commit to user
ANALISIS STRUKTUR PERKERASAN JALAN
MENGGUNAKAN SOFTWARE SAP-2000
APLIKASI PADA RUAS JALAN LINGKAR UTARA SRAGEN
Analysis Of Pavement Structure Using SAP-2000 Software
Aplicated To North Ring Road Sragen
SKRIPSI
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Disusun Oleh:
SUJIANTO
I 1107073
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user HALAM.AN PENGESAIIAN
ANALISIS STRUKTUR PERKERASAI{ JALAN
DENGAI{ MENGGIJNAKAN SO F TWARE SAP.2OOO
APLIKASI PADA RUAS JALAN LINGKAR UTARA SRAGEN
Analisis of Pavement Sffueture Using SAP-2000 Software
Aplicated to North RW Road Sragen
Oleh:
S U J I A N T O
NINf. tlt07073
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadardn Jllrusah Teknik sipil Fakullas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakmta dan diterima guna mern€nuhi sobagian persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Pada hari : Kamis
Tar,rggal : l6Febraan20l2 Tlm Penguji Pendadaran: 1. Ir. Ary $etiyawan. M$q. PhD
NrP. 19661204199512 | 001 2. Edy Purwanto. ST. MT
NrP. 19680912 r9q702 | 001 3. Ir. Djumari. MT
NIP. 19571 420 9&742 1 001 4. Agus Setiya Budi" ST" MT
ttfp. tgzoo909 199802 I 001 Mengetahui:
a.n. Dekan Fdkultas Teknik
#
4 f t s
V
Disahkan:
Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
NrP. 19590823 198601 1001
Mengetahui:
Ketua Program Sl Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
commit to user
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, dengan izin Allah swt skripsi ini dapat terselesaikan. Selama pengerjaan skripsi ini, penyusun telah mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Karenanya, perkenankan penyusun untuk mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
2. Pimpinan dan staf Administrasi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ir. Ary Setiyawan, MSc(Eng), PhD dan Edy Purwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing skripsi yang telah meluangkan banyak waktunya untuk membimbing dan mengarahkan.
4. Ir. Djumari, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik, atas segala saran dan dorongan selama menempuh studi.
5. Teman-teman seangkatan Sipil 2007 serta teman-teman kos Fitnes yang saya sayangi.
6. Berbagai pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
Penyusun menyadari bahwa skripsi ini masih banyak mengandung kekurangan, karenanya saran dan kritik membangun sangat penyusun harapkan. Akhirnya, penyusun berharap apa yang telah penyusun hasilkan ini dapat memberikan manfaat sebesar-besarnya bagi pihak yang membutuhkan.
Surakarta, Januari 2012
commit to user
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan mengucap puji syukur kepada Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul “Analisis Struktur Perkerasan Jalan dengan
Menggunakan Software SAP 2000 Aplikasi pada Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen” dapat diselesaikan dengan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta
2. Ir. Bambang Santosa, MT selaku ketua jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Edy Purwaanto, ST, MT selaku pembimbing dan ketua program swadana transfer jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Ir. Ary Setiyawan, MSc, PhD selaku Pembimbing yang telah banyak memberikan masukan, bimbingan, dan saran pada setiap tahapan penyusunan skripsi ini.
5. Ir. Djumari, MT, selaku Pembimbing Akademik yang telah membantu dalam proses administrasi perkuliahan.
6. Segenap Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta, yang telah banyak membantu penulis selama menempuh perkuliahan.
7. Ayah dan ibu atas segala curahan kasih sayang dan iringan do’anya di setiap langkah dan waktuku.
8. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga bantuan yang telah bapak-ibu berikan mendapat balasan yang luar biasa dari Tuhan. Amin.
commit to user
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
MOTTO ... iv
UCAPAN TERIMAKASIH ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
DAFTAR NOTASI ... xvi
BAB I PENDAHULUAN... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 5
1.5. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 6
2.1. Tinjauan Pustaka ... 6
2.2. Landasan Teori ... 7
2.2.1 Perkerasan Lentur ... 7
2.2.2 Perkerasan Kaku ... 9
2.2.3 Analisa Struktur Perkerasan Jalan ... 10
2.2.4 Parameter Karakteristik Tanah Dasar (Subgrade) ... 13
commit to user
2.2.7 Evaluasi Hasil Analisis Struktur Perkerasan ... 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 20
3.1 Waktu Penelitian ... 20
3.2 Lokasi Penelitian ... 20
3.3 Kebutuhan Data ... 21
3.4 Teknik Pengumpulan Data ... 21
3.5 Teknik Analisa Data ... 21
3.6 Tahapan Penelitian ... 21
3.6.1 Tahap Perumusan Masalah ... 24
3.6.2 Tahap Studi Pustaka ... 25
3.6.3 Tahap Pengumpulan Data ... 25
3.6.3.1 Data Tanah ... 25
3.6.3.2 Data Jalan ... 25
3.6.4 Tahap Analisis Data ... 25
3.6.5 Tahap Analisis Struktur Perkerasan ... 26
3.6.5.1 Analisa Struktur Perkerasan dengan SAP-2000 ... 27
3.6.6 Tahap Evaluasi Hasil Output Analisis SAP-2000 ... 31
BAB IV HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN……...……… 32
4.1 Data Kondisi Umum ... 32
4.1.1 Data Kondisi Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 32
4.1.2 Desain Perbaikan Struktur Perkersan pada Pelaksanaan Rehabilitasi Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 33
4.1.2.1 Desain Perkerasan Jalan dengan Perkerasan Lentur (Flexble Pavement) ... 33
4.1.2.1 Desain Perkerasan Jalan dengan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) ... 35
4.2 Analisis Struktur Perkerasan pada Jalan Lingkar Utara Sragen ... 38
4.2.1 Pembebanan Beban Gandar Rencana ... 38
4.2.2 Parameter Analisis Struktur Subgrade Jalan ... 39
commit to user
4.2.2.2 Modulus Reaksi Tanah Dasar (Ks) ... 40
4.2.2.3 Modulus Elastisitas Tanah Dasar (Es) ... 41
4.2.2.4 Angka Poisson’s Ratio () ... 41
4.2.2.5 Daya Dukung Tanah Ultimit (qu) ... 42
4.2.2.6 Lendutan Ijin (δ) ... 42
4.2.3 Data Umum Analisis Struktur Perkerasan dengan Program SAP-2000 ... 42
4.2.4 Analisis Struktur Perkerasab dengan SAP 2000 ... 44
4.2.4.1 Struktur Perkerasan Lentur (flexible Pavement) ... 44
4.2.4.2 Struktur Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) ... 57
4.3 Evaluasi Hasil Analisis Struktur Perkerasan Pada Pelaksanaan Renabilitasi Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 70
4.3.1 Evaluasi Hasil Analisa Struktur Perkerasan dengan SAP 2000 ... 70
4.3.1.1 Evaluasi Momen Struktur Perkerassan Lentur dan Struktur Perkerasan Kaku dengan SAP 2000 ... 70
4.3.1.2 Evaluasi Tegangan Struktur Perkerassan Lentur dan Struktur Perkerasan Kaku dengan SAP 2000 .. 72
4.3.1.3 Evaluasi Deformasi Struktur Perkerassan Lentur dan Kaku pada Taah Dasar ... 74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 77
5.2 Saran ... 78
DAFTAR PUSTAKA ... 79 LAMPIRAN
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Peta Lokasi Kabupaten Sragen ... 2
Gambar 2.1.a Konfigurasi Struktur Perkerasan Lentur ... 14
Gambar 2.1.b Konfigurasi Struktur Perkerasan Kaku ... 15
Gambar 2.2 Konfigurasi Elemen SHELL ... 16
Gambar 2.3 Geometri dan transisi meshing Elemen SHELL ... 17
Gambar 3.1 Peta Lokasi Penelitian ... 20
Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian ... 22
Gambar 3.3 Kegiatan Survei Kondisi Eksisting Perkerasan... 23
Gambar 3.4 Pilihan Template Model ... 25
Gambar 3.5 Pemodelan Grafis Struktur Perkerasan ... 26
Gambar 3.6 Pendefisian Material pada SAP 2000 ... 26
Gambar 3.7 Pendefisian Penampang pada SAP 2000 ... 27
Gambar 3.8 Pendefisian Pelat pada SAP 2000 ... 27
Gambar 3.9 Pendefisian Tumpuan Pegas pada SAP 2000 ... 28
Gambar 3.10 Input Pembebanan pada SAP 2000 ... 28
Gambar 3.11 Pilihan Opsi Analisis SAP-2000 ... 29
Gambar 3.12 Tampilan Proses Analisis ... 29
Gambar 4.1 Tampak Atas Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 31
Gambar 4.2 Tipikal Potongan Melintang Desain Overlay Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 34
Gambar 4.3 Tipikal Potongan Melintang Desain Perkerasan Jalan Beton Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen ... 36
Gambar 4.4 Design Axle Load Standard Axle Load = 80 KN = 8,16 ton ... 37
Gambar 4.5 Ekivalensi luas bidang kontak lingkaran ... 37
Gambar 4.6 Bidang Kontak beban roda ... 38
Gambar 4.7 Hubungan antara ks dan CBR ... 39
Gambar 4.8 Model tumpuan pegas pada perkerasan Lentur ... 49
Gambar 4.9 Pemodelan Struktur Perkerasan Lentur dengan SAP-2000 ... 51
commit to user
Gambar 4.11 Tegangan Tanah Dasar Perkerasan Lentur dengan SAP-2000 ... 54
Gambar 4.12 Pola Diagram Lendutan Perkerasan Lentur dengan SAP-2000 ... 56
Gambar 4.13 Model Tumpuan Pegas pada Perkerasan Kaku ... 61
Gambar 4.14 Pemodelan Struktur Perkerasan Kaku dengan SAP-2000 ... 63
Gambar 4.15 Diagram Momen Perkerasan Kaku dengan SAP-2000 ... 64
Gambar 4.16 Tegangan Tanah Dasar Perkerasan Kaku dengan SAP-2000 ... 66
Gambar 4.17 Pola Diagram Lendutan Perkerasan Kaku dengan SAP-2000 ... 68
Gambar 4.18 Perbandingan Momen Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku ... 70
Gambar 4.19 Diagram Tegangan Struktur Perkerasan pada Tanah Dasar dengan SAP-2000 Kaku ... 72
Gambar 4.20 Diagram Lendutan Struktur Perkerasan pada Tanah Dasar dengan SAP-2000 ... 75
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jangkauan Nilai Banding Poisson’s Ratio ... 13
Tabel 3.1 Data dan Sumber Data ... 20
Tabel 4.1 Paket Pemeliharaan Berkala Jalan dan Peningkatan Jalan Tahun 2011 ... 32
Tabel 4.2 Berat Jenis Tanah (Gs) ... 38
Tabel 4.3 Jangkauab Nilai Banding Poisson’s Ratio ... 40
Tabel 4.4 Data Umum Analisis Struktur Program SAP 2000 ... 42
Tabel 4.5 Persyaratan Agregat untuk Campuran Laston (AC) ... 43
Tabel 4.6 Nilai Tegangan Tanah Dasar Perkersan Lentur dengan SAP 2000 ... 53
Tabel 4.7 Nilai Lendutan Tanah Dasar Perkersan Lentur dengan SAP 2000 ... 55
Tabel 4.8 Nilai Tegangan Tanah Dasar Perkersan Kaku dengan SAP 2000 ... 65
Tabel 4.9 Nilai Lendutan Tanah Dasar Perkersan Kaku dengan SAP 2000 ... 67
Tabel 4.10 Hasil Evaluasi Analisis Momen Struktur Perkerasan Lentur Dan Kaku ... 70
Tabel 4.11 Evaluasi Tegangan Struktur Perkerasan pada Tanah Dasar Dengan SAP 2000 ... 71
Tabel 4.12 Hasil Evaluasi Analisis Tegangan Struktur Perkerasan Lentur dan Kaku pada Tanah Dasar dengan SAP-2000 ... 73
Tabel 4.13 Evaluasi Lendutan Struktur Perkerasan pada Tanah Dasar dengan Dengan SAP 2000 ... 74
Tabel 4.14 Hasil Evaluasi Analisis Lendutan Struktur Perkerasan Lentur dan Kaku pada Tanah Dasar dengan SAP-2000 ... 75
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Data Sekunder
Lampiran B Hasil Analisis Perjerasan Lentur dengan SAP 2000 Lampiran C Hasil Analisis Perjerasan Kaku dengan SAP 2000 Lampiran D Kelengkapan Administrasi
commit to user
DAFTAR NOTASI
AC : Asphalt Concrete
ACWC : Aspalt Concrete Wearing Course ACBC : Aspalt Concrete Binder Course
BS : Beban Sumbu
c : Kohesi Tanah
CBR : California Bearing Ratio
E : Modulus Elastisitas
Es : Modulus Elastisitas Tanah
Ec : modulus Elastisitas Beton
e : Angka Pori
ESAL : Equivalent Standart Axle Load f’c : Kuat Tekan Karakteristik Beton
fs : Kuat Lentur Karakristik Beton
FEM : Fiinite Element Method
G : Modulus Geser
Gmm : Berat Jenis Maksimum Campuran Agregat Gse : Berat Jenis Efektif Agregat
Gb : Berat Jenis Aspal
Gs : Specific Grafity
ITP : Indek Tebal Perkerasan j1,j2.j3 : Titik nodal
Ks : Modulus Reaksi Tanah Dasar
Kv : Modulus Reaksi Tanah Dasar Arah Vertikal Kh : Modulus Reaksi Tanah Dasar Arah Horisontal k1,k2,k3 : Konstanta kekakuan pegas
Mr : Modulus Resilient
MESL : Membranes Encapsulated Soil Layer
m : Massa Jenis
n : Angka Pori
commit to user
Ps : Persentase Agregat terhadap Total Campuran
Pb : Kadar Aspal total
P1,P2,P3 : Persentase Masing-masing Fraksi Agregat PSI : Pavement Servisibility Index
PI : Plasticity Index
PL : Plastic Limit
P1,P2,P3: : Nilai kondisi perkerasan jalan (%)
qu : Daya dukung Tanah Ultimit
SAP : Structure analysis Programme
Sb : Kekakuan Aspal
SI : Susut Indeks
SL : Shringkage Limit
SN : Structure Number
Smix : Modulus Elastisitas Campuran
UCS : Unconfined Compresive Strength
VMA : Rongga dalam Agregat
w : Berat Jenis
WLC : Wet Lean Concrete
ѡ : Kadar Air
: Sudut Geser Dalam
µ : Konstatanta Poison
ѡ optimum : Kadar Air Optimum
: Berat Isi Tanah
commit to user
ABSTRAK
Sujianto, 2012 Analisis Struktur Perkerasan Jalan Dengan Menggunakan Software SAP 2000 Aplikasi Pada Ruas Jalan Lingkar Utara Sragen, Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret surakarta.
Salah satu jalur transportasi lintas tengah yang yang berperan penting dalam pendisteribusian barang dari Jawa Tengah dan Jawa Timur adalah ruas Jalan Lingkar Utara Sragen. Pada saat ini pada jalan Lingkar Utara Sragen sedang dilakukan perbaikan, baik dengan menggunakan perkerasan lentur maupun dengan menggunakan perkerasan kaku. Penelitian ini bertujuan menganalisis dan mengevaluasi stabilitas struktur perkerasan eksisting berdasarkan angka keamanan terhadap lendutan dan tegangan.
Metode penelitian dilakukan dengan menganalisis 2 (dua) tipe desain rehabilitasi struktur perkerasan yaitu struktur perkerasan lentur yang terdiri dari lapisan ACWC 4 cm, lapisan ACBC 6 cm, AC Base 8 cm, dan struktur perkerasan kaku yang terdiri dari lapisan beton semen bertulang 28 cm, lapisan WLC 10 cm. Analisis dilakukan dengan program berbasis metode elemen hingga yaitu SAP-2000. Dalam proses analisis dengan SAP-2000, massa tanah dasar dimodelkan sebagai kumpulan pegas (elastic spring) yang berdiri sendiri dan tidak saling berhubungan sedangkan struktur perkerasan dimodelkan dengan elemen shell. Hasil penelitian menunjukkan bahwa momen maksimal yang terjadi pada struktur perkerasan kaku adalah sebesar 1,462 Kg.cm, sedangkan untuk perkerasan lentur sebesar 48,830 Kg.cm dan tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan kaku sebesar 0,346 Kg/cm2 sedangkan untuk perkerasan lentur sebesar 0,284 Kg/cm2
sedangkan lendutan yang terjadi pada struktur perkerasan kaku adalah sebesar 0,078 cm dan lendutan untuk perkerasan lentur sebesar 0,064 cm. Desain struktur perkerasan lentur yang terdiri dari lapisan ACWC 4 cm, lapisan ACBC 6 cm, laisan AC Base 8 cm, dan struktur perkerasan kaku yang terdiri dari perkerasan beton semen bertulang 28 cm, lapisan WLC 10 cm dapat dipakai untuk rehabilitasi ruas jalan Lingkar Utara Sragen.
ABSTRACT
Sujianto, 2012 Analysis Of Pavement Structure Using SAP 2000 Software Applicatied to North Ring Road Sragen, Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty, University of Sebelas MaretlSurakarta.
One of the transportation routes that has an important role in the distribution of goods from Central Java and East Java is the road of Ring Road North Sragen. At this time improvements are being done on the North Ring Road Sragen not only by using a flexible pavement and also rigid pavemen. This study aims to analyze and evaluate stability of the existing pavement structure based on the safety number of deflections and tension.
Methods of research carried out by analyzing the 2 (two) types of pavement structure of rehabilitation desaign that are flexible pavement structure that consist of 4 cm ACWC layer, 6 cm ACBC, 8 cm AC Base, and rigid pavement structure consist of 28 cm reinforced cement concrete layer, 10 cm WLC layer. Analyses were performed with a program based on finited element method that is SAP-2000. In the analysis process using SAP-2000, the mass of the sub grade is modeled as a set of springs (elastic spring) that are independent and not interrelated while the pavement structure is modeled with shell elements.
The result showed that the maximum moment occurred in rigid pavement structure was equal to 1,462 Kg.cm, whereas for flexible pavement is equal to 48,830 Kg.cm and the tension that occurred in a rigid pavement structure equal to 0,346 Kg/cm² while for flexible pavement equal to 0,284 Kg/cm² while the deflections that occurs on a rigid pavement structure was equal to 0,078 cm and for flexible pavement equal to 0,064 cm. desaign of flexible pavement structure consisting of 4 cm ACWC layer, 6 cm ACBC layer, 8 cm AC Base layer and rigid pavement structure consisting of 28 cm reinforced cement concrete pavement, 10 cm WLC layer could be used for rehabilitations of road of North Ring Road Sragen.
commit to user
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pertumbuhan ekonomi Indonesia saat ini berkembang sangat pesat, hal ini mengakibatkan kepadatan sistem transportasi jalan raya semakin meningkat. Di Indonesia sistem pendistribusian barang masih didominasi transportasi darat, sehingga truk atau armada pengangkut barang merupakan elemen penting dalam sistem pendistribusian barang. Dengan demikian apabila pendistribusian terhambat maka akan berimbas pada kestabilan ekonomi yaitu akan terjadi kenaikan harga barang dikarenakan biaya operasional yang dikeluarkan mengalami penambahan.
Salah satu jalur transportasi lintas tengah yang yang berperan penting dalam pendisteribusian barang dari Jawa Tengah dan Jawa Timur (Solo-Surabaya) adalah ruas Jalan Lingkar Utara Sragen. Ruas jalan ini sering mengalami kerusakan struktural jalan cukup parah yang sehingga akan menghambat pendistribusian barang dari Jawa Tengah menuju ke Jawa Timur.
Pada saat ini pada jalan Lingkar Utara Sragen sedang dilakukan perbaikan, baik dengan menggunakan perkerasan lentur maupun dengan menggunakan perkerasan kaku. Untuk daerah-daerah yang mengalami kerusakan cukup parah maka untuk perbaikannya digunakan perkerasan kaku, sedangkan untuk daerah-daerah yang mengalami kerusakan tidak begitu parah maka cukup menggunakan perkerasan lentur.
Kabupaten Sragen sendiri merupakan jalur transportasi lintas tengah yang menghubungkan Jawa Tengah dan Jawa Timur (Solo-Surabaya) sehingga mengakibatkan tingkat aksesbilitas dan mobilitas yang cukup tinggi. Hal ini memberikan keuntungan yang besar bagi Kabupaten Sragen sebagai modal dasar pengembangan wilayahnya sehingga perlu didukung dengan ketersediaan sarana dan prasarana transportasi yang baik, agar dapat memperlancar perkembangan wilayah khususnya perkembangan perekonomian di Kabupaten Sragen. Lokasi
Kabupaten Sragen lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.1. Peta Lokasi Kabupaten Sragen, sebagai berikut :
Gambar 1.1. Peta Lokasi Kabupaten Sragen
Struktur perkerasan jalan dalam menjalankan fungsinya berkurang sebanding dengan bertambahnya umur perkerasan dan bertambahnya beban lalu lintas yang dipikul dari kondisi awal desain perkerasan tersebut. Lalu lintas yang semakin padat dan berkembang seiring dengan perkembangan disegala aspek kehidupan. Umur perkerasan jalan ditetapkan pada umumnya berdasarkan jumlah kumulatif lintasan kendaraan standar (CESA, cummulative equivalent standar axle) yang diperkirakan akan melalui perkerasan tersebut, diperhitungkan dari mulai perkerasan tersebut dibuat dan dipakai umum sampai dengan perkerasan tersebut dikategorikan rusak (habis nilai pelayanannya). Pertumbuhan ekonomi yang cepat menuntut suatu permintaan pelayanan pada transportasi jalan yang lebih baik, kenyamanan, keamanan dan keselamatan pergerakan.
commit to user
yang cenderung berlebih. Jalan-jalan raya saat ini mengalami kerusakan dalam waktu yang relatif sangat pendek (kerusakan dini) baik jalan yang baru dibangun maupun jalan yang baru diperbaiki (overlay). Beberapa hasil penelitian yang telah dilakukan, penyebab utama kerusakan jalan adalah mutu pelaksanaan, drainase, dan beban berlebih. Kerusakan jalan saat ini menjadi suatu yang kontroversial dimana satu pihak mengatakan kerusakan dini pada perkerasan jalan disebabkan karena jalan didesain dengan tingkat kualitas dibawah standar dan di pihak lain menyatakan kerusakan dini perkerasan jalan disebabkan terdapatnya kendaraan dengan muatan berlebih (overloading) yang biasanya terjadi pada kendaraan berat.
Agar didapatkan desain struktur perkerasan yang baik maka melakukan analisis struktur perkerasan jalan sangat diperlukan untuk mengetahui karakteristik dari tanah pada subgrade jalan dan perilaku struktur perkerasan jalannya itu sendiri yang dapat dilihat dari nilai besaran gaya-gaya dalam, tegangan dan lendutan yang terjadi berdasarkan hasil analisis struktur perkerasan jalan tersebut. Untuk menganalisa struktur perkerasannya dilakukan dengan memakai alat bantu program SAP-2000.
Program SAP-2000 yang mengadopsi metode elemen hingga linier elastik model 3 dimensi dapat digunakan untuk menghitung tegangan regangan pada perkerasan
overlay sehingga dapat dipakai untuk memprediksi besaran retak reflektif yang
terjadi pada perkerasan overlay (Sousa dkk, 2005).
Topik dalam skripsi ini adalah membahas tentang “Analisis Struktur Perkerasan Jalan dengan Menggunakan Software SAP 2000 Aplikasi Pada Ruas Jalan Lingkae Utara Sragen”. Hasil analisis struktur perkerasan lentur dan perkerasan kaku yang ditinjau berupa besaran tegangan dan lendutan. Nilai-nilai besaran tersebut merupakan hasil dari perhitungan analisis struktur perkerasan jalan dengan menggunakan SAP-2000.
Sebagai input program, dicoba membuat data buatan dengan spesifikasi untuk perkerasan lentur terdiri dari lapisan Asphalt Concrete Wearing Course (AC-WC) tebal 4 cm, lapisan Asphalt Concrete Binder Course (AC-BC) tebal 6 cm, dan
lapisan Asphalt Concrete Base (AC-Base) tebal 8 cm. Sedangkan untuk perkerasan kaku menggunakan lapisan perkerasan beton semen bertulang tebal 28 cm dan lapisan beton kurus tebal 10 cm. Analisis struktur perkerasan lentur dan perkerasan kaku dilakukan terhadap parameter perpindahan/lendutan, tegangan, dan gaya-gaya dalam. Analisis tersebut selanjutnya digunakan untuk mengevaluasi baik tidaknya struktur perkerasan jalan tersebut. Struktur perkerasan dianggap mempunyai stabilitas struktur yang baik apabila hasil analisis lendutan dan tegangan yang terjadi akibat pembebanan pada struktur perkerasan tidak melebihi lendutan dan kapasitas daya dukung dari tanah dasarnya.
1.2 Rumusan Masalah
Dari uraian latar belakang di atas permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimanakah analisis struktur desain perkerasan jalan pada ruas jalan lingkar utara Sragen dengan program SAP-2000?
2. Bagaimanakah evaluasi hasil analisis struktur perkerasan jalan pada ruas jalan lingkar utara sragen berdasarkan output program SAP-2000?
1.3 Batasan Masalah
Pembahasan permasalahan dalam skripsi ini memerlukan batasan guna mendapatkan solusi yang sesuai dengan permasalahan yang ada. Batasan tersebut adalah:
1. Tidak melakukan peninjauan terhadap penanganan perbaikan tanah pada
subgrade jalan.
2. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode elemen hingga menggunakan program SAP 2000
3. Massa tanah dimodelkan sebagai kumpulan pegas (elastic spring) yang berdiri sendiri dan tidak berhubungan.
4. Struktur perkerasan dimodelkan dengan elemen Shell. 5. Beban kendaraan dimodelkan sebagai beban statis.
commit to user
6. Struktur perkerasan yang dianalisis berupa perkerasan lentur dan perkerasan kaku dengan dimensi menerus ( 6 m x 3 m ).
7. Menurut petugas Dinas Binamarga Jawa Tengah yang bernama Sugiyatno Amd nilai CBR tanah dasar sebesar 2 %
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai dari penelitian pada skripsi ini adalah sebagai berikut: 1. Analisis struktur perkerasan jalan pada ruas jalan lingkar utara sragen
menggunakan program SAP-2000.
2. Evaluasi hasil analisis struktur perkerasan jalan pada ruas jalan lingkar utara sragen berdasarkan output SAP-2000.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah manfaat praktis dan manfaat teoritis sebagai berikut :
1. Manfaat Praktis
Dapat mengetahui perilaku perkerasan jalan (lendutan dan tegangan) akibat beban kendaraan dengan menggunakan hasil perhitungan analisis SAP 2000 2. Manfaat Teoritis
Pengembangan ilmu pengetahuan terutama dalam penggunaan software SAP 2000 untuk menganalisis struktur perkerasan jalan.
commit to user
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Studi sistem perkerasan yang telah dilakukan dengan menggunakan metode elemen hingga (MEH) diantaranya adalah studi untuk sistem Cakar Ayam. Penelitian-penelitian tersebut membahas perilkau lendutan pada pelat beton. Romadhoni (2008) melakukan penelitian Perilaku Perkersan Sistem Cakar Ayam Dengan Metode Elemen Hingga. Ferdiansyah (2009) mengevaluasi dimensi sistem Cakar Ayam yang diakibatkan oleh pengaruh variasi letak beban dan kondisi tanah. Surat (2011) melakukan penelitian Analsis Struktur Perkerasan Jalan Di Atas Tanah Ekspansif.
Chen dan Limma-Salle (1982) dalam Hardiyatmo dkk (2000) mencoba memodelkan sistem Cakar Ayam dengan Metode Elemen Hingga. Pelat beton selebar jarak antar pipa maupun pipa-pipa Cakar Ayam dimodelkan sebagai elemen frame 2-D, sedangkan tanah dibawah slab diekivalensikan dengan tumpuan elastic berupa spring dengan kekakuan aksialnya ditentukan oleh nilai
coefficient of subgradecreaction. Hasil-hasil yang diperoleh dapat memberikan
gambaran tentang pengaruh pipa-pipa Cakar Ayam pada kekakuan slab.
SAP 2000 merupakan program yang menghadirkan state of the art dalam teknologi tiga dimensi finate element method bagi struktur teknik. SAP 2000 secara utuh terintegrasi dalam windows 95/NT, dan menyediakan metode ntar muka secara grafis yang sangat mudah digunakan selama proses pengembangan dalam aktivitas analisis teknik. Di dalam Program SAP-2000, elemen yang dapat merepresentasikan struktur perkerasan adalah elemen ASOLID. Banyak problem praktis tentang analisis tegangan menggunakan bentuk aksisimetris, seperti
commit to user
struktur perkerasan baik bentuk perkerasan maupun beban yang bekerja, dimodelkan dalam bentuk aksisimetris. Program SAP-2000 dapat digunakan untuk menganalisis model perkerasan lentur multilayer dengan memakai elemen ASOLID.
Abaza (2007) dalam Surat (2011) menyatakan program SAP-2000 dapat dipakai untuk menganalisa desain tebal perkerasan lentur jalan secara tiga dimensi dengan pendekatan elemen hingga. Model yang di analisa terdiri dari tiga lapisan perkerasan lentur yaitu lapisan aspal beton, lapisan pondasi bawah dan lapisan tanah dasar. Output dari model ini menghasilkan nilai structure number (SN) dari perkerasan lentur sehingga memudahkan para desainer menentukan ketebalan lapisan perkerasan lentur. Lotfi dan Oesterle (2007) dalam Surat (2011) menganalisa dan menghitung desain struktur bantalan plat beton bertulang rel kereta api. Kachlakev dan Miller menyatakan (2001) SAP-2000 juga dapat dipakai untuk menganalisa perilaku struktur jembatan beton bertulang sebelum dan sesudah dilakukan perkuatan dengan FRP (Fiber reinforced Polymer) untuk mengetahui besaran regangan yang dihasilkan. Zhang et al (2001) dalam Surat (2011) menyatakan SAP-2000 dapat dipakai untuk menganalisa gaya-gaya dalam akibat beban kendaraan yang lewat diatas struktur perkerasan jalan dan jembatan. Sousa et al (2005) dalam Surat (2011) menyatakan SAP-2000 yang mengadopsi metode elemen hingga linier elastik model 3 dimensi dapat digunakan untuk menghitung tegangan regangan pada perkerasan overlay sehingga dapat dipakai untuk memprediksi besaran retak reflektif yang terjadi pada perkerasan overlay.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Perkerasan Lentur
Menurut Departemen Pekerjaan Umum (1987) perkerasa lentur adalah (flexible
pavement) perkerasan yang umumnya menggunakan bahan campuran beraspal
sebagai lapis permukaan serta bahan berbutir sebagai lapisan dibawahnya. Bagian perkerasan jalan umumnya terdiri dari lapis pondasi bawah (sub base course), lapis pondasi (base course), dan lapis permukaan (surface course).
Sukirman, S (1993) menyatakan lapis permukaan berfungsi untuk menerimaa dan menyebarkan beban lalu lintas tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti pada konstruksi jalan itu sendiri, sehingga akan memberikan kenyamanan kepada si pengemudi selama masa pelayanan jalan tersebut. Dengan demikian perencanaan tebal masing-masing lapis perkerasan harus diperhitungkan dengan optimal. Aly, M. Anas (2000) menyatakan secara sederhana dapat dikatakan bahwa fungsi perkerasan jalan adalah menyediakan dan memberikan pelayanan kepada lalu lintas yang lewat diatasnya sedemikian rupa sehinnga lalu lintas dapat bergerak dengan cepat, aman, dan nyaman sesuai tuntutan dan klasifikasi lalu lintas yang ada. Untuk itu konstruksi perkerasan jalan paling tidak harus memenuhi kriteria kuat, awet, rata, mudah dikerjakan dan dipelihara, tidak mahal, dan sesuai dengan klasifikasinya.
Lapis permukaan adalah bagian konstruksi perkerasan lentur yang terletak paling atas dan berfungsi sebagai :
a. Bahan perkerasan penahan beban roda, lapisan yang mempunyai stabilitas tinggi untuk menahan beban roda selama masa pelayanan.
b. Lapisan kedap air sehingga air hujan yang jatuh diatasnya tidak meresap kelapisan dibawahnya dan melemahkan lapisan-lapisan tersebut.
c. Lapisan aus (wearing course), lapiasan yang langsung menerima gesekan akibat rem kendaraan sehingga mudah menjadi aus.
d. Lapisan yang menyebarkan beban kelapisan bawah, sehingga dapat dipikul oleh lapisan lain yang mempunyai daya dukung yang lebih jelek
e. Memberikan suatu bagian permukaan yang rata. f. Menahan gaya geser dari beban roda
Lapisan pondasi adalah bagian konstruksi perkerasan lentur yang terletak diantara lapisan pondasi bawah dan lapisan permukaan dan berfungsi :
commit to user
b. Sebagai lapisan peresapan untuk lapisan pondaasi bawah c. Sebagai perletakan terhadap lapisan permukaan
Lapisan pondasi bawah adalah bagian konstruksi perkerasan lentur yang terletak diantara lapisan pondasi dan tanah dasar yang berfungsi :
a. Sebagai bagian dari konstruksi perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban roda ketanah dasar
b. Sebagai efisiensi penggunan material karena material pondasi bawah relatif lebih murah dibandingkan perkerasan lapisan diatasnya sehingga dapat mengurangi tebal lapisan diatasnya yang lebih mahal
c. Sebagai lapisan peresapan agar air tanah tidak berkumpul dilapisan pondasi d. Sebagai lapisan pertama agar pekerjaan dapat berjalan lancar, sehubungan
dengan kondisi lapangan yang memaksa harus segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca atau lemahnya daya dukung tanah dasar menahan roda-roda alat berat.
Oglesby, CH. Dan Hicks, R.G. (1982) dalam Imam Basuki (2001) menyatakan bahwa yang dimaksud perencanaan perkerasan adalah memilih kombinasi material dan tebal lapisan yang memenuhi syarat pelayanan dengan biaya termurah dan dalam jangka panjang, yang umumnya memperhitungkan biaya konstruksi pemeliharaan dan pelapisan ulang. Perencanaan perkerasan meliputi kegiatan pengukuran kekuatan dn sifat penting lainya dari lapisan permukaan perkerasan dan masing-masing lapisan dibawahnya serta menetapkan ketebalan permukaan perkerasan, lapis pondasi dan lapis pondasi bawah.
2.2.2 Perkerasan Kaku
Perkerasan jalan beton semen Portland atau lebih sering disebut perkerasan kaku atau juga disebut rigid pavement terdiri dari pelat beton semen Portland dan lapisan pondasi (bisa juga tidak ada) diatas tanah dasar. Perkerasan beton yang kaku dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi akan mendistribusikan beban terhadap area tanah yang cukup luas sehingga bagian terbesar dari kapasitas
struktur perkerasan diperoleh dari slab beton sendiri. Hal ini berbeda dengan perkerasan lentur dimana kekuatan perkerasan diperoleh dari lapisan-lpisan tebal pondasi bawah, pondasi dan lapisa permukaan. Karena yang paling penting adalah mengetahui kapasitas struktur yang menanggung beban, maka faktor yang paling diperhatikan dalam perancangan perkerasan jalan beton semen Portland adalah kekuatan beton itu sendiri, adanya beragam kekuatan dari tanah dasar dan atau pondasi hanya berpengaruh kecil terhadap kapsitas struktural perkerasannya (tebal pelat betonnya), tetapi unttuk desain badan jalan (tanah dasar) perlu kajian geoteknik tersendiri jika ditemukan klasifikasi tanah yang masuk kategori tidak baik sebagai tanah dasar.
Lapisan pondasi atau kadang-kadang juga dinggap sebagai lapisan pondasi bawah jika digunakan dibawah perkerasan beton karena beberapa pertimbangan, yaitu untuk kendali terhadap terjadinya pumping, kendali terhadap sistem drainasi (drainase bawah perkerasan), kendali terhadap kembang susut yang terjadi pada tanah dasar, untuk mempercepat pekerjaan konstruksi, serta menjaga kerataan dasar dari pelat beton.
Atau dapat diuraikan bahwa fungsi dari lapisan pondasi atau pondasi bawah adalah :
a. Menyediakan lapisan yang seragam, stabil dan permanen
b. Menaikkan harga modulus reaksi tanah dasar (Modulus of Sub-grade
reaction=k ), menjadi modulus reaksi komposit (Modulus of Composite Reaction)
c. Melindungi gejala pumping butir-butiran halus yanah pada daerah sambungan, retakan, dan ujung samping perkerasan
d. Mengurangi terjadinya keretakan pada pelat beton e. Menyediakan lantai kerja.
Pada awal mula teknik jalan raya, pelat perkerasan kaku dibangun langsung diatas tanah dasar tanpa memperhatikan sama sekali jenis tanah dasar dan jenis
commit to user
diperhatikan bahwa jenis tanah dasar berperan penting terhadap perkerasan, terutama terjadinya pengaruh pumping pada perkerasan. Oleh karena itu perancangan untuk mengatasi pumping adalah faktor yang sangat penting untuk diperhitungkan. (Ari Suryawan, 2009)
Lapis perkerasan beton dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe sebagai berikut :
a. Perkerasan beton dengan tulangan dowel dan tie bar. Jika diperlukan untuk kendali retak dapat digunakan wire mesh, penggunaanya independen terhadap adanaya tulangan dowel.
b. Perkerasan beton bertulang menerus terdiri dari prosentasi besi yang relatif cukup banyak dan tidak ada siar kecuali untuk keperluan pelaksanaan konstruksi dan beberapa siar muai.
Pada masa kini, tipe perkerasan beton yang populer dan banyak digunkan di Indonesia adalah perkerasan beton semen Portland dengan dowel dan tie bar. Di negara-negara maju sudah banyak menggunakan tipe perkerasan beton bertulang (Ari Suryawan, 2009).
2.2.3 Analisis Struktur Perkerasan Jalan
Untuk menganalisis struktur perkerasan jalan yang ditinjau akan dilakukan dengan menggunakan Program Bantu (Package Software) SAP-2000. Dimana SAP 2000 merupakan solusi berbasis komputer terhadap metode analisa struktur dengan menggunakan metode elemen hingga (MEH). Kumar (1986) dalam Surat (2011) menyatakan Metode Elemen Hingga adalah suatu metode analisis struktur dengan menggantikan suatu continuum dengan sejumlah elemen-elemen diskrit yang terhingga dan terhubungkan satu sama lain dengan titik-titik nodal.
Secara garis besar prosedur Metode Elemen Hingga (MEH) yang dikembangkan untuk menganalisis Struktur Perkerasan Jalan ini dapat dibagi menjadi 5 tahap dasar sebagai berikut :
1. Diskretisasi Struktur perkerasan menjadi elemen-elemen benda pejal tiga dimensi aksisimetrik dan elemen-elemen pelat-lentur, Subgrade Tanah dasar sebagai elemen-elemen pegas vertikal dengan coefficient of subgrade reaction,
kv, dan sebagai pegas horizontal dengan coefficient of subgrade reaction, kh.
2. Untuk setiap elemen, yaitu elemen pelat-lentur, elemen benda pejal aksisimetris, pegas vertikal maupun pegas horizontal, dievaluasi matriks kekakuan elemen dalam koordinat lokalnya dengan formula :
K
BT E BdVv e
l
. (2.1)Matriks [B] adalah matriks yang memberikan hubungan antara vektor regangan elemen
dengan vektor nodal displacement elemen
d , sesuaiformula
B
d dan [B] = [D][N] , dengan matriks [D] adalah matriks operator diferensial, dan [N] adalah shape function matrix yang memberikan hubungan antara vektor displacement elemen
u dengan vektor nodal displacement elemen
d , sesuai formula
u
N
d .Selanjutnya
e lK tersebut dapat ditransformasikan ke sistem koordinat global:
K
T
Ke
Tl T e
g . (2.2)
dengan matriks [T] adalah matriks transformasi elemen dari sisetm koordinat lokal ke sistem koordinat global.
Demikian pula halnya untuk vektor beban dan vektor nodal displacement :
P lokal
T .
P global (2.3)
d lokal
T
d global (2.4) 3. Matriks-matriks
e g K ,
e globalP ,
d eglobal untuk setiap elemen dapat di-assemblymenjadi [K], {P}, dan {D} dari strukturnya, dan persamaan keseimbangan struktur dalam sistem koordinat global menjadi :
K
D P (2.5)commit to user
{Du} maupun reaksi-reaksi nodal pada pegas-pegas vertikal dan horizontal tanah dasar {P}r.
5. Berdasarkan solusi nodal displacement {Du} pada langkah (4), setelah ditransformasikan kembali ke sistem koordinat lokal {d e} dengan besarnya tegangan { σ } , regangan { ε } , maupun gaya-gaya dalam untuk setiap elemen pelat lentur, maupun gaya pegas-pegas vertikal dan horizontal {pe } , dapat dihitung sebagai berikut :
E
E.B
de (2.6)
B
de (2.7)
e
e pegas e k d p (2.8)dan distribusi tekanan tanah di bawah perkerasan jalan dapat dievaluasi dengan mengalikan defleksi perkerasan jalan di setiap titik dengan nilai coefficient of
subgrade reaction, kv.
2.2.4 Parameter Karakteristik Tanah Dasar (Subgrade)
Beberapa parameter karakteristik tanah dasar yang sangat penting dipakai dalam analisis struktur perkerasan jalan antara lain :
a. Modulus reaksi tanah dasar
Koefisien Modulus of Subgrade Reaction (ks) yang digunakan untuk analisis struktur perkerasan dapat dihitung berdasarkan nilai CBR tanah dasarnya. b. Modulus elastisitas tanah dasar
Modulus elastisitas tanah dapat diukur dari korelasi antara modulus resilient tanah dasar dengan CBR yaitu sebagai berikut :
MR tanah dasar (MPa) = 10 x CBR(%) c. Angka Poisson’s Ratio tanah dasar
Menurut Bowles (1998), besarnya nilai Poisson’s Ratio () berdasarkan jenis tanahnya disajikan pada Tabel. 2.2 Jangkauan Nilai Banding Poisson’s Ratio, sebagai berikut :
Tabel. 2.1 Jangkauan Nilai Banding Poisson’s Ratio
Jenis Tanah
Lempung Jenuh Lempung Tak Jenuh Lempung Berpasir
0,40-0,50 0,10-0,30 0,2-0,30
Lanau 0,30-0,35
Pasir (padat) Pasir berkerikil
Biasa dipakai 0,10-1,000,30-0,40
Batuan 0,10-0,40
Tanah Lus 0,10-0,30
Es 0,36
Beton 0,15
Sumber : Joseph E. Bowles 1998 d. Daya dukung ultimit tanah dasar
Daya dukung tanah ultimate dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan yang diberikan oleh J.E. Bowles dengan rumus sebagai berikut :
40 40 s u u s K q xq K (2.9) dimana :
Ks : Modulus Reaksi Tanah Dasar (kN/m3) qu : Daya dukung tanah ultimit (kN/m2)
e. Lendutan ijin pada tanah dasar
Lendutan maksimal yang dijinkan terjadi pada struktur perkerasan yang berada diatas subgrade dapat dihitung dengan rumus :
s u K q (2.10) dimana :
δ = lendutan yang diijinkan (m)
qu = daya dukung tanah ultimit (kN/m2)
Ks = Modulus reaksi tanah dasar (kN/m3)
2.2.5 Muatan Sumbu Terberat (MST) Kendaraan
Muatan Sumbu Terberat (MST) adalah beban gandar maksimum yang diijinkan pada jalan raya. MST dipakai sebagai dasar hukum dalam pengendalian dan
commit to user
perundang-undangan. Berdasarkan keputusan Departemen Perhubungan, dilakukan pembatasan beban kendaraan dengan MST diatas 10 ton. Muatan Sumbu Terberat (MST) di Indonesia berdasarkan PP no. 43 Th. 1993 tentang Prasarana dan Lalu Lintas Jalan dalah sebagai berikut :
MST > 10 ton : Untuk Jalan Kelas I MST = 10 ton : Untuk Jalan Kelas II
MST = 8 ton : Untuk Jalan Kelas IIIA, IIIB, IIIC
2.2.6 Pemodelan Struktur Perkerasan Dengan SAP 2000
Dalam aspek konfigurasi struktur perkerasan lentur dan perkerasan kaku, parameter yang harus ditentukan adalah geometri perkerasan serta jenis material setiap lapis perkerasannya. Pada model struktur perkerasan lentur ini, secara umum konfigurasi strukturnya terlihat pada Gambar 2.1.a dan Gambar 2.1.b berikut, yang berupa sistem struktur perkerasan banyak lapis (multi layer system) untuk perkerasan lentur dan struktur perkerasan satu lapis (Single layer system) untuk perkerasan kaku.
Gambar 2.1.a Konfigurasi Struktur Perkerasan Lentur (sumber : Http//azanurfauzi.blogspot.com)
Konfigurasi Struktur Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku tersebut diatas di dalam pemodelan dengan program SAP-2000 direpresentasikan sebagai elemen
SHELL. Elemen SHELL adalah elemen tiga atau empat-node untuk memodelkan
perilaku struktur membran dan pelat-lentur berdasarkan atas persamaan isoparametrik. Untuk setiap elemen dalam struktur Shell, dapat memilih untuk model membran murni, piring murni, atau perilaku shell penuh. Setiap elemen
Shell telah sistem koordinat lokal untuk menentukan sifat bahan dan beban, dan
untuk menafsirkan output. Bergantung pada suhu, sifat material orthotropik yang diizinkan.
Struktur yang dapat dimodelkan dengan elemen ini meliputi :
Kerangka tiga-dimensi, seperti tank dan kubah
Struktur Pelat, seperti pelat lantai, perkerasan kaku dari pelat beton, Perkerasan Lentur
Membran struktur, seperti dinding geserElemen SHELL mempunyai dua macam bentuk yaitu quadrilateral shell elemen
dan triangular shell elemen seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2, berikut ini :
Segiempat, yang didefinisikan oleh empat sendi, sendi j1,j2, j3, dan j4. Gambar 2.1.b Konfigurasi Struktur Perkerasan Kaku
commit to user
Segitiga, yang ditetapkan tiga sendi yaitu sendi j1, j2, dan j3.
Untuk akurasi terbaik, penggunaan segiempat empat-node dianjurkan. Penggunaan elemen segiempat untuk meshing berbagai geometri dan transisi dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut ini.
Sumber : CSI, 1998
Sifat material yang digunakan Bagian Shell adalah : Modulus elastisitas,E1, E2, dan E3
Modulus geser, G12, G13, dan G23 Poisson rasio,12,13, dan23 Koefisien ekspansi termal, a1 dan a2
Massa Jenis, m, untuk komputasi elemen massa
Berat Jenis, w, untuk komputasi berat sendiri dan beban gravitasi. Gambar 2.3. Geometri dan transisi meshing Elemen SHELL oleh Surat (2011)
commit to user
2.2.7 Evaluasi Hasil Analisis Struktur Perkerasan
Evaluasi hasil analisis struktur perkerasan dilakukan untuk mengetahui besaran momen, tegangan dan lendutan serta stabilitas struktur perkerasan terhadap kapasitas daya dukung tanah dasarnya. Analisis stabilitas dilakukan berdasarkan tingkat keamanan terhadap deformasi dan tegangan yang terjadi pada lapisan paling bawah dari struktur perkerasan. Struktur perkerasan dianggap mempunyai stabilitas struktur yang baik apabila hasil analisis lendutan dan tegangan yang terjadi akibat pembebanan pada struktur perkerasan tidak melebihi lendutan dan kapasitas daya dukung dari tanah dasar (subgrade) jalan
