ANALISA RESPON PARKING BUMPER REDESAIN DARI BAHAN POLYMERIC FOAM DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT
BEBAN TEKAN STATIK
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FERNANDO BINSAR SIAGIAN 080401083
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan nikmat kesehatan, dan kesempatan sehingga saya dapat menyelesaikan tugas sarjana ini dengan
judul “Analisa Respon Parking Bumper Redesain Dari Bahan Polimeric Foam Diperkuat
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik”. Tugas sarjana ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik Mesin – Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama pembuatan tugas sarjana ini, dimulai dari penelitian sampai penulisan, saya
banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya
menyampaikan ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada ,
1. Kedua orangtua saya, Ayahanda A.P. Siagian dan Ibunda B. Saragi yang telah memberikan
do’a, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga saudara-saudara saya Hendra
Sahat Rotua Siagian, Sihar Jaya Siagian, Andrew Rolas Siagian, Verawati Magdalena
Siagian yang selalu menyemangati, mendukung dan memberikan motivasi selama
pembuatan tugas sarjana ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing Tugas sarjana yang
telah banyak memberikan bimbingan dan arahan serta motivasi dalam menyelesaikan tugas
sarjana ini.
3. Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin, yang telah
memberikan bantuan selama saya mengikuti pendidikan di Program Strata 1 Teknik Mesin
5. Seluruh teman – teman stambuk 2008 dan mahasiswa Program Studi Magister Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bantuan baik
selama perkuliahan maupun dalam pembuatan tugas sarjana ini.
Saya menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, saya
sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca sekalian demi kesempurnaan skrispi ini.
Semoga tugas sarjana ini bermanfaat bagi perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan.
Medan, Februari 2013
Fernando Binsar Siagian
ABSTRAK
Komposit diperkuat serat adalah material non-logam yang mempunyai banyak keuntungan karena sifat fisis dan mekanis yang baik. Salah satu sifat yang dominan adalah
memiliki berat jenis yang ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini
menjadi lebih ringan lagi. Material yang dibentuk dikenal dengan istilah material komposit
polymeric foam (PF). Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang didapat dari pengolahan serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh tegangan tekan maksimum, dan gaya maksimum yang terjadi akibat beban tekan
statik. Material dibuat dengan bahan dasar resin BQTN 157 EX, serat TKKS sebagai penguat,
polyurethane sebagai pembuat rongga, dan katalis MEKP untuk mempercepat terjadinya reaksi polimerisasi. Spesimen dibentuk menjadi specimen yang telah dirancang kembali. Pengujian yang dilakukan terhadap bahan ini yaitu: uji tekan static. Distribusi tegangan pada pengujian
parking bumper menggunakan mobil, dan pengujian tekan statik. Hasilnya, untuk parking
bumper diperoleh gaya tekan maksimum sebesar 3894.615 N, dan kekuatan tekan sebesar
502.174 MPa.
Kata kunci: Parking Bumper, polymeric foam, Uji tekan statik, Sifat mekanik, serat TKKS,
ABSTRACT
Fiber reinforced composites are non-metallic material that has many advantages because of its good physical and mechanical. One dominant trait that has a specific gravity that is light and relatively strong. Use of blowing agent makes this material becomes lighter again. Materials formed known as polymeric foam composite material (PF). As reinforcement of this study using natural fibers obtained from the processing of oil palm empty fruit bunches fiber (TKKS). The purpose of this study is to obtain the maximum compressive stress, and the maximum force that occurs due to static compressive load. Materials made with resin base material BQTN 157 EX, TKKS fibers as reinforcement, as a maker of polyurethane cavity, and MEKP catalyst to accelerate the polymerization reaction. Specimens molded into specimens that have been redesigned. Tests were carried out on this material are: static tap test. Stress distribution on testing using the car parking bumper, and press the static test. The results, obtained for a parking bumper maximum compressive force 3894.615 N, and 502.174 MPa compressive strength.
Keywords: Parking Bumper, polymeric foam, static press test, mechanical properties,
DAFTAR ISI
1.5 Roadmap Penelitian……….... 3
1.6 Sistematika Penulisan ………... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA………... 6
2.1 Pendahuluan…..………... 6
2.2 Material Komposit ………....……….... 8
2.2.1 Material Komposit Polimeric Foam………... 10
2.2.1.1 Polyster Resin Tak Jenuh………... 10
2.2.1.2 Blowing Agent ……….... 12
2.2.1.3 Katalis MEKP ………... 16
2.2.2 Serat TKKS ………... 16
2.3 Teknik Pembuatan Material Komposit………... 18
2.4 Beton………... 19
2.4.1 Adukan Beton………... 21
2.5 Karakteristik Mekanik Material ………... 22
2.5.1 Pengujian Statik ………... 22
2.5.1.1 Persamaan Tegangan Dan Regangan………... 22
2.5.1.2 Hubungan Tegangan Dan Regangan………... 23
2.5.1.3 Pengujian Tarik………... 23
2.5.1.4 Pengujian Tekan………... 24
2.5.1.5 Sifat Mekanik………... 27
2.5.2 Pengujian Dinamik………... 29
2.7.2.1 Pengujian Impak Jatuh Bebas ………... 29
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ………... 32
3.1 Umum………... 32
3.2. Desain Pemilihan Parking Bumper………... 32
3.3 Waktu dan Tempat………... 35
3.4 Metode Pembuatan Spesimen Uji………... 36
3.4.1.1 Peralatan………... 38
3.4.1.2 Bahan………... 42
3.4.2 Persiapan Serat TKKS ………... 47
3.4.3 Proses Pembuatan Spesimen………... 47
3.4.4 Proses Pencetakan Parking Bumper………... 48
3.4.5 Proses Pengerasan………... 53
3.4.6 Proses Pembuatan Beton Pemberat………... 53
3.5 Pengujian………... 55
3.5.1 Alat Uji Tekan Statik………... 56
3.5.2 Persiapan Pengujian……….... 57
3.5.3 Pengujian Parking BumperMenggunakan Mobil…... 58
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN………... 60
4.1 Pendahuluan ………... 60
4.2 Desain Struktur Parking Bumper………... 60
4.3 Pengujian Tekan Statik………... 62
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 69
5.1 Kesimpulan………... 69
5.2 Saran………... 69 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1. Roadmap Penelitian……… 4
Tabel 2.1. Komposisi berdasarkan variasi komposisi serta berat jenis… 9 Tabel 2.2. Hasil pengujian mechanical properties……… 9
Tabel 2.3. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh……… 11
Tabel 2.4. Parameter tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg [14]… 17 Tabel 2.5. Perbandingan tensile strength dan tensile modulus serat alam 18 Tabel 2.6. Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh……… 29
Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan Penelitian……… 36
Tabel 3.2. Alat dan Bahan………... 37
Tabel 3.3. Spesifikasi Mesin Penghalus Serat……… 39
Tabel 3.4. Karakteristik resin BQTN-157………... 43
Tabel 4.1. Tegangan maksimum dan regangan maksimum spesimen pada uji tekan statik……… 67
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Lokasi perparkiran pada salah satu pusat perkantoran... 7
Gambar 2.2. Kenderaan pada saat parkir... 8
Gambar 2.3. Mekanisme transfer elektron pada reaksi isocyanat dan polyol untuk membentuk polyurethane... 15 Gambar 2.4. Serat TKKS... 18
Gambar 2.5. Ukuran spesimen uji tarik standar ASTM D638... 24
Gambar 2.6. Spesimen uji tekan ASTM D1621-00... 24
Gambar 2.7. Tipikal kurva respon tegangan regangan terhadap polymeric foam akibat beban statik... 25
Gambar 2.8. Diagram uji tekan statik... 26
Gambar 2.9. Kurva F vs Δl... 27
Gambar 2.10. Kurva Tegangan-Regangan... 28
Gambar 2.11. Grafik hubungan v - t... 30
Gambar 3.1. Ilustrasi pembebanan pada parking bumper... 33
Gambar 3.2. Analisa gaya yang diterima parking bumper... 33
Gambar 3.3. Desain parking bumper menggunakan Solidwork Premium 2010... 35
Gambar 3.11. (a) cetakan pada posisi tertutup, (b) cetakan pada posisi terbuka ... 41
Gambar 3.12. Ember... 42
Gambar 3.13. Unsaturated Polyester BQTN-157... 42
Gambar 3.14. Proses pembuatan serat TKKS... 44
Gambar 3.15. Poliol dan Isosianat sebagai Blowing Agent... 45
Gambar 3.16. Katalis MEKP... 46
Gambar 3.17. NaOH... 46
Gambar 3.18. Design Parking bumper... 48
Gambar 3.19. Cetakan... 48
Gambar 3.20. Pemberian lapisan pemisah pada bagian dalam... 49
Gambar 3.21. Penimbangan serat... 49
Gambar 3.22. Campuran polyester resin tak jenuh dengan Serat... 50
Gambar 3.23. Campuran katalis dengan Serat dan resin tak jenuh... 50
Gambar 3.24. (a) Isocyanate , (b) Polyol, (c) Hasil adukan Polyol+Isocyanate... 51
Gambar 3.25. Pengadukan Bahan Polymeric Foam dan Serat... 51
Gambar 3.26. Cetakan siap untuk digunakan... 52
Gambar 3.28. Proses pengerasan terjadi... 53
Gambar 3.29. Proses pengerasan setelah 24 jam... 53
Gambar 3.30. Bahagian yang akan diisi beton... 54
Gambar 3.31. Bahagian yang akan diisi beton pemberat... 54
Gambar 3.32. Bahagian yang telah diisikan beton... 55
Gambar 3.33. Beton yang telah kering... 56
Gambar 3.34. Mesin uji tekan static... 56
