Diketahui : Jalan tipe = 4/2 D, dengan lebar lajur = 3,5 m JSKN
= 5671098 sumbu/lajur rencana/umur rencana
CBRsegmen = 8 % Umur Rencana= 15 tahun
Jawab : Menentukan nilai parameter yang akan digunakan untuk merancang tebal perkerasan kaku :
Jenis Perkerasan Kaku Perkerasan beton semen dibedakan ke dalam 3 jenis :
-
Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan (BBTT) jenis perkerasan beton semen yang dibuat tanpa tulangan dengan ukuran pelat
mendekati bujur sangkar, dimana panjang dari pelatnya dibatasi oleh adanya sambungansambungan melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini berkisar antara 4-5 meter. -
Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (BBDT) jenis perkerasan beton yang dibuat dengan tulangan, yang ukuran pelatnya
berbentuk empat persegi panjang, dimana panjang dari pelatnya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini berkisar antara 8-15 meter. -
Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan (BMDT) jenis perkerasan beton yang dibuat dengan tulangan dan dengan panjang pelat
yang menerus yang hanya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan muai melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini lebih besar dari 75 meter. Jenis perkerasan menggunakan tipe Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (BBDT).
Ruji (Dowel) Sepotong baja polos lurus yang dipasang pada setiap jenis sambungan melintang
dengan maksud sebagai sistem penyalur beban, sehingga pelat yang berdampingan dapat bekerja sama tanpa terjadi perbedaan penurunan yang berarti. Perkerasan menggunakan ruji (dowel).
Tebal Lapis Pondasi Bawah Minimum dan CBR Efektif Untuk menentukan tebal lapis pondasi bawah minimum digunakan grafik
hubungan tebal lapis pondasi bawah minimum dengan jumlah repetisi sumbu :
Sedangkan untuk menentukan CBR efektif, digunakan grafik hubungan CBR efektif dengan CBR rencana :
Maka, didapat : tebal lapis pondasi bawah minimum = 100 mm = 10 cm CBR efektif = 20%
Faktor Keamanan Beban (FKB) Pada penentuan beban rencana, beban sumbu dikalikan dengan faktor keamanan
beban (FKB). Faktor keamanan beban ini digunakan berkaitan adanya berbagai tingkat realibilitas perencanaan seperti telihat pada tabel dibawah :
Karena penggunaan jalan arteri maka diambil nilai FKB = 1,1
Bahu Jalan Bahu dapat terbuat dari bahan lapisan pondasi bawah dengan atau tanpa lapisan
penutup beraspal atau lapisan beton semen. Perbedaan kekuatan antara bahu dengan jalur lalu-lintas akan memberikan pengaruh pada kinerja perkerasan. Hal tersebut dapat diatasi dengan bahu beton semen, sehingga akan meningkatkan kinerja perkerasan dan mengurangi tebal pelat yang dimaksud dengan bahu beton semen dalam pedoman ini adalah bahu yang dikunci dan diikatkan dengan lajur lalu-lintas dengan lebar minimum 1,50 m, atau bahu yang menyatu dengan lajur lalu-lintas selebar 0,60 m, yang juga dapat mencakup saluran dan kereb. Perkerasan menggunakan bahu jalan.
Lapis Pemecah Ikatan Pondasi dan Pelat ()
Perencanaan ini didasarkan bahwa antara pelat dengan pondasi bawah tidak ada ikatan. Jenis pemecah ikatan dan koefisien geseknya dapat dilihat pada tabel dibawah :
Diambil nilai = 1,5
Kuat Tarik Lentur (fcf) Kekuatan beton harus dinyatakan dalam nilai kuat tarik lentur (flexural strength)
umur 28 hari, yang didapat dari hasil pengujian balok dengan pembebanan tiga titik (ASTM C-78) yang besarnya secara tipikal sekitar 3–5 Mpa. Diambil nilai fcf = 4,25 Mpa
Tegangan Ekivalen (TE) dan Faktor Erosi (FE)
Dari tabel diatas, didapat : Tegangan Ekivalen (TE)
Faktor Erosi (FE) dengan ruji
STRT =
1,1
1,95
STRG =
1,65
2,56
SGRG =
1,38
2,57
STrRG=
1,12
2,59
Perhitungan tebal beton dan analisis fatik dan erosi perkerasan kaku : Data dan nilai – nilai parameter yang didapat : Jenis perkerasan = BBDT
FKB
= 1,1
Pakai ruji (Dowel)
= 1,5
Dengan bahu jalan
fcf
= 4,25 MPa
Pondasi bawah = 10 cm CBR efektif
= 20%
Tebal Beton Untuk mencari tebal beton, digunakan grafik perencanaan jika fcf = 4,25 Mpa,
FKB
= 1,1, dan pakai ruji (Dowel), seperti grafik dibawah :
Dari grafik diatas, ditaksir tebal beton = 170 mm = 17 cm
Analisis Fatik dan Erosi Tebal pelat taksiran dipilih dari total fatik serta kerusakan erosi yang dihitung
berdasarkan komposisi lalu-lintas selama umur rencana. Jika kerusakan fatik atau erosi lebih dari 100%, maka tebal taksiran dinaikan dan proses perencanaan diulangi. Tebal rencana adalah tebal taksiran yang paling kecil yang mempunyai total fatik dan atau total kerusakan erosi lebih kecil atau sama dengan 100%.
Diketahui : Tegangan Ekivalen (TE)
Faktor Erosi (FE) (dengan ruji)
STRT =
1,1
1,95
STRG =
1,65
2,56
SGRG =
1,38
2,57
STrRG=
1,12
2,59
Maka, Faktor Rasio Tegangan (FRT) dapat diketahui : FRTSTRT =
=
= 0,258
FRTSTRG =
=
= 0,388
FRTSGRG =
=
= 0,324
FRTSTrRG =
=
= 0,263
Jumah Roda pada sumbu:
STRT = 2 buah
SGRG = 8 buah
STRG = 4 buah
STrRG = 12 buah
Tabel Hasil dari Analisa Fatik dan Erosi Beban Jenis Sumbu FKB Sumbu (kN)
STRT
STRG
Beban Repetisi Rencana beban Peryang roda terjadi (kN) 22,99 71176
Faktor Tegangan dan Erosi
Analisa Fatik
TT
Persen Rusak (%) 0
76587
TT
24,34
82822
1,1
23,13
63
1,1
58
Analisa Erosi
TT
Persen Rusak (%) 0
0
TT
0
TT
0
TT
0
163998
TT
0
TT
0
34,65
109881
TT
0
TT
0
1,1
31,90
120704
TT
0
TT
0
54
1,1
29,70
159410
TT
0
TT
0
51,75
1,1
28,46
257173
TT
0
TT
0
53,1
1,1
29,21
151644
TT
0
TT
0
54
1,1
29,70
46823
TT
0
TT
0
57,4
1,1
31,57
63058
TT
0
TT
0
45
1,1
24,75
23294
TT
0
TT
0
47,25
1,1
25,99
66587
TT
0
TT
0
55
1,1
30,25
109881
TT
0
TT
0
60
1,1
33,00
109881
TT
0
TT
0
46
1,1
25,30
130704
TT
0
TT
0
52
1,1
28,60
157056
TT
0
TT
0
44,7
1,1
24,59
243760
TT
0
TT
0
46,35
1,1
25,49
171409
TT
0
TT
0
65,25
1,1
35,89
44117
TT
0
TT
0
65,25
1,1
35,89
109881
TT
0
TT
0
47,25
1,1
25,99
13353
TT
0
TT
0
69,7
1,1
19,17
71176
TT
0
TT
0
81,3
1,1
22,36
76587
TT
0
TT
0
73,8
1,1
20,30
82822
TT
0
TT
0
70,1
1,1
19,28
163998
TT
0
TT
0
105
1,1
28,88
89881
200000
44,94
1500000
5,99
96,7
1,1
26,59
100704
900000
11,19
3000000
3,36
90
1,1
24,75
179410
4000000
4,49
5000000
3,59
60
1,1
16,50
43294
TT
0
TT
0
63,5
1,1
17,46
140704
TT
0
TT
0
66
1,1
18,15
157056
TT
0
TT
0
74,5
1,1
20,49
343760
TT
0
TT
0
77,3
1,1
21,26
181409
TT
0
TT
0
108,8
1,1
29,92
33117
90000
36,80
1000000
3,31
78,8
1,1
21,67
35353
TT
0
TT
0
41,8
1,1
48,75
1,1
26,81
44,25
1,1
42,05
TE = 1,1 FE = 1,95 FRT = 0,258
TE = 1,65 FE = 2,56 FRT = 0,388
Repetisi Ijin
Repetisi Ijin
SGRG
STrRG
103,5
1,1
14,23
257173
TT
0
TT
0
106,2
1,1
14,60
151644
TT
0
TT
0
108
1,1
14,85
46823
TT
0
TT
0
114,8
1,1
15,79
63758
TT
0
TT
0
90
1,1
12,38
33294
TT
0
TT
0
104.
1,1
14,30
33294
TT
0
TT
0
198,6
1,1
27,31
343760
TT
0
2000000
17,19
206
1,1
28,33
191409
TT
0
1000000
19,14
145
1,1
19,94
119881
TT
0
TT
0
157,5
1,1
14,44
76587
TE = 1,12
TT
0
TT
0
217,5
1,1
19,94
42117
FE = 2,56
TT
0
TT
0
217,5
1,1
19,94 TOTAL
118885
FRT = 0,263
TT
0
TT
0
TE = 1,38 FE = 2,57 FRT = 0,324
97,42% 100%
100%
Keterangan : TE = tegangan ekivalen; FRT = faktor rasio tegangan; FE = faktor erosi; TT = tidak terbatas
Karena % rusak fatik dan erosi lebih kecil sama dengan 100%, maka tebal pelat beton diambil 170 mm = 17 cm.
Contoh Perhitungan : Jenis Sumbu STRG ; dengan jumlah roda = 4 buah, dan beban sumbu = 105 kN FKB = 1,1 Beban Rencana per-roda =
=
Repetisi Beban yang terjadi
= 89881
Tegangan Ekivalen (TE)
= 1,65
Faktor Erosi (FE)
= 2,56
= 28,88 kN
Faktor Rasio Tegangan (FRT) = 0,388 Setelah diketahui Beban rencana per-roda, FE, dan FRT, maka nilai repetisi ijin fatik dan erosi, dan juga nilai persen rusak fatik dan erosi dapat ditentukan dengan nomogram di halaman berikutnya :
-
Repetisi Ijin Analisa Fatik
Nomogram analisa fatik dengan repetisi beban ijin berdasarkan Faktor Rasio Tegangan (FRT), dengan atau tanpa bahu jalan
Maka didapat : Nilai Repetisi Ijin = 200000 kN Nilai Persen Rusak (%) = =
= 44,94%
-
Repetisi Ijin Analisa Erosi
Nomogram analisa erosi dengan repetisi beban ijin berdasarkan Faktor Erosi (FE), dengan bahu jalan
Maka didapat : Nilai Repetisi Ijin = 1500000 kN Nilai Persen Rusak (%) = =
= 5,99%
Perhitungan Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT) Untuk menghitung luas penampang tulangan BBDT, digunakan rumus seperti berikut ini :
As =
Dimana : As
= luas penampang tulangan baja (mm2/m’)
= koefisien gesek antar pelat beton dengan pondasi bawah
L
= jarak antara sambungan yang tidak diikat dan/atau tepi bebas pelat (m)
M
= berat per satuan volume pelat (kg/m3)
g
= gravitasi (m/det2)
h
= tebal pelat beton (m)
fs
= kuat tarik ijin tulangan (MPa), biasanya 0,6 x tegangan leleh (fy)
Diketahui : Tebal pelat beton (h) = 170 mm = 17 cm = 0,17 m Lebar pelat beton = 4 x 3,5 (untuk 4 lajur) Panjang pelat beton (L) = 8 m ~ 15 m, diambil 15 m = 1,5 fy = 240 MPa , maka fs = 0,6 x fy = 0,6 x 240 = 144 MPa Berat isi beton (M) = 2400 kg/m3 Gravitasi (g) = 9,81 m/det2
Jawab : -
Tulangan Memanjang Asperlu =
=
= 312,694 mm2/m’
Asmin = 0,14% x luas pelat = 0,0014 x 170 x 1000 = 170 mm2/m’ Asmin < Asperlu -
Tulangan Melintang Asperlu =
=
= 291,85 mm2/m’
Asmin = 0,14% x luas pelat = 0,0014 x 170 x 1000 = 170 mm2/m’ Asmin < Asperlu Karena hasil tulangan memanjang dan melintang hampir sama, sehingga dapat digunakan tulangan polos anyaman las (wire mesh) bujur sangkar. Hal ini terjadi karena pelat beton hampir bujur sangkar yaitu 14 m x 15 m. Maka, digunakan wire mesh 9 mm - 200 mm (sesuai tabel) As = 318 mm2/m’ (melintang dan memanjang) > 312,694 mm2/m’ atau 291,85 mm2/m’
Ukuran dan berat tulangan polos anyaman las (wire mesh)
Penampang melintang tebal perkerasan
Tebal pelat beton (h) = 170 mm = 17 cm Tulangan polos 9 mm – 200 mm dengan ruji (dowel) Selaput pemisah antara ruji dan beton 200 mm h = 17 cm
200 mm Beton Semen
Tanah Dasar tulangan polos 9 mm
Sumber : Pedoman Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen Bina Marga 2002
