## Studi Eksperimental Kekuatan Struktur Atap Berongga  Berbahan Komposit Serat Alam
Sudirman Lubis 1 , Munawar A Siregar 2 , Edi Sarman Hasibuan 3 , Irpansyah Siregar 4
12 Prodi Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhamadiyah Sumatera Utara Jl. Kapt Muhktar Basri No. 3 Glugur Darat, Medan, Sumatera Utara
34 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Amir Hamzah Jl. Pancing Pasar V Barat, Medan Estate, Sumatera Utara Email : sudirmanlubis@umsu.ac.id 1

## Abstract
Composite is a material formed from a combination of two or more materials so that the resulting composite material has different mechanical properties and characteristics from the constituent material, the fibers used in matrix composites are divided into two, namely natural fibers and synthetic fibers. On the other hand, rice and pineapple are plants that are often found throughout the archipelago, especially indonesia, so  that  natural  products  such  as  rice  and  pineapple  in  indonesia  are  very  abundant.  Rice  husk  is  an alternative material that can be used in the manufacture of composite materials, as well as pineapple leaf fiber which will be used as a roofing material is a good way to reduce the evolution of natural wastes such as rice husk and pineapple leaf fiber. In this study, the author will conduct an experiment on the strength of a composite-based machine using rice husks and pineapple leaf fiber, especially in the manufacture of hollow roofs. From the tensile tests that have been carried out on the composite of rice husk and pineapple leaf fiber with a ratio of resin composition 70%: 30% rice husk and pineapple leaf, 80%: 20% and 90%: 10%. It can be seen that the material composition of 90%: 10% gets a higher value of 101.4 kgf/mm 2 , while for the comparison test the ratio of the resin composition is 70%: 30% rice husk and pineapple leaf fiber, 80%: 20% and 90% : 10%. It can be seen that the material composition of 90% : 10% got a higher value, namely 1246.26 kgf/mm 2 .
Keywords: Hollow Roof, Structural Strength, Composites

## Abstrak
Komposit adalah suatu bahan yang terbentuk dari gabungan dua bahan atau lebih sehingga bahan komposit yang dihasilkan memiliki sifat dan karakteristik mekanik yang berbeda dengan bahan penyusunnya, serat yang  digunakan  dalam  komposit  matrik  dibedakan  menjadi  dua  yaitu  serat  alam  dan  serat  sintetik. Sedangkan  padi  dan  nanas  merupakan  tumbuhan yang  banyak  dijumpai  di  seluruh  nusantara  khususnya indonesia,  sehingga  hasil  alam  seperti  beras  dan  nanas  di  indonesia  sangat  melimpah.  Sekam  padi merupakan bahan alternatif yang dapat digunakan dalam pembuatan material komposit, demikian pula serat daun nanas yang akan digunakan sebagai bahan atap merupakan cara yang baik untuk mengurangi evolusi limbah  alam  seperti  sekam  padi  dan  serat  daun  nanas.  .  Pada  penelitian  ini,  penulis  akan  melakukan percobaan kekuatan mesin berbasis komposit menggunakan sekam padi dan serat daun nanas khususnya pada pembuatan atap hollow. Dari uji tarik yang telah dilakukan pada komposit serat sekam padi dan serat daun nanas dengan perbandingan komposisi resin 70% : 30% sekam padi dan daun nanas, 80% : 20% dan 90%  :  10%. Terlihat  komposisi  bahan  90%  :  10%  mendapatkan  nilai  lebih tinggi  yaitu  101,4  kgf/mm 2 , sedangkan untuk uji perbandingan perbandingan komposisi resin adalah 70% : 30% sekam padi dan serat daun nanas 80% : 20% dan 90% : 10%. Terlihat bahwa komposisi material 90% : 10% mendapatkan nilai yang lebih tinggi yaitu 1246,26 kgf/mm 2 .
Kata kunci: Atap Berongga, Kekuatan Struktur, Komposit

## 1. Pendahuluan
Majunya  perkembangan  teknologi  industri menyebabkan  kebutuhan  material  komposit semangkin meningkat. material komposit di pilih pada  bidang  tersebut  karena  memiliki  sifat ketahanan  korosi  yang  lebih  baik,  karakteristik yang dapat di kontrol serta berat yang lebih ringan dan biaya produksi yang murah. Komposit adalah suatu  bahan  hasil  rekayasa  yang  terdiri  dua  atau lebih  bahan  dimana  sifat  masing-masing  bahan berbeda  satu  sama  lainya,  baik  sifat  fisika  dan kimianya  dan  tetap  teripisah  dalam  hasil  akhir bahan  komposit  tersebut.  Bahan  komposit memiliki  bahan  unggulan,  diantaranya  berat jenisnya sangat  rendah dan  kekuatan yang lebih tinggi  tahan  terhadap  korosi  dan  memiliki  biaya perawatan yang lebih murah[1][2].
Kemajuan  teknologi  industri  menyebabkan kebutuhan material komposit semakin meningkat. Material komposit dipilih dalam bidang ini karena memiliki  sifat  ketahanan  korosi  yang  lebih  baik, karakteristik yang dapat dikontrol dan bobot yang lebih  ringan  serta  biaya  produksi  yang  rendah. Komposit  adalah  suatu  bahan  rekayasa  yang terdiri dari dua bahan atau lebih dimana sifat dari masing-masing  bahan  berbeda  satu  sama  lain, baik  sifat  fisik  maupun  sifat  kimianya  dan  tetap terpisah  dalam  bahan  komposit  akhir.  Bahan komposit memiliki bahan yang unggul, termasuk berat jenis yang sangat rendah dan kekuatan yang lebih tinggi, ketahanan terhadap korosi dan biaya perawatan yang lebih rendah[3].
Secara umum, bentuk dasar suatu bahan komposit adalah  tunggal  yang  merupakan  susunan  dari paling sedikit dua unsur yang bekerja sama untuk menghasilkan  sifat  bahan  yang  berbeda  dengan sifat  bahan  penyusunnya.  Komposit  terdiri  dari bahan  utama  (matriks)  dan  jenis  penguat  yang ditambahkan  untuk  meningkatkan  kekakuan  dan kekuatan  matriks.  Penguatan  ini  berupa  serat. Bahan  komposit  terdiri  dari  lebih  dari  satu  jenis bahan  seperti  sabut  kelapa,  serat  pisang,  serat nanas,  serat  pinang  yang  dirancang  untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya[4][5].
Melihat  potensi  dan  keunggulan  limbah  sekam padi  yang  sangat  besar,  maka  dilakukan  upaya untuk  mengoptimalkan  pemanfaatan  limbah sekam  padi  ini  sebagai  bahan  dasar  pembuatan atap  berlubang.  Sekam  padi  merupakan  bagian paling  luar  dari  butiran  beras  yang  merupakan hasil sampingan saat dilakukan proses penggilingan padi. Sekam padi memiliki beberapa keunggulan seperti kemampuan menahan kelembapan,  tidak  mudah  terbakar,  tidak  mudah berjamur  dan  juga  tidak  berbau.  pemanfaatan
limbah  sekam  masih  berpeluang  besar  untuk dijadikan bahan rekayasa, dengan hanya menambahkan bahan perekat (resin), sekam padi ini  berpotensi  untuk  direkayasa  menjadi  atap berlubang[6].
Pengembangan  teknologi  komposit  dengan memanfaatkan  serat  alam  dan  limbah  pertanian serta  untuk  mencegah  kerusakan  lingkungan. Komposit  dari  serat  komposit  berserat  terus diteliti  dan  dikembangkan  guna  dijadikan  bahan utama pembuatan atap hollow sebagai  pengganti bahan  logam,  hal  ini  disebabkan  sifat  serat komposit  yang  kuat  dan  memiliki  bobot  yang sangat ringan dibandingkan logam. . Penggunaan komposit  berbahan  serat  alam  telah  berkembang sangat  pesat,  pesatnya  perkembangan  komposit serat alam mengakibatkan tergesernya keberadaan material  sintetik  yang  biasa  digunakan  sebagai penguat material komposit[7][8].
Serat daun nanas merupakan salah satu jenis serat yang  berasal  dari  tanaman  serat  nabati  yang diperoleh  dari  tanaman  nanas,  penggunaan  serat daun  nanas  sebagai  bahan  komposit  merupakan alternatif  cara  pembuatan  atap  berlubang,  secara ilmiah  serat  daun  nanas  ini  terkenal  dengan kekakuan  dan  kekuatan  kekakuan.  .  Sedangkan penggunaan serat alam sebagai bahan pengisi atau penguat pada bahan atap hollow disebabkan oleh banyaknya  tumbuhan  penghasil  serat  khususnya di  Indonesia,  sehingga  mendorong  para  peneliti untuk  mengembangkan  bahan  komposit  dengan menggunakan  serat  alam.  Nanas  atau  ananas comosus  merupakan  tanaman  penghasil  serat alternatif  yang  saat  ini  hanya  memanfaatkan buahnya  sebagai  sumber  makanan,  sedangkan daun  nanas  dapat  digunakan  sebagai  campuran komposit  dalam  pembuatan  atap  berlubang. Dengan  demikian,  serat  daun  nanas  berpotensi untuk  digunakan  sebagai  penguat  pada  material komposit [9][10]

## 2. Metodologi
Spesimen  komposit  berfungsi  sebagai  objek yang  akan  diuji  untuk  menentukan  kuat  tarik, spesimen yang akan diuji menggunakan komposit serat,  sekam  padi  dan  serat  daun  nanas.  Bentuk dan  spesimen  menggunakan  ukuran  standar ASTM E8.
Gambar 1 . Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji Tarik

## Keterangan ukuran specimen Uji Tarik
- Panjang bagian tengah        : 60 mm
- Lebar grip : 12 mm
- Panjang sebelum pegunjian : 80 mm
- Lebar bagian tengah            : 7,5 mm
- Panjang Grip : 40 mm
3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Grafik Hasil Uji Tarik .
Gambar 2. Hasil uji tarik 70% resin, 30% komposit
Gambar 3. Grafik perbandingan uji Tarik 70% resin, 30% kompoaait
Pada Grafik Perbandingan Resin 70% : Sekam Padi  30%  dan  Serat  Daun  Nanas  didapatkan grafik tekanan dan regangan yang dihasilkan pada 3  benda  uji,  dapat  dilihat  pada  benda  uji  1 mendapatkan  tarikan  sebesar  81,5  Kgf/mm² dengan regangan sebesar 0,6 maka pada benda uji 2 sebesar 44,35 Kgf/mm dan regangan 0,6 untuk benda  uji  3  terdapat  nilai  tarik  sebesar  58,95
Kgf/mm²  dan  regangan  yang  dihasilkan  adalah 0,7.
Dari grafik di atas terlihat kuat tarik tertinggi didapatkan pada spesimen 1 dengan tekanan 81,5 Kgf/mm²  dan  regangan  0,6  karena  proses pembuatan  pada  spesimen  1  lebih  rapi  dan ukurannya mendekati standar ASTM ukuran yang telah ditetapkan dibandingkan dengan benda uji 2 dan  3,  proses  pembuatannya  kurang  rapi  dan ukurannya  juga  tidak  sesuai  dengan  ukuran standar ASTM yang telah ditetapkan.
Gambar 4 . Hasil uji Tarik 80% resin, 20% komposit
Gambar 5 . Grafik perbandingan uji Tarik 80% resin, 32% komposit
Pada  Grafik  Perbandingan  Resin  80%  :  20% Sekam  Padi  dan  Serat  Daun  Nanas  didapatkan grafik tekanan dan regangan yang dihasilkan pada 3 benda uji, hal ini dapat dilihat pada benda uji 1 mendapatkan  tarikan  sebesar  33,74  Kgf/mm² dengan regangan sebesar 0,2 maka pada benda uji 2  sebesar  76,19  Kgf/mm²  dan  regangan  sebesar 0,22 untuk benda uji 3 terdapat nilai tarik sebesar 17,82  Kgf/mm²  dan  regangan  yang  dihasilkan sebesar 0,6.
Dari  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada benda uji 2 dengan tegangan  tarik  sebesar  76,19  Kgf/mm²  dengan regangan sebesar 0,22. dengan spesimen 1 dan 3 proses pembuatannya kurang rapi dan ukurannya juga  tidak  sesuai  dengan  ukuran  standar  ASTM yang telah ditetapkan.
Gambar 6 . Hasil uji Tarik 90% resin, 10% composite
Gambar 7. Grafik perbandingan hasl uji Tarik 90% resin, 10% komposit. Pada Grafik Perbandingan Resin  90% : Serat 10%  didapatkan  grafik  tarik  dan  regangan  yang dihasilkan  pada  3  benda  uji,  dapat  dilihat  pada benda  uji  1  mendapatkan  tarikan  sebesar  44,35 Kgf/mm²  dengan  regangan  0,4  kemudian  benda uji 2 mendapatkan tarikan sebesar 40,37 Kgf/mm² dan regangan 0,22 untuk benda uji 3 mendapatkan nilai  tarik  sebesar  101,4  Kgf/mm²  dengan regangan  yang  dihasilkan  sebesar  0,47.  Dari grafik  di  atas  terlihat  kekuatan  tarik  tertinggi diperoleh pada benda uji 3 dengan tegangan tarik 101,4 Kgf/mm² dan regangan 0,47 karena proses pembuatan  pada  benda  uji  3  lebih  rapi  dan ukurannya mendekati ASTM ukuran standar yang telah  ditetapkan  dibandingkan  dengan  ukuran standar  ASTM.  spesimen  1  dan  2  proses pembuatannya  tidak  rapi  dan  ukurannya  juga tidak  sesuai  dengan  ukuran  standar  ASTM  yang telah ditetapkan 3.2. Grafik Hasil Uji Tekan
Gambar 8 . Grafik perbandingan uji tekan komposit 70% Resin 30%.
Pada Grafik Perbandingan Resin 70% : Sekam Padi  30%  dan  Serat  Daun  Nanas  didapatkan grafik kompresi yang dihasilkan dari 3 benda uji, dapat  dilihat  pada  benda  uji  1  mendapatkan tekanan  sebesar  1076,45  Kgf/mm²  dengan regangan sebesar 0,44 kemudian pada benda uji 2 mendapatkan  tekanan  sebesar  788,58  Kgf/mm² dan regangan sebesar 0,31 kemudian untuk benda uji  3  nilai  tekanan  sebesar  504,69  Kgf/mm²  dan regangan  yang  dihasilkan  sebesar  0,46.  Dari grafik  di  atas  terlihat  bahwa  kuat  tekan  tertinggi diperoleh  pada  benda  uji  1  dengan  tekanan 1076,45  Kgf/mm²  dan  regangan  0,44  karena proses  penuangan  ke  dalam  cetakan  lebih sempurna  tanpa  rongga  udara  dibandingkan dengan  benda  uji  2  dan  3,  proses  pengecoran kurang sempurna sehingga terdapat rongga udara.
Gambar 9 . Grafik perbandingan uji tekan  80% resin, 20% komposit.
Pada  Grafik  Perbandingan  Resin  80%  :  20% sekam  padi  dan  serat  daun  nanas  didapatkan grafik tekan yang dihasilkan dari 3 benda uji, hal ini  dapat  dilihat  pada  benda  uji  1  mendapatkan tekanan  sebesar  1116,25  Kgf/mm²  dengan regangan  sebesar  0,40  maka  benda  uji  2 mendapatkan  tekanan  1008.8  Kgf/mm²  dan regangan  0.30  kemudian  untuk  benda  uji  3  nilai tekanan  788.58  Kgf/mm²  dan  regangan  yang dihasilkan 0.30. Dari grafik diatas terlihat bahwa kuat  tekan  tertinggi  diperoleh  pada  benda  uji  1 dengan  tekanan  1116,25  Kgf/mm²  dan  regangan 0,40  karena  proses  penuangan  ke  dalam  cetakan lebih sempurna tanpa rongga udara dibandingkan dengan  benda  uji  2  dan  3,  proses  pengecoran kurang sempurna sehingga terdapat rongga udara.
Gambar 10 . Grafik perbandingan uji tekan komposit 90% Resin 10%.
Pada Grafik Perbandingan Resin  90% : Serat Sekam  Padi  dan  Serat  Daun  Nanas  10% didapatkan grafik kompresi yang dihasilkan dari 3 benda  uji,  dapat  dilihat  pada  benda  uji  1 mendapatkan  tekanan  sebesar  1246,26  Kgf/mm² dengan  regangan  sebesar  0,54  kemudian  pada benda uji 2 mendapatkan tekanan sebesar 1069.82 Kgf/mm²  dan  regangan  sebesar  0.33  kemudian untuk  benda  uji  3  nilai  tekanan  sebesar  1160.3 Kgf/mm²  dan  regangan  yang  dihasilkan  sebesar 0.61. Dari grafik diatas terlihat bahwa kuat tekan tertinggi  diperoleh  pada  benda  uji  1  dengan tekanan  1246,26  Kgf/mm²  dan  regangan  0,54 karena proses penuangan ke dalam cetakan lebih sempurna  tanpa  rongga  udara  dibandingkan dengan  benda  uji  2  dan  3,  proses  pengecoran kurang sempurna sehingga terdapat rongga udara.

## 4. Simpulan
1. Dari  penelitian  desain  dan  proses  pembuatan atap  berongga,  diketahui  hasil  pembuatan dengan panjang atap 80  cm, lebar 80  cm  dan tebal 2cm, dapat disimpulkan bahwa pembuatan sebaiknya dilakukan secara tertutup ruang untuk hasil yang maksimal.
2. Hasil pengujian tarik dan tekan menggunakan
Universal Testing Machine (UTM) menunjukkan  perbandingan  masing-masing benda uji sebagai berikut: - Uji tarik
Dari ketiga perbandingan tersebut
perbandingan  komposisi  Resin  dan  Serat Sabut = 70% : 30%, 80% : 20% dan 90% : 10%.  Terlihat  bahwa  uji  tarik  dengan material  90%  :  10%  mengalami  nilai  yang
lebih tinggi yaitu 1246,26 Kgf/mm² - Uji tekan
Dari ketiga perbandingan tersebut
perbandingan  komposisi  Resin  dan  Serat Sabut = 90% : 10%, 80% : 20% dan 70% : 30%. Terlihat bahwa pada uji tekan dengan bahan 90% : 10% diperoleh nilai yang lebih tinggi yaitu 2316,83 Kgf/mm².

## Daftar Pustaka
[1] P. Pratiwi, H. Fahmi, A. Yanto, and I. Fitra
Soni,  “The  Effect  of  Volume  Fraction  on Acoustic  Properties  of  Areca  Nut  Midrib Fibers Composites with Natural Adhesives,” J. Tek. Mesin , vol. 10, no. 2, pp. 102–108, 2020, doi:
10.21063/jtm.2020.v10.i2.102-108.
[2] B.  A.  Saputra,  Sutrisno,  and  Sudarno,
“Pengaruh  Fraksi  Volume  Serat  Pelepah Pisang  sebagai  Penguat  Komposit  Polimer dengan  Matriks  Resin  Polyester  terhadap Kekuatan Tarik dan Daya Serap Air,” Tek.
Mesin , vol. 6, pp. 561–566, 2018.
[3] R.  C.  A.  Lumintang,  R.  Soenoko,  and  S. Wahyudi,  “Komposit  Hibrid  Polyester Berpenguat Serbuk Batang dan Serat Sabut Kelapa,” J.  Rekayasa  Mesin ,  vol.  2,  no.  2, pp. 145–153, 2011.
[4] Hana  puruhita,  “Uji  Kelayakan  Bahan Penguat  Lisplang  Dari  Limbah  Pelepah Nanas,” J. Arsit. GRID , vol. 1, no. Vol 1, No 02  (2019),  pp.  16–23,  2019,  [Online].
Available:
http://ejournal.unsa.ac.id/index.php/grid/art icle/view/338.
[5] R. Millati and A. Estiyono, “Pengembangan Material  Komposit  Serat  Nanas  sebagai Desain Produk Furnitur,” J. Sains dan Seni ITS , vol. 7, no. 2, 2019, doi: 10.12962/j23373520.v7i2.35318.
[6] M.  Yunus,  D.  Arnoldi,  and  M.  C.  P. Prakarsa, “Serat Fiberglass Dan Serat Daun Nanas Dengan Matrik Resin Polyester Pada Panel Panjat Dinding,” J. Austenit , vol. 12, no. 1, pp. 21–27, 2020.
[7] A. Sentosa and D. Djumhariyanto,
“Pengaruh  Variasi  Fraksi  Volume  Filler Terhadap  Kekuatan  Mekanik  Komposit Sandwich  Polyester  Serat  Kenaf  Core Styrofoam,” vol. 8, no. November, pp. 1–5, 2015.
[8] E. Hariyadi and M. I. Mamungkas, “Analisa Kekuatan Tarik Komposit Serat Daun Nanas Polyester Dengan Variasi Waktu Pengeringan  Dan  Volume  Serat,” Semin.
Nas.  Teknol.  dan  Rekayasa ,  pp.  46–50, 2019.
[9] S.  Supriyanto,  “Karakterisik  Kekuatan Komposit Serat Daun Nanas Dengan Variasi Panjang Serat,” J. Mesin Nusant. , vol. 4, no. 1, pp. 30–39, 2021, doi: 10.29407/jmn.v4i1.16039.
[10]  D.  Erlangga  and  M.  A.  Irfa’i,  “Pengaruh fraksi volume serat kulit batang kersen dan serat karbon terhadap kekuatan tarik dengan matrik polyester,” J. Tek. Mesin , vol. 6, no. 2, pp. 7–14, 2018.