FAKTOR YANG PERLU DIAMBIL KIRA DALAM REKA BENTUK KETEBALAN UNSUR TURAPAN LENTUR SERTA KAEDAH TATACARA JKR
•
Falsa Falsafah fah reka reka bentu bentuk k turap turapan an berb berbeza eza sedik sedikit it daripa daripada da reka reka bentu bentuk k kejuruteraan awam yang lain, seperti struktur dan asas bangunan.
•
Pendekatan reka bentuk struktur begini melibatkan masalah kegagalan struktur, sama ada untuk jangka pendek atau jangka panjang.
•
Walau bagaimanapun, mutu turapan menurun dengan peredaran masa, dan kadarnya bergantung pada mutu bahan, pengaruh alam sekitar, dan pembebanan lalu lintas.
•
Objektif Objektif reka bentuk bentuk turapan turapan adalah untuk untuk memilih memilih bahan bahan binaan binaan dan menentukan ketebalan setiap lapisan supaya turapan mampu melindungi subgred daripada kesan pembebanan lalu lintas.
•
Tebal Tebal tiap-tia tiap-tiap p lapisan lapisan dikadark dikadarkan an supaya supaya tegasan tegasan beban beban tayar tayar yang muncul tidak melampaui had tegasan bahan dan keupayaan galas asas jalan raya.
•
Permuka Permukaan an turapan turapan mestila mestilah h menawa menawarkan rkan satu satu permukaa permukaan n yang rata, rata, tidak menggerutu, dan rintangan kelincir yang mencukupi.
•
Kita inginkan satu reka bentuk yang paling rendah kosnya disamping memastikan kenderaan dapat bergerak dengan lancar lagi selamat.
1
•
Terdapat 4 kaedah reka bentuk iaitu; kaedah indeks kumpulan, kaedah road note 29, kaedah road note 31, kaedah shell, dan kaedah yang digunakan oleh Jabatan Kerja Raya.
STRUKTUR TURAPAN LENTUR
Lapisan penghausan Lapisan asas Tapak jalan
Subtapak Subgred Rajah 1.1: Struktur turapan lentur
Terdiri daripada 4 lapisan:
1. Subta ubtapa pak: k: I. Memba Membantu ntu peng pengagi agiha han n beba beban n II. II. Memba Membantu ntu peny penyali aliran ran sub subgre gred d III. III. Jala Jalan n seme sement ntar ara a IV. IV. Peli Pelind ndun ung g sub subgr gred ed
2. Tapa Tapak k jala jalan n I. Lapis Lapisan an penga pengagih gih beb beban an utam utama. a.
2
•
Terdapat 4 kaedah reka bentuk iaitu; kaedah indeks kumpulan, kaedah road note 29, kaedah road note 31, kaedah shell, dan kaedah yang digunakan oleh Jabatan Kerja Raya.
STRUKTUR TURAPAN LENTUR
Lapisan penghausan Lapisan asas Tapak jalan
Subtapak Subgred Rajah 1.1: Struktur turapan lentur
Terdiri daripada 4 lapisan:
1. Subta ubtapa pak: k: I. Memba Membantu ntu peng pengagi agiha han n beba beban n II. II. Memba Membantu ntu peny penyali aliran ran sub subgre gred d III. III. Jala Jalan n seme sement ntar ara a IV. IV. Peli Pelind ndun ung g sub subgr gred ed
2. Tapa Tapak k jala jalan n I. Lapis Lapisan an penga pengagih gih beb beban an utam utama. a.
2
3. Pengi engika katt I. Menyok Menyokong ong lap lapisa isan n pengh penghaus ausan an II. Menyedia Menyediakan kan permu permukaa kaan n yang seles selesa a dan selam selamat at
4. Peng Pengha haus usan an I. Mener Menerima ima beban beban lalul lalulint intas as II. Menyedia Menyediakan kan permu permukaa kaan n yang seles selesa a dan selam selamat at
Peranan turapan 1. Cukup Cukup tebal tebal – agih beban beban subgred subgred tidak tidak berubah berubah bentuk bentuk 2. Cukup Cukup kuat kuat – tanggu tanggung ng tegas tegasan an lalulin lalulintas tas 3. Kalis Kalis air air – melindu melindungi ngi subgred subgred 4. Tekstur Tekstur baik – tahan tahan gelinc gelincir ir dan selamat selamat
SKOP REKA BENTUK TURAPAN Skop reka bentuk turapan berkait rapat dengan fungsi turapan itu sendiri. Secara ringkas, turapan seharusnya memainkan peranan berikut :
a. Ketebalan Ketebalan turapan turapan mestilah mestilah mencukupi mencukupi untuk untuk mengagihkan mengagihkan beban beban tayar tayar di permuka permukaan an sehingg sehingga a lapisan lapisan subgred subgred mampu mampu menamp menampung ungnya nya tanpa tanpa berubah bentuk. b. Kekuata Kekuatan n turapan sendiri sendiri mestilah mestilah sepadan sepadan untuk untuk menampung menampung tegasan tegasan yang dibebankan ke atasnya. c.
Turapan jalan raya mestilah kalis air terhadap air permukaan. Jika tidak, penyusupan
air
akan
melemahkan
subgred
dan
seterusnya
memusnahkan turapan. d. Teks Tekstur tur permu permuka kaan an turap turapan an mest mestila ilah h memi memilik likii ciri ciri tahan tahan kelin kelinci cirr yang yang memuaskan.
3
FAKTOR YANG DIAMBIL KIRA DALAM REKA BENTUK TURAPAN
KRITERIA KEGAGALAN •
Dengan peredaran masa, mutu tunggangan jalan raya menurun kerana berlakunya berlakunya pemadatan, pemadatan, dan seterusnya seterusnya menyebabkan menyebabkan perubahan bentuk setiap lapisan turapan dan subgred.
•
Keadaan ini lebih nyata berlaku pada lorong perlahan. Dalam reka bentuk turapan, rujukan pada satu criteria perlu dibuat untuk menentukan akhir hayat sesebuah turapan.
•
Garis panduan ini penting, terutama sekali dalam kerja penyenggaraan, kerana jurutera senggara lebih berminat mengenal pasti situasi dan masa prakegagalan prakegagalan supaya keperluan keperluan kerja penyenggaraan penyenggaraan dapat dikenal pasti atau turapan dapat dikuatkan.
•
Cron Croney ey mend mendefi efini nisik sikan an kegag kegagala alan n seba sebagai gai perub perubaha ahan n bentu bentuk k atau atau pesongan sebanyak 20 mm pada lorong tayar tidak laju yang diukur dari aras asal. Keadaan ini dilambangkan dalam Rajah 2.
•
Jika keadaan yang digambarkan dalam Rajah 2 berlaku, turapan atau jal jalan an raya raya dika dikata taka kan n tela telah h gaga gagall dan dan usah usaha a peny penyen engg ggar araa aan n perl perlu u dilaksanakan segera.
•
Apabila had pesongan yang tersebut tersebut di atas dilampai, dilampai, lapisan permukaan permukaan mula mula reta retak, k, dan dan air air dapa dapatt meny menyus usup up ke subg subgre red d sert serta a beru berupa paya ya memusnahkan keseluruhan turapan.
Lorong Perlahan
Lorong Laju
20 mm
4
Rajah 1.2: Kriteria Kegagalan
PEMBEBANAN LALU LINTAS Beban lalu lintas termasuklah :
1. Beba Beban n gand gandar ar dan dan tayar tayar 2. Susun Susunan an gan ganda darr dan dan tayar tayar 3. Tekana Tekanan n tayar tayar dan luas sentuha sentuhan n 4. Jumlah Jumlah bertok bertokok ok beban beban tayar tayar atau atau beban beban gandar gandar
BEBAN GANDAR DAN TAYAR •
Beba Beban n kend kender eraa aan n disa disalu lurk rkan an ke perm permuk ukaa aan n tura turapa pan n
melalui gandar dan tayar pneumatic. •
Walaupun saiz dan berat kenderaan yang menggunakan
turapan berbeza, namun yang penting diambil kira dalam reka bentuk dan prestasi turapan ialah berat setiap gandar dan tayar. •
Kend Kender eraa aan n bera beratt lazi lazimn mnya ya memp mempun unya yaii lebi lebih h bany banyak ak
gandar untuk mengurangkan berat tiap-tiap gandar, dan kadang kala memp mempun unyai yai jumlah jumlah tayar tayar yang yang bany banyak ak pada pada setiap setiap gand gandar ar untuk untuk mengurangkan berat tiap-tiap tayar yang terdapat pada gandar. •
Apabila beban tayar dinaikkan, tegasan tegak pada lapisan
bawah bawah didap didapati ati meni meningk ngkat at deng dengan an lebih lebih cepat cepat jika jika diba dibandi nding ngka kan n dengan tegasan tegak pada permukaan. •
Keadaan ini berlaku kerana kawasan sentuhan di antara
permukaan jalan raya dengan tayar pneumatic menjadi semakin luas apabila tayar terpesong dangan meningkatnya beban kenaan.
5
Ketika kenderaan berhenti di jalan raya, beban terus
•
bertindak pada kawasan sentuhan di antara tayar dengan permukaan jalan raya. Dengan itu, tegasan static muncul. Tatkala dalam perjalanan pula, kenderaan akan bergerak
•
ke atas dan ke bawah kerana permukaan jalan raya yang tidak begitu rata, tiupan angin, dan sebagainya. Permukaan jalan raya seolah-olah dihentak-hentak oleh
•
tayar. Oleh itu, di samping tegasan static, tegasan dinamik muncul juga ketika kenderaan bergerak. Keamatan kedua-dua tegasan tersebut paling tinggi pada permukaan jalan raya dan tersebar ke seluruh struktur tegak yang terlibat. Apabila luas sebaran meningkat, keamatan tegasan
•
berkurang hingga kepada nilai minimum pada permukaan subgred. Di sini, nilai tegasan mestilah rendah dan berada dalam batas kemampuan subgred menyokongnya dengan tidak berubah bentuk.
SUSUNAN GANDAR DAN TAYAR •
Kenderaan kereta penumpang menggunakan dua gandar dengan
satu tayar pada tiap-tiap hujungnya. •
Kenderaan yang lebih berat mempunyai dua tayar pada hujung
setiap gandar. Kenderaan yang lebih berat lagi mungkin mempunyai susunan gandar berbilang, dan gandar yang berturutan mungkin berada berhampiran dengan gandar yang sebelumnya. •
Kapal terbang Boeing pula menggunakan susunan gandar dan
tayar yang lebih sulit untuk mengurangkan berat tiap-tiap gandar dan tayar. •
Kajian susunan tayar dan gandar lebih penting untuk reka bentuk
turapan landasan kapal terbang daripada turapan jalan raya. Dalam reka bentuk turapan jalan raya, kesannya terbatas pada lapisan atas turapan sahaja.
6
TEKANAN TAYAR DAN LUAS SENTUHAN Tekanan sentuhan antara permukaan jalan raya dengan tayar, P
•
mempengaruhi tegasan dan keanjalan yang dikenakan pada lapisan atas turapan. Jika W ialah berat beban tayar dan A ialah luas sentuhan, maka
P = W A
•
Kawasan sentuhan antara permukaan jalan raya dengan tayar
pneumatic sebenarnya berbentuk elips, tetapi boleh diandaikan berbentuk bulat. Dalam kes ini, anggaran luas sentuhan A ialah a2 jika a ialah jejari bulatan. •
O’Flaherty telah merumuskan beberapa kajian yang telah dibuat
berkaitan dengan hubungan tiga parameter yang tertera dalam persamaan. •
Magnitud
tekanan
sentuhan diandaikan
bersamaan
dengan
tekanan tayar dan nilai terbesar berlaku di tengah kawasan sentuhan (pada pusat bulatan), tetapi diandaikan sekata. •
Bagi beban tayar malar, tekanan tegak di atas permukaan jalan
meningkat secara lelurus dengan meningkatnya tekanan ke atas jalan pada pertengahan luas sentuhan tayar. •
Di samping itu, luas kawasan sentuhan menurun kerana hasil
darab antara luas sentuhan dengan tekanan sentuhan adalah hampir malar.
7
•
Dalam reka bentuk turapan, ketebalannya bergantung pada berat
beban tayar, manakala kualiti bahan permukaan dipengaruhi oleh tekanan tayar.
JUMLAH BERTOKOK BEBAN TAYAR ATAU BEBAN GANDAR •
Pengenaan beban tayar meninggalkan kesan yang bertokok ke
atas turapan dan dapat mencetuskan kegagalan lesu. •
Oleh yang demikian turapan perlulah direka bentuk untuk suatu
tempoh tertentu sebelum usaha penguatan semula turapan diperlukan. •
Pereka bentuk hendaklah menganggarkan jumlah bertokok beban
yang bakal dibawa oleh turapan dalam tempoh tersebut.
KUASA PEMUSNAHAN LALU LINTAS
•
Lalu lintas yang menggunakan jalan raya terdiri daripada berbagai-
bagai jenis, dengan berat dan jumlah gandar yang berbeza-beza. •
Untuk mentaksirkan kesan pemusnahannya ke atas turapan, kesan
yang ditinggalkan oleh beban yang berbeze-beza saiznya mestilah diberi perhitungan wajar. •
Untuk maksud ini, beberapa kaedah reka bentuk turapan
menyatakan kepelbagaian lalu lintas ini dalam bentuk nombor setara beban gandar piawai. •
Berat beban gandar piawai, L yang digunakan ialah 80 kN atau
8200 kg atau 18000 Ib. Nilai ini ditentukan daripada Ujian Jalan AASHO.
8
Satu unit gandar piawai menyebabkan satu unit musnah dan
•
kesan beban setaranya dikira. •
Konsep beban setara bermakna bahawa sekali pengenaan beban
kenaan, L, bersamaan dengan kuasa pemusnahannya ke atas turapan dengan F kali pengenaan beban piawai 80 kN. Nilai F ditentukan daripada hukum
kuasa
empat, seperti yang dinyatakan oleh
persamaan ini:
F =
•
[ L/L ] 5 4
F disifatkan sebagai factor setaraan sesuatu beban. Oleh itu, jika
berat
beban
kenaan
diketahui,
maka
jumlah
pengenaannya
didarabkan dengan factor setaraan untuk menentukan jumlah gandar seberat 8200 kg yang mempunyai kesan pemusnahan setara ke atas turapan.
Contoh: Jika L = 9 kN, Maka F = (9/80) 4 = 0.00016 = 1/6250
Ertinya 6250 kali pengenaan beban L sama kesan pemusnahannya ke atas turapan dengan sekali pengenaan beban L.
•
Berat kereta penumpang lebih kurang 8 kN. Ini bermakna F =
(8/80) 4 = 0.0001 = 1/10000 gandar piawai. •
Ertinya kuasa pemusnahan 10000 pengenaan kereta setara
dengan kuasa pemusnahan satu gandar piawai 80 kN.
9
•
Oleh itu, kuasa pemusnahan kereta penumpang terlalu kecil dan
wajar diabaikan dalam reka bentuk, walaupun jumlahnya banyak. •
Kebanyakan kaedah reka bentuk turapan mengabaikan kereta
penumpang, tetapi mengambil kira hanya kenderaan perdagangan yang berat tanpa muatannya melebihi 15000 kg.
KESAN ALAM SEKITAR
•
Turapan terdedah pada beberapa factor persekitaran yang berupaya menggagalkan turapan tanpa pengenaan beban lalu lintas.
•
Dua faktor utama yang berkaitan dengannya ialah lembapan dan suhu. Kuasa pemusnahan lembapan dan suhu tidak boleh diabaikan.
LEMBAPAN •
Lembapan mempengaruhi kestabilan dan kekuatan tanah subgred.
Malahan,
lembapan
atau
air
merupakan
unsur
yang
paling
berpengaruh dalam semua kajian kestabilan tanah. •
Tanah menjadi lemah apabila kandungan lembapannya meningkat.
Dalam reka bentuk turapan, kekuatan tanah subgred dinyatakan oleh Nisah Galas California (NGC). Nilai NGC yang tinggi menunjukkan kekuatan tanah yang kuat. •
Apabila turapan dibina, tanah terkedap dan penyejatan air
terhalang. Kandungan lembapan seterusnya meningkat. •
Fenomena ini mengambil masa yang panjang untuk mencapai nilai
kandungan
lembapan
maksimum
seimbang,
bergantung
pada
kedalaman air bumi.
10
•
Untuk reka bentuk, ciri tanah pada lembapan yang paling kritis
harus dipastikan. •
Apabila air menimpa dan bertakung di atas permukaan jalan raya,
rintangan kelincir menurun. •
Rintangan kelincir yang rendah sebahagian besarnya disebabkan
oleh kesan pelinciran dan sesaran selaput air di antara muka tayar dengan turapan. •
Kesan yang lebih ketara dirasakan apabila laju kenderaan dan
kedalaman air meningkat. Ketika bergerak dengan deras, lapisan air cuba merintang daripada disesar. Satu baji air terbentuk pada antara muka. •
Komponen tegak daya rintangan lama-kelamaan akan mengangkat
tayar dan seterusnya mengurangkan luas kawasan sentuhan antara tayar dengan turapan sehingga akhirnya tayar terangkat terus dari permukaan. •
Apabila keadaan begini berlaku, kenderaan dikatakan sedang
menyatah air. Oleh sebab itulah permukaan jalan raya dikamberkan untuk
menghalang
air
daripada
bertakung
supaya
fenomena
penyatahan air tidak berlaku.
SUHU •
Suhu mempengaruhi sifat mekanik bahan berbitumen, khususnya kekuatan.
•
Apabila suhu bertambah, kekuatan bahan berbitumen menurun lalu menyebabkan lebih banyak beban disalurkan ke bahagian lapisan bawah. Jika kuantiti bitumen di dalam campuran berlebihan, suhu tinggi dapat mencetuskan masalah pembengkakan (fatting up).
•
Beban tayar memaksa keseluruhan agregat masuk dan terbenam di dalam pengikat dan menyebabkan kehilangan kedua-dua tekstur mikro dan makro.
11
Suhu mempengaruhi prestasi turapan tegar juga, khusunya
•
prestasi papak konkrit. Konkrit mengembang apabila suhu meningkat dan mengecut apabila suhu menurun. Untuk menyelesaikan masalah ini, beberapa jenis sambungan
•
dibina pada turapan tegar.
UJIAN JALAN SKALA PENUH DI TAPAK
UJIAN JALAN TRRL •
Pada tahun 1957 di United Kingdom, Transport and Road
Research Laboratory (TRRL) telah melancarkan satu ujian reka bentuk turapan skala penuh di Alconbury Hill, Huntingdonshire. •
Panjang seksyen ujian turapan konkrit sahaja lebih kurang 1500 m,
mengandungi 35 seksyen ujian, dan merupakan sabahagian daripada jalan raya yang menghubungkan London dengan Edinburgh. •
Penelitian data yang diperoleh daripada percubaan skala penuh
seperti ini telah digunakan untuk menyemak dan merumuskan tatacara serta kaedah reka bentuk turapan, seperti yang termaktub di dalam Road Note 29. •
Kebanyakan
turapan
di
United
Kingdom
direka
bentuk
berdasarkan kaedah yang diberikan di dalam buku panduan Road Note 29 ini.
UJIAN JALAN AASHO •
Satu lagi contoh ujian skala penuh besar-besaran telah dilancarkan
di Amerika Syarikat oleh Association of State Highway Officialc (AASHO).
12
•
Tapak ujian ini terletak di Ottawa, Illinois. Berbeza daripada Ujian
Jalan TRRL, beberapa seksyen ujian memang khusus dibina untuk tujuan ujian dan tidak membentuk sebahagian daripada jalan raya sedia ada. •
Seksyen yang dikaji berbentuk gelung 4 lorong, dan terdapat enam
gelung kesemuanya. •
Hasil penemuan daripada Ujian Jalan AASHO ini telah banyak
memberi sumbangan terhadap reka bentuk turapan, bukan sahaja di Amerika Syarikat tetapi di tempat-tempat lain juga. •
Banyak kaedah reka bentuk turapan boleh lentur menggunakan
nilai faktor setaraan yang dirumuskan daripada Ujian Jalan AASHO ini untuk menukarkan tiap-tiap beban gandar menjadi jumlah laluan gandar piawai (8200 kg) yang setara sebelum lengkung reka bentuk digunakan.
KAEDAH REKA BENTUK TURAPAN BOLEH LENTUR
•
Kaedah reka bentuk turapan boleh lentur digolongkan kepada dua kategori, iaitu; kaedah separa ghalib kaedah rasional,analisis atau teori
•
Kebanyakkan reka bentuk turapan masih menggunakan tatacara ghalib yang didasarkan kepada pengalaman. Tatacara reka bentuk dibuat dengan merujuk prestasi sebenar stuktur turapan sedia ada berdasarkan
13
ujian jalan yang sebenarnya yang telah dilaksanakan oleh AASHO DAN TRRL. •
Tatacara reka bentuk rasional masih kurang digunakan dengan meluas kerana tatacara yang sedemikian masih lagi dalam peringkat penyelidikan.
KAEDAH REKA BENTUK GHALIB
•
Kaedah ghalib berasaskan pengalaman di samping data ujian skala penuh ke atas jalan raya sedia ada di tapak serta uji kaji makmal subgred dan bahan turapan.
•
Tebal turapan dikaitkan dengan keputusan sukatan kualiti subgred,bahan turapan dan beban lalu lintas.
•
Tiap- tiap jalan raya ujian dibahagikan kepada beberapa seksyen pendek. Ketebalan dan jenis satu atau lebih daripada satu lapisan diubahsuaikan.
•
Semenjak jalan raya mula dibuka kepada lalu lintas, prestasi sesebuah seksyen turapan diperhatikan. Keputusan ujian ke atas ratusan seksyen seumpama ini digabungkan untuk dijadikan asas tatacara reka bentuk turapan.
•
Jelasnya kaedah ini didasari oleh ujikaji semata- mata dan tidak melibatkan teori. Kaedah Indeks kumpulan, Road Note 29 dan Road Note 31 termasuk dalam kategori ini.
KAEDAH INDEKS KUMPULAN
14
•
Berdasarkan maklumat taburan saiz zarah,had cecair dan indeks
keplastikan sesuatu kumpulan tanah subgred diberikan nombor indeks, GI berasaskan persamaan dibawah :
GI = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd
Dimana ;
a dan b = melambangkan peratus tanah yang melepasi ayak piawai tertentu c dan d = melambangkan had cecair dan indeks keplastikan tanah.
•
Subgred dan lalu lintas masing – masing digolongkan kepada lima
kategori dan tiga kategori. Berpandukan kategori subgred dan lalu lintas,ketebalan turapan dapat dikenal pasti daripada lengkung yang disediakan.
KAEDAH ROAD NOTE 29
•
Tatacara reka bentuk turapan menurut Road Note 29, yang
dirumus oleh TRRL,digunakan secara meluas di serata dunia. •
Jabatan Kerja Raya Malaysia pernah menggunakan kaedah ini
pada masa lalu. Konsep gandar piawai setara digunakan. •
Berat gandar piawai ialah 80 kN atau 8200 kg. Kenderaan
perdagangan didefinisikan sebagai kenderaan yang berat tanpa muatannya melebihi 1500 kg. Kesan pemusnahan kereta penumpang sangat kecil dan diabaikan.
15
Sebelum kaedah Road Note 29 digunakan data berikut
hendaklah dikenal pasti terlebih dahulu :
Hayat reka bentuk turapan Jumlah kenderaan perdagangan selorong pada setiap arah dalam masa sehari pada waktu pembinaan dan kadar pertumbuhannya. Jenis serta ciri tanah subgred Aras air bumi •
Hayat reka bentuk ialah jangka masa tertentu yang tidak memerlukan pembaikan struktur atau penguatan semula turapan untuk melanjutkan usianya. Hayat reka bentuk selama 20 tahun disarankan.
Jadual 1.3 Saranan Aliran Lalu Lintas untuk reka bentuk jalan di kawasan perumahan
Anggaran
kadar
aliran
lalu
lintas kenderaan perdagangan Jenis jalan raya
setiap
hari
(dalam
setiap
arah)pada waktu pembinaan Jalan mati dan jalan raya di kawasan perumahan yang kecil
10
Jalan terus dan laluan khas bas yang melibatkan 25 kenderaan
75
awam setiap hari dalam setiap arah Jalan terus utama bersama laluan khas bas yang membawa antara 25 – 50 kenderaan perkhidmatan
175
awam setiap arah
16
Pusat membeli – belah utama di kawasan pembangunan yang membawa kenderaan punggah dan jalan terus utama yang membawa
350
lebih daripada 50 kenderaan perkhidmatan awam setiap hari dalam setiap arah
•
Anggaran jumlah bertokok gandar piawai Laksanakan satu
tinjauan lalu lintas untuk mendapatkan jumlah kenderaan perdagangan setiap hari dalam satu arah perjalanan dan kadar pertumbuhannya. •
Data bancian lalu lintas jalan raya kecil kawasan perumahan dan
sebagainya sukar diperoleh . Nilai yang disyorkan terdapat di dalam jadual 1.3. •
Berdasarkan maklumat jumlah kenderaan perdagangan setiap hari
searah, jadual 1.4 boleh dirujuk untuk menentukan nilai faktor penukaran yang bersesuaian.
Jadual 1.4 Faktor penukaran untuk mendapatkan jumlah gandar piawai yang setara
Jenis jalan raya
Jumlah Gandar Jumlah Gandar
Jumlah Gandar
Setiap
Piawai Setiap
Piawai Setiap
kenderaan
Gandar
Kenderaan
perdagangan
Perdagangan
Perdagangan
(a)
(b)
(a) x (b)
17
Lebuh raya dan jalan raya yang direka bentuk untuk membawa lebih daripada 1000 kenderaan
2.7
0.4
1.08
2.4
0.3
0.72
2.25
0.2
0.45
perdagangan setiap hari dalam setiap arah pada waktu pembinaan Jalan raya direka bentuk untuk membawa 250 – 1000 kenderaan perdagangan setiap hari dalam setiap arah pada waktu pembinaan Semua jln yang lain
•
Jumlah bertokok kenderaan perdagangan didarabkan dengan
faktor penukaran ini untuk mendapatkan nilai jumlah bertokok gandar piawai (JBGP) yang bakal ditanggung oleh lorong perlahan sepanjang hayat reka bentuknya.
18
Terdapat turapan yang membawa lalu lintas khusus yang
•
berat gandar dan kekerapan laluannya sepanjang hayat reka bentuk dapat dianggarkan dengan agak tepat, contohnya jalan persendirian di kawasan industri. Faktor setaraan yang diperoleh daripada uji kaji jalan
•
AASHO lihat jadual 1.5, digunakan sebagai factor pendarab untuk mendapatkan JBGP.
Jadual 1.5 Faktor setaraan dan luas pemusnahan pelbagai beban gandar
Beban gandar kg
Faktor setaraan (Ib)
19
•
910
(2000)
0.0002
1810
(4000)
0.0025
2720
(6000)
0.01
3630
(8000)
0.04
4540
(10000)
0.08
5440
(12000)
0.2
6350
(14000)
0.3
7260
(16000)
0.6
8160
(18000)
1.0
9070
(20000)
1.6
9980
(22000)
2.4
10890
(24000)
3.6
11790
(26000)
5.2
12700
(28000)
7.2
13610
(30000)
9.9
14520
(32000)
13.3
15420
(34000)
17.6
16320
(36000)
22.9
17230
(38000)
29.4
18140
(40000)
37.3
19070
47
19980
58
20880
72
21790
87
Kekuatan subgred Nilai NGC menjadi petunjuk kekuatan subgred.
Nilai NGC ditentukan sama ada melalui ujian NGC terus atau dengan memetik nilai daripada data yang diberikan di dalam jadual 1.6. Jika perlu,ujian NGC dilakukan ke atas tanah yang telah dipadatkan pada kandungan lembapan semula jadi.
20
Jadual 1.6 Anggaran nilai nisbah galas california
Jenis tanah
Indeks keplastikan Nisbah galas California (peratus) bagi kedalaman air bumi di bawah aras bentukan Melebihi 600 mm
600 mm atau
70
2
kurang 1
60
2
1.5
50
2.5
2
Tanah liat
40 30
3 5
2 3
berkelodak Tanah liat
20
6
4
berpasir Kelodak Pasir (bergred
10 Tak plastik
7 2 20
5 1 10
buruk) Pasir ( bergred
Tak plastik
40
15
baik) Kelikir berpasir
Tak plastik
60
20
Tanah liat padat
(bergred baik)
•
Ketebalan dan bahan subtapak Ketebalan subtapak yang
bergantung pada nilai NGC subgred dan JBGP. •
Reka bentuk turapan tirus berpandukan Road Note 29. •
Road Note 29 menyediakan kaedah reka bentuk turapan
tirus untuk mengambil kira pengurangan pembebanan kenderaan perdagangan di atas lorong laju. •
Turapan direka bentuk untuk menanggung kenderaan
perdagangan di atas lorong perlahan.
21
•
Namun begitu dalam kes lebuh raya terbahagi kepada 4
lorong atau lebih lorong perlahan membawa antara 70% - 90% kenderaan perdagangan. •
Tebal lorong laju dianggap bersamaan dengan tebal lorong
perlahan. Oleh sebab lorong laju kurang membawa kenderaan perdagangan,maka ketebalannya melebihi yang diperlukan atau lebih reka bentuk. •
Dalam keadaan begini dari sudut ekonomi turapan lebih baik
ditiruskan untuk mengambil kira pengurangan pembebanan kenderaan perdagangan di atas lorong laju.
Langkah reka bentuk dirumuskan seperti berikut :
•
Tetapkan jumlah kenderaan perdagangan sehari selorong yang akan menggunakan jalan sebaik sahaja jalan itu dibuka kepada lalu lintas.
Tentukan jumlah bertokok kenderaan barangan (satu hala sahaja) yang dianggarkan akan menggunakan jalan sepanjang hayat reka bentuk turapan.
Tukarkan nilai yang diperoleh daripada langkah diatas menjadi jumlah bertokok gandar piawai yang setara.
Berdasarkan maklumat NGC subgred dan jumlah bertokok gandar piawai setara,pastikan ketebalan lapisan subtapak.
Tetapkan ketebalan lapisan tapak jalan dan lapisan permukaan.
Untuk kes jalan utama yang mempunyai lebih daripada satu lorong sehala,pertimbangkan sama ada keuntungan secara menyeluruh dapat diperoleh atau tidak jika keratan rentas turapan direka bentuk secara tirus.
KAEDAH ROAD NOTE 31
22
•
Road Note 31 dirumuskan untuk reka bentuk turapan boleh lentur di negara membangun yang terletak dalam kawasan beriklim tropika dan subtropika di mana isipadu lalu lintas pada sesetengah jalan rayanya adalah rendah.
•
Konsep pembebanan lalu lintasnya adalah sama seperti konsep pembebanan lalu lintas bagi Road Note 2.
•
Walaubagaimanapun, tatacara bagi Road Note 31 hanya boleh digunakan pada jalan raya yang membawa kurang daripada 1500 kenderaan perdagangan setiap hari pada satu lorong semasa pembinaan.
•
Kelainan realiti antara keadaan lembapan subgred jalan raya di zon beriklim sederhana dan zon beriklim tropika diambil kira. Reka bentuk turapan menurut tatacara kaedah ini mengizinkan turapan direka bentuk dan dibina secara berperingkat.
•
Dari segi skop penggunaan, perbezaan antara Roan Note 31 dengan Road Note 29 dapat disimpulkan seperti yang berikut:
i.
Road Note 31 digunakan untuk mereka bentuk turapan boleh lentur di kawasan tropika dan subtropika, iaitu untuk negara yang sedang membangun.
ii.
Jumlah kenderaan perdagangan sehari searah pada setiap lorong pada masa pembinaan tidak melebihi 1500 buah.
iii.
Kadar pertumbuhan maksimum lalu lintas adalah tinggi, iaitu 20%.
iv.
Hayat reka bentuk maksimum turapan dihadkan kepada 20 tahun. Hayat reka bentuk yang disarankan pula adalah 10 tahun.
v.
Road Note 31 menyediakan kaedah reka bentuk pembinaan berperingkat.
Hayat Reka Bentuk. •
Hayat reka bentuk yang singkat iaitu selama 10 tahun, disyorkan kerana kadar
pertumbuhan
lalu
lintas
perdagangan
di
Negara
sedang
membangun bukan sahaja tinggi, tetapi juga sukar dianggar dengan tepat.
23
•
Maka, pembinaan turapan yang sangat tebal untuk menampung lalu lintas pada tahun ke-20, contohnya, tidak menjimatkan jika dilihat dari sudut ekonomi.
•
Turapan seumpama ini biasanya dibina secara berperingkat-peringkat.
Pembebanan Lalu Lintas. •
Seperti Road Note 29, Road Note 31 juga mengabaikan kesan pemusnahan kereta penumpang.
•
Hanya kenderaan perdagangan yang berat tanpa muatannya melebihi 1500kg sahaja diambil kira untuk direka bentuk.
•
Jumlah bertokoknya dapat diperoleh daripada rajah 1.7 setelah hayat reka bentuk dan kadar pertumbuhan lalu lintas dikenal pasti.
•
Jika diperhatikan, rajah tersebut berpadanan dengan lalu lintas harian permulaan sebanyak 100 kenderaan.
•
Jumlah bertokok untuk aliran lain hendaklah dikadarkan untuk mengambil kira hakikat ini.
•
Nilai jumlah bertokok kenderaan perdagangan ini mestilah ditukarkan menjadi jumlah bertokok gandar piawai.
•
Faktor setaraan yang diterbitkan daripada Ujian Jalan AASHO boleh juga digunakan.
24
RAJAH 1.7: Hubungan antara Jumlah Bertokok Kenderaan Perdagangan Semasa Hayat Reka Bentuk dan Kadar Pertumbuhan.
Kekuatan Subgred. •
Kekuatan subgred terpadat (daripada anggaran nilai Nisbah Galas Californianya) bergantung kuat pada jenis dan kandungan lembapan tanah.
•
Apabila turapan (andaikan tak boleh telap air) di bina di atas aras bentukan, kandungan subgred di bawahnya lama kelamaan meningkat ke tahap muktamad.
25
•
Nilai NGC pada kandungan lembapan tertinggi harus dikenal pasti untuk tujuan reka bentuk.
•
Oleh sebab kandungan lembapan ini dipengaruhi oleh kedudukan aras air bumi dan juga keadaan cuaca tempatan, maka Road Note 31 membahagikan subgred kepada tiga kategori, iaitu: i.
Subgred yang air buminya cetek.
ii.
Subgred yang air buminya dalam dan hujan tahunan melebihi 250mm.
iii.
Subgred yang aras air buminya dalam dan hujan tahunan bersamaan atau kurang daripada 250mm (kawasan kering).
•
Setelah kandungan lembapan dipastikan, ujikaji NGC pada
kandungan lembapan ini perlu dilaksanakan bagi mendapatkan nilai NGC subgred. •
Nilai NGC ini digunakan untuk tujuan mereka bentuk ketebalan
lapisan. •
Walau bagaimanapun, jika turapan telap air, maka kekuatan
subgred dalam kategori satu dan dua di atas harus dianggar berdasarkan NGC tanah tepu. •
Untuk semua kategori subgred, jika taida kepakaran dan radas,
nilai NGC subgred ditaksir daripada jadual 1.8.
26
Dalam Air Bumi dari Aras Bentukan (m) 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 5.0 7.0
Pasir
Nilai NGC Minimum (Peratus) Tanah Tanah Tanah Liat
Tanah
Tak
Liat
Liat
Berkelodak
Liat Jati
Plastik
Berpasir
Berpasir
IP = 30
IP > 40
IP = 10
IP = 20
5 6 8 8 8 25 25 25 25
4 5 6 7 8 8 8 8 8
3 4 5 5 6 7 8 8 8
2 3 3 3 4 4 4 5 7
8 25 25 25 25 25 25 25 25
Kelodak
1 2 Ujikaji dalam makmal perlu dilaksanakan
Catatan : IP = Indeks Keplastikan.
JADUAL 1.8: Anggaran Nisbah Galas California pada Subgred.
Ketebalan Subtapak. •
Tebal subtapak di atas subgred yang nilai NGC-nya bersamaan atau kurang daripada 7% diberikan dalam rajah 1.9.
•
Jika NGC subgred di antara 8% dengan 24%, tebal minimum subtapak ialah 100mm. lapisan subtapak tidak wujud jika NGC subgred bersamaan dengan atau melebihi 25%.
•
Bagi JBGP yang melebihi 0.5 juta, jurutera boleh memilih binaan berperingkat. Tebal subtapak dapat dipastikan dengan menggunakan garisan NGC yang tidak putus-putus seperti dalam rajah 1.9. bagi binaan biasa (JBGP > 0.5 juta), garisan NGC putus-putus digunakan.
•
Nilai NGC bahan subtapak yang boleh diterima tidak harus kurang daripada 25%.
27
RAJAH 1.9: Carta Reka Bentuk Turapan Bolah Lentur.
28
Tebal Tapak Jalan dan Lapisan Permukaan. Tebal tapak dinyatakan terus dalam rajah 1.12, iaitu 150mm jika JBGP
•
kurang daripada 0.5 juta dan dandanan permukaan untuk lapisan permukaan. Jika jumlah lalu lintas melebihi 0.5 juta gandar piawai, pereka bentuk
•
boleh mereka bentuk untuk JBGP maksimum sekarang atau membina jalan raya secara berperingkat-peringkat. Dalam alternatif pertama, tebal lapisan tapak dan permukaan masing-
•
masing ialah sama ada 150mm dan 50mm atau 200mm dan dandanan permukaan duaan. Untuk kes binaan berperingkat, tebal tapak dan permukaan ialah 150mm
•
dan dandanan permukaan duaan. Apabila jumlah lalu lintas mencapai 0.5 juta, tebal turapan ditambah melalui satu daripada dua pilihan yang berikut:
i.
Tebal lapisan permukaan berbitumen = 50mm.
ii.
Tebal lapisan batu terhancur dan dandanan permukaan duaan = 75mm.
KAEDAH TEORI •
Kaedah Teori ini juga : •
Dikenali sebagai pendekatan ‘analisis’, ‘reka bentuk struktur’ atau
‘rasional’. •
Seperti reka bentuk unsur struktur bangunan juga, tiap-tiap lapisan
turapan dikadarkan supaya tegasan dan terikan genting tidak mengatasi had keupayaan bahan yang dipilih.
29
•
Jika tidak, ketebalan dan jenis bahan struktur diubahsuaikan
sehingga kesemua tegasan, terikan dan ubah bentuk yang kritis berada dalam had yang dibenarkan. •
Hubungan ini digunakan untuk mengaitkan pembebanan dengan
sebuah model turapan, dan akhirnya dengan kriteria kegagalan yang ditentukan pada peringkat awal lagi. •
Lima tahap yang terlibat diringkaskan seperti yang berikut:
i.
Mengambil kira pembebanan yang bakal ditanggung oleh
turapan sepanjang hayat reka bentuk serta keadaan alam sekitar. ii.
Mengandaikan sebuah model struktur turapan yang telah dikenal pasti jenis bahan, tebal dan jumlah lapisannya.
iii.
Menganalisis dan mendapatkan ciri-ciri genting bahan melalui ujian makmal.
iv.
Mengira tegasan dan terikan yang muncul dalam turapan dan membandingkannya dengan tegasan genting yang mampu ditanggung oleh bahan.
v.
Menganggapkan suatu model turapan baru (ketebalan dan
ciri bahan) jika tegasan dan terikan yang dikira terlalu tinggi atau terlalu rendah, dan mengulang langkah 3 dan 4 sehingga reka bentuk yang memuaskan diperoleh.
•
Kaedah analisis memerlukan penilaian taburan tegasan dan terikan
dan kadang kala memerlukan pesongan secara teori. •
Namun begitu, kaedah ini kadang kala turut melibatkan ujian
makmal ke atas subgred atau bahan turapan. •
Percubaan terawal yang menghitung secara teori taburan tegasan
dalam turapan telah dibuat oleh Boussinesq dalam tahun 1885 berdasarkan teori keanjalan mudah.
30
•
Dalam analisis, turapan dan subgred diandaikan membentuk
sebuah struktur tak terhingga yang satu, homogen, anjal dan isotropik. Nilai modulus keanjalan tanah dan turapan, E , dianggap seragam.
•
Berdasarkan andaian ini, tegasan tegak, σ 2, dan tegasan datar, σ x, pada sebarang titik dalam turapan, rujuk rajah 1.10, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah, iaitu:
σ2=[1–
z3
]
(a2 + z2)3/2
σ x = P [ 1 + 2µ - 2z(1 + µ) 2
•
(a2 + z2)1/2
+
z3
]
(a2 + z2)3/2
Dengan P ialah tekanan seunit luas (tekanan sentuhan), a ialah jejari plat berbeban bulat (luas kawasan sentuhan diandaikan berbentuk bulat), z ialah kedalaman, dan µ ialah nisbah Poisson.
RAJAH 1.10: Tegasan yang Bertindak Di Atas Unsur Sebagai Akibat Beban Titik.
31
•
Seterusnya, tegasan ricih maksimum dapat ditentukan. Tebal turapan yang mencukupi, h, disediakan supaya tegasan ricih pada antara muka turapan dan sungred tidak melampaui tegasan ricih tanah subgred.
•
Dalam pendekatan Boussinesq, wujud beberapa banyak andaian yang tidak dapat menepati kenyataan sebenar.
•
Konsep satu bahan yang tak terhingga tidak selaras dengan falsafah reka bentuk turapan, iaitu meletakkan bahan kuat di atas tanah subgred supaya tanah subgred dilindungi daripada beban lalu lintas.
•
Turapan sebenar pula terdiri daripada tindihan beberapa lapisan dan bahan pada tiap-tiap lapisan mempunyai nilai modulus keanjalan yang tersendiri.
•
Maka itu, andaian bahawa nilai E seragam untuk semua bahan adalah tidak benar. Andaian bahawa tanah bersifat homogen dan juga kenyal sempurna adalah tidak tepat.
•
Perkembangan selanjutnya berjalan lancar berikutan dengan penemuan penyelesaian
secara
berkomputer
kerana
teori
analisis
turapan
melibatkan jumlah lelaran dan kiraan matematik yang banyak dan rumit. •
Analisis turapan berbilang lapisan telah berkembang daripada kajian awal yang dibuat oleh Burmister dalam tahun 1943. Burmister mencadangkan bahawa dua lapisan, lapisan terhingga di atas (melambangkan turapan, iaitu lapisan permukaan, tapak jalan dan subtapak), disokong oleh lapisan setara tak terhingga (tanah subgred).
•
Model turapan Burmister ditunjukkan dalam rajah 1.11 dengan h ialah tebal turapan,E 1 adalah modulus keanjalan turapan, dan E2 adalah modulus keanjalan subgred.(menurut pendekatan Boussinesq, E 1 = E 2)
32
RAJAH 1.11: Model Turapan Menurut Burmister
•
Burmister telah menerbitkan beberapa beberapa persamaan untuk pesongan dan tegasan bagi sistem struktur dua dan tiga lapisan.
•
Walau bagaimanapun,
beliau
hanya menyediakan
penyelesaian
persamaan pesongan persamaan struktur dua lapisan sahaja. •
Persamaan ini
menentukan
pesongan permukaan,
δ,
di
bawah
pertengahan kawasan berbeban ialah:
δ = 1.5 PaF w E2 (untuk turapan boleh lentur)
δ = 1.18 PaF w E 2 (untuk turapan tegar)
•
F w adalah factor pesongan yang bergantung pada nilai h dan E 1 /E 2 .
•
Nilai F w dapat diperoleh daripada carta yang disediakan oleh Burmister.
•
P ialah tekanan tayar, manakala a adalah jejari kawasan sentuhan.
•
Dengan mengehadkan magnitude pesongan kepada nilai yang boleh diterima, maka tebal turapan, h, dapat ditentukan.
•
Bumister mengehadkan pesongan sebanyak 5mm bagi turapan boleh lentur dan 1mm bagi turapan tegar.
•
Seperti pendekatan Boussinesq, pendekatan ala Burmidter melahirkan tebal turapan kiraan yang melebihi tebal sebenar.
•
Namun
begitu,
kedua-dua
pendekatan
menunjukkan
kepentingan
kekukuhan turapan dalam mengawal tegasan pada subgred.
33
•
Konsep tersebut telah dikembangkan untuk analisis sistem turapan 3, 4, 5, 6 lapisan. Secara umumnya, pembebanan, criteria kegagalan dan sifat bahan
•
digabungkan dalam analisis yang menjadi semakin mudah dengan bantuan komputer. •
Susunan tiga lapisan tipikal ditunjukkan dalam rajah 1.12. bagi turapan boleh lentur, lapisan 1 melambangkan bahagian bahan bitumen, lapisan 2 melambangkan lapisan tapak jalan dan subtapak yang tak terikat dan lapisan terakhir adalah subgred.
RAJAH 1.12: Model Struktur Turapan Tiga Lpis
•
Tegasan dan terikan dalam sistem ini dianalisis dan dipersembahkan di dalam beberapa jadual. Untuk memudahkan lagi usaha menentudalaman, satu siri graf telah disediakan oleh Peattie.
•
Sebelum jadual ataupun graf digunakan, empat parameter iaitu a, H, K 1 dan K 2 mesti dikira terlebih dahulu.
•
Setelah itu, nilai teori dapat ditentukan: i.
Tegasan dan terikan mampatan tegak pada bahagian atas subgred dan lapisan tak terikat.
ii.
Tegasan tegak dan datar pada bahagian bawah lapisan berbutir tak terikat.
34
iii.
Tegasan tegangan datar pada bahagian bawah lapisan terikat berbitumen.
iv.
Pesongan permukaan.
•
Nilai teori di atas kemudiannya dibandingkan dengan tegasan reka
bentuk yang mampu ditanggung oleh bahan dalam lapisan yang tebalnya telah ditentukan terlebih dahulu. •
Penilaian ciri bahan adalah satu langkah yang agak kritis dalam
kaedah analisis. •
Satu kriteria reka bentuk diperlukan merupakan ubah bentuk atau
pesongan berkekalan dan retakan akibat penggunaan secara berulang beban lalu lintas. •
Magnitud pesongan diminimumkan dengan mengehadkan tegasan
maksimum dalam turapan. •
Tegasan yang diizinkan dapat dikenal pasti daripada turapan sedia
ada yang menunjukkan prestasi yang baik. •
Selain
itu,
kriteria
tegasan
subgred
di
ambil
kira
untuk
mengehadkan pesongan berkekalan turapan. •
Ulangan beban lalu lintas menyebabkan retakan permukaan
sebagai akibat kegagalan lesu bahan berbitumen. •
Jumlah beban berulang, N , yang diperlukan untuk memulakan dan
menyiarkan retakan dinyatakan oleh persamaan:
N = C [ 1 / ε ]m
•
Dengan ε adalah terikan tegangan kenaan maksimum, sementara C dan m ialah pemalar yang bergantung pada jenis dan komposisi campuran berbitumen.
•
Untuk menyelamatkan turapan daripada kegagalan lesu, pastikan bahawa nilai ε tidak dilampaui. Kesimpulannya, kriteria terikan tegangan dianalisis untuk mengambil kira keadaan lesu dalam lapisan berbitumen.
35
•
Antara contoh kaedah teori termasuklah Kaedah Shell, Kaedah Kentucky dan Kaedah Chevron.
•
Oleh sebab pendekatan teori adalah sangat kompleks, hanya garis kasar Kaedah Shell sahaja akan diketengahkan.
KAEDAH SHELL. •
Satu kaedah reka bentuk turapan telah dikemukakan daripada kajian makmal yang dijalankan oleh Syarikat Petroleum Antarabangsa Shell.
•
Pada peringkat awal, iaitu dalam tahun 1963, tatacara reka bentuk dibuat dengan merujuk beberapa carta reka bentuk. Dan dalam tahun 1978, terbitlah Shell Pavement Design Manual .
•
Kriteria reka bentuk ialah kegagalan lesu sebagai akibat daripada ulangan tegasan lenturan.
•
Turapan yang terdedah kepada kegagalan lesu akan retak atau merekah.
•
Kemunculan retak ini berkait rapat dengan jumlah bertokok terikan sisi yang mengakibatkan ubah bentuk.
•
Komputer digunakan untuk mengira tegasan dan terikan dalam struktur turapan yang dianggap terdiri daripada satu sistem pelbagai lapisan yang kenyal.
•
Tatacara reka bentuk melibatkan pemilihan tebal setiap lapisan supaya terikan yang muncul akibat pembebanan lalu lintas pada titik genting mampu ditanggung oleh beban.
•
Dalam Shell Pavement Design Manual, beberapa carta reka bentuk telah diterbitkan, yang meliputi pelbagai keadaan subgred dan lalu lintas.
•
Seperti biasa, pereka bentuk memerlukan maklumat seperti sifat bahan, kekuatan subgred dan pembebanan lalu lintas.
•
Walau bagaimanapun, dalam usaha menghasilkan kaedah reka bentuk, beberapa keputusan
utama
daripada
Ujian
Jalan
AASHO
boleh
dimanfaatkan. Ini termasuklah:
Konsep beban gandar yang setara. 36
Hubungan antara kebolehgunaan dengan kedalaman kesan roda.
•
Dalam tahun 1987, tatacara reka bentuk ketebalan turapan boleh
lentur yang melibatkan penggunaan carta reka bentuk telah diganti dengan satu perisian komputer BISAR-PC yang boleh digunakan pada komputer peribadi IBM atau jenis yang serasi dengannya. •
Shell sedang giat memperkembangkan perisian ini supaya lebih
mudah digunakan.
BANDINGAN ANTARA KAEDAH TEORI DENGAN KAEDAH GHALIB.
•
Oleh sebab Kaedah Ghalib melibatkan kos yang tinggi, maka Kaedah Teori kian menjadi popular. Kemasyhuran kaedah teori disemarakkan oleh penemuan komputer.
•
Dengan itu, model turapan yang lebih menepati turapan sebenar dapat dikaji dengan bantuan komputer.
•
Kaedah teori tidak melibatkan ujian turapan skala penuh yang mahal dan memakan masa yang panjang sebelum rumusan dapat dibuat.
•
Pada masa yang sama, penggunaan dan pendedahan turapan kepada jenis bahan, pembebanan dan persekitaran yang baru tidak dikongkong oleh parameter yang telah ditetapkan dalam ujian skala penuh.
•
Ini lebih nyata dengan meningkatnya isipadu dan beban lalu lintas yang amat ketara dan penemuan bahan baru sejak kebelakangan ini. Kaedah teori ini juga tidak terikat dengan keadaan; ertinya kaedah ini boleh digunakan di mana-mana sahaja.
37
REKA BENTUK TURAPAN BOLEH LENTUR BERPANDUKAN TATACARA JKR
•
Kaedah rekabentuk tatacara JKR Malaysia digunakan dengan meluas bagi merekabentuk struktur turapan jalan raya di Malaysia.
•
Rekabentuk ketebalan struktur turapan mengambil guna nomograf yang dirumuskan daripada Uji Kaji Jalan AASHO.
•
Kaedah rekabentuk menyediakan ruang untuk menyemak sama ada muatan lebuh raya pada penghujung hayat rekabentuk telah dilampaui atau tidak.
•
Tebal turapan bergantung pada nilai NGC dan JBGP. Oleh sebab rekabentuk turapan struktur diasaskan kepada keputusan Uji Kaji Jalan AASHO, maka berat struktur piawai sebanyak 8200 kg digunakan.
•
Sebelum rekabentuk dilaksanakan, data yang berikut perlu dipungut terlebih dahulu: i.
Hayat rekabentuk.
ii.
Hierarki jalan menurut pengelasan JKR.
iii.
Purata isipadu lalulintas harian pada masa jalan raya mula dibuka.
iv.
Peratus kenderaan perdagangan.
v.
Kadar pertumbuhan lalulintas tahunan.
vi.
Nilai NGC subgred.
vii.
Keadaan rupa bumi.
38
HAYAT REKABENTUK •
Hayat rekabentuk selama 10 tahun adalah disarankan. Hayat
rekabentuk bermula dari masa jalan raya mula-mula dibuka kepada lalulintas hinggalah apabila kerja penguatan semula turapan diperlukan. •
Istilah hayat rekabentuk tidak harus dikelirukan dengan jangka
masa penggunaan atau umur turapan. •
Melalui kerja penyenggaraan dan penindihan atas, jangka masa
penggunaan jalan dapat dilanjutkan untuk selama-lamanya. •
Kaedah Road Note 29 mengesyorkan hayat rekabentuk selama 20
tahun. •
Walau bagaimanapun, seperti Kaedah Road Note 31, hayat
rekabentuk selama 10 tahun diambil guna oleh sebab jangka masa ini dianggap lebih berfaedah dari segi ekonomi.
ANGGARAN LALULINTAS UNTUK REKABENTUK KETEBALAN
•
Seperti Road Note 29 dan 31, yang berpotensi memusnahkan turapan ialah kenderaan perdagangan yang berat tanpa muatannya melebihi 1500 kg.
•
Pereka bentuk haruslah mengenal pasti terlebih dahulu purata lalulintas harian (PLH) permulaan pada kedua-dua arah pada waktu jalan raya mula dibuka.
•
Kemudian, pereka bentuk harus mendapatkan peratusan kenderaan perdagangan tahunan, P c, dan kadar petumbuhannya, r . Jika Vo ialah jumlah kenderaan perdagangan tahunan permulaan searah, maka:
Vo = PLH x ½ x 365 x P c/100
39
•
PLH ialah purata lalulintas harian (dua arah). Jumlah bertokok kenderaan perdagangan searah V c, sepanjang hayat rekabentuk dapat dikira daripada persamaan yang berikut:
Vc = Vc[(1 + r)x – 1] R
•
Vc ialah jumlah bertokok kenderaan perdagangan searah selama x tahun, Vo ialah jumlah kenderaan perdagangan tahunan pada waktu jalan raya mula dibuka, r ialah kadar pertumbuhan lalulintas (perpuluhan), dan x ialah hayat rekabentuk (tahun).
•
Untuk menyelaraskan lalulintas perdagangan yang bercampur baur, konsep beban gandar piawai setara digunakan.
•
Anggaran jumlah beban lalulintas yang bakal melalui turapan boleh didarab dengan faktor setaraan tertentu untuk menentukan jumlah bertokok gandar piawai seberat 8200 kg yang meninggalkan kesan yang setara ke atas turapan.
•
Nilai faktor setaraan dapat diperoleh daripada rumusan ujian jalan AASHO. Jika ukur beban gandat tidak kedapatan, maka anggaran jumlah bertokok gandar piawai 8200 kg sepanjang hayat rekabentuk dapat diperolehi daripada hasil darab antara jumlah bertokok kenderaan perdagangan dengan faktor setaraan, e, dengan nilai e seperti yang diberikan di dalam Jadual 1.13. Maka:
JBGP = Vc x e
Peratusan Kenderaan Berat Jenis Jalan Raya
0 – 15% Tempatan
16 – 50%
51 – 100%
3.0
3.7
Utama
40
Faktor
1.2
2.0
Setaraan Jadual 1.13 Garis Panduan Pemilihan Faktor Setaraan
ANGGARAN LALULINTAS UNTUK MUATAN •
Buku panduan rekabentuk menyediakan kaedah menyemak sama ada jumlah isipadu lalulintas (perdagangan dan bukan perdagangan) pada penghujung hayat reka bentuk turapan, V x, melebihi atau tidak melebihi muatan maksimum turapan, c . Ini dibuat dengan membandingkan nilai V x dengan muatan lalulintas 24 jam sehala, C.
Vx = V1(1 + r )x
• V1 ialah lalulintas harian permulaan pada satu arah, r ialah kadar pertumbuhan lalulintas tahunan, x ialah hayat rekabentuk dan Vx ialah isipadu lalulintas searah selepas x tahun. C ialah muatan maksimum sejam searah dan diperoleh daripada persamaan berikut:
C=IXRT
•
Dengan I ialah muatan jam unggul seperti yang diberikan di dalam jadual 1.14, R ialah faktor pengurangan seperti yang diberikan di dalam Jadual 1.15 dan T ialah faktor pengurangan lalulintas seperti yang diberikan di dalam Jadual 1.16. Di dalam Jadual 1.16, Pc ialah peratus kenderaan perdagangan.
Jenis Jalan Raya
Unit Kereta Penumpang Sejam
41
Berbilang lorong 2 lorong (dua hala) 3 lorong (dua hala)
2000 tiap-tiap lorong 2000 untuk kedua-dua arah 4000 untuk kedua-dua arah
Jadual 1.14 Muatan Jam Maksimum dalam Keadaan Unggul
Lebar Lebuh Raya (m) 7.5 7.0 6.0 5.0
2.00
Lebar Bahu Jalan (m) 1.50 1.25
1.00
1.00 0.88 0.81 0.72
0.97 0.86 0.78 0.70
0.90 0.79 0.73 0.64
0.94 0.83 0.76 0.67
Jadual 1.15 Faktor Pengurangan Jalan Raya
Jenis Rupa Bumi Datar Beralun Berbukit
Rumus Faktor Pengurang T = 100/(100 + P c) T = 100/(100 + 2P c) T = 100/(100 + 5P c)
Jadual 1.16 Faktor Pengurangan Lalulintas
•
Piawaian JKR mengandaikan muatan sejam bersamaan dengan 10% muatan harian. Ertinya, nilai c melambangkan 10% daripada muatan selama 24 jam.
•
Jika C sebagai muatan harian atau muatan lalu lintas 24 jam sehala, maka:
C = 10 x c
42
•
Nilai C > Vx hendaklah dipastikan untuk menunjukkan bahawa isipadu laulintas pada penghujung hayat rekabentuk tidak melampaui kemampuan lebuh raya yang menangunggnya. Jika Vx > C atau anggaran isipadu lalulintas pada penghujung hayat rekabentuk melebihi muatan harian, C, maka jumlah tahun, n, yang diperlukan untuk mencapai muatan harian dikira melalui persamaan:
C = V(1 + r) n Atau n = log (C/V) log (1 + r)
•
C ialah muatan lalulintas 24 jam sehala, V ialah isipadu lalulintas harian sehala, dan r ialah kadar pertumbuhan tahunan lalulintas.
•
Dalam kes muatan lebuh raya dilampaui, maka isipadu tahunan malar bersamaan dengan muatan lebuh raya yang harus digunakan dari tahun lalulintas tepu dicapai sehingga penghujung hayat rekabentuk.
MENENTUKAN NILAI NGC SUBGRED •
Kekuatan subgred ditaksir melalui nilai NGCnya.
•
Ujian NGC dilaksanakan sama
ada di tapak atau di makmal ke atas
mana-mana sampel tanah yang terletak sejauh 1 m di bawah aras bentukan. •
Jumlah sampel yang cukup harus diuji.
REKABENTUK KETEBALAN
43
Setelah NGC rekabentuk dan JBGP dikenal pasti, indeks ketebalan setara
•
terpinda, TA’, diperoleh dengan merujuk nomograf carta rekabentuk ketebalan. Nomograf ini dirumuskan daripada Ujian Jalan AASHO.
•
Laksanakan langkah yang berikut: Dalam Ujian Jalan AASHO, nilai NGC subgred 3% diambil guna untuk
1.
setiap seksyen turapan yang diuji. Oleh itu, sebagai permulaan, kenal pastikan titik 1 pada garisan A yang bersamaan dengan nilai NGC 3%. 2. Pada garisan B, tentukan titik 2 yang sepadan dengan JBGP yang bakal ditampung oleh turapan. 3. Sambungkan titik 1 dan 2 menerusi satu garisan lurus dan unjurkan garisan supaya memintas titik 3 pada garisan c. Titik 3 bersamaan dengan tebal setara TA bagi nilai NGC 3%. 4.
Masukkan nilai NGC rekabentuk pada titik tertentu (titik 4) pada garisan A.
5.
Sambungkan titik 3 dan 4 menerusi satu garisan lurus. Unjurkan garisan supaya memintas garisan D pada titik 5. Bacakan nilai TA’ yang dikehendaki, iaitu yang bertepatan dengan titik 5. TA’ disebut juga nombor struktur.
Komponen Lapisan
Jenis Lapisan
penghausan dan
Konkrit terasfalt
Ciri
Pekali 1.00
pengikat Macadam
Jenis 1:
berbitumen
Kestabilan > 400
tumpat
kg
0.80
44
Tapak Jalan
Jenis 2: Kestabilan > 300
0.55
kg Kekuatan Distabilkan oleh
mampatan tak
simen
berkurang (7 hari)
0.45
30-40 kg/cm2 Agregat terhancur yang distabilkan secara mekanik Pasir, laterit, dan
Subtapak
lain-lain. Agregat terhancur Distabilkan oleh simen
NGC ≥ 80%
0.32
NGC ≥ 20%
0.23
NGC ≥ 30%
0.25
NGC ≥ 60%
0.28
Jadual 1.17 Pekali Struktur Lapisan
• Ketebalan setara terpinda, TA’ melambangkan ketebalan turapan yang diperlukan jika keseluruhan turapan diperbuat sama ada daripada campuran lapisan penghausan atau daripada tapak jalan. Jika Sn ialah pekali struktur, maka tebal tiap-tiap lapisan turapan dapat diperoleh daripada persamaan:
Sn = a1D1 + a2D2 + a3D3
• Dalam persamaan ini a 1, a2 dan a3 masing-masing ialah pekali struktur lapisan permukaan, tapak jalan, dan subtapak, seperti yang tertera di dalam Jadual 10.11. Pekali ini disebut juga pekali kekuatan relatif. D1, D2 dan D3 masing-masing merupakan anggaran ketebalan
45
lapisan permukaan, tapak jalan dan subtapak yang tebal minimumnya ditunjukkan di dalam Jadual 1.18.
Jenis Lapisan Lapisan penghausan Lapisan pengikat Berbitumen Campuran basah Tapak jalan Dirawat simen Subtapak Berbutir Dirawat simen
Ketebalan minimum (m) 4 5 5 10 10 10 15
Jadual 1.18 Ketebalan Minimum Lapisan
Gabungan ketebalan lapisan tapak jalan, asas dan subtapak yang dapat menjana nilai ketebalan setara terpinda, TA’ dapat dikenal pasti . •
Jenis bahan setiap lapisan hendaklah dipastikan, dan nilai pekali dapat ditentukan daripada Jadual 1.17.
•
Tebal tertentu bagi setiap lapisan hendaklah dianggarkan sebagai percubaan. Untuk melahirkan satu rekabentuk yang praktis,
•
Jadual 1.18 dijadikan panduan untuk menetapkan ketebalan setiap lapisan.
•
Tebal minimum lapisan berbitumen supaya terikan dan tegangan genting terdapat pada asas lapisan berbitumen ditunjukkan dalam Jadual 1.19.
Jenis lapisan
Ketebalan
Lapisan penghausan Lapisan pengikat Berbitumen Campuran basah
(cm) 4–5 5 – 10 5 – 20 10 – 20
piawai
Tebal
lapisan
tambahan (cm) 4–5 5 – 10 5 – 15 10 – 15
46
Tapak jalan Subtapak
Dirawat simen Berbutir Dirawat simen
10 – 20 10 – 30 15 – 20
10 – 20 10 – 20 10 - 20
Jadual 1.19 Ketebalan Lapisan Piawai dan Pembinaan
TA’ (cm)
Tebal Keseluruhan Minimum Lapisan
< 17.5 17.5 – 22.5 23.0 – 29.5 > 30.0
Berbitumen (cm) 5.0 10.0 15.0 17.5
Jadual 1.20 Ketebalan Minimum Lapisan Berbitumen
• Setelah itu, kirakan nilai SN. Pastikan SN > TA’.
CONTOH: Rekabentuk ketebalan sebatang jalan raya berturapan anjal berdasarkan data berikut: 1. Purata lalulintas harian permulaan pada kedua-dua arah
6800
2. Kadar pertumbuhan lalulintas
7%
3. Peratus kenderaan perdagangan
25%
4. Hayat rekabentuk jalan
10 tahun
5. Jenis subgred ialah tanah liat berkelodak 6. Kedalaman aras air bumi dari aras bentukan
3.5 m
7. Bentuk rupa bumi
datar
8. Lebar jalan
7.5 m
9. Lebar bahu jalan
2.0 m
10. Lapisan penghausan dan asas/pengikat
konkrit asfalt
47
11.Lapisan tapak
agregat terhancur
12.Lapisan subtapak
agregat terhancur
Penyelesaian 1. Tentukan jumlah kenderaan perdagangan.
PLH = 6800 pada kedua-dua arah Pc = 25% Vo = PLH (1/2 x 365 x Pc/100) Vo = 6800(1/2 x 365 x 25/100) = 310250
2. Tentukan jumlah bertokok kenderaan perdagangan searah selama hayat rekabentuk.
r = 7% = 0.07 x = 10 tahun
Vc = Vo[(1 + r )x – 1] r Vc = 310250[(1+ 0.07) 10 – 1] 0.07 = 0.429 x 10 7 3. Tentukan jumlah bertokok gandar piawai bagi lalulintas yang mempunyai pelbagai kelas. Dari Jadual 1.13, P c = 25%
maka, e = 3.0
JBGP = Vc x e = 0.429 x 10 7 x 3.0 = 1.29 x 10 7
48
4. Semakan muatan lalulintas
a. Jumlah lalulintas searah selepas ‘x’ tahun. V1 = PLH / 2 = 6800 / 2 = 3400
Vx = V1 (1 + r) x = 3400 (1+ 0.07) 10 = 6688.3 = 6689 kend/hari/lorong/arah
b. Muatan maksimum sejam searah
Dari Jadual 1.14,
I = 2000 / 2 untuk dua arah = 1000 satu arah
Dari Jadual 1.15,
Lebar jalan = 7.5 m, Lebar bahu jalan = 2.0 m Maka, R = 1.00
Dari Jadual 1.16,
Rupa bumi adalah datar T = 100 100 + Pc = 100 100 + 25 = 0.8 c=IxRxT = 1000 x 1.0 x 0.8 = 800
49
c. Muatan lalu lintas harian (24 jam)
C = 10 x c = 10 800 = 8000 kend/hari/lorong/arah
Oleh itu C . Vx ; 8000 > 6689 Ini
menunjukkan
menanggung
kemampuan
isipadu
lalulintas
jalan pada
raya
masih
dapat
penghujung
haya
rekabentuk.
5. Tentukan nilai NGC subgred rujuk jadual 10.6
Tanah liat berkelodak, aras air bumi 3.5 m dari aras bentukan NGC = 8%
6.
Tentukan tebal turapan setara dari Rajah 10.18, Nomograf
Kaedah menggunakan Rajah 10.18, Nomograf Hubungkan titik NGC 3% (tetap) di garisan A dengan JBGP dengan JBGP di garisan B sehingga memintas garisan C. Tebal setara (T A). Garisan A , NGC tetap = 3% Garisan B, JBGP = 1.29 x 107 Pada garisan A masukkan nilai NGC rekabentuk dan hubungkan satu garisan lurus dengan T A di garisan C yang terdahulu hingga memintas garisan D.
50
Garisan A, NGC rekabentuk = 8% Garisan C, T A = 32 cm Tentukan nilai Tebal Setara Terpinda, T A’ (dlm cm) di garisan D. Nilai TA’ adalah ketebalan turapan yang diperlukan. Garisan D, T A’ = 26.2 cm
7. Tentukan ketebalan setiap lapisan
TA’ = Sn = a 1D1 + a2D2 + a3D3
Dari Jadual 10.11 dan !0.12 Lapisan
Bahan
Pekali
a1
Konkrit berasfalt 1.00 Agregat terhancur
a2
yang
a3
secara mekanik Pasir
distabilkan 0.32 0.25
Tebal
Minimum
(cm) 9 10 10
Cubaan pertama; D1 = 12 cm, D2 = 15 cm, D3 = 18 cm Sn = 1(12) + 032(15) + 0.25(18) = 21.3 cm < 26.2 cm
Cubaan kedua; D1 = 20 cm, D2 = 25 cm, D3 = 30 cm Sn = 1(20) + 0.32(25) + 0.25(30) = 35.5 cm > 26.2 cm
•
Ini bermakna gabungan ketebalan dalam cubaan kedua dapat diterima.
51
