Tugas 4 Merancang Tebal Perkerasan Kaku

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 sambungansambungan 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. Perkerasan menggunakan ruji (dowel).



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 :

Diambil nilai  = 1,5



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

STrRG=

1,12

2,59

 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 :

Dari grafik diatas, ditaksir tebal beton = 170 mm = 17 cm



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 Beban Jenis Sumbu FKB Sumbu (kN)

STRT

STRG

Beban Repetisi Rencana beban Peryang roda terjadi (kN) 22,99 71176

Faktor Tegangan dan Erosi

Analisa Fatik

TT

Persen Rusak (%) 0

76587

TT

24,34

82822

1,1

23,13

63

1,1

58

Analisa Erosi

TT

Persen Rusak (%) 0

0

TT

0

TT

0

TT

0

163998

TT

0

TT

0

34,65

109881

TT

0

TT

0

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

TT

0

TT

0

54

1,1

29,70

46823

TT

0

TT

0

57,4

1,1

31,57

63058

TT

0

TT

0

45

1,1

24,75

23294

TT

0

TT

0

47,25

1,1

25,99

66587

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

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

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

4000000

4,49

5000000

3,59

60

1,1

16,50

43294

TT

0

TT

0

63,5

1,1

17,46

140704

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

41,8

1,1

48,75

1,1

26,81

44,25

1,1

42,05

TE = 1,1 FE = 1,95 FRT = 0,258

TE = 1,65 FE = 2,56 FRT = 0,388

Repetisi Ijin

Repetisi Ijin

SGRG

STrRG

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

TT

0

TT

0

114,8

1,1

15,79

63758

TT

0

TT

0

90

1,1

12,38

33294

TT

0

TT

0

104.

1,1

14,30

33294

TT

0

TT

0

198,6

1,1

27,31

343760

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

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 TOTAL

118885

FRT = 0,263

TT

0

TT

0

TE = 1,38 FE = 2,57 FRT = 0,324

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 =

=

Repetisi Beban yang terjadi

= 89881

Tegangan Ekivalen (TE)

= 1,65

Faktor Erosi (FE)

= 2,56

= 28,88 kN

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 :

As =

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 mm2/m’

Asmin = 0,14% x luas pelat = 0,0014 x 170 x 1000 = 170 mm2/m’ Asmin < Asperlu -

Tulangan Melintang Asperlu =

=

= 291,85 mm2/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’

Ukuran dan berat tulangan polos anyaman las (wire mesh)

 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 h = 17 cm

200 mm Beton Semen

Tanah Dasar tulangan polos  9 mm

Sumber : Pedoman Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen Bina Marga 2002