Bahan Ajar KPJ Perkerasan Kaku Pdt Dan AASHTO

KONSTRUKSI

PERKERASAN JALAN

D3-KONSTRUKSI SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

OLEH : ATMY VERANI RS, ST., MT

Konstruksi Perkerasan Jalan

PUSTAKA

•

UU No. 38 Tahun 2004 Tentang Jalan

•

AUSROADS 1992, Pavement design A Guide to the Structural

Design of Road Pavements. Design of New Rigid Pavements

•

AASHTO 1993 Guide for Design of Pavement Structures

•

Pd T – 14 – 2003 Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen

•

Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Aspal, M Anas Aly, 2004

•

Manual Desain Perkerasan Jalan No. 02/M/BM/2013

UU No. 38 Tahun 2004

•

Jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala

bagian jalan, termasuk bangunanpelengkap dan perlengkapannya

yang diperuntukkan bagi lalu lintas, yang berada pada

permukaantanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan

tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air,kecuali jalan

kereta api, jalan lori, dan jalan kabel

•

Penyelenggaraan jalan adalah kegiatan yang meliputi pengaturan,

pembinaan, pembangunan, dan pengawasan jalan

Rigid Pavement

Jenis Perkerasan Kaku

•

Perkerasan Kaku Bersambung beton yang dibuat

tanpa tulangan

(Jointed unreinforced concrete pavement/JUCP)

•

Perkerasan kaku (rigid pavement)

sambungan dengan tulangan

(Jointed reinforced concrete pavement/ JRJP)

•

Perkerasan kaku (rigid pavement)

menerus dengan tulangan

(Continously reinforced concrete pavement/ CRCP)

•

Perkerasan kaku (rigid pavement) pratekan (prestressed concrete

pavement/pcp)

PBS Bersambung Tanpa Tulangan

(Jointed Unreinforced Concrete Pavement)

•

Tanpa menggunakan tulangan

•

Ukuran pelat mendekati bujur sangkar

•

Panjang pelat dibatasi dengan adanya sambungan

•

sambungan melintang

Gambar Penampang PBS Bersambung Tanpa

Tulangan

PBS Bersambung Dengan Tulangan

(Jointed Reinforced Concrete Pavement)

•

Menggunakan tulangan

•

Ukuran pelat berbentuk empat persegi panjang

•

Panjang pelat dibatasi dengan adanya sambungan

•

Sambungan melintang

Gambar Penampang Perkerasan Kaku

Bersambung dengan Tulangan

Rigid Pavement

4 m

PBS Menerus Dengan Tulangan

(Continously Reinforced Concrete Pavement)

•

Menggunakan tulangan

•

Panjang pelat menerus dan hanya dibatasi

oleh adanya sambungan-sambungan muai

melintang

Gambar Penampang Perkerasan Kaku Menerus

dengan Tulangan

Rigid Pavement

(menerus)

4 m

PBS Pratekan

(Prestressed Concrete Pavement)

•

Umumnya dari jenis perkerasan beton menerus

•

Tanpa tulangan, hanya menggunakan kabel-kabel pratekan untuk

mengurangi pengaruh susut, muai, dan lenting akibat perubahan

temperatur dan kelembaban

•

Digunakan panel – panel pracetak yang kemudian disusun dan

dilakukan penarikan tegangan pada kabel yang menghubungkan

panel pracetak tersebut.

•

sistem pracetak dimaksudkan untuk mencegah timbulnya retakan

pada pelat beton

Komponen Perkerasan Kaku

• Pada konstruksi perkerasan beton semen, sebagai konstruksi utama adalah berupa satu lapis beton semen mutu tinggi. Sedangkan lapis pondasi bawah

(subbase berupa cement treated subbase maupun granular subbbase) berfungsi sebagai konstruksi pendukung atau pelengkap

Tulangan

•

Tulangan Pelat

• berbeda dengan tulangan pelat pada konstruksi

beton yang lain seperti gedung, balok dan sebagainya

• Karakteristik :

• Bentuk tulangan pada umumnya berupa lembaran atau gulungan.

• Pada pelaksanaan di lapangan tulangan yang

berbentuk lembaran lebih baik daripada tulangan yang berbentuk gulungan. Kedua bentuk tulangan ini dibuat oleh pabrik.

• Lokasi tulangan pelat beton terletak ¼ tebal pelat di sebelah atas

• Fungsi “memegang beton” agar tidak retak (retak

beton tidak terbuka), bukan untuk menahan momen

ataupun gaya lintang tidak mengurangi tebal

JENIS SAMBUNGAN PERKERASAN BETON

• 1. SAMBUNGAN MELINTANG (TRANSVERSE JOINT)

• Terdiri dari :

• sambungan susut (contraction joint)

• sambungan konstruksi (construction joint)

• sambungan muai (expansion joint)

• 2. SAMBUNGAN MEMBUJUR (LONGITUDINAL JOINT)

• Terdiri dari :

• sambungan membujur antar-lajur

• sambungan membujur pengikat bahu

• 3. SAMBUNGAN KHUSUS LAINNYA

CATATAN :

•Sambungan susut, terjadi karena beton menyusut selama mengeras

•Sambungan konstruksi, adalah sambungan yang terletak pada batas akhir setiap penghentian pengecoran sistim menerus (metoda slip-forming) untuk disambung dengan beton lainnya pada pengecoran baru.

•Sambungan muai, hanya dipasang pada tempat-tempat khusus, misalnya pada oprit jembatan, persilangan jalan, dan sebagainya. •Untuk sambungan melintang digunakandowel bars

Tulangan

•

Tulangan sambungan

•

Tulangan sambungan arah

melintang

mengkoordinir kembang susut

ke arah memanjang pelat

•

Tulangan sambungan arah

memanjang

mengakomodir gerakan

lenting pelat beton

Ciri dan Fungsi Tulangan Sambungan

• 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.

• Satu sisi dari tulangan melekat pada pelat beton, sedangkan satu sisi yang lain tidak lekat pada pelat beton

• Lokasi di tengah tebal pelat dan sejajar dengan sumbu jalan.

• Ukuran diameter 1 – 1,5 inch, panjang 2 – 3 ft

• 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.

• Luas tulangan memanjang dihitung dengan rumus seperti pada tulangan melintang.

DOWEL BARS PADA SAMBUNGAN MELINTANG

• Dowel berupa tulangan baja halus (tak berulir).

• Terutama untuk tulangan pentransfer beban roda kendaraan dari satu pelat ke pelat lain (berfungsi seperti sendi gerber).

• Sambungan ini berupa retak yang terjadi akibat susut beton selama mengeras (untuk beton yang dicor sistim slip-forming)

• Satu sisi dari dowel bar melekat pada betonnya, sisi yang lain tidak (ditutupi plastik sebelum beton dicor atau dilapisi

bahan pelumas cair, atau dapat juga dicat Teflon anti-lekat) maksudnya agar pergerakan susut beton tidak terhalang oleh gesekan pada dinding dowel.

CATATAN :

Dowel Bar pada sambungan melintang boleh tidak digunakan apabila jalan tidak dilewati truk.

TIE BARS PADA SAMBUNGAN MEMBUJUR

•

Tie bars

berupa tulangan baja berulir

(deform bar).

•

Berfungsi untuk mengikat pelat yang satu

dengan yang lain dan untuk pentransfer

beban roda kendaraan.

UKURAN TIE BAR YANG DISARANKAN

PERHATIAN UNTUK PERKERASAN KAKU :

•

Tebal perkerasan lebih banyak ditentukan oleh :

• - berat kendaraan yang melintas

• - volume lalu-lintas

Tebal tersebut relatif tidak banyak dipengaruhi oleh kondisi tanah dasar

(subgrade)

•

Contoh : Total EAL selama 20 tahun = 10 juta

• - Tanah subgrade jelek, CBR = 3%

---> tebal pelat yang perlu = 24 cm

• - Tanah subgrade baik, CBR = 30%

Kapan tidak diperlukan lapisan perantara

(subbase) ?

•

Bila salah satu atau kombinasi dari hal dibawah ini terjadi :

•

Tanah dasar berupa tanah yang teguh, atau tanah dari jenis

berbutir (kepasiran)

•

Tanah dasar mudah diresapi dan mengalirkan air hujan (tanah

granular atau berpori-pori)

•

Pelaksanaan konstruksi jalan tidak mensyaratkan perlunya ada

lapisan tanah dasar yang tetap teguh dilewati alat-alat berat,

selama pekerjaan perkerasan dilaksanakan

DENGAN LAPISAN PERANTARA

•

Lapisan perantara :

•

Sebetulnya disebut sebagai lapisan

base (

base course

= lapis pondasi

atas)

•

Tetapi sebagian besar orang

menyebut sebagai lapisan

(

subbase

=lapis pondasi bawah),

karena material yang dipakai

menyerupai material subbase pada

perkerasan lentur.

KAPAN PERLU LAPISAN PERANTARA

(SUBBASE) ?

•

Bila salah satu atau kombinasi dari hal dibawah ini terjadi :

• Tanah dasar kemungkinan menjadi jenuh selama musim hujan (lapisan subbase berfungsi untuk mencegah efek “pumping”)

• Tanah berupa tanah yang sulit mengalirkan air hujan (dari tanah dominan lempung atau lanau)

• Tanah dasar dapat dipengaruhi “efek pembekuan” (frost action selama musim dingin, bukan di daerah tropis)

• Selama pelaksanaan konstruksi jalan, tanah dasar mudah menjadi rusak

akibat dilalui alat-alat berat, sehingga diperlukan adanya lapisan perkerasan yang relatif teguh selama waktu pelaksanaan

MATERIAL UNTUK LAPISAN PERANTARA

(SUBBASE)

• LAPISAN SIRTU

• Sirtu dipadatkan 100% kepadatan Modified Proctor. Tebal minimum 20 cm, atau sesuai kebutuhan peninggian badan jalan.

•

LAPISAN SOIL-CEMENT

Campuran tanah sirtu + cement kadar 5% - 6%, dipadatkan dengan kadar air yang diperlukan sampai dengan+ 95% kepadatan Modified Proctor

• Tebal minimum : 15 cm, untuk jalan lokal / biasa dan 20 cm, untuk jalan utama.

• LAPISAN ECONOCONCRETE

• Beton mutu rendah, setara K75 – K125

• Tebal minimum : sama dengan lapisan soil-cement.

• CATATAN :

• No. 2 dan 3 dipilih bila lalu-lintas truk proyek selama pelaksanaan relatif tinggi, supaya subgrade tidak “rusak” dilewati truk.

SUSUNAN LAPIS ULANG (OVERLAY)

PERKERASAN JALAN BETON SEMEN

•

THE WHITE TOPPING

(overlay dengan lapisan beton portland cement)

PENULANGAN UNTUK JRCP DAN CRCP

• Jumlah tulangan minimum untuk tulangan susut :

• - minimum 0,4% di daerah tropis

• - minimum 0,5% di daerah bersuhu rendah

• Jadi, Ay = 0,4% x Ab

• Ay = jumlah luas penampang tulangan susut

• Ab = luas penampang beton

• Untuk pelat beton tebal sampai dengan 30 cm, tidak

perlu tulangan rangkap. Cukup tulangan sejajar ditengah-tengah tebal penampang.

• Jarak tulangan membujur, l, disarankan :

• - 100 mm < l < 200 mm

• - atau sesuai Peraturan Beton yang ada

• Tulangan melintang :

• - diameter > 10 mm, jarak < 400 mm

Konstruksi Perkerasan Jalan

Pertemuan II Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode Bina Marga

Dasar Perencanaan

•

Perkiraan lalu-lintas dan komposisinya selama umur rencana.

•

Kekuatan tanah dasar yang dinyatakan dengan CBR (%).

•

Kekuatan beton yang digunakan

•

Jenis bahu jalan.

•

Jenis perkerasan.

Tipikal Struktur Perkerasan Kaku

• Daya dukung utama perkerasan kaku pelat beton • Sifat, daya dukung dan keseragaman tanah dasar

keawetan dan kekuatan pekerasan kaku

• Faktor yang perlu diperhatikan untuk tanah dasar pada perencanaan :

• Kadar air pemadatan

• Kepadatan

• Perubahan kadar air selama masa layan

• Sifat pelat beton semen cukup kaku menyebarkan beban pada bidang yang luas menghasilkan tegangan yang rendah pada lapisan – lapisan di bawahnyan

• Bila diperlukan tingkat kenyamaan yang cukup tinggi campuran

Lapis Pondasi

•

Bukan merupakan bagian utama dalam memikul beban

•

Fungsi :

• Mengendalikan pengaruh kembang susut tanah dasar.

• Mencegah intrusi dan pemompaan pada sambungan, retakan dan tepi-tepi pelat.

• Memberikan dukungan yang mantap dan seragam pada pelat.

Tanah Dasar

•

CBR insitu

SNI 03-1731-1989

•

CBR Laboratorium

SNI 03-1744-1989

•

Pengujian daya dukung tanah tersebut dilakukan

baik untuk perkerasan lama ataupun baru

•

Untuk CBR < 2 %

lean concrete 15 cm

CBR

efektif 5 %

Pondasi Bawah

•

Bahan pondasi bawah :

• Bahan Berbutir

• Stabilisasi atau dengan beton kurus giling padat (lean rolled concrete)

• Campuran beton kurus (lean mix concrete)

•

Perlebaran

• 60 cm di luar tepi pekerasan kaku

• Tanah ekspansif perhitungan tersendiri hingga selebar apa tanah

mengembang

•

Tebal

min 10 cm

dengan mutu sesuai SNI No. 03-6388-2000 dan

AASHTO M-155 serta SNI 03-1743-1989

Hubungan antara CBR

dan K (modulus reaksi

tanah dasar)

Kurva untuk

menentukan K

Gabungan

Contoh K gabungan

•

Diketahui :

• Tanah Dasar ; K = 4,3 kg/cm3

• Lapis Pondasi ; T = 10 cm,

stabilisasi cement (E = 1000.000 psi)

•

Dari grafik didapatkan K

gabungan = 20 kg/cm

3

Pondasi Bawah

•

Pondasi Bawah Material Berbutir

• Persyaratan SNI-03-6388-2000 Gradasi kelas B penyimpangan ijin 3 % - 5 %

• Tebal minimum 15 cm untuk CBR minimum 5%

• Derajat kepadatan minimum 100 % (SNI 03-1743-1989)

•

Pondasi Bawah dengan bahan pengikat

• Stabilisasi material dengan bahan pengikat kekuatan campuran dan ketahanan

terhadap erosi

• Campuran beraspal bergradasi rapat

• CBK 28 hari kuat tekan minimum 5,5 Mpa (55 kg/cm2₎

•

Lean Mix Concrete

• Tebal minimum 10 cm

• Tanpa abu terbang Kuat tekan pada 28 hari, min 5 Mpa (50 kg/cm2₎

Beton Semen

• Kekuatan beton kuat Tarik lentur (flexure strength) 28 hari pengujian balok di tiga titik (ASTM C-78) 3 – 5 kg/cm2_.

• Kuat Tarik diperkuat serat baja, aramit, atau serat karbon 5 – 5,5 Mpa ( 50 – 55 kg/cm2₎

• Hubungan Kuat Tekan Karakteristik dengan kuat Tarik lentur beton

f_cf = K(fc’)0,50 _{dalam Mpa (silinder)} f_cf = 3,13 K(fc’)0,50 _{dalam kg/cm}2 _(kubus) dimana :

fc’ = kuat tekan beton karakteristik 28 hari (kg/cm2₎

fcf = kuat Tarik lentur beton 28 hari (kg/cm2₎

K = konstanta (0,7 untuk agregat tidak pecah, 0,75 untuk agregat pecah)

• Kuat Tarik lentur (SNI 03-2491-1991)

f_cf = 1,37 f_cs dalam Mpa f_cf = 13,44 f_cs dalam kg/cm2 dimana :

Lalu Lintas

•

Jumlah sumbu kendaraan niaga (commercial vehicle)

konfigurasi sumbu pada lajur rencana selama umur rencana

•

Data terakhir atau data 2 tahun terakhir

•

Kendaraan yang ditinjau

berat total minimum 5 ton

•

Jenis kelompok sumbu :

• Sumbu Tunggal Roda Tunggal (STRT)

• Sumbu Tunggal Roda Ganda (STRG)

• Sumbu Tandem Roda Ganda (STdRG)

Single Axle (STRT dan STRG) Tandem Axle (STdRG) Tridem axle (STrRG)

Konfigurasi

Sumbu

Lajur Rencana dan Koefisien Distribusi

• Lajur rencana satu lajur lalu lintas pada ruas jalan raya yang menampung lalu lintas kendaraan niaga terbesar

• Jika tidak ada batas lajur maka jumlah lajur dan koefisien distribusi kendaraan niaga adalah sebagai berikut

Umur Rencana

•

Klasifikasi fungsi jalan

•

Pola lalu lintas

•

Nilai ekonomis

• BCR

• IRR

• BCR dan IRR

Pertumbuhan Lalu Lintas

• Volume lalu lintas bertambah VCR = 1

• Faktor pertumbuhan lalu lintas

= (1 + ) −1

Pertumbuhan Lalu Lintas

Lalu Lintas Rencana

•

jumlah kumulatif sumbu kendaraan niaga pada lajur rencana

selama umur rencana, meliputi proporsi sumbu serta distribusi

beban pada setiap jenis sumbu kendaraan

Contoh Soal

• Diketahui :

• Pertumbuhan lalu lintas = 3,8 %/tahun

• Umur Rencana = 20 tahun

• Koefisien distribusi = 0,45

• Lalu lintas harian pada tahun pembukaan adalah :

• Mobil penumpang (1t+1t) : 600 kendaraan

• Bus (3t+5t) : 400 kendaraan

• Truk 2 – as kecil (2t+4t) : 750 kendaraan

• Truk 2 – as sedang (4t+6t) : 60 kendaraan

• Truk 3 – as besar (6t+14t) : 40 kendaraan

• Truk gandengan (6t+14t+5t+5t) : 50 kendaraan

• Truk trailer 1 (5t+5t+15t) : 40 kendaraan

• Truk container sedang 5 as (5t+5t+5t+15t) : 30 kendaraan

• Ditanyakan

Jawab :

No. Jenis Kendaraan Beban Jenis Sumbu

Jumlah Kendaraan JKNH (kend) Jumlah Sumbu JSKN per kend (sumbu) total (sumbu) 1 Mobil Penumpang (1t + 1t) STRT + STRT 600 - -2 B U S (3t + 5t) STRT + STRT 400 2 800 3 Truk 2 – as kecil (2t + 4t) STRT + STRG 750 2 1500 4 Truk 2 – as sedang (4t + 6t) STRT + STRG 60 2 120 5 Truk 3 – as besar (6t + 14t) STRT + STdRG 40 2 80 6 Truk Gandengan (6t + 14t + 5t + 5t) STRT + STdRG + STRG +STRG 50 4 200 7 Truk Trailer 1 (5t + 5t + 15t) STRT + STRG + STdRG 40 3 120

8 Truk Container sedang 5as (5t + 5t + 5t + 15t) STRT + STRT + STRG +STdRG 30 4 120

Jumlah 1370 Jumlah 2940

Jawab

=

, ( , )

=

29,72

JKN = JKNH x 365 x R

= 1370 x 365 x 29,72

= 148860687,62 kendaraan

JSKN = JSKNH x 365 x R

= 2940 x 365 x 29,72

= 31890818,68 kendaraan

Repetisi Kumulatif Beban Sumbu

No. Beban sumbu Berat sumbu (ton)

persentase

beban sumbu Repetisi kumulatif 1 Beban sumbu 2 ton (STRT) 750 26% 3.660.935,82

2 Beban sumbu 3 ton (STRT) 400 14% 1.952.499,10

3 Beban sumbu 4 ton (STRT) 60 2% 292.874,87

4 Beban sumbu 4 ton (STRG) 750 26% 3.660.935,82

5 Beban sumbu 5 ton (STRT) 170 6% 829.812,12

6 Beban sumbu 5 ton (STRG) 500 17% 2.440.623,88

7 Beban sumbu 6 ton (STRT) 90 3% 439.312,30

8 Beban sumbu 6 ton (STRG) 60 2% 292.874,87

9 Bebansumbu 14 ton(STdRG) 90 3% 439,312,30

10 Bebansumbu 15 ton(STdRG) 70 2% 341,687,34

Urutkan beban sumbu berdasarkan beratnya (ton) dari yang terkecil hingga terbesar Hitung persentase beban sumbu = berat sumbu i/JSKNH x 100%

Faktor Keamanan Beban (F

_KB

)

•

Beban rencana = beban sumbu x F

_KB

Menghitung Beban sumbu dengan Faktor

keamanan (F

_KB

)

• Diketahui

• Merupakan jalan bebas hambatan F_KB = 1,1 • Ditanyakan

• Beban sumbu dengan faktor keamanan

No. Beban sumbu

Beban sumbu dengan FKB

(ton)

1 Beban sumbu 2 ton (STRT) 2,2

2 Beban sumbu 3 ton (STRT) 3,3

3 Beban sumbu 4 ton (STRT) 4,4

4 Beban sumbu 4 ton (STRG) 4,4

5 Beban sumbu 5 ton (STRT) 5,5

6 Beban sumbu 5 ton (STRG) 5,5

7 Beban sumbu 6 ton (STRT) 6,6

8 Beban sumbu 6 ton (STRG) 6,6

9 Bebansumbu 14 ton(STdRG) 15,4

UMUM

•

Menghitung

• Repetisi dari masing – masing konfigurasi dan kombinasi sumbu/beban

• Kekuatan beton

• Modulus reaksi tanah dasar/modulus reaksi gabungan diketahui

•

Memilih suatu tebal pelat tertentu

•

Menghitung total fatigue

Ketebalan Pelat

•

Pilih Suatu Tebal Pelat Tertentu

•

Untuk setiap kombinasi konfigurasi dan beban sumbu serta suatu harga k

tertentu, maka:

• Tegangan lentur yang terjadi pada pelat beton ditentukan dari kurva – kurva berikut

• Perbandingan tegangan dihitung dengan membagi tegangan lentur yang terjadi pada

pelat dengan kuat lentur Tarik (Mr) beton

• Jumlah pengulangan beban yang diijinkan ditentukan berdasarkan harga perbandingan

tegangan seperti yang ditunjukkan oleh tabel

• Prosentase fatigue untuk tiap tiap kombinasi/beban sumbu ditentukan dengan membagi

jumlah pengulangan beban rencana dengan jumlah pengulangan beban yang diijinkan

•

Cari totak fatigue dengan menjumlahkan prosentase fatigue dari seluruh

kombinasi konfigurasi/beban sumbu

•

Langkah – langkah diulang hingga didapatkan tebal pelat terkecil dengan total

fatigue ≤ 100 %

Menentukan Tegangan

pada Pelat untuk STRT

Menentukan

Tegangan pada Pelat

untuk STRG

Menentukan Tegangan

pada Pelat untuk

Menghitung tegangan yang terjadi

•

Dicoba pelat beton dengan tebal = 18 cm

•

k = 4,3 kg/cm

3

No. Beban Sumbu, fk = 1,1 Beban sumbu dengan FKB

Tegangan yang terjadi

1 Beban sumbu 2 ton (STRT) 2,2 tidak terjadi 2 Beban sumbu 3 ton (STRT) 3,3 tidak terjadi 3 Beban sumbu 4 ton (STRT) 4,4 15,4 4 Beban sumbu 4 ton (STRG) 4,4 tidak terjadi 5 Beban sumbu 5 ton (STRT) 5,5 18,2 6 Beban sumbu 5 ton (STRG) 5,5 tidak terjadi 7 Beban sumbu 6 ton (STRT) 6,6 21 8 Beban sumbu 6 ton (STRG) 6,6 14,8 9 Bebansumbu 14 ton(STdRG) 15,4 18,8 10 Bebansumbu 15 ton(STdRG) 16,5 20,5

Hubungan Perbandingan

Tegangan dengan Jumlah

Repetisi Beban

Menghitung Perbandingan Tegangan

•

Diketahui :

• Kuat Tarik lentur beton (MR) = 40 kg/cm2

•

Ditanyakan

• Perbandingan Tegangan

No. Beban Sumbu, fk = 1,1 Perbandingan Tegangan

1 Beban sumbu 2 ton (STRT) -2 Beban sumbu 3 ton (STRT)

-3 Beban sumbu 4 ton (STRT) 15,4/40 0,39 4 Beban sumbu 4 ton (STRG)

-5 Beban sumbu 5 ton (STRT) 18,2/40 0,46 6 Beban sumbu 5 ton (STRG)

-7 Beban sumbu 6 ton (STRT) 21/40 0,53 8 Beban sumbu 6 ton (STRG) 14,8/40 0,37 9 Bebansumbu 14 ton(STdRG) 18,8/40 0,47 10 Bebansumbu 15 ton(STdRG) 20,5/40 0,51

Menghitung Jumlah Repetisi Ijin Tegangan

yang Terjadi dan Jumlah Prosentase Fatigue

• Jumlah Repetisi ijin tegangan yg terjadi didapatkan dari Tabel Hubungan Perbandingan Tegangan dengan Jumlah Repetisi Beban

• Jumlah Prosentase Fatigue

ℎ

No. Beban Sumbu, fk = 1,1 Perbandingan Tegangan Jumlah Repetisi ijin tegangan yg terjadi Jumlah Prosentase Fatigue

1 Beban sumbu 2 ton (STRT)

-2 Beban sumbu 3 ton (STRT)

-3 Beban sumbu 4 ton (STRT) 15,4/40 0,39

4 Beban sumbu 4 ton (STRG)

-5 Beban sumbu 5 ton (STRT) 18,2/40 0,46

6 Beban sumbu 5 ton (STRG)

-7 Beban sumbu 6 ton (STRT) 21/40 0,53 240000 203%

8 Beban sumbu 6 ton (STRG) 14,8/40 0,37

9 Bebansumbu 14 ton(STdRG) 18,8/40 0,47

10 Bebansumbu 15 ton(STdRG) 20,5/40 0,51 400000 95%

TUGAS

• Rencanakan tebal perkerasan kaku untuk jalan

• 2 jalur 1 arah dengan ketentuan2 sebagai berikut : • Data perencanaan :

• Tanah dasar : k = 4 kg/cm3

• Beton : Mr = 40 kg/cm2

• Umur rencana : 20 tahun

• Pertumbuhan lalin : 5%/tahun

• Peranan jalan : arteri primer bebas hambatan • Data lalu – lintas

• Lalu lintas harian pada tahun pembukaan adalah :

• Mobil penumpang (1t+1t) : 200 kendaraan

• Bus (3t+5t) : 250 kendaraan

• Truk 2 – as kecil (2t+4t) : 650 kendaraan • Truk 2 – as sedang (4t+6t) : 200 kendaraan • Truk 3 – as besar (6t+14t) : 150 kendaraan • Truk gandengan (6t+14t+5t+5t) : 250 kendaraan • Truk trailer - 1 (5t+ 5t +15t) : 100 kendaraan • Truk trailer - 2 (5t +15t +15t) : 80 kendaraan

Konstruksi Perkerasan Jalan

Pertemuan III Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode Bina Marga (lanjutan)

Bahu

•

Bahan pembuat

• Bahan lapisan pondasi bawah

• Tanpa lapisan penutup

• Lapisan beton semen

•

Perbedaan kekuatan bahu dan jalur lalu lintas

pengaruh kinerja

perkerasan

bahu beton semen

•

Bahu beton semen

• Dikunci dan diikat dengan lajur lalu lintas Lebar minimum 1,5 m

• Menyatu dengan lajur lalu lintas 0,6 m

Sambungan

• Sambungan memanjang dengan batang pengikat (tie bars)

• Jarak antar sambungan memanjang 3 – 4 m

• Batang ulir dengan mutu minimum BJTU-24 dan berdiameter 16 mm

• Ukuran batang pengikat

Sambungan Susut Melintang

• Kedalaman

• Lapis pondasi berbutir ¼ tebal pelat

• Lapis pondasi stabilisasi semen 1/3 tebal pelat

• Jarak sambungan

• Bersambung tanpa tulangan 4 – 5 m

• Bersambung dengan tulangan 8 -15 m

• Menerus dengan tulangan sesuai kemampuan pelaksanaan

• Dilengkapi ruji polos

• Panjang 45 cm

Sambungan Pelaksanaan

Melintang

•

Tidak direncanakan

batang

pengikat ulir

•

Direncanakan

batang

tulangan polos

•

Batang pengikat

• Tebal ≤ 17 cm • Diameter = 16 mm • Panjang = 69 cm • Jarak = 60 cm • Tebal > 17 cm • Diameter = 20 cm • Panjang = 84 cm • Jarak = 60 cm

Sambungan Isolasi

• Memisahkan perkerasan dengan bangunan lain manhole, jembatan, tiang listrik, jalan lama, persimpangan dsb

• Harus dilengkapi

• bahan penutup (joint sealer) tebal 5 – 7 mm • Bahan pengisi (joint filler)

Sambungan

Isolasi

Perkerasan Beton Semen untuk Kelandaian

Curam

• Kemiringan memajang > 3 %

• Ditambah dengan angker (panel anchored) dan angker blok

(anchor block)

• Diletakan melintang untuk keseluruhan lebar pelat

Prosedur Perencanaan

•

Dasar perencanaan

• Retak Fatik (lelah) Tarik lentur pada pelat

• Erosi pada pondasi bawah atau tanah dasar yang diakibatkan oleh lendutan

berulang pada sambungan dan tempat retak yang direncanakan

•

Pertimbangan

• Tidak ada ruji pada sambungan atau bahu beton

• Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan dianggap sebagai perkerasan

bersambung yang dipasang ruji

•

Data Lalu Lintas

• jenis sumbu dan distribusi beban, serta

• jumlah repetisi masing-masing jenis sumbu/kombinasi beban yang diperkirakan

Perencanaan

Tebal Pelat

Hubungan Perbandingan

Tegangan dengan Jumlah

Repetisi Beban

Konstruksi Perkerasan Jalan

Pertemuan IV Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode AASHTO 93

Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku

•

NAASRA

•

Metode Bina Marga

•

AUSROAD

•

PCA Method

•

AASHTO 1993

materi saat ini

Faktor yang mempengaruhi

•

Peranan dan Tingkat Pelayanan (serviceability)

•

Lalu Lintas

•

Umur Rencana

•

Kapasitas Jalan

•

Tanah Dasar

•

Lapis Pondasi Bawah

•

Bahu

Traffic Design

•

Umur Rencana (n)

• Umumnya digunakan 20 tahun untuk perkerasan kaku

• Pelebaran komposit 10 tahun

•

LHR

• Data eksisting

• Berdasarkan penggolongan jenis kendaraan

•

Vehicle Damage Factor (VDF)

• Bina Marga MST-10

• NAASRA MST -10

VDF (Bina Marga MST-10)

No. Type kendaraan & golongan Nilai VDF 1 Sedan, jeep, st. wagon 2 Gol-1 1.1 0,0005

2 Pick-up, combi 3 Gol-2 1.2 0,1619

3 Truck 2 as (L), micro truck, mobil hantaran

4 Gol-2 1.2L 0,2174

4 Bus kecil 5a Gol-2 1.2 0,2174

5 Bus besar 5b Gol-9 1.2 0,3006

6 Truck 2 as (H) 6 Gol-3 1.2H 2,4134

7. Truck 3 as 7a Gol-4 1.2.2 2,7416

8. Trailer 4 as, truck gandengan 7b Gol-6 1.2+2.2 3,9083 9. Truck s. trailer 5 as 7c Gol-8 1.2.2+2.2 4,1546

VDF (NAASRA MST – 10)

• Sumbu tunggal, roda tunggal : E = [ Beban sumbu tunggal, kg / 5400 ]4

• Sumbu tunggal, roda ganda : E = [ Beban sumbu tunggal, kg / 8200 ]4

• Sumbu ganda, roda ganda : E = [ Beban sumbu ganda, kg / 13600 ]4

No. Type kendaraan & golongan Nilai VDF 1 Sedan, jeep, st. wagon 2 Gol-1 1.1 0,0024

2 Pick-up, combi 3 Gol-2 1.2 0,2738

3 Truck 2 as (L), micro truck, mobil hantaran 4 Gol-2 1.2L 0,2738

4 Bus kecil 5a Gol-2 1.2 0,2738

5 Bus besar 5b Gol-9 1.2 0,3785

6 Truck 2 as (H) 6 Gol-3 1.2H 3,0421

7. Truck 3 as 7a Gol-4 1.2.2 5,4074

8. Trailer 4 as, truck gandengan 7b Gol-6 1.2+2.2 4,8071 9. Truck s. trailer 5 as 7c Gol-8 1.2.2+2.2 7,2881

Konfigurasi

Traffic Design

• Data lalu lintas

• Jenis Kendaraan

• Volume Lalu Lintas Harian Rata – Rata (LHR)

• Pertumbuhan lalu lintas tahunan

• Damage factor

• Umur Rencana

• Faktor distribusi arah

• Faktor distribusi lajur

• Equivalent Single Axle Load, ESAL selama umur rencana (traffic design)

• Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas

g g R n ₁ ) 1

( Dimana :_{g = persentase pertumbuhan lalu lintas}

Kelompok

Jenis

Kendaraan

Equivalent Single Axle Load (ESAL)

• Beban yang diperhitungkan adalah beban hidup yang berupa beban tekanan sumbu roda kendaraan yang lewat diatasnya yang dikenal dengan axle load. Dengan demikian, beban mati (berat sendiri) konstruksi diabaikan.

• Kapasitas konstruksi perkerasan jalan dalam besaran sejumlah repetisi

(lintasan) beban sumbu roda lalu-lintas dalam satuan standar axle load yang dikenal dengan satuan EAL (equivalent axle load) atau ESAL (Equivalent Single Axle Load). Satuan standar axle load adalah axle load yang mempunyai daya rusak kepada konstruksi perkerasan sebesar 1. Dan axle load yang bernilai daya rusak sebesar 1 tersebut adalah single axle load sebesar 18.000 lbs atau 18 kips atau 8,16 ton

• Angka ekivalen beban sumbu kendaraan adalah angka yang menyatakan

perbandingan tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh suatu lintasan beban

sumbu tunggal / ganda kendaraan terhadap tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh satu lintasan beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton (18.000 lb).

Lalu Lintas Rencana, ESAL

•

Lalu Lintas Rencana, ESAL

• W’₁₈ = ∑LHR_j x VDF_j x D_D x D_L x 365

• Dimana :

• W’₁₈ = Lalu Lintas rencana, ESAL (beban gandar standar selama 1 tahun) • LHRj = jumlah lalu lintas harian rata – rata 2 arah untuk jenis kendaraan j • VDFj = Vehicle Damage Factor untuk jenia kendaraan j

• D_D = faktor distribusi arah (0,3 – 0,7) • D_L = Faktor distribusi lajur

Jumlah Beban Gandar Tunggal Standar Kumulatif (W

₁₈

)

•

Rumusan

• = ′ ( )

• Dimana

• W₁₈ = Jumlah Beban Gandar Tunggal Standar Kumulatif

• W’₁₈ = Lalu Lintas rencana, ESAL (beban gandar standar selama 1 tahun) • n = Umur Rencana (tahun)

Data/Parameter Lalu Lintas

No. Jenis kendaraan Gol. LHR VDF ESAL

1. Sedan, jeep, dan Station Wagon 2 2. Opelet, Pick-up opelet, Sub-urban, Combi, Minibus 3 3. Pick-up, Micro Truck dan Mobil hantaran atau Pick-up Box 4

4. Bus Kecil 5a

5. Bus Besar 5b

6. Truk ringan 2 sumbu 6a

7. Truk sedang 2 sumbu 6b

8. Truk 3 sumbu 7a

9. Truk Gandengan 7b

10. Truk Semi Trailer 7c

Tingkat Pelayanan

(Serviceability)

• Definisi

• Kemampuan perkerasan untuk melayani lalu lintas

• Acuan

• Indeks permukaan awal (Po) indeks permukaan perkerasan yang baru dibuka umum

• Indeks permukaan akhir (Pt) indeks permukaan perkerasan kecil yang diperbolehkan atau fungsi dari akhir pelayanan

• AASHTO

• Po 4,5

• Pt 2,5 (lalu lintas tinggi) Pt = 2,0 (lalu lintas rendah)

• Loss of serviceability (ΔPSI)

Standar Deviasi dan

Faktor Kehilangan tingkat Pelayanan

•

Standar deviasi (So)

• Nilai standar deviasi untuk pekerasan kaku menurut AASHTO adalah 0,35

•

Faktor Kehilangan Tingkat Pelayanan (G)

• Digunakan untuk meghitung angka ekivalen ESAL

• = ( )

Modulus Reaksi Tanah Dasar Efektif (Keff) .. 1/2

•

Diperlukan data CBR

• M_R = 1500 x CBR

•

Faktor Kehilangan Daya Dukung

Tanah akibat erosi (LS)

4

,

19

R

M

k

Reliabilitas (R, %)

•

definisi

• probabilitas bahwa perkerasan yang direncanakan akan tetap memuaskan selama masa layannya

•

R = 50% sampai 99,99%

Standar

Normal

Modulus Elastisitas Beton

• suatu nilai yang menunjukan kemampuan menahan tegangan yang cukup besar dalam kondisi regangan yang masih kecil, artinya bahwa beton tersebut mempunyai kemampuan menahan tegangan (desak) yang cukup besar akibat beban – beban yang terjadi pada suatu regangan yang kecil, sehingga kemungkinan retak terjadi pada perkerasan pun lebih kecil

• Dimana

• Ec = Modulus elastisitas beton (psi) • f’c = Kuat tekan beton, silinder (psi

)

• Umum di Indonesia digunakan f’c = 350 kg/cm2 _{= 4977 psi}

c

f

Ec

57

.

000

'

Kuat Lentur Beton (S’c) dan Koefisien

Transfer Beban (J)

•

Kuat Lentur Beton (S’c)

• Harus menggunakan beberapa penguji pada beton yang telah dilakukan sebelumnya

• Tergantung dari mutu beton

• Umum di Indonesia S’c = 45 kg/cm2 _{= 640 psi}

•

Koefisien Tranfer Beban (J)

• untuk perkerasan beton semen bersambung (dengan atau tanpa tulangan) atau perkerasan beton semen menerus dengan tulangan

Koefisien Drainase (Cd)…1/2

• Variabel Faktor Drainase

• Mutu drainase excellent, good, fair, poor, verypoor (Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari pondasi perkerasan)

• persentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat mendekati jenuh air (saturated) dengan variasi < 1%, 1 – 5%, 5 – 25%, > 25%

• Penetapan Variabel Prosen Perkerasan Tekanan Air

• Dimana :

• P_heff = Prosen hari effective hujan dalam setahun yang akan berpengaruh terkenanya perkerasan (%)

• T_jam = Rata – rata hujan per hari (jam)

• T_hari = Rata – rata jumlah hari hujan per tahun (hari)

• W_L = Faktor air hujan yangakan masuk ke pondasi jalan (%) 100 365 24 WL Thari Tjam P_heff

Perhitungan Tebal perkerasan

•

Dimana :

• W₁₈ = Traffic design, Equivalent

Single Axle Load (ESAL).

• Z_R = Standard Normal Deviate

• S_O = Standar deviasi

• D = Tebal pelat beton (inchi)

• ΔPSI = Loss Of Serviceability

25 , 0 75 , 0 75 , 0 10 46 , 8 7 10 18 10 ) : ( 42 , 18 63 , 215 132 , 1 ' ) 32 , 0 22 , 4 ( ) 1 ( 10 624 , 1 1 5 , 1 5 , 4 06 , 0 ) 1 ( 35 , 7 k E D J D C S Log p D PSI Log D Log S Z W Log C d c t O R

P_o = Indek Permukaan Awal P_t = Indek Permukaan Akhir

k = Modulus Reaksi Tanah Dasar Efektif S_c’ = Kuat Tarik Lentur Beton (psi)

E_c = Modulus Elastisitas (psi) J = Koefisien Transfer Beban C_d = Koefisien Drainase

Perencanaan Sambungan

•

Dowel

•

Tie Bar

Sambungan Susut Melintang Dengan Dowel

Tahap

Perencanaan Tebal

Perkerasan Kaku

(AASHTO 1993)

25 , 0 75 , 0 75 , 0 ' 10 46 , 8 7 10 10 18 10 : 42 , 18 63 , 215 132 , 1 . log . 32 , 0 22 , 4 ) 1 ( 10 624 , 1 1 5 , 1 5 , 4 log 06 , 0 ) 1 ( log 35 , 7 . log k E D J D C S p D PSI D S Z W c d c t o R

Soal

•

Rencanakan tebal perkerasan kaku dengan menggunakan metode

AASHTO 1993

Perbedaan metode Bina Marga dan AASHTO 93

•

Metode Bina Marga

• Ketahanan pelat dalam menerima seperti beban lalu lintas

• Pembatasan bukan kekuatan pelat dalam menerima repetisi tegangan yang timbul akibat beban

• Repetisi beban lalu lintas sesuai dengan konfigurasi dan beban sumbunya

• Perencanaan tebal pelat prinsip kelelahan (fatigue) apabila

perbandingan tegangan (perbandingan antara tegangan lentur beton yang terjadi akibat beban roda dengan kuat lentur beton (MR)) menurun, maka jumlah repetisi pembebanan sampai runtuh (failure) akan meningkat

Perbedaan metode Bina Marga dan AASHTO 93

•

Metode AASHTO 93

• Jika yang direncanakan mengalami repetisi beban lalu lintas seperti yang direncanakan, akan mengalami penurunan indeks permukaan (Present serviceability index/PSI) sehingga mencapai suatu harga tertentu sesuai dengan yang direncanakan, dengan kata lain, kriteria dari akhir umur

rencana jalan tersebut adalah bila indeks permukaan telah mencapai suatu nilai tertentu sesuai dengan yang direncanakan yang merupakan awal dari functional failure perkerasan tersebut, dan structural failure sebagaimana halnya perencanaan bina marga. Maka penentuan beban lalu lintas untuk merencanakan perkerasan kaku cara AASHTO dinyatakan dalam beban standar berupa beban sumbu tunggal sebesar 18 kips (Wt18)

Perencanaan

Perkerasan Kaku untuk Jalan

Konfigurasi Beban

Sumbu

Tahap

Perencanaan

Perkerasan Kaku

(PdT-14-2003)

Pemilihan

Struktur

Metoda

Pelaksanaan