STUDI EKSPERIMENTAL STRUKTUR HELMET
PENGENDARA SEPEDA AKIBAT BEBAN IMPAK JATUH
BEBAS PADA BAHAN POLIMER BUSA KOMPOSIT
DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
(TKKS)
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HOLDANI 070401005
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan tegangan, regangan danenergi potensial yang mampu diserap oleh helmet sepeda dari bahan polimer busa komposit dan helmet komersial yang kemudian dibandingkan dengan hasil uji. Pengujian impak jatuh bebas dilakukan dengan menggunakan alat uji jatuh bebas multiguna. Helmet yang diuji diletakkan pada tes rig yang dapat diatur ketinggian jatuhnya. Perhitungan waktu impak, maka pada alat uji dilengkapi dengan 8 buah sensor proximity jenis induktif. Helmet akan jatuh dan menabrak dudukan alas uji yang disebut dengan istilahanvil. Gaya yang dihasilkan akan diukur dengan menggunakan alat sensor pengukuran beban yang disebut dengan load cell yang diletakkan di bawah anvil. Data akan dipindahkan dari load cell ke suatu sistem data akusisi yang berfungsi untuk merubah sinyal analog ke bentuk sinyal digital. Akhirnya data akan disimpan dalam PC sebagai gaya (N) dan waktu (ms).Hasil pengujian dengan cara eksperimental untuk helmet bahan polimer busa komposit diperkuat serat TKKS pada ketinggian impaktor 1,5 m diperoleh besar gaya rata-rata 42,64 kgf yang berarti sama dengan 418,29 N dan besar tegangan rata-rata-rata-rata yang terjadi adalah 3,58 Mpa. Tegangan yang terjadi ini menyebabkan helmet
sepeda pecah yang berarti telah mencapai dan melewati titik break point.
Sedangkan untuk helmet komersial pada ketinggian 1,5 m diperoleh besar gaya rata 45,04 kgf yang berarti sama dengan 441,84 N dan besar tegangan rata-rata yang terjadi adalah 3,78 Mpa.
ABSTRACT
The purpose of this study was to obtain stress, strain and potential energy that can be absorbed by a the bicycle helmet foam composites of polymeric materials and commercial helmet and then compared the results of the test. The impact test on the free fall doing by using multipurpose test equipment. Helmet is tested is placed in a test rig that can set the height of the fall. To find out the time of impact, so the tester is equipped with 8 pieces inductive proximity sensor types. Helmet will fall and hit the test pedestal stand which is called the anvil. The resulting force would be measured by using a tool called a load sensor measurement with load cell placed under the anvil. Data will be transferred from the load cell to the data acquisition system which serves to convert analog signals to digital signals form. Eventually the data will be stored in the PC as a force (N) and time (ms). Results of experimental testing of helmets by polymer foam materials TKKS fiber reinforced composites at a height of 1.5 m obtained impaktor great style average 42.64 kgf meaning equal to 418.29 N and the average voltage magnitude happened was 3.58 MPa. This causes the voltage going broke which means the bike helmet has been reached and passed the point of break points. As for the commercial helmet at a height of 1.5 m obtained great style kgf average of 45.04 which equates to 441.84 N and the average voltage magnitude happened was 3.78Mpa.
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan Kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga saya dapat menyelesaikan tugas sarjana ini dengan judul “STUDI EKSPERIMENTAL STRUKTUR HELMET PENGENDARA SEPEDA AKIBAT BEBAN IMPAK JATUH BEBAS PADA BAHAN POLIMER BUSA KOMPOSIT DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)”. Tugas sarjana ini merupakan sebagai satu diantara 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 Muhammad Zuhri Siregar dan Ibunda Zubaidah Lubis yang telah memberikan, do’a, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, selalu memberi saya semangat dan memberikan motivasi selama pembuatan tugas sarjana ini.
3. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen penguji 1 saya dan Bapak Dr. Eng. Ir. Indra, MT selaku dosen penguji 2 saya.
4. Bapak Dr. Ing-Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin, yang telah memberikan bantuan selama saya mengikuti pendidikan di Program Strata 1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh anggota Team IFRC dan teman – teman stambuk 2007, 2008, 2010
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, Juni 2013
DAFTAR ISI
1.5. Sistematika Penelitian ………. 5
2.4.4. Energi Mekanik ………... 27
3.3.Prosedur pengujian ……….. 30
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ……….. 33
4.1.Pendahuluan ………. 33
4.2.Perhitungan Gaya secara Teoritikal ………. 33
4.3.Pengujian Helmet Sepeda dengan Metode Impak Jatuh Bebas ……….. 34
4.3.1.Pengesetan alat uji impak jatuh bebas …………... 34
4.3.2.Hasil Pengujian impak jatuh bebas ………. 36
4.3.2.1. Pengujian impak jatuh bebas tinggi 0,5 meter ……….. 37
4.3.2.2. Pengujian impak jatuh bebas tinggi 1 meter ………. 39
4.3.2.3. Pengujian impak jatuh bebas tinggi 1,5 meter ……….. 42
4.3.2.4. Pengujian impak jatuh bebas tinggi 1,5 meter pada helmet komersial ………… 44
4.4. Pengamatan makrostrukturpolimer busa komposit diperkuat serat TKKS ……… 46
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ……… 48
5.1.Kesimpulan ………... 48
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1. Perbedaan antara helmet full face dengan half face……….. 9 2.2. Variasi komposisi dan berat jenis ………. 11 2.3. Hasil pengujian mechanical properties ………... 11 2.4. Karakteristik mekanik polyster resin tak jenuh …………... 13 2.5. Parameter tipikal TKKS per kg ………. 17 2.6. Perbandingan tensile strength dan tensile modulus
serat alam ……… 18 2.7. Waktu dan kecepatan benda jatuh ………... 23 4.1. Hasil pengujian helmet sepeda dengan impak
jatuh bebas pada 0,5 m ……….. 39 4.2. Hasil pengujian helmet sepeda dengan impak
jatuh bebas pada 1 m ……….. 41 4.3. Hasil pengujian helmet sepeda dengan impak
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1.1. Helmet (a) half face, (b) fuul face ... 2
1.2. Gambar pembuatan dengan hand lay up ...…. 3
2.1. Kecelakaan yang dialami pengendara sepeda ... 8
2.2. Helmet (a) jenis fuul face, (b) jenis half face ... 8
3.5. Pemasangan helmet sepedapadates rig... 32
4.1. Set up pengujian impak jatuh bebas helmet sepeda: (a) helmet sepedatampak bawah, (b) Pemasangan helmet sepeda pada testrig ... 34
4.5. Grafik hasil pengujian impak dan keretakan yang terjadi
padaketinggian 0,5 m ... 37 4.6. Grafik hasil pengujian impak dan keretakan yang terjadi
padaketinggian 1 m ... 40 4.7. Grafik hasil pengujian impak dan keretakan yang terjadi
padaketinggian 1,5 m ... 42 4.8. Grafik gaya vs waktu impak pada helmet sepeda
komersial model tomcat ketinggian uji 1,5 m ... 45 4.9. Sampelhelmetsepedakedua yang mengalami
Bebanimpakjatuhbebaspadaketinggian1m ……… 46 4.10. Makrostruktur helmet sepedabahanpolimerbusakomposit
