Bahan Ajar KPJ Perkerasan Kaku Pdt Dan AASHTO

KONSTRUKSI PERKERASAN JALAN D3-KONSTRUKSI SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG OLEH : ATMY VERANI RS, ST., MT

Konstruksi Perkerasan Jalan Pertemuan I

PUSTAKA • UU No. 38 Tahun 2004 Tentang Jalan • AUSROADS 1992, Pavement design A Guide to the Structural Design of Road Pavements. Design of New Rigid Pavements • AASHTO 1993 Guide for Design of Pavement Structures • Pd T – 14 – 2003 Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen • Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Aspal, M Anas Aly, 2004 • Manual Desain Perkerasan Jalan No. 02/M/BM/2013

UU No. 38 Tahun 2004 • Jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bangunanpelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu lintas, yang berada pada permukaantanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air,kecuali jalan kereta api, jalan lori, dan jalan kabel • Penyelenggaraan jalan adalah kegiatan yang meliputi pengaturan, pembinaan, pembangunan, dan pengawasan jalan

Rigid Pavement Pendahuluan

Jenis Perkerasan Kaku • Perkerasan Kaku Bersambung beton yang dibuat tanpa tulangan (Jointed unreinforced concrete pavement/JUCP) • Perkerasan kaku (rigid pavement) sambungan dengan tulangan (Jointed reinforced concrete pavement/ JRJP) • Perkerasan kaku (rigid pavement) menerus dengan tulangan (Continously reinforced concrete pavement/ CRCP) • Perkerasan kaku (rigid pavement) pratekan (prestressed concrete pavement/pcp)

PBS Bersambung Tanpa Tulangan (Jointed Unreinforced Concrete Pavement) • Tanpa menggunakan tulangan • Ukuran pelat mendekati bujur sangkar • Panjang pelat dibatasi dengan adanya sambungan • sambungan melintang • Panjang pelat berkisar antara 5 - 6 meter

Gambar Penampang PBS Bersambung Tanpa Tulangan

PBS Bersambung Dengan Tulangan (Jointed Reinforced Concrete Pavement) • Menggunakan tulangan • Ukuran pelat berbentuk empat persegi panjang • Panjang pelat dibatasi dengan adanya sambungan • Sambungan melintang • Panjang pelat berkisar antara 10 - 30 meter

Gambar Penampang Perkerasan Kaku Bersambung dengan Tulangan

Rigid Pavement 3-6m

4m

10 - 30 m

PBS Menerus Dengan Tulangan (Continously Reinforced Concrete Pavement) • Menggunakan tulangan • Panjang pelat menerus dan hanya dibatasi oleh adanya sambungan-sambungan muai melintang • Panjang pelat lebih besar dari 100 meter

Gambar Penampang Perkerasan Kaku Menerus dengan Tulangan

Rigid Pavement (menerus) 100 m

4m

PBS Pratekan (Prestressed Concrete Pavement) • Umumnya dari jenis perkerasan beton menerus • Tanpa tulangan, hanya menggunakan kabel-kabel pratekan untuk mengurangi pengaruh susut, muai, dan lenting akibat perubahan temperatur dan kelembaban • Digunakan panel – panel pracetak yang kemudian disusun dan dilakukan penarikan tegangan pada kabel yang menghubungkan panel pracetak tersebut. • sistem pracetak dimaksudkan untuk mencegah timbulnya retakan pada pelat beton

Komponen Perkerasan Kaku • Pada konstruksi perkerasan beton semen, sebagai konstruksi utama adalah berupa satu lapis beton semen mutu tinggi. Sedangkan lapis pondasi bawah (subbase berupa cement treated subbase maupun granular subbbase) berfungsi sebagai konstruksi pendukung atau pelengkap

Tulangan • Tulangan Pelat • berbeda dengan tulangan pelat pada konstruksi beton yang lain seperti gedung, balok dan sebagainya • Karakteristik : • Bentuk tulangan pada umumnya berupa lembaran atau gulungan. • Pada pelaksanaan di lapangan tulangan yang berbentuk lembaran lebih baik daripada tulangan yang berbentuk gulungan. Kedua bentuk tulangan ini dibuat oleh pabrik. • Lokasi tulangan pelat beton terletak ¼ tebal pelat di sebelah atas

• Fungsi “memegang beton” agar tidak retak (retak beton tidak terbuka), bukan untuk menahan momen ataupun gaya lintang tidak mengurangi tebal perkerasan beton semen

JENIS SAMBUNGAN PERKERASAN BETON • • • • •

1. SAMBUNGAN MELINTANG (TRANSVERSE JOINT) Terdiri dari : sambungan susut (contraction joint) sambungan konstruksi (construction joint) sambungan muai (expansion joint)

• • • •

2. SAMBUNGAN MEMBUJUR (LONGITUDINAL JOINT) Terdiri dari : sambungan membujur antar-lajur sambungan membujur pengikat bahu

• 3. SAMBUNGAN KHUSUS LAINNYA

CATATAN : •Sambungan susut, terjadi karena beton menyusut selama mengeras •Sambungan konstruksi, adalah sambungan yang terletak pada batas akhir setiap penghentian pengecoran sistim menerus (metoda slip-forming) untuk disambung dengan beton lainnya pada pengecoran baru. •Sambungan muai, hanya dipasang pada tempat-tempat khusus, misalnya pada oprit jembatan, persilangan jalan, dan sebagainya. •Untuk sambungan melintang digunakan dowel bars •Untuk sambungan membujur digunakan tie bars.

Tulangan • Tulangan sambungan • Tulangan sambungan arah melintang mengkoordinir kembang susut ke arah memanjang pelat • Tulangan sambungan arah memanjang mengakomodir gerakan lenting pelat beton

Ciri dan Fungsi Tulangan Sambungan • Tulangan Sambungan Melintang

Tulangan sambungan melintang disebut juga dowel Berfungsi sebagai ‘sliding device’ dan ‘load transfer device’. Berbentuk polos, bekas potongan rapi dan berukuran besar. Satu sisi dari tulangan melekat pada pelat beton, sedangkan satu sisi yang lain tidak lekat pada pelat beton • Lokasi di tengah tebal pelat dan sejajar dengan sumbu jalan. • Ukuran diameter 1 – 1,5 inch, panjang 2 – 3 ft • • • •

• Tulangan Sambungan Memanjang • • • • • • •

Tulangan sambungan memanjang disebut juga Tie Bar. Berfungsi sebagai unsliding devices dan rotation devices. Berbentuk deformed / ulir dan berbentuk kecil. Lekat di kedua sisi pelat beton. Lokasi di tengah tebal pelat beton dan tegak lurus sumbu jalan. Luas tulangan memanjang dihitung dengan rumus seperti pada tulangan melintang. Ukuran lebih kecil dari dowel, diameter ¾ inch dan panjang 3 ft.

DOWEL BARS PADA SAMBUNGAN MELINTANG • Dowel berupa tulangan baja halus (tak berulir). • Terutama untuk tulangan pentransfer beban roda kendaraan dari satu pelat ke pelat lain (berfungsi seperti sendi gerber). • Sambungan ini berupa retak yang terjadi akibat susut beton selama mengeras (untuk beton yang dicor sistim slip-forming) • Satu sisi dari dowel bar melekat pada betonnya, sisi yang lain tidak (ditutupi plastik sebelum beton dicor atau dilapisi bahan pelumas cair, atau dapat juga dicat Teflon anti-lekat) maksudnya agar pergerakan susut beton tidak terhalang oleh gesekan pada dinding dowel.

CATATAN : Dowel Bar pada sambungan melintang boleh tidak digunakan apabila jalan tidak dilewati truk.

TIE BARS PADA SAMBUNGAN MEMBUJUR • Tie bars berupa tulangan baja berulir (deform bar). • Berfungsi untuk mengikat pelat yang satu dengan yang lain dan untuk pentransfer beban roda kendaraan.

UKURAN TIE BAR YANG DISARANKAN (Portland Cement Association, PCA, 1975)

MUTU BETON PERKERASAN KAKU

TEBAL BETON PERKERASAN KAKU

PERHATIAN UNTUK PERKERASAN KAKU : • Tebal perkerasan lebih banyak ditentukan oleh : • - berat kendaraan yang melintas • - volume lalu-lintas

Tebal tersebut relatif tidak banyak dipengaruhi oleh kondisi tanah dasar (subgrade) • Contoh : Total EAL selama 20 tahun = 10 juta • •

- Tanah subgrade jelek, CBR = 3% ---> tebal pelat yang perlu = 24 cm - Tanah subgrade baik, CBR = 30% ---> tebal pelat yang perlu = 23 cm

Kapan tidak diperlukan lapisan perantara (subbase) ? • Bila salah satu atau kombinasi dari hal dibawah ini terjadi : • Tanah dasar berupa tanah yang teguh, atau tanah dari jenis berbutir (kepasiran) • Tanah dasar mudah diresapi dan mengalirkan air hujan (tanah granular atau berpori-pori) • Pelaksanaan konstruksi jalan tidak mensyaratkan perlunya ada lapisan tanah dasar yang tetap teguh dilewati alat-alat berat, selama pekerjaan perkerasan dilaksanakan

DENGAN LAPISAN PERANTARA • Lapisan perantara : • Sebetulnya disebut sebagai lapisan base (base course = lapis pondasi atas) • Tetapi sebagian besar orang menyebut sebagai lapisan (subbase =lapis pondasi bawah), karena material yang dipakai menyerupai material subbase pada perkerasan lentur.

KAPAN PERLU LAPISAN PERANTARA (SUBBASE) ? • Bila salah satu atau kombinasi dari hal dibawah ini terjadi : • Tanah dasar kemungkinan menjadi jenuh selama musim hujan (lapisan subbase berfungsi untuk mencegah efek “pumping”) • Tanah berupa tanah yang sulit mengalirkan air hujan (dari tanah dominan lempung atau lanau) • Tanah dasar dapat dipengaruhi “efek pembekuan” (frost action selama musim dingin, bukan di daerah tropis) • Selama pelaksanaan konstruksi jalan, tanah dasar mudah menjadi rusak akibat dilalui alat-alat berat, sehingga diperlukan adanya lapisan perkerasan yang relatif teguh selama waktu pelaksanaan

MATERIAL UNTUK LAPISAN PERANTARA (SUBBASE) • LAPISAN SIRTU • Sirtu dipadatkan 100% kepadatan Modified Proctor. Tebal minimum 20 cm, atau sesuai kebutuhan peninggian badan jalan. • LAPISAN SOIL-CEMENT Campuran tanah sirtu + cement kadar 5% - 6%, dipadatkan dengan kadar air yang diperlukan sampai dengan+ 95% kepadatan Modified Proctor • Tebal minimum : 15 cm, untuk jalan lokal / biasa dan 20 cm, untuk jalan utama. • LAPISAN ECONOCONCRETE • Beton mutu rendah, setara K75 – K125 • Tebal minimum : sama dengan lapisan soil-cement. • CATATAN : • No. 2 dan 3 dipilih bila lalu-lintas truk proyek selama pelaksanaan relatif tinggi, supaya subgrade tidak “rusak” dilewati truk.

SUSUNAN LAPIS ULANG (OVERLAY) PERKERASAN JALAN BETON SEMEN • THE WHITE TOPPING (overlay dengan lapisan beton portland cement)

• THE BLACK TOPPING (overlay dengan lapisan beton aspal)

PENULANGAN UNTUK JRCP DAN CRCP • Jumlah tulangan minimum untuk tulangan susut : • - minimum 0,4% di daerah tropis • - minimum 0,5% di daerah bersuhu rendah

• Jadi, Ay = 0,4% x Ab • Ay = jumlah luas penampang tulangan susut • Ab = luas penampang beton • Untuk pelat beton tebal sampai dengan 30 cm, tidak perlu tulangan rangkap. Cukup tulangan sejajar ditengah-tengah tebal penampang. • Jarak tulangan membujur, l, disarankan : • - 100 mm < l < 200 mm • - atau sesuai Peraturan Beton yang ada

• Tulangan melintang :

• - diameter > 10 mm, jarak < 400 mm • - atau sesuai Peraturan Beton yang ada

TERIMA KASIH

Konstruksi Perkerasan Jalan Pertemuan II Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode Bina Marga

Dasar Perencanaan • • • • • •

Perkiraan lalu-lintas dan komposisinya selama umur rencana. Kekuatan tanah dasar yang dinyatakan dengan CBR (%). Kekuatan beton yang digunakan Jenis bahu jalan. Jenis perkerasan. Jenis Penyaluran Beban

Tipikal Struktur Perkerasan Kaku • Sifat pelat beton semen cukup kaku menyebarkan beban pada bidang yang luas menghasilkan tegangan yang rendah pada lapisan – lapisan di bawahnyan

• Daya dukung utama perkerasan kaku

pelat beton

• Sifat, daya dukung dan keseragaman tanah dasar keawetan dan kekuatan pekerasan kaku • Faktor yang perlu diperhatikan untuk tanah dasar pada perencanaan : • Kadar air pemadatan • Kepadatan • Perubahan kadar air selama masa layan

• Bila diperlukan tingkat kenyamaan yang cukup tinggi campuran beraspal di atasnya (5 cm)

Lapis Pondasi • Bukan merupakan bagian utama dalam memikul beban • Fungsi : • • • •

Mengendalikan pengaruh kembang susut tanah dasar. Mencegah intrusi dan pemompaan pada sambungan, retakan dan tepi-tepi pelat. Memberikan dukungan yang mantap dan seragam pada pelat. Sebagai perkerasan lantai kerja selama pelaksanaan

Tanah Dasar • CBR insitu SNI 03-1731-1989 • CBR Laboratorium SNI 03-1744-1989 • Pengujian daya dukung tanah tersebut dilakukan baik untuk perkerasan lama ataupun baru • Untuk CBR < 2 % lean concrete 15 cm CBR efektif 5 %

Pondasi Bawah • Bahan pondasi bawah : • Bahan Berbutir • Stabilisasi atau dengan beton kurus giling padat (lean rolled concrete) • Campuran beton kurus (lean mix concrete)

• Perlebaran • 60 cm di luar tepi pekerasan kaku • Tanah ekspansif perhitungan tersendiri hingga selebar apa tanah mengembang

• Tebal min 10 cm dengan mutu sesuai SNI No. 03-6388-2000 dan AASHTO M-155 serta SNI 03-1743-1989 • Perkerasan kaku tanpa tulangan pondasi bawah berupa CBK

Pondasi Bawah

Pondasi Bawah

Hubungan antara CBR dan K (modulus reaksi tanah dasar)

Kurva untuk menentukan K Gabungan

Contoh K gabungan • Diketahui : • Tanah Dasar ; K = 4,3 kg/cm3 • Lapis Pondasi ; T = 10 cm, stabilisasi cement (E = 1000.000 psi)

• Dari grafik didapatkan K gabungan = 20 kg/cm3

Pondasi Bawah • Pondasi Bawah Material Berbutir • Persyaratan SNI-03-6388-2000 Gradasi kelas B penyimpangan ijin 3 % - 5 % • Tebal minimum 15 cm untuk CBR minimum 5% • Derajat kepadatan minimum 100 % (SNI 03-1743-1989)

• Pondasi Bawah dengan bahan pengikat • Stabilisasi material dengan bahan pengikat kekuatan campuran dan ketahanan terhadap erosi • Campuran beraspal bergradasi rapat • CBK 28 hari kuat tekan minimum 5,5 Mpa (55 kg/cm2)

• Lean Mix Concrete • Tebal minimum 10 cm • Tanpa abu terbang Kuat tekan pada 28 hari, min 5 Mpa (50 kg/cm2) • Dengan abu terbang kuat tekan 28 hari, min 7 Mpa (70 kg/cm2)

Koefisien Gesek Lapis Pemecah Ikatan

Beton Semen • Kekuatan beton kuat Tarik lentur (flexure strength) 28 hari pengujian balok di tiga titik (ASTM C-78) 2 kg/cm . • Kuat Tarik diperkuat serat baja, aramit, atau serat karbon 5 – 5,5 Mpa ( 50 – 55 kg/cm2) • Hubungan Kuat Tekan Karakteristik dengan kuat Tarik lentur beton

fcf = K(fc’)0,50 dalam Mpa (silinder) fcf = 3,13 K(fc’)0,50 dalam kg/cm2 (kubus) dimana : fc’ = kuat tekan beton karakteristik 28 hari (kg/cm2) fcf = kuat Tarik lentur beton 28 hari (kg/cm2) K = konstanta (0,7 untuk agregat tidak pecah, 0,75 untuk agregat pecah) • Kuat Tarik lentur (SNI 03-2491-1991)

fcf = 1,37 fcs dalam Mpa fcf = 13,44 fcs dalam kg/cm2 dimana : fcf = kuat Tarik belah beton 28 hari

3–5

Lalu Lintas • Jumlah sumbu kendaraan niaga (commercial vehicle) konfigurasi sumbu pada lajur rencana selama umur rencana • Data terakhir atau data 2 tahun terakhir • Kendaraan yang ditinjau berat total minimum 5 ton • Jenis kelompok sumbu : • • • •

Sumbu Tunggal Roda Tunggal (STRT) Sumbu Tunggal Roda Ganda (STRG) Sumbu Tandem Roda Ganda (STdRG) Sumbu Tridem Roda Ganda (STrRG)

Kelompok Sumbu

Single Axle (STRT dan STRG)

Tandem Axle (STdRG)

Tridem axle (STrRG)

Konfigurasi Sumbu

Lajur Rencana dan Koefisien Distribusi • Lajur rencana satu lajur lalu lintas pada ruas jalan raya yang menampung lalu lintas kendaraan niaga terbesar • Jika tidak ada batas lajur maka jumlah lajur dan koefisien distribusi kendaraan niaga adalah sebagai berikut

Umur Rencana • Klasifikasi fungsi jalan • Pola lalu lintas • Nilai ekonomis • BCR • IRR • BCR dan IRR

• Umum

UR = 20 tahun - 40 tahun

Pertumbuhan Lalu Lintas • Volume lalu lintas bertambah • Faktor pertumbuhan lalu lintas =

(1 + ) (

−1 )

VCR = 1

Pertumbuhan Lalu Lintas • Jika tidak terjadi pertumbuhan lalu lintas lagi

Lalu Lintas Rencana • jumlah kumulatif sumbu kendaraan niaga pada lajur rencana selama umur rencana, meliputi proporsi sumbu serta distribusi beban pada setiap jenis sumbu kendaraan

Contoh Soal • • • • •

Diketahui : Pertumbuhan lalu lintas = 3,8 %/tahun Umur Rencana = 20 tahun Koefisien distribusi = 0,45 Lalu lintas harian pada tahun pembukaan adalah : • • • • • • • •

Mobil penumpang Bus Truk 2 – as kecil Truk 2 – as sedang Truk 3 – as besar Truk gandengan Truk trailer 1 Truk container sedang 5 as

• Ditanyakan

• JKNH, JKN, JSKNH, dan JSKN

(1t+1t) (3t+5t) (2t+4t) (4t+6t) (6t+14t) (6t+14t+5t+5t) (5t+5t+15t) (5t+5t+5t+15t)

: : : : : : : :

600 kendaraan 400 kendaraan 750 kendaraan 60 kendaraan 40 kendaraan 50 kendaraan 40 kendaraan 30 kendaraan

Jawab : Jumlah No.

Jenis Kendaraan

Beban

Jenis Sumbu

Kendaraan JKNH (kend)

Jumlah Sumbu JSKN per kend

total

(sumbu)

(sumbu)

1

Mobil Penumpang

(1t + 1t)

STRT + STRT

600

-

-

2

BUS

(3t + 5t)

STRT + STRT

400

2

800

3

Truk 2 – as kecil

(2t + 4t)

STRT + STRG

750

2

1500

4

Truk 2 – as sedang

(4t + 6t)

STRT + STRG

60

2

120

5

Truk 3 – as besar

(6t + 14t)

STRT + STdRG

40

2

80

6

Truk Gandengan

(6t + 14t + 5t + 5t)

STRT + STdRG + STRG +STRG

50

4

200

7

Truk Trailer 1

(5t + 5t + 15t)

STRT + STRG + STdRG

40

3

120

8

Truk Container sedang 5as

(5t + 5t + 5t + 15t)

STRT + STRT + STRG +STdRG

30

4

120

Jumlah

1370

Jumlah

2940

JKNH (untuk kendaraan dengan berat total ≥ 5 ton) = 400 + 750 + 60 + 40 + 50 + 40 +30 = 1370 kendaraan

Jawab = JKN

= = = JSKN = = =

, (

,

)

= 29,72

JKNH x 365 x R 1370 x 365 x 29,72 148860687,62 kendaraan JSKNH x 365 x R 2940 x 365 x 29,72 31890818,68 kendaraan

Repetisi Kumulatif Beban Sumbu No.

Beban sumbu

Berat sumbu

persentase

(ton)

beban sumbu

Repetisi kumulatif

1

Beban sumbu 2 ton (STRT)

750

26%

3.660.935,82

2


400

14%

1.952.499,10

3


60

2%

292.874,87

4

Beban sumbu 4 ton (STRG)

750

26%

3.660.935,82

5


170

6%

829.812,12

6


500

17%

2.440.623,88

7


90

3%

439.312,30

8


60

2%

292.874,87

9

Bebansumbu 14 ton(STdRG)

90

3%

439,312,30

10


70

2%

341,687,34

Urutkan beban sumbu berdasarkan beratnya (ton) dari yang terkecil hingga terbesar Hitung persentase beban sumbu = berat sumbu i/JSKNH x 100% Hitung repetisi kumulatif = persentase beban sumbu x JSKN x C

Faktor Keamanan Beban (FKB) • Beban rencana = beban sumbu x FKB • Digunakan terkait tingkat realibilitas perencanaan

Menghitung Beban sumbu dengan Faktor keamanan (FKB) • Diketahui • Merupakan jalan bebas hambatan FKB = 1,1

Beban sumbu No.

Beban sumbu

• Ditanyakan • Beban sumbu dengan faktor keamanan

dengan FKB (ton)

1


2,2

2


3,3

3


4,4

4


4,4

5


5,5

6


5,5

7


6,6

8


6,6

9


15,4

10


16,5

UMUM • Menghitung • Repetisi dari masing – masing konfigurasi dan kombinasi sumbu/beban • Kekuatan beton • Modulus reaksi tanah dasar/modulus reaksi gabungan diketahui

• Memilih suatu tebal pelat tertentu • Menghitung total fatigue • Tebal Rencana adalah tebal yang memberikan total fatigue ≤ 100 %

Ketebalan Pelat • Pilih Suatu Tebal Pelat Tertentu • Untuk setiap kombinasi konfigurasi dan beban sumbu serta suatu harga k tertentu, maka: • Tegangan lentur yang terjadi pada pelat beton ditentukan dari kurva – kurva berikut • Perbandingan tegangan dihitung dengan membagi tegangan lentur yang terjadi pada pelat dengan kuat lentur Tarik (Mr) beton • Jumlah pengulangan beban yang diijinkan ditentukan berdasarkan harga perbandingan tegangan seperti yang ditunjukkan oleh tabel • Prosentase fatigue untuk tiap tiap kombinasi/beban sumbu ditentukan dengan membagi jumlah pengulangan beban rencana dengan jumlah pengulangan beban yang diijinkan

• Cari totak fatigue dengan menjumlahkan prosentase fatigue dari seluruh kombinasi konfigurasi/beban sumbu • Langkah – langkah diulang hingga didapatkan tebal pelat terkecil dengan total fatigue ≤ 100 %

Menentukan Tegangan pada Pelat untuk STRT

Menentukan Tegangan pada Pelat untuk STRG

Menentukan Tegangan pada Pelat untuk STdRG

Menghitung tegangan yang terjadi • Dicoba pelat beton dengan tebal = 18 cm • k = 4,3 kg/cm3 No.

Beban Sumbu, fk = 1,1

Beban sumbu

Tegangan

dengan FKB

yang terjadi

1


2,2

tidak terjadi

2


3,3

tidak terjadi

3


4,4

15,4

4


4,4

tidak terjadi

5


5,5

18,2

6


5,5

tidak terjadi

7


6,6

21

8


6,6

14,8

9


15,4

18,8

10


16,5

20,5

Hubungan Perbandingan Tegangan dengan Jumlah Repetisi Beban

Menghitung Perbandingan Tegangan • Diketahui : • Kuat Tarik lentur beton (MR) = 40 kg/cm2

• Ditanyakan • Perbandingan Tegangan

No.


Perbandingan Tegangan

1


-

2


-

3


15,4/40

4


-

5


18,2/40

6


-

7


21/40

0,53

8


14,8/40

0,37

9


18,8/40

0,47

10


20,5/40

0,51

0,39 0,46

Menghitung Jumlah Repetisi Ijin Tegangan yang Terjadi dan Jumlah Prosentase Fatigue • Jumlah Repetisi ijin tegangan yg terjadi didapatkan dari Tabel Hubungan Perbandingan Tegangan dengan Jumlah Repetisi Beban • Jumlah Prosentase Fatigue

ℎ

Jumlah No.


Perbandingan

Repetisi ijin

Tegangan

tegangan yg terjadi

1


-

2


-

3


15,4/40

4


-

5


18,2/40

6


-

7


21/40

0,53

8


14,8/40

0,37

9


18,8/40

0,47

10


20,5/40

0,51

Jumlah Prosentase Fatigue

0,39

0,46

240000

203%

400000

95%

Total

298 %

TUGAS •

Rencanakan tebal perkerasan kaku untuk jalan • 2 jalur 1 arah dengan ketentuan2 sebagai berikut :

•

Data • • • • •

perencanaan : Tanah dasar Beton Umur rencana Pertumbuhan lalin Peranan jalan

: k = 4 kg/cm3 : Mr = 40 kg/cm2 : 20 tahun : 5%/tahun : arteri primer bebas hambatan

•

Data lalu – lintas

•

Lalu lintas harian pada tahun pembukaan adalah : • Mobil penumpang (1t+1t) • Bus (3t+5t) • Truk 2 – as kecil (2t+4t) • • • • •

Truk 2 – as sedang Truk 3 – as besar Truk gandengan Truk trailer - 1 Truk trailer - 2

(4t+6t) (6t+14t) (6t+14t+5t+5t) (5t+ 5t +15t) (5t +15t +15t)

: 200 kendaraan : 250 kendaraan : 650 kendaraan : : : : :

200 kendaraan 150 kendaraan 250 kendaraan 100 kendaraan 80 kendaraan

TERIMA KASIH

Konstruksi Perkerasan Jalan Pertemuan III Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode Bina Marga (lanjutan)

Bahu • Bahan pembuat • Bahan lapisan pondasi bawah • Tanpa lapisan penutup • Lapisan beton semen

• Perbedaan kekuatan bahu dan jalur lalu lintas perkerasan bahu beton semen • Bahu beton semen • Dikunci dan diikat dengan lajur lalu lintas • Menyatu dengan lajur lalu lintas 0,6 m • Termasuk saluran dan kereb

pengaruh kinerja

Lebar minimum 1,5 m

Sambungan • Sambungan memanjang dengan batang pengikat (tie bars) • Jarak antar sambungan memanjang 3–4m • Batang ulir dengan mutu minimum BJTU-24 dan berdiameter 16 mm • Ukuran batang pengikat

• Jarak Batang Pengikat yang digunakan

75 cm

Sambungan Pelaksanaan Memanjang

Sambungan Susut Melintang • Kedalaman • Lapis pondasi berbutir ¼ tebal pelat • Lapis pondasi stabilisasi semen 1/3 tebal pelat

• Jarak sambungan • Bersambung tanpa tulangan 4–5m • Bersambung dengan tulangan 8 -15 m • Menerus dengan tulangan sesuai kemampuan pelaksanaan

• Dilengkapi ruji polos • Panjang 45 cm • Jarak 30 cm

Sambungan Pelaksanaan Melintang • Tidak direncanakan batang pengikat ulir • Direncanakan batang tulangan polos • Batang pengikat • Tebal ≤ 17 cm • Diameter = 16 mm • Panjang = 69 cm • Jarak = 60 cm

• Tebal > 17 cm • Diameter = 20 cm • Panjang = 84 cm • Jarak = 60 cm

Sambungan Isolasi • Memisahkan perkerasan dengan bangunan lain manhole, jembatan, tiang listrik, jalan lama, persimpangan dsb • Harus dilengkapi • bahan penutup (joint sealer) • Bahan pengisi (joint filler)

tebal 5 – 7 mm

Sambungan Isolasi

Perkerasan Beton Semen untuk Kelandaian Curam • Kemiringan memajang > 3 % • Ditambah dengan angker (panel anchored) dan angker blok (anchor block) • Diletakan melintang untuk keseluruhan lebar pelat

Prosedur Perencanaan • Dasar perencanaan

• Retak Fatik (lelah) Tarik lentur pada pelat • Erosi pada pondasi bawah atau tanah dasar yang diakibatkan oleh lendutan berulang pada sambungan dan tempat retak yang direncanakan

• Pertimbangan

• Tidak ada ruji pada sambungan atau bahu beton • Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan dianggap sebagai perkerasan bersambung yang dipasang ruji

• Data Lalu Lintas

• jenis sumbu dan distribusi beban, serta • jumlah repetisi masing-masing jenis sumbu/kombinasi beban yang diperkirakan selama umur rencana

Perencanaan Tebal Pelat

Hubungan Perbandingan Tegangan dengan Jumlah Repetisi Beban

TERIMA KASIH

Konstruksi Perkerasan Jalan Pertemuan IV Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode AASHTO 93

Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku • • • • • •

NAASRA Metode Bina Marga AUSROAD PCA Method AASHTO 1993 materi saat ini RN 29

Faktor yang mempengaruhi • • • • • • • •

Peranan dan Tingkat Pelayanan (serviceability) Lalu Lintas Umur Rencana Kapasitas Jalan Tanah Dasar Lapis Pondasi Bawah Bahu Kekuatan Beton ASTM 78 (28 Hari)

Traffic Design • Umur Rencana (n) • Umumnya digunakan 20 tahun untuk perkerasan kaku • Pelebaran komposit 10 tahun

• LHR • Data eksisting • Berdasarkan penggolongan jenis kendaraan

• Vehicle Damage Factor (VDF) • Bina Marga MST-10 • NAASRA MST -10 • Metode lainnya

VDF (Bina Marga MST-10) No.

Type kendaraan & golongan

Nilai VDF

1 2 3

Sedan, jeep, st. wagon Pick-up, combi Truck 2 as (L), micro truck, mobil hantaran

2 3 4

Gol-1 Gol-2 Gol-2

1.1 1.2 1.2L

0,0005 0,1619 0,2174

4 5 6 7. 8. 9.

Bus kecil Bus besar Truck 2 as (H) Truck 3 as Trailer 4 as, truck gandengan Truck s. trailer 5 as

5a 5b 6 7a 7b 7c

Gol-2 Gol-9 Gol-3 Gol-4 Gol-6 Gol-8

1.2 1.2 1.2H 1.2.2 1.2+2.2 1.2.2+2.2

0,2174 0,3006 2,4134 2,7416 3,9083 4,1546

VDF (NAASRA MST – 10) • Sumbu tunggal, roda tunggal

: E = [ Beban sumbu tunggal, kg / 5400 ]4

• Sumbu tunggal, roda ganda

: E = [ Beban sumbu tunggal, kg / 8200 ]4

• Sumbu ganda, roda ganda

: E = [ Beban sumbu ganda, kg / 13600 ]4

No. 1 2 3 4 5 6 7. 8. 9.

Type kendaraan & golongan Sedan, jeep, st. wagon 2 Pick-up, combi 3 Truck 2 as (L), micro truck, mobil hantaran 4

Gol-1 Gol-2 Gol-2

1.1 1.2 1.2L

Nilai VDF 0,0024 0,2738 0,2738

Bus kecil Bus besar Truck 2 as (H) Truck 3 as Trailer 4 as, truck gandengan Truck s. trailer 5 as

Gol-2 Gol-9 Gol-3 Gol-4 Gol-6 Gol-8

1.2 1.2 1.2H 1.2.2 1.2+2.2 1.2.2+2.2

0,2738 0,3785 3,0421 5,4074 4,8071 7,2881

5a 5b 6 7a 7b 7c

Konfigurasi Beban Sumbu

Traffic Design • Data lalu lintas • • • • • • • •

Jenis Kendaraan Volume Lalu Lintas Harian Rata – Rata (LHR) Pertumbuhan lalu lintas tahunan Damage factor Umur Rencana Faktor distribusi arah Faktor distribusi lajur Equivalent Single Axle Load, ESAL selama umur rencana (traffic design)

• Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas

R

(1 g ) n 1 g

Dimana : g = persentase pertumbuhan lalu lintas n = umur rencana (tahun)

Kelompok Jenis Kendaraan

Equivalent Single Axle Load (ESAL) • Beban yang diperhitungkan adalah beban hidup yang berupa beban tekanan sumbu roda kendaraan yang lewat diatasnya yang dikenal dengan axle load. Dengan demikian, beban mati (berat sendiri) konstruksi diabaikan. • Kapasitas konstruksi perkerasan jalan dalam besaran sejumlah repetisi (lintasan) beban sumbu roda lalu-lintas dalam satuan standar axle load yang dikenal dengan satuan EAL (equivalent axle load) atau ESAL (Equivalent Single Axle Load). Satuan standar axle load adalah axle load yang mempunyai daya rusak kepada konstruksi perkerasan sebesar 1. Dan axle load yang bernilai daya rusak sebesar 1 tersebut adalah single axle load sebesar 18.000 lbs atau 18 kips atau 8,16 ton • Angka ekivalen beban sumbu kendaraan adalah angka yang menyatakan perbandingan tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh suatu lintasan beban sumbu tunggal / ganda kendaraan terhadap tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh satu lintasan beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton (18.000 lb).

Lalu Lintas Rencana, ESAL • Lalu Lintas Rencana, ESAL • W’18 = ∑LHRj x VDFj x DD x DL x 365 • Dimana : • • • • •

W’18 = Lalu Lintas rencana, ESAL (beban gandar standar selama 1 tahun) LHRj = jumlah lalu lintas harian rata – rata 2 arah untuk jenis kendaraan j VDFj = Vehicle Damage Factor untuk jenia kendaraan j DD = faktor distribusi arah (0,3 – 0,7) DL = Faktor distribusi lajur

Jumlah Beban Gandar Tunggal Standar Kumulatif (W18) • Rumusan •

= ′

(

)

• Dimana • • • •

W18 = Jumlah Beban Gandar Tunggal Standar Kumulatif W’18 = Lalu Lintas rencana, ESAL (beban gandar standar selama 1 tahun) n = Umur Rencana (tahun) g = persentase pertumbuhan lalu lintas (%)

Data/Parameter Lalu Lintas No. 1. 2.

Jenis kendaraan Sedan, jeep, dan Station Wagon Opelet, Pick-up opelet, Sub-urban, Combi, Minibus

Gol. 2 3

3.

Pick-up, Micro Truck dan Mobil hantaran atau Pick-up Box

4

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Bus Kecil Bus Besar Truk ringan 2 sumbu Truk sedang 2 sumbu Truk 3 sumbu Truk Gandengan Truk Semi Trailer

5a 5b 6a 6b 7a 7b 7c

LHR

VDF

Total

ESAL

Tingkat Pelayanan (Serviceability) • Definisi • Kemampuan perkerasan untuk melayani lalu lintas

• Acuan • Indeks permukaan awal (Po) indeks permukaan perkerasan yang baru dibuka umum • Indeks permukaan akhir (Pt) indeks permukaan perkerasan kecil yang diperbolehkan atau fungsi dari akhir pelayanan

• AASHTO • Po • Pt

4,5 2,5 (lalu lintas tinggi) Pt = 2,0 (lalu lintas rendah)

• Loss of serviceability (ΔPSI) • ΔPSI = Po - Pt

Standar Deviasi dan Faktor Kehilangan tingkat Pelayanan • Standar deviasi (So) • Nilai standar deviasi untuk pekerasan kaku menurut AASHTO adalah 0,35

• Faktor Kehilangan Tingkat Pelayanan (G) • Digunakan untuk meghitung angka ekivalen ESAL •

=

( (

) , )

Modulus Reaksi Tanah Dasar Efektif (Keff) .. 1/2 • Diperlukan data CBR • MR = 1500 x CBR

k

MR 19,4

• Faktor Kehilangan Daya Dukung Tanah akibat erosi (LS)

Modulus Reaksi Tanah Dasar Efektif (Keff)..2/2

Reliabilitas (R, %) • definisi • probabilitas bahwa perkerasan yang direncanakan akan tetap memuaskan selama masa layannya

• R = 50% sampai 99,99%

• Standar deviasi (So)

perkerasan kaku = 0,30 – 0,40

Standar Normal Deviate (ZR)

Modulus Elastisitas Beton • suatu nilai yang menunjukan kemampuan menahan tegangan yang cukup besar dalam kondisi regangan yang masih kecil, artinya bahwa beton tersebut mempunyai kemampuan menahan tegangan (desak) yang cukup besar akibat beban – beban yang terjadi pada suatu regangan yang kecil, sehingga kemungkinan retak terjadi pada perkerasan pun lebih kecil

Ec

57.000 f ' c

• Dimana • Ec = Modulus elastisitas beton (psi) • f’c = Kuat tekan beton, silinder (psi) • Umum di Indonesia digunakan

f’c = 350 kg/cm2 = 4977 psi

Kuat Lentur Beton (S’c) dan Koefisien Transfer Beban (J) • Kuat Lentur Beton (S’c) • Harus menggunakan beberapa penguji pada beton yang telah dilakukan sebelumnya • Tergantung dari mutu beton • Umum di Indonesia S’c = 45 kg/cm2 = 640 psi

• Koefisien Tranfer Beban (J) • untuk perkerasan beton semen bersambung (dengan atau tanpa tulangan) atau perkerasan beton semen menerus dengan tulangan

Koefisien Drainase (Cd)…1/2 • Variabel Faktor Drainase • Mutu drainase excellent, good, fair, poor, verypoor (Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari pondasi perkerasan) • persentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat mendekati jenuh air (saturated) dengan variasi < 1%, 1 – 5%, 5 – 25%, > 25%

• Penetapan Variabel Prosen Perkerasan Tekanan Air Pheff

Tjam Thari WL 100 24 365

• Dimana : • • • •

Pheff Tjam Thari WL

= = = =

Prosen hari effective hujan dalam setahun yang akan berpengaruh terkenanya perkerasan (%) Rata – rata hujan per hari (jam) Rata – rata jumlah hari hujan per tahun (hari) Faktor air hujan yangakan masuk ke pondasi jalan (%)

Koefisien Drainase (Cd)…2/2

Perhitungan Tebal perkerasan PSI 4,5 1,5 7,35Log10 ( D 1) 0,06 1,624 107 1 ( D 1)8, 46 Log

Log10W18

Z R SO

• Dimana : • W18 • • • •

ZR SO D ΔPSI

= Traffic design, Equivalent Single Axle Load (ESAL).

= Standard Normal Deviate = Standar deviasi = Tebal pelat beton (inchi) = Loss Of Serviceability

Po Pt k Sc’ Ec J Cd

(4,22 0,32 pt ) Log10

S 'c Cd 215,63 J

= = = = = = =

D 0,75 1,132 D 0,75

Indek Permukaan Awal Indek Permukaan Akhir Modulus Reaksi Tanah Dasar Efektif Kuat Tarik Lentur Beton (psi) Modulus Elastisitas (psi) Koefisien Transfer Beban Koefisien Drainase

18,42 ( EC : k )0, 25

Perencanaan Sambungan • Dowel

• Tie Bar

Sambungan Susut Melintang Dengan Dowel

Sambungan Muai Melintang Dengan Dowel

Tahap Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku (AASHTO 1993) PSI 4,5 1,5 1,624 10 7 1 ( D 1) 8, 46

log 10 log 10 W18

Z R .S o

7,35 log 10 ( D 1) 0,06

4,22 0,32 . pt

log 10

S c' .C d 215,63 J

D 0, 75 1,132 D 0, 75

18,42 Ec : k

0, 25

Soal • Rencanakan tebal perkerasan kaku dengan menggunakan metode AASHTO 1993 • Data yang digunakan sama dengan data pada minggu lalu

TERIMA KASIH

Perbedaan metode Bina Marga dan AASHTO 93 • Metode Bina Marga • Ketahanan pelat dalam menerima seperti beban lalu lintas • Pembatasan bukan kekuatan pelat dalam menerima repetisi tegangan yang timbul akibat beban • Repetisi beban lalu lintas sesuai dengan konfigurasi dan beban sumbunya • Perencanaan tebal pelat prinsip kelelahan (fatigue) apabila perbandingan tegangan (perbandingan antara tegangan lentur beton yang terjadi akibat beban roda dengan kuat lentur beton (MR)) menurun, maka jumlah repetisi pembebanan sampai runtuh (failure) akan meningkat

Perbedaan metode Bina Marga dan AASHTO 93 • Metode AASHTO 93 • Jika yang direncanakan mengalami repetisi beban lalu lintas seperti yang direncanakan, akan mengalami penurunan indeks permukaan (Present serviceability index/PSI) sehingga mencapai suatu harga tertentu sesuai dengan yang direncanakan, dengan kata lain, kriteria dari akhir umur rencana jalan tersebut adalah bila indeks permukaan telah mencapai suatu nilai tertentu sesuai dengan yang direncanakan yang merupakan awal dari functional failure perkerasan tersebut, dan structural failure sebagaimana halnya perencanaan bina marga. Maka penentuan beban lalu lintas untuk merencanakan perkerasan kaku cara AASHTO dinyatakan dalam beban standar berupa beban sumbu tunggal sebesar 18 kips (Wt18)

Perencanaan Perkerasan Kaku untuk Jalan AASHTO 1993 Guide for Design of Pavement Structures

Konfigurasi Beban Sumbu

Tahap Perencanaan Perkerasan Kaku (PdT-14-2003)

Umur Rencana (Jalan Baru)

Pemilihan Struktur Perkerasan

Prosedur desain

Metoda Pelaksanaan Perkerasan Kaku

Bahan Ajar KPJ Perkerasan Kaku Pdt Dan AASHTO

Recommend Documents