PSZ 19:16 (Pin. 1/97)
UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS
JUDUL: ANALISIS KEJURUTERAAN PENGUATAN SEMULA STRUKTUR TANGKI
PENYIMPANAN AIR GFRP BERBENTUK SELINDER
SESI PENGAJIAN: 2006 / 2007
Saya : ISLAHUDDIN BIN MD SAHAT
(HURUF BESAR) mengaku membenarkan tesis tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* ini disimpan di Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut :
1. Tesis ini adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia 2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian
sahaja. 3. Perpustakaan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran di antara institusi pengajian tinggi. 4. **Sila tandakan ( )
SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972)
TERHAD (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/ badan di mana penyelidikan dijalankan)
TIDAK TERHAD
Disahkan oleh
_______________________________________ _______________________________ (TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap : PD 93, JALAN NANGKA 5, EN. SHUKUR BIN HJ. ABU HASSAN
TAMAN BUKIT NANGKA, Nama Penyelia 78000, ALOR GAJAH, MELAKA.
Tarikh : Tarikh : CATATAN : * Potong yang tidak berkenaan ** Jika Tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/ organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD. ♦ Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara penyelidikan atau disertai bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan, atau Laporan Projek Serjana Muda (PSM).
UTM(FKM)-1/02
Fakulti Kejuruteraan Mekanikal
Universiti Teknologi Malaysia
PENGESAHAN PENYEDIAAN SALINAN E-THESIS
Judul tesis : ANALISIS KEJURUTERAAN PENGUATAN SEMULA STRUKTUR TANGKI PENYIMPANAN AIR GFRP BERBENTUK SELINDER
Ijazah : SARJANA MUDA KEJURUTERAAN MEKANIKAL (TULEN)
Fakulti : FAKULTI KEJURUTERAAN MEKANIKAL
Sesi Pengajian : 2006/2007
Saya ISLAHUDDIN BIN MD SAHAT
(HURUF BESAR)
No Kad Pengenalan 820119-04-5075 mengaku telah menyediakan salinan e-thesis sama seperti
tesis asal yang telah diluluskan oleh panel pemeriksa dan mengikut panduan Penyediaan Tesis dan
Disertasi Elektronik (TDE), Sekolah Pengajian Siswazah, Universiti Teknologi Malaysia, November
2002.
.................................. ..........................................................
(Tandatangan pelajar) (Tandatangan penyelia sebagai saksi)
Alamat tetap:
PD 93, JALAN NANGKA 5, Nama penyelia: EN. SHUKUR B. HJ. ABU HASSAN
TAMAN BUKIT NANGKA, Fakulti: FAKULTI KEJURUTERAAN
78000, ALOR GAJAH, MELAKA. MEKANIKAL
Tarikh: 5 DISEMBER 2006 Tarikh: 5 DISEMBER 2006
Nota: Borang ini yang telah dilengkapi hendaklah dikemukakan kepada FKM bersama penyerahan
CD.
“Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini dan pada pandangan saya karya ini
adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan penganugerahan Ijazah
Sarjana Muda Kejuruteraan Mekanikal (Tulen)”.
Tandatangan : ..................................................................
Nama Penyelia : EN. SHUKUR BIN HJ. ABU HASSAN
Tarikh : 5 DISEMBER 2006
ANALISIS KEJURUTERAAN PENGUATAN SEMULA
STRUKTUR TANGKI PENYIMPANAN AIR GFRP BERBENTUK
SILINDER
ISLAHUDDIN B MD SAHAT
Tesis ini dikemukakan sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat
penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Mekanikal (Tulen)
Fakulti Kejuruteraan Mekanikal
Universiti Teknologi Malaysia
DISEMBER 2006
ii
“Saya akui bahawa karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali beberapa
bahagian dan ringkasan yang tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya’
Tandatangan : ......................................................
Nama Penulis : ISLAHUDDIN B. MD SAHAT
Tarikh : 5 DISEMBER 2006
iii
Untuk arwah abah, moga roh mu dicucuri rahmat Allah S.W.T.
Untuk emak yang disayangi,
Untuk keluarga yang terlalu banyak memberikan dorongan dan sokongan,
untuk sahabat-sahabat yang sama-sama berjuang selama ini...
iv
PENGHARGAAN
Segala puji-pujian bagi Allah S.W.T. yang amat pemurah lagi maha
mengasihani. Alhamdulillah, dengan petunjuk dan hidayah dari Nya, laporan projek
sarjana muda ini telah berjaya disempurnakan meskipun terdapat banyak
kekurangan. Di kesempatan ruang yang diberikan, saya ingin merakam setinggi-
tinggi penghargaan dan ucapan terima kasih kepada penyelia projek, En. Shukur bin
Haji Abu Hassan di atas segala bimbingan, nasihat serta pandangan sepanjang
tempoh kajian dijalankan.
Penghargaan yang tidak terhingga juga ditujukan buat emak dan keluarga
yang tidak jemu-jemu memberikan sokongan serta semangat untuk terus berjuang di
sepanjang tempoh pengajian ini. Jasa dan pengorbanan kalian tidak akan dilupakan
buat selamanya.
Jutaan terima kasih diucapkan buat sahabat-sahabat yang turut sama dalam
perjuangan ini, Jijang, Lan, Arab, Piji dan sahabat-sahabat yang lain yang selama ini
banyak berkongsi idea dan pengalaman. Akhir kata, semoga kajian ini dapat
memberikan manfaat yang berguna di mas hadapan. Sesungguhnya perkara yang
baik itu datangnya dari Allah dan yang buruk itu datangnya dari kekurangan diri
sendiri
Islahuddin Md Sahat
Ijazah Sarjana Muda Mekanikal (Tulen)
Universiti Teknologi Malaysia
v
ABSTRAK
Tangki penyimpanan air yang diperbuat daripada bahan polimer komposit
gentian kaca/poliester (Glassfibre Reinforced Plastics – GFRP) mempunyai
kelebihannya yang tersendiri dan ini telah dibuktikan melalui kemampuan
penggunaannya di beberapa buah negara maju. Pemilihan bahan komposit GFRP
sebagai struktur utama bagi tangki penyimpanan air ini adalah bertepatan dengan
sifat mekanikal dan fizikalnya yang baik. Namun begitu, masih terdapat masalah
pada kaedah pembinaan tangki jenis ini menyebabkan ia tidak mempunyai kekuatan
dari segi integriti struktur dan seterusnya mengakibatkan kegagalan. Antara faktor
utama yang telah dikenal pasti adalah disebabkan oleh faktor pembuatan. Masalah
kegagalan timbul akibat daripada kaedah pembinaan yang tidak mengikut piawai dan
kaedah yang sewajarnya. Dalam projek ini, satu prosedur penguatan semula dinding
tangki penyimpanan air GFRP berbentuk silinder dihasilkan berdasarkan piawai reka
bentuk yang sedia ada iaitu British Standard 4994:1987.
vi
ABSTRACT
Water storage tank made of Glassfibre Reinforced Plastics (GFRP) have its
own special characteristic and advantages. This can be proof by the ability of the
effectiveness in several rollfoward countries. The selection of GFRP as a main
material to build this tank is a smart choice because GFRP has good physical and
mechanical properties. Nevertheless, this tank still encounter with problem due to
construction method which will make this tank did not have the integrity of the
structure which will lead to tank failure. Manufactures factor have been discovered
as the major problem. This problem occurs because the construction method did not
follow the standard and appropriate procedure. For the purpose of this work, an
externally strengthening design method of GFRP cylindrical water storage tank
procedure is made by referring the Standard Design and Construction of Vessel and
Tanks in Reinforced Plastics, British Standard (BS 4994: 1987)
vii
KANDUNGAN
PERKARA
HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PENGAKUAN ii
HALAMAN DEDIKASI iii
HALAMAN PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL x
SENARAI RAJAH xi
SENARAI SIMBOL xii
BAB MUKA SURAT
BAB I PENGENALAN
1.0 Pengenalan 1
1.1 Objektif 2
1.2 Skop 2
1.3 Metodologi Kajian 3
BAB II BAHAN POLIMER KOMPOSIT
2.0 Pendahuluan 4
2.1 Bahan Komposit 4
2.1.1 Gentian dan Matriks
viii
2.1.2 Kelebihan dan Kelemahan Komposit
2.1.2.1 Kelebihan Komposit
2.1.2.2 Kelemahan Komposit
2.2 Plastik Diperkuatkan Gentian Kaca (GFRP) 7
2.2.1 Plastik Sebagai Matriks Dalam GFRP
2.2.2 Gentian Kaca Dalam GFRP
2.2.3 Kaedah Pembuatan Gentian Kaca
2.2.4 Kaedah Penghasilan Produk Daripada GFRP
2.3 Kecacatan Pada Bahan Komposit 17
BAB III KAJIAN LITERATUR – REKABENTUK DAN
PERMASALAHAN TEKNIKAL TANGKI PENYIMPANAN
AIR GFRP BERBENTUK SILINDER
3.0 Pendahuluan 20
3.1 Piawaian Rekabentuk Tangki Simpanan Air GFRP 21
3.1.1 British Standard 4994:1987
3.2 Rekabentuk Asas Tangki Simpanan Air GFRP 23
3.2.1 Analisis Tegasan – Beban ke atas Tangki
3.2.2 Kaedah Pembuatan
3.3 Faktor Kegagalan Pada Struktur Binaan Tangki 28
3.4 Kegagalan Tangki Komposit Akibat Faktor Pembuatan 29
3.4.1 Lubang Pada Dinding
3.4.2 Kaedah Pembinaan
3.4.3 Kualiti Pembuatan di Kilang dan di Tapak Pembinaan
3.5 Kaedah Sambungan Dinding ke Dinding 33
3.5.1 Jenis/ Kaedah Sambungan
3.5.2 Jenis Pengikat Mekanikal
3.5.3 Prosedur Melaminat
3.6 Kaedah Pembaikan Tangki 39
3.7 Perkara – Perkara yang Perlu Dititikberatkan 40
3.6.1 Faktor Keselamatan Reka bentuk,K
ix
BAB IV ANALISIS KERUTERAAN KE ATAS SAMBUNGAN DAN
PERBINCANGAN
4.0 Pendahuluan 45
4.1 Analisis Terhadap Sambungan Rivet Antara Dinding ke Dinding 46
4.2 Kaedah untuk Memperbaiki/memperkuat Sambungan Dinding
Tangki GFRP 50
4.2.1 Analisis Kejuruteraan Terhadap Rekabentuk
4.2.2 Kaedah Pemasangan
4.2.3 Kos Pemasangan
4.3 Kesimpulan 55
BAB V KESIMPULAN DAN CADANGAN
5.0 Kesimpulan 57
5.1 Cadangan 58
RUJUKAN 60
LAMPIRAN 62
x
SENARAI JADUAL
NO. JADUAL TAJUK MUKA SURAT
2.1 Komposisi Gentian kaca mengikut jenis (wt,%) 10
3.1 Rajah (5) BS 4994:1987 39
3.2 Analisis tegasan untuk keluli dan bata pada tangki
berbentuk silinder 40
3.3 Jadual 6 BS 4994:1987 41
4.1 Analisis sambungan tindihan pada dinding tangki 47
4.2 Sifat mekanikal beberapa jenis laminat 47
4.3 Analisis kegagalan rivet pada sambungan dinding tangki 49
4.4 Sifat mekanikal rivet (Aloi Aluminium 2018) 49
4.5 Spesifikasi plat CFRP Sika Carbodur 50
4.6 Analisis ke atas saiz plat CFRP untuk setiap aras. 52
4.7 Beberapa jenis saiz tetap plat CFRP Sika Carbodur S 53
4.8 Kos-kos yang terlibat dalam proses penguatan semula
dinding tangki air GFRP berbentuk silinder 55
xi
SENARAI RAJAH
NO. RAJAH TAJUK MUKA SURAT
2.1 Penghasilan gentian kaca 11
2.2 Kaedah Bengkalai tangan menghasilkan produk GFRP 12
2.3 Kaedah semburan 14
2.4 Penghasilan produk GFRP menggunakan belitan filamen 15
2.5 Penghasilan produk GFRP dengan kaedah penarikan 16
2.6 Kesan kemasukan benda asing 18
2.7 Delamination yang berlaku pada struktur laminat 18
2.8 Kegagalan yang berlaku pada komposit 19
3.1 Tekanan yang dialami oleh tangki silinder 24
3.2 Taburan tegasan akibat tekanan hidrostatik 25
3.3 Kaedah pembinaan tangki penyimpanan air GFRP 26
3.4 Kaedah pemasangan tangki 27
3.5 Tegasan yang bertindak pada lubang penghantaran 29
3.6 Tegangan yang dialami oleh dinding tangki berbentuk
silinder 30
3.7 Kegagalan pada sambungan 31
3.8 Kesan retak/pecah akibat daripada kegagalan penuh tangki 32
3.9 Kaedah sambungan 36
3.10 Kaedah sambungan 36
3.11 Kaedah sambungan 36
3.12 Kaedah sambungan 37
3.13 Tangki bata yang diperkuat dengan ‘steel strap’ 38
3.14 Empat contoh lapisan laminat yang tipikal 41
3.15 Rajah 1 BS 4994:1987 45
xii
3.16 Rajah 2 BS 4994:1987 45
4.1 Sambungan menggunakan kaedah perekat 46
4.2 Dimensi bagi sambungan mekanikal (rivet) pada dinding
tangki 48
4.3 Kedudukan plat pada dinding 51
4.4 Kaedah pemasangan Plat CFRP Sika Carbodur S 54
5.1 Cadangan kaedah pemasangan tangki 59
xiii
SENARAI SIMBOL
CSM - Chopped strand mat
WR - Woven Roving
F - Daya
- Beban lingkaran φQ
K - Faktor rekabentuk
UTUS - Regangan muktamad unit kekuatan
Us - Terikan terhad dibenarkan unit beban
Uz - Beban rekabentuk
XLAM - Modulus laminat
Xz - Modulus lapisan
ε - Terikan
ultσ - Tegasan tegangan muktamad
W - Nisbah pecahan berat (weight fraction)
w - Berat (weight)
f - Gentian (fibre)
c - Komposit
v - Isi padu
V - Nisbah pecahan isi padu (volume fraction)
ρ - Ketumpatan (density)
E - Modulus Young
FH - Beban akibat daripada tegasan lilitan
lt - Jarak tindihan
t - Tebal dinding
BAB I
PENGENALAN
Dewasa ini, penggunaan tangki penyimpanan air amat penting di mana ianya
berperanan sebagai tempat untuk menyimpan air bersih secara sementara sebelum
disalurkan sama ada untuk kegunaan domestik mahupun untuk kegunaan industri
dengan mencukupi. Tangki penyimpanan air juga boleh didapati dalam pelbagai
bentuk, saiz dan bentuk bergantung pada keadaan atau keperluan penggunaannya.
Dalam projek sarjana muda ini, tangki penyimpanan air yang diperbuat dari
bahan komposit gentian kaca/poliester (Glassfibre Reinforced Plastics/ GFRP)
berbentuk silinder telah digunakan. GFRP mempunyai sifat-sifat yang tersendiri
seperti ringan, mempunyai nisbah kekuatan terhadap berat yang tinggi berbanding
dengan bahan kejuruteraan yang lain, tahan karat di samping mempunyai ketahanan
terhadap julat suhu yang besar serta mudah dibina dan tidak memerlukan kos
penyelenggaraan yang tinggi.
Penggunaan tangki jenis ini telah terbukti kemampuan penggunaannya di
beberapa buah negara maju. Namun demikian masih terdapat kekurangan dan
kelemahan pada struktur tangki penyimpanan air jenis ini di mana ia boleh
menyebabkan kegagalan pada struktur tangki. Oleh yang demikian, faktor dan aspek
kritikal yang penting dalam proses pembinaan tangki air komposit ini perlulah dititik
2
beratkan agar tidak berlaku sebarang masalah kegagalan yang boleh menyebabkan
kerugian dan kemalangan.
Dalam tesis ini, kajian dilakukan untuk menghasilkan prosedur reka bentuk
bagi tujuan memperkuat dinding tangki penyimpanan air yang diperbuat dari bahan
komposit gentian kaca/poliester berbentuk silinder yang mengalami kelemahan dari
segi keupayaan mekanikal atau disebabkan oleh kegagalan semasa dalam servis.
1.1 Objektif Kajian
Objektif projek ini adalah untuk menghasilkan prosedur reka bentuk bagi
tujuan memperkuat dinding tangki penyimpanan air yang diperbuat dari bahan
komposit gentian kaca/poliester (GFRP) berbentuk silinder.
1.2 Skop Kajian
Skop bagi projek ini adalah seperti berikut:
Membuat kajian literasi ke atas bahan komposit plastik diperkuatkan gentian
kaca (GFRP) serta sifat bahannya.
Membuat kajian literasi terhadap reka bentuk binaan tangki air komposit gentian
kaca/poliester berbentuk silinder.
Membuat kajian literasi terhadap jenis kegagalan yang berlaku pada binaan
tangki air GFRP berbentuk silinder.
Mengenal pasti dan menganalisis punca – punca kelemahan yang ada pada
struktur tangki-tangki FRP.
3
Menghasilkan prosedur reka bentuk bagi tujuan memperkuat dinding tangki
penyimpan air GFRP berbentuk silinder.
Menghasilkan laporan di akhir projek ini.
1.3 Metodologi Kajian
Projek ini dilakukan berdasarkan metodologi yang telah dirangka bagi
memudahkan proses untuk mengumpul maklumat dan seterusnya mencapai objektif
seperti yang telah dinyatakan sebelum ini dengan berpandukan skop kajian yang
telah ditetapkan.
Pada permulaannya, kajian literasi dilakukan terhadap perkara paling asas
iaitu komposit. Kajian ke atas bahan komposit dilakukan secara terperinci di samping
mengenal pasti faktor-faktor yang boleh membawa kepada kegagalan pada komposit.
Kajian lebih tertumpu pada bahan komposit gentian kaca/poliester (Glassfibre
Reinforced Plastics/GFRP).
Langkah seterusnya adalah melakukan kajian ke atas tangki penyimpanan air
jenis komposit bergentian kaca/poliester (Glassfibre Reinforced Plastics/GFRP) yang
sedia ada dan mengenal pasti kegagalan yang boleh berlaku pada tangki seterusnya
mengkaji faktor-faktor awal yang menyebabkan ia berlaku. Kajian lebih tertumpu
pada tangki yang di bina dengan kaedah pemasangan dinding secara menegak untuk
membentuk silinder.
Langkah terakhir yang perlu dilaksanakan adalah menghasilkan prosedur reka
bentuk bagi memperkuatkan struktur tangki penyimpanan air yang diperbuat
daripada bahan komposit gentian kaca/poliester (Glassfibre Reinforced Plastics/
GFRP) berdasarkan piawai reka bentuk yang sedia ada iaitu British Standard
4994:1987. sebelum laporan lengkap mengenai projek ini di sediakan.
Top Related