Analisis Desain Perkerasan Kaku Berdasarkan AASHTO 1993 + Rigid Pavement ARI SURYAWAN (hal. 213) Data - Data yang diperlukan : • Umur rencana = 20 tahun • CBR tanah dasar = 6 % • Kuat tarik lentur (fcf) = 4.0 Mpa • Faktor distribusi arah (Dd) = 0.5 • Faktor distribusi lajur (DL) = 100 % • fc' Pelat Beton = 350 kg/cm² = 34.3 Mpa = 4978 Psi • Lalu lintas, ESAL (Wt) = 53,340,025 • Data lalu lintas harian rata - rata : Mobil penumpang = 1062 kendaraan/hari Bus = 553 kendaraan/hari Truk 2 as kecil = 495 kendaraan/hari Truk 2 as besar = 105 kendaraan/hari Truk 3 as = 52 kendaraan/hari Truk gandeng = 35 kendaraan/hari Pertumbuhan lalu lintas (i) = 5% Faktor lalu lintas rencana = 0.7 Direncanakan perkerasan beton semen untuk jalan 2 lajur 1 arah untuk jalan arteri. • Terminal serviceability (Pt) = 2.5 Nilai Pt = 2.5 untuk jalan kolektor primer dan semua tipe jalan arteri. • Initial serviceability (Po) = 4.5 (Berdasarkan AASHTO 1993,nilai Po untuk perkerasan kaku adalah 4.5 ) • Serviceability loss , ΔPSI = 2 Untuk mendapat nilai ΔPSI menggunakan persamaan ΔPSI = Po Pt • Realibility , R = 90% Nilai R ditentukan berdasarkan fungsi jalan tol sebagai penghubung antar provinsi/antar kota besar dan berada di aderah pedesaan/pinggir kota (rural) • Standar normal deviation , ZR = -1.282 • Standar deviation , (So) = 0.35 Berdasarkan AASHTO 1993, nilai Standart deviation (So) untuk perkerasan kaku antara 0.30 - 0.40 maka diambil : 0.35 • Modulus reaksi subgrade (k) Dengan menggunakan data - data diatas maka nilai k dapat berdasarkan AASHTO 1993, nilai modulus reaksi tanah dasar (k) ditentukan apakah menggunakan subbase atau tidak. Pada perencanaan ini digunakan subbase Lean Mix Concrete (LMC). Data-data yang digunakan untuk menentukan nilai k sebagai berikut : • MR = 9000 Psi Nilai CBR tanah dasar sebesar = 6% maka nilai MR bisa didapatkan dengan meng gunakan rumus berikut: MR = 1500 x CBR MR = 1500 x 6 = maka didapat nilai MR sebesar =
9000 Psi 9000 Psi
•
ESB = 500000 Psi (Karena LMC merupakan campuran semen agregat (cement aggregate mixtures). • Perhitungan ESAL Gjt = ((1+i)UR-1)/I = 33.1 ESAL = fd x Gjt x 365 x Ni x FEi Perhitungan nilai ESAL berdasarkan jenis kendaraan Jenis Kendaraan 1
Jml
konf. Beban sumbu (ton)
konf. Beban sumbu (kip)
Smb
RD
RB
RGD
RGB
RD
RB
RGD
RGB
2
3
4
5
6
3
4
5
6
Mobil penumpang
2
1
1
-
-
2.25
2.25
-
-
Bus
2
3
5
-
-
6.75
11.25
-
-
Truk 2 as kecil
2
2
4
-
-
4.50
9.00
-
-
Truk 2 as besar
2
5
8
-
-
11.25 18.00
-
-
Truk 3 as
2
6
14
-
-
13.50 31.50
-
-
Truk gandeng
4
6
14
5
6
13.50 31.50 11.25 13.50
Ket : RD= Roda depan, RB= Roda belakang, RGD= Roda gandeng depan, RGB= Roda gandeng belakang.
Jenis Kendaraan 1
Faktor
Lalin
Jml
Skrg
Smb Pertumbuhan
2
3
4
Lalu Lintas
ESAL
ESAL
Rencana
Faktor
Rencana
5
6
7
Mobil penumpang
1062
0
33.06
-
0.0004
-
Bus
553
1106
33.06
20217372.78
0.207
4184996.165
Truk 2 as kecil
495
990
33.06
16198875
0.091
1474097.625
Truk 2 as besar
105
210
33.06
728875
1.081
787913.875
Truk 3 as
52
104
33.06
178764.4444
1.838
328569.0489
140
33.06
161972.2222
2.188
354395.2222
Truk gandeng
35
Total
Jenis Kendaraan
7129971.936
2550
Lalin
VDF
DD
Skrg
DL
Hari dalam
%
setahun
W18
2
3
4
5
6
7
Mobil penumpang
1062
0.00
0.50
1.00
365
43.71
Bus
553
0.08
0.50
1.00
365
8018.36
Truk 2 as kecil
495
0.03
0.50
1.00
365
2270.97
Truk 2 as besar
105
0.55
0.50
1.00
365
10616.06
Truk 3 as
52
3.10
0.50
1.00
365
29452.63
Truk gandeng
35
4.67
0.50
1.00
365
29826.77
1
Total
80228.50
80228.50 Dari perhitungan diatas, didapatkan nilai W18 dalam 1 tahun = ESAL. Lalu lintas yang digunakan pada perencanaan tebal untuk perkerasan kaku adalah lalu lintas kumulatif selama umur rencana. Secara numerik rumusan lalu lintas ini adalah sebagai berikut : n Wt = W18 x (1+g) -1 = 53,340,025 g Jadi, didapat nilai lalu lintas kumulatif selama umur rencana = •
Menentukan Modulus reaksi subgrade (k) - Tebal subbase yang digunakan adalah sebesar 6 inch = ditentukan dengan menggunakan diagram berikut :
53,340,025
152 mm.
Diagram untuk menentukan modulus reaksi subgrade (k) Berdasarkan diagram diatas maka didapat nilai k sebesar = • -
-
-
-
800 pci.
Menentukan Tebal Slab berdasarkan Metode AASHTO Modulus elastisitas beton (Ec) = 4021694 psi Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang) yang mengacu pada AASHTO 1993, nilai modulus elastisitas beton (Ec) diasumsikan = 4E+06 psi. Moduli of rupture (Sc) = 650 psi = 4.48 Mpa = 45.7 kg/cm² Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang) yang mengacu pada Portland Cement Association Method. Nilai Moduli of rupture (Sc') untuk beton normal sebesar = 650 psi = 4.48 Mpa Drainage coefficient (Cd) = 1.2 Berdasarkan AASHTO yang mengacu pada AASHTO Road Test, untuk perkerasan kaku maka nilai Cd = 1.2 Load transfer coefficient (J) = 2.55 Berdasarkan AASHTO yang mengacu pada AASHTO Road Test, untuk perkerasan kaku tipe perkerasan beton semen tanpa tulangan dengan sambungan maka nilai J= 2.55 Dengan menggunakan data - data diatas dan nomogram perkerasan kaku berdasarkan metode AASHTO maka tebal slab bisa ditentukan. Berikut adalah nomogram perkerasan kaku berdasarkan metode AASHTO :
Nomogram Perkerasan Kaku AASHTO Berdasarkan nomogram diatas maka didapat tebal pelat sebesar =
10.5 inch
=
267 mm.
27
•
Hasil Desain Struktur Perkerasan Kaku berdasarkan AASHTO 1993 (Reinforcement Design) Untuk rincian desain pada perkerasan beton bersambung tanpa tulangan menurut AASHTO 1993 adalah sebagai berikut : - Lebar pelat = 4.5m @ 2 lajur - Tebal pelat = 267 mm - Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H Huang), perencanaan batang pengikat menggunakan rumus berikut : Dimana : As = luas tulangan yang diperlukan (mm2/m lebar) F = koefisien gesekan antara pelat beton dengan lapisan dibawahnya. L' = jarak antar sambungan (m) h = tebal pelat (m) fs = tegangan tarik baja (Mpa) Data - data perencanaan yang dibutuhkan untuk merencanakan batang pengikat ada sebagai
berikut : fs = L' = h = fa = ɣ'c =
33000 psi 3.6 m 267 mm 1.5 0.09 pci
= =
142 in 10.5 in
=
23.6 kN/m3
maka perhitungan untuk batang pengikat : ɣ'c As = h L' fa = 0.09 10.5 142 fs 33000 =
1.5
0.005871 in2/in
Sumber : Pavement Analysis and Design Huang untuk menentukan jarak antar batang dihitung dengan membagi luasan batang pengikat (tie bars) no.04 dengan nilai As. Sehingga didapat jarak antar batang pengikat sebesar : s = 0.2 = 34.1 in = 865 mm 0.01 Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang), diameter dowel adalah =1/8 dari tebal slab maka diameter dowel adalah 1.31 in. ( 33.3 ) mm. atau bisa juga menggunakan do wel dengan diameter 1.4 in. ( 36 )mm. menurut PCA (Portland Cement Association). Tabel. Ukuran dan Jarak Batang Dowel yang Disarankan Dowel Tebal Perkerasan diameter Panjang Jarak Inch mm Inch mm Inch mm Inch mm 6 150 0.75 19 18 450 12 300 7 175 1 25 18 450 12 300 8 200 1 25 18 450 12 300 9 225 1.25 32 18 450 12 300 10 250 1.25 32 18 450 12 300 11 275 1.25 32 18 450 12 300 12 300 1.5 38 18 450 12 300 13 325 1.5 38 18 450 12 300 14 350 1.5 38 18 450 12 300 Sumber : Principles of Pavement Design by Yoder & Witczak,1997
•
Tie Bars Tie Bar dirancang untuk memegang plat sehingga teguh, dan dirancang untuk menahan gaya - gaya tarik maksimum. Tie bar tidak dirancang untuk memindahkan beban. Tie bar
mengacu pada Tabel 2.27 (Rigid pavement, Ari Suryawan, 2015). Tabel. Ukuran dan Jarak Batang Dowel yang Disarankan Dia Batang 1/2 in Dia Batang 5/8 in Teg. Tebal Jenis Kerja Perkerasan & Mutu Pjg Jarak max (in) Pjg Jarak max (in) baja Psi Inch mm In L.10ft L.11ft L.12ft In L.10ft L.11ft L.12ft 33000 Grad 6 150 25 48 48 48 30 48 48 48 e 40 7 175 25 48 48 48 30 48 48 48 8 200 25 48 44 40 30 48 48 48 9 225 25 48 40 38 30 48 48 48 10 250 25 48 38 32 30 48 48 48 11 275 25 35 32 29 30 48 48 48 12 300 25 32 29 26 30 48 48 48 Sumber : Rigid Pavement Ari Suryawan,2015
Kesimpulan : Berdasarkan metode yang dgunakan pada perhitungan diatas, didapatkan hasil tebal pelat beton 267 mm. dengan menggunakan lapis pondasi LMC (Lean Mix Concrete) adalah 10 cm dan juga lapis pondasi agregat kelas A = 15 cm. dengan sambungan dowel : 32 dengan panjang 450 sejarak 300 mm dengan sambungan tiebar : 13 dengan panjang 635 sejarak 813 mm
