konstruksi jalan

Analisis Perhitungan Tebal Pelat... (Ibnu Arief, R. Surya Legawa K, Eka Afrianti S, Elia Emisasmita/ Hal. 1-15)

ANALISIS PERHITUNGAN TEBAL PELAT RIGID PAVEMENT(Studi Kasus Perhitungan Tebal Pelat Rigid Pavement Ruas jalan Wonosari km 24,

Patuk, Gunung Kidul, Yogyakarta)

1Ibnu Arief, 2R.Surya Legawa K, 3Eka Afrianti Sanjani, 4Elia Emisasmita1,2,3,4 Jurusan Pendidikan Teknik Sipil dan Perencanaan, FT UNY

[email protected]

ABSTRAK

Volume lalulintas di jalan raya akhir-akhir ini semakin meningkat, tetapi tidak sebanding dengan peningkatan jalan yang ada. Hal ini yang menyebabkan terjadinya kerusakan jalan yang mengakibatkan kendala dan permasalahan yang terjadi di lalulintas. Untuk menanggulangi permasalahan yang terjadi, maka digunakan metode perkerasan kaku (rigid pavement), dari hal tersebut penelitian ini bertujuan menghitung tebal pelat yang mana akan harus diketahui sebelum pembuatan rigid pavement. Penelitian dilakukan dengan metode survey dan dilakukan di Ruas jalan wonosari km 24 ,patuk, gunung kidul, Yogyakarta selama 1 hari tanggal 30 september 2013 pukul 12.00-14.00 WIB. Berdasarkan analisis yang telah kami lakukan, tebal pelat rigid pavement di ruas jalan wonosari km 24 ,patuk, gunung kidul, Yogyakarta adalah 9,449 inch atau 24 cm.

Kata kunci : Perkerasan kaku (Rigid Pavement), tebal pelat.

PENDAHULUAN

Jalan raya juga harus dibuat dengan aman, cepat, tepat, nyaman,efisien dan ekonomis. Agar transportasi berjalan sedemikiaan rupa maka jalan harus mempunyai pelengkap sesuai standar yang telah ditentukan faktor geometrik, perkerasan jalan,an lain-lainl. Perkerasan jalan terdiri atas dua jenis, yaitu perkerasan lentur yang bahan pengikatnya adalah aspal dan perkerasan kaku dengan semen sebagai bahan pengikatnya yang jalannya biasa juga disebut jalan beton (rigid pavement). Jalan beton (rigid pavement) merupakan suatu konstruksi perkerasan dimana menggunakan pelat beton yang terletak di atas pondasi atau langsung di atas tanah dasar pondasi. Pelat beton sendiri memerlukan perhatian khusus dan dalam pelaksanaannya dibutuhkan suatu ketelitian yang khusus juga seperti faktor-faktor alam yaitu : lapisan tanah, bentuk badan jalan, faktor drainase, keadaan cuaca dan iklim, dan lain-lain.

Ruas jalan wonosasi km 24, Patuk, Gunung Kidul, Yogyakarta adalah jalan penghubung antar kabupaten dan merupakan jalan nasional yang memiliki banyak kontur naik turun dari yang mempunyai kelandaian tertentu dan banyaknya kendaraan-kendaraan berat seperti truck trailer, bus yang melewati jalan tersebut

MARSHALL,VOL.2,NO.1, JANUARI 2014 31

mailto:[email protected]


sehingga jalan tersebut dibuat rigid pavement dan dalam hal ini perlu diketahui tebal pelatnya.

KAJIAN TEORI

Rigit Pavement

Rigid pavement adalah suatu konstruksi (perkerasan) dimana agregat sebagai bahan baku dan semen sebagai bahan ikatnya. Ada beberapa komponen konstruksi perkerasan kaku (rigid pavement) yaitu sebagai berikut :1. Tanah Dasar (Subgrade)2. Lapis Pondasi (Subbase)3. Tulangan

Pada perkerasan kaku (rigid pavement) terdapat dua jenis tulangan. Adapun kedua tulangan tersebut, yaitu :a. Tulangan plat yang pada umumnya berbentuk lembaran dan gulunganb. Tulangan sambungan terdiri atas tulangan sambungan melintang dan

tulangan sambungan memanjang.4. Sambungan (Joint)5. Bound breaker di Atas subbase6. Alur permukaan atau grooving/ brushing

METODE

Observasi perkerasan kaku yang dimaksud dalam observasi ini adalah pengambilan data secara rasional yang berarti kegiatan observasi itu dilakukan dengan cara-cara yang masuk akal sehingga terjangkau oleh penalaran manusia. Pendataan yang bertujuan memperoleh data secara langsung/turun kelapangan dengan di Jalan wonosari km 24 Yogyakarta.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam perencanaan perhitungan tebal plat rigid pavement pada American Assocation of State High-Way and Transportation Official guide for design of pavement structures (AASHTO 2009), diberikan parameter-parameter perencanaan secara praktis. AASHTO 2009 memberikan langkah-langkah, parameter dan prosedur berikut :1. Traffic Design (Analisis Lalu Lintas)


Mulai

Data:Lebar jalan (m)Sambungan (joint) melintang dan memanjangTebal plat

Selesai


a. Umur RencanaUntuk pelebaran jalan dimana struktur pengkarasannya adalah flexible pavement dan pelebarannya dengan gabungan rigid pavement, maka diambil umur rencana 10 tahun untk menyesuaikan umur rencana flexible pavement itu sendiri.

b. Faktor distribusi arah (DD)Mengacu pada AASHTO 2009, nilai faktor distribusi arah (DD) berkisar antara 0,3 – 0,7 dan biasanya diambil 0,5 (AASHTO halaman II-9).

c. Faktor Distribusi Lajur (DL)Tabel 1. Faktor Distribusi Lajur (DL)

No. Jumlah Lajur Setiap Arah DL (%)1 1 Arah 1002 2 Arah 80 – 1003 3 Arah 60 – 804 4 Arah 50 – 75

(Sumber : AASHTO 2009)Dalam analisis ini jumlah lajur adalah 2 sehingga didapat D L = 80-100

d. Lalu lintas harian rata-rata (LHR)Tabel 2. Penggolongan Kendaraan Bina marga No. 01/Mn/Bm/83:Mst1

No. Jenis Kendaraan Golongan1 Sedan, jeep dan station wagon 22 Pick-up, combi 33 Truck 2 as (L). micro truck, mobilhantaran 44 Bus kecil 5a5 Bus besar 5b6 Truck 2 as (H) 67 Truck 3 as 7a8 Trailer 4 as, truck gandengan 7b9 Truck semi trailer 7c

(Sumber : AASHTO 2009)Berdasarkan data lalu lintas dari Dinas Bina Marga Propinsi JawaTengah, diperoleh:

Tabel 3. Data Lalu Lintas Harian Rata-rata Ruas Jalan PurworejoNo Tahun Jenis/ Golongan Kendaraan

1 2 3 4 5a 5b 6a 6b 7a 7b 7c 8

1 1999 3739 1031 844 1031 121 400 99 66 21 13 13 1980

2 2001 3930 1091 887 1084 127 420 104 69 22 14 14 2081

3 2002 4675 1716 1100 856 483 368 1090 1090 255 0 0 1326

4 2005 1763 2019 1403 735 951 1082 2164 2776 334 5 14 2388

( Dinas Bina Marga Jawa Tengah)(Sumber : Aziz & Nurhayati, 2011)



Keterangan:1. Sepeda motor, sekuter, kendaraan roda tiga2. Sedan, jip, station wagon (2 ton)3. Opelet, combi, minibus (2 ton)4. Pickup, microtruck, mobil hantaran (2 ton)5. a) Bus kecil (5 ton)

b) Bus besar (8 ton)6. a) Truk ringan 2 sumbu (10 ton)

b) Truk sedang 2 sumbu (13 ton)7. a) Truk 3 sumbu (20 ton)

b) Truk gandeng (25 ton)c) Truk semi trailer (30 ton)

8. Kendaraan tidak bermotore. Vehicle Damage Factor (VDF)

1) Jika dilakukan survey primer beban ganda kendaraan, maka digunakan nilai VDF dari hasil survey tersebut.

2) Jika tidak dilakukan survey primer beban ganda kendaraan (untuk kondisi dan proyek-proyek tertentu tidak dilaksanakan survey primer ini), maka perlu dilakukan kajian VDF dengan mengambil data sekunder/ silinder/ literature dari berbagai sumber yang bisa mewakili analisis ruas jalan yang akan direncanakan. Adapun sumber yang dapat dipakai, yaitu :a) Bina Marga Mst – 10 tonb) Naasra Mst – 10 tonc) Pustrans 2002d) Cipularang 2002e) Pantura 2003 Mst – 10 tonf) Pustrans 2004 Semarang – Demakg) Pustrans 2004 Yogyakarta – Sleman/ Tempel



Tabel 16.Perhitungan Angka Ekuivalen Beban Sumbu KendaraanNo. Tipe Kendaraan &

Konfigurasi SumbuBerat total (ton)

konfigurasi beban sumbu roda (ton) Vehicle Damage Factor

Depan ST,RT

Belakangke-1 ke-2 ke-3 ke-4 ke-

5

1 Sedan, jeep dan Station Wagon

2 1.1 2.00 1.00 1.00 ST, RT

0,0005

2 Pick-up, combi

3 1.2 8.30 2.82 5.48 ST, RG

0,2174

3 Truk 2 as (L).micro truck, mobil hantaran

4 1.2L 8.30 2.82 5.48 ST, RG

0,2174

4 Bus kecil 5a 1.2 8.30 2.82 5.48 ST, RG

0,2174

5 Bus besar 5b 1.2 9.00 3.06 5.94 ST, RG

0,3006

6 Truk 2 as (H)

6 1.2H 15.15 5.15 10.00 ST, RG

2,4159

7 Truk 3 as 7a 1.2.2 25.00 6.25 9.38 SG, RG

9.38 SG, RG

2,7416

8 Trailer 4 as, Truk gandengan

7b 1.2 + 2.2

31.40 5.65 8.79 ST, RG

8.48 ST, RG

8.48 ST, RG

3,9083

9 Truk semi trailer

7c 1.2.2 + 2.2

40.13 5.88 10.00 SG, RG

10.00 SG, RG

7.00 SG, RG

7.25 SG, RG

4,1718

(Sumber : Bina Marga No. 1 /Mn/Bm/83: Mst – 10)

Dari beberapa analisis tersebut, selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung traffic design dengan rumus sebagai berikut :



…………………………………(1)

Dimana :W18 = Traffic design pada lajur lalu lintas, Equivalent single axel load LHRj = jumlah lalu lintas harian rata-rata 2 arah untuk kendaraan jenis jVDFj = Vehicle damage factor untuk jenis jDD = Faktor distribusi arahDL = Faktor distribusi lajurN1 = Lalu lintas pada tahun pertama jalan dibukaNn = Lalu lintas pada akhir umur jalanSehingga didapatkan nilai W 18 sebagai berikut:

Tabel 4. Tabel Perhitungan ESAL dengan Ms. ExelVDF LHR Dd DL W18

0,0005 2019

0,5 0,9 165,810375

0,2174 1403

0,5 0,9 50098,25385

0,2174 735 0,5 0,9 26245,343250,2174 951 0,5 0,9 33958,260450,3006 108

20,5 0,9 53422,1811

24,1590 4940

0,5 0,9 19602491,81

27,4160 334 0,5 0,9 1504028,05239,0830 5 0,5 0,9 32096,9137541,7180 14 0,5 0,9 95930,541

Jumlah 21398437,16

2. ReabilityTabel 5. Reability (R) : AASHTO 2009

Klasifikasi jalan yang digunakan dalam analisis ini adalah arteri urban (80-99)a. Standard Normal Deviation

Dari data ditas diperoleh hasil sebagai berikut :


No. KlasifikasiJalan Reability (R)Urban Rural

1 JalanTol 85 – 99,9 80 – 99,92 JalanArteri 80 – 99 75 – 953 JalanKolektor 80 – 95 75 – 954 JalanLokal 50 – 80 50 – 80


Tabel 6. Hasil Reliability dan Standard Normal DeviationR(%) ZR

80 -0,84189,5 -1,257599 -2,327

b. Standard Deviation (So)Standard deviation untuk rigid pavement : S o = 0,30-0,40 (AASHTO, 2009)

3. Serviceability lossStandard deviation untuk rigid pavement : S o = 0,30-0,40(AASHTO, 2009)Terminal serviceability index : pt = 2,5 (AASHTO, 2009)Initial serviceabilit : p o = 4,5 (AASHTO, 2009)Total loss of serviceability : ∆PSI = p o – p t =2…….............................................(2)Tabel 7. Parameter desain R, ZR, So

No Parameter Angka Tengah

Batas Bawah

Batas Atas

1 Reliability (R) 89,5 80 992 Standard Normal

Deviation (ZR)-1,2575 -0,841 -2,327

3 Standard lDeviation (So)

0,35 0,30 0,40

(Sumber: AASHTO 2009)

4. California Bearing Ratio (CBR)Spesifikasi jalan mensyaratkan CBR tanah minimum 6%, makaModulus of subgrade reaction (k) :a. CBR = 6

k = = = = 464 pci .........................................................(3)

Rigid Pavement menggunakan Wet Loan Concrete dibawah plat beton tebal 7 cm. Koreksi effective modulus of subgrade reaction, didapat k=160 pci.



Gambar 1. Grafik Grafik CBR(Sumber : AASHTO 2009, halaman II-42)

b. CBR = 5Spesifikasi jalan mensyaratkan CBR tanah minimum 6%, maka Modulus of subgrade reaction (k) :

k = = = = 387 pci .........................................................(4)

Rigid Pavement menggunakan Wet Loan Concrete dibawah plat beton tebal 7 cm. Koreksi effective modulus of subgrade reaction, didapat k=130 pci.




c. CBR = 4Spesifikasi jalan mensyaratkan CBR tanah minimum 6%, maka Modulus of subgrade reaction (k) :

k = = = = 309 pci .........................................................(5)

Rigid Pavement menggunakan Wet Loan Concrete dibawah plat beton tebal 7 cm. Koreksi effective modulus of subgrade reaction, didapat k=110 pci


5. Kuat Tekan BetonDi Indonesia yang menjadi ketentuan parameter utama adalah flexural strength yaitu Sc’ = 45 kg/m2. Maka perlu dicari nilai kuat tekan beton dengan persamaan sebagai berikut :

fr = 0,70 .........................................................................................(6)

Dimana fr = Flexural strength = S c ’fc’ = Kuat tekan beton

Sc’ = 45 kg/m2 = 45 x 0,084 = 3,8 Mpa = fr ............................................(7)

fr = 0,70 .........................................................................................(8)

3,78 = 0,70 ........................................................................................(9)

fc’ = 29,16 Mpa = = 34,14 kg/m2 ..................................................(10)



Jika ditinjau dengan menggunakan fc = 375 kg/m2

fc = 375 x 0,084 = 31,5 Mpa ...............................................................(11)

fr = 0,70 = 0,70 = 3,93 Mpa = 3,93 x 0,084 = 46,77

kg/m2...................................................................................................................(12)

Dari pendekatan diatas, diperoleh tabel sebagai berikut:Tabel 8. Hasil Perhitungan Kuat Tekan Beton

No Kuat Tekan (kg/m2) Flexural Strength (kg/m2)

1 34,14 452 350 45,183 375 46,77

Modulus Elastisitas Beton (Ec)fc’ = 350x 14,22 = 4977 psi ..............................................................(13)

Ec = 57000 = 57000 = 4.020.000 psi ............................(14)

6. Flexural StrengthFlexural Strength (modulus of rupture) ditetapkan sesuai spesifikasi pekerjaan. Di Indonesia umumnya digunakan Sc’ = 45 kg/ cm2.

7. Drainage CoefficientBerdasarkan pendekatan hidrologi di Indonesia dan dari literatute serta sumber yang ada, nilai drainage coefficient dapat didekati.a. Penetapan variabel prosen perkerasan terkena air

Koefisien pangaliran (C) :Tabel 9. Tabel koefisien pengaliran

Koefisien Pengaliran

C 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

Binkot jalan beton dan

aspal

0.70-0.95

Imam Subarkah

jalan aspal

0.70-0.95

T jalan beton

0.80-0.95

Interval C terpilih

0.80-0.95

T C yang mewakili

0.875


keterangan:



T jam = 3 jam per hariT hari = 103 hari hujan dalam setahunC = 0,875 = 87,5 %

WL = 100 – C =100 – 87,5 = 12,5 % .....................................................(15)

Pheff = x x 125 x 100 = 44 % ........................................................(16)

Dengan dasar pendekatan tersebut, maka dapat digunakan angka presentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat saturated< 1%.1) Penetapan variable mutu drainase

Pendekatan dengan lama dan frekuensi hujan, yang rata-rata terjadi kurang dari 3 jam per hari dan jarang sekali terjadi hujan terus menerus selama 1 minggu, dapat diambil pendekatan drainase.Tabel 10. Koefisien drainasi


Untuk kondisi ini, diambil quality of drainage : Fair-good2) Penetapan drainage coefficient

Persen perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat saturated< 1% Mutu drainase :fair-goodDari pendekatan 2 variabel diatas didapat drainage coefficient : Cd = 1,15

Tabel 11. Tabel drainage coefficient


Percent of time pavement structure is exposed to moisture levels approaching saturation

Quality of Drainage < 1 % 1-5 % 5-25 % > 25 %

Exellent 1,25-1,20 1,20-1,15 1,15-1,10 1,10Good 1,20-1,15 1,15-1,10 1,10-1,00 1,00Fair 1,15-1,10 1,10-1,00 1,00-0,90 0,90Poor 1,10-1,00 1,00-0,90 0,90-0,80 0,80Very poor 1,00-0,90 0,90-0,80 0,80-0,70 0,70


Drainage coefificient Cd 1,10 1,15 1,20

Good 1,15-1,20

Fair 1,10-1,15

Interval Cd 1,15

Cd yang mewakili 1,15 1,15


8. Load Transfer CoefficientPenetapan pendekatan parameter load transfer menurut AASHTO 2009, meliputi :a. Joint and dowel, J = 2,5 – 3,1b. Overlay design, J = 2,2 – 2,6

Tabel 12. Tabel Load TransferPavement

TypeNilai

J2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1

Plain Joited & Jointed

Reinfereed

2,5-3,1

Overlay Design

2,2-2,6

Interval J Terpilih

2,5-2,6

J yang Mewakili

2,55

2,25


Load transfer coefficient, diambil J = 2,55



Tabel 13. Rangkuman Parameter Desain Tebal Pelat Beton Rigid PavementNo. Parameter Satuan Angka tengah Batas bawah Batas atas

1. Umur Rencana Tahun 10 10 10

2. Lalu Lintas, ESAL - 21398437,16 21398437,16 21398437,16

3. Terminal

Serviceability (pt)

- 2,5 2,5 2,5

4. Initial Serviceability

(po)

- 4,5 4,5 4,5

5. Serviceability loss :

∆PSI = po – pt

- 2 2 2

6. Reliability (R) % 89,5 80 99

7. Standard Normal

deviation (ZR)

- -1,2575 -0,841 -2,327

8. Standard Deviation

(So)

- 0.35 0,30 0,40

9. CBR % 5 4 6



10. Modulus Reaksi

Tanah Dasar (k)

Pci 130 110 160

11. Kuat Tekan (fc’) kg/cm2 350 350 350

12. Modulus Elastisitas

Beton (Ec)

Psi 4.020.000 4.020.000 4.020.000

13. Flexural Strenght

(S’c)

Psi 640 640 640

14. Drainage Coefficient

(Cd)

- 1,15 1,10 1,20

15. Load Transfer

Coefficient (J)

- 2,55 2,50 2,60

Rumus Tebal Plat1. Rumus persamaan tebal plat :

Log10 w18 = ZR S0 + 7,35 LOG 10 (D + 1) – 0,06 + + (4,22 – 0,32

pt) x log 10 ...................................................................(17)

Log10 21398437,16 = (-1,2575 x 0,35) + 7,35 log10 (D+1) – 0,06 + +

+ (4,22 – ( 0,32 x2,5 ) ) x log 10

.........................................................................................................................

(18)

2. Tabel hasil perhitungan tebal plat dengan Ms. Exel



Tabel 14. Hasil Tebal Plat Menggunakan Perhitungan Ms. ExelD 24 9,448818898 inch

W18 21398437,16

ZR -1,2575

S0 0,35

PSI 2

PO 4,5

P 2,5

Sc' 640 Pci

Cd 1,15

J 2,55

Ec 4020000 Psi

K 130 pci

SIMPULAN1. Parameter Tebal Plat Rigid Pavement

a. Traffic Design ( Annalisis lalu-lintas/Dsain ESAL ) diperoleh sebesar 21398437, 16

b. Reliability diperoleh sebesar 89,5 %c. Serviceability loss diperoleh sebesar 2,00d. California Bearing Ratio, (CBR)e. CBR 6 = 160 pcif. CBR 5 = 130 pcig. CBR 4 = 110 pcih. Kuat tekan beton yang digunakan adalah 350 kg/cm2

i. Flexural strength yang digunakan adalah 640 psij. Drainage coefficient diperoleh sebesar 1,15k. Load transfer coefficient yang digunakan sebesar 2,55

2. Tebal plat Rigid Pavement



Dari persamaan tebal plat (D) dengan parameter diatas diperoleh tebal plat sebesar 9,449 inch atau 24 cm.

DARTAR RUJUKAN

[1] AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Official,Guide for Design of Pavement Structures 2009.

[2] Rizzak Fuadhi, dkk, 2012, Makalah Konstruksi Jalan Kekerasan Jalan (Rigid Pavement)

[3] Puguh Samudro, dkk, 2011, Makalah Konstruksi Jalan Perkerasan Jalan (Rigid Pavement)


konstruksi jalan

Engineering