ANALISA TEBAL PERKERASAN KAKU BERDASARKAN METODE BINA MARGA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC SKRIPSI Oleh Devi Siska Putri Mawarno 1000867596 BINUS UNIVERSITY JAKARTA 2010
ANALISA TEBAL PERKERASAN KAKU BERDASARKAN METODE BINA MARGA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC SKRIPSI diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesajarnaan pada Jurusan Teknik Sipil Jenjang Pendidikan Strata 1 Oleh Devi Siska Putri Mawarno 1000867596 BINUS UNIVERSITY JAKARTA 2010
ANALISA TEBAL PERKERASAN KAKU BERDASARKAN METODE BINA MARGA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC SKRIPSI Oleh: Devi Siska Putri Mawarno 1000867596 Disetujui: Made Suangga, Ir., MT., D.Eng. D2650 BINUS UNIVERSITY JAKARTA 2010
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat- Nya, sehingga laporan Skripsi ini dapat selesai tepat waktu. Adapun laporan Skripsi ini dibuat dengan judul Analisa Tebal Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga dengan Menggunakan Program Visual Basic. Laporan Skripsi ini dapat selesai, tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Harjanto Prabowo selaku Rektor Binus University. 2. Ibu Dr. Ho Hwi Chie, S.Pd., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Binus University. 3. Ibu Sherly Hartono, Ph. D. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Binus University. 4. Ibu Yuny Ayu Maharani, ST. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Binus University dan Koordinator Skripsi. 5. Bpk. Made Suangga, Ir., MT., D.Eng. selaku Dosen Jurusan Teknik Sipil Binus University dan Dosen Pembimbing Skripsi. 6. Ibu Amelia Makmur, ST., MT. selaku Dosen Jurusan Teknik Sipil Binus University dan Dosen Penguji. 7. Bpk. Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng. selaku Dosen Jurusan Teknik Sipil Binus University dan Dosen Penguji. 8. Ibu Godeliva Juliastuti, ST., MT. selaku Pembimbing Akademik Angkatan 2006. 9. Bpk. Irpan Hidayat, ST. selaku Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Binus University. 10. Ibu Tini Kartini, S.Kom. selaku Administrasi Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Binus University. 11. Seluruh staf pengajar dan karyawan jurusan Teknik Sipil. 12. Untuk keluargaku, papa, mama, dan cici-cici ku yang telah memberikan banyak dukungan dan semangat. 13. Teman-teman angkatan 2006 (Iwan, Lishia, Vega, Lungguk, Frandy, Hendrik, Felix, Andika, Kurnia, Ali, Toto, Budi). vii
14. Thank you special for you.. 15. Alumni yang telah mendukung dan memberikan ide, Arief, Rachman, Artha, Meni Risan. 16. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, thanks to you all. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi rekan-rekan sekalian. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih. Jakarta, Agustus 2010 Penulis viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LUAR... i HALAMAN JUDUL DALAM... ii HALAMAN PERSETUJUAN HARD COVER...iii HALAMAN PERNYATAAN DEWAN PENGUJI... iv HALAMAN PEMBERIAN HAK CIPTA NON EKSKLUSIF... v ABSTRAK... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR NOTASI...xviii DAFTAR LAMPIRAN... xx BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Identifikasi Masalah... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian... 2 1.4 Lingkup Penelitian... 3 1.5 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 TINJAUAN KEPUSTAKAAN 2.1 Perkerasan Jalan Raya... 6 2.2 Perkerasan Kaku... 9 ix
2.2.1 Lapisan Perkerasan Kaku... 9 2.2.2 Jenis Perkerasan Kaku... 11 2.2.3 Komponen Perkerasan Kaku... 13 2.2.4 Parameter Perencanaan Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga... 18 2.2.5 Parameter Perencanaan Ruji, Batang Pengikat, dan Tulangan Berdasarkan Metode Bina Marga... 40 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Pendekatan Penelitian... 44 3.2 Tahap Perhitungan Perkerasan Kaku... 45 3.2.1 Tahap Perhitungan Manual... 45 3.2.2 Tahap Perhitungan Program... 53 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Validasi Program... 57 4.1.1 Perkerasan Beton Bersambung Tanpa Tulangan (BBTT)... 57 4.1.1.1 Perhitungan Manual Perkerasan Beton Bersambung Tanpa Tulangan (BBTT)... 58 4.1.1.2 Perhitungan Program ConPave untuk Perkerasan Beton Bersambung Tanpa Tulangan (BBTT)... 67 4.1.2 Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT)... 72 4.1.2.1 Perhitungan Manual Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT)... 73 4.1.2.2 Perhitungan Program ConPave untuk Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT)... 82 x
4.1.3 Perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT)... 87 4.1.3.1 Perhitungan Manual Perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT)... 88 4.1.3.2 Perhitungan Program ConPave untuk Perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT)... 99 4.1.4 Hasil Perbandingan Perhitungan Manual dan Program... 104 4.2 Studi Kasus... 107 4.2.1 Analisa Perubahan CBR Tanah Dasar terhadap Tebal Pelat Beton... 107 4.2.2 Analisa Perubahan Umur Rencana terhadap Tebal Pelat Beton... 109 4.2.3 Analisa Perubahan Kuat Tekan Beton terhadap Tebal Pelat Beton... 111 4.2.4 Analisa Pengaruh Tipe Perkerasan terhadap Biaya... 113 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 117 5.2 Saran... 119 DAFTAR PUSTAKA... xxi RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbedaan Antara Perkerasan Kaku dan Perkerasan Lentur... 8 Tabel 2.2 Alasan Digunakan dan Tidak Digunakannya Subbase... 10 Tabel 2.3 Nilai Koefisien Gesek (µ)... 21 Tabel 2.4 Jumlah Lajur Berdasarkan Lebar Perkerasan dan Koefisien Distribusi (C) Kendaraan Niaga pada Lajur Rencana... 23 Tabel 2.5 Faktor Keamanan Beban (F KB )... 25 Tabel 2.6 Tegangan Ekivalen dan Faktor Erosi untuk Perkerasan Tanpa Bahu Beton... 26 Tabel 2.7 Tegangan Ekivalen dan Faktor Erosi untuk Perkerasan Dengan Bahu Beton... 29 Tabel 2.8 Koefisien untuk Menghitung Tegangan Ekivalen... 32 Tabel 2.9 Koefisien untuk Menghitung Faktor Erosi Tanpa Ruji... 32 Tabel 2.10 Koefisien untuk Menghitung Faktor Erosi Dengan Ruji... 33 Tabel 2.11 Ukuran Ruji (Dowel)... 40 Tabel 2.12 Ukuran Batang Pengikat (Tie Bar)... 40 Tabel 4.1 Data Lalu Lintas untuk Kasus BBTT... 58 Tabel 4.2 Jumlah Sumbu Berdasarkan Jenis dan Beban Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BBTT... 59 Tabel 4.3 Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas untuk Kasus BBTT... 60 Tabel 4.4 Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BBTT... 60 Tabel 4.5 Repetisi Sumbu yang Terjadi untuk Kasus BBTT... 61 Tabel 4.6 Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BBTT... 66 xii
Tabel 4.7 Data Lalu Lintas untuk Kasus BBDT... 72 Tabel 4.8 Jumlah Sumbu Berdasarkan Jenis dan Beban Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BBDT... 74 Tabel 4.9 Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas untuk Kasus BBDT... 75 Tabel 4.10 Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BBDT... 75 Tabel 4.11 Repetisi Sumbu yang Terjadi untuk Kasus BBDT... 76 Tabel 4.12 Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BBDT... 80 Tabel 4.13 Data Lalu Lintas untuk Kasus BMDT... 87 Tabel 4.14 Jumlah Sumbu Berdasarkan Jenis dan Beban Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BMDT... 89 Tabel 4.15 Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas untuk Kasus BMDT... 90 Tabel 4.16 Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga untuk Kasus BMDT... 90 Tabel 4.17 Repetisi Sumbu yang Terjadi untuk Kasus BMDT... 91 Tabel 4.18 Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BMDT... 96 Tabel 4.19 Perbandingan Perhitungan Manual dan Program untuk Kasus BBTT... 104 Tabel 4.20 Perbandingan Perhitungan Manual dan Program untuk Kasus BBDT... 105 Tabel 4.21 Perbandingan Perhitungan Manual dan Program untuk Kasus BMDT.. 106 Tabel 4.22 Pengaruh CBR Tanah Dasar terhadap Tebal Pelat Beton... 108 Tabel 4.23 Pengaruh Umur Rencana terhadap Tebal Pelat Beton... 110 Tabel 4.24 Pengaruh Kuat Tekan Beton terhadap Tebal Pelat Beton... 112 Tabel 4.25 Hasil Perhitungan Perencanaan Perkerasan Jalan Raya... 114 Tabel 4.26 Hasil Perhitungan Volume Beton dan Berat Baja Tulangan... 114 Tabel 4.27 Hasil Perhitungan Biaya... 115 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Lapisan Perkerasan Lentur... 6 Gambar 2.2 Lapisan Perkerasan Kaku... 7 Gambar 2.3 Lapisan Perkerasan Komposit... 7 Gambar 2.4 Perkerasan Beton Bersambung Tanpa Tulangan (BBTT)... 12 Gambar 2.5 Perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT)... 12 Gambar 2.6 Perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT)... 13 Gambar 2.7 Perkerasan Beton Prategang... 13 Gambar 2.8 Ilustrasi Penyaluran Beban... 14 Gambar 2.9 Ruji pada Sambungan Melintang... 14 Gambar 2.10 Batang Pengikat pada Sambungan Memanjang... 15 Gambar 2.11 Sambungan Memanjang dengan Pengunci... 15 Gambar 2.12 Sambungan Isolasi... 17 Gambar 2.13 Tebal Minimum Pondasi Bawah... 18 Gambar 2.14 CBR Tanah Dasar Efektif... 20 Gambar 2.15 Analisa Fatik dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Rasio Tegangan Dengan / Tanpa Bahu Beton... 37 Gambar 2.16 Analisa Erosi dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Faktor Erosi Tanpa Bahu Beton... 38 Gambar 2.17 Analisa Erosi dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Faktor Erosi Dengan Bahu Beton... 39 Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian Secara Umum... 45 Gambar 3.2 Bagan Alir Perhitungan Tebal Pelat Beton Semen secara Manual... 49 xiv
Gambar 3.3 Bagan Alir Perhitungan Tulangan BBDT secara Manual... 52 Gambar 3.4 Bagan Alir Perhitungan Tulangan BMDT secara Manual... 52 Gambar 3.5 Bagan Alir Perhitungan Program... 56 Gambar 4.1 Jenis dan Tebal Pondasi untuk Kasus BBTT... 61 Gambar 4.2 CBR Efektif untuk Kasus BBTT... 62 Gambar 4.3 Analisa Fatik dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Rasio Tegangan Tanpa Bahu Beton untuk Kasus BBTT... 64 Gambar 4.4 Analisa Erosi dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Faktor Erosi Tanpa Bahu Beton untuk Kasus BBTT... 65 Gambar 4.5 Lapisan Perkerasan untuk Kasus BBTT... 67 Gambar 4.6 Tampak Atas untuk Kasus BBTT... 67 Gambar 4.7 Start Program untuk Kasus BBTT... 67 Gambar 4.8 Pilih Perkerasan BBTT... 68 Gambar 4.9 Input Data Proyek untuk Kasus BBTT... 68 Gambar 4.10 Input Data untuk Kasus BBTT... 69 Gambar 4.11 Hasil Analisa Lalu Lintas untuk Kasus BBTT... 69 Gambar 4.12 Hasil Repetisi Sumbu Rencana untuk Kasus BBTT... 70 Gambar 4.13 Hasil Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BBTT... 70 Gambar 4.14 Nomogram Fatik dan Erosi untuk Kasus BBTT... 71 Gambar 4.15 Hasil Akhir Program untuk Kasus BBTT... 71 Gambar 4.16 Jenis dan Tebal Pondasi untuk Kasus BBDT... 76 Gambar 4.17 CBR Efektif untuk Kasus BBDT... 77 Gambar 4.18 Analisa Fatik dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Rasio Tegangan Dengan Bahu Beton untuk Kasus BBDT... 78 xv
Gambar 4.19 Analisa Erosi dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Faktor Erosi Dengan Bahu Beton untuk Kasus BBDT... 79 Gambar 4.20 Lapisan Perkerasan untuk Kasus BBDT... 82 Gambar 4.21 Tampak Atas untuk Kasus BBDT... 82 Gambar 4.22 Start Program untuk Kasus BBDT... 82 Gambar 4.23 Pilih Perkerasan BBDT... 83 Gambar 4.24 Input Data Proyek untuk Kasus BBDT... 83 Gambar 4.25 Input Data untuk Kasus BBDT... 84 Gambar 4.26 Hasil Analisa Lalu Lintas untuk Kasus BBDT... 84 Gambar 4.27 Hasil Repetisi Sumbu Rencana untuk Kasus BBDT... 85 Gambar 4.28 Hasil Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BBDT... 85 Gambar 4.29 Nomogram Fatik dan Erosi untuk Kasus BBDT... 86 Gambar 4.30 Hasil Akhir Program untuk Kasus BBDT... 86 Gambar 4.31 Jenis dan Tebal Pondasi untuk Kasus BMDT... 91 Gambar 4.32 CBR Efektif untuk Kasus BMDT... 92 Gambar 4.33 Analisa Fatik dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Rasio Tegangan Tanpa Bahu Beton untuk Kasus BMDT... 94 Gambar 4.34 Analisa Erosi dan Repetisi Beban Ijin Berdasarkan Faktor Erosi Tanpa Bahu Beton untuk Kasus BMDT... 95 Gambar 4.35 Lapisan Perkerasan untuk Kasus BMDT... 98 Gambar 4.36 Tampak Atas untuk Kasus BMDT... 98 Gambar 4.37 Start Program untuk Kasus BMDT... 99 Gambar 4.38 Pilih Perkerasan BMDT... 99 Gambar 4.39 Input Data Proyek untuk Kasus BMDT... 100 xvi
Gambar 4.40 Input Data untuk Kasus BMDT... 100 Gambar 4.41 Hasil Analisa Lalu Lintas untuk Kasus BMDT... 101 Gambar 4.42 Hasil Repetisi Sumbu Rencana untuk Kasus BMDT... 101 Gambar 4.43 Hasil Analisa Fatik dan Erosi untuk Kasus BMDT... 102 Gambar 4.44 Nomogram Fatik dan Erosi untuk Kasus BMDT... 102 Gambar 4.45 Hasil Akhir Program untuk Kasus BMDT... 103 Gambar 4.46 Grafik Hubungan antara CBR dengan Tebal Pelat Beton... 108 Gambar 4.47 Grafik Hubungan antara Umur Rencana dengan Tebal Pelat Beton... 110 Gambar 4.48 Grafik Hubungan antara Kuat Tekan Beton dengan Tebal Pelat Beton. 112 Gambar 4.49 Grafik Analisa Biaya dari Tiga Jenis Perkerasan... 115 xvii
DAFTAR NOTASI BP CBK = Bahan Pengikat = Campuran Beton Kurus µ = Koefisien gesekan antara pelat beton dengan pondasi bawah f'c f cf C R i UR JSKN JSKNH = Kuat tekan beton umur 28 hari = Kuat tarik lentur beton umur 28 hari = Koefisien distribusi kendaraan niaga = Faktor pertumbuhan lalu lintas = Laju pertumbuhan lalu lintas per tahun = Umur Rencana = Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga selama umur rencana = Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga Harian pada saat jalan dibuka F KB / L SF = Faktor Keamanan Beban / Safety Factor Ef N f N e Se P F 1 / F 4 F 2 F 3 As fs = CBR tanah dasar efektif = Repetisi beban ijin untuk analisa fatik = Repetisi beban ijin untuk analisa erosi = Tegangan Ekivalen = Beban sumbu = Faktor penyesuaian untuk beban sumbu = Faktor penyesuaian untuk bahu jalan = Faktor Erosi = Luas penampang tulangan = Kuat tarik ijin tulangan xviii
g h L M Ps f ct fy n Es Ec L cr p u f b ε s = Gravitasi = Tebal pelat beton = Jarak antar sambungan yang tidak diikat atau tepi bebas pelat = Berat per satuan volume pelat = Presentase luas tulangan yang dibutuhkan terhadap luas penampang beton = Kuat tarik langsung beton = Tegangan leleh baja = Angka ekivalensi antara baja dan beton = Modulus elastisitas baja = Modulus elastisitas beton = Jarak teoritis antar retakan = Perbandingan luas tulangan memanjang dengan luas penampang beton = Perbandingan keliling terhadap luas tulangan = Tegangan lekat antara tulangan dan beton = Koefisien susut beton xix
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 SUMBER PROGRAM HASIL SIMPAN PROGRAM xx