pengeringan spesimen sehingga pada saat uji lindas spesimen speed bump
mengalami keretakan.
Terjadinya keretakan pada spesimenspeed bumpdisebabkan saat pengujian lindas yaitu:
1. Kurangnya massa pengeringan pada spesimen speed bump yaitu selama
28 hari.
2. Pengadukan blowing agent tidak 2 jam sebelum pencampuran mortar.
Berikut Hasil uji lindas secara langsungSpeed bump concrete foampada tabel 4.3–tabel 4.7.
Tabel 4.4 Rangkuman Hasil Uji lindas pada percobaan kedua
Tabel 4.6 Rangkuman Hasil Uji lindas pada percobaan keempat
Tabel 4.7 Rangkuman Hasil Uji lindas pada percobaan kelima
terjadi sama seperti hasil simulasi, apabila mengalami retak seperti pada tipe A1,
tipe A2, tipe C1 dan tipe C2 pada uji lindas, maka rambatan tegangan yang
mengakibatkan terjadinya retak sama seperti yang dihasilkan rambatan tegangan
hasil simulasi Ansys, pada rambatan tegangannya berpusat di tengah bergerak kesamping kanan dan samping kiri seperti pada gambar tipe A1, tipe A2, tipe C1
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah seluruh penelitian dilaksanankan serta menganalisa seluruh hasil,
maka didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Dimensi Speed Bump yang di teliti ada 2 tipe yaitu 450×400×52 mm dan 450×400×40 mm yang tidak dilapisi plat besi dan dilapisi dengan plat besi
dengan variasi ketebalan besi 1 dan 2 mm.
2. Dari hasi diperoleh kesimpulan bahwa tegangan equivalent Stress yang paling rendah didapat pada modelSpeed Bumptipe 2 tanpacasingsebesar 0.98577 MPa dibandingkan modelSpeed Bump tipe lainnya,Stress x Axis
yang paling rendah didapat pada model Speed Bump tipe 2 tanpa casing
sebesar 0.055077 MPa dibandingkan modelSpeed Bumptipe lainnya.Stress y Axis yang paling rendah didapat pada model Speed Bump tipe 2 tanpa
casing sebesar 0.058577 MPa dibandingkan model Speed Bump tipe lainnya. Stress z Axisyang paling rendah didapat pada modelSpeed Bump
tipe 2 tanpacasingsebesar 0.20051 MPa dibandingkan modelSpeed Bump
tipe lainnya.
3. Dari hasil perbandingan 6 modelSpeed Bump diperolehEquivalent Stress
5.2. Saran
Saran yang bisa penulis berikan bila penelitian ini ingin dikembangkan
dikemudian hari antara lain:
1. Pengembangan penelitian dengan menggunakan serat alami dan
dikembangkan lagi agar menghasilkan material yang lebih baik lagi
dikarenakan melimpahnya sumber bahan baku yang ramah lingkungan dan
ekonomis.
2. Studi literatur sangat penting dilakukan untuk melaksanankan penelitian.
3. Data-data untuk di masukan ke simulasi harus teliti sesuai data yang didapat
pada eksperimental agar tidak terjadierror.
4. Beberapa parameter pengujian seperti temperatur, cacat material, kerapatan
yang tidak homogen, pengkalibrasian alat uji dan sebagainya merupakan
faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan hasil simulasi
