4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Jalan adalah prasarana transportasi darat yang menghubungkan suatu tempat dengan tempat lain. Adanya jalan, akses yang menuju tempat yang dituju bisa lebih cepat dan nyaman dandiperlukan perencanaan yang matang, Supaya pada saat melintasi jalan tersebut pengendara bisa merasa nyaman dan aman.
Jalan perkerasan kaku adalah jalan yang menggunakan bahan beton sebagai perkerasannya dengan dan/atau tanpa tulangan (Pd T-14-2003.).
Bab ini menjelaskan tentang dasar teori yang digunakan dalam perencanaan jalan yang meliputi (Pd T-14-2003.):
a. Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku b. Metode Pelaksanaan
c. Rencana Anggaran Biaya
2.2 Keuntungan Serta Kerugian Dari Perkerasan Kaku Keuntungan dari perkersan kaku adalah
- Memiliki ketahanan yang baik terhadap keausan roda lalu lintas - Dapat menahan beban kendaraan yang berat
- Memiliki ketahanan yang baik terhadap genangan air banjir serta tahan terhadap pelapukan cuaca.
- Biaya perawatan lebih murah dibandingkan jalan aspal karena tidak perlu sering di lakukan.
- Dapat digunakan pada struktur tanah lemah tanpa perbaikan struktur tanahnya terlebih dahulu.
Kerugiannya adalah
- Rentan terhdap retak jika konstruksi diatas tanah dasar lunak (Pd T-14-2003.)
2.3 Perkerasan Jalan Raya
Perkerasan jalan suatu bagian jalan raya yang diperkeras menggunakan perencanaan tertentu mempunyai ketebalan, kaku dan kekuatan serta mempunyai stabilitas tertentu supaya mampu menahan beban arus lalu lintas yang berasda diatas tanah asli. Perkerasan jalan ini menggunkan campuran agregat dan bahan ikat agregat yang digunakan adalah batu pecah. batu kali atau bahan lainnya, sedangkan bahan ikat yang dipakai adalah aspal, semen ataupun tanah liat.
Berdasarkan bahan pengikatnya, konstruksi perkerasan jalan dapat dibedakan atas (Sumber : Sukirman, Perkerasan Lentur Jalan Raya, 1999).:
a. Konstruksi perkerasan lentur (flexible pavement), yaitu perkerasan yang menggunakan aspal sebagai bahan pengikatnya. Lapisan-lapisan perkerasan bersifat memikul dan menyebarkan beban lalu lintas ke tanah dasar.
b. Konstruksi perkerasan kaku (rigid pavement), yaitu perkerasan yang menggunakan semen (portland cement) sebagai bahan pengikatnya. Pelat beton dengan atau tanpa tulangan diletakkan diatas tanah dasar dengan atau tanpa lapis pondasi bawah. Beban lalu lintas sebagian besar dipikul oleh pelat beton.
(Sumber : Sukirman, Perkerasan Lentur Jalan Raya, 1999)
Perbedaan utama perkerasan kaku dan lentur diberikan padaTabel 2.1 Tabel 2.1.Perbedaan antara perkerasan lentur dan perkerasan kaku
Perkerasan Lentur Perkerasan Kaku
1 Bahan pengikat Aspal Semen
2 Repetisi beban Timbul Rutting (lendutan pada jalur roda)
Timbul retak-retak pada permukaan
3 Penurunan tanah dasar
Jalan bergelombang (mengikuti tanah dasar)
Bersifat sebagai balok diatas perletakan
4 Perubahan temperature
Modulus kekakuan berubah.
Timbul tegangan dalam yang kecil
Modulus kekakuan tidak berubah
Timbul tegangan dalam yang besar
(Sumber : Sukirman, Perkerasan Lentur Jalan Raya, 1999)
2.4 Pengertian Perkerasan Kaku
Perkerasan jalan beton semen adalah suatu konstruksi perkerasan dengan bahan baku agregat dan menggunakan semen sebagai bahan ikatnya. Perkerasan beton memiliki modulus elastisitas yang tinggi, akan mendistribusikan beban terhadap area tanah yang cukup luas, bagian terbesar dari kapasitas struktur perkerasan diperoleh dari slab beton sendiri. Hal ini berbeda dengan dengan perkerasan lentur dimana kekuatan perkerasan diperoleh dari lapisan-lapisan tebal pondasi bawah, pondasi dan lapisan permukaan (Suryawan, 2009).
Perkerasan beton semen memiliki struktur terdiri dari atas pelat beton semen yang bersambung (tidak menerus) tanpa atau dengan tulangan, atau menerus dengan tulangan, terletak diatas pondasi bawah atau tanah dasar, tanpa atau dengan lapis permukaan beraspal. Struktur perkerasan beton semen secara tipikal sebagaimana terlihat padaGambar 2.1(Pd T-14-2003).
Gambar 2.1 Tipikal struktur perkerasan beton semen (Pd T-14-2003)
Perkerasan beton semen dibedakan ke dalam 2 jenis (Pd T-14-2003.):
a. Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan(Jointed Unreinforced Concrete Pavement) adalah jenis perkerasan beton semen yang dibuat tanpa tulangan dengan ukuran pelat mendekati bujur sangkar, dimana panjang dari pelatnya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini berkisar 4 sampi 5 meter(Pd-14-2003).
b. Pada perkerasan beton semen, daya dukung perkerasan terutama diperoleh
dari pelat beton. Sifat daya dukung perkerasan terutama diperoleh dari pelat
beton semen. Faktoryang perlu diperhatikan adalah kadar air pemadatan,
kepadatan, dan perubahan kadar air selama masa pelayanan (Sumber: Pd T- 14-2003).
2.5 Komponen Kontruksi Perkerasan Kaku
Kontruksi perkerasan beton semen, sebagai kontruksi utama adalah berupa satu lapis beton semen dengan mutu tinggi. Sedangkan lapis pondasi bawah (subbase berupa cement treated subbase maupun granular subbbase) berfungsi sebagai konstruksi pendukung atau pelengkap (Sumber: Pd T-14-2003.
Gambar 2.2 Skema Potongan Melintang Kontruksi Perkerasan Kaku (Pd T-14-2003)
Komponen Konstruksi Perkerasan Beton Semen (Rigid Pavement) adalah sebagai berikut (Pd T-14-2003).:
1. Tanah Dasar (Subgrade)
Tanah dasar adalah bagian dari permukaan badan jalan yang dipersiapkan untuk
menerima konstruksi di atasnya adalah konstruksi perkerasan. Tanah dasar ini
berfungsi sebagai penerima beban lalu lintas yang telah disalurkan dan disebarkan
oleh konstruksi perkerasan. Persyaratan yang harus dipenuhi dalam penyiapan
tanah dasar (subgrade) adalah lebar, kerataan, kemiringan melintang keseragama
daya dukung dan keseragaman kepadatan (Pd T-14-2003).
2. Lapis Pondasi (Subbase)
Lapis pondasi ini terletak di antara tanah dasar dan pelat beton semen mutu tinggi. Sebagai bahan subbase dapat digunakan unbound granular (sirtu) atau bound granural (CTSB, cement treated subbase) (Pd T-14-2003).
3. Tulangan
Pada perkerasan beton semen terdapat dua jenis tulangan, yaitu tulangan pada pelat beton untuk memperkuat pelat beton tersebut dan tulangan sambungan untuk menyambung kembali bagian – bagian pelat beton yang telah terputus (diputus).
Adapun tulangan tersebut antara lain (Pd T-14-2003):
1) Tulangan Pelat
Tulangan pelat pada perkerasan beton semen mempunyai bentuk, lokasi dan fungsi yang berbeda dengan tulangan pelat pada konstruksi beton yang lain seperti gedung, balok dan sebagainya. Adapun karakteristik dari tulangan pelat pada perkerasan beton semen adalah sebagi berikut (Sumber: Pd T-14-2003):
Lokasi tulangan pelat beton terletak ¼ tebal pelat di sebelah atas.
2) Tulangan Sambungan
Tulangan sambungan ada dua macam yaitu tulangan sambungan arah melintang dan arah memanjang. Sambungan melintang merupakan sambungan untuk mengakomodir kembang susut ke arah memanjang pelat. Tulangan sambung memanjang merupakan sambungan untuk mengakomodir gerakan lenting pelat beton (Sumber: Pd T-14-2003).
Gambar 2.3 Sambungan Pada Konstruksi Perkerasaan Kaku
(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14-2003)
Adapun ciri dan fungsi dari masing – masing tulangan sambungan adalah sebagai berikut (Pd T-14-2003):
a. Tulangan Sambungan Melintang
Tulangan sambungan melintang disebut juga dowel.
Berfungsi sebagai sliding device dan load transfer device.
Berbentuk polos, bekas potongan rapi dan berukuran besar(Sumber: Pd T- 14-2003).
b. Tulangan Sambungan Memanjang
Tulangan sambungan memanjang disebut juga Tie Bar.
Berfungsi sebagai unsliding devices dan rotation devices.
Berbentuk deformed / ulir dan berbentuk kecil.
Lekat di kedua sisi pelat beton.
Lokasi di tengah tebal pelat beton dan tegak lurus sumbu jalan (Sumber:
Pd T-14-2003).
c. Sambungan atau Joint
Fungsi sambungan atau joint adalah mengendalikan atau mengarahkan retak pelat beton akibat shrinkage (susut) maupun wrapping (lenting), agar teratur baik bentuk maupun lokasinya sesuai yang kita kehendaki (sesuai desain). Pada sambungan melintang ada dua jenis sambungan yaitu sambungan susut dan sambungan lenting. Sambungan susut dilakukan dengan cara memasang dowel dan begesting melintang antara pelat untuk pengecoran sebelumnya dan pengecoran berikutnya. Sambungan lenting diadakan dengan cara memasang bekisting memanjang dan tie bar.Pada celah sambungan harus diisi dengan joint salent dari bahan khusus yang bersifat thermoplastic antara lain rubber aspalt, coal tars maupun rubbers tars (Sumber: Pd T-14-2003).
d. Bound Breaker
Subbase Bound Breaker ialah plastik tipis yang diletakkan di atas subbase agar tidak terjadi bounding antara subbase dengan pelat beton diatasnya. Selain itu, permukaan subbase juga tidak boleh di-groove atau di-brush.
(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14-2003)
2.6 Struktur dan Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku 2.6.1 Struktur Perkerasan Kaku
Perkerasan kaku dapat dikelompokkan menjadi 5 jenis, yaitu :
Perkerasan beton semen perkerasan kaku dengan beton sebagai lapisan aus.
Terdapat 5 jenis perkerasan beton:
1) Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan 2) Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan 3) Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan.
4) Perkerasan beton semen prategang
5) Perkerasan beton semen pracetak (dengan dan tanpa prategang) (Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semen Pd T-14-2003)
2.6.2 Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku Metode Bina Marga 2003
Perencanaan perkerasan kaku dengan metode Bina Marga 2003 (Pd-T-14- 2003) atau Pedoman Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen merupakan pedoman perencanaan perkerasan kaku yang dikeluarkan oleh Departemen Pekerjaan Umum. Perencanaan merupakan penyempurnaan Petunjuk Perencanaan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) tahun 1985 – SKBI 2.3.28.1985. Pedoman ini diadopsi dari AUSTROADS, Pavement Design, A Guide to the Structural Design of Pavements (1992). Parameter perencanaan perkerasan kaku Metode Bina Marga 2003 persyaratan teknis di uraikan sebagai berikut (Sumber: Pd T-14- 2003):
1. Tanah Dasar
Kekuatan tanah dasar dinyatakan sebagai (k) yang ditentukan dengan
nilai pengujian CBR insitu (SNI 03-1731-1989) untuk perencanaan tebal
perkerasan jalan lama atau CBR laboratorium untuk perencanaan jalan baru
(SNI 03-1744-1989). Apabila nilai tanah dasar < 2%, maka harus dipasang
pondasi bawah yang terbuat dari beton kurus (Lean Mix Concrete) setebal 15
cm yang dianggap mempunyai CBR tanah dasar efektif 5% (Pd-T-14-2003).
2. Pondasi Bawah
Bahan pondasi bawah dapat berupa : 1) Bahan berbutir.
2) Stabilitas atau dengan beton kurus giling padat ( Lean Rolled Concrete) 3) Campuran beton kurus (Lean Mix Concrete)
Lapisn pondasi bawah perlu diperlebar sampai 60 cm diluar tepi perkerasan beton semen. Tanah ekspansif perlu pertimbangan khusus perihal jenis dan penentuan lebar lapisan pondasi dengan memperhitungkan tegangan pengembangan yang mungkin timbul. Pemasangan lapis pondasi dengan lebar sampai tepi luar lebar jalan merupakan salah satu cara untuk mereduksi prilaku tanah ekspansif (Pd T-14-2003).
SNI 03-1743-1989. Apabila pondasi bawah harus menggunakan campuran beton kurus (CBK). Tebal lapis pondasi bawah minimum yang disarankan dan CBR tanah dasar efektif dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan 2.5
Gambar 2.4Tebal pondasi bawah minimum untuk perkerasan beton semen (Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14-2003)
Gambar 2.5CBR tanah dasar efektif dan tebal pondasi bawah
(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14-2003)
Material berbutir tanpa pengikat harus memenuhi persyaratan sesuai dengan SNI 03-6388-2000. Persyaratan dan gradasi pondasi bawah harus sesuai dengan kelas B pekerjaan dimulai, bahan pondasi bawah harus diuji gradasinya dan harus memenuhi spesifikasi bahan untuk pondasi bawah dengan penyimpangan ijin 3% – 5%. Ketebalan minimum lapis pondasi bawah untuk tanah dasar dengan CBR minimum 5% dalah 15 cm. Derajat kepadatan lapis pondasi bawah minimum 100%, sesuai dengan SNI 03-1743-1989.
Pondasi bawah dengan bahan pengikat (BP) dapat berupa(Sumber: Pd T-14- 2003).
1) Stabilitas material berbutir dengan kadar bahan pengikat yang sesuai dengan hasil perencanaan untuk menjamin kekuatan campuran dan ketahanan terhadap erosi.
2) Jenis bahan pengikat dapat meliputi semen, kapur, serta abu terbang, atau slag yang dihaluskan.
3) Campuran beraspal bergradasi rapat (Dense graded asphalt).
4) Campuran beton kurus giling padat yang harus mempunyai kuat tekan karateristik pada umur 28 hari minimum 5,5 Mpa (55Kg/cm
2)
Campuran beton kurus (CBK) harus mempunyai kuat tekan karakteristik pada umur 28 hari minimum 5 Mpa (50 Kg/cm
2) tanpa menggunakan abu terbang, atau 7 Mpa (70 Kg/cm
2) bila menggunakan abu tebang, dengan tebal minimum 10 cm (Pd-T-14-2003).
3. Beton Semen
Kekuatan beton harus dinyatakan dalam nilai kuat tarik lentur umur 28 hari yang didapat dari hasil pengujian balok dengan pembebanan tiga titik (ASTM C-78) yang besarnya secara tipikal sekitar 3-5 Mpa (30 - 50 Kg/cm
2).
Kuat tarik lentur beton yang diperkuat dengan bahan serat penguat seperti serat baja, aramit atau serat karbon harus mencapai kuat tarik lentur 5 – 5,5 Mpa (50 - 55 Kg/cm
2). Kekuatan rencana harus dinyatakan dengan kuat tarik lentur karakteristik yang dibulatkan hingga 0,25 Mpa (2,5 Kg/cm
2) terdekat (Sumber:
Pd T-14-2003).
Beton bisa diperkuat dengan menggunakan serat baja (Steel-fibre) untuk meningkatkan kuat tarik lenturnya dan mengendalikan retak pada pelat khususnya untuk bentuk yang tidak lazim.Serat baja dapat digunakan pada campuran beton yang digunakan untuk jalan plaza tol, putaran dan Panjang serat baja antara 15 mm dan 50 mm yang bagian ujungnya melebar sebagai angker dan/atau sekrup penguat untuk meningkatkan ikatan. Secara tipikal derat dengan panjang 15mm dan 50 mm dapat ditambahkan ke dalan adukan beton, masing-masing sebanyak 75 dan 45 Kg/m
3(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14- 2003).
Kuat tarik lentur beton yang diperkuat dengan bahan serat penguat seperti serat baja, aramit atau serat karbon harus mencapai kuat tarik lentur 5–5,5 MPa (50-55 kg/cm2). Kekuatan rencana harus dinyatakan dengan kuat tarik lentur karakteristik yang dibulatkan hingga 0,25 MPa (2,5 kg/cm2) terdekat. Hubungan antara kuat tekan karakteristik dengan kuat tarik-lentur beton dapat didekati dengan rumus berikut (Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T- 14-2003).
f
cf= K (fc’)
0,50dalam Mpa atau...(1) f
cf= 3,13 K (fc’)
0,50dalam kg/cm
2...(2) Dengan pengertian :
fc’ = kuat tekan beton karakteristik 28 hari (kg/cm
2) fcf = kuat tarik lentur beton 28 hari (kg/cm
2)
K = konstanta 0,7 untuk agregat tidak dipecah dan 0,75 agregat pecah.
Kuat tarik lentur dapat juga ditentukan dari hasil uji kuat tarik belah beton yang dilakukan menurut SNI 03-2491-1991 sebagai berikut (Pd T-14-2003) : f
cf= 1,37.f
cs,dalam Mpa atau...(3)
f
cf= 13,44.f
cs,dalam kg/cm
2...(4) Dengan pengertian :
F
cs= kuat tarik belah beton 28 hari
Beton dapat diperkuat dengan serat baja (steal-fiber) untuk meningkatkan
kuat tarik lenturnya dan mengendalikan retak pada plat khususnya untuk
bentuk tidak lazim.Serat baja bisa digunakan pada campuran betonn (Pd T-14- 2003).
4. Lalu Lintas
Penentuan beban lalu lintas rencana untuk perkerasan beton semen, dinyatakn dalam jumlah sumbu kendaraan niaga (commercial vehicle), sesuai dengan konfigurasi sumbu pada lajur rencana selama umur rencana. Lalu lintas harus dianalisis berdasarkan hasil perhitungan volume lalu lintas dan konfigurasi sumbu menggunakan data terakhir atau data 2 tahun terakhir.
Kendaraan yang ditinjau untuk perencanaan perkerasan beton semen adalah yang mempunyai berat total minimum 5 ton (Sumber: semenPd T-14-2003).
Konfigurasi sumbu untuk perencanaan terdiri atas 4 jenis kelompok sumbu, yaitu sebagai berikut :
1. Sumbu tunggal roda tunggal (STRT).
2. Sumbu tunggal roda ganda (STRG).
3. Sumbu tandem roda ganda (STdRG).
4. Sumbu tridem roda ganda (STrRG).
(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semen Pd T-14-2003)
Gambar 2.6 Konfigurasi Beban Sumbu
(Sumber: Ari Suryawan, Perkerasan jalan beton semen portland, 2009)
Lajur Rencana dan Koefisien Distribusi
Lajur rencana merupakan salah satu lajur lalu lintas dari suatu ruas jalan yang menampung lalu lintas kendaraan niaga terbesar. Jalan tidak memiliki tanda batas lajur, maka jumlah lajur dan koefisien distribusi (C) kendaraan niaga dapat ditentukan dari lebar perkerasan. Korelasi jumlah lajur dan koefisien distribusi dapat di tentukan seperti dalam Tabel 2.2 (Pd T-14- 2003) .
Tabel 2.2 Jumlah Lajur Berdasarkam Lebar Perkerasan dan Koefisien Distribusi (C) Kendaraan Niaga pada Lajur Rencana
(Sumber: Perencanaan perkerasan jalan beton semenPd T-14-2003)
Umur Rencana
Umur rencana adalah waktu dalam tahun yang dihitung sejak jalan tersebut mulai dibuka sampai saat diperlukan perbaikan berat atau dianggap perlu diberi lapisan permukaan baru. Umur rencana perkerasan jalan ditentukan atas dasar pertimbangan klasifikasi fungsional jalan, pola lalu lintas, serta nilai ekonomi jalan yang bersangkutan, yang dapat ditentukan dengan metode Benefit Cost Ratio, Internal Rate of Return, kombinasi dari metode tersebut atau cara lain yang tidak lepas dari pola pengembangan wilayah. Umumnya perkerasan beton semen dapat direncanakan dengan umur rencana (UR) 20 tahun sampai 40 tahun. (Pd-T-14-2003)
1 Arah 2 Arah
Lp < 5,50 m 1 1
5,5 m ≤ Lp < 8,25 m 0,70 0,50 8,25 m ≤ Lp < 11,25 m 0,50 0,475 11,25 m ≤ Lp < 15,00 m - 0,45 15,00 m ≤ Lp < 18,75 m - 0,425 18,75 m ≤ Lp < 22, 00 m - 0,40
Lebar Perkerasan (Lp) Koefisien Distribusi
Pertumbuhan Lalu Lintas
Volume lalu lintas akan bertambah sesuai dengan umur rencana atau sampai tahap dimana kapsaitas jalan dicapai dengan faktor pertumbhuan lalu lintas yang dapat ditentukan berdasarkan rumus sebagai berikut (Pd T-14- 2003):
𝑅 =
(1+𝑖)𝑈𝑅− 1𝑖