BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jaringan jalan raya merupakan prasarana transportasi darat yang memegang peranan sangat penting dalam sektor perhubungan terutama untuk kesinambungan distribusi barang dan jasa. Kebutuhan akan penggunaan jalan raya semakin meningkat yang berakibat prasarana jalan dari waktu ke waktu mengalami pembebanan (volume lalulintas dan beban sumbu) yang terus meningkat, sehingga jalan harus mampu mendukung baik dari aspek kapasitas maupun daya dukung. Persyaratan dasar suatu perkerasan jalan pada hakekatnya adalah dapat menyediakan lapisan permukaan yang selalu rata, konstruksi yang kuat, sehingga dapat menjamin kenyamanan dan keamanan yang tinggi untuk masa pelayanan (umur jalan). Konstruksi perkerasan jalan dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu perkerasan lentur (flexible pavement), perkerasan kaku (rigid pavement) dan perkerasan gabungan (composite pavement) yaitu perpaduan antara perkerasan lentur dan perkerasan kaku. Perencanaan konstruksi perkerasan juga dapat dibedakan antara perencanaan untuk jalan baru dan untuk peningkatan (jalan lama yang sudah pernah diperkeras). Pemilihan tipe perkerasan umumnya bergantung pada lapis fondasi yang akan digunakan dan kondisi tanah dasar, selain itu dipengaruhi oleh faktor beban lalu lintas dan lingkungan seperti suhu, dan hujan. Perkerasan kaku merupakan salah tipe perkerasan jalan yang umum digunakan pada kondisi tanah dasar lunak karena dapat mengantisipasi penurunan terjadi cenderung bersifat tidak seragam (differential settlement) pada arah melintang maupun memanjang trase jalan sebagai akibat distribusi beban yang tidak merata sepanjang lebar ataupun panjang perkerasan dan akibat tanah yang tidak homogen.
Secara umum perkerasan kaku dapat dibedakan menjadi empat jenis yaitu perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan (Jointed Plain Concrete Pavement), perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (Jointed Reinforcement Concrete Pavement), perkerasan beton semen menerus dengan tulangan (Continuous Reinforcement Concrete Pavement) dan perkerasan beton semen pra tegang (Prestressed Concrete Pavement). Tujuan analisis struktur diantaranya untuk menentukan tegangan, regangan, gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada struktur akibat beban yang bekerja. Hasil analisis digunakan sebagai evaluasi desain yang telah dibuat memenuhi standar atau perlu adanya perbaikan. Metode empiris merupakan formulasi dikembangkan dari eksperimen histori dalam jangka waktu yang cukup lama, sedangkan respon tegangan, regangan maupun geser tidak dijadikan parameter dalam desain. Evaluasi dilakukan dengan memodelkan perkerasan kaku pada ruas jalan tol Solo- Ngawi-Kertosono dengan menggunakan Metode Elemen Hingga (Finite Element) 3-Dimensi untuk sistem perkerasan kaku dengan alat bantu software SAP-2000 dan Abaqus. Pemodelan ini diharapkan dapat menganalisis kemampuan dukung perkerasan kaku pada ruas jalan tol Solo-Ngawi-Kertosono ruas Colomadu- Karanganyar yang dapat dilewati oleh beban kendaraan sesuai umur rencana. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang yang telah diuraikan, metode empiris merupakan formulasi dikembangkan dari eksperimen histori dengan melakukan simulasi yang mendekati lapangan dalam jangka waktu yang cukup lama, sedangkan respon tegangan, regangan maupun geser tidak dijadikan parameter dalam desain maka dalam penelitian ini akan dilakukan pemodelan struktur perkerasan kaku dengan metode elemen hingga. Model yang akan dibuat elemen 3 dimensi meliputi pelat beton, lean concrete, base dan subgrade sehingga diharapkan akan didapatkan sebuah model komputasi yang representatif mampu mewakili kondisi sistem perkerasan kaku dan tegangan akibat beban maupun suhu.
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mendapatkan model Plate on Elastic Foundation dan 3D Solid dengan metode elemen hingga untuk perkerasan kaku. 2. Mengetahui hasil permodelan elemen hingga pada perkerasan kaku serta respon tegangan yang terjadi. 3. Menganalisis kemampuan sistem perkerasan kaku dalam mendukung gayagaya dalam agar dapat diketahui beban yang mampu diterima. 4. Mengetahui respon lendutan dan gaya yang terjadi pada slab dan dowel akibat adanya pengaruh temperatur dan beban lalu lintas. 5. Mengetahui jumlah repetisi yang mampu ditahan oleh slab beton. 1.4 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang dihasilkan setelah penelitian ini selesai yaitu sebagai berikut: 1. Manfaat Teoritis a. Menambah pengetahuan tentang analisis perkerasan kaku dengan metode elemen hingga. b. Sebagai referensi untuk melakukan evaluasi perkerasan kaku agar mengetahui kemampuan serta daya dukungnya. c. Meningkatkan pengetahuan tentang metode elemen hingga dan penerapannya untuk prasarana transportasi darat khususnya jalan dengan perkerasan kaku. 2. Manfaat Praktis a. Menambah alternatif pilihan metode baru analisis kemampuan dan daya dukung perkerasan kaku.
b. Memudahkan dalam analisis tebal perkerasan kaku. 1.5 Batasan Masalah Dalam melakukan penelitian ini ditetapkan berbagai batasan masalah sebagai berikut : 1. Lokasi penelitian adalah pada jalan tol Solo-Ngawi-Kertosono ruas Colomadu- Karanganyar (STA 0+000 ~ 21+000). 2. Data yang digunakan dalam analisis menggunakan data sekunder yang diperoleh dari Kantor Satuan Kerja Pelaksanaan Jalan Nasional Jawa Tengah dan tidak melakukan pengukuran di lapangan 3. Analisis permodelan perkerasan kaku dilakukan dengan analisis statis linear Plate on Elastic Foundation dan 3D solid dengan metode elemen hingga, memanfaatkan software SAP2000 dan Abaqus dengan modifikasi pada model komputasi. 4. Seluruh material baik beton, baja, maupun tanah diasumsikan sebagai bahan yang bersifat isotropis, homogen dan elastis linear. 1.6 Keaslian Penelitian Penelitian yang pernah dilaksanakan berkaitan dengan analisis perkerasan kaku menggunakan metode elemen hingga dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1. 1 Penelitian sebelumnya No. Peneliti Judul Hasil Perbedaan 1. Hilyanto, Simulasi Posisi pembebanan Hilyanto Setiawan Perilaku Pelat ujung pelat meneliti tentang dan Beton Sebagai menghasilkan nilai perkerasan kaku Surjandari Perkerasan Kaku lendutan dan dengan variasi (2013) di Atas Tanah Subgrade tegangan total tanah terbesar. subgrade Saradan dengan (Jurnal Saradan Peningkatan mutu software Matriks Menggunakan beton SAP2000. Teknik Sipil Metode Elemen mengakibatkan Thesis ini Vol. 1 No. Hing penurunan nilai meneliti model 4/Desember 2013/424- lendutan. Penambahan perkerasan kaku pada ruas jalan 431) ketebalan pelat tol Colomadumenghasilkan penurunan tegangan Karanganyar dengan software yang signifikan, serta SAP-2000 dan mengalami Abaqus. penurunan nilai tegangan total tanah. 2. Tjaronge, Irmawaty, dan Lafiu (2015) (Jurnal Tugas Akhir, Universitas Hasanuddin, 2015) Analisa Numerik Tegangan Akibat Beban Monotonik Pada Pelat Beton Sebagai Lapis Perkerasan Kaku Hasil analisis tegangan dari dua pemodelan yang di analisa dengan software SAP 2000 menunjukkan bahwa dengan penambahan tebal makan tegangan yang terjadi pada slab beton berkurang. Tjaronge meneliti tegangan akibat beban monotonik model dengan SAP2000
Tabel 1.1 Penelitian sebelumnya (lanjutan) No. Peneliti Judul Hasil Perbedaan 3. William dan 3D analisa Suhu mempengaruhi William meneliti Shoukry metode elemen tegangan yang tegangan pada (2001) hingga pada terjadi. Dan jika slab dan dowel temperatur tensile transverse dengan software (Int.J. termasuk stress pada bagian Abaqus. Thesis Geomech., tegangan pada atas slab lebih kecil ini meneliti 2001, 1 (3): dowel perkerasan dari tensile model 291-307) beton longitudinal stress perkerasan kaku bersambung. maka akan pada ruas jalan mengakibatkan tol Colomaduterjadinya mid slab cracking pada arah Karanganyar dengan software transvere. SAP-2000 dan Abaqus.