PERKERASANJALANBETON
DENGANMENGGUNAKANSISTEM
PELAT TERPAKU
UNIVERSITASGADJAHMAD~
Pidato Pen'gUkul).anJab,amn,Gpt'U Resal", ,papa Fakultas, 'Ieknik
Universitas Gadjah Madk , ' .(
Oleh:, ..
Prof. Dr. Ir. Bary Cbristady. J{ar4iyatJn9,"'" - . i-'!\I.Eng., DEA. -'
DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM
PELA T TERP AKU
UNIVERSITAS GADJAH MADA
Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar pada Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Diucapkan di depan Rapat Terbuka Majelis Guru Besar Universitas Gadjah Mada
pada tanggal4 Juni 2014 di Yogyakarta
Oleh:
Assalamu 'alaikum warahmatullahi wabarakatuh dan salam sejahtera, Yang terhormat Ketua, Sekretaris, dan anggota Majelis Wali Amanat
Universitas Gadjah Mada,
Yang terhormat Ketua, Sekretaris, dan anggota Majelis Guru Besar Universitas Gadjah Mada,
Yang terhormat Ketua, Sekretaris, dan anggota Senat Akademik Universitas Gadjah Mada,
Yang terhormat Rektor dan Waki! Rektor Universitas Gadjah Mada Yang terhormat para tamu undangan, rekan sejawat, sanak keluarga
dan hadirin sekalian,
Alhamdulillahi rabbi! 'alamin, puji syukur yang tiada terhingga
saya panjatkan ke hadirat Allah Swt. yang telah melimpahkan rahmat, karunia, barokah, dan hidayah-Nya sehingga pada hari ini kita dapat berkumpul bersama di Balai Senat UGM ini dalam Rapat Terbuka Majelis Guru Besar Universitas Gadjah Mada. Sungguh suatu kehormatan dan kebahagiaan bagi saya pada hari ini mendapatkan kesempatan untuk menyampaikan pidato pengukuhan sebagai guru besar di Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Untuk itu, saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besamya kepada Rektor dan Ketua Majelis Guru Besar Universitas Gadjah Mada.
Pada kesempatan ini, perkenankanlah saya akan menyampai.kan pidato pengukuhan dengan judul:
Perkerasan Jalan Beton
Dengan Menggunakan Sistem Pelat Terpaku
Para hadirin yang saya muliakan,
Telah kita ketahui bersama bahwa bencana banjir telah menyebabkan perkerasan jalan menjadi rusak, berlubang, aspal mengelupas, dan terjadi amblas pada badan jalan. Biaya untuk perbaikan perkerasan jalan sangatlah besar dari tahun ketahun.
Kecuali itu, faktor-faktor kelebihan beban kendaraan, ketidak-sempurnaan pelaksanaan pembangunan, kurang stabilnya kapasitas dukung tanah-dasar juga menjadi penyebab dari pendeknya umur layan perkerasan. Mengingat hal tersebut, saat ini sangat diperlukan struktur perkerasan yang cukup kuat yang mampu menjamin kinelja perkerasan dalam jangka panjangnya.
Struktur perkerasan jalan berfungsi untuk mendistribusikan beban kendaraan melalui sistem lapisan material yang diletakkan di atas tanah-dasar sehingga melindungi tanah-dasar tersebut dari tekanan yang berlebihan dan pengaruh buruk perubahan cuaca. Deformasi tanah-dasar yang berlebihan mengakibatkan penurunan atau kenaikan tanah secara tidak seragam sehingga menyebabkan ketidakrataan permukaan perkerasan dan ketidaknyamanan lalu lintas kendaraan. Selain itu, akibat dukungan tanah fondasi di bawah tanah-dasar yang kurang kuat, oleh beban lalu lintas dapat menyebabkan gerakan naik-turun berlebihan, mengurangi umur layan perkerasan jalan.
Pada pembangunan jalan di Indonesia, banyak daerah kondisi tanah-dasarnya terletak pada tanah yang tidak stabil, seperti lempung lunak atau tanah ekspansif. Tanah-tanah tersebut banyak menimbulkan masalah pada kinerja jangka panjang perkerasan. Jika perkerasan jalan terletak pada tanah-dasar berada di atas tanah lunak atau ekspansif, sering mengalami defonnasi yang berlebihan oleh beban kendaraan berat, sedangkan teori yang ada pada perancangan perkerasan jalan umumnya didasarkan pada asumsi bahwa tanah-dasar sudah stabil. Karena itu, pada tanah-tanah yang tidak stabil tersebut, perancangan perkerasan secara konvensional menjadi tidak sesuai. Demikian pula bila tanah-dasar mengalami gerakan naik turun akibat kembang-susut tanah di bawahnya oleh berubahnya musim. Akibat kembang-susut tanah-dasar yang tidak seragam, perkerasan menjadi bergelombang tidak teratur. Sebagai alternatif penyelesaian masalah tersebut, Hardiyatmo (2008) mengusulkan perkerasan beton dengan "Sistem Pelat Terpaku". Sistem ini merupakan pengembangan lanjut dari Sistem Cakar Ayam.
Sistem Cakar Ayam
Fondasi Sistem Cakar Ayam ditemukan oleh Prof. Sediyatmo pada tahun 1961. Si~tem Cakar Ayam digunakan pertama kali untuk fondasi bangunan menara listrik tegangan tinggi di daerah Aneol yang tanahnya berupa rawa-rawa. Selain itu, fondasi Sistem Cakar Ayam juga banyak digunakan untuk berbagai fondasi bangunan dan
perkerasan jalan raya maupun bandara.
Seeara tipikal, perkerasan Cakar Ayam terdiri dari pelat tipis beton bertulang tebal 15-17 em yang diperkaku dengan pipa-pipa beton.berdiameter 120 em, teba18 em, dan panjang pipa 150-200 em yang tertanam pada lapisan tanah-dasar (subgrade) dengan jarak pipa-pipa berkisar 2,0-2,50 m. Di bawah pelat beton, terdapat lapisan 1antai kerja tebal :J::10em (terbuat dari beton mutu rendah) dan lapisan sirtu tebal :J::30em yang berfungsi terutama sebagai perkerasan sementara selama masa pelaksanaan dan agar pennukaan tanah-dasar dapat rata sehingga pelat beton eakar ayam dapat dibuat di atasnya. Pipa-pipa beton tersebut, disebut cakar.
Sistem Cakar Ayam Modifikasi (CAM) merupakan pengem-bangan lebih lanjut dari Sistem Cakar Ayam Prof. Sediyatmo. Pengembangan yang telah dilakukan didasarkan pada evaluasi hasil-hasil penelitian yang dilakukan seeara intensif sejak tahun 1990 oleh tim pengembangan Sistem Cakar Ayam Modifikasi (Suhendro, Hardiyatmo, dan Dannokumoro, 1990). Pengembangan Sistem Cakar Ayam yang telah dilakukan meliputi hal-hal sebagai berikut ini.
Perubahan bahan eakar yang semula dibuat dari bahan pipa beton diameter 1,20 m, panjang 2 m, dan tebal 8 em digantikan dengan pipa baja yang sangat ringan (berat sekitar 35 kg) dengan tebal 1,4 mm, diameter berkisar 0,60-0,80 m dan panjang 1,0-1,2 m. Pipa baja ini harus galvanized dan dilapisi dengan bahan pelindung antikarat (coaltar). Bahan eakar yang lebih ringan mempennudah dan mempereepat pelaksanaan. Untuk perkerasan di bandara dengan beban berat (seperti beban pesawat), maka eakar yang digunakan tetap dari beton dengan dimensi yang menyesuaikan dengan beban yang direneanakan. Pengembangan yang lain adalah terkait dengan metode analisis, peraneangan, metode pelaksanaan, serta metode pvaluasi
perkerasan. Sistem Cakar Ayam yang telah diubah ini kemudian disebut Sistem Cakar Ayam Modifikasi (CAM), dan telah memperoleh hak paten pada tahun 20 II oleh: Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Se., Ph.D., Prof. Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng., DEA., dan Ir. Maryadi Darmokumoro.
Perubahan-perubahan yang telah dilakukan pada Sistem CAM dari Sistem Cakar Ayam Prof. Sediyatmo bukan hanya terletak pada bahan pipa eakar, tapi juga pada geometri seeara keseluruhan dan eara analisis dan peraneangan yang berbeda dengan eara yang diusulkan oleh Prof. Sediyatrno.
Dalarn Sistern CAM, bahan pipa eakar tidak harus dari pelat baja, tetapi dapat berupa pipa beton pejal (seperti fondasi surnuran pendekldangkal) rnaupun pipa beton berlubang yang diisi tanah padat. Untuk lebih rnenjaga kinerja jangka panjang Sistern CAM, rnaka permukaan pelat beton ditutup dengan lapis permukaan beraspal dengan tebal sekitar 4 em. Lapisan beraspal ini dapat berfungsi sebagai lapis aus (wearing coarse) pelindung terhadap beban termal dan seeara signifikan rnengurangi potensi retaknya beton.
Bagian tepi dari Sistem CAM dilengkapi dengan pelat penutup tepi vertikal dengan tebal 10-12 em dan tinggi 40-50 em. Selain berfungsi sebagai perkuatan tepi, juga rneneegah pumping tanah-dasar akib~t beban kendaraan di bagian tepi ini. Perlu diperhatikan bahwa beban kritis struktur perkerasan adalah ketika beban berada di tepi atau pojok pelat perkerasan.
Bentuk pola penernpatan pipa eakar dapat berupa susunan' segitiga sarna sisi rnaupun bujur sangkar. Pola bujur sangkar biasanya lebih disukai karena mudah penernpatannya. Pola segitiga sarna sisi berguna untuk rnengurangi kernungkinan adanya retak rnernanjang searah lalu lintas.
Ketua Sidang. para Guru Besar, dan hadirin yang saya mu/iakan,
Dalarn rnendukung beban, Sistern Cakar Ayarn rnengandalkan interaksi antara pelat beton-eakar dan tanah di sekitamya. Bila Sistern Cakar Ayarn digunakan untuk rnendukung beban statis dan permanen yang relatif berat (beban bangunan gedung tinggi) yang terletak pada
tanah lempung lunak, fungsi eakar dalam mereduksi lendutan pelat menjadi tidak optimal. Karena bila eakar seeara pennanen berotasi, maka akan menyebabkan tanah di sekitar eakar mengalami konsolidasi yang menyebabkan pelat melendut seeara berangsur-angsur sesuai dengan berjalannya waktu. Keeuali itu, lendutan pelat dan rotasi eakar juga akan dipengaruhi oleh konsolidasi sekunder atau rayapan (creep) yang juga akan menyebabkan pengaruh yang sama. Jika digunakan dalam bangunan gedung, Sistem Cakar Ayam akan mirip dengan fondasi sumuran, yaitu memerlukan pelat pilecap yang relatif tebal guna memenuhi syarat ketahanan terhadap gaya geser pons'pada pelat dan sekaligus menjamin kekakuan fondasi agar tidak terjadi penurunan tak seragam yang berlebihan.
Bila Sistem Cakar Ayam dibebani dengan beban dinamis (beban angin, beban roda kendaraan) yang relatif keeil, yaitu sekitar 100-200 kN, lendutan pelat yang terjadi masih sangat keeil. Untuk beban tersebut, tekanan ke tanah di dasar pelat hanya sekitar 2-5 kPa. Untuk
tanah-dasar sangat lunak dengan kohesi tak terdrainase Cu
=
30 kPa (CBR = 1%), maka kapasitas dukung ultimitnya adalah cuNc= 30 x 6 = 180 kPa. Jadi, tanah di bawah pelat hanya menerima tekanan sekitar 1/90-1/36 dari nilai kapasitas dukung ultimitnya. Pada kisaran beban tersebut, fungsi pipa-pipa Cakar Ayam terutama untuk menjaga agar pelat tetap rapat dengan tanah di bawahnya. Gaya-gaya yang bekerja melawan beban pada pelat terutama reaksi tanah-dasar dan tahanan vertikal pipa eakar.Untuk beban yang besar (beban roda pesawat), peran perlawanan eakar terhadap lendutan menjadi nyata. Pada beban Q = 80 ton (800 kN), tegangan vertikal yang terjadi pada tanah di bawah pelat sekitar 1,4 t/m2 (14 kPa) atau kira-kira 1/12 dari nilai kapasitas dukung ultimit. Uji skala penuh pada Sistem Cakar Ayam di Bandara Polonia Medan dengan tanah dasar CBR = 5%, tebal pelat beton 15 em, jarak pipa-pipa Cakar Ayam 2,5 m, diameter 1,2 m, tinggi 2 m dan tanah-dasar CBR = 5%, lendutan yang terjadi di antara pelat hanya sekitar 5 mm, dan rotasi eakar sekitar 0,001 radian atau setara dengan perpindahan horisontal 2 mm di dasar eakar (Antono dan Daruslan, 1981). Rotasi terbesar adalah pada eakar yang terletak di dekat beban. Untuk eakar dengan diameter 1,2 m tinggi 2 m dan jarak
cakar 2,5 m, beban Q disebarkan oleh pelat beton dengan radius 1,5-2 kali diameter cakar atau radius 4-5 m dari titik beban.
Oidasarkan pada hasil penelitian uji beban Sistem Cakar Ayam di Bandara Polonia Medan, Suhendro (1992, 1996) mengembangkan metode analisis dan perancangan Sistem Cakar Ayam dengan model matematik, utamanya secara numeris dengan metode elemen hingga yang telah divalidkan dengan pengujian-pengujian skala penuh. Analisis elemen hingga yang dilakukan oleh Suhendro (1996), dilakukan dengan memvariasikan nilai modulus reaksi subgrade horizontal (kh) beberapa kali dari modulus rekasi subgrade vertikal (ky).Oalam analisis tersebut, nilai lendutan yang mendekati kenyataan
adalah bila kh
=
10 ky. Uji beban skala penuh juga dilakukan pada tanah lunak di rencana lokasi jalan Tol Waru-Juanda Surabaya dalam rangka pengembangannya menjadi Sistem Cakar Ayam Modifikasi (Suhendro et at., 2005).Ketua Sidang. para Guru Besar, dan hadirin yang saya muliakan,
Uji model skala tereduksi Sistem Cakar Ayam yang dilakukan Hardiyatmo et at. (1999; 2000) di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan FT-UGM memperlihatkan pengaruh-pengaruh tebal pelat, diameter, jarak, dan panjang cakar yang memengaruhi lendutan. Selanjutnya, Hardiyatmo et al. (2000) mengusulkan cara perancangan Sistem Cakar Ayam dengan meng-gunakan metode beam on elastic foundation yang ditambahkan
.
dengan memperhitungkan reaksi perlawanan momen cakar. Setelah itu, Hardiyatmo (2010) memberikan cara perancangan Sistem Cakar Ayam Modifikasi untuk aplikasi perkerasan kaku dengan meng-gunakan grafik-grafik lendutan, momen, dan gaya lintang.Penelitian Sistem Cakar Ayam Modifikasi yang dilakukan oleh Nawangalam (2008) dan Romadhoni (2008) dengan metode numerik menyimpulkan bahwa untuk beban-beban layan 100 kN, khususnya beban gandar kendaraan, pemodelan elemen hingga secara linier sudah cukup memuaskan, sedangkan untuk beban tinggi seperti beban roda pesawat (>240 kN), maka diperlukan analisis nonlinier. Hasil pemodelan ini menyimpulkan bahwa pembebanan paling kritis Sistem
Cakar Ayam adalah bila beban terletak di tepi karena menghasilkan lendutan dan momen yang terbesar.
Perancangan dengan metode Prof. Sediyatmo menganggap bahwa ketika pelat melendut oleh akibat beban, akan dilawan oleh momen perlawanan cakar akibat tekanan tanah pasif di sekitar cakar. Asumsi bahwa telah terjadi perlawanan momen cakar oleh tekanan tanah pasif dinilai tidak tepat karena saat pembebanan dan terjadi lendutan, tanah di sekitar cakar tidak pernah dalam kondisi runtuh sehingga tanah tidak dalam kondisi pasif. Hasil penelitian uji skala penuh (Antono dan Daruslan, 1981) menunjukkan bahwa rotasi cakar yang'terjadi oleh akibat beban relatif sangat kecil (sekitar 2 mm di dasar cakar yang panjangnya 2 m) sehingga tanah masih berperilaku mendekati elastis. Untuk ini, Hardiyatmo et al. (2000) mengusulkan
penggunaankoefisien subgrade horizontal(kh)dalam menentukan
tekanan tanah lateral yang bekerja di sekitar cakar.
Dalam aplikasi untuk perkerasan jalan, pelat beton Sistem Cakar Ayam tidak dirancang berdasarkan jumlah repetisi beban (seperti halnya perancangan jalan beton konvensional), namun dirancang berdasarkan pada beban maksimum roda kendaraan yang akan lewat. Untuk perancangan struktur perkerasan jalan, beban kritis terletak di bagian tepi, sedang untuk struktur perkerasan bandara, terletak di sekitar bagian tengah karena bagian tengah ini sering dilewati pesawat. Sebagai contoh, dalam hitungan perancangan untuk uji skala penuh Sistem Cakar Ayam modifikasi di Indramayu, digunakan beban rancangan 20 ton. Beban roda yang demikian besar ini dimaksudkan untuk mengantisipasi banyaknya kelebihan muatan beban truk trailler yang banyak lewat di jalan tersebut.
Hasil uji perkerasan dengan Sistem Cakar Ayam di landas pacu Bandara Polonia Medan (Antono dan Daruslan, 1981) menunjukkan bahwa penyebaran lendutan maksimum hanya pada radius 5 m dari titik beban (berbentuk lingkaran diameter 10m), untuk cakar-cakar yang berjarak 2,5 m dengan susunan bujur sangkar. Karena itu, perancangan dapat dilakukan dengan memperhatikan 16 cakar berjarak s = 2,5 m dengan ukuran pelat 10 m x 10 m.
Aplikasi Sistem Cakar Ayam Prof. Sediyatmo dengan pipa cakar dari beton berukuran tinggi 2 m, diameter 1,2 m dan berjarak 2,5 m
telah digunakan untuk perkerasan di Bandara Soekamo Hatta Cengkareng, Bandara Polonia Medan, Bandara Juanda Surabaya. Selama lebih dari 25 tahun, perkerasan telah terbukti berfungsi dengan baik dengan tanpa kerusakan yang berarti. Sebagai perkerasan jalan, Sistem Cakar Ayam keeuali digunakan sebagai jalan tol sepanjang
13,5 km yang menghubungkan,Jakarta-Bandara Soekamo Hatta, juga telah digunakan di beberapa ruas jalan tol Kampung Kayan-Sitiawan di Malaysia 'maupun beberapa ruas jalan tol Simpang X-Taman Peringgit Jala di Malaka, Malaysia, yang kesemuanya dibangun di atas tanah subgrade yang relatif lunak dan telah berfungsi baik selama lebih dari 25 tahun.
Aplikasi Sistem Cakar Ayam Modifikasi telah dilakukan untuk perkerasan jalan Tol Detour jalan Prof. Sediyatmo Cengkareng, jalan Tol di Makasar, Jalan di Samarinda, Riau, dan Jalan di atas tanah ekspansif di Bojonegoro. Untuk aplikasi sebagai landasan penumpuk-an peti kemas (Container Yard) telah dilakukpenumpuk-an di Palarpenumpuk-an-Samarinda. Sistem Cakar Ayam Modifikasi yang dikombinasikan dengan struktur jembatan sistem hollow silinder telah diterapkan di Sungai Penuh,
Jambi, Sumatra Utara.
Bila perkerasan jalan dengan Sistem Cakar Ayam diletakkan di atas timbunan yang mengalami penurunan konsolidasi yang berlebih-an, maka sistem perkerasan ini dapat meminimalkan penurunan tidak seragam sehingga menjaga kerataan pennukaan jalan beton. Sebagai eontoh, Sistem Cakar Ayam pada Jalan Tol Prof. Sediyatmo, yaitu tol menuju Bandara Soekamo Hatta, Cengkareng yang terletak pada. timbunan setinggi 3,5 m. Timbunan telah mengalami penurunan konsolidasi sekitar 90 em, namun hingga sekarang perkerasan Sistem Cakar Ayam masih dalam kondisi baik.
Sistem Pelat Terpaku
Sistem Pelat Terpaku (Nailed Slab System) yang diusulkan oleh Hary Christady Hardiyatmo (2008) adalah suatu perkerasan beton bertulang (tebal antara 12-20 em) yang didukung oleh tiang-tiang beton mini (panjang 150-200 em dan diameter 15-20 em). Tiang-tiang dan pelat beton dihubungkan seeara monolit dengan bantuan
tulangan-tulangan. Interaksi antara pelat beton-tiang-tanah di sekitarnya menciptakan suatu perkerasan yang lebih kaku, yang lebih tahan terhadap defonnasi tanah.
Dasar pemikiran dari fungsi tiang dalam Sistem Pelat Terpaku pada dasarnya sarna seperti Sistem Cakar Ayam. Suatu pelat beton yang dipaku atau diangker pada tanah, bila dibebani berulang-ulang, maka kontak antara tanah-dasar di bawahnya dan pelat akan lebih terjaga dibandingkan dengan pelat yang hanya diletakkan di atas tanah. Karena bidang kontak antara pelat dan tanah terjamin selalu rapat, maka pelat perkerasan beton akan terjaga kinerja jangka panjangnya. Selain itu, kenaikan kapasitas dukung tanah-dasar akibat pengaruh dukungan tiang-tiang pada pelat akan mengurangi kebutuh-an tebal perkeraskebutuh-an beton dkebutuh-an memperkaku sistem perkeraskebutuh-an. Pada sistem perkerasan konvensional, di mana pelat tidak dipaku ke dalam tanah, oleh akibat beban berulang lalu-lintas, maka di bawah pelat cenderung mudah sekali terbentuk rongga-rongga di antara pelat dan tanah. Rongga-rongga ini akan mengurangi kontribusi dukungan tanah-dasar terhadap pelat bila pelat dibebani, akibatnya pelat mudah retak atau pecah. Dari hasil uji laboratorium, Hardiyatmo et al. (2008) menunjukkan bahwa oleh akibat beban, lendutan pelat tanpa tiang lebih besar dibandingkan dengan pelat yang diperkuat dengan tiang, baik untuk beban statis maupun dinamis.
Sistem Pelat Terpaku cocok digunakan untuk perkerasan yang tanah-dasarnya dipengaruhi oleh penurunan tidak seragam karena interaksi tanah-tiang-pelat membuat pelat lebih kaku sehingga mengurangi terjadinya beda penurunan pennukaan perkerasan (menciptakan pennukaan perkerasan beton yang selalu rata). Pelat terpaku juga memungkinkan digunakan pada jalan yang tanah-dasamya berpotensi kembang-susut dan mengalami getaran yang kuat oleh beban lalu lintas berat. Naik-turunnya tanah-dasar tereduksi oleh kekakuan yang diciptakan oleh interaksi antara pelat beton, tiang-tiang dan tanah dalam zona terkurung tiang-tiang.
Hasil uji beban siklik pada pelat yang didukung tiang menunjukkan adanya reduksi penurunan yang signifikan oleh pemasangan tiang yang memaku pelat ke tanah-dasar (Hardiyatmo, 2009). Pemasangan tiang yang monolit pada pelat beton juga
menaikkan modulus reaksi tanah-dasar (k). Selain itu, bila tanah-dasar terjadi penurunan tidak seragam, maka gerakan tanah-dasar di sekitar tiang-tiang akan mendapat perlawanan gesek tiang, sehingga beda penurunan akan menjadi kecil, atau ketidak-rataan pelat akan terkendalikan.
Hardiyatmo (2011) mengusulkan dua cara perancangan Sistem Pelat Terpaku. Cara pertama, tebal pelat beton dihitung berdasarkan prosedur AASHTO (1993). Perancangan dengan menggunakan metoda AASHTO ini dilakukan dengan cara yang sama seperti pada perancangan perkerasan kaku tipe bertulang bersambungan dan tipe beton bertulang kontinu. Perancangan dengan cara ini mengacu pada beban gandar standar 18 kip (8,16 ton). Dalam cara ini, tulangan-tulangan pada pelat beton dianggap hanya berfungsi sebagai tulangan-tulangan susut dan tiang-tiang berfungsi sebagai menaikkan modulus reaksi tanah dasar.
Cara kedua, perancangan pelat beton Sistem Pelat Terpaku dilakukan dengan cara yang lazim dilakukan dalam perancangan pelat beton secara struktural. Dalam cara ini, hitungan dilakukan dengan menggunakan metode beam on elasticfoundation atau metode elemen hingga (SAP 2000). Keuntungan dari cara ini, besarnya beban gandar kendaraan rancangan bisa lebih besar dari beban gandar standar AASHTO. Lendutan, momen, gaya lintang dan geser pons dihitung, kemudian dirancang tebal beton dan dimensi tulangannya.
Dalam perancangan Sistem Pelat Terpaku, dibutuhkan nilai modulus reaksi tanah dasar oleh pengaruh pemasangan tiang di bawah pelat perkerasan. Hardiyatmo (2011) melakukan analisis kenaikan modulus reaksi tanah dasar akibat pengaruh tiang dengan meninjau keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada pelat yang didukung oleh sebuah tiang. Tambahan kekuatan tanah oleh tiang bergantung pada tahanan tiang yang tennobilisasi. Penentuan tahanan tiang yang tennobilisasi relatif sulit karena tahanan gesek tiang tidak akan timbul jika tidak ada gerakan relatif antara tiang dan tanah di sekitarnya. Hasil penelitian uji beban pelat yang didukung tiang pada lempung lunak yang dilakukan oleh Hardiyatmo (2010) menunjukkan bahwa diameter pelat-beban dan dimensi tiang berpengaruh besar terhadap kenaikan modulus reaksi tanah-dasar.
Penurunan pelat beban akan lebih besar daripada penurunan atau perpindahan relatif antara tanah dan tiang. Hal ini disebabkan ketika pelat turun, tanah di sekitar tiang juga turun. Namun, turunnya tiang lebih besar dibandingkan dengan turunnya tanah di sekitamya. Karena penurunan relatif antara tanah dan tiang keeil, maka tahanan gesek tiang belum sepenuhnya meneapai ultimit. Untuk peraneangan, Hardiyatmo (2011) mengusulkan persaman-persamaan untuk meng-hitung tahanan gesek tiang yang termobilisasi yang dikaitkan dengan b.esamya perpindahan vertikal dari pelat ketika dibebani. Tambahan dukungan oleh tahanan gesek tiang ini kemudian dihitung sebagai menaikkan modulus reaksi tanah-dasar. Dalam hitungan, dianggap tahanan ujung tiang tidak memberikan kontribusi terhadap tahanan tiang terhadap gaya-gaya ke bawah. Hal ini karena pertama tiang yang digunakan berpenampang keeil (sekitar 20 em) dan yang kedua, untuk memobilisasi tahanan ujung tiang membutuhkan perpindahan vertikal yang besar.
Untuk menentukan kenaikan modulus reaksi tanah-dasar akibat tiang, Hardiyatmo (2011) mengusulkan hubungan penurunan pelc1t
dengan rasio displacementDIDo(dengan 5 = penurunanpelat dan Do
gerakan relatif antara tiang dan tanah di sekitamya). Untuk tiang berdiameter 20 em dan panjang sekitar 1,5 sampai 2 m, rasio
displacement tiang tersebut mendekati konstan sebesar 3,25 pada
defleksi pelat sekitar 2 mm. Untuk beban yang relatif berat, umumnya pelat beton akan mengalami lendutan lebih besar dari 2 mm. Karena itu, dalam menentukan kenaikan modulus reaksi tanah-dasar, maka disarankan untuk menggunakan rasio displacement tiang 3,25 tersebut.
Dalam aplikasi Sistem Pelat Terpaku pada tanah-dasar yang tidak stabil akibat kembang susut tanah, maka Hardiyatmo (2013) melakukan uji pelat yang didukung tiang yang diletakkan pada tanah yang mengalami pengembangan. Dalam penelitian ini, besamya kenaikan pelat dan gaya angkat tiang diamati. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa .dimensi tiang mempengaruhi kenaikan pelat. Hal tersebut disebabkan karena; (1) semakin panjang tiang sistem pelat dan tiang menjadi semakin berat, sehingga gaya atau tekanan angkat mengeeil, (2) diameter tiang semakin keeil (tekanan ke tanah
ringan), tekanan ke atas semakin besar sehingga tekanan yang dibutuhkan untuk mengangkat tiang juga lebih besar, (3) kenaikan pelat ditahan oleh bagian tiang di bawah yang berada pada zona pasif sehingga gaya atau tekanan angkat juga akan berkurang. Penehtian tersebut masih terus dilanjutkan untuk keperluan menentukan dimensi tiang yang eoeok agar saat tanah mengembang, perkerasan kaku dengan Sistem Pelat Terpaku masih berfungsi dengan baik.
Dalam aphkasi Sistem Pelat Terpaku untuk perkerasan kaku, maka terdapat beberapa kemungkinan tipe-tipe kondisi tanah-dasar yang eoeok digunakan. Tipe 1, bila Sistem Pelat Terpaku berada pada tanah ash tanpa atau ditimbun dengan tanah uruk tebal 30-50 em. Tanah ash direkomendasikan mempunyai modulus reaksi subgrade
(kv) 2 20.000 kN/m3 atau CBR 2 2. Karena tanah ash mempunyai
CBR 2 2, maka umumnya dibutuhkan material uruk 30-50 em sebagai landasan kerja. Tanah uruk yang digunakan adalah tanah granuler lpasir atau sirtu). Tipe 2, bila Sistem Pelat Terpaku terletak pada tanah timbunan dengan tinggi 2 50 em yang berada di atas tanah ash yang lunak. Oleh akibat beban timbunan, tanah fondasi akan mengalami penurunan konsolidasi. Dalam hal ini, yang dimaksud tanah lunak adalah tanah yang mempunyai N-SPT 2 2, atau tahanan konus dari alat sondir (Cone Penetration Test), qc 2 2 kg/em2. Untuk jalan kelas 1, umumnya keeuali persyaratan struktural, persyaratan geometri sangat diperhatikan sehingga penurunan timbunan yang berlebihan akan mengubah ahnyemen vertikal jalan. Untuk ini, dalam pembangunan perkerasan dengan Sistem Pelat Terpaku harus lebih dulu dilakukan rekayasa perbaikan tanah fondasi. Perbaikan-tanah yang lazim dilakukan adalah dengan pemasangan drainase vertikal untuk pereepatan penurunan konsolidasi. Namun, apabila pada batas-batas tertentu perubahan alinyemen vertikal perkerasan jalan diizinkan, maka Sistem Pelat Terpaku akan sangat eoeok. Hal ini, karena Sistem Pelat Terpaku keeuah menjaga kerataan jalan, juga merupakan struktur perkerasan yang tahan terhadap perubahan bentuk tanah dasar. Tipe 3, bila Sistem Pelat Terpaku terletak pada tanah ash ekspansif yang mempunyai potensi pengembangan maksimum
(swelling potential) 15%. Bila tekanan pengembangan lebih dari nilai
pengembangan yang mengganggu kinerjanya. Tipe 4, bila Sistein Pelat Terpaku terletak pada tanah galian dengan modulus reaksi
subgrade minimum 20.000 kN/m3 atau CBR 2: 2%. Lereng galian
harus stabil terhadap kemungkinan adanya longsoran.
Ketua Sidarfg,para Guru Besar, dan hadirin yang saya muliakan,
Karena struktur perkerasan dibuat bertulangan yang dilengkapi dengan pemasangan tiang-tiang, maka dibandingkan dengan perkeras-an beton konvensional, biaya pembperkeras-angunperkeras-an Sistem Pelat Terpaku akan lebih mahal. Namun, karena perkerasan dirancang secara struktural, maka biaya pemeliharaan selama umur layanan akan kecil sehingga biaya total selama umur layanan akan lebih kecil dibandingkan dengan perkerasan beton konvensional.
Keuntungan penggunaan Sistem Pelat Terpaku, adalah:
1) Sistem Pelat Terpaku adalah perkerasan yang memberikan kekakuan tinggi sehingga tahan terhadap defonnasi tanah dasar (penurunan tak seragam dan getaran akibat kendaraan).
2) Sistem Pelat Terpaku mampu mendukung lalu lintas berat dan volume tinggi. Perancangan dapat didasarkan pada beban kendaraan maksimum yang diinginkan, yang melebihi beban gandar standar untuk perkerasan konvensional.
3) Karena tiang-tiang selalu menjaga agar pelat beton tetap dalam kontak yang baik dengan material di bawahnya, maka umur perkerasan menjadi lebih panjang.
4) Pemeliharaan sangat kecil sehingga mengurangi kebutuhan biaya pemeliharaan di kemudian hari.
5) Sistem Pelat Terpaku yang dibangun tanpa sambungan-sambungan akan mengurangi biaya pemeliharaan pada sambungan. Selain itu, penetrasi air masuk ke dalam lapis fondasi maupun tanah-dasar sangat kecil karena tidak ada sambungan melintang dan retak yang terjadi selalu tertutup rapat oleh adanya tulangan memanjang dan melintang.
6) Walaupun biaya awal lebih tinggi dari perkerasan beton maupun aspal sistem konvensional, namun biaya total selama masa pelayanan lebih rendah.
7) Oapat menyelesaikan masalah perkerasan jalan di atas tanah-dasar yang ekspansif (mudah mengembang).
Kerugian dalam penggunaan Sistem Pelat Terpaku bila dibandingkan dengan sistem perkerasan konvensional, adalah:
1) Biaya pembangunan awallebjh tinggi.
2) Pembangunan memerlukan waktu relatif lebih lama.
Dibandingkan dengan perkerasan Sistem CAM, pembangunan Sistem Pelat Terpaku lebih mudah karena pemasangan tiang dapat dilakukan dengan alat pancang atau alat bor ringan. Karena biaya pembangunan lebih tinggi, maka perkerasan dengan Sistem Pelat Terpaku cocok dibangun untuk perkerasan jalan yang melewati daerah-daerah yang tanah dasamya bermasalah. Untuk daerah-daerah yang tanahnya normal, maka cukup dibangun dengan struktur perketasan yang konvensional. Namun demikian, bila Sistem Pelat Terpaku diaplikasikan pada tanah-dasar yang normal, maka akan memberikan perkerasan yang tahan lama dengan sedikit biaya pemeliharaan sehingga bila ditinjau dari harga pembangunan awal, memang lebih mahal, tapi bila ditinjau terhadap biaya total struktur selama masa pelayanan, akan lebih murah.
Ucapan Terima Kasih
Sebagai penutup dari pidato pengukuhan saya ini, perkenankan-lah saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang teperkenankan-lah membantu saya menjadi guru besar.
Terima kasih kepada pemerintah Republik Indonesia yang telah mengangkat saya dalam jabatan guru besar di Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada Rektor, Ketua, Sekretaris, dan anggota Majelis Guru Besar Universitas Gadjah Mada, Oekan Fakultas Teknik UGM, Ketua, Sekretaris, dan anggota Senat Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, serta ketua Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM dan tim penilai angka kredit yang telah menyetujui, mengusulkan, dan memproses pengangkatan guru besar saya.
Ucapan terima kasih juga saya tujukan kepada guru-guru saya ketika saya di SD Gondang 88 Solo, di SMP Negeri I Solo, dan di SMA Negeri I Solo, serta kepada dosen-dosen saya di Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
Secara khusus, saya mengucapkan terima kasih kepada almarhum Ir. Sutoyo Cokrodihardjo dan Ir. H. Daruslan yang telah mengusulkan dan membimbing saya ketika saya menjadi dosen baru di JTSL FT UGM. Kepada Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D., saya mengucapkan banyak-banyak terima kasih atas dorongan, serta banyak membimbing saya dalam melakukan penelitian-penelitian.
Ucapan terima kasih sebesar-besamya ditujukan kepada semua rekan dosen dan karyawan di Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, khususnya rekan-rekan dosen di KBK Geoteknik, Prof. Dr. Ir. Kabul Basah Suryolelono, Dip. H.E, DEA., Jr. Agus Darmawan Adi, M.Sc., Ph.D., Dr. Jr. Ahmad Rifai, MT., T. Faisal Fathani, ST, MT., Ph.D., yang telah memotivasi dan mendukung saya sehingga saya bisa menjadi guru besar.
Terima kasih sebesar-besamya kepada Prof. Dr. Ir. Bambang Triatmodjo, DEA., Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng., Prof. Dr. Jr. Sukandarrumidi, M.Sc., Prof. Ir. Suryo Hapsoro Tri Utama, Ph.D., dan Prof. Ir. Nizam, M.Sc., Ph.D. yang telah mendorong dan memotivasi saya dalam mengurus kenaikan pangkat guru besar saya.
Terima kasih kepada Ir. H. Wardhani Sartono, M.Sc. dan Ir. Latif Budi Suparma, M.Sc., Ph.D. yang telah memberikan pengetahuan kepada saya terkait dengan masalah perkerasan jalan.
Tak lupa saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besamya kepada almarhum bapak saya, R.M. Hardiyatmo Riptopranoto dan almarhumah ibu saya, Sumiyatun yang telah memberikan segalanya, doa, kasih sayang, nasihat-nasihat agar .selalu menjalankan perintah Allah Swt. Juga kepada mertua saya, Bapak H.M. Rustam dan Ibu Marfuah atas segala doa dan perhatian dan dorongan selama ini. Juga kepada kakak-kakak dan adik-adik saya, keluarga Suhardjono, RE., Ir. Edy Christanto, Ir. Heru Chrisharyanto, Ir. Wisnu Chrishartono, dan Aswin Chrishananto, saya sampaikan terima kasih yang sebesar-besamya atas dorongan dan dukungan selama ini.
Akhirnya, ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya saya sampaikan kepada istri tercinta Dra. Isminarti Rusmiyati dan anak-anak saya, M. Kammagama Harismina, S.Psi., M.Psi., Egha Muhammad Harismina, dan Merlangen Enfani Harismina yang telah merelakan waktu kebersamaan agak terabaikan oleh kesibukan saya dan selalu mendukung dan menyemangati saya dalam menjalani kehidupan.
Kepada hadirin yang telah meluangkan waktu dan dengan sabar mendengarkan pidato saya, saya mengucapkan banyak-banyak terima kasih dan sekaligus mohon maaf bila dalam acara ini ada yang tidak berkenan di hati para hadirin. Sekaligus saya mohon doa restu agar dalam menjalankan tugas dan kewajiban saya sebagai guru besar, saya lakukan dengan penuh tanggung jawab.
Paling akhir, tidak lupa saya mengingatkan kepada diri saya sendiri bahwa apa yang telah saya raih selama ini tidak akan tercapai
.
bila tanpa ridho dari Allah Swt. Sebagai hamba Allah yang sangat lemah, saya mengucapkan syukur alhamdullilah, dan saya memohon: Ya Allah, agar pangkat guru besar yang telah saya raih tidak menjadikan saya lupa untuk tetap menjalankan perintah-perintah-Mu, tetap istikamah dalam menjalankan kewajiban ibadah, dan semoga keahlian yang saya punyai dengan rida-Mu dapat bermanfaat bagi sesama.Amin ya rabbal'alamin.
Wabilliihit-taufiqwal hidayah, wassaliimu' alaikum warrahmatullahi wabarakatuh.
.
DAFT AR PUST AKA
Antono, A. dan Daruslan (1981), "Laporan Pekerjaan Pengkajian Konstruksi Sistem Cakar Ayam pada Perpanjangan Landasan Pelabuhan Udara Polonia Medan", Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta.
Hardiyatmo, H.C. (2008), "Sistem Cakar Ayam sebagai Altematif Penyelesaian Masalah Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) pada Tanah Dasar Ekspansif', Seminar Nasional Tepat Guna Penanganan Sarana Prasarana di Indonesia, Magister 'Pengelolaan Sarana Prasarana UGM, Yogyakarta.
(2008), "Sistem Pelat Terpaku (Nailed Slab) Untuk Perkuatan pelat beton pada Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)".
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Tepat Guna Penanganan Sarana Prasarana, MPSP-FT-UGM, April 2008, Yogyakarta.
(2009), "Metode Hitungan Lendutan Pelat dengan Menggunakan Modulus Reaksi Tanah-dasar Ekivalen untuk Struktur Pelat Fleksibel". Dinamika Teknik Sipil, majalah ilmiah teknik sipil, Vol. 9, No.2, Juli 2009, UMS.
(2010), Perancangan Sistem Cakar Ayam Modifikasi untuk Perkerasan Jalan Raya, Gadjah Mada University Press,
Yogyakarta.
(2010), "Uji Beban Pada Pelat Yang Didukung Tiang Tunggal untuk Penentuan Kenaikan Modulus Reaksi Tanah-Dasar Akibat Pemasangan Tiang", Dinamika Teknik Sipil. majalah ilmiah teknik sipil, Vol. 9, No.3, VMS.
(2011), "Method To Analyze the Deflection of The Nailed Slab System", International Journal of Civil and
Environmental Engineering (IJCEE-IJENS), Vol. 11, No. 04.
Rawalpindi, Pakistan.
(2012), "Uji Beban Pada Pelat Beton Didukung Tiang Pada Pasir". Laporan Penelitian, Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, UGM Yogyakarta.
(2013), "Kajian Modulus Reaksi Tanah Dasar oleh Pengaruh Pemasangan Tiang pada Pasir". Laporan Penelitian,
Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, UGM Yogyakarta.
Hardiyatmo, H.C., Suhendro, B, dan Adi, A.D., (2000), "Perilaku Sistem Fondasi Cakar Ayam Kontribusi untuk Perancangan", Laporan Penelitian Hibah Bersaing Perguruan Tinggi, Tahun Anggaran 1998/1999 dan 1999/2000, Lembaga Penelitian UGM, Yogyakarta.
Hardiyatmo, H.C. dan Suhendro, B., (2003), Fondasi Tiang Dengan
Pile Cap Tipis Sebagai Alternatif untuk Mengatasi Problem Penurunan Bangunan di Atas Tanah Lunak, Laporan Penelitian
Hibah Bersaing Perguruan Tinggi Tahun 2001-2003.
Hardiyatmo, H. c., Suhendro, B. dan Mitrabani, (2009), "Perilaku Sistem Cakar Ayam Pada Tanah Ekspansif', Laporan Penelitian Program Insentif Peningkatan Kapasitas Iptek Sistem Produksi, LPPM-UGM.
.Hardiyatmo, H.C., Suhendro, B. dan Firdiansyah, (2009), "Analisis Lendutan Sistem Cakar Ayam pada Tanah Ekspansif',
Prosiding Seminar Nasional PIT-XIII, HATTI-2009, 5-6
Nopember Denpasar, Bali.
Nawangalam, P., (2008), "Pemodelan Elemen hingga Sistem Cakar Ayam dengan Analisis Tanah Dasar Non-Linier", Tesis S-2 Program Pascasarjana, UGM, Yogyakarta.
Suhendro, B., (1992), "Laporan Kemajuan ke III, Studi Optimalisasi Formula Cakar Ayam", Jurusan Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
(1993), "Maintenance Technique and Bearing Capacity Evaluation of Cakar Ayam Rigid Pavement System at Runways and Aprons of Soekarno-Hatta International Airport Jakarta Tahap I", Technical Report PT Cakar Bumi, Jakarta
(2006), Sistem Cakar Ayam Modifikasi sebagai Alternatif Solusi Konstruksi Jalan di Atas Tanah Lunak, saduran dari buku 60 tahun RI, Jakarta.
BIOOATA
Nama Prof. Dr. lr. Hary Christady
Hardiyatmo, M.Eng., DEA Surakarta, 18 Oktober 1955
195510181986121001 pembina Tk.IIIVb guru besar
JI. Grafika, No.2, UGM, Yogyakarta Tempat, Tgl Lahir: NIP Pangkat/Gol Jabatan Alamat Kantor
.
Alamat Rumah : Sedan 48B, RT 3/33 Sariharjo, Sleman, Yogyaka11a Telp./E-mail: 08179408835.harychristady@yahoo.com
KeIuarga
Istri : Ora. Isminarti Rusmiyati
Anak : 1. M. Kammagama Harismina, S.Psi, M.Psi. 2. Egha Muhammad Harismina
3. Merlangen Enfani Harismina
Penghargaan:
I) Satya Lancana Kalya Satya 20 tahun
2) Karya Inovasi Terbaik DPU- tahun 20 II (Sistem Cakar Ayam Modifikasi)
Hak Paten:
"Konstruksi Perkerasan dan Pondasi Oengan Sistem Cakar Ayam Modifikasi"
Sertifikat Paten No.IO.P0029758, tanggal 15 Oesember 2011, atas nama:
1. Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D.
2. Prof. Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng., OEA. 3. Ir. Maryadi Oannokumoro
Mengusulkan:
Pendidikan
Tahun1981
Tahun 1992
: lulus sarjana teknik sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
: lulus master of engineering, Asian Institute of Technology Bangkok, Thailand, bidang geoteknik. : lulus diplome d'etude approfondies (DEA), University
Joseph .FourierGrenoble-France, bidang Geoteknik. : lulus doktor dari University Joseph Fourier
Grenoble-France, bidang geoteknik.
: guru besar Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM
Tahun 1988
Tahun 1995 Tahun 2013
Riwayat Pekerjaan
Tahun 1980-1982, bekerja di Konsultan PT Barunadri Engineering Consultant dalam perancangan bangunan irigasi, sebagai soil
mechanics engineer.
Tahun 1982-1986, bekerja di kontraktor PT Brantas Abipraya (Persero).
Tahun 1986-sekarang, bekerja di Jurusan Teknik Sipil, FT UGM, Yogyakarta.
Tahun 1996-1998, Pengelola 2 Program Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil FT UGM
Tahun 2000-2003, Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, FT UGM.
Tahun 2004-2006, Wakil Ketua Pengelola Magister Pengelolaan Sarana Prasarana (MPSP), Program Pascasarjana Jurusan Teknik Sipil, UGM.
Tahun 2006-2008, Ketua Pengelola Magister Pengelolaan Sarana Prasarana (MPSP), Program Pascasarjana Jurusan Teknik Sipil, UGM.
Tahun 2008-2010, Wakil Ketua Pengelola Magister Pengelolaan Sarana Prasarana (MPSP), Program Pascasarjana Jurusan Teknik Sipil, UGM.
Tahun 2011-sekarang, Sekretaris Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Bagian Aset, Kerja sama, dan Penelitian.
Menerbitkan Buku-buku
No. ludul Tahun Penerbit
1 Mekanika Tanah I 2010 Gama Press (Edisi ke-6) 2 Mekanika Tanah II 2010 Gama Press (Edisi ke-6)
3 Analisis dan Perancangan 2012
Gama Press
Fondasi I (Edisi ke-2)
4 Aflalisis dan Perancangan 2013
Gama Press
Fondasi II (Edisi ke-2)
5 Geosintetik untuk Rekayasa 2013
Gama Press
la/an Raya (Edisi ke-2)
6 Stabilisasi Tanah untuk la/an 2010
Gama Press
Raya (Edisi ke-2)
7 Pemeliharaan la/an Raya 2010
Gama Press (Edisi ke-2)
8 Perancangan Perkerasan
2012 Gama Press
la/an dan Penyelidikan Tanah
2012
9 Tanah Longsor dan Erosi
Gama Press (Edisi ke-2)
10 Perancangan Sistem Cakar 2009 Gama Press
