BAB IV STUDI KASUS BAB STUDI KASUS Untuk menguji ketepatan program FPP dalam melakukan proses perhitungan, maka perlu dilakukan suatu pengujian. Pengujian ini adalah dengan membandingkan hasil dari perhitungan contoh soal secara manual dengan hasil perhitungan program FPP..1 CONTOH SOAL METODE ANALISA KOMPONEN Akan direncanakan tebal perkerasan jalan baru dengan ketentuan: Peranan Jalan : Jalan Arteri Tipe Jalan : 2 lajur 2 arah (2/2 UD) Usia Rencana : 10 tahun Pertumbuhan Lalulintas : 6 % Rencana Jenis Perkerasan : Perkerasan Lentur (Flexible) Kelandaian ratarata : 12 % Jenis Lapis Perkerasan : LASTON dengan tingkat kerataan >1000mm/km Curah Hujan : 750 mm/thn Lapisan Permukaan Laston dengan harga a 1 = 0.35 Lapisan Pondasi Atas Batu Pecah Kelas B dengan harga CBR 80 % dan a 2 = 0.13 Lapisan Pondasi Bawah Sirtu Kelas B dengan harga CBR 50 % dan a 3 = 0.12 Lapisan Tanah Dasar dengan harga CBR 3.05 % Datadata kendaraan dan jumlah kendaraan pada awal umur rencana: 6
7 No Jenis Kendaraan Volume Berat (ton) 1. Mobil Penumpang 5000 2 2. Bus 2000 9 3. Truk 10 ton 700 10. Truk 20 ton 200 20 5. Truk 3 sumbu 10 25 6. Truk Gandeng 5 31..1.1 PERHITUNGAN MANUAL 1) LaluLintas Rencana a) Angka ekivalen (E) masingmasing kendaraan: Mobil penumpang (sumbu depan 50 %; sumbu belakang 50 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal = 0.5x2 8.16 0.5x2 8.16 = 0.0002 + 0.0002 = 0.000 Bus (sumbu depan 3 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal = 0.3x9 8.16 0.66x9 8.16 = 0.0198 + 0.2808 = 0.3006 Truk 10 ton 1.2L (sumbu depan 3 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal = 0.3x10 8.16 0.66x10 8.16 = 0.0301 + 0.280 = 0.581
8 Truk 20 ton 1.2H (sumbu depan 3 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal = 0.3x20 8.16 0.66x20 8.16 = 0.823 + 6.875 = 7.3298 Truk 3 sumbu 1.22 (sumbu depan 25 %; sumbu belakang 75 %) E = E sb.tunggal + E sb.ganda 0.25x25 0.75x25 = x0. 086 8.16 8.16 = 0.32 + 2.397 = 2.716 Truk gandeng 1.2+2.2 (sumbu depan 16 %; sumbu belakang 1 36 %; sumbu belakang 2 2 %; sumbu belakang 3 2 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal = 0.16x31. 8.16 0.36x31. 8.16 0.2x31. 8.16 0.2x31. 8.16 = 0.137 + 3.6827 + 0.727 + 0.727 = 5.2813 b) Dari data tipe jalan 2 lajur 2 arah dengna menggunakan Tabel 2.1 didapat angka koefisien distribusi kendaraan (C) untuk masingmasing kendaraan: Mobil penumpang = 0.50 Bus = 0.50 Truk 10 ton = 0.50 Truk 20 ton = 0.50 Truk 3 sumbu = 0.50 Truk gandeng = 0.50 c) Menghitung Lintas Ekivalen Permulaan (dari Rumus 2.5): Mobil penumpang = 0.50 x 0.000 x 5000 = 1 Bus = 0.50 x 0.3006 x 2000 = 300.5677
9 Truk 10 ton = 0.50 x 0.581 x 700 = 160.339 Truk 20 ton = 0.50 x 7.3298 x 200 = 732.9801 Truk 3 sumbu = 0.50 x 2.716 x 10 = 13.7079 Truk gandeng = 0.50 x 5.2813 x 5 = 13.2033 LEP = 1221.7983 d) Menghitung Lintas Ekivalen Akhir (LEA): Dari Rumus 2.6: LEA = LEP (1+i) UR LEA = 1221.7983 (1+0.06) 10 LEA = 2188.057 e) Menghitung Lintas Ekivalen Tengah (LET): Dari Rumus 2.7: LET = ½ (LEP+LEA) LET = ½ (1221.7983 + 2188.057) LET = 170.9625 f) Menghitung Lintas Ekivalen Rencana (LER) Dari Rumus 2.8: LER = LET x FP LER = LET x (UR/10) LER = 170.9625 x (10/10) LER = 170.9625 2) Daya Dukung Tanah Dasar (DDT) Dengan menggunakan grafik korelasi CBR dengan DDT pada Gambar 2.2 didapat: Lapisan pondasi atas CBR = 80 % DDT = 9.88 Lapisan pondasi bawah CBR = 50 % DDT = 9.01 Lapisan tanah dasar CBR = 3.05 % DDT = 3.78 3) Faktor Regional Dari data: jalan arteri dengan curah hujan ratarata/tahun = 750 mm, kelandaian ratarata = 6 %
50 2000 700 200 10 5 % kendaraan berat = x 100% 36.83% 5000 2000 700 200 10 5 Dari Tabel 2.3 didapat FR = 2.5 ) Indeks Permukaan a) Indeks Permukaan Awal Direncanakan lapisan permukaan LASTON dengan tingkat kerataan >1000mm/km, maka dari Tabel 2.5 diambil IPo = 3.5 b) Indeks Permukaan Akhir Direncanakan jalan arteri dengan LER = 170.9625 (perhitungan 1f), maka dari Tabel 2. didapat IPt = 2.5 5) Indeks Tebal Perkerasan Wt 18 = LER x 365 UR = 170.9625 x 365 x 10 = 6222981.691 log Wt 18 = log 6222981.691 = 6.790 FR = 2.5 IPo = 3.5 IPt = 2.5 Dengan menggunakan Rumus 2.1 ITP Gt 1 DDT logwt18 9.36log 1 0.20 log 0.372 3 2.5 FR 1.175 109 0.0 5.19 ITP 1 2.5 didapat ITP untuk masingmasing lapisan perkerasan dengan Trial and Error: Lapisan permukaan (DDT = 9.88) didapat: ITP = 6.7 Lapisan pondasi atas (DDT = 9.01) didapat: ITP = 7.5 Lapisan pondasi bawah (DDT = 3.78) didapat: ITP = 11.5
51 6) Tebal Perkerasan MasingMasing Lapisan a) Lapisan permukaan (LASTON) ITP = 6.67 a 1 = 0.35 maka: ITP = a 1 d 1 6.7 = 0.35 x d 1 d 1 = 19.1 cm 20 cm b) Lapisan pondasi atas (Batu Pecah kelas B) ITP = 7. a 2 = 0.13 maka: ITP = a 1 d 1 + a 2 d 2 7. = 0.35 x 20 + 0.13 x d 2 d 2 = 3.08 cm < batas minimal, maka d 2 = 20 cm (Tabel 2.6) c) Lapisan pondasi atas (Batu Pecah kelas B) ITP = 11.5 a 3 = 0.12 maka: ITP = a 1 d 1 + a 2 d 2 + a 3 d 3 11.5 = 0.35 x 20 + 0.13 x 20 + 0.12 d 3 d 3 = 15.83 cm 16 cm Maka tebal total lapisan perkerasan lentur yang direncanakan adalah: dtotal = d1 + d2 + d3 = 20 + 20 + 16 = 56 cm.1.2 PERHITUNGAN TEBAL PERKERASAN LENTUR DENGAN FPP Untuk soal yang sama seperti di atas, maka akan dihitung tebal perkerasan lentur tersebut dengan menggunakan program FPP. 1) Menghitung nilai LER Datadata input yang dimasukkan pada form 1 (Gambar.1) adalah: Umur rencana = 10 tahun Pertumbuhan lalulintas = 6 %
52 Jumlah lajur = 2 Jumlah arah = 2 Gambar.1 Input pada Form Flex Bina Marga [1] Kemudian pada form 2 (Gambar.2), akan dimasukkan data jenis kendaraan beserta volume dan berat kendaraan. Gambar.2 Hasil Perhitungan Nilai LER pada Form Flexi Bina Marga [2]
53 Berdasarkan hasil perhitungan program FPP, didapat LER = 1705.107 2) Faktor Regional dan Indeks Perkerasan Datadata yang diperlukan dalam form 3 (Gambar.3) ini untuk mendapatkan nilai Faktor Regional dan Indeks Perkerasan adalah: Curah hujan = 750 mm/tahun Kelandaian ratarata = 12 % Jenis lapisan perkerasan = LASTON Kerataan / roughness = >1000 mm/km Klasifikasi jalan = Jalan Arteri Gambar.3 Hasil Perhitungan Nilai Faktor Regional dan Indeks Perkerasan Nilainilai yang didapat dalam form ini: Faktor Regional = 2.5 IPo = 3.53.9 IPt = 2.5
5 3) Daya Dukung Tanah (DDT) Datadata yang dimasukkan pada form (Gambar.), adalah: Jenis bahan lapisan atas = LASTON Jenis bahan lapisan pondasi atas = Batu pecah (kelas B) Jenis bahan lapisan pondasi bawah = Sirtu/pitrun (kelas B) CBR pondasi atas (CBR 2 ) = 80 % CBR pondasi bawah (CBR 3 ) = 50 % CBR tanah dasar (CBR ) = 3.05 % IPo = 3.5 IPt = 2.5 Gambar. Hasil Perhitungan untuk Nilai DDT MasingMasing Lapisan Nilai DDT masingmasing lapisan yang didapat: DDT pondasi atas (DDT 2 ) = 9.88 DDT pondasi bawah (DDT 3 ) = 9.01 DDT tanah dasar (DDT ) = 3.78
55 ) Tebal perkerasan (d) Datadata yang dimasukkan : Koefisien kekuatan lapisan atas (a 1 ) = 0.35 Koefisien kekuatan lapisan pondasi atas (a 2 ) = 0.13 Koefisien kekuatan lapisan pomdasi bawah (a 3 ) = 0.15 Gambar.5 Hasil Perhitungan untuk Nilai Tebal Perkerasan (d) Hasil proses perhitungan program FPP, didapat: Tebal lapisan atas (d 1 ) = 20 cm Tebal lapisan pondasi atas (d 2 ) = 20 cm Tebal lapisan pondasi bawah (d 3 ) = 16 cm Tebal lapisan perkerasan lentur total (d total ) = 56 cm.2 CONTAH SOAL PERKERASAN KAKU Akan direncanakan tebal perkerasan jalan baru dengan ketentuan: Peranan Jalan : Jalan Arteri
56 Tipe Jalan : 6 lajur 2 arah terbagi (6/2 D) Usia Rencana : 20 tahun Kuat tekan 28 hari beton : 350 kg/cm 2 Pertumbuhan lalulintas : 6 % Nilai CBR : 2. % Datadata kendaraan dan jumlah kendaraan pada awal umur rencana: No Jenis Kendaraan Volume Berat (ton) 1. Mobil Penumpang 100 2 2. Bus 50 9 3. Truk 10 ton 90 10. Truk 20 ton 10 20 5. Truk 3 sumbu 10 25 6. Truk Gandeng 5 31..2.1 PERHITUNGAN MANUAL 1). LaluLintas Rencana a) Jumlah sumbu kendaraan niaga: Jenis Jumlah sumbu (ton) Konfigurasi Sumbu Kendaraan kndrn. sumbu depan belakang depan belakang Mobil penumpang 100 2800.500.500 Bus 50 900 3.060 5.90 Truk 10 ton 90 180 3.00 6.600 Truk 20 ton 10 20 6.800 13.200 Truk 3 sumbu 10 20 6.250 18.750 SGRG Truk gandeng 5 20 5.02 11.30 7.536 7.536 Jumlah 1965 390 Jumlah sumbu kendaraan niaga harian (JSKNH) JSKNH = jumlah sumbu kendaraan total jumlah sumbu mobil penumpang = 390 2800 = 110 buah
57 Dari Rumus 2.15, dicari harga R: 1 i 1 R e log 1 i n 20 1 0.06 1 37.876 e log 1 0.06 Dari Rumus 2.1, maka jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN): JSKN = 365 x JSKNH x R JSKN = 365 x 110 x 37.876 = 15760203.6 buah Koefisien distribusi kendaraan niaga (Cd) dan Faktor Keamanan (FK) Dari data tipe jalan, dengan menggunakan Tabel 2.10 didapat: Cd = 0. Dan dari data peranan jalan, yaitu jalan arteri, dengan menggunakan Tabel 2.11 didapat: FK = 1.1 b) Jumlah repetisi beban Dari Rumus 2.18 diperoleh harga repetisi kumulatif dari tiap kombinasi konfigurasi/beban sumbu pada lajur rencana seperti ditampilkan pada tabel perhitungan di bawah. Konfigurasi Sumbu Persentase Konfigurasi Jumlah Repetisi Selama Sumbu (ton) Sumbu (%) Umur Rencana 1.000 5000 : 110 = 35.53 220028.9381 1.000 5000 : 110 = 35.53 220029.9381 3.060 2000 : 110 = 11.2 720009.3015 5.90 2000 : 110 = 11.2 720009.3015 3.00 700 : 110 = 2.28 1001.8603 6.600 700 : 110 = 2.28 1001.8603 6.800 200 : 110 = 0.25 13.200 200 : 110 = 0.25 6.250 10 : 110 = 0.25 SGRG 18.750 10 : 110 = 0.25 5.02 5 : 110 = 0.13 11.30 5 : 110 = 0.13 7.536 5 : 110 = 0.13 7.536 5 : 110 = 0.13
58 2). Mutu beton rencana Pada data digunakan beton dengan kuat tekan 28 hari sebesar 350 kg/cm 2 f c = 350 = 3 Mpa > 30 Mpa (minimum yang disarankan) 10.2 dari Rumus 2.13: fr = 0.62 f ' c = 0.62 3 = 3.6 Mpa > 3.5 Mpa (minimum yang disarankan) 3). Kekuatan tanah dasar Dari data soal diperoleh nilai CBR = 2. %. Dengan menggunakan Grafik korelasi CBRk pada gambar 2., diperoleh k = 22 kpa/mm untuk CBR 2. % ). Tebal pelat beton Sebagai langkah awal diasumsikan: tebal pelat beton = 220 mm > 150 mm (minimum yang disarankan) Dengan bantuan nomogram pada Gambar 2.5, 2.6, dan 2.7, diperiksa apakah estimasi tebal pelat cukup atau tidak, dari jumlah persentase fatigue yang terjadi (disyaratkan 100 %) Tebal pelat = 220 mm Koef. sumbu Sumbu (ton) Rencana FK = 1.1 Repetisi Tegangan yang terjadi (Mpa) Perbandingan tegangan Jumlah Repetisi yang diijinkan Persentase Fatigue (%) 1.000 1.100 220028.9381 1.000 1.100 220029.9381 3.060 3.366 720009.3015 5.90 6.53 720009.3015 3.00 3.70 1001.8603 6.600 7.260 1001.8603 1. 0.396 6.800 7.80 1.80 0.96 13.200 1.520 2.7 0.75 38 3653.02
59 6.250 6.875 1.62 0.6 SGRG 18.750 20.625 2.28 0.628 1800 108.11 5.02 5.526 11.30 12.3 2.2 0.666 5100 156.86 7.536 8.290 1.58 0.35 7.536 8.290 1.58 0.35 JUMLAH 3917.99 Dengan tebal pelat = 220 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 3917.99 % > 100 %, maka perhitungan harus diulang dengan memperbesar tebal pelat. Tebal pelat = 20 mm Koef. sumbu Sumbu (ton) Rencana FK = 1.1 Repetisi Tegangan yang terjadi (Mpa) Perbandingan tegangan Jumlah Repetisi yang diijinkan Persentase Fatigue (%) 1.000 1.100 220028.9381 1.000 1.100 220029.9381 3.060 3.366 720009.3015 5.90 6.53 720009.3015 3.00 3.70 1001.8603 6.600 7.260 1001.8603 6.800 7.80 1.5 0.2 13.200 1.520 2. 0.672 300 372.10 6.250 6.875 SGRG 18.750 20.625 2.08 0.573 69600 22.99 5.02 5.526 11.30 12.3 2.1 0.589 3500 18.39 7.536 8.290 7.536 8.290 JUMLAH 13.8 Dengan tebal pelat = 20 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 13.8 % > 100 %, maka perhitungan harus diulang dengan memperbesar tebal pelat.
60 Tebal pelat = 260 mm Koef. sumbu Sumbu (ton) Rencana FK = 1.1 Repetisi Tegangan yang terjadi (Mpa) Perbandingan tegangan Jumlah Repetisi yang diijinkan Persentase Fatigue (%) 1.000 1.100 220028.9381 1.000 1.100 220029.9381 3.060 3.366 720009.3015 5.90 6.53 720009.3015 3.00 3.70 1001.8603 6.600 7.260 1001.8603 6.800 7.80 13.200 1.520 2.18 0.600 32000 50.00 6.250 6.875 SGRG 18.750 20.625 1.86 0.512 380000.21 5.02 5.526 11.30 12.3 1.92 0.529 26000 3.25 7.536 8.290 7.536 8.290 JUMLAH 57.6 Dengan tebal pelat = 260 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 57.6 % > 100 %, maka tebal pelat minimal yang harus digunakan = 260 mm. 5). Ukuran dowel dan tie bar Dowel yang dipakai, berdasarkan Tabel 2.8: = 32 mm panjang = 50 mm jarak = 300 mm Tie bar yang dipakai, berdasarkan Tabel 2.9: = 16 mm panjang = 750 mm jarak = 900 mm
61.2.2 PERHITUNGAN TEBAL PERKERASAN KAKU DENGAN FPP Contoh soal perhitungan tebal perkerasan kaku yang di atas akan dikerjakan dengan menggunakan program FPP. 1). Menghitung Faktor pertumbuhan lalulintas, Faktor Keamanan, Koefisien Ddistribusi kendaraan niaga, serta Modulus keruntuhan beton (R, FK, Cd, fr) Datadata input dalam form ini adalah: Jumlah lajur = 6 Jumlah arah = 2 Peranan jalan = Jalan arteri Kuat tekan beton = 350 kg/cm 2 Pertumbuhan lalulintas = 6 % Umur rencana = 20 tahun Data di atas diproses oleh program FPP, dan mendapatkan hasil: R = 37.878 Cd = 0. FK = 1.1 fr = 3.63 Hasil perhitungan program FPP dapat dilihat pada Gambar.6.
62 Gambar.6 Hasil Perhitungan Nilai R, Cd, FK, fr dengan Program FPP 2). Nilai jumlah sumbu kendaraan niaga Data yang dibutuhkan adalah: No Jenis Kendaraan Volume Berat (ton) 1. Mobil Penumpang 100 2 2. Bus 50 9 3. Truk 10 ton 90 10. Truk 20 ton 10 20 5. Truk 3 sumbu 10 25 6. Truk Gandeng 5 31. Data kendaraan di atas akan diproses untuk mendapatkan nilai JSKN (Gambar.7).
63 Gambar.7 Nilai JSKN pada Perhitungan Program FPP Nilai JSKN = 15761219 buah 3). Jumlah repetisi beban selama umur rencana dan kekuatan tanah dasar Dari data jenis kendaraan di atas, kemudian diproses untuk mendapatkan Jumlah Repetisi selama umur rencana seperti yang terlihat pada Gambar.8. Untuk kekuatan tanah dasar, data yang dibutuhkan adalah CBR = 2. %, kemudian dengan menggunakan bantuan grafik didapat nilai k = 22 kpa/mm (Gambar.9). Form ini merupakan alat bantu grafik untuk mencari nilai korelasi CBR dengan nilai k.
6 Gambar.8 Nilai Jumlah Repetisi dengan Program FPP Gambar.9 Nilai k dengan Program FPP
65 ). Tebal pelat beton yang direncanakan Data yang dibutuhkan adalah asumsi tebal pelat yaitu dicoba untuk tebal pelat beton = 20 mm. Dengan menggunakan nomogram,, dan SGRG didapat nilai % fatigue 13.5 % > 100 %, maka tebal pelat harus di perbesar (Gambar.10). Gambar.10 Hasil Perhitungan % Fatigue dengan Program FPP Tebal pelat diperbesar menjadi 260 mm, didapat % fatigue 57.5 % 100 %, maka tebal pelat minimal yang direncanakan adalah 260 mm (Gambar.11).
66 Gambar.11 Tebal Pelat Minimal Hasil Perhitungan Program FPP Hasil perhitungan program FPP, didapat tebal pelat = 260 mm Dan untuk ukuran dowel dan tie bar didapat: dowel : = 32 mm panjang = 50 mm jarak = 300 mm tie bar : = 16 mm panjang = 750 mm jarak = 900 mm