EVALUASI KONSTRUKSI RIGID PAVEMENT DI DAERAH GENANGAN BANJIR (STUDI KASUS: JL. RAYA KALIGAWE)

(1)

**EVALUASI KONSTRUKSI RIGID PAVEMENT DI DAERAH GENANGAN BANJIR (STUDI KASUS: JL. RAYA KALIGAWE)**

Rachmat Mudiyono^1* & Rinda Karlinasari²

1&2 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Islam Sultan Agung, Jl. Raya Kaligawe km.4 Semarang

*Coresponding e-mail : rachmat.mudiy@gmail.com

ABSTRACT

Road is one type of land transportation infrastructure. The road is made with various pavements, one of which is in the Kaligawe highway area which is included in rigid pavement.

Rigid pavement has sufficient flexural strength to transmit the load stresses of the wheels over a wider area underneath. Compared to flexible pavement, rigid pavement, which is pavement which uses concrete slabs with or without reinforcement that are placed on the foundation soil or on the top layer of the foundation or directly above the subgrade. This pavement is able to distribute loads widely on the subgrade, so it is necessary to pay attention to the thickness planning of the concrete pavement itself so that it can bear the load with the strength of the concrete. (Ash et al., 2020). This case study is used to obtain the optimal structural design for rigid pavement that will be used on roads that are often flooded by sea water / rob. With this design, it is hoped that the rigid pavement will be able to support heavy traffic loads and be durable in terms of durability. In determining the design, this study uses data with K-400 concrete quality, 30 cm concrete pavement layer, 10 cm thin concrete layer, 5 cm base course, 15 cm subgrade, and 6% CBR value. then analyzed using the PLAXIS 3D FOUNDATION program.

Keywords : rigid pavement, design, plaxis 3d foundation

ABSTRAK

Jalan adalah salah satu jenis sarana prasarana transportasi darat. Jalan dibuat dengan berbagai perkerasan, salah satunya di daerah jalan raya Kaligawe yang termasuk ke dalam perkerasan kaku.

Perkerasan kaku memiliki kekuatan lentur yang cukup untuk mengirimkan tegangan beban roda ke area yang lebih luas di bawahnya. Dibandingkan dengan perkerasan lentur, Perkerasan kaku (rigid pavement), yaitu perkerasan yang dimana menggunakan pelat beton dengan atau tanpa tulangan yang diletakkan di atas tanah dasar pondasi atau di lapisan atas pondasi maupun langsung di atas tanah dasar. Perkerasan ini mampu mendistribusikan beban secara meluas pada tanah dasar, sehingga perlu diperhatikan dalam perencanaan tebal perkerasan beton itu sendiri agar dapat memikul beban dengan kekuatan beton tersebut. (Ash et al., 2020). Studi kasus ini digunakan untuk mendapatkan desain struktur yang optimal untuk perkerasan kaku yang akan digunakan pada jalan yang sering tergenang banjir air laut/rob. Dengan desain ini diharapkan perkerasan kaku akan mampu menopang beban lalu lintas yang berat dan awet dari segi ketahanannya. Dalam menentukan desain tersebut studi ini menggunakan data dengan mutu beton K-400, lapisan perkerasan beton 30 cm, lapisan beton kurus 10

(2)

cm, lapisan pondasi (base course) 5 cm, tanah dasar (subgrade) 15 cm, dan nilai CBR 6%, kemudian dianalisis menggunakan program PLAXIS 3D FOUNDATION.

Kata kunci : perkerasan kaku, desain, plaxis 3d foundation

1) PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Menurut (Hatmoko et al., 2017), kekuatan jalan dalam menampung beban lalu lintas akan berkurang secara alami hingga batas umur layan jalan yang telah direncanakan. Salah satu faktor menurunnya kekuatan ini karena fungsi jalan berkurang akibat meningkatnya jenis dan tingkat keparahan dari kerusakan jalan. Kerusakan jalan tersebut bisa disebabkan oleh mutu konstruksi, beban lalu lintas yang berlebih, dan banjir.

Jalan raya Kaligawe merupakan jalan yang menghubungkan antara kota Semarang dengan Demak dan Kudus. Jalan raya ini menggunakan perkerasan kaku (rigid pavement).

Letaknya yang berada di pesisir pantai, membuat jalan ini sering tergenang banjir akibat air laut/rob setiap tahunnya. Dampak dari genangan tersebut dapat menjadi permasalahan pada perkerasan jalan yang digunakan.

Genangan tersebut menyebabkan masuknya air ke dalam lapisan perkerasan jalan yang seharusnya kedap air. Adanya hal tersebut membuat lapisan perkerasan jalan terebut mudah retak dan tidak bertahan lama. Oleh karena itu, dalam mengatasi genangan air yang masuk ke dalam perkerasan jalan tersebut diberikan desain yang lebih efektif dan efisien untuk kualitas perkerasan jalan yang lebih baik agar mampu memikul beban lalu lintas yang bekerja di atasnya.

1.2. Tujuan

Berdasarkan uraian latar belakang tersebut, desain perkerasan jalan nantinya diharapkan dapat mengurangi masalah yang terjadi pada perkerasan kaku saat ini akibat adanya genangan banjir tersebut. Jadi, tujuan dari penelitian ini adalah untuk memberikan desain konstruksi yang optimal pada sambungan perkerasan kaku pada kawasan yang sering terjadi banjir rob.

1.3. Manfaat

Dari latar belakang dan tujuan diatas, penelitian ini diharapkan dapat memberikan

(3)

manfaat yaitu bukan hanya di jalan raya Kaligawe desain konstruksi dapat diterapkan, melainkan di daerah - daerah dengan kondisi permasalahan yang sama. Jadi, desain konstruksi ini nantinya dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam menangani suatu permasalahan banjir rob trsebut.

2) TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Banjir

Banjir adalah tergenangnya tanah akibat dari luapan air sungai yang disebabkan oleh intensitas hujan berhari-hari atau bisa juga kiriman dari daerah lain yang tempatnya lebih tinggi. Keadaan ini lebih sering terjadi bila musim hujan tiba yaitu berkisar antara bulan Oktober - Januari. Di Indonesia sendiri memiliki curah hujan yang tinggi, yaitu berkisar antara 2000-3000 mm/tahun dan terdapat 600 sungai besar yang tersebar di seluruh Indonesia dengan kondisi dan pengelolaannya kurang baik sehingga menyebabkan banjir (Kegeografian & Semarang, 2018).

2.2. Perkerasan Kaku

Perkerasan kaku (rigid pavement), yaitu perkerasan yang terdiri dari bahan semen sebagai pengikat beton yang dimana disebut juga sebagai perkerasan beton semen.

Perkerasan ini dirasa cocok untuk kondisi jalan dengan volume lalu lintas tinggi yang didominasi oleh kendaraan berat (Kecamatan & Peninjauan, 2018).

2.3. Jenis Kerusakan pada Perkerasan Kaku

Jenis - jenis kerusakan pada perkerasan kaku antara lain:

a) Deformasi, seperti amblas, patahan, pemompaan dan rocking.

b) Retak, seperti retak blok, retak sudut, reak diagonal, retak memanjang, retak tidak beraturan dan retak melintang.

2.4. Analisis Program Plaxis

Plaxis merupakan program dengan metode elemen hingga untuk aplikasi geoteknik yang menggunakan model-model tanah secara khusus untuk melakukan simulasi deformasi dan stabilitas seperti daya dukung tanah (Kajian et al., 2019).

Menurut (Bokko et al., 2019), Fungsi dari beberapa bagian utama program masukan ini antara lain:

(4)

a) Menu utama, yaitu mengandung seluruh pilihan masukan dan operasional.

b) Toolbar umum, yaitu memuat tombol-tombol sebagai aktivitas khusus yang berhubungan dengan berkas, pencetakan, ataupun pemilihan obyek dalam menjalankan program.

c) Toolbar geometri, yaitu tentang tombol-tombol khusus dalam pembuatan model geometri.

d) Mistar, yaitu untuk menunjukkan dimensi dari geometri.

e) Bidang gambar, yaitu lembar kerja dimana akan dibuatnya model gambar dan dimodifikasi.

f) Sumbu, yaitu menunjukkan koordinat dimana sumbu x dan y.

g) Masukan manual, yaitu alternatif jika penggunaan mouse tidak dapart memberikan tingkat keakurasian yang diinginkan.

h) Indicator posisi kursor, yaitu posisi dimana baik mouse menunjukkan satuan fisik (koordinat x dan y) maupun dalam satuan piksel layar tampilan.

2.5. Parameter Analisis Struktur Subgrade Jalan a) Modulus Reaksi Tanah Dasar (ks)

Menurut Oglesby, dkk., (1996), nilai ks dapat ditentukan berdasarkan data CBR tanah karena antara ks dan CBR terdapat korelasi nonlinier.

b) Modulus Elastisitas Tanah (Es)

Nilai modulus elastisitas tanah dapat diukur dari korelasi antara modulus resilien tanah dasar dengan CBR.

c) Angka Poisson’s Ratio (v)

Menurut Bowles (1998), besarnya nilai Poisson’s Ratio (ν) didasarkan jenis tanahnya.

d) Daya Dukung Tanah Ultimit (qu)

Daya dukung tanah ultimate dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan yang

(5)

diberikan oleh J.E. Bowles.

qu = ^𝐾𝑠

40

e) Lendutan Ijin (δ)

Lendutan maksimal yang dijinkan terjadi pada struktur perkerasan yang berada di atas subgrade.

3) METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi Penelitian

Lokasi studi diambil sepanjang jalan raya Kaligawe KM. 04, Semarang, yaitu mulai dari depan Kampus UNISSULA sampai bawah jembatan tol. Penelitian ini dilakukan pada saat musim hujan, terutama disaat hujan tersebut mengakibatkan banjir dan naiknya permukaan air laut yang menyebabkan banjir rob. Dengan demikian didapatkan data yang akurat dan maksimal.

3.2. Alur Penelitian

Tahapan alur dalam penelitian ini akan dijelaskan pada bagan alir Gambar 3.1 dibawah ini:

(6)

Sumber : analisis peneliti, 2020

Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian 3.3. Analisa Data

Dari data - data yang sudah didapatkan, selanjutnya dilakukan analisis agar mendapat output yang dicari yaitu besaran lendutan/perpindahan, tegangan, dan gaya - gaya dalam struktur perkerasan. Analisa ini menggunakan program Plaxis 3D Foundation dengan urutan

Mulai

Studi Kepustakaan

Pengumpulan Data

Hasil

Kesimpulan

Selesai

Analisa Data menggunakan Program Plaxis 3D Foundation

Data Primer:

1. Mutu beton 2. Dimensi

3. Lap. Perkerasan beton 4. Lap. Beton kurus 5. Lap. Pondasi 6. Tanah dasar dan CBR

Data Sekunder:

1. Sifat-sifat dari material 2. Literature yang berkaitan

(7)

sebagai berikut:

a) Geometri, yaitu memasukkan dimensi (ukuran) struktur perkerasan kaku.

b) Membuat masukan

Dalam masukan ini diharapkan memasukkan data dan mengatur parameter yang dibutuhkan sesuai program analisa.

c) Melakukan perhitungan

Setelah dimasukkannya seluruh data maka otomatis program tersebut akan melakukan perhitungan dari data-data yang telah dimasukkan agar tersusunnya jaring elemen dan model elemen hingga lengkap.

d) Hasil keluaran

Setelah melakukan semua urutan dari geometri, membuat masukan dan melakukan perhitungan, hasil keluaran akan muncul dan dapat melakukan evaluasi dalam program output. Dalam hasil keluaran tersebut dapat dilihat perpindahan- perpindahan dan tegangan-tegangan yang terjadi di seluruh geometri atau di potongan-potongan tertentu, serta gaya-gaya dalam seperti gaya aksial, gaya geser dan gaya momen.

4) HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil

Hasil yang diperoleh dari studi kasus ini adalah lendutan/perpindahan, tegangan, gaya - gaya dalam struktur perkerasan.

a) Perpindahan (displacement)

Tabel 4.1. Nilai Perpindahan pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Plaxis 3D Fuondation

Perpindahan Horizontal [Ux]

(m)

Perpindahan Horizontal [Uz]

(m)

Perpindahan Vertikal (lendutan) [Uy] (m)

239,72 x 10^-9 34,16 x 10^-9 -12,04 x 10^-6

Berdasarkan Tabel 4.1 diketahui bahwa nilai ekstrim perpindahan horizontal (Ux)

(8)

sebesar 239,72 x 10^-9 m. Sedangkan nilai ekstrim perpindahan horizontal (Uz) sebesar 34,16 x 10^-9 m. Dan nilai ekstrim lendutan atau perpindahan vertikal (Uy) sebesar -12,04 x 10^-6 m.

Besarnya nilai perpindahan vertikal maksimal perkerasan lentur diambil pada titik nodal yang mempunyai nilai perpindahan vertikal maksimal. Vertikal maksimal ini terletak pada arah bentang memendek plat dari perkerasan lentur yang terdapat di bawah sumbu roda belakang.

b) Tegangan (Stress)

Tabel 4.2. Nilai Tegangan Efektif dan Tegangan Geser pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Plaxis 3D Foundation

Effective Stresses Horizontal

Effective Stresses (Sig’-

xx) KN/m²

Vertikal Effective Stresses (Sig’-

yy) KN/m²

Horizontal Effective Stresses

(Sig’-zz) KN/m²

Shear Stress (Sig’- xy)

KN/m²

Shear Stress (Sig’- yz)

KN/m²

Shear Stress (Sig’- xz)

KN/m²

-19,55 -45,63 -19,55 -2,87 -2,37 -818,31 x 10^-3

Bedasarkan Tabel 4.2 diketahui bahwa nilai ekstrim tegangan efektif horizontal (Sig’-xx) sebesar -19,55 KN/m², nilai tegangan efektif vertikal (Sig’-yy) sebesar -45,63 KN/m², nilai tegangan geser (Sig’-xy) sebesar -2,87 KN/m², nilai tegangan geser (Sig’-yz) sebesar -2,37 KN/m² , dan nilai geser (Sig’-xz) sebesar -818,31 x 10^-3 KN/m².

Tabel 4.3. Nilai Tegangan Total pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Plaxis 3D Foundation

Total Stress Horizontal Total Stresses (Sig’-xx)

KN/m²

Vertikal Total Stresses (Sig’-yy) KN/m²

Horizontal Total Stresses (Sig’-zz) KN/m²

-36,28 -62,35 -36,28

Bedasarkan Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa nilai tegangan total horizontal (Sig’-xx) Sebesar -36,28, sedangkan nilai tegangan total vertikal (Sig’-yy) sebesar -62,35 dan nilai tegangan total horizontal (Sig’-zz) sebesar -36,28.

(9)

c) Gaya (Forces)

Gambar 4.1. Gaya aksial yang terjadi pada lapisan perkerasan tersebut sebesar 972,52 x 10^-3 kN/m

Gambar 4.2. Gaya geser yang terjadi pada lapisan perkerasan tersebut sebesar -2,05 kN/m

(10)

Gambar 4.3. Momen lentur yang terjadi pada lapisan perkerasan tersebut sebesar -220,38 x 10^-3 kN/m

4.2. Pembahasan

Dari hasil output diatas a) Perpindahan (Displacement)

Tabel 4.4. Nilai Perpindahan pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Plaxis 3D Fuondation

Perpindahan Vertikal (lendutan) [Uy] (m)

Lendutan Ijin (m) Hasil Analisis

-12,04 x 10^-6 2,5 x 10^-2 Aman

Sumber lendutan ijin berdasarkan rumus J.E. Bowles:

𝑞𝑢

𝐾𝑠 = ^1085,825

43433 = 0,025 m = 2,5 cm

Dari tabel diatas dijelaskan bahwa lendutan ijin merupakan batas kritis lendutan yang terjadi pada struktur perkerasan sebagai tolak ukur jika nilai perpindahan melampaui nilai lendutan ijin tersebut maka struktur tersebut dianggap gagal dan tidak layak desain.

(11)

b) Tegangan (Stress)

Tabel 4.5. Nilai Tegangan Efektif dan Tegangan Geser pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Plaxis 3D Foundation

Tegangan Perkerasan Kaku Daya Dukung Ultimit Hasil Analisis Horizontal Effective Stresses (Sig’-xx)

KN/m² -19,55

1.085,825 KN/m²

Aman Vertikal Effective Stresses (Sig’-yy)

KN/m² -45,63 Aman

Horizontal Effective Stresses (Sig’-zz)

KN/m² -19,55 Aman

Shear Stress (Sig’-xy) KN/m² -2,87 Aman

Shear Stress (Sig’-yz) KN/m² -2,37 Aman

Shear Stress (Sig’-xz) KN/m² -818,31 x 10^-3 Aman

Horizontal Total Stresses (Sig’-xx)

KN/m² -36,28 Aman

Vertikal Total Stresses (Sig’-yy) KN/m² -62,35 Aman

Horizontal Total Stresses (Sig’-zz)

KN/m² -36,28 Aman

Sumber Daya Dukung Tanah Ultimate berdasarkan rumus J.E. Bowles:

qu = ^𝐾𝑠

40

qu = ⁴³⁴³³

40

qu = 1085,825 KN/m²

Dari tabel diatas menyatakan nilai-nilai tegangan tersebut aman dan layak dijadikan desain, karena untuk daya dukung ultimit suatu struktur perkerasan menggambarkan tentang batas kritis dari tegangan, sehingga apabila tegangan ultimit tidak melampaui batas kritis tersebut, maka struktur perkerasannya dianggap kuat dalam mendukung struktur perkerasan kaku, begitu juga sabaliknya.

c) Gaya dalam (Force)

Ada beberapa gaya dalam yang terjadi pada struktur perkerasan, yaitu gaya aksial, gaya geer dan momen. Gaya-gaya tersebut dihasilkan dari beban yang bekerja di atas struktur perkerasan tersebut. Dari hasil gambaran besaran gaya-gaya dalam perkerasn yang ditunjukkan pada Tabel 4.6, disimpulkan bahwa gaya-gaya tersebut terjadi pada lapisan struktur perkerasan paling atas yaitu perkerasan beton semen.

(12)

Tabel 4.6. Nilai Gaya - Gaya dalam Perkerasan

Gaya Aksial (kN/m) Gaya Geser (kN/m) Momen Lentur (kN/m)

972,52 x 10^-3 -2,05 -220,38 x 10^-3

5) KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil dan pembahasan diatas, dapat disimpulkan bahwa dari data-data yang diperoleh setelah dilakukannya analisis mendapat keluaran dengan hasil aman. Jadi, desain dengan data - data tersebut sudah optimal dan bisa digunakan untuk jalan-jalan dengan kondisi serupa di berbagai daerah.

5.2. Saran

Dari analisis diatas, didapatkan beberapa saran, yaitu:

a) Perlu diadakan lebih lanjut tentang permodelan analisa perkerasan jalan dengan variasi dan penambahan atau penggunaan perkuatan tanah lainnya.

b) Pengambilan data tanah uji laboratorium sangat diperlukan untuk mengetahui nilai- nilai parameter secara lengkap, sehingga dalam input program Plaxis bisa lebih akurat.

6) DAFTAR PUSTAKA

Ash, F. L. Y., Perkerasan, S., Di, K., & Pantai, P. (2020). Studi kuat tekan beton geopolymer dengan fly ash sebagai perkerasan kaku di pesisir pantai. 9(2).

Bokko, J., R, P. R., & Bunga, E. (2019). ANALISIS KELONGSORAN JALAN POROS SANGALLA- BATUALU. 1.

Hatmoko, J. U. D., Setiadji, B. H., & Wibowo, M. A. (2017). Evaluasi Pengaruh Banjir, Beban Berlebih dan Mutu Konstruksi pada Kondisi Jalan. Jurnal Transportasi, 17(2), 89–98.

Kajian, J., Sipil, T., Jl, D. I., Pelabuhan, R., Priok, T., Sipil, T., Agustus, U., Permai, J. S., Utara, J., &

Jakarta, D. K. I. (2019).

Kecamatan, D. I., & Peninjauan, S. (2018). ANALISIS TEBAL PERKERASAN JALAN RIGID. 3, 74–

83.

(13)

Kegeografian, P., & Semarang, D. I. K. (2018). Kesiap Siagaan Masyarakat Dalam Penanggulangan Banjir Di Kota Semarang. Jurnal Geografi : Media Informasi Pengembangan Dan Profesi Kegeografian, 12(1), 102–114. https://doi.org/10.15294/jg.v12i1.8019