Diketahui :
Jalan tipe = 4/2 D, dengan lebar lajur = 3,5 m
JSKN = 5671098 sumbu/lajur rencana/umur rencana CBRsegmen = 8 %
Umur Rencana= 15 tahun
Jawab :
Menentukan nilai parameter yang akan digunakan untuk merancang tebal perkerasan kaku :
Jenis Perkerasan Kaku
Perkerasan beton semen dibedakan ke dalam 3 jenis :
- Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan (BBTT)
jenis perkerasan beton semen yang dibuat tanpa tulangan dengan ukuran pelat mendekati bujur sangkar, dimana panjang dari pelatnya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini berkisar antara 4-5 meter.
- Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (BBDT)
jenis perkerasan beton yang dibuat dengan tulangan, yang ukuran pelatnya berbentuk empat persegi panjang, dimana panjang dari pelatnya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini berkisar antara 8-15 meter.
- Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan (BMDT)
jenis perkerasan beton yang dibuat dengan tulangan dan dengan panjang pelat yang menerus yang hanya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan muai melintang. Panjang pelat dari jenis perkerasan ini lebih besar dari 75 meter.
Jenis perkerasan menggunakan tipe Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (BBDT).
Ruji (Dowel)
Sepotong baja polos lurus yang dipasang pada setiap jenis sambungan melintang dengan maksud sebagai sistem penyalur beban, sehingga pelat yang berdampingan dapat bekerja sama tanpa terjadi perbedaan penurunan yang berarti.
Tebal Lapis Pondasi Bawah Minimum dan CBR Efektif
Untuk menentukan tebal lapis pondasi bawah minimum digunakan grafik hubungan tebal lapis pondasi bawah minimum dengan jumlah repetisi sumbu :
Sedangkan untuk menentukan CBR efektif, digunakan grafik hubungan CBR efektif dengan CBR rencana :
Maka, didapat : tebal lapis pondasi bawah minimum = 100 mm = 10 cm CBR efektif = 20%
Faktor Keamanan Beban (FKB)
Pada penentuan beban rencana, beban sumbu dikalikan dengan faktor keamanan beban (FKB). Faktor keamanan beban ini digunakan berkaitan adanya berbagai tingkat
realibilitas perencanaan seperti telihat pada tabel dibawah :
Karena penggunaan jalan arteri maka diambil nilai FKB = 1,1
Bahu Jalan
Bahu dapat terbuat dari bahan lapisan pondasi bawah dengan atau tanpa lapisan penutup beraspal atau lapisan beton semen. Perbedaan kekuatan antara bahu dengan jalur lalu-lintas akan memberikan pengaruh pada kinerja perkerasan. Hal tersebut dapat diatasi dengan bahu beton semen, sehingga akan meningkatkan kinerja perkerasan dan
mengurangi tebal pelat yang dimaksud dengan bahu beton semen dalam pedoman ini adalah bahu yang dikunci dan diikatkan dengan lajur lalu-lintas dengan lebar minimum 1,50 m, atau bahu yang menyatu dengan lajur lalu-lintas selebar 0,60 m, yang juga dapat mencakup saluran dan kereb.
Perkerasan menggunakan bahu jalan.
Lapis Pemecah Ikatan Pondasi dan Pelat ()
Perencanaan ini didasarkan bahwa antara pelat dengan pondasi bawah tidak ada ikatan. Jenis pemecah ikatan dan koefisien geseknya dapat dilihat pada tabel dibawah :
Kuat Tarik Lentur (fcf)
Kekuatan beton harus dinyatakan dalam nilai kuat tarik lentur (flexural strength) umur 28 hari, yang didapat dari hasil pengujian balok dengan pembebanan tiga titik (ASTM C-78) yang besarnya secara tipikal sekitar 3–5 Mpa.
Diambil nilai fcf = 4,25 Mpa
Tegangan Ekivalen (TE) dan Faktor Erosi (FE)
Dari tabel diatas, didapat :
Tegangan Ekivalen (TE) Faktor Erosi (FE) dengan ruji
STRT = 1,1 1,95
STRG = 1,65 2,56
SGRG = 1,38 2,57
Perhitungan tebal beton dan analisis fatik dan erosi perkerasan kaku : Data dan nilai – nilai parameter yang didapat :
Jenis perkerasan = BBDT FKB = 1,1
Pakai ruji (Dowel) = 1,5
Dengan bahu jalan fcf = 4,25 MPa
Pondasi bawah = 10 cm CBR efektif = 20%
Tebal Beton
Untuk mencari tebal beton, digunakan grafik perencanaan jika fcf = 4,25 Mpa,
FKB = 1,1, dan pakai ruji (Dowel), seperti grafik dibawah :
Analisis Fatik dan Erosi
Tebal pelat taksiran dipilih dari total fatik serta kerusakan erosi yang dihitung berdasarkan komposisi lalu-lintas selama umur rencana. Jika kerusakan fatik atau erosi lebih dari 100%, maka tebal taksiran dinaikan dan proses perencanaan diulangi.
Tebal rencana adalah tebal taksiran yang paling kecil yang mempunyai total fatik dan atau total kerusakan erosi lebih kecil atau sama dengan 100%.
Diketahui :
Tegangan Ekivalen (TE) Faktor Erosi (FE) (dengan ruji)
STRT = 1,1 1,95
STRG = 1,65 2,56
SGRG = 1,38 2,57
STrRG= 1,12 2,59
Maka, Faktor Rasio Tegangan (FRT) dapat diketahui : FRTSTRT = = = 0,258 FRTSTRG = = = 0,388 FRTSGRG = = = 0,324 FRTSTrRG = = = 0,263
Jumah Roda pada sumbu: STRT = 2 buah SGRG = 8 buah STRG = 4 buah STrRG = 12 buah
Tabel Hasil dari Analisa Fatik dan Erosi Jenis Sumbu Beban Sumbu (kN) FKB Beban Rencana Per-roda (kN) Repetisi beban yang terjadi Faktor Tegangan dan Erosi
Analisa Fatik Analisa Erosi Repetisi Ijin Persen Rusak (%) Repetisi Ijin Persen Rusak (%) STRT 41,8 1,1 22,99 71176 TT 0 TT 0 48,75 1,1 26,81 76587 TT 0 TT 0 44,25 1,1 24,34 82822 TT 0 TT 0 42,05 1,1 23,13 163998 TT 0 TT 0 63 1,1 34,65 109881 TT 0 TT 0 58 1,1 31,90 120704 TT 0 TT 0 54 1,1 29,70 159410 TT 0 TT 0 51,75 1,1 28,46 257173 TT 0 TT 0 53,1 1,1 29,21 151644 TE = 1,1 TT 0 TT 0 54 1,1 29,70 46823 TT 0 TT 0 57,4 1,1 31,57 63058 FE = 1,95 TT 0 TT 0 45 1,1 24,75 23294 TT 0 TT 0 47,25 1,1 25,99 66587 FRT = 0,258 TT 0 TT 0 55 1,1 30,25 109881 TT 0 TT 0 60 1,1 33,00 109881 TT 0 TT 0 46 1,1 25,30 130704 TT 0 TT 0 52 1,1 28,60 157056 TT 0 TT 0 44,7 1,1 24,59 243760 TT 0 TT 0 46,35 1,1 25,49 171409 TT 0 TT 0 65,25 1,1 35,89 44117 TT 0 TT 0 65,25 1,1 35,89 109881 TT 0 TT 0 47,25 1,1 25,99 13353 TT 0 TT 0 STRG 69,7 1,1 19,17 71176 TT 0 TT 0 81,3 1,1 22,36 76587 TT 0 TT 0 73,8 1,1 20,30 82822 TT 0 TT 0 70,1 1,1 19,28 163998 TT 0 TT 0 105 1,1 28,88 89881 TE = 1,65 200000 44,94 1500000 5,99 96,7 1,1 26,59 100704 900000 11,19 3000000 3,36 90 1,1 24,75 179410 FE = 2,56 4000000 4,49 5000000 3,59 60 1,1 16,50 43294 TT 0 TT 0 63,5 1,1 17,46 140704 FRT = 0,388 TT 0 TT 0 66 1,1 18,15 157056 TT 0 TT 0 74,5 1,1 20,49 343760 TT 0 TT 0 77,3 1,1 21,26 181409 TT 0 TT 0 108,8 1,1 29,92 33117 90000 36,80 1000000 3,31 78,8 1,1 21,67 35353 TT 0 TT 0
SGRG 103,5 1,1 14,23 257173 TT 0 TT 0 106,2 1,1 14,60 151644 TT 0 TT 0 108 1,1 14,85 46823 TE = 1,38 TT 0 TT 0 114,8 1,1 15,79 63758 TT 0 TT 0 90 1,1 12,38 33294 FE = 2,57 TT 0 TT 0 104. 1,1 14,30 33294 TT 0 TT 0 198,6 1,1 27,31 343760 FRT = 0,324 TT 0 2000000 17,19 206 1,1 28,33 191409 TT 0 1000000 19,14 145 1,1 19,94 119881 TT 0 TT 0 STrRG 157,5 1,1 14,44 76587 TE = 1,12 TT 0 TT 0 217,5 1,1 19,94 42117 FE = 2,56 TT 0 TT 0 217,5 1,1 19,94 118885 FRT = 0,263 TT 0 TT 0 TOTAL 97,42% 100% 100%
Keterangan : TE = tegangan ekivalen; FRT = faktor rasio tegangan; FE = faktor erosi; TT = tidak terbatas
Karena % rusak fatik dan erosi lebih kecil sama dengan 100%, maka tebal pelat beton diambil 170 mm = 17 cm.
Contoh Perhitungan :
Jenis Sumbu STRG ; dengan jumlah roda = 4 buah, dan beban sumbu = 105 kN
FKB = 1,1
Beban Rencana per-roda = = = 28,88 kN
Repetisi Beban yang terjadi = 89881
Tegangan Ekivalen (TE) = 1,65
Faktor Erosi (FE) = 2,56
Faktor Rasio Tegangan (FRT) = 0,388
Setelah diketahui Beban rencana per-roda, FE, dan FRT, maka nilai repetisi ijin fatik dan erosi, dan juga nilai persen rusak fatik dan erosi dapat ditentukan dengan nomogram di halaman berikutnya :
- Repetisi Ijin Analisa Fatik
Nomogram analisa fatik dengan repetisi beban ijin berdasarkan Faktor Rasio Tegangan (FRT), dengan atau tanpa bahu jalan
Maka didapat : Nilai Repetisi Ijin = 200000 kN
Nilai Persen Rusak (%) = = = 44,94%
- Repetisi Ijin Analisa Erosi
Nomogram analisa erosi dengan repetisi beban ijin berdasarkan Faktor Erosi (FE), dengan bahu jalan
Maka didapat : Nilai Repetisi Ijin = 1500000 kN
Nilai Persen Rusak (%) = = = 5,99%
Perhitungan Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT) Untuk menghitung luas penampang tulangan BBDT, digunakan rumus seperti berikut ini :
A
s=
Dimana :
As = luas penampang tulangan baja (mm2/m’)
= koefisien gesek antar pelat beton dengan pondasi bawah L = jarak antara sambungan yang tidak diikat dan/atau tepi bebas pelat (m)
M = berat per satuan volume pelat (kg/m3) g = gravitasi (m/det2)
h = tebal pelat beton (m)
fs = kuat tarik ijin tulangan (MPa), biasanya 0,6 x tegangan leleh (fy)
Diketahui :
Tebal pelat beton (h) = 170 mm = 17 cm = 0,17 m Lebar pelat beton = 4 x 3,5 (untuk 4 lajur)
Panjang pelat beton (L) = 8 m ~ 15 m, diambil 15 m = 1,5
fy = 240 MPa , maka fs = 0,6 x fy = 0,6 x 240 = 144 MPa
Berat isi beton (M) = 2400 kg/m3 Gravitasi (g) = 9,81 m/det2
Jawab : - Tulangan Memanjang Asperlu = = = 312,694 mm 2/m’
Asmin = 0,14% x luas pelat = 0,0014 x 170 x 1000 = 170 mm2/m’
Asmin < Asperlu - Tulangan Melintang Asperlu = = = 291,85 mm 2/m’
Asmin = 0,14% x luas pelat = 0,0014 x 170 x 1000 = 170 mm2/m’
Asmin < Asperlu
Karena hasil tulangan memanjang dan melintang hampir sama, sehingga dapat digunakan tulangan polos anyaman las (wire mesh) bujur sangkar. Hal ini terjadi karena pelat beton hampir bujur sangkar yaitu 14 m x 15 m.
Maka, digunakan wire mesh 9 mm - 200 mm (sesuai tabel)
As = 318 mm2/m’ (melintang dan memanjang) > 312,694 mm2/m’ atau 291,85 mm2/m’
Penampang melintang tebal perkerasan
Tebal pelat beton (h) = 170 mm = 17 cm
Tulangan polos 9 mm – 200 mm dengan ruji (dowel)
Selaput pemisah antara ruji dan beton
200 mm 200 mm
h = 17 cm Beton Semen
Tanah Dasar
tulangan polos 9 mm
