Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 181 untuk Jalan Akses Jembatan Suramadu

Transkripsi

1 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 181 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton Semen Ir. Sri Wiwoho Mudjanarko, MT ABSTRAK Perencanaan tebal perkerasan beton bersambung tanpa tulangan untuk jalan raya didasarkan pada: (1) Kekuatan tanah dasar yang dinyatakan dalam modulus reaksi tanah dasar (k); (2) Tebal dan jenis lapis pondasi yang diperlukan untuk melayani lalu lintas, mengendalikan pumping dan perubahan volume tanah dasar serta untuk mendapatkan keseragaman daya dukung di bawah plat; dan (3) Kekuatan beton yang dinyatakan dalam kuat lentur beton (MR). Keberhasilan perencanaan perkerasan beton, selain ditentukan oleh tebal plat juga sangat dipengaruhi oleh perencanaan sambungannya. Pada dasarnya metode-metode yang dibahas berakar dari metode AASHTO, dimana dalam mendapatkan ketebalan plat didasarkan pada prinsip total fatigue yang terjadi pada plat harus 100 %. Dengan mudahnya mendapatkan ketebalan plat dengan metode PCA tidak berarti kita harus memilih metode ini, karena dari perhitungan untuk mendapatkan ketebalan plat banyak faktor yang tidak ditinjau sehingga mungkin terjadi pemborosan material, hal ini terlihat dari ketebalan yang diperoleh dengan metode ini adalah yang terbesar. Kata kunci: Perbandingan, perkerasan, PCA, Bina Marga. PENDAHULUAN Latar Belakang: Indonesia sebagai negara berkembang menghadapi banyak hambatan dan kendala dalam melaksanakan program program pembangunan. Hambatan dan kesulitan antara lain disebabkan oleh kondisi prasarana yang kurang memadai terutama di dalam sektor transportasi. Peningkatan taraf hidup sosial ekonomi yang cepat mengakibatkan peningkatan mobilitas yang pada gilirannya meningkatkan pula jumlah kendaraan bermotor. Dengan bertambahnya jumlah kendaraan bermotor berarti meningkat pula jumlah repetisi yang menjadi beban perkerasan jalan. Umumnya rusaknya suatu perkerasan jalan bukanlah semata-mata disebabkan oleh beban berat. Dari hasil evaluasi beberapa ahli perencanaan perkerasan jalan dikatakan bahwa kerusakan perkerasan jalan lebih diakibatkan oleh frekuensi repetisi beban yang tinggi. Setiap penerapan jenis konstruksi perkerasan jalan tentu ada untung ruginya. Keuntungan atau kelebihan dan kekurangan antara jenis konstruksi perkerasan lentur dan perkerasan beton semen. Pilihan perkerasan jalan di Indonesia hanya berkisar diantara jenis-jenis perkerasan lentur. Bahan pokok pengikat dari perkerasan lentur adalah aspal, dimana bahan tersebut hingga kini masih belum dapat dipenuhi dari dalam negeri, sehingga bahan tersebut masih harus diimport dari luar negeri, akibatnya biaya dari suatu perkerasan lentur tidak bisa ditekan lebih murah Perumusan Masalah: Bagaimana hasil akhir perbandingan metode perkerasan beton Bina Marga, PCA dan Road Note 29?

2 182 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : TINJAUAN PUSTAKA Jenis Perkerasan Kaku Perkerasan kaku adalah struktur yang terdiri dari plat beton semen yang tersambung (tidak menerus) tanpa atau dengan tulangan, atau menerus dengan tulangan, terletak di atas lapis pondasi bawah (sub base), tanpa atau dengan pengaspalan sebagai lapis permukaan. Berbeda dengan perkerasan aspal (multi layer), perkerasan ini memakai sistem satu lapis (single layer system) dan menggunakan plat beton dengan tabel relatif tipis langsung diletakkan di atas sub base. Tabel 1: Kelebihan dan Kekurangan Antara Jenis Konstruksi Perkerasan Lentur dan Perkerasan Beton Semen Beton semen Aspal - Mahal - Kecil - Rendah - Sedang - Rendah - Biaya konstruksi - Biaya pemeliharaan - Frekuensi pemeliharaan - Penggunaan agregat/m 2 - Gangguan arus lalu lintas - Relatif murah - Besar - Tinggi - Tinggi - Tinggi (akibat pemeliharaan) - CBR tanah dasar - Kenyamanan - Ketahanan selip - Kerusakan ban kendaraan - Lama unsur rencana - Waktu pelaksanaan - Bahan pengikat pokok - Beban yang dapat dipikul - Kelandaian maksimum - Pelaksanaan konstruksi pada musim hujan - Sedang - Kurang (adanya suara bising) - Kurang (apalagi pada musim hujan) - Cepat tahun - Relatif cepat - Produksi dalam negeri - Sedang s/d berat - < Mudah - Tinggi - Baik - Baik - Tahan lama - Bertahap - Lebih lama - Masih harus diimport - Ringan s/d Sedang - > Sulit Perkerasan kaku menurut penggunaan lapisan keausannya dapat dikelompokkan kedalam 2 kelompok utama yakni perkerasan beton semen dan perkerasan komposit. Sedangkan menurut sistem penulangannya perkerasan beton semen dapat dibagi menjadi 4 jenis yakni: 1. Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan. Tipe ini tidak menggunakan sistem penulangan besi, kecuali pada bagian-bagian konstruksi tertentu seperti misalnya pada bagian sambungan memanjang atau di atas oprit jembatan atau pada bagian plat yang bentuk ukurannya tidak standar atau janggal (odd shape). Konstruksi sambungan pada tipe perkerasan tanpa tulangan mi ada 4 macam, yaitu a. Sambungan susut melintang (transverse contraction joint) b. Sambungan muai melintang (transverse expansion joint) c. Sambungan pelaksanaan (construction joint) d. Sambungan memanjang (longitudinal joint)

3 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 183 Keuntungan tipe perkerasan mi dibanding tipe lainnya antara lain cukup sederhana pelaksanaannya karena tidak menggunakan penulangan. a. Penggunaan alat bisa dengan yang paling sederhana b. Sesuai untuk pelaksana yang pengalamannya masih terbatas c. Relatif lebih murah 2. Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan. Tipe ini menggunakan sistem penulangan maka panjang ruas antar sambungan melintang biasanya lebih panjang dan pada tipe JPCP yaitu berkisar antara 10 meter sampai 15 meter. 3. Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan. Tipe ini mempunyai sistem penulangan yang menerus sepanjang perkerasan. Dengan demikian sistem sambungan melintang tidak dibutuhkan untuk tipe ini. Fungsi dan pada penulangan mi adalah untuk mengurangi terjadinya keretakan-- keretakan akibat penyusutan (shrinkage cracking). 4. Perkerasan beton semen praktikan Sistem penulangan pada tipe pratekan ini meliputi arah melintang dan memanjang. Resiko terjadinya retakan yang mungkin terjadi dengan sistem pratekan dapat dikurangi. Susunan konstruksi 1. Tanah Dasar (sub grade) Penyebab utama ketidakseragaman pada daya dukung tanah dasar adalah: a. Tanah expansif Yang dimaksud tanah expansif adalah tanah yang mempunyai kembang susut besar. Untuk mengidentifikasi tipe tanah adalah kembang susut dan mekanisme dari perubahan volume tanah dapat diperoleh melalui riset dan pengalaman. Test yang dapat dilakukan antara lain plasticity index, shrinkage limit. Tabel 2: Hubungan Pendekatan Antara Plastisitas dan Kembang Susut Tingkat expansif Persentase muai Plastisitas indeks Tidak expansif Expansif sedang Expansif tinggi Kebanyakan tanah kembang susut yang menyebabkan distorsi/penyimpangan pada perkerasan beton terletak dalam group A-S atau A-7 AASHO. Tanah kembang susut tinggi termasuk dalam CR, NH, OH pada Unified Soil Classification System. Cara mengatasi tanah kembang susut sebagai berikut : 1) Kontrol pemadatan dan kelembaban (moisture). 2) Lapisan penutup yang tidak ekspansif. 3) Memperbaiki sifat-sifat tanah dasar (stabilisasi tanah) b. Mud-Pumping Mud pumping adalah terobosan yang kuat dari campuran tanah dan air. Pumping umumnya terjadi pada sambungan-sambungan, tepi perkerasan, atau pada retakretak yang cukup besar. Ada tiga faktor yang menyebabkan terjadinya mud-pumping 1) Keadaan tanah dasar yang memungkinkan terjadinya pumping 2) Adanya air bebas antara perkerasan dengan tanah dasar 3) Frekuensi lintasan oleh beban berat

4 184 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Hal-hal yang perlu diperhatikan untuk mencegah terjadinya pumping adalah : 1) Drainase. Pada dasarnya semua jalan harus diusahakan drainasenya. Untuk perkerasan beton semen, menjaga setiap sambungan supaya tertutup perlu mendapat perhatian utama agar perkerasan tidak mudah tembus air. 2) Menjaga agar bahan tanah dasar tidak mudah tererosi oleh air. Untuk itu perlu diusahakan penggunaan lapis pondasi dengan material non-plastis seperti batu kali, tanah dengan stabilisasi semen atau CTSB. Bila daya dukung tanah dasar tidak seragam, dapat dicapai dengan teknik-teknik mempersiapkan tanah dasar yang sesuai. 2. Lapis Pondasi (Sub base) Lapis pondasi adalah lapisan yang terletak antara base dan tanah dasar. Menurut spesifikasi AASHO M155 batasan-batasan yang harus dipenuhi material granular tersebut adalah a. Ukuran maksimum : < 1/3 tebal sub base b. Lewat ayakan No % maksimum c. Index plastisitas : 6 maksimum d. Liquid limit 25 maksimum Lapis Pondasi Jika jenis lapis pondasi A yang digunakan, perlu dilakukan tindakan pencegahan untuk mencegah terjadinya gangguan dan lapisan tanah berbutir halus. Pencegahan terhadap pengumpulan air di atas atau di dalam tanah dasar dan lapis pondasi adalah perlu. Dianjurkan penggunaan lapis pondasi di luar struktur perkerasan sejarak 1-3 feet. 1) Tebal Lapis Pondasi. Persyaratan dan tebal lapis pondasi di bawah perkerasan, tergantung dan sejumlah faktor. Karena fungsi utama lapis pondasi adalah untuk mencegah terjadinya pumping, maka penggunaan lapis pondasi yang tebal tidak perlu. Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa : a) Lapis pondasi setebal 7,5 cm juga dapat mengatasi mud b) Pumping di bawah pengaruh lalu lintas yang sangat berat. c) Lapis pondasi setebal cm biasa digunakan untuk perkerasan jalan raya. d) Lapis pondasi setebal cm untuk perkerasan lapangan terbang yang memikul beban berat. Dari AASHO Interim Guide Ditentukan dari analisa laboratorium lengkap Seperti yang ditunjukkan oleh sampel yang dipersiapkan sesuai dengan AASHO Designation T 87. Nilai ini digunakan untuk agregat mineral sebelum pencampuran dengan bahan stabilisasi.

5 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 185 Tabel 3: Material Lapisan Pondasi untuk Perkerasan Beton Semen 2) Kontrol Gradasi Lapis Pondasi. Spesifikasi AASHO M-147 memberikan kontrol gradasi yang dapat diterima oleh masing-masing proyek, seperti yang diperlihatkan pada tabel di bawah ini. Tabel 4: Syarat-Syarat Gradasi Untuk Material Lapis Pondasi 3) Cement Treated Sub base (CTSB). Pada tanah yang kepadatannya cukup tinggi secara teoritis bisa langsung dihampar perkerasan beton semen, akan tetapi sebaiknya tetap diberi lapis pondasi yang terdiri dan beton mutu K50 sampai dengan K100 dengan tebal minimum 10 cm, yang biasa disebut cement treated sub base (CTSB).

6 186 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Lapis pondasi ini pada prinsipnya tidak sepenuhnya mempunyai fungsi struktural (memikul beban), akan tetapi walaupun demikian lapis ini pada keadaan tertentu cukup diperlukan dan berfungsi antara lain: a) Mencegah terjadinya pumping b) Melindungi tanah dasar dari hujan c) Mendapatkan lantai kerja yang merata d) Sebagai jalan kerja dan lalu lintas sementara 3. Sambungan Plat beton di dalam perkerasan beton semen merupakan lapisan permukaan dan termasuk bagian yang memegang peranan utama dalam struktur perkerasan. Permukaan beton seharusnya a. Mempunyai perkerasan yang tidak menimbulkan selip. b. Dapat mencegah infiltrasi air permukaan. c. Dapat secara strukturil memberikan daya dukung pada perkerasan. Hal-hal yang harus diperhatikan khususnya untuk mutu dan campuran perkerasan beton a. Durability yang diperlukan untuk menahan efek dan iklim, lalu lintas dan sebagainya. b. Flexural strength yang diperlukan untuk menerima berat dan beban lalu lintas. Material Proporsi yang relatif dan semen, air, agregat halus dan kasar, tipe dan jumlah admixture mempengaruhi perlakuan perkerasan: a. Semen b. Air. c. Agregat kasar. d. Agregat halus Tabel 5: Gradasi Agregat Kasar Dalam Beton Semen Portland (ASTM C33)

7 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 187 Tabel 6: Gradasi Agregat Halus (AASHTO DESIGNATION MG ) e. Admixture f. Air entrainment g. Calcium chloride Perbandingan Air Semen Kombinasi dan material-material, kekuatan dan kelakuan-kelakuan lainnya dan campuran beton hampir selalu bervariasi sesuai dengan perbandingan campuran air-semen. Dalam hal ini dianjurkan untuk memakai, jumlah semen minimum dan nilai faktor air-semen maksimum seperti yang tercantum dalam tabel P , di mana faktor air-semen tersebut berlaku untuk agregat yang berada dalam keadaan kering muka. Perencanaan Campuran Beton Ada 4 prinsip perencanaan campuran beton untuk mengurangi jumlah pasta air-semen dan biaya pencampurannya, yaitu : a. Pemakaian ukuran agregat terbesar dalam batas-batas yang diizinkan. b. Memastikan bahwa gradasi agregat adalah seragam dari kasar ke halus. c. Menggunakan prosentase terbesar yang layak dan agregat bersesuaian dengan mudah dikerjakan. d. Menuntut pelumasan yang minimum (slump terendah) berhubungan dengan penempatan yang tepat dan finishing. Umumnya nilai slump yang dipakai adalah 1-2 atau 2-3 in. Dalam kenyataan perencanaan biasanya menggunakan metode sejumlah percobaan. Sambungan Pada dasarnya sambungan pada suatu perkerasan beton semen dibuat untuk mengontrol tegangan sebagai akibat perubahan volume dalam beton. Perubahan volume terutama. disebabkan oleh perubahan temperatur, yang mengakibatkan muai dan susut pada plat beton. Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan sehubungan dengan tegangan yang terjadi pada plat beton adalah : 1. Susut 2. Muai 3. Temperatur warping 4. Efek kelengasan (moisture effects)

8 188 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Sambungan Melintang (Transverse Joints). Terdapat 3 tipe sambungan melintang. a. Sambungan susut (contraction joints). Sambungan susut dibuat dalam arah melintang, pada jarak yang sama dengan panjang plat yang telah ditentukan. Fungsi dari sambungan susut adalah untuk mengontrol retak akibat susut dan efek kombinasi dan beban dan warping. Tabel 7. Jarak Sambungan Semen Tanpa Tulangan Susut untuk Perkerasan Beton Penggunaan sambungan tanpa dowel pada perkerasan tipe JPCP, yang mempunyai,jarak sambungan pendek umumnya terbatas pada : 1) Perkerasan berada pada daerah yang tidak ada atau hanya sedikit frost action. 2) Jalan sekunder dan jalan-jalan kota pada daerah kediaman yang mempunyai volume kendaraan truk berat sedikit saja. Tabel 8. Ukuran dan Jarak Dowel yang Dianjurkan

9 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 189 Pada Tabel 9. memberikan ukuran tebal dan lebar dari sealant untuk sealant yang dituang (poured sealant). Tabel 9. Ukuran Tebal Dan Lebar Kotak Sealant Yang Dituang Sedangkan Tabel 10 menunjukkan lebar sambungan dan lebar sealant yang dianjurkan untuk sealant yang sudah dibentuk (preformed sealant). Tabel 10: Ukuran Lebar Sambungan dan Lebar Sealant untuk Sealant yang Sudah Dibentuk Tipe sambungan susut ini disebut juga sambungan susut kosong (dummy contraction joint). Gambar 1 menunjukkan contoh tipe sambungan susut. b. Sambungan muai (expansion joints). Sambungan muai adalah sambungan melintang yang mempunyai fungsi untuk menerima perubahan volume dari plat beton dengan naiknya temperatur yang dapat mengakibatkan terjadinya penyembulan pada plat beton. Sambungan muai dipasang di antara perkerasan yang akan mengalami perbedaan arah gerakan, antara lain: 1) Pada pertemuan jalan baru dan jalan lama 2) Pada persimpangan jalan 3) Jembatan di mana perkerasan bertemu dengan bangunan-bangunan seperti bangunan drainase atau lubang utilitas.

10 190 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : c. Sambungan konstruksi/pelaksanaan (construction joint) Sambungan pelaksanaan dibuat karena berhentinya pekerjaan pada waktu selesainya jam kerja, kerusakan peralatan, atau keadaan darurat lainnya. Cara lain yaitu dengan memasang sambungan yang sudah jadi pada beton yang masih plastis. Pada gambar 3 menunjukkan bentuk sambungan pelaksanaan melintang. Gambar 3. Sambungan Pelaksanaan Sambungan memanjang (longitudinal joints). Sambungan memanjang terletak pada arah memanjang perkerasan di antara jalur lalu lintas yang berdekatan. Fungsi sambungan memanjang adalah untuk mengontrol tegangan temperatur warping sehingga retak dalam arah memanjang tidak akan terjadi. Kedua segmen (potongan) plat yang berdekatan dihubungkan oleh tie bar melintang sepanjang sambungan. Tie bar ini mencegah pergerakan dan plat yang satu terhadap plat yang lain. Untuk itu tie bar harus merupakan besi yang berulir (deformed steel).

11 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 191 Diameternya 0.5 in. dengan panjang 30 in dan diletakkan pada jarak 30 in diukur dari pusat ke pusat. Sambungan dapat dibuat dengan cara menggergaji permukaan (membentuk takikan) yang kemudian diisi dengan bahan penutup sambungan (poured sealant) atau dengan memasang penutup sambungan yang sudah dibentuk (preformed sealant) di tepi pengecoran (sebelum pengecoran jalur berikutnya) sehingga membentuk sambungan. Terdapat dua tipe sambungan memanjang yang terkenal yaitu: sambungan dengan lidah alur (deformed or keyed joints) dan sambungan bidang lemah (weakened-plane joints). Sambungan yang letaknya di as jalan (yang berbentuk crown) harus menggunakan jenis lidah alur, kecuali bila perkerasan kaku diletakkan di atas perkerasan lentur atau lapis pondasi yang mempunyai nilai modulus reaksi tanah dasar > 14 kg/cm 3. Pada Gambar 5 memperlihatkan contoh sambungan memanjang. Gambar 4: Sambungan Memanjang DATA DAN METODOLOGI Metodolgi yang digunakan berkaitan dengan cara mendapatkan ketebalan perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan yang ditinjau dari 2 metode/cara yaitu : 1. Bina Marga 2. Portland Cement Association HASIL DAN PEMBAHASAN Dasar Perencanaan Perkerasan direncanakan untuk memikul beban lalu lintas secara aman dan nyaman serta selama umur rencana tidak terjadi kerusakan yang berarti. Untuk dapat memenuhi fungsi tersebut, perkerasan beton semen harus : 1. Mereduksi tegangan yang terjadi pada tanah dasar (akibat beban lalu lintas) sampai batas-batas yang masih mampu dipikul tanah dasar tersebut, tanpa menimbulkan perbedaan penurunan/lendutan yang dapat merusak perkerasan. 2. Mampu mengatasi pengaruh kembang susut dan penurunan kekuatan tanah dasar, serta pengaruh cuaca dan kondisi lingkungan.

12 192 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Dalam perencanaan ini, tebal perkerasan didasarkan pada : 1. Kekuatan tanah dasar yang dinyatakan dalam modulus reaksi tanah dasar (k). 2. Tebal dan jenis lapis pondasi 3. Kekuatan beton yang dinyatakan dalam kuat lentur (MR) Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perencanaan Peranan dari Tingkat Pelayanan Umumnya, perwujudan yang harus disediakan pada suatu ruas jalan ditentukan berdasarkan peranan jalan dan intensitas lalu lintasnya. Makin penting peranan jalan, dan makin tinggi intensitas lalu lintas, maka makin tinggi pula perwujudan yang harus disediakan. Lalu lintas Lalu lintas merupakan beban utama yang harus dipikul oleh perkerasan. Variabel-variabel lalu lintas yang dapat mempengaruhi perwujudan perkerasan beton semen adalah : 1. Tekanan Gandar 2. Volume Lalu Lintas 3. Komposisi Lalu Lintas 4. Pertumbuhan Lalu Lintas 5. Ukuran dan Tekanan Ban 6. Jumlah Jalur dan Arah Lalu Lintas Umur Rencana Umur rencana perkerasan jalan ditentukan atas dasar pertimbanganpertimbangan peranan jalan, pola lalu lintas dan nilai ekonomi jalan yang bersangkutan (dapat ditentukan dengan metode Benefit Cost Ratio, Internal Rate of Return, kombinasi dari metode tersebut, atau cara lain), yang tidak terlepas dari pola pengembangan wilayah. Umumnya perkerasan tebal beton semen direncanakan dengan umur rencana tahun. Kapasitas Jalan Dalam menentukan lalu lintas rencana, kapasitas maksimum jalan yang direncanakan dipakai sebagai batasan. Tanah Dasar Parameter yang digunakan untuk menyatakan daya dukung tanah dasar adalah modulus reaksi tanah dasar (k). Nilai k ditetapkan di lapangan dengan pengujian plate bearing (AASHTO T ). Jika waktu dan peralatan tidak memungkinkan untuk mengadakan pengujian plate bearing, dapat dipakai korelasi antara nilai k dan CBR. Bahu Umumnya bahu dibuat dari bahan lapis pondasi lentur atau bahan lapis pondasi distabilisasi yang kemudian ditutup dengan lapis peraspalan. Perbedaan kekuatan antara bahu dengan jalur lalu lintas akan menimbulkan persoalan pada sambungan (antara bahu dengan plat) apabila kendaraan berat membebani bahu. Hal tersebut dapat diatasi antara lain dengan cara : 1. Membuat bahu dan plat beton dan mengikatnya pada plat perkerasan. 2. Memperlebar bahu dengan beton minimum 3 ft 3. Mempertebal tepi plat 4. Menggunakan kerb monolit Kekuatan Beton Tegangan kritis terjadi akibat melendutriya perkerasan. Oleh karena itu kekuatan lentur beton (flexural strength) yang dipakai dalam perencanaan. Kuat lentur beton

13 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 193 ditentukan dengan pengujian secara pembebanan tiga titik (third-point loading) sesuai dengan ASTM C78 terhadap benda uji berumur 26 hari. Metode Bina Marga Persyaratan dan Pembatasan Penggunaan Pedoman Untuk memperoleh hasil yang memuaskan, penggunaan pedoman ini harus memperhatikan persyaratan dan pembatasan sebagai berikut : 1. Modulus reaksi tanah dasar (k), minimum 2 kg/cm3 2. Kuat lentur tank beton (MR), pada umur 28 hari dianjurkan 40 kg/cm 2 (dalam keadaan terpaksa menggunakan beton dengan MR minimum 30 kg/cm 2 ). 3. Kelandaian memanjang maksimum jalan 10%. 4. Pelaksanaan harus sesuai dengan Petunjuk Pelaksanaan Perkerasan Kaku (Beton Semen). Penentuan Besaran Rencana 1. Umur Rencana. Umur rencana dapat ditentukan dengan cara seperti uraian sebelumnya (Bab III.2.3.) 2. Lalu Lintas Rencana. Lalu lintas rencana untuk perkerasan beton semen dinyatakan dalam jumlah sumbu kendaraan niaga (commercial vehicle), sesuai dengan konfigurasi sumbu pada jalur rencana selama umur rencana. Lalu lintas harus dianalisa berdasarkan hasil perhitungan volume lalu lintas dan konfigurasi sumbu dari data terakhir (<= 2 tahun terakhir) dari pos-pos resmi setempat. Untuk keperluan perencanaan perkerasan beton semen, hanya kendaraan niaga yang mempunyai berat total minimum 5 ton yang ditinjau. Terdapat 3 konfigurasi beban sumbu rencana yaitu : a. Sumbu tunggal dengan roda tunggal b. Sumbu tunggal dengan roda ganda c. Sumbu tandem dengan roda ganda Umumnya konfigurasi sumbu lainnya tidak diperhitungkan dalam perencanaan perkerasan karena jumlahnya yang terbatas dalam volume lalu lintas total. Prosedur penentuan lalu lintas rencana adalah sebagai berikut : a. Hitung volume lalu lintas (LHR) yang diperkirakan akan menggunakan jalan tersebut pada awal umur rencana. b. Hitung jumlah kendaraan niaga (JKN) selama umur rencana (n tahun) dengan persamaan : JKN = 365 x JKNH x R dimana JKNH J : Jumlah Kendaraan Niaga Harian pada saat jalan dibuka. R : Faktor pertumbuhan lalu lintas yang besarnya tergantung pada faktor pertumbuhan lalu lintas tahunan (i) dan umur rencana (n). R : dapat dihitung berdasarkan beberapa keadaan sebagai berikut: 1) Untuk pertumbuhan lalu lintas tahunan selama umur rencana tetap, n 1 i 1 R a (i 0) log 1 i 2) Apabila setelah waktu tertentu (m tahun) pertumbuhan lalu lintas tidak terjadi lagi,

14 194 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : m 1 i 1 m 1 R n m 1 i (i 0) a log 1 i 3) Apabila setelah waktu tertentu (n tahun) pertumbuhan lalu lintas berbeda dengan sebelumnya (i per tahun), m m n m 1 i 1 1 i 1 i 1 R (i,i 0) a a log 1 i log 1 i c. Hitung persentase masing-masing kombinasi konfigurasi beban sumbu terhadap Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga Harian (JSKNH). d. Hitung jumlah repetisi kumulatip tiap-tiap kombinasi konfigurasi/beban sumbu pada jalur rencana dengan cara mengalikan JSKN dengan persentase tiap-tiap kombinasi terhadap JSKNH dan koefisien distribusi jalur rencana. Pada Tabel.11 memberikan koefisien distribusi kendaraan niaga sesuai dengan jumlah jalur dan arah kendaraan. Tabel 11: Koefisien Distribusi Kendaraan Niaga Pada Jalur Rencana Jumlah Jalur Kendaraan Niaga 1 arah 2 arah 1 jalur 2 jalur 3 jalur 4 jalur 5 jalur 6 jalur 1 0,70 0, ,50 0,475 0,45 0,425 0,4 Sebagai besaran rencana, beban sumbu untuk setiap konfigurasi harus dikalikan dengan faktor keamanan (FK). Pada Tabel 12. memberikan faktor keamanan sesuai dengan peranan/fungsi jalan. Tabel 12: Faktor Keamanan Peranan Jalan FK Jalan Tol 1,2 Jalan Arteri 1,1 Jalan Kolektor/Lokal 1,0 3. Kekuatan Tanah Dasar Dengan atau Tanpa Lapis Pondasi. Kekuatan tanah dasar dinyatakan dalam nilai modulus reaksi tanah dasar (k). Bila dalam perencanaan nilai k belum dapat diukur, maka nilai k dapat ditentukan berdasarkan korelasi antara nilai k dan CBR seperti terlihat pada gambar 5. Nilai k tersebut harus diuji kembali dengan nilai k hasil pengukuran di lapangan setelah permukaan tanah dasar disiapkan.

15 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 195 Tabel 13: Perkiraan Nilai Modulus Elastisitas Lapis Pondasi Jenis Bahan Modulus Elastisitas GPa psi Kg/cm 2 0,055-0, ,5-6, Granular Lapis pondasi distabilisasi semen Tanah distabilisasi semen Lapis pondasi diperbaiki aspal Lapis pondasi di- perbaiki aspal emulsi 2,8-6,2 2,4-6,9 0,28-2, Untuk menentukan besarnya nilai modulus reaksi tanah dasar rencana (k ) yang mewakili suatu seksi jalan, digunakan rumus k o = k - 2S untuk jalan Tol k o = k - 1,64S untuk,jalan Arteri k o = k - 1,28S untuk jalan Kolektor/Lokal dan Faktor Keseragaman (FK = k S x 100%) dari suatu seksi dianjurkan < 25%. Diinana : k o : Modulus Reaksi Tanah Dasar yang mewakili suatu seksi. k k : Modulus Reaksi Tanah Dasar Rata-Rata dalam suatu seksi jalan. n k : Modulus Reaksi Tanah Dasar tiap titik di dalam seksi jalan. 2 n k k S : 2 = Standar Deviasi n (n-i) n n 1 4. Kekuatan Beton. Kekuatan beton harus dinyatakan dalam nilai kekuatan tarik lentur (MR) pada umur 28 hari, yang didapat dari hasil pengujian balok dengan pembebanan 3 titik (ASTM - 78). Kuat lentur tarik beton (MR), pada umur 28 hari dianjurkan 40 kg/cm. Dalam keadaan terpaksa boleh menggunakan beton dengan MR minimum 30 kg/cm 2. Gambar 8 menunjukkan hubungan antara kuat tarik lentur dan kuat tekan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dari persamaan seperti yang tertulis pada gambar. HASIL PEMBAHASAN Metode Bina Marga Data Tanah dasar : CBR = 5%, k = m3,8 kg/cm 3 (gambar 5) Lapis pondasi bawah : 10 cm (CTSB K75) Beton : K350, MR = 41 kg/cm 2 (gambar 7) U Baja : 24 Pertumbuhan lalu lintas : 5% per tahun Peranan jalan : Jalan arteri Volume dan komposisi lalu lintas pada tahun pembukaan untuk 3 jalur, 1 arah.

16 196 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Gambar 5: Hubungan Antara Kuat Tarik Lentur dan Gambar 6: Hubungan Antara Kuat Tarik Lentur dan Kuat Tekan Pada Umur 28 Hari Hasil Perhitungan 1. Jumlah Kendaraan Niaga (JKN) selama umur rencana 20 tahun. JKN = 365 x JKNH x R JKNH = i 1 R = e log 1 i n ,05 1 = 33,88 e log 0 0,05

17 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 197 JKN = 365 x 2522 x 33,88 = 0, x10 8 buah kendaraan Jumlah sumbu kendaraan niaga selama umur rencana = 365 x 5666 x 33,86 = 0,7x Persentase masing-masing kombinasi konfigurasi/beban sumbu dan jumlah repetisi pada jalur rencana selama umur rencana Tabel 14: Jumlah Repetisi Selama Umur Rencana Konfigurasi Beban Sumbu Persentase konfigurasi Jumlah Repetisi Selama Umur Sumbu STRT STRT STR6 STRG STRT STRT STnRG (ton) Sumbu 1779 : 5666 = 31,4% 19 : 5666 = 0,3% 1779 : 5666 = 31,4% 19 : ,3% (2x311) : 5666 = 10,98% (413+31l):5666 = 12,78% ( ): 5666= 12,78% Rencana 0,314x0,7x10 8 x0,5= 110x10 5 0,003x0,7x10 8 x0,5= 1,05x x10 5 1,05x ,47x ,77x ,77x10 5 Tabel 15: Koefisien Distribusi Kendaraan Niaga Pada Jalur Rencana Jumlah Jalur Kendaraan Niaga 1 arah 2 arah 1 jalur 2 jalur 3 jalur 4 jalur 5 jalur 6 jalur 1 0,70 0, ,50 0,475 0,45 0,425 0,4 Menentukan nilai k gabungan Tebal lapis pondasi = 10 cm Modulus elastisitas lapis pondasi (E) = psi (Tabel 12) Nilai k tanah dasar = 3,8 kg/cm 3 Nilai k gabungan = 6 kg/cm 3 (gambar 6)

18 198 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Gambar 7: Grafik untuk menentukan K gabungan Dengan cara coba-mencoba dicari tebal plat yang diperlukan. Diperoleh tebal plat = 18 cm Ukuran Plat - Tebal plat = 18 cm - Lebar plat = 3,5 m - Panjang plat = 5 m Sambungan : - Sambungan susut dipasang setiap jarak 5 (Tabel 14) - Ukuran dowel diameter 20 mm, panjang 350 mm, jarak 300 mm. - Ukuran tie bars : diameter 16 mm, panjang 800 mm, jarak 750 mm. Tabel 16: Jarak Sambungan Melintang Jenis Sambungan Jarak Sambungan Melintang Sambungan susut 5 m Sambungan pelaksanaan 6 m Tabel 17: Ukuran dan Jarak Dowel (dalam mm) Tebal plat Ukuran dan Jarak dan Dowel T T Diameter (D) Panjang (L) Jarak (S)

19 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 199 Metode PCA Lalu Lintas : ADT = 2522 kendaraan/hari/3 jalur ADT 1 jalur : 80% x 2522 = 2018 kendaraan/hari Pertumbuhan lalu lintas : i = 5% / tahun % truk = x100% = 99,2% 2522 Total truk rencana = 99,2% x 2018 x (1+0,05) = 5405 truk/hari/arah MR = k f c ; k = 8, f = 350 x 14,2 = psi MR = 8 x 4970 = 564 psi Menentukan nilai k gabungan Nilai k tanah dasar = 137 pci Tebal lapis pondasi = 10 cm (4 in.) Nilai k gabungan = 350 pci Tabel 19: Nilai K Untuk Cement-Treated Subbase (CTSB) Nilai k tanah Nilai k subbase, pci dasar 4 in 6 in 8 in 10 in Gambar 8: Penentuan Nilai K

20 200 NEUTRON, VOL.9, NO.1, MARET 2009 : Tabel 20: Kategori Beban Kategori Uraian beban 1 Jalan dalam perumahan, jalan desa dan sekunder dengan beban sumbu dari rendah sampai sedang 2 Jalan kolektor, jalan desa dan sekunder dengan beban sumbu tinggi, jalan arteri dan jalan primer dengan beban sumbu rendah dan sedang. 3 Jalan arteri dan jalan primer dengan beban sumbu sedang, jalan lintas cepat (expressway) dan jalan dengan beban sumbu rendah dan sedang. Kategori Uraian Beban 1 2 Jalan dalam perumahan, jalan desa dan sekunder dengan beban sumbu dan rendah sampai sedang. a ) Jalan kolektor, jalan desa dan sekunder dengan beban sumbu tinggi, jalan arteri dan jalan primer dengan beban sumbu rendah 3 Jalan arteri dan jalan primer dengan beban sumbu sedang, jalan lintas cepat (expressway) dan jalan kota dengan beban sumbu rendah dan sedang 4 Jalan arteri, jalan primer dan jalan lintas cepat dengan beban sumbu tinggi, jalan kota dengan beban sumbu sedang sampai tinggi a ) : Penentuan rendah, sedang dan tinggi berhubungan dengan beban sumbu relatif terhadap tipe jalan. sambungan - Jarak sambungan susut 15 ft - Ukuran dowel diameter 3/4 in, panjang 16 in., jarak 12 in. - Ukuran tie bars diameter 0,5 in., panjang 30 in., jarak 30 in. Tebal Plat (in.) Tabel 21: Ukuran Dan Jarak Dowel Yang Dianjurkan Diameter Panjang Dowel Dowel Total (in.) (in.) 3/ / Jarak Dowel Pusat ke Pusat (in.)

21 Analisa Perbandingan Beberapa Metode Perkerasan Beton 201 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil studi literatur yang kami bahas mengenai perbandingan beberapa metode perencanaan perkerasan beton untuk jalan raya dapat disimpulkan bahwa terjadi perbedaan dalam mendapatkan hasil akhir perhitungan ketebalan plat beton dari masingmasing metode. Hal ini disebabkan adanya pengambilan besaran yang tidak sama, misalnya dalam metode PCA adanya faktor truk, demikian pula dalam metode AASHTO adanya faktor serviceability index. Pada dasarnya metode-metode yang dibahas berakar dari metode AASHTO, dimana dalam mendapatkan ketebalan plat didasarkan pada prinsip total fatigue yang terjadi pada plat harus 100 %. Metode termudah dalam mendapatkan ketebalan plat ialah dengan metode Road Note 29, karena dengan hanya mengetahui jumlah kumulatif dari standar axle dapat langsung diketahui ketebalan plat yang dibutuhkan dimana nilai CBR tanah dasar dari 2% sampai dengan 15% dapat menggunakan grafik nomograf yang sama (gambar 18). Sedangkan ketiga metode yang lainnya relatif cukup menyita waktu, karena nilai ketebalan plat diperoleh dengan cara coba-coba. Dengan mudahnya mendapatkan ketebalan plat dengan metode Road Note 29 tidak berarti kita harus memilih metode ini, karena dari perhitungan untuk mendapatkan ketebalan plat banyak faktor yang tidak ditinjau sehingga mungkin terjadi pemborosan material, hal ini terlihat dari ketebalan yang diperoleh dengan metode ini adalah yang terbesar. DAFTAR PUSTAKA E.J. Yoder (1959), Principles of Pavement Design, John Wiley & Sons, Inc. E.J. Yoder and M.W. WItczak (1975), Principles of Pavement Design, second edition John Wiley & Sons, Inc Fintel Mark, Concrete Pavement Design Clarkson H. Oglesby and Gary Hicks; Portland Cement Concrete Pavements, Highway Engineering fourth edition H. Sargious, Theories of Design of Rigid Pavements, Pavements and Surfacing for Highways and Airports David L. Guell (1988), Comparison of Two Rigid Pavement Design Methods, Journal of Transportation Engineering, Seminar Rigid Pavement. Arifin, Perkerasan Beton Semen Dalam Pe1aksanaan, CPCO Surabaya Technical Justification Report for Rigid Pavement Application (1987), SUTP. Direktorat Jenderal Bina Harga (1997), Pedoman Perencanaan Perkerasan Kaku (Beton Semen), Jakarta: Dinas Pekerjaan Umum.