laporan kemajuan penelitian high impact dana its 2020 · bab i ringkasan ... dengan proses aging...

27
i LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 Kajian Eksperimental dan Elemen Hingga Karet Lokal dan Kawat Galvanis pada Sistem Isolasi Seismik di Daerah Gempa Kuat Tim Peneliti : Prof. Tavio, S.T., M.T., Ph.D. (Teknik Sipil/FTSPK) Dr. Windiani, S.Sos., M.Si. (Studi Pembangunan/FDKBG) DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2020 Sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian No: 841/PKS/ITS/2020

Upload: others

Post on 26-Mar-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

i

LAPORAN KEMAJUAN

PENELITIAN HIGH IMPACT

DANA ITS 2020

Kajian Eksperimental dan Elemen Hingga Karet Lokal

dan Kawat Galvanis pada Sistem Isolasi Seismik

di Daerah Gempa Kuat

Tim Peneliti :

Prof. Tavio, S.T., M.T., Ph.D. (Teknik Sipil/FTSPK)

Dr. Windiani, S.Sos., M.Si. (Studi Pembangunan/FDKBG)

DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

Sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian No: 841/PKS/ITS/2020

Page 2: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

i

Daftar Isi

Daftar Isi ....................................................................................................................................... i

Daftar Tabel ................................................................................................................................. ii

Daftar Gambar ............................................................................................................................ iii

Daftar Lampiran .......................................................................................................................... iv

BAB I RINGKASAN ................................................................................................................... 1

BAB II HASIL PENELITIAN ..................................................................................................... 2

BAB III STATUS LUARAN ..................................................................................................... 14

BAB IV PERAN MITRA (UntukPenelitian Kerjasama Antar Perguruan Tinggi) ....................... 15

BAB V KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN............................................................... 16

BAB VI RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA .................................................................. 17

BAB VII DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 18

BAB VIII LAMPIRAN .............................................................................................................. 19

LAMPIRAN 1 Tabel Daftar Luaran ........................................................................................... 20

Page 3: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

ii

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Sampel aging dan non-aging ......................................................................................... 5

Tabel 2.2 Koefisien model FEM ................................................................................................... 7

Tabel 2.3 Komparasi constitutive model ....................................................................................... 8

Tabel 2.4 Komparasi karet lokal dengan karet impor .................................................................... 9

Page 4: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

iii

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Proses mixing bahan dasar kompon ........................................................................... 2

Gambar 2.2 Kompon yang telah jadi ........................................................................................... 3

Gambar 2.3 Sampel karet berdasarkan hardness ........................................................................... 3

Gambar 2.4 Proses curing rheometer karet ................................................................................... 3

Gambar 2.5 Durasi proses pematangan karet ................................................................................ 4

Gambar 2.6 Uniaxial tension test .................................................................................................. 5

Gambar 2.7 Performa karet sebelum dan sesudah aging ............................................................... 6

Gambar 2.8 Komparasi model FEM pengujian uniaxial tension.................................................... 7

Gambar 2.9 Grafik perbandingan karet lokal dengan karet Shahzad et al. ................................... 10

Gambar 2.10 Pengujian kawat halus galvanis penguat ................................................................ 10

Gambar 2.11 Hasil pengujian kawat halus galvanis penguat ....................................................... 11

Gambar 2.12 Persiapan pelat tepi ............................................................................................... 11

Gambar 2.13 Susunan kompon dan kawat halus galvanis penguat .............................................. 12

Gambar 2.14 Proses prediksi durasi vulkanisat dengan rheometer .............................................. 12

Gambar 2.15 Produk isolator ...................................................................................................... 13

Gambar 2.16 Pemodelan FEM isolator ....................................................................................... 13

Page 5: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

iv

Daftar Lampiran

LAMPIRAN 1 Tabel Daftar Luaran ........................................................................................... 20

Page 6: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

1

BAB I RINGKASAN

Negara Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi gempa yang cukup tinggi. Kondisi

tersebut mengharuskan bangsa Indonesia memiliki bangunan yang tahan terhadap gempa dan ekonomis,

guna mengurangi resiko jumlah korban bila terjadi bencana gempa. Telah banyak metode yang

dikembangkan dan diadopsi oleh para ilmuan guna mengurangi potensi kerusakan bangunan akibat gempa,

salah satunya ialah penggunaan sistem isolasi seismik berupa isolator karet (seismic base isolator) sebagai

peredam energi gempa yang merusak bangunan [1].

Isolator berbahan karet sangat efektif dalam meredam beban gempa terhadap bangunan. Prinsip dasar isolator

karet ini adalah memperpanjang periode bangunan sehingga gaya gempa yang masuk ke bangunan tereduksi

dengan sangat signifikan [2,3]. Penggunaan isolator karet di dunia teknik sipil bukanlah sesuatu hal yang

baru. Sejak tahun 1980-an, isolator telah banyak digunakan sebagai peredam seismik untuk bangunan di

wilayah gempa resiko gempa tinggi di banyak negara maju [4,5]. Namun, penggunaan tersebut masih sangat

terbatas dikarenakan faktor biaya yang tinggi dan hanya bisa diaplikasikan pada bangunan gedung bertingkat

menengah sampai tinggi sesuai dengan tingkat investasinya.

Pada penelitian ini, telah dilakukan beberapa pengujian bahan dasar penyusun isolator berupa karet dan

kawat baja halus (fine wire mesh) guna menciptakan isolator karet yang murah khusus untuk rumah tinggal

sederhana di wilayah rawan gempa. Hasil yang diperoleh sangat menjanjikan untuk diciptakannya isolator

karet untuk rumah tinggal sederhana. Pengujian isolator karet direncanakan menggunakan gaya vertikal dan

horizontal [6,7]. Gaya vertikal menggambarkan gaya aksial bekerja dari beban bangunan di atasnya yang

diterapkan secara konstan dengan sistem kontrol displacement atau force, sedangkan gaya horizontal

diterapkan secara dinamis/siklik [8]. Dari pengujian dan evaluasi tersebut akan divalidasi untuk memastikan

keteraplikasian dari usulan inovasi isolator seismik untuk meredam gempa di wilayah gempa kuat. Adapun

luaran yang ditargetkan adalah sebuah artikel jurnal terindeks scopus.

Kata kunci: gempa bumi, isolator, karet, kawat halus, rumah tinggal sederhana.

Page 7: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

2

BAB II HASIL PENELITIAN

2.1. Pembuatan Bahan

Terdapat tiga kategori dasar dalam inovasi untuk pemhuatan sampel yaitu sampel A, B dan C

(Gambar 2.1). Sedangkan tiga kategori pembanding berdasarkan sampel yang tersedia di market

dengan target mechanical properties yang hampir sama dengan kategori inovasi, yaitu sampel A40,

B50 dan C60.

Carbon turut mempengaruhi kekuatan hardness, pada campuran hardness 40 tidak

membutuhkan carbon sedangkan pada hardness 60 carbon dibutuhkan, hal ini disebabkan karena

carbon berfungsi sebagai filler dalam campuran natural rubber. Dari tampilan fisik juga terlihat

warna carbon turut menyumbangkan warna yang lebih gelap pada vulkanisat karet (lihat Gambar

2.2). Formula yang ditetapkan cukup stabil terhadap hardness yang diuji yaitu untuk tipe A didesain

dengan formula untuk hardness 40 ketika di tes hasilnya tidak jauh berbeda yaitu, 41, 40, 41, dan

tipe B yaitu 50, 52, 52 sedangkan tipe C ketika di tes hasilnya yaitu 60, 62, 61 (Gambar 2.3).

Carbon yang bersifat filler (material pengisi) dapat mengurangi penggunaan bahan dasar

(getah karet alam) natural rubber grade super tipe SIR 10 dimana harga karet alam tipe SIR 10 dua

kali lebih mahal dibandingkan karet alam SIR 20. Dengan inovasi carbon dalam pembuatan

campuran elastomeric base isolator dapat menekan biaya produksi.

Gambar 2.1 Proses mixing bahan dasar kompon

Page 8: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

3

Gambar 2.2 Kompon yang telah jadi

Gambar 2.3 Sampel karet berdasarkan hardness

2.2 Curing Time dan Vulkanisat

Setelah melalui tahapan pembentukan kompon menjadi karet, tahap selanjutnya adalah

prediksi durasi pematangan karet dan masa berlaku kompon ketika disimpan. Alat rheometer

dipakai untuk memperoleh estimasi waktu pematangan (Gambar 2.4). Dari hasil vulkanisasi

terlihat waktu pematangan karet berada pada menit ke-12. Untuk memproduksi base isolator

penting untuk mengetahui proses pematangan karet dari kompon menjadi karet. Durasi

pematangan karet penting untuk memperkirakan durasi proses pematangan yang dapat di lihat pada

grafik rheometer (Gambar 2.5).

Gambar 2.4 Proses curing rheometer karet

Page 9: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

4

Gambar 2.5 Durasi proses pematangan karet

Page 10: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

5

2.3 Aging Karet

Ketika bahan karet digunakan untuk waktu yang lama, usia karet akan meningkat dan

menyebabkan perubahan sifat mekanik karet. Perubahan ini biasanya terlihat dari karet menjadi

semakin mengeras yang menyebabkan karet kehilangan karakteristik redamannya. Pembahasan sifat

mekanik karet setelah aging dimulai dari kekuatan tarik dan relaksasi spesimen karet dengan proses

aging dapat dilihat dalam Tabel 2.1 dan Gambar 2.6.

Tabel 2.1 Sampel aging dan non-aging

Properties Test Method

(ASTM) K40 K50 K60

Hardness, Shore A D.2240-15 40 50 60

Tensile Strength (isotropic), MPa D.412-16 27.1 27.1 23.7

Elongation at break, % D.412-16 730 610 530

Modulus 200%, MPa D.412-16 0.9 2.8 5.1

After aging at 70°C, 168 hrs.

(ASTM D. 573-04(2019))

• Change in Hardness, point

D.2240-15 +3 +3 +3

• Change in Tensile strength, % D.412-16 -6.18 -3.32 +0.42

• Change in Elongation at break, % D.412-16 -11.00 -9.84 -5.66

• Change in Modulus 200%, MPa D.412-16 +22.22 +32.14 +33.53

Compression set 25%, Room

Temperature, 22 hrs, % D.395-16e1 3.36 7.13 8.84

Compression set 25%, 70°C, 22 hrs, % D.395-16e1 8.22 12.43 16.49

Gambar 2.6 Uniaxial tension test

Page 11: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

6

Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet

alam dengan cara di oven dalam suhu 70 derajat celcius selama 7 hari setara dengan usia karet 50

tahun [9]. Masa layan umur bangunan juga sekitar 50 tahun, artinya proses aging dapat mewakili

dan memprediksi performa bangunan yang menggunakan elastomeric base isolator setelah 50 tahun.

Performa dan sifat mekanik karet setelah di aging mengalami penurunan pada kekuatan tarik

dan elongation at break pada masing-masing tipe karet seperti terlihat dalam Gambar 2.7. Dampak

perubahan sifat mekanik ini akan diuji pada simulasi numerik dengan finite element dan pengujian

experimental elastomeric base isolator. Sedangkan sifat mekanik dari hardness dan compression

serta modulus penampang akan memberikan dampak kenaikan setelah di aging (lihat Tabel 2.1)

namun hal ini tidak diharapkan karena kekakuan vertikal (stiffness) dari elastomeric base isolator

sebagian sudah diperhitungkan dengan penggunaan reinforcement (tulangan) pada tiap lapisan karet

yang disusun selang-seling. Dengan bertambahnya kekakuan vertikal, maka kemampuan deformasi

arah lateral akan berkurang sehingga rasio redaman struktur akan berkurang.

Gambar 2.7 Performa karet sebelum dan sesudah aging

2.4 Analisis Rubber dengan Finite Element (FEM)

Fungsi energi regangan dalam model hyperelastic uji karet uniaksial, uji equibiaxial dan uji

planar dimodelkan dan dianalisis dengan model matematika FEM dibandingkan dengan data uji

eksperimental. Model matematika yang sering dipakai untuk simulasi dalam FEM yaitu Mooney

Rivlin model, Neo Hookean model, Ogden model, Arruda-Boyce model, dan Yeoh model dengan

nilai koefiesien seperti dalam Tabel 2.2. Dari simulasi FEM diperoleh Model Yeoh menjadi pilihan

yang paling tepat untuk memprediksi perilaku histeresis komposisi karet karena kemampuannya

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 100 200 300 400 500 600 700

Sebelum vs Sesudah aging

Page 12: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

7

untuk mencocokkan titik data eksperimental pada nilai regangan kecil dan besar di bawah nilai

regangan 200%. Secara keseluruhan dari lima model matematika, model Yeoh memberikan

penyesuaian terbaik dan paling akurat untuk berbagai data uji bahkan dalam data uji yang terbatas

jumlahnya, misalnya hanya memiliki data tegangan regangan uniaxial tarik saja (Gambar 2.8).

Perbandingan kelebihan dan kekurangan masing-masing model ditabelkan dalam Tabel 2.3.

Gambar 2.8 Komparasi model FEM pengujian uniaxial tension

Tabel 2.2 Koefisien model FEM

Model Constant Unit

Arruda-Boyce

μ 0.383854 MPa

μ0 0.383854 MPa

λm 2369.145 MPa

Yeoh

C10 0.201947 MPa

C20 -4.0756e-03 MPa

C30 3.3320e-04 MPa

Ogden

μ1 3.82329 MPa

α1 4.25347 MPa

Mooney-Rivlin

C10 0.15877 MPa

C01 2.9437e-02 MPa

Neo Hookean

C10 0.19192 MPa

Page 13: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

8

Tabel 2.3 Komparasi constitutive model

Constitutive Model Kelebihan Kekurangan

Arruda-Boyce - Regangan cocok untuk kasus

beberapa model numerik

- Ketidakstabilan

- Kekakuan terbatas

Yeoh

- Model order turunan yang tinggi (N >

2)

- Sifat mekanikal karakteristik

(uniaxial tension) saling

menyesuaikan tiap kenaikan beban.

- Pada nilai regangan besar dan kecil

dibawah 200% model konstitutif

mudah di cocokan dengan data

eksperimental.

-

Ogden - Karet kualitas rendah cocok untuk

perilaku hyperelastic.

- Untuk data yang

terbatas tidak

terlalu akurat.

Mooney-Rivlin

- Cocok untuk karet dengan regangan

tinggi. Namun pada karet kualitas

rendah tidak cocok.

- Ketika

memodelkan karet

kualitas rendah

error pada perilaku

uniaxial tension.

Neo-Hookean

- Cocok untuk karet regangan rendah - Model turunan

kedua tidak cukup

untuk memodelkan

neo-hookean.

2.5 Perilaku Karet Lokal dan Karet IND

Konstanta model konstitutif karet hyperelastic dari sifat elastis nonlinear dipasang pada data

karakterisasi eksperimental. Data karakterisasi eksperimental adalah prasyarat untuk beberapa

perilaku tegangan-regangan konstitutif dari bahan hyperelastic seperti karet khususnya karet grade

rendah yang diproduksi lokal yang dipilih dalam penelitian dan kemudian dibandingkan dengan

yang dipelajari oleh Shahzad et al. [10]. Dengan kurva yang sesuai dengan data eksperimen dengan

model konstitutif yang tersedia untuk bahan hyperelastic (karet grade rendah lokal), konstanta yang

Page 14: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

9

diprediksi untuk setiap model konstitutif dapat diperoleh. Nilai-nilai konstanta yang diperoleh

tercantum dalam Tabel 2.4.

Karet diuji oleh Shahzad et al. [10] dapat dipakai secara akurat menggunakan semua model

yang dapat disimpulkan bahwa karakteristik dan sifatnya berbeda dengan karet lokal grade rendah

di Indonesia.

Tabel 2.4 Komparasi karet lokal dengan karet impor

Model INA-A INA-B INA-C IND

Unit Constant Constant Constant Constant

Arruda-

Boyce

μ 0.018929 0.018637 0.01927 0.4283 MPa

μ0 0.018929 0.018637 0.01927 0.4462 MPa

λm 290066.56 291018.29 310424.35 3.9142 MPa

D - - - 1.71E-03 MPa

Yeoh

C10 0.013546 0.0134802 0.015303 0.2019 MPa

C20 -2.37E-07 -2.39E-07 -2.87E-07 4.43E-05 MPa

C30 3.326E-12 3.349E-12 3.773E-12 1.29E-04 MPa

D1 - - - 2.18E-03 MPa

D2 - - - 8.68E-05 MPa

D3 - - - -1.79E-05 MPa

Ogden

μ1 0.638477 0.64187 0.76389 0.4451 MPa

α1 -2.25256 -2.26088 -2.19209 -0.2241 MPa

D1 - - - 1.824E-03 MPa

Mooney-

Rivlin

C10 7.00E-03 6.837E-03 6.654E-03 0.339 MPa

C01 0.2563775 0.2618374 0.3415989 -3.37E-04 MPa

D1 - - - 1.58E-03 MPa

Neo-

Hookean

C10 9.464E-03 9.318E-03 9.863E-03 0.2587 MPa

D1 - - - 1.58E-03 MPa

Model hyperelastic yang paling tepat (model Ogden) untuk tiga set sampel karet tingkat

rendah lokal (INA-A, INA-B, dan INA-C) di bawah uji uniaksial yang ditunjukkan dalam Gambar

2.9 dibandingkan dengan yang dipelajari oleh Shahzad et al. (IND). Perbandingan menggambarkan

bahwa untuk semua tes laboratorium yang dilakukan (uji tarik uniaksial) karet tingkat rendah lokal

(INA-A, INA-B, dan INA-C) memiliki tegangan yang lebih tinggi daripada yang diuji oleh Shahzad

et al. (IND). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa karet kelas rendah lokal memiliki masa

depan yang sangat menjanjikan untuk digunakan sebagai alternatif untuk pengembangan sistem

isolasi basis berbiaya rendah untuk perumahan umum di Indonesia, khususnya yang berlokasi di

daerah seismik berisiko tinggi.

Page 15: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

10

Gambar 2.9 Grafik perbandingan karet lokal dengan karet Shahzad et al.

2.6 Pengujian Eksperimental Kawat Halus Penguat

Untuk pengujian tarik kawat halus penguat digunakan universal testing machine. Pengujian

tarik yang dilakukan ditunjukkan dalam Gambar 2.10 dan hasil pengujiannya dalam Gambar 2.11

menunjukkan bahwa kawat halus penguat merupakan bahan yang sesuai sebagai penguat isolator

karet.

Gambar 2.10 Pengujian kawat halus galvanis penguat

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 50 100 150 200 250

Teg

angan

(M

Pa)

Regangan (%)

UNIAXIAL TARIK

INA A

INA B

INA C

IND

Page 16: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

11

Gambar 2.11 Hasil pengujian kawat halus galvanis penguat

2.7 Pembuatan Isolator Karet

Proses pembuatan isolator karet diawali dengan penyusunan kompon karet dan kawat halus

penguat yang disusun secara berselang-seling. Proses pembuatannya dapat dilihat dalam Gambar

2.12 sampai 2.15, mulai dari proses prediksi durasi vulkanisat karet dengan rheometer sampai

dengan proses vulkanisir menjadi isolator. Gambar 2.15 menunjukkan hasil jadi produk isolator.

Gambar 2.12 Persiapan pelat tepi

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004

STR

ESS (M

Pa)

STRAIN (mm/mm)

STRESS VS STRAIN

Page 17: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

12

Gambar 2.13 Susunan kompon dan kawat halus galvanis penguat

Gambar 2.14 Proses prediksi durasi vulkanisat dengan rheometer

Page 18: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

13

Gambar 2.15 Produk isolator

2.8 Pemodelan dan Analisis FEM

Pemodelan FEM dilakukan dengan program Abaqus yang memiliki banyak library elemen dan

material. Karet hyperelastic diturunkan dari regangan energi potensial yang dimodelkan dengan

konstitutif model Yeoh dengan konstanta model C10: 0,201947; C20: -4,0756E-03; C30: 3,3320E-04

dan respon prony geser a1: 0,333; t1: 0,4; a2: 0,333; t2: 0,2. Elemen karet dimeshing dengan

pemodelan solid elemen linier C3D8RH, sedangkan top dan end plate serta kawat halus dimodelkan

dengan elemen C3D8R. C3D8R dapat membagi elemen secara otomatis, namun ada model yang

tidak dapat dibagi lagi secara langsung, terutama untuk model fine wiremesh yang kompleks,

sehingga perlu dilakukan pembatasan (partisi) secara manual yaitu membagi model yang kompleks

menjadi beberapa model sederhana. Masing-masing lapisan karet dan lapisan kawat halus

dihubungkan dengan elemen kontak interaksi MPC bonding constraint tipe tie surface to surface.

Hasil pemodelan FEM dapat dilihat dalam Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Pemodelan FEM isolator

Page 19: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

14

BAB III STATUS LUARAN

Status luaran berupa artikel dalam proses review di Journal Periodico Tche Quimica (bukti kemajuan

ketercapaian luaran di bagian bab Lampiran).

Page 20: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

15

BAB IV PERAN MITRA (UntukPenelitian Kerjasama Antar Perguruan Tinggi)

Tidak ada Mitra karena bukan Penelitian Kerjasama Antar PT.

Page 21: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

16

BAB V KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN

Kendala Penelitian hanya pada pergerakan yang agak lambat terutama untuk mobilisasi akibat protokol

Pandemi Covid-19, namun masih bisa berjalan dengan baik.

Page 22: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

17

BAB VI RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA

Tahap selanjutnya akan dilakukan persiapan untuk pengujian sampel-sampel uji yang telah disiapkan untuk

mendapatkan hasil yang bisa dianalisis dan evaluasi untuk validasi keteraplikasian usulan inovasi ini. Artikel

luaran dalam proses review.

Page 23: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

18

BAB VII DAFTAR PUSTAKA

1. Braga, F., and Laterza, M. (2004). “Field Testing of Low-Rise Base Isolated Building.”

Engineering Structure Journal 26: 1599-1610.

2. Kelly, J. M., and Calabrese, A. (2012). “Mechanics of Fiber Reinforced Bearings.”

Pasific Earthquake Engineering Research Center: 101.

3. Kelly, J. M., and Konstantinidis, D. A. (2011). “Mechanic of Rubber Bearings for

Seismic and Vibration Isolation.” John Wiley & Sons, Ltd, United Kingdom.

4. Kelly, J. M., and Takhirov, S. M. (2012). “Analytical and Experimental Study of Fiber-

Reinforced Elastomeric Isolator”. Pasific Earthquake Engineering Research Center: 11.

5. Kelly, J. M., Trevor, E. (2001). Design Guidelines Isolator of Structure. Holmes

Consulting Group Ltd, New Zealand.

6. Koh, C. G., and Kelly, J. M. (1988). “A Simple Mechanical Model for Elastomeric

Bearings used in Base Isolation.” International Journal Mechanical Science, V. 30(12):

933-943.

7. Matsagar, V. A., and Jangid, R. S. (2004). “Influence of Isolator Characteristics on The

Response of Base-Isolated Structures”. Engineering Structures Elsevier, V. 26: 1735-

1749.

8. Naeim, F., and Kelly, J. M. (1999). “Design of Seismic Isolated Structure from Theory

to Practice”. John Willey & Sons, New York.

9. Luo, R. K.; Zhou, X.; and Tang, J. (2016). “Numerical Prediction and Experiment on

Rubber Creep and Stress Relaxation using Time-Dependent Hyperelastic Approach.”

Polymer Testing, Elsevier, Vol. 52: 246-253.

10. Shahzad, M., Kamran, A., Siddiqui. M. Z., and Farhan, M. (2015). “Mechanical

Characterization and FE Modelling of a Hyperelastic Material.” Materials Research, V.

18, No. 5, pp. 918–924.

Page 24: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

19

BAB VIII LAMPIRAN

Lampiran berisi tabel daftar luaran dan bukti pendukung luaran.

Page 25: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

20

LAMPIRAN 1 Tabel Daftar Luaran

Program : High Impact

Nama Ketua Tim : Prof. Tavio, S.T., M.T., Ph.D.

Judul : Kajian Eksperimental dan Elemen Hingga Karet Lokal dan

Kawat Galvanis pada Sistem Isolasi Seismik di Daerah

Gempa Kuat

1.Artikel Jurnal

No Judul Artikel Nama Jurnal Status Kemajuan*)

1 Strength Performance of Perforated

Rubber Pad with Cross Sectional

Variability

Periodico Tche Quimica Proses review

*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review, accepted, published

2. Artikel Konferensi

No Judul Artikel Nama Konferensi (Nama

Penyelenggara, Tempat,

Tanggal)

Status Kemajuan*)

*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review, accepted, presented

3. Paten

No Judul Usulan Paten Status Kemajuan

*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review

4. Buku

No Judul Buku (Rencana) Penerbit Status Kemajuan*)

*) Status kemajuan: Persiapan, under review, published

5. Hasil Lain

No Nama Output Detail Output Status Kemajuan*)

*) Status kemajuan: cantumkan status kemajuan sesuai kondisi saat ini

6. Disertasi/Tesis/Tugas Akhir/PKM yang dihasilkan

No Nama Mahasiswa NRP Judul Status*)

1 Sandy I. Yansiku 03111960010001 Perilaku Isolator Karet Seismik

Inovatif untuk Perumahan Rakyat

In

progress

*) Status kemajuan: cantumkan lulus dan tahun kelulusan atau in progress

Page 26: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

21

7. Submisi Luaran

Page 27: LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN HIGH IMPACT DANA ITS 2020 · BAB I RINGKASAN ... Dengan proses aging usia karet dapat diprediksi secara numerik, pada umumnya aging karet ... -2.37E-07

22

8. Luaran Jurnal