ANALISA METODE-METODE PERENCANAAN PERKERASAN STRUKTURAL RUNWAY BANDAR UDARA TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : MUHAMMAD YUSUF 040404078 BIDANG STUDI TRANSPORTASI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
ABSTRAK Metode perencanaan perkerasan struktural pada landasan pacu bandar udara yang umum digunakan adalah metode US Corporation Of Engineer yang lebih dikenal dengan metode CBR, metode FAA (Federal Aviation Administration), metode LCN (Load Classification Number) dari Inggris, metode Asphalt Institute dan metode Canadian Departement Of Transportation. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisa kelebihan dan kekurangan masing-masing metode yang digunakan, sehingga dapat dilakukan suatu evaluasi metode perencanaan perkerasan struktural yang sesuai kebutuhan perencanaan. Perencanaan untuk lapisan struktural landasan pacu menggunakan metode FAA (Federal Agency Administration), CBR (California Bearing Ratio) dan LCN (Load Classification Number). Berdasarkan hasil analisis dari metode-metode perencanaan struktur perkerasan lentur yang digunakan diperoleh bahwa metode CBR dan FAA memiliki tebal lapisan pondasi bawah yang sama besar, yaitu sebesar 18 cm, sedangkan untuk metode CBR dan LCN memiliki tebal lapisan pondasi yang sama besar, yaitu sebesar 41 cm. Untuk tebal lapisan permukaan yang paling besar dihasilkan dengan menggunakan metode LCN, yaitu sebesar 33 cm. Berdasarkan pengolahan data yang dilakukan pada perencanaan struktural runway bandar udara dengan metode CBR, FAA dan LCN didapat bahwa hasil yang diperoleh dengan menggunakan metode LCN menghasilkan tebal paling besar, hal ini disebabkan karena prosedur pada metode ini hanya memperhitungkan repetisi beban yang diakibatkan oleh pesawat rencana saja, tanpa mempertimbangkan repetisi beban yang diakibatkan oleh keseluruhan lalu-lintas pesawat. Metodemetode yang digunakan masing metode yang digunakan. Untuk metode CBR memiliki kekurangan dalam hal memperhitungkan repetisi beban yang diakibatkan oleh pesawat rencana geometrik roda pendaratan pesawat dan beban roda tiap pesawat, tetapi metode ini juga memiliki kelebihan dalam hal prosedur test untuk subgrade dan komponen-komponen perkerasan lainnya yang begitu sederhana serta sesuai untuk berbagai jenis kondisi lapangan dengan test-test lapisan tanah yang sederhana dan dalam waktu yang relatif singkat. Metode FAA memiliki kekurangan dalam hal memperhitungkan investigasi kekuatan daya dukung tanah dasar dimana metode ini hanya memperhitungkan statistik perbandingan kondisi lokal dari tanah yang dihadapi di lapangan sedangkan kelebihan metode ini adalah tentang analisa statistik perbandingan kondisi lokal dari tanah dimana metode ini memberikan gambaran secara lengkap dan detail mengenai kondisi dan jenis-jenis tanah yang akan di hadapi di lapangan serta metode ini cocok dipakai untuk segala cuaca dan berbagai kelas tanah yang ada di lapangan. Metode LCN memiliki kekurangan dalam hal memperhitungkan kondisi daya dukung tanah dan jenis tanah yang akan digunakan dalam perencanaan perkerasan serta tidak menguraikan secara detail tentang jenis tanah dan kondisi tanah yang dihadapi di lapangan sedangkan kelebihan metode ini adalah perhitungan tebal lapisan perkerasan yang begitu sederhana yang hanya membutuhkan data-data yang tidak terlalu rumit untuk dianalisa serta sangat memperhitungkan garis kontak area dari pesawat karena hal tersebut berpengaruh dalam hal memberikan gambaran tentang sejauh mana suatu perkerasan dapat memikul beban roda pesawat, metode ini sangat sesuai untuk perencanaan perkerasan khususnya jenis pesawat ringan.
KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil alamin, segala puji dan syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Inayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana Teknik dari. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISA METODE-METODE PERENCANAAN PERKERASAN STRUKTURAL RUNWAY BANDAR UDARA Pada kesempatan ini, dengan rasa yang tulus dan ikhlas penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis yang telah memberikan doa, kasih sayang dan materil yang senantiasa mengalir tanpa batas selama kuliah dan proses penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Kordinator tugas akhir bidang studi Transportasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Yusandy Aswad, ST, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran dan bimbingan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, Bapak Irwan Suranta Sembiring, ST, MT dan Bapak Ir. Joni Harianto, selaku pembanding yang telah memberi kritik, saran dan masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Bapak dan Ibu Staf pengajar, yang telah membimbimg dan mendidik selama masa studi pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh Pegawai Administrasi ( Bg Amin, Bg Edi, Bg Zul, Bg Budi, Bg Mail, Bg Nawi, Bg Bandi, Kak Dina, Kak Linche dan pegawai lainnya ) yang telah memberikan bantuan dan motivasi yang tiada henti bagi saya. 8. Teristimewa, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua tercinta, ayahanda L. Nasution dan ibunda M. Tanjung serta Ibunda R. Tanjung atas seluruh bantuan, dukungan, do a dan pengertiannya yang tak terhingga kepada penulis selama ini. 9. Kakak dan adik-adik saya yang sangat saya sayangi ( Kak Laila, Ijah, Fauziah, Manaf, Karim, Jamal, Tika, Fikri, Halim dan Aini ) serta semua anggota keluarga dan kerabat yang selalu memberi dukungannya dalam bentuk do a dan motivasi selama ini kepada saya. 10. Untuk seluruh keluarga saya di Medan, Uakanda Basyri Nasution, abanganda Rahmat Saleh Nasution, Bg Akhir, Bang Haris, Kak Mega, Kak Yanti dan keluarga lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu namanya disini. 11. Rekan-rekan saya seperjuangan di Departemen Teknik Sipil khusus angkatan 2004 ( Soleman, Rangga, Ani, Erick, Acha, Amek, Benny 05, Ichal, Indra, Swadaya 05, Nando, Helmi, Samuel dan rekan-rekan lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu namanya disini ).
12. Rekan-rekan saya seperjuangan di kampung dan di Gang Taqwa khususnya Cabank, Syukron, Mila, Dahlia, Yenny, Sobar, Basid, Raja Oloan, Edward dan yang lainnya atas dukungannya dalam bentuk do a dan motivasi selama ini kepada saya. 13. Para abang dan kakak-kakak senior serta adik-adik junior Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 14. Kepada semua pihak yang telah membantu penulisan tugas akhir ini, yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, saya mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan jauh dari kesempurnaan, baik penulisan maupun pembahasan oleh karena keterbatasan, pengalaman dan refrensi yang dimiliki. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran-saran dan kritik demi perbaikan masa mendatang. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya pada bidang teknik sipil, Wassalam. Medan, Agustus 2010 Hormat Saya, Muhammad Yusuf 04 0404 078
DAFTAR ISI HALAMAN ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... x DAPTAR TABEL...xi DAPTAR GRAFIK...xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Umum... 1 I.2. Latar Belakang... 2 I.3. Maksud dan Tujuan... 3 I.4. Metodologi Pembahasan... 4 I.5. Sistematika Penulisan... 4 BAB II STUDI PUSTAKA......7 2.1. Pendahuluan...7 2.2. Fasilitas Pendukung Bandar Udara...9 2.3. Konfigurasi Bandar Udara...13 2.3.1. Landasan Pacu...13 2.3.1.1. Landasan Pacu Tunggal...15 2.3.1.2. Landasan Pacu Pararel...15 2.3.1.3. Landasan Pacu Dua Jalur...15 2.3.1.4. Landasan Pacu yang Berpotongan...16 2.3.1.5. Landasan Pacu V-terbuka...16
2.3.2. Landasan Hubung...16 2.3.3. Apron Tunggu...16 2.4. Karakteristik Pesawat Terbang...17 2.5. Geometrik Landasan Pacu...20 2.6. Struktur Perkerasan Landasan Pacu...24 2.6.1. Stuktur Perkerasan Lentur...25 2.6.2. Stuktur Perkerasan Kaku...28 2.7. Sistem Drainase Bandar Udara...28 2.8. Metode-Metode Perencanaan Perkerasan...29 2.8.1. Metode CBR...30 2.8.1.1. Tanah Dasar...30 2.8.1.2. Menentukan Equivalent Single Wheel Load...31 2.8.1.3. Menentukan Pesawat Rencana...31 2.8.1.4. Menentukan Lalu-Lintas Pesawat...31 2.8.1.5. Menentukan Tebal Perkerasan...32 2.8.1.6. Syarat Tebal Minimum Untuk Lapisan...33 2.8.2. Metode Federal Aviation Administration...34 2.8.2.1. Klasifikasi Tanah...34 2.8.2.2. Menentukan Tipe Roda Pendaratan Utama...39 2.8.2.3. Menentukan Pesawat Rencana...41 2.8.2.4. Menentukan Beban Roda Pendaratan Utama...42 2.8.2.5. Menentukan Nilai Ekivalen Keberangkatan Tahunan...42 2.8.2.6. Menentukan Tebal Perkerasan Total...43 2.8.2.7. Kurva-kurva Perencanaan Tebal Perkerasan...45
2.8.2.8. Material yang Digunakan untuk Perkerasan...49 2.8.3. Metode Perencanaan Perkerasan LCN...50 2.8.3.1. Equivalent Single Wheel Load...51 2.8.3.2. Pesawat Rencana...52 2.8.3.3. Garis Kontak Area Pesawat...52 2.8.3.4. Menentukan Tebal Perkerasan...52 BAB III METODOLOGI...53 3.1. Metode CBR...53 3.1.1. Menentukan Pesawat Rencana...53 3.1.2. Menentukan Lalu-Lintas Pesawat...53 3.1.3. Menentukan Equivalent Single Wheel Load...54 3.1.4. Menentukan Tebal Perkerasan...55 3.2. Metode FAA...56 3.2.1. Menentukan Pesawat Rencana...56 3.2.2. Menentukan Jumlah Keberangkatan Tahunan Pesawa...56 3.2.3. Menentukan Single Gear Departure...57 3.2.4. Menentukan Beban Roda Setiap Pesawat...57 3.2.5. Menentukan Keberangkatan Tahunan Ekivalen...58 3.2.6. Menentukan Tebal Perkerasan...59 3.3. Metode LCN...60 3.3.1. Menentukan Pesawat Rencana...60 3.3.2. Menentukan Equivalent Single Wheel Load...60 3.3.3. Menentukan Garis Kontak Area Pesawat...61. 3.3.4. Menentukan Tebal Perkerasan...61
BAB IV ANALISIS.66 4.1. Data Pesawat Rencana...66 4.2. Data Runway...67 4.3. Kondisi Tanah Dasar...67 4.4. Perencanaan Perkerasan Lentur...67 4.4.1. Perencanaan Perkerasan Lentur dengan Metode CBR...67 4.4.1.1. Menentukan Equivalent Single Wheel Load...68 4.4.1.2. Menghitung Tebal Perkerasan...69 4.4.2. Perencanaan Perkerasan Lentur dengan Metode FAA...76 4.4.2.1. Menentukan Jumlah Keberangkatan Pesawat...76 4.4.2.2. Menentukan Pesawat Rencana...76 4.4.2.3. Menentukan Single Gear Departure...76 4.4.2.4. Menghitung Beban Roda Setiap Pesawat...77 4.4.2.5. Menghitung Beban Roda dari Pesawat Rencana...79 4.4.2.6. Menghitung Keberangkatan Tahunan Ekivalen...79 4.4.2.7. Menentukan Tebal Perkerasan...82 4.4.3. Metode Perencanaan Perkerasan Lentur LCN...92 4.4.3.1. Menentukan Equivalent Single Wheel Load...92 4.4.3.2. Menentukan Garis Kontak Area Pesawat...93 4.4.3.3. Menentukan Tebal Perkerasan...93 4.5. Data Perencanaan Landasan Pacu Pesawat Ringan...97 4.6. Analisis Lalu Lintas Pesawat Rencana 98 4.6.1. Analisis Lalu-Lintas Pesawat Rencana...98 4.7. Analisis Hasil Akhir Tebal Perencanaan Perkerasan..99
4.8. Analisis Keuntungan dan Kerugian dari Metode-Metode...101 4.9. Analisis Persamaan dari Metode-Metode yang Digunakai...103 4.10. Analisis Perbedaan dari Metode-Metode yang Digunakan.104 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.105 5.1. Kesimpulan.105 5.2. Saran...106 DAPTAR PUSTAKA...107
DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN 1.1. Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir...6 2.1. Diagram sistem penerbangan...10 2.2. Sistem Runway...14 2.3. Konfigurasi roda pendaratan untuk pesawat roda tunggal...39 2.4. Konfigurasi roda pendaratan untuk pesawat roda ganda...39 2.5. Konfigurasi roda pendaratan untuk pesawat roda tandem ganda...40 2.6. Konfigurasi roda pendaratan untuk pesawat roda ganda dobel...40 3.1. Susunan roda pendaratan utama pada satu sisi konfigurasi...55 3.2. Flowchart Metode CBR..63 3.3. Flowchart Metode FAA..64 3.4. Flowchart Metode LCN.. 65 4.1. Susunan roda pendaratan utama pada satu sisi konfigurasi...68 4.2. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode CBR (CBR tanah dasar 5)......71 4.3. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode CBR (CBR tanah dasar 10)...73 4.4. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode CBR (CBR tanah dasar 12)...75 4.5. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 5)...84 4.6. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 10)...88
4.7. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 12)...90 4.8. Susunan roda pendaratan utama pada satu sisi konfigurasi...91 4.9. Potongan Melintang Desain Lapisan perkerasan dengan Metode LCN (CBR tanah dasar 5; CBR Subbase 10; CBR Base 12 )...96 DAFTAR TABEL TABEL HALAMAN 2.1. Klsifikasi Bandar Udara oleh ICAO...20 2.2. Tabel kelas pesawat yang berhubungan dengan perencanaan geometrik...20 2.3. Syarat tebal Minimum Lapisan Pondasi dan Permukaan...33 2.4. Syarat tebal Minimum Lapisan Pondasi dan Permukaan...33 2.5. Syarat tebal Minimum Lapisan Pondasi dan Permukaan...34 2.6. Klafifikasi Tanah Dasar untuk perencanaan Perkerasan oleh FAA...36 2.7. Faktor konversi keberangkatan tahunan pesawat menjadi keberangkatan tahunan ekivalen pesawat rencana.40 2.8. Persentase pengali untuk mendapatkan tebal total perkerasan...51 4.1. Data perkiraan pesawat rencana...68 4.2. Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan metode CBR (CBR tanah dasar 5)...72 4.3. Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan metode CBR (CBR tanah dasar 10)...74 4.4 Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan metode CBR (CBR tanah dasar 12)...77
4.5. Data Perkiraan lalu-lintas pesawat...78 4.6. Tabel Angka Keberangkatan yang Telah Dikonversikan...79 4.7. Perhitungan Angka Keberangkatan Tahunan Ekivalen...84 4.8. Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 5)...86 4.9. Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 10)...89 4.10. Tabel Hasil Desain Perkerasan dengan Metode FAA (CBR tanah dasar 12)...93 4.11. Tabel Hasil Desain Perkerasan metode LCN (CBR tanah dasar 5; CBR Subbase 10; CBR Base 12)...99 4.12. Tabel Hasil Tebal Total Perkerasan.........102
DAFTAR GRAFIK GRAFIK HALAMAN 2.1. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...47 2.2. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Ganda...48 2.3. Kurva Perencanaa Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda tandem ganda...49 2.4. Kurva Perencanaa Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Dual Tandem...50 3.1. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...61 3.2. Load Classification Number untuk perencanaan perkerasan flexible...64 3.3. Kurva perencanaan perkerasan flexible...64 4.1. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...84 4.2. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...85 4.3. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...87 4.4. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...88 4.5. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...91 4.6. Kurva Perencanaan Tebal Perkerasan Untuk Pesawat Roda Tunggal...92 4.7. Load Classification Number untuk perencanaan perkerasan flexible...96 4.8. Kurva perencanaan perkerasan flexible...97