DAFTAR PUSTAKA
1. Basuki, H. 2008. Merancang, Merencana Lapangan Terbang. Bandung:Penerbit PT.Alumni.
2. Horonjeff, R. dan McKevey, F. 1993. Perencanaan dan
Perancangan Bandar Udara. jilid ketiga, Jakarta:Penerbit
Erlangga.
3. FAA, Advisory Circular AC-150-5320-6E., 2009. Airport
Pavemnet Design And Evaluation. United State Of America.
4. FAA, Advisory Circular AC-150/5370-16., 2007. Rapid
Construction Of Rigid (Portland Cement Concrete) Airfield
Pavements. United State Of America.
5. FAA, Order 5300.7., 2005. Standard Naming Convention for Aircraft Landing Gear Configurations.United State Of America.
6. FAA, Advisory Circular AC-150/5300-13A., 2012. Airport
Design. United State Of America
11.Kosasih, D., 2005. Rekayasa Stuktur Dan Bahan Perkerasan. Catatan Kuliah Teknik Sipil Dan Lingkungan, Bandung: Penerbit ITB
12.Kosasih, D., 2005. Perancangan Perkerasaan Dan Bahan. Catatan Kuliah DepartemenTeknik Sipil, Bandung: Penerbit ITB
13.Kosasih, D., 2007. Analisis Desain Struktur Perkerasan Kaku
Landasan Pesawat Udara Dengan Menggunakan Program
Airfield. Jurnal Infrastruktur Dan Lingkungan, Volume 3,
Nomor 1, Halaman 36-44.
14.Kawa, I. et al., 2002. Implementation Of Rigid Pavement
Thickness Design For New Pavements. Federal Aviation
Administration Airport Technology Transfer Confrence, United State Of America.
15.Tipnis, M. Dan Patil, M., 2014. Design Program Based PCN
Evaluation Of Aircraft Pavements. FAA Worldwide Airport
Technology Transfer Conference, New Jersey, United State Of America
16.Roesler, J. et al., 2007. Effect Of Gear Positions On Airfield Rigid Pavement Critical Stress Locations. FAA Worldwide
17.Shafabakhsh, G. Dan Khasi, E., 2014. Effect of aircraft wheel
load and configuration on runway damages. Perodica
Polytechnica Civil Engineering, Halaman 85-94.
18.Prihatiningsih, A. Dan Itang, F., 2001. Desain Tebal
Perkerasan Kaku Lapangan Terbang Dengan Metode Portland
Cement Association. Jurnal teknik sipil universitas tarumanegara, No.2:227-237, Mei 2001.
19.Barman, M. Dan Pandey, B.B., 2008. Backcalculation Of
Layer Moduli Of Concrete Pavement By Falling Weight
Deflectometer. Paper No.545, Desember 2008.
20.Daggubati, S. et al. 2014. Runway design and structural design of an airfield pavement. e-ISSN: 2278-1684. Volume 11, halaman
10-27.
21.Cojocaru, R., 2011. The Design Of The Airport Rigid Pavement
Stucture. Gheorghe Asachi Technical Univrsity Of Lasi, April
2011.
22.Covatariu, G. et al. 2011. Design Of Airport Rigid Runway
Structure With Neural Network. Gheorghe Asachi Technical
University Of Lasi, September 2011.
23.Shafabakhsh. dan Kashi., 2015 Effect of Aircraft Wheel Load
and Configuration on Runway Damages. Periodica Polytechnica Civil Engineering, November 2014.
25. Jodi, W., 2015. Airport Of the World. Online, tersedia : http://worldairports.de/index_en.php. 7 maret 2015.
26.http://www.airliners.net , “Characteristic and History Aircraft “
BAB III
KARAKTERISTIK PESAWAT TERBANG
Pesawat terbang adalah alat transportasi udara yang dioperasikan untuk mengangkut penumpang maupun barang, dengan jumlah angkutan yang bervariasi sesuai dengan kapasitas pesawat. Berbeda dengan alat transportasi lain pesawat terbang dapat menjangkau tujuan dalam waktu yang lebih cepat dan membutuhkann sebuah lapangan terbang sebagai prasana transportasi. Jenis pesawat terbang berubah dan berkembang seiring dengan perkembangan teknologi dan material.
Perkembangan pesawat terbang terjadi pada seluruh komponen, yaitu pada material bahan dan mesin yang digunakan serta bentuk setiap sisi dari pesawat. Perubahan bentuk tersebut mempengaruhi karakteristik pesawat. Untuk keperluan desain perkerasan lapangan terbang, karateristik pesawat merupakan hal penting untuk diperkirakan. Karakteristik pesawat udara yang menjadi pertimbangan desain lapangan terbang adalah berat pesawat udara, dimensi pesawat udara dan konfigurasi sumbu roda pesawat udara.
III.1 Berat Pesawat
Setiap perkerasan berfungsi untuk menanggung beban kendaraan dengan berat tertentu yang beraktifitas diatasnya. Pada lapangan terbang, runway,taxiway dan apron di disain untuk menanggung beban pesawat dengan berat tertentu. “Berat pesawat penting untuk menentukan ketebalan dan kekuatan dari perkerasan
kemudian untuk pengaruh besar terhadap tingkat perencanaan seluruh properti bandara.” (Horonjeff et. Al : 2010). Keperluan mengetahui berat pesawat adalah sebuah tahap untuk perencanaan sebuah lapangan terbang, karena setiap pesawat meskipun dengan konfigurasi dan dari produk yang sama namun, memiliki berat yang berbeda-beda. Terdapat beberapa pengukuran berat guna untuk keperluan perencanaan dan sebagai bagian dari karakteristik pesawat.Menurut Heru Basuki (2008:10) ada 6 macam pengertian berat pesawat yaitu :
a. Operating Weight Empty adalah berat dasar pesawat, termasuk di
dalamnya crew, dan peralatan pesawat yang biasa disebut “No Go Item”
tetapi tidak termaksud bahan bakar dan penumpang/barang yang membayar.
Operating weight empty tidak tetap untuk pesawat-pesaawat komersiil,
besarnya tergantung konfigurasi tempat duduk.
b. Payload adalah produksi muatan (barang/penumpang) yang membayar,
diperhitungkan menghasilkan pendapatan bagi perusahaan termaksud didalamnya penumpang, barang, surat-surat, paket-paket, excess bagasi.
Maximum Structural Payload adalah muatan maximum yang diizinkn
untuk tipe pesawat itu oleh direktorat jendral perhubungan udara, sertifikat muatan maximum bisa untuk penumpang/barang bisa untuk keduanya, tercantum dalam izin yang dikeluarkan.
Maximum payload yang dibawa biasanya lebih kecil dari maximum
Biasanya pada pesawat-pesawat penumpang susunan kursinya barang tertentu horizontal juga perbekalan dan peturasan yang membutuhkan ruangan.
c. Zero Fuel weight adalah batasan berat, spesifik pada tiap jenis pesawat,
diatan batasan berat itu tambahan berat harus berupa bahan bakar, sehingga ketika pesawat sedang terbang, tidak terjadi momen lentur yang berlebihan pada sambungan.
Sayap pesawat berupa rongga-rongga yang berhubungan seperti bejana berhubungan, waktu pesawat sedang miring kesamping cairan bahan bakar tidak terkumpul ke satu sisi melainkan tetap terbagi rata.
d. Maximum Ramp weight adalah berat maximum pesawat diizinkan untuk
taxi. Pada saat pesawat taxing dari apron menuju ujung landas pacu dan berjalan dengan kekuatan sendiri, membakar bahan bakar sehingga kehilangan berat.
Selisih dan perbedaan maximum ramp weight sangat sedikit, hanya beberapa ratus kilogram saja.
e. Maximum Structural Landing Weight adalah kemampuan struktural
Bisa dimengerti bila main gear direncanakan untuk menahan berat yang pesawat, rata-rata masih dalam batas kemampuan material pembentuk pesawat.
Tidak ekonomis merencanakan main gear pesawat untuk menahan
maximum struktural take off weight, waktu mendarat sangat jarang terjadi
pesawat mendarat dengan berat maximum struktural take off weight. Bila terjadi ketika pesawat baru lepas landas dia harus kembali karena kerusakan, pilot pesawat harus terbang berputar-putar untuk membakar bahan bakar sampai berat tidak lebih dari maximum landing gear.
Disamping 6 hal mengenai pengukuran berat pesawat menurut horonjeff et al. (2010:61) terdapat lebih banyak istilah pengukuran berat pesawat yang berguna untuk keperluan desain, beberapa tambahannya yaitu :
a. The Maximum Structural Payload adalah beban maksimum dimana
pesawat tersebut telah disertifikasi untuk dijalankan, apakah beban merupakan penumpang, barang, atau kombinasi keduanya. Secara teoritis, payload struktural maksimum adalah perbedaan antara The Zero
Full Weight dan Operating Empty Weight. Maximum payload sebenarnya
keterbatasan ruang. Hal ini berlaku terutama untuk pesawat penumpang, di mana kursi dan barang-barang lainnya memakai sejumlah besar ruang b. Maximum Gross Take Off Weight adalah berat maksimum yang diizinkan
dengan melepas rem ketika lepas landas. Ini belum termasuk bahan bakar taxi dan run-up serta mencakup the operating empty weight, perjalanan dan cadangan bahan bakar, dan payload. Perbedaan antara maximum
gross take off weight dan maximum ramp weight sangat nominal, hanya
beberapa ribu pound untuk pesawat terberat. Berat kotor maksimum pendaratan sebenarnya bervariasi dengan kondisi atmosfer tertentu (yaitu, kepadatan udara, yang merupakan fungsi dari ketinggian lapangan maupun suhu udara sekeliling). Hal ini disebabkan fakta bahwa pada saat kerapatan udara rendah (seperti pada ketinggian tinggi dan / atau suhu tinggi), sebuah pesawat dengan berat tertentu mungkin tidak memiliki kekuatan mesin untuk mendapatkan take off, sementara pada berat yang sama beberapa pesawat mungkin mampu dengan kerapatan udara yang lebih tinggi, ditemukan di ketinggian rendah dan / atau suhu udara lebih rendah.
Setiap bagian dari istilah berat secara keseluruhan saling berkaitan dan penting untuk perkerasan, karena ketika berat pesawat tidak teerkordinasi secara tepat maka akan menimbulkan kerusakan pada perkerasan. Terutama jika terjadi kelebihan berat. Menurut FAA (2007:2) dalam Aircraft Weight and Balance
Handbook. Beberapa masalah yang disebabkan oleh kelebihan beban sebuah
a. pesawat akan membutuhkan kecepatan lepas landas yang lebih tinggi, yang menghasilkan lebih lama lepas landas.
b. baik tingkat dan sudut pendakian akan berkurang. c. plafon layanan akan diturunkan.
d. kecepatan jelajah akan berkurang. e. kisaran jelajah akan dipersingkat. f. kemampuan manuvernya akan menurun.
g. roll pendaratan yang lebih lama akan diperlukan karena kecepatan pendaratan akan lebih tinggi.
h. beban yang berlebihan akan dibebankan pada strukturnya, terutama roda pendaratan.
Kelebihan berat pesawat akan menimbulkan kerusakan ketika struktur perkerasan harus dipaksa untuk menampung beban diluar jangkauan. perkembangan pesawat dan munculnya pesawat baru yang mengalami peningkatan bobot pesawat tersebut merupakan masalah untuk perkerasan. maka ketepatan dalam mempertimbangkan berat pesawat dalam hal karakteristik pesawat akan menghindari perkerasan dari kerusakan dan dapat digunakan sesuai dengan umur rencana.
III.2 Dimensi Pesawat
Gambar 3.1 Dimensi Pesawat besar Sumber : FAA AC 150/5300-13A (2014)
Dimensi pesawat juga mengalami perubahan ketika terjadi perkembangan pesawat. Dimensi pesawat dapat berdampak pada penambahan berat pesawat. seperti pesawat terbaru jenis A-380 dan B-787 seperti yang terlihat pada gambar 3.3 dan 3.4 berikut :
Dimensi dari pesawat-pesawat tersebut memiliki ukuran untuk setiap bagian-bagiannya. Beberapa definisi untuk dimensi pesawat menurut Horonjeff et al. (2010:57-58) adalah sebagai berikut :
a. Panjang pesawat didefinisikan sebagai jarak dari ujung depan badan pesawat, atau badan utama pesawat, ke ujung belakang bagian ekor, yang dikenal sebagai ekor rakitan. Panjang pesawat digunakan untuk menentukan panjang area parkir sebuah pesawat, hanggar. Selain untuk bandara komersial, panjang pesawat terbesar untuk melakukan setidaknya lima keberangkatan per hari yang menentukan jumlah yang dibutuhkan untuk penyelamatan dan peralatan pemadam kebakaran pesawat di lapangan terbang.
b. lebar sayap pesawat didefinisikan sebagai jarak dari sayap ke sayap sayap utama pesawat. Lebar sayap pesawat yang digunakan untuk menentukan lebar area parkir pesawat dan jarak gate, serta menentukan lebar dan pemisahan landasan pacu dan taxiway di lapangan terbang. c. Ketinggian maksimum pesawat biasanya didefinisikan sebagai jarak dari
sebagai jarak antara roda luar dari roda pendaratan utama pesawat. Jarak sumbu roda dan jalur roda pesawat menentukan radius minimum berputar, yang pada gilirannya memainkan peran besar dalam desain turnoffs taxiway, persimpangan, dan daerah lain di sebuah lapangan udara yang membutuhkan pesawat untuk berputar.
e. Memutar radius adalah fungsi dari sudut depan roda kemudi. Semakin besar sudut, semakin kecil radius tersebut. Dari pusat putaran jarak ke berbagai bagian dari pesawat, seperti ujung sayap, bagian depan, atau ekor, mengakibatkan sejumlah radius. Radius terbesar adalah yang paling penting dari sudut pandang izin untuk bangunan atau pesawat yang berdekatan. Radius putar minimum sesuai dengan sudut maksimum kemudi roda depan yang ditentukan oleh produsen pesawat. Sudut maksimum bervariasi dari 60 ° sampai 80 °, untuk keperluan desain sudut kemudi dari sekitar 50 ° sering diterapkan.
Radius putar dari dalam pesawat terbang dapat dinyatakan menggunakan rumus berikut :
R180° putaran = b tan (90 - b) + t / 2 (2-1) dimana :
b = jarak sumbu roda dari pesawat t = jejak roda pesawat
b = maksimum sudut kemudi
memiliki kemampuan berputar gigi utama ketika membuat tikungan tajam
III.3 Konfigurasi Roda Pesawat
Pada bab sebelumnya telah dibahas bahwa beban pesawat di dasarkan pada berat kotor pesawat dan prosedur desain mengasumsikan 95% dari berat kotor
dilakukan oleh roda gigi pendaratan utama dan 5% dilakukan oleh roda gigi depan. “Konfigurasi roda pendaratan dan berat kotor pesawat merupakan bagian tidak
terpisahkan dari desain lapangan udara perkerasan dan sering digunakan untuk menggambarkan kekuatan perkerasan” (FAA Order 5300, 2005:1).
Kaitan ini dikarenakan roda pesawat berfungsi sebagai tempat mendistribusikan beban yaitu berat kotor pesawat, terhadap perkerasan. Roda pesawat memiliki penamaan untuk setiap konfigurasinya. “Dalam sejarahnya, kebanyakan pesawat udara yang digunakan geometri roda nya relatif sederhana seperti roda tunggal Berpenyangga atau dua roda berdampingan pada penyangga pendaratan” (Shafabakhsh dan Kashi, 2014:85). Pada FAA order 5300.7 (2005:1) dinyatakan bahwa sampai akhir 1980-an, sebagian besar pesawat sipil dan militer menggunakan tiga konfigurasi roda dasar: "roda tunggal" (satu roda per penyangga), "roda ganda" (dua roda berdampingan di setiap penyangga), dan "ganda tandem "(dua roda berdampingan diikuti oleh dua tambahan roda side-by-side). Jenis-jenis konfigurasi roda tersebut merupakan bentuk paling dasar.
pada pesawat agar beban terdistribusi merata dan menghindari tekanan yang tinggi pada pekerasan akibat beban roda. ”Sebagaimana pesawat menjadi lebih besar dan lebih berat, mereka membutuhkan roda tambahan untuk mencegah beban roda individu dari memberikan tekanan terlalu tinggi kedalam struktur perkerasan.” (Shafabakhsh dan Kashi, 2014:85). Hal ini juga dinyatakan dalam kutipan berikut “Secara khusus, lebih banyak roda pada roda pendaratan, semakin berat sebuah pesawat bisa dan masih akan didukung pada jalan, taxiway, atau landasan pacu dari kekuatan perkerasan diberikan” (Horonjeff et.al, 2010:61).
Penambahan konfigurasi roda ke bentuk yang lebih kompleks menuntut untuk sistem penamaan dikembangkan dan dikoordinasi agar terdapat penamaan yang seragam dari setiap jenis dan bentuk roda pendaratan seperti yang terlihat pada gambar 3.5 sampai 3.7.
“Konfigurasi roda pesawat merupakan faktor efektif dalam kerusakan”
(Shafabakhsh dan Kashi, 2014:88). Roda pesawat mendistribusikan beban dan menimbulkan kerusakan pada perkerasan. Semakin sedikit roda pesawat maka kerusakan yang ditimbulkan semakin besar. dari susunan roda dasar pada pesawat terbang seperti pada tabel 2.1 yaitu: single wheel, dual wheel, twin-tandem dan tandem. Terlihat pengaruh pengaruh susunan roda pada tekanan ban.
Tabel 2.1 Karakteristik Perwakilan Roda Pendaratan Pesawat Terbang
Sumber : Cojocaru (2011)
Ban diberlakukan untuk menanggung beban pesawat dalam waktu yang singkat sebelum akhirnya lepas landas. hal tersebut yang menyebabkan tekanan ban berhubungan dengan berat kotor pesawat dan susunan roda. Tekanan ban bervariasi antara 75 dan 200 PSI (516-1 380 kPa) tergantung pada konfigurasi roda dan berat kotor. perkembangan nilai definisi tekanan ban berkembang seiring kemajuan teknologi pesawat terbang. Pada FAA AC 150/5320-6E (2009:14) menyatakan bahwa “Tekanan ban bervariasi tergantung pada
konfigurasi roda, berat kotor, dan ukuran ban. Tekanan ban memiliki signifikan lebih berpengaruh pada strain di lapisan permukaan aspal dari pada tanah dasar”.
BAB IV
STRUKTUR PERKERASAN KAKU
Perkerasan kaku atau Rigid Pavement merupakan susunan lapisan perkerasan yang menggunakan PCC (portland cement concrete) pada lapis permukaannya. Susunan lapisan pada perkerasan kaku yaitu tanah dasar, lapis pondasi dan lapisan perkerasan kaku. Lapisan pondasi bisa digunakan atau tidak pada struktur perkerasan kaku seperti terlihat pada gambar 4.1. Hal tersebut disebabkan kekakuan dan modulus elastisitas yang tinggi mengakibatkan beban pada perkerasan sebagian besar diberikan pada pelat beton itu sendiri. “Karena kekakuan perkerasan beton, beban tersebar di daerah yang luas dari tanah dasar dan tekanan pada tanah dasar yang sangat rendah. Akibatnya, 'perkerasan beton tidak selalu memerlukan dukungan yang kuat dari bawah” (Packard, 1995:15)
Gambar 4.1 Susunan Lapisan Perkerasan kaku Sumber : Huang (2004)
IV.1 Tanah Dasar
modulus of subgrade reaction k atau sebagai elastic (Young‟s) modulus E dan dapat menjadi masukan ke dalam program secara langsung dalam bentuk baik” (FAA, 2009: 326).
IV.1.1 Modulus Reaksi Tanah Dasar
Untuk mendapatkan nilai modulus of subgrade reaction atau nilai k ditentukan oleh plate bearing test. “Harga k subgrade ditentukan di lapangan dengan test plate bearing” (Basuki, 2008:339). “Modulus reaksi tanah dasar, atau
nilai k tanah dasar ditentukan oleh apa yang dikenal sebagai plate bearing test lapangan. Tes ini terdiri dari menerapkan beban dengan cara jack hidrolik melalui bingkai jacking pada pelat baja diameter 30 in pada tanah” (Horonjeff et.al., 2010:263). “plate diamter 30 inci umumnya digunakan dalam tes. Dengan
menggunakan sistem pembebanan jack yang dikalibrasi, tanah dasar tersebut mengalami tekanan dikenal pada tingkat kecepatan yang telah ditentukan sebelumnya.” (Yoder, et.al., 1975:245). Pada suatu derah tanah yang mewakili
sebuah plate berdiamerter 30 inci diletakkan dan dibebani kemudian diteliti penurunannya. Untuk memperoleh nilai k beban diintensites senilai 10 psi. Persamaan untuk nilai k (Yoder, et.al., 1975:245) adalah :
dimana : p = berat diatas plate (psi) = defleksi dari plate (in.)
“Secara umum, semakin besar kekasaran tanah, semakin tinggi nilai k dan
(Horonjeff et.al., 2010:263). Hubungan antara defleksi dan pembebanan dapat dilihat pada gambar 4.2
Gambar 4.2 Hubungan Defleksi Dan Pembebanan Pada Plate Bearing Test Sumber : Yoder, et.al. (1975)
deformasi (d) perputaran pembebanan dan deformasi (e) pembebanan berulang dan deformasi (f) efek dari ukuran plate (g) beban berulang terhadap deformasi.
Terdapat parameter untuk kisaran pendekatan nilai modulus of subgrade
reaction atau nilai k (Pci) yaitu sangat jelek, sedang-baik, sangat baik. hal ini
terlampir dalam tabel 4.1 berikut
Tabel 4.1 Nilai Modulus Tahan Dasar (k) Keterangan mengenai bahan pondasi k
Sangat jelek <150
Sedang sampai baik 200-250
Sangat baik >300
Sumber : Horonjeff dan McKevey (1993)
Plate bearing tes dilakukan pada kadar air alami. Jika keadaan tanah kering, akan sulit untuk mendapatkan nilai k. Untuk menghindari keadaan tanah yang tidak optimal tes ini dapat dilakukan dilaboratorium. “Hal ini dicapai dengan
menjalankan konsolidasi di laboraturium atau tes kompressi sederhana pada sampel tanah tanah dasar pada kadar air dan kepadatan yang berlaku selama uji lapangan” (Yoder, et.al., 1975:247).
Tabel 4.2 karakteristik tanah sehubungan dengan nilai k
IV.1.2 Modulus Elastis (Young)
Metode lainnya untuk menentukan nilai modulus pada tanah dasar adalah modulus elastisitas atau modulus young (nilai E) Nilai ini diperlukan ketika merencanakan perkerasan kaku dengan menggunakan program, salah satu program yang menggunakan nilai E adalah FAARFIELD dari metode FAA. “Semakin besar nilai E, semakin kaku material, dan mengurangi material untuk
rentan terhadap deformasi dibawah beban tegangan yang diberikan” (Horonjeff, et.al., 2010:266). Persamaan nilai E secara empiris menurut Horonjeff (2010:266) dapat diperkirakan dengan evaluasi rasio tegangan dengan regangan.
Dimana: F = Gaya yang diterapkan pada perkerasan
= Luas penampang awal melalui gaya yang diterapkan L = Jumlah dari perubahan bentuk perkersan
= Bentuk awal objek
Jika nilai k didapatkan dari plate bearing test dilapangan, pada nilai Edidapat dari non-destructive testing. ”Untuk perkerasan yang sudah ada E modulus dapat ditentukan di lapangan dari non-destructive testing (NDT) seperti
falling-weight deflectometer (FWD) dan tes ini mungkin diperlukan jika
pengujian langsung dari tanah dasar menjadi tidak praktis” (FAA, 2009:34). Dalam perkerasan jika nilai k adalah yang diketahui, maka nilai ini dapat dikonversikan ke nilai E. Apabila menggunakan program konversi ini akan dilakukan oleh program secara otomatis, menurut Horonjeff (2010:266) dan menurut FAA (2009:34) dapat dirumuskan sebagai berikut:
E= = = =
IV.2 Lapis Pondasi
Lapis pondasi dibuat diatas tanah dasar dan dibawah perkerasan beton dengan tebal yang ditentukan. “Perkerasan rigid dicor diatas lapisan subbaase,
maka lapisan subbase tebalnya harus 100mm (4inchi)” (Basuki, 2008:342). Mengenai tebal perkerasan beton juga jelaskan dalam PCA dan FAA (2009:33) “Standar FAA subbase untuk perkerasan kaku adalah 4 inci (102 mm) Item
P-154, Subbase Course”. “Untuk lalulintas berat perkerasan bandara, ketebalan pondasi bawah maksimum 6 in. Disarankan untuk subbases granular tidak diolah” (Packard, 1975:11). Lapisan pondasi pada struktur perkerasannya terdiri dari material kerikil, batu pecah dengan gradasi baik dan distabilisasi dengan semen atau campuran aspal digunakan di pada perkerasan kaku untuk berbagai macam fungsi. menurut horonjeff (1993:118) dengan bahan berbutir dan yang distabilisasi yang didatangkan dari luar lokasi diletakkan diatas tanah asli untuk menjalankan satu atau lebih fungsi berikut :
Untuk mencegah dan mengurangi pemompaan Untuk mencegah kerusakan akibat es beku
Untuk mencegah kerusakan akibat muai dan susut pada tanah bervolume tinggi
Untuk meningkatkan daya dukung tanah asli
Untuk menghasilkan permukaan yang stabil dan rata selama pelaksanaan “Ketika kondisi dimana laulintas dan berat dari volume lalulintas
disebabkan oleh penurunan perkerasan. Menurut Basuki (2008:341) Efek pompa pada perkerasan akan terjadi bila terdapat :
air
butiran tanah yang akan larut menjadi suspensi lalu lintas.
Sedangkan menurut horonjeff (1993:119)” Tiga penyebab pemompaan dapat terjadi yaitu : air, tanah yang tertekan dan lalu lintas”. Packard (1975:11) dalam PCA Engineering Bulletin menjelaskan studi subbase menunjukkan bahwa tiga faktor yang diperlukan sebelum lumpur-memompa dapat terjadi:
Tanah dari tanah dasar yang akan masuk ke suspensi.
bebas air antara perkerasan dan tanah dasar, atau penjenuhan tanah dasar. Bagian dengan beban berat yang sering.
Pemompaan lebih memungkinkan terjadi pada keadaan lalulintas tinggi dan berat serta adanya air pada lapisan antara slab beton dengan
sungrade/subbase. Selain untuk efek pemompaan, efek dari kerusakan akibat es
juga dapat diatasi. Namun, kerusakan akibat es pada perkerasan hanya terjadi di negara-negara dengan 4 musim, tidak berlaku untuk Indonesia. Pada jenis tanah tertentu sering terjadi berubahan akibat muai dan susut dan lapisan pondasi dapat memberi ketahan untuk hal tersebut.
Selain memperkuat lapisan pondasi juga dapat meningkatkan nilai modulus pada tanah dasar sehingga nilai k yang meningkat akan mengurangi tebal perkerasan beton dan biaya menjadi relatif lebih kecil. ”Biaya lapis pondasi kemudian bisa dipertimbangkan dengan penghematan pada ketebalan perkerasan beton” (Yoder, 1975:374). Kenaikan nilai k pada tanah dasar akibat dari lapis
Gambar 4.3 Pengaruh Lapis Pondasi Yang Tidak Distabilisasi Diatas Tanah Dasar Sumber : Packard (1995)
Lapis pondasi berbahan granular dengan kualitas yang kurang baik dapat diatasi dengan dilakukan stabilisasi untuk memenuhi spesifikasi. beberapa hal yang dianggap menjadi alasan untuk menstabilisasi lapis pondasi menurut Yoder et.al. (1975:300) adalah :
Kondisi tanah dasar yang buruk
material dasar perbatasan
pengendalian debu kontrol kelembaban
menyelamatkan jalan lama
pembangunan lapisan terbaik
Menurut (Horonjeff, 1993:119) “Stabilisasi membantu untuk meningkatkan kualitas serta fungsi lapis pondasi pada perkerasan dan beberapa keuntungan yaitu:
memberikan dukungan yang kuat, merata dan kedap air bagi perkerasan
menghindarkan pengaruh pemadatan lalulintas terhadap bahan yang berada
langsung dibawah pelat
meningkatkan pemindahan beban pada sambungan sambungan
mempermudah pelaksanaan karena lapisan yang distabilisasi akan mengurangi
penutupan bandar udara karena cuaca jelek
memberikan dukungan yang kuat selama pengecoran dengan menggunakan
IV.3 Lapisan Permukaan Beton
Lapisan permukaan beton pada perkerasan kaku diletakkan diatas lapis pondasi granular atau yang di stabilisasi. Tebal perkerasan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor. Basuki (2008:338) faktor – faktor yang mempengaruhi ketebalan perkerasan rigid adalah :
a. Lalu lintas pesawat
Ramalan lepas landas tahunan (annual departure) atau ramalan jumlahpesawat yang akan lepas landas selama 20 tahun design life, perkerasan, harus dibuat untuk tiap-tiap tipe pesawat yang harus dilayani oleh landasan pacu
b. Ramalan lalu lintas disusun dalam tabel pesawat yang berbeda-beda dengan Bermacam-macam beratdan tipe roda pendaratn yang berlainan. Dalam menghitung tebal perkerasan yang dibutuhkan dipakai maximum pesawat lepas landas.
Tipe roda pendaratan menentukan bagaimana berat pesawat itu dibagi keatas perkerasan dan menentukan reaksi perkerasan terhadap beban pesawat. c. Kekuatan subgrade atau kombinasi subbase-subgrade.
Seperti terlihat pada gambar 4.4, Pada runway Daerah T terdapat dibagian tengah yaitu daerah keberangkatan lalulintas pesawat. Daerah T juga terdapat pada taxiway dan apron. Daerah yang tidak kritis yaitu pada bagian pesawat mendarat atau berbelok dengan kecepatan tinggi. Pada daerah ini tebal perkerasan dapat dikurangi menjadi 0,9T. “Ketebalannya adalah untuk daerah kritis „T‟,untuk
daerah tidak kritis, ketebalan direduksi 10%menjadi 0,9T.” (Basuki,2008:358). Hal ini juga disampaikan dalam FAA (1995:58) “Ketebalan 0.9T untuk daerah
non kritis berlaku untuk ketebalan pelat beton.
Untuk bagian ketebalan variabel bagian tepi dan transisi menipis, pengurangan berlaku untuk ketebalan pelat beton”. Bagian tepi merupakan bagian yang jarang atau sedikit dilalui pesawat. Hal ini juga berlaku pada taxiway. Pengurangan ketebalan dibagian tepi juga diterangkan dalam engineering bulletin “Penurunan ketebalan untuk lembaran dekat luar landasan pacu tepi dapat
dibenarkan karena sangat sedikit, jika ada, perjalanan pesawat dekat dengan tepi , terutama pada landasan pacu yang luas (200 ft.)” (Packard, 1995:27).
IV.3.1. Dimensi Plat
Pada peraturan perkerasan jalan kaku di Indonesia (BM, 2003), disyaratkan bahwa ketentuan dimensi pada plat beton yaitu L/B ≤ 1.25. Sedangkan ketentuan dimensi plat pada perkerasan lapangan terbang ditentukan berdasarkan analisa tegangan pada sudut (corner), dalam (interior), dan pinggir (edge). Beban yang digunakan untuk analisa merupakan beban pesawat yang mempunyai efek perusak yang paling besar, oleh karena itu bukan hanya beban pesawat terbesar saja, tetapi konfigurasi satu set beban juga sangat mempengaruhi.
a. Tegangan sudut (corner)
b. Tegangan dalam (interior)
c. Tegangan pinggir (edge)
L =
L : panjang maksimum (melintang atau membujur)
h : ketebalan pelat beton
f3 : tegangan baja
p : persen baja
IV.3.2. Sambungan (Joint)
“Lembaran PCC perkerasan kaku dihubungkan oleh sambungan untuk
memungkinkan ekspansi dan kontraksi dari perkerasan, sehingga menghilangkan tekanan lentur disebabkan curling dan gesekan dan untuk memfasilitasi konstruksi” (Horonjeff et al, 2010:277). Joint atau sambungan juga dibutuhkan
karena adanya perubahan suhu yang akan memberi efek kerusakan pada beton. Terdapat beberapa jenis joint menurut FAA (2009:38), yaitu :
Isolation Joints (tipe A, A-1)
Fungsi sambungan isolasi untuk memisahkan perpotongan perkerasan dan memisahkan struktur perkerasan. Tipe A digunakan untuk menghindari keadaan dimana perpindahan beban yang mencakup seluruh sambungan, seperti batas struktur perkerasan atau perbedaan gerakan horisontal perkerasan mungkin terjadi. Sambungan ini dibentuk dengan meningkatkan ketebalan perkerasan sepanjang tepi pelat. Tidak ada dowel bar disediakan. Tipe A-1 sambungan dapat digunakan sebagai alternatif dalam kasus dimana penebalan tepi sambungan tidak diinginkan.
Contractions Joint (tipe B,C,D)
penurunan kadar air atau penurunan suhu. sambungan kontraksi juga menurunkan tekanan yang disebabkan oleh pelat beton bengkok.
Construction Joints (tipe E)
Sambungan konstruksi diperlukan ketika dua pelat yang berdampingan ditempatkan pada waktu yang berbeda, seperti penempatan di hari yang berbeda atau antara jalur paving.
Detail untuk jenis jenis joint seperti terlihat pada gambar 4.6 berikut ini :
Pelat beton yang terdiri dari berapa dimensi (meshing) tentu akan dilakukan penyambungan secara vertical maupun horizontal. Penyambungan pada slab beton terdiri dari 3 jenis yaitu sambungan dowel, sambungan transversal (tie bar), dan sambungan tersebar seluas slab beton ( Distributed wire). Dapat dilihat pada gambar 4.7 berikut:
Gambar 4.7 Jenis Penyambungan Pada Perkerasan Sumber : Huangg (2004)
a. Dowel
Dowel berupa batang baja tulangan polos (maupun profil), yang digunakan sebagai sarana penyambung/pengikat pada beberapa jenis sambungan pelat beton perkerasan jalan. Dowel berfungsi sebagai penyalur beban pada sambungan, yang dipasang dengan separuh panjang terikat dan separuh panjang dilumasi atau dicat untuk memberikan kebebasan geser. “Jika jarak sambungan kecil, transfer beban pada sambungan dapat dicapai oleh interlock agregat dan dowels tidak diperlukan. Namun, dowels diperlukan jika jarak sambungan besar atau jika panel singkat yang terletak di dekat ujung perkerasan. Dalam kasus tersebut, sambungan mungkin terbuka dan transfer beban melalui interlock agregat mungkin akan hilang” (Huang, 2004:176)
Potongan baja yang diprofilkan dan dipasang pada sambungan lidah-alur dengan maksud untuk mengikat pelat agar tidak bergerak horizontal. Batang pengikat dipasang pada sambungan memanjang
c. Distributed Wire
Sesuai namanya distributed wire merpakan tulangan berdiameter kecil yang terbagi merata terhadap luasan sla beton guna mengurangangi tegangan yang dipikul oleh tulangan penyambung utama (dowel & tie bar)
IV.4 Sifat-Sifat Beton
Beton memiliki karakter atau sifat-sifat yang berbeda dengan material aspal. Sifat-sifat beton yang digunakan untuk pertimbangan ketebalan adalah kekuatan lentur beton dan kelelahan.
IV.4.1 Kuat Lentur
Kuat lentur (flexural strength) dan tegangan tekan (compressive stress) merupakan sifat yang muncul pada beton akibat dari beban pesawat terbang. Hubungan antara kuat lentur (flexural strength) dan tegangan tekan (compressive
stress) yang digunakan untuk perencanaan perkerasan ditunjukkan dalam
persamaan (Yoder, et.al., 1975:259) yaitu :
MR = K
Dimana : MR = Modulus of rupture (psi)
K = Konstante antara 8 dan 10
Tegangan tekan dianggap relatif kecil sebagai pengaruh untuk tebal beton. sedangkan kekuatan lentur menjadi parameter dalam perhitungan tebal beton karena akan menentukan ketebalan beton pada struktur perkerasan kaku. Menurut FAA untuk menentukan kekuatan lentur untuk desain ketebalan perancang harus mempertimbangkan beberapa faktor, seperti:
Kemampuan industri di daerah tertentu untuk menghasilkan beton pada
kekuatan tertentu
Kekuatan lentur terhadap data konten semen dari proyek-proyek sebelumnya di
bandara
Kebutuhan untuk menghindari semen konten yang tinggi, yang dapat
mempengaruhi daya tahan beton
Apakah persyaratan pembukaan awal mengharuskan menggunakan kekuatan
lebih rendah dari 28-hari
Kekuatan lentur beton dapat diukur melalui tes modulus of rupture “Kekuatan lentur ditentukan oleh modulus rupture (MR) tes (American Society for
Testing dan Materials C78, third point loading)” (Packard,1995:13). hal ini juga
disampaikan dalam FAA AC No: 150/5320-6E (2009:35) “Untuk tujuan desain FAA, kekuatan lentur beton diukur sesuai dengan ASTM C78, Cara uji untuk kekuatan lentur Beton, metode uji”.
Dalam bukunya Basuki (2008:343) modulus of rupture didapat dari rumus sebagai berikut:
P = Beban maximum yang menghasilkan keruntuhan (MN atau Lbs)
L = Panjang batang antara dua tumpuan (m atau inchi)
b = Lebar batang contoh pada titik terjadi kehancuran beton
d = Tebal batang contoh pada titik terjadi kehancuran beton
Tes Modulus of rupture dibuat pada batang contoh beton umur 7, 14, 28, 90 hari” (Packard, 1995:13). “Item P-501 biasanya menggunakan kekuatan
28-hari sebagai ukuran konstruksi praktis. Namun, kekuatan jangka panjang dicapai oleh beton biasanya diharapkan setidaknya 5 persen lebih dari kekuatan diukur pada 28 hari.” (FAA,2009:35). “Hasil test 28 hari dipakai sebagai spesifikasi teknis, sebab hasil penelitian dan evaluasi menunjukkan bahwa dengan harga kuat beton 28 hari akan didapat perkerassan yang over design” (Basuki, 2008:348).
Sedangkan menurut PCA dalam Bulletin Engineeering dikatakan “Biasanya untuk perkerasan bandara, hasil tes 90 hari yang dipilih sebagai
kekuatan desain” (Packard, 1995:14). Tes dalam waktu 90 hari yang dipilih sebagai kekuatan desain untuk perkerkesan lapangan terbang. Tes dalam waktu 90 hari adalah setara dengan 110% kali nilai tes 28 hari. Hal tersebut dapat digunakan bila tidak memiliki hasil tes kuat lentur dalam waktu 90 hari. Gambar 4.5 menunjukkan hubungan antara kuat lentur dan umur beton.
“FAA merekomendasikan kekuatan lentur desain 600 - 700 psi (4,14 -
Gambar 4.8 Hubungan Kuat Lentur Dan Umur Beton Sumber : Packard (1995)
IV.4.2 Kelelahan
“Perkerasan dirancang untuk memberikan umur yang terbatas terhadap
repetisi beban dan kelelahan” ( FAA, 2009:13). Setiap perkerasan mengalami kelelahan yang terjadi akibat pengulangan beban yang melebihi dari ketahanan perkerasan. Pada beton kerusakan yang terjadi akibat kelelahan yaitu kerusakan retak lelah dengan jenis kerusakan yang terjadi berupa retak pada pelat beton.
Dengan pemilihan faktor keamanan konservatif didasarkan atas pengetahuan
umum dari jumlah aplikasi beban yang diharapkan selama umur rencana perkerasan. Pengalaman menunjukkan bahwa ini menjadi prosedur yang berlaku untuk desain sebagian besar perkerasan ketika faktor-faktor yang tepat dipilih mempertimbangkan peningkatan volume, berat, dan penyaluran pesawat untuk dilayani di masa depan.
Ketika perkiraan spesifik beban lalu lintas dan volume telah ditentukan,analisis yang lebih rinci dari efek kelelahan dapat dibuat. Dalam prosedur ini, efek dari lalu lintas campuran dapat dianalisis, baik untuk desain perkerasan baru atau untuk evaluasi kapasitas struktural masa depan sebuah perkerasan yang ada.
Kelelahan akibat repetisi beban menimbulkan tegangan. Untuk mengetahui tegangan yang bekerja di dapatkan dari pembagian antara modulus of rupture dan faktor kemanan.
Faktor keamanan yang diterapkan untuk modulus of rupture dipengaruhi oleh jenis fitur seperti, runway, taxiway dan apron. Faktor keamanan (rasio
modulus of rupture dengan tegangan yang bekerja) yang digunakan untuk desain
Menurut Yoder (1975:561) Faktor keamanan seperti yang direkomendasikan oleh Packard adalah sebagai berikut:
Aprons, taxiways, hard standings, ujung runway, lantai hangar -- 1.7 to 2.0
Runways (bagian tengah) keluar kecepatan tinggi taxiways -- 14 to 1,7
Seperti yang dibahas sebelumnya mengenai keel section. Menurut Packard (1995:21) Ketebalan slab untuk landasan pacu dengan keel-bagian desain dapat ditentukan dengan faktor keselamatan berikut:
Untuk untuk bagian tengah runway: Gunakan faktor keselamatan
yang tinggi (biasanya 2.0 untuk landasan pacu dengan volume lalu lintas tinggi) untuk mendapatkan tebal perkerasan di tengah landasan pacu setidaknya lebar 75 kaki. Gunakan ketebalan perkerasan yang seragam untuk seluruh pelat, semua atau sebagian dalam area ini. Untuk daerah di luar keel section : Gunakan faktor keamanan
menengah (sekitar 1,7) untuk menentukan ketebalan lebih rendah (20 hingga 25 persen kurang dari ketebalan keel section) untuk lembaran transisi antara bagian keel dan bagian tepi luar.
Untuk tepi luar landasan pacu: Gunakan prosedur desain normal
dengan faktor keamanan yang lebih rendah sesuai dengan jumlah operasi yang jarang untuk menentukan ketebalan minimum untuk lembaran luar perkerasan.
IV.5 Ketebalan Beton
(1995:14) Untuk setiap proyek campuran beton harus dirancang untuk memberikan :
Daya tahan yang memadai Kekuatan lentur yang memadai
Tahan lama, permukaan skid-resistant
Untuk memenuhi ketiga hal tersebut perkerasan kaku harus direncanakan dengan ketebalan beton yang tepat. Terdapat beberapa faktor dan data yang diperlukan dalam menentukan ketebalan beton dalam proses perencanaan perkerasan yaitu perkiraan karakteristik serta volume pergerakan pesawat dan perkiraan struktur pekerasan. Menurut Kosasih (2005:3) ada 4 kelompok data yang diperlukan dalam proses desain struktur perkerasan kaku untuk landasan pesawat udara, yaitu:
data karakteristik pesawat udara
data pergerakan pesawat udara tahunan
data struktur perkerasan
ketentuan teknis desain
Pada AC 150/5320-6D (1995:21) FAA menyebutkan beberapa perkiraan pesawat terbang untuk keperluan perencanaan lapangan terbang, yaitu : Beban : Beban pesawat yang didistribusikan pada perkerasan adalah berat
kotor pesawat
Jenis dan geometri roda pendaratan : roda pendaratan pesawat
mendistribusikan 95% dari berat kotor pesawat
Tekanan ban : dipengaruhi dengan jenis roda pendaratan dan berat kotor dari
Volume lalu lintas : pergerakan pesawat yang dibutuhkan yaitu lalulintas
kedatangan pesawat pertahun.
Sebagai bagian dalam faktor yang menentukan ketebalan beton terdapat beberapa ketentuan desain untuk perkerasan kaku yaitu modulus elastisitas dan konstanta poisson. Menurut Huang (2004) dalam Kosasih (2005:4) “Rentang data
modulus elastisitas adalah beton 3jt – 6jt psi, dan rentang data konstanta poisson0,15 –0,20”.
Hal ini juga disampaikan Packard (1995:14) dalam Engineering Bulletin “variasi modulus elastisitas, E, dan rasio Poisson, µ, hanya memiliki efek sedikit
pada desain ketebalan. Nilai-nilai yang digunakan dalam prosedur desain ini adalah E = 4.000.000 psi dan µ = 0,1 5”.
Nilai modulus elastisitas dan konstanta poisson juga bisa diperoleh dari pengujian dilaboratorium. Prosedur pengujiannya dapat dilihat di ASTM C469-87a. Perkiraan struktur perkerasan yang digunakan untuk menentukan tebal perkerasan beton adalah :
Umur rencana standart untuk lapangan terbang adalah 20 tahun
Kekuatan tanah dasar (modulus of subgrade) Kekuatan lentur beton (flexural strength)
Ketebalan tanah dasar
BAB V
METODE PERENCANAAN PERKERASAN KAKU PADA LAPANGAN TERBANG
Terdapat banyak metode yang dikenal untuk merencanaan perkerasan pada lapangan terbang. Menurut Basuki (2008:271) Ada beberapa perencanaan perkerasan lapangan terbang antara lain adalah :
Metode US Corporation Of engineers lebih dikenal dengan metode CBR Metode FAA
Metode LCN dari Inggris Metode Asphalt Institute
Metode Canadian Departement Of Transportation
Terdapat juga metode ACN/PCN yang dikembangkan oleh ICAO. Kesulitan dan efek dari perkembangan memunculkan juga program-program yang dibuat dan dikembangkan oleh beberapa cabang metode. Namun untuk perkerasan kaku Yoder, et.al (1975) dalam Kosasih (2005:1) mengatakan “Metode desain struktur perkerasan kaku landasan pesawat udara yang umum
dikenal antaara lain metoda PCA dan metoda FAA.” V.1 Metode FAA
V.1.1 Perencanaan FAA Manual
Dalam FAA AC No: 150/5320-6D tahun 1995 perencanaan perkerasan kaku dilakukan secara manual menggunakan kurva. “Penggunaan kurva desain memerlukan empat parameter masukan desain: kekuatan lentur beton, modulus tanah dasar, berat kotor dari pesawat desain, dan keberangkatan tahunan pesawat desain” (FAA, 1995:58). Untuk kekuatan lentur beton dapat dilakukan sesuai dengan metode tes pada ASTM C-78 dan untuk modulus tanah dasar dapat dilakukan dengan plate bearing test. Berat kotor pesawat sudah di publikasikan dalam nilai Maximum Take off Weight (MTOW). Untuk keberangkatan tahunan pesawat desain makaharus menentukan pesawat desain terlebih dahulu.
V.1.1.1 Menentukan Pesawat Desain
“Karena perkiraan lalu lintas adalah campuran dari berbagai pesawat yang
memiliki jenis landing gear yang berbeda dan bobot yang berbeda, efek dari semua lalu lintas harus diperhitungkan dalam hal desain pesawat.” (FAA, 1995:25). “Dengan pendekatan desain yang berdasarkan pesawat udara desain
kritis, struktur perkerasan diperhitungkan hanya untuk memikul sejumlah repetisi beban sumbu roda ekivalen dari pesawat udara desain kritis tersebut selama masa layan rencana yang ditetapkan” (Kosasih, 2005:8). Menentukan pesawat desain
harus memperhatikan beberapa faktor, yang terpenting adalah pesawat desain tidak selalu pesawat terbesar dari setiap jenis pesawat ramalan kedatangan. “Menentukan pesawat udara disain kritis pada tahapan proses disain ini
dan berat kotor dari setiap jenis pesawat yang berbeda-beda dikonversikan pada tipe landing gear sesuai dengan pesawat desain” (Kosasih, 2007:37). Menurut FAA (1995:25) “Pesawat desain harus dipilih atas dasar satu yang membutuhkan ketebalan perkerasan terbesar”.
Untuk memilih pesawat yang memiliki kebutuhan tebal perkerasan paling besar dalam hal ini digunakan kurva. Tebal perkerasan yang dibutuhkan oleh masing-masing jenis pesawat di tentukan dengan menggunakan kurva desain yang di dasarkan pada perkiraan keberangkatan tahunan (annual departure). Kurva desain seperti yang terlihat pada gambar 6.1, 6.2, dan 6.3 yang merupakan pesawat dengan jenis gir roda tunggal, gir roda ganda dan tandem gir ganda. Untuk jenis pesawat berukuran besar, dengan jenis dan model lainnya dapat dilihat dari publikasi pembuat masing masing pesawat.
Gambar 5.2 Kurva Desain Tebal Perkerasan Metode FAA Sumber : FAA AC No:150/5320-6D (1995)
V.1.1.2 Perkiraan Keberangkatan Tahunan
“Pertama, semua pesawat harus dikonversi ke tipe landing gear sama
dengan pesawat disain” (FAA, 1995:25). Hal ini juga disampaikan oleh Basuki dalam bukunya, “tahapan perencanaan perkerasan kaku dengan metode FAA “Konversikan tipe roda pendaratan tiap tipe pesawat yang diramalkan harus dilayani ke pesawat rencana”. Setelah mendapatkan pesawat desain yang
membutuhkan tebal perkerasan paling besar, kemudian untuk perencanaan ini dibutuhkan konversi keberangkatan tahunan sesuai dengan pesawat desain. Karena banyaknya jenis pesawat, setiap pesawat pasti memiliki jenis roda pendaratan dan berat yang berbeda-beda. Maka, setiap jenis pesawat roda pendaratannya dikonversi kepada jenis roda pendaratan dari pesawat desain. “Meskipun beban sumbu roda yang bekerja adalah sama, tetapi pengaruh dari
berbagai konfigurasi sumbu roda pesawat udara terhadap kerusakan struktur perkerasan dapat berbeda.” (Kosasih, 2005:8). Karena faktor kerusakan dari
sejumlah jenis roda pendaratan yang berbeda maka harus dikonversikan dengan menggunakan nilai faktor ekivalen konfigurasi sumbu roda yang dapat dilihat pada tabel 6.1
Tabel 5.1 Faktor Ekivalen Konfigurasi Sumbu Roda To Convert From To Multiply Departure by Single wheel
“Analisis lalu lintas metode ini sama seperti untuk perkerasan lentur di
mana keberangkatan setara dengan pesawat kritis digunakan dalam desain” (Yoder, et.al, 1975:573). Tahapan selanjutnya dari metode ini adalah mengkonversi keberangkatan tahunan setara dengan pesawat desain dengan menggunakan rumus berikut:
Dimana:
= keberangkatan tahunan setara pesawat desain
= keberangkatan tahunan masing-masing jenis pesawat dinyatakan dalam roda
pendaratan pesawat desain = Beban roda dari pesawat desain
= Beban roda masing-masing jenis pesawat
Untuk menentukan beban roda dari masing-masing jenis pesawat, 95% berat kotor pesawat ditopang oleh roda pendaratan utama. Dan untuk pesawat bebadan lebar memiliki susunan roda pendaratan yang berbeda dengan pesawat lain sehingga menurut FAA (1995:25) “memperlakukan setiap berbadan lebar
sebagai 300.000 pound (136 kg 100) pesawat ganda tandem ketika menghitung keberangkatan tahunan”
Dengan nilai-nilai yang telah ada dijadikan sebagai parameter perhitungan tebal perkerasan beton dapat dilakukan dengan menggunakan kurva. Input pertama yaitu kekuatan lentur beton diproyeksikan secara horizontal sampai pada garis nilai modulus tanah dasar.kemudian diproyeksikan secara vertikal pada garis
keberangkatan tahunan dan kemudian menghasilkan tebal perkerasan beton. “Proses desain struktur perkerasan dengan pendekatan desain yang berdasarkan
pesawat udara desain kritis juga melakukan dua kali proses iterasi baik terhadap tebal perkerasan desain maupun terhadap pesawat udara desain kritis” (Kosasih,
2005:12). Dari dua kali proses iterasi ini pada akhirnya hanya pesawat desain yang di analisis dan hanya untuk mendapatkan tebal perkerasan beton, komponen lainnya diperhitungkan secara terpisah. Ketebalan yang didapat untuk daerah kritis “T”.
V.1.2 Perencanaan Dengan Program FAARFIELD
Dalam perkembangan perencanaan perkerasan lapangan terbang telah diperkenalkan perencanaan desain tebal perkerasan kaku dengan menggunkan program FAARFIELD . Pada Gambar 6.4 menampilkan menu utama pada program FAARFIELD. Keterangan jelas tentang proses maupun dapat dilihat dalam FAA AC No:1550/5320-6E. “Penggunaan FAARFIELD program desain memerlukan lima kelompok data Input desain yaitu kekuatan lentur beton, modulus tanah dasar, kehidupan desain di beberapa tahun, lapisan data struktural, dan informasi pesawat campuran” (FAA, 2009:34).
keberangkatan tahunan dan pertumbuhan lalulintas dibutuhkan untuk input dalam program FAARFIELD.
Gambar 5.4 Tampilan Menu Utama Program FAARFIELD Sumber : Program FAARFIELD
Gambar 5.5 Tampilan Struktur Program FAARFIELD Sumber : Program FAARFIELD
desain. Dengan menggunakan lalulintas campuran maka setiap jenis pesawat digunakan untuk memperkirakan total kerusakan kumulatif dari perkerasan atau
Cumulative Damage Factor (CDF).
“
Konsep "pesawat desain" telah digantikan oleh desain untuk kerusakankelelahan yang dinyatakan dalam sebuah "kumulatif faktor kerusakan" (CDF)” Horonjeff, et.al., 2010:270). “Ketebalan desain didirikan berdasarkan faktor
kumulatif kerusakan (CDF) dari 1 untuk semua pengulangan beban pesawat per armada desain” (Tipnis dan Patil, 2014:8). CDF merupakan jumlah umur dari perkerasan yang telah habis. “Pengulangan yang dibolehkan dari pembabanan pesawat dihitung berdasarkan hubungan kelelahan secara diberikan dalam model persamaan kegagalan perkerasan kaku dengan menggunakan program FAARFIELD dan dibandingkan sebagai rasio dengan pengulangan yang diharapkan, sehingga memberikan faktor kerusakan” (Tipnis dan Patil, 2014:8). Rasio dari repetisi beban yang diaplikasikan diatas perkerasan dan repetisi yang diizinkan terhadap kegagalan perekerasan berupa kelelahan ditunjukan dalam nilai CDF.
Nilai yang CDF yag dianggap menjadi batas kerusakan akibat pengulangan pada perkerasan adalah 1. “Ketebalan desain didirikan berdasarkan faktor kumulatif
kerusakan (CDF) dari 1 untuk semua pengulangan beban pesawat per armada desain.” (Tipnis dan Patil, 2014:8) dan hal ini juga disampaikan secara lebih terperinci oleh Shafabakhsh dan Kashi (2014,86) “Ketika CDF = 1, perkerasan
perkerasan akan gagal”. Tentang nilai CDF juga dijelaskan oleh Horonjeff, et.al. (2010,) “Ketika CDF memenuhi atau melebihi 1, prediksi jumlah kumulatif operasi untuk masing-masing pesawat dalam campuran akan menyebabkan kegagalan sistem perkerasan. Setiap nilai kurang dari 1 mewakili fraksi kehidupan perkerasan yang secara efektif sampai habis.”
V.2 Metode PCA
Metode PCA atau Portland Cement Association merupakan perencanaan perkerasan kaku untuk desain tebal lapisan beton pada lapangan terbang. Proses yang dilakukan dengan metode PCA menggunkan kurva, tidak jauh berbeda dengan kurva FAA. “Prosedur desain menurut kedua metoda desain secara umum
juga terlihat serupa dengan menggunakan dua proses iterasi yang masing-masing dilakukan untuk memperoleh tebal perkerasan desain, dan jalur desain kritis untuk metoda PCA atau pesawat udara desain kritis untuk metoda FAA.” (Kosasih,
2005:1).
V.2.1 Perencanaan Menggunakan Kurva
Gambar 5.6 Kurva Desain Tebal Perkerasan A-320 Sumber : Airbus A/C 320 (2015)
Gambar 5.8 Kurva Desain Tebal Perkerasan B747-400ER Sumber : Boeing Airport Planning (2002)
prosedur perencanaan PCA menurut packard dalam Design of concrete pavement PCA adalah :
k nilai ditentukan oleh plate-loading test atau dengan korelasi untuk tanah
dasar data uji tanah
Perkiraan untuk masa depan, serta kondisi saat ini, kondisi operasi dan beban
dibuat dan faktor keamanan konservatif yang sesuai dipilih.
Ketegangan yang bekerja akibat pesawat tertentu ditentukan dengan membagi
modulus rupture beton dengan faktor keamanan yang dipilih.
Dari grafik desain untuk pesawat tertentu, menentukan ketebalan perkerasan
untuk stres kerja ditentukan pada Langkah 3. Lanjutkan horizontal dari stres ke beban gir, secara vertikal untuk nilai k, kemudian horizontal untuk ketebalan.
Ulangi proses untuk pesawat lain dari beban kritis, kembali pemilihan baru,
faktor keselamatan yang tepat untuk tingkat operasi diharapkan untuk pesawat tersebut, dan pilih ketebalan desain untuk kondisi paling kritis. V.2.1.1 Faktor Repetisi Beban
“Proses disain struktur perkerasan kaku berdasarkan analisis pergerakan
pesawat udara campuran dilakukan pada jalur lintasan roda teoritis dari setiap pesawat udara yang beroperasi” (Kosasih, 2007:41). Faktor repetisi beban atau LRF menunjukan sejumlah pesawat yang melalui perkerasan dengan tegangan akibat repetisi yang menghasilkan kelelahan. “LRF menunjukkan pengaruh
(Packard, 1995:44). Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa pesawat tidak selalu pada lintasan yang sama. Pergeseran dari lintasan tersebut menimbulkan kerusakan pada struktur perkersan dan faktor koreksinya adalah faktor repetisi beban dari setiap jenis pesawat. “Konsekwensi dari pergeseran lintasan sumbu roda ini adalah bergesernya kurva tegangan lentur yang terjadi di dalam struktur perkerasan; dan tegangan lentur pada jalur lintasan sumbu roda rata-rata yang umumnya dijadikan sebagai referensi dalam perhitungan nilai LRF juga berubah” (Kosasih, 2005:7). Lebar dari pergeseran lintasan tersebut dinyatakan dalam standar devisiasi.
Sejumlah pesawat melewati perkerasan dengan lebar pergeseran lintasan disekitar jalur lintasan roda teoritis. “ Jalur lintasan roda teoritis dari setiap jenis
pesawat udara ditentukan oleh konfigurasi sumbu roda, khususnya jarak antara kaki sumbu roda dan jarak antara roda pada satu sumbu roda yang sama dalam arah” (Kosasih, 2007:41). Ilustrasi dapri pergeseran lintasan dan sebagai proses perhitungan dari faktor repetisi beban terlihat pada gambar 6.8.
V.2.1.2 Konsep kelelahan
“Jumlah aplikasi beban pada balok beton akan bertahan pada lentur yang
tergantung pada sejumlah faktor termasuk sifat-sifat beton dan besarnya beban” (Yoder, et.al., 1975:565). “Dari hasil pengamatan di laboratorium diketahui bahwa kerusakan struktur perkerasan kaku ditentukan tidak hanya oleh beban sumbu roda pesawat udara saja atau tegangan lentur yang bekerja di dalam struktur perkerasan saja tetapi juga oleh jumlah repetisi beban sumbu roda tersebut selama masa layan rencana serta oleh kwalitas bahan beton yang digunakan” (Kosasih, 2005:6). Jumlah Repetisi beban sumbu roda mengakibatkan
menigkatnya tegangan pada beton. Dengan meningkatnya tegangan pada beton maka akan menimbulkan kelelahan dengan bentuk kerusakan berupa retak yang di sebut dengan kerusakan retak lelah. Maka, pada tabel 6.2 menunjukan nilai dari tegangan dan jumlah reetisi yang di izinkan
Tabel 5.2 Rasio Tegangan dan Repetisi beban yang diizinkan
Nilai tegangan didapatkan dengan cara trial and error. Terdapat juga persamaan dari model retak lelah yang digunakan untuk mendapatkan nilai Repetisi beban yang diizinkan yaitu Nilai tegangan lentur beton akibat setiap lintatasan sumbu roda dibagi dengan modulus lentur.
Dari persamaan tersebut pengulangan beban tidak terbatas ketika nilai tegangan lentur dibagi modulus lentur lebih kecil sama dengan 0,45. Untuk menghitung kapasitas perkerasan telah memadai atau tidak maka dibutuhkan suatu persamaan. “Kemudian, tingkat kerusakan retak lelah tahunan yang
diakibatkan oleh setiap jenis pesawat udara yang beroperasi dihitung dengan membandingkan volume keberangkatan tahunan terhadap jumlah repetisi beban sumbu roda yang diijinkan untuk setiap jenis pesawat udara tersebut” (Kosasih,
2005:6).
Dimana :
i = masing-masing jenis pesawat udara
= volume keberangkatan tahunan (pesawat/tahun)
=jumlah repetisi beban sumbu roda yang diijinkan (pesawat)
ketika perhitungan pada persamaan tersebut hasilnya kurang lebih sama dengan 100% maka perkerasan akan runtuh pada akhir masa layanan rencana, namun jika nilai jauh lebih kecil dari 100% maka tebal perkerasan tidak memadai dan harus direncanakan lagi.
V.2.2 Perencanaan Menggunakan AIPPAVE 11
Perencanaan menggunakann program AIRPAVE 11 didasarkan pada PCA dengan solusi untuk memberikan ketebalan pada perkerasan ataupun untuk evaluasi perkerasan yang telah ada. Untuk program AIRPAVE 11 tampilan menu utama seperti pada gambar 6.11.
Gambar 5.11 Tampilan menu Utama AIRPAVE 11 Sumber : Program AIRPAVE 11
jenis-jenis pesawat, modulus tanah dasar, modulus elastisitas dan modulus kelelahan. Modulus elastisitas dan kelelahan merupakan sifat dari beton. “Nilai dari dua variabel ini mungkin langsung masukan oleh pengguna, atau mereka dapat diturunkan dari kekuatan beton lainnya, termasuk kekuatan tekan dan kuat tarik belah, yang mungkin lebih mudah tersedia.” (ACPA, 2011:21)
Masa layanan rencana untuk desain perekeran menggunkan program AIRPAVE 11 ini juga sama dengan metode lainnya yaitu 20 tahun masa layanan rencana. Proses perkerasan pada program ini adalah dengan memasukkan setiap jenis pesawat pada perpustakaan pesawat dari program AIRPAVE 11. Seperti dengan menggunakan kurva yang menghitung tegangan akibat dari setiap jenis pesawat. Program ini menghitung tegangan akibat dari jalur lintasan yang diakibatkan oleh konfigurasi roda masing-masing jenis pesawat. Tegangan yang akan mengakibatkan kelelahan pada beton. “Untuk menghitung tegangan maksimum, AirPave berputar dan menggeser beban desain (s) (misalnya, setiap konfigurasi roda diperhatikan) pada bidang XY untuk menentukan tegangan maksimum beban-dipicu.” (ACPA, 2011:18).
V.3 Perbandingan FAA dan PCA
Perencanaan perkerasan kaku dengan metode FAA dan PCA secara manual menggunakan kurva maupun program memiliki perbedaan. Meskipun pada proses desain sama-sama disarkan pada tegangan lebutr dan dengan proses iterasi untuk mendapatkan tebal perkerasan. Perbedaan yang terjadi pada prosesnya jutru akan mempengaruhi nilai hasil akhir dari tebal perkerasan dalam desain.
V.3.1 Perbandingan FAA Manual dan Program
Pembahasan proses FAA dengan menggunakan kurva maupun program FAARFIELD telah jelas menunjukkan perbedaan dalam proses maupun parameternya. FAA manual menggunkan kurva, menentukan pesawat desain dan mengkonversi keberangkatan tahunan sesuai pesawat desain. Pada perencanaan program FAA program FAARFIELD tidak menggunakan pesawat desain melainkan menggunkan pesawat campuran. “Program desain FAARFIELD tidak mengkonversi campuran lalu lintas ke keberangkatan setara dengan pesawat desain. Sebaliknya, menganalisa kerusakan perkerasan untuk setiap pesawat dan menentukan ketebalan akhir untuk total kerusakan kumulatif” (FAA, 2009:17). V.3.2 Perbandingan PCA Manual dan Program
Perencanaan manual maupun pada metode PCA mengasumsi jalur desain dari setiap jenis pesawat, dan menggunkan kurva untuk menentukan kebutuhan ketebalan dari masing-masing pesawat. Program AIRPAVE 11 didasarkan pada metode PCA secara keseluruhan parameter tang digunakan adalah sama. Namun, merencanakan perkerasan dengan menggunakan program tidak membutuhkan kurva desain untuk masing-masing pesawat.
Metode FAA dan PCA secara manual maupun program memiliki perbedaan dari segi parameter yang diperhitungkan yaitu, Pada FAA menggunakan keberangkatan tahunan untuk menentukan tebal perkerasan. Pada PCA menentukan jalur desain akibat setiap pesawat untuk mendapatkan rasio tegangan untuk beton dan kemudian untuk menentukan ketebalan. Perencanaan secara program dari kedua metode dianggap lebih praktis sehingga perbandingan kedua metode dapat dilihat pada gambar 5.12.
BAB VI
APLIKASI PERENCANAAN
PERKERASAN KAKU LAPANGAN TERBANG VI.1 Data Eksisting Kualanamu
Pada studi literatur ini data eksisting merupakan data Bandar Udara Kualanamu, Sumatera Utara, selama tahun 2014. Data eksisting diperuntukan sebagai data untuk mendesain tebal perkerasan kaku (tebal slab) dengan dua metode perencanaan dan kemuadian membandingkan kedua metode tersebut dan tidak dimaksudkan untuk mengevaluasi struktur perkerasan kaku yang telah ada. Pada saat proses desain lapisan dibawah lapisan surface serta mutu material yang digunakan disamakan dengan data eksisting sehingga yang menjadi pembeda pada masing-masing hasil dari metode desain merupakan tebal lapisan surface (tebal
slab).
VI.1.1 Data Pesawat (Aircrafts Data)
Data pesawat yang diperoleh merupakan data pesawat yang beroperasi di Bandar Udara Kualanamu selama tahun 2014. Pesawat yang beroperasi pada Bandara Kualanamu terdiri dari pesawat komersil, nonkomersil, helicopter, dan lainnya digunakan untuk penerbangan domestik maupun internasional. Terdapat 69 jenis pesawat yang beroperasi. Dari 69 jenis pesawat kemudian dipilih 20 jenis pesawat tipikal yang memiliki berat kotor terbesar. Data pesawat meliputi tipe pesawat,
MTOW, jadwal tahunan, tekanan ban (tire pressure), tipe ban (tire type),
Tabel 6.1 Aircraft Data KualaNamu International Airport – KNIA Tahun 2014
No Tipe pesawat MTOW Year Schedule
Tire Properties Kondisi Tanah Dasar (k)
VI.1.2 Data Pekerassan
Perkerasan yang dijadikan bahan dalam penelitian merupakan perkerasan kaku. Data tebal perkerasan kaku ini digunakan sebagai referensi untuk menentukan kembali tebal perkerasan beton dengan kombinasi modulus of subgrade (k). Nilai k ditentukan dilapangan dalam percobaan plate bearing test pada tanah dasar. Untuk menentukan ketebalan beton pada struktur perkerasan akan digunakan kombinasi nilai
k seperti pada pada tabel 6.2 dengan asumsi kombinasi nilai k akan
mempengaruhi tebal perkerasan beton.
Dalam menggunakan program untuk modulus tanah dasar yang diperhitungkan adalah modulus elastis atau nilai E (Young‟s). namun,
ketika input yang digunakan dalam program adalah nilai k maka, akan secara otomatis terkonversi ke nilai E. “Jika k-modulus telah ditentukan dengan plate bearing test, atau telah tersedia, maka nilai k dapat dimasukan langsung ke dalam program FAARFIELD tanpa terlebih dahulu dikonversi ke E modulus”. (FAA, 2009:34).
Tabel 6.2 Nilai Modulus Tahan Dasar (k)
Keterangan Mengenai Bahan Pondasi K
Sangat jelek <150
Sedang sampai baik 200-250
Sangat baik >300
Sumber : Horonjeff dan McKevey (1993)
perbaikan tanah dasar dengan timbunan pilihan. Berikut merupakan Cross
Section lapisan tersebut beserta mutu material lapisan:
Gambar 6.1 Cross Section Perkerasan Kaku Bandar Udara Kualanamu
VI.2 PCA Program ( AIRPAVE 11 )
Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, dalam mendesain tebal perkerasan membutuhkan grafik desain dari setiap jenis pesawat yang ada. Maka untuk mempermudah perhitungan digunakan program desain yang diterbitkan oleh PCA yaitu program AIRPAVE. Program AIRPAVE 11 yang digunkan pada sutdi ini masih ber-license trial 30 day. Program ini merupakan versi baru yang dapat digunakan pada operasi system windows.
18.89 inch
13.11 inch
Gambar 6.2 Interface Program AIRPAVE 11VI.2.1 Prosedur Desain Secara garis besar proses desain dilakukan dengan menginput data pesawat terbang yang beroperasi dan properties lapisan dibawak lapis permukaan (Surface).
VI.2.1.1 Proses Input
Proses input harus dilakukan dengan benar agar tidak terjadi error pada program pada saat poses running serta output yang dikeluarkan juga sesuai dengan yang diharapkan.
Gambar 6.3 Menu Utama Program AIRPAVE11 I. General Project Information
Project ID yang akan diterangkan merupakan kondisi
tanah dasar sangat jelek, maka ditulis K. Sangat jelek pada kolom yang tersedia
Operator program merupakan penulis sendiri yaitu
II. Airport Pavement Evaluation
Loading condition dipilih Interior Loading karena studi
ini tidak membahas sambungan antar plat, maka beban diasumsikan bekerja pada darah dalam plat
Units yang digunakan merupakan US Units untuk
mempermudah penyetaraan satuan berat yang disediakan oleh tiap perusahan Aircraft.
III. Analysis Type
Pada analysis type disediakan dua pilihan yaitu evaluasi dan desain. Meskipun data eksisting perkerasan telah tersedia studi ini merupakan desain awal berdasarkan data pesawat yang tersedia. Maka dipiih Design Type.
IV. User Defined Input
Aircraft/Vehicle Selected diisi sesuai dengan table yang
Setelah selesain memberikan tanda centang pada tipe pesawat yang tercantum maka tekan tombol Save and Close.
Modulus of Elasticity plat beton sesuai dengan data
eksisting yang tersedia dicantumkan sebesar 4 juta psi. Untuk menginput nilai besaran modulus elastisitas, dengan cara menekan tombol Modulus of Elasticity maka muncul pop-up menu sebagai berikut
Gambar 6.5 Menu Pop-up Modulus of Elasticity Input
Modulus of Rupture beton antara 500-800 psi, maka
diambil mutu beton tertinggi sebesar 800 psi
