ANALISIS STRUKTUR CULVERT LENGKUNG DI BAWAH LINTASAN LANDAS PACU BANDARA ADISUTJIPTO YOGYAKARTA Ashar Saputra 1, Bambang Wijanarka 2 1 Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, Jl. Grafika No.2 Komplek UGM Yogyakarta Email: ashar@tsipil.ugm.ac.id 2 Alumni Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta Email: beambee@yahoo.co.id 1. ABSTRAK Pertumbuhan ekonomi mendorong manusia untuk melawat baik untuk keperluan usaha atau keperluan wisata. Pertambahan pergerakan menggunakan sarana transportasi pesawat udara mendorong penggunaan pesawat yang lebih besar. Bandara Adisutjipto di Yogyakarta memiliki landas pacu yang sebelumnya direncanakan untuk mampu digunakan oleh pesawat dengan kelas seri DC-9 atau Boeing 737. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah struktur culvert lengkung yang ada di bawah landas pacu mampu mendukung beban pesawat seri Boeing 767 yang kemungkinan akan dioperasikan di Bandara Adisutjipto. Analsisis struktur dilakukan melalui perhitungan numerik dengan menggunakan software ATENA yang berbasis elemen hingga. Hasil analsis menunjukkan bahwa struktur culvert luengkung di bawah landas pacu Bandara Adisutjipto mampu mendukung beban pergerakan pesawat seri Boeing 767. Kata kunci: culvert lengkung, beton, analisis, ATENA PENDAHULUAN Sebuah bandara untuk bisa beroperasi dalam jaringan transportasi internasional harus memenuhi regulasi yang bersifat internasional. Regulasi tersebut meliputi tata letak dan spesifikasi teknis dari suatu bagian bandara, salah satunya adalah landas pacu. Struktur landas pacu diharapkan mampu mendukung pesawat dalam melakukan pergerakan memulai penerbangan dan pendaratan, baik dari dimensi landas pacu maupun kekuatannya dalam mendukung beban hidup berupa pesawat. Bandara Adisutjipto Yogyakarta merupakan salah satu bandara internasional di Indonesia. Sehingga dalam mengikuti perkembangan moda transportasi udara diperlukan penyesuaian-penyesuaian pada bagian-bagian bandara tersebut, salah satunya adalah landas pacu bandara. Landas pacu Bandara Adisutjipto membentang pada arah timurbarat dan memotong Kali (Sungai) Kuning, seperti dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Denah rencana Bandara Adisutjipto dan posisi culvert Pada awalnya, landas pacu termasuk culvert di bawahnya dibangun dengan mempertimbangkan akan digunakan untuk operasional pesawat dengan seri DC-9 atau Boeing 737. Seiring dengan perkembangan kebutuhan, direncanakan landas pacu akan digunakan untuk operasional pesawat dengan seri Boeing 767-400 ER atau seri Airbus A-319. Beban rencana awal pesawat dapat dilihat pada Tabel 1, sedangkan beban rencana pesawat baru dapat dilihat pada Tabel 2. Posisi pembebanan pada pesawat jenis Boeing dapat dilihat pada Gambar 2. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-85
Tabel 1. Pembebanan pesawat seri Boeing 737 (Boeing, 2005) Tabel 2. Pembebanan pesawat seri Boeing 767 (Boeing, 2005) Gambar 2. Distribusi beban pada roda pesawat (Boeing, 2005) Makalah ini bertujuan memaparkan analisis kekuatan culvert di bawah landas pacu Bandara Adisutjipto Yogyakarta dalam mendukung beban pesawat yang lebih besar dari pada beban rencana. Analisis dilakukan menggunakan metode elemen hingga dengan alat bantu software ATENA. S-86 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5
2. ANALISIS STRUKTUR CULVERT Untuk mengetahui kekuatan culvert dalam mendukung beban pesawat pada kondisi riil akan sangat sulit dilaksanakan karena padatnya kegiatan penerbangan di Bandara Adisutjipto. Salah satu metode yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan analisis numerik dengan menggunakan metode elemen hingga. Untuk membantu analisis tersebut digunakan program ATENA 2D. Dengan keterbatasan yang ada, maka kondisi eksisting disederhanakan menjadi kasus plane strain 2D. Penyederhanaan ini terutama karena dimensi dari culvert yang cukup besar sehingga pemodelan 3D akan menyulitkan perhitungan. Data yang digunakan merupakan data sekunder berupa data teknis struktur culvert landas pacu Bandara Adisutjipto, beban luar yang bekerja pada struktur culvert landas pacu Bandara Adi Sutjipto mengacu kepada standar yang berlaku, dan jenis tanah pada daerah tersebut diambil dari data pengujian tanah terakhir di sekitar lokasi. Karakterisitik beban roda pesawat jenis Boeing 767 dapat dilihat pada Tabel 3, sedangkan konfigurasi rodanya ditampilkan pada Gambar 3. Dari data sekunder diketahui mutu beton terpasang adalah 28 MPa, penulangan utama D25-250 dan penulangan pembagi D12-250. Gambar ukuran penampang melintang dapat dilihat pada Gambar 4. Lebar landas pacu di atas struktur culvert adalah 45 meter. Tabel 3. Karaketeristik beban rodan pesawat jenis boeing 767 (Boeing, 2005) Gambar 3. Konfigurasi roda pesawat jenis Boeing 767 (Boeing, 2005) SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-87
Gambar 4. Penampang melintang culvert Pada pemodelan menggunakan software ATENA dilakukan idealisasi struktur sebagai plane strain 2D, termasuk beban tanah dan beban pesawatnya. Idealisasi pemodelan dalam analisis ditampilkan pada Gambar 5 sampai Gambar 8. Gambar 5. Idealisasi kondisi culvert Gambar 6. Idealisasi beban vertikal pada kasus plane strain Gambar 7. Idealisasi beban horisontal S-88 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5
Struktur 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis dengan menggunakan software ATENA telah dapat memberikan gambaran mengenai kondisi culvert dan lapisan di atasnya pada berbagai kondisi pembebanan. Pada Gambar 8 dapat dilihat hasil analisis struktur culvert. a. Regangan utama c. Nodal displacement b. Kondisi lebar retak d. Regangan pada tulangan Gambar 8. Hasil analisis struktur culvert dengan ATENA Pada Gambar 8 terlihat perilaku culvert dengan adanya beban vertikal dan horisontal dimana beban berada di atas salah satu culvert. Kondisi ini menggambarkan pesawat melintas dengan beban gandar terbesar berada di atas salah satu culvert. Hasil analisis menunjukkan bahwa tegangan maksimum yang terjadi karena adanya beban pesawat pada beton tekan adalah 1,67 MPa, dan tegangan beton tarik sebesar 2 MPa. Lapisan tanah yang berada di atas culvert memberikan pengaruh positif pada penyebaran beban sehingga beban yang sampai pada culvert intensitasnya kecil. Sementara pada tulangan baja, tegangan maksimum yang terjadi adalah tegangan tarik sebesar 127,6 MPa. Nilai tegangantegangan yang terjadi akibat beban operasional pesawat terlihat masih keci. Hal ini meunjukkan bahwa bentk culvert lengkung setengah lingkaran ternyata memberikan keuntungan berupa efektifitas menahan beban-beban yang ada. Kondisi tegangan ini menujukkan level tegangan pada struktur culvert masih pada kondisi yang aman untuk mendukung beban pesawat seri Boeing 767. Lebar retak yang diperoleh dari analisis adalah 0,27 mm akibat adanya beban pesawat dengan gandar terberat melintas di atas satu lengkung culvert. Mengacu kepada SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, batasan lebar retak untuk struktur yang terpengaruh cuaca adalah 0,3 mm. Dengan demikian potensi lebar retak pada struktur culvert masih di bawah batas yang diijinkan. Displacement pada struktur culvert akibat beban pergerakan pesawat terhitung sebesar 0,199 mm pada arah horisontal dan 1,0 mm pada arah vertikal. SNI 03-2847-2002 memberikan batasan lendutan untuk struktur beton, dengan batasan terkecil adalah l/480. Dengan menyederhanakan diameter dalam culvert sebagai lebar bentang 9 m, maka nilai batas lendutan adalah 18,75 mm. Nilai yang terhitung masih jauh lebih kecil dari batas yang diijinkan. Hal ini karena pemilihan struktur lengukung memberikan keuntungan berupa optimasi bahan beton akan dominan dalam menahan gaya tekan. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-89
4. KESIMPULAN Analisis struktur culvert sudah dilakukan dengan penyederhanaan struktur menjadi plane strain 2D menggunakan software ATENA. Hasil penelitian memberikan jawaban atas pertanyaan apakah struktur culvert di bawah landas pacu akan mampu mendukung beban pesawat seri Boeing 767 yang awalnya direncanakan dengan jenis pesawat Boeing 737. Dengan analisis pembebanan statik, parameter struktural yang diperhitungkan dalam analisis menunjukkan bahwa struktur culvert masih mampu mendukung beban pesawat baru, meskipun untuk parameter lebar retak sudah mendekati batas yang diijinkan. Kondisi tersebut dimungkinkan karena pada saat perencanaan awal digunakan nilai faktor aman yang cukup tinggi, atau menggunakan kondisi adanya beban kejut roda pesawat pada saat menyentuh landasan dalam proses mendarat. Adanya beban dinamik berupa beban kejut pesawat yang mendarat dengan pesawat yang lebih besar dalam hal ini jenis Boeing 767 mungkin akan membuat struktur culvert menjadi tidak aman dalam mendukung beban kejut tersebut. Pada kondisi di lapangan, posisi culvert berada di area yang cukup jauh dari lokasi yang didedikasikan untuk touchdown roda pendaratan. Untuk mendapatkan gambaran struktur yan glebih baik dalam mendukung beban pesawat yang baru dapat dilakukan dengan menggunakan analisis 3D serta mempertimbangkan seluruh kemungkinkan pembebanan termasuk beban dinamik dan beban kejut dari touchdown roda pesawat. Dalam hal data material, dapat ditingkatkan dengan melakukan pengujian material eksisting. Selain dari itu, untuk memperbaiki akurasi perhitungan, diskritisasi elemen diperhitungkan lebih baik, sehingga didapat hasil yang lebih mendekati keadaan asli dan lebih efisien dalam pemodelan menggunakan software berbasis metode elemen hingga. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2005, 737 Airplane Characteristics for Airport Planning. Tersedia di http://www.boeing.com [30 Januari 2010] Anonim, 2005, 767 Airplane Characteristics for Airport Planning. Tersedia di http://www.boeing.com [3 September 2009] Anonim, 2005, Perencanaan Pengembangan Bandara Adi Sutjipto Tahap II (DED). Tidak dipublikasikan. Pusat Studi Transportasi dan Logistik UGM, Yogyakarta Anonim, 2007, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung(SNI 03-2847-2002) Dilengkapi Penjelasan (S-2002), ITS Press, Surabaya Bowles, JE., Silaban, P. (Alih Bahasa), 1986, Analisa dan Disain Pondasi Jilid 1, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta Červenka, Vladimír, Jendele, Libor, dan Červenka, Jan. 2009, Atena Program Documentation. Tersedia di http: //www.cervenka.cz [29 Juli 2009] Hardiyatmo, H. C., 2002, Mekanika Tanah I, Edisi Ketiga, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta Hardiyatmo, H. C., 2003, Mekanika Tanah II, Edisi Ketiga, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta Hardiyatmo, H. C. 2006, Teknik Fondasi 1, Cetakan Ketiga, Beta Offset, Yogyakarta Horonjeff, R., dan McKelvey, X., 1993, Perencanaan dan Perancangan Bandar Udara Jilid 2, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta Sartono, W., 2005, Airport Engineering, Biro Penerbit Teknik Sipil UGM, Yogyakarta Sosrodarsono, S., dan Nakazawa, K., 1990, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Cetakan Kelima, PT Pradnya Paramita, Jakarta Suhendro, B., 2000, Metode Elemen Hingga dan Aplikasinya, Yogyakarta Triatmodjo, B., 2002, Metode Numerik, Beta Offset, Yogyakarta S-90 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5