Analisis Desain Perkerasan Kaku Berdasarkan AASHTO 1993 + Rigid Pavement ARI SURYAWAN (hal. 213) Data - Data yang diperlukan :
• Umur rencana = 20 tahun
• CBR tanah dasar = 6 %
• Kuat tarik lentur (fcf) = 4.0 Mpa
• Faktor distribusi arah (Dd) = 0.5
• Faktor distribusi lajur (DL) = 100 %
• fc' Pelat Beton = 350 kg/cm² = 34.3 Mpa = 4978 Psi
• Lalu lintas, ESAL (Wt) =
• Data lalu lintas harian rata - rata :
Mobil penumpang = 1062 kendaraan/hari
Bus = 553 kendaraan/hari
Truk 2 as kecil = 495 kendaraan/hari Truk 2 as besar = 105 kendaraan/hari
Truk 3 as = 52 kendaraan/hari
Truk gandeng = 35 kendaraan/hari
Pertumbuhan lalu lintas (i) = 5 % Faktor lalu lintas rencana = 0.7
Direncanakan perkerasan beton semen untuk jalan 2 lajur 1 arah untuk jalan arteri.
• Terminal serviceability (Pt) = 2.5
Nilai Pt = 2.5 untuk jalan kolektor primer dan semua tipe jalan arteri.
• Initial serviceability (Po) = 4.5
(Berdasarkan AASHTO 1993,nilai Po untuk perkerasan kaku adalah 4.5 )
• Serviceability loss, ΔPSI = 2
Untuk mendapat nilai ΔPSI menggunakan persamaan ΔPSI = Po - Pt
• Realibility, R = 90%
Nilai R ditentukan berdasarkan fungsi jalan tol sebagai penghubung antar provinsi/antar kota besar dan berada di aderah pedesaan/pinggir kota (rural)
• Standar normal deviation, ZR =
• Standar deviation, (So) = 0.35
Berdasarkan AASHTO 1993, nilai Standart deviation (So) untuk perkerasan kaku antara 0.30 - 0.40 maka diambil : 0.35
• Modulus reaksi subgrade (k)
Dengan menggunakan data - data diatas maka nilai k dapat berdasarkan AASHTO 1993, nilai modulus reaksi tanah dasar (k) ditentukan apakah menggunakan subbase atau tidak.
Pada perencanaan ini digunakan subbase Lean Mix Concrete (LMC). Data-data yang di- gunakan untuk menentukan nilai k sebagai berikut :
• MR = Psi
Nilai CBR tanah dasar sebesar = 6% maka nilai MR bisa didapatkan dengan meng gunakan rumus berikut:
MR = 1500 x CBR
MR = 1500 x 6 =
maka didapat nilai MR sebesar =
• ESB = Psi
(Karena LMC merupakan campuran semen agregat (cement aggregate mixtures).
• Perhitungan ESAL
Gjt = ((1+i)UR-1)/I = 33.1 ESAL = fd x Gjt x 365 x Ni x FEi
Perhitungan nilai ESAL berdasarkan jenis kendaraan
Jml
Smb RD RB RGD RGB RD RB RGD RGB
1 2 3 4 5 6 3 4 5 6
9000
500000
Jenis Kendaraan konf. Beban sumbu (ton) konf. Beban sumbu (kip)
53,340,025
-1.282
9000 Psi 9000 Psi elasticity
4.5-2.5
Mobil penumpang 2 1 1 - - 2.25 2.25 - -
Bus 2 3 5 - - 6.75 11.25 - -
Truk 2 as kecil 2 2 4 - - 4.50 9.00 - -
Truk 2 as besar 2 5 8 - - 11.25 18.00 - -
Truk 3 as 2 6 14 - - 13.50 31.50 - -
Truk gandeng 4 6 14 5 6 13.50 31.50 11.25 13.50
Ket : RD= Roda depan, RB= Roda belakang, RGD= Roda gandeng depan, RGB= Roda gandeng belakang.
Lalin Jml Skrg Smb
1 2 3
Mobil penumpang 1062 0
Bus 553 1106
Truk 2 as kecil 495 990 Truk 2 as besar 105 210
Truk 3 as 52 104
Truk gandeng 35 140
Total 2550
Lalin DL
Skrg %
1 2 3 4 5
Mobil penumpang 1062 0.00 0.50 1.00
Bus 553 0.08 0.50 1.00
Truk 2 as kecil 495 0.03 0.50 1.00 Truk 2 as besar 105 0.55 0.50 1.00
Truk 3 as 52 3.10 0.50 1.00
Truk gandeng 35 4.67 0.50 1.00 Total
Dari perhitungan diatas, didapatkan nilai W18 dalam 1 tahun = ESAL.
Lalu lintas yang digunakan pada perencanaan tebal untuk perkerasan kaku adalah lalu lintas kumulatif selama umur rencana. Secara numerik rumusan lalu lintas ini adalah - sebagai berikut :
Wt = W18 x (1+g)n-1 = g
Jadi, didapat nilai lalu lintas kumulatif selama umur rencana =
• Menentukan Modulus reaksi subgrade (k)
- Tebal subbase yang digunakan adalah sebesar 6 inch = 152 mm.
ditentukan dengan menggunakan diagram berikut :
80228.50
53,340,025
53,340,025
VDF DD
setahun Hari dalam
W18
365 29826.77 80228.50 365 10616.06 365 29452.63
365 8018.36
365 2270.97
6 7
365 43.71
7129971.936 354395.2222 328569.0489 787913.875 1474097.625 Faktor
Jenis Kendaraan
728875 16198875
ESAL
2.188 1.838 1.081 0.091 0.207 0.0004 6 Faktor
4184996.165
33.06 33.06
Lalu Lintas Rencana
5 - 20217372.78
161972.2222 178764.4444 Jenis Kendaraan
Pertumbuhan 4 33.06 33.06 33.06 33.06
- 7 Rencana
ESAL
W18=Dd*DL*lalin skrg
g=0.05 / 5%
800
6 inch sesuai perencanaan
Diagram untuk menentukan modulus reaksi subgrade (k) Berdasarkan diagram diatas maka didapat nilai k sebesar = 800 pci.
• Menentukan Tebal Slab berdasarkan Metode AASHTO - Modulus elastisitas beton (Ec) = psi
Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang) yang mengacu pada AASHTO 1993, nilai modulus elastisitas beton (Ec) diasumsikan = psi.
- Moduli of rupture (Sc) = 650 psi = 4.48 Mpa = 45.7 kg/cm² Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang) yang mengacu pada Portland Cement Association Method. Nilai Moduli of rupture (Sc') untuk beton normal sebesar = 650 psi = 4.48 Mpa
- Drainage coefficient (Cd) = 1.2
Berdasarkan AASHTO yang mengacu pada AASHTO Road Test, untuk perkerasan kaku maka nilai Cd = 1.2
- Load transfer coefficient (J) = 2.55
Berdasarkan AASHTO yang mengacu pada AASHTO Road Test, untuk perkerasan kaku tipe perkerasan beton semen tanpa tulangan dengan sambungan maka nilai J= 2.55 Dengan menggunakan data - data diatas dan nomogram perkerasan kaku berdasarkan metode AASHTO maka tebal slab bisa ditentukan. Berikut adalah nomogram perkerasan kaku berdasarkan metode AASHTO :
4021694
4E+06 nilai k
nilai k
2,55
1.2
50
Nomogram Perkerasan Kaku AASHTO
Berdasarkan nomogram diatas maka didapat tebal pelat sebesar = 10.5 inch = 267 mm.
• Hasil Desain Struktur Perkerasan Kaku berdasarkan AASHTO 1993 (Reinforcement Design) Untuk rincian desain pada perkerasan beton bersambung tanpa tulangan menurut AASHTO 1993 adalah sebagai berikut :
- Lebar pelat = 4.5m @ 2 lajur
- Tebal pelat = 267 mm
- Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H Huang), perencanaan batang pengikat menggunakan rumus berikut :
Dimana :
As = luas tulangan yang diperlukan (mm2/m lebar)
F = koefisien gesekan antara pelat beton dengan lapisan dibawahnya.
L' = jarak antar sambungan (m) h = tebal pelat (m)
fs = tegangan tarik baja (Mpa)
Data - data perencanaan yang dibutuhkan untuk merencanakan batang pengikat ada sebagai 27
4.5-2.5
0.35 53+
10.5 inchs
berikut :
fs = psi
L' = 3.6 m = 142 in
h = 267 mm = 10.5 in
fa = 1.5
ɣ'c = 0.09 pci = 23.6 kN/m3
maka perhitungan untuk batang pengikat :
As = ɣ'c h L' fa = 0.09 10.5 142 1.5
= in2/in
Sumber : Pavement Analysis and Design Huang
untuk menentukan jarak antar batang dihitung dengan membagi luasan batang pengikat (tie bars) no.04 dengan nilai As. Sehingga didapat jarak antar batang pengikat sebesar :
s = 0.2 = 34.1 in = 865 mm
0.01
Berdasarkan Pavement Analysis and Design (Yang H. Huang), diameter dowel adalah =1/8 dari tebal slab maka diameter dowel adalah 1.31 in. ( 33.3 ) mm. atau bisa juga menggunakan do wel dengan diameter 1.4 in. ( 36 )mm. menurut PCA (Portland Cement Association).
Tabel. Ukuran dan Jarak Batang Dowel yang Disarankan
Inch mm Inch mm Inch mm Inch mm 6 150 0.75 19 18 450 12 300
7 175 1 25 18 450 12 300
8 200 1 25 18 450 12 300
9 225 1.25 32 18 450 12 300 10 250 1.25 32 18 450 12 300 11 275 1.25 32 18 450 12 300 12 300 1.5 38 18 450 12 300 13 325 1.5 38 18 450 12 300 14 350 1.5 38 18 450 12 300
Sumber : Principles of Pavement Design by Yoder & Witczak,1997
• Tie Bars
Tie Bar dirancang untuk memegang plat sehingga teguh, dan dirancang untuk menahan - gaya - gaya tarik maksimum. Tie bar tidak dirancang untuk memindahkan beban. Tie bar
33000
fs 33000
0.005871
Tebal
Perkerasan diameter
Dowel
Panjang Jarak
mengacu pada Tabel 2.27 (Rigid pavement, Ari Suryawan, 2015).
Tabel. Ukuran dan Jarak Batang Dowel yang Disarankan
Pjg Pjg
Psi Inch mm In L.10ft L.11ft L.12ft In L.10ft L.11ft L.12ft
6 150 25 48 48 48 30 48 48 48
7 175 25 48 48 48 30 48 48 48
8 200 25 48 44 40 30 48 48 48
9 225 25 48 40 38 30 48 48 48
10 250 25 48 38 32 30 48 48 48
11 275 25 35 32 29 30 48 48 48
12 300 25 32 29 26 30 48 48 48
Sumber : Rigid Pavement Ari Suryawan,2015
Kesimpulan :
Berdasarkan metode yang dgunakan pada perhitungan diatas, didapatkan hasil tebal pelat beton 267 mm. dengan menggunakan lapis pondasi LMC (Lean Mix Concrete) adalah 10 cm dan juga lapis pondasi agregat kelas A = 15 cm.
dengan sambungan dowel : 32 dengan panjang 450 sejarak 300 mm dengan sambungan tiebar : 13 dengan panjang 635 sejarak 813 mm
Dia Batang 1/2 in Jarak max (in)
Dia Batang 5/8 in Jarak max (in)
Teg.
Kerja Jenis
& Mutu baja
33000
Grad e 40
Tebal Perkerasan
