BAB III

PROGRAM DAN METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Program Penelitian

Program penelitian diawali dengan studi pustaka tentang teori dasar struktur perkerasan

kaku berdasarkan metoda ICAO. Sesuai dengan tujuan penelitian yang telah disusun, maka

dibuat suatu kerangka penelitian dalam bentuk diagram alir penelitian yang menggambarkan

urutan kegiatan penelitian yang saling terkait seperti terlihat pada Gambar III.1 berikut ini :

Pengumpulan Data Struktur Perkerasan dan Data Teknis Desain - Data konstruksi struktur perkerasan - Data teknis desain

Pengumpulan Data Pergerakan : - Data pergerakan kedatangan dan keberangkatan pesawat udara -Data karakteristik pesawat udara

Analisis Metoda Desain Struktur Perkerasan : -Analisis Fatique -Analisis Tegangan

Analisis LRF

Analisis Kurva Desain

Perhitungan Annual

Departure

Analisis Sensitivitas dengan Metode ICAO

Program Airfield

Membandingkan Hasil Desain ICAO dengan FAA dan PCA

Kesimpulan dan Saran

Identifikasi dan Definisi Masalah

Gambar III.1 Diagram Alir Program Penelitian

27

28

1) Identifikasi dan definisi masalah

Belum adanya ketentuan metoda desain standar yang diseragamkan di Indonesia, masing-

masing metoda desain berbeda dalam memperhitungkan pengaruh dari beban lalu lintas

pesawat udara campuran dan program Airfield diperlukan untuk mempercepat proses

perhitungan, serta untuk meningkatkan akurasi perhitungan. Tujuan dari analisis

perkerasan ini telah diuraikan sebelumnya di bab 1.

2) Analisis metoda desain struktur perkerasan kaku

Analisis tegangan, analisis fatique, analisis LRF dan analisis kurva desain dibahas dalam

penelitian ini sebelum melakukan desain perkerasan. Untuk analisis kurva desain,

dilakukan pembuatan kurva desain secara manual dalam bentuk nomogram.

3) Pengumpulan data

Pengumpulan data dari Bandar Udara Juanda, Surabaya adalah data pergerakan pesawat

udara, data struktur perkerasan dan data teknis desain.

Data pergerakan yaitu data jenis dan volume pesawat udara yaitu volume keberangkatan

pesawat udara (annual departure) dan kedatangan pesawat udara (annual arrival) dalam

setahun, serta data karakteristik pesawat udara.

Data struktur perkerasan dan data teknis desain yaitu parameter desain seperti nilai

modulus subgrade (k) dan kekuatan flexural beton (flexural strength) serta lapisan-

lapisan (layer) yang terdapat dalam struktur perkerasan eksisting dan tebal masing-

masing lapisan.

4) Perhitungan annual departure

Perhitungan annual departure yang dimaksud adalah nilai keberangkatan tahunan

(annual departure) pesawat udara desain dan pesawat udara lainnya (mix traffic) yang

akan menggunakan bandar udara yang bersangkutan setelah dikonversi dulu ke dalam

annual departure pesawat udara desain.

6) Membandingkan hasil desain ICAO dengan FAA dan PCA

Hasil desain yang diperoleh dengan Metoda ICAO dibandingkan dengan metoda FAA

dan PCA, sehingga diketahui perbedaan hasil desain perkerasan dari kedua metoda

tersebut.

8) Analisis sensitivitas

Parameter yang mempengaruhi desain dianalisis untuk diketahui sejauh mana pengaruh

parameter tersebut terhadap tebal dan tegangan maksimum yang terjadi pada struktur

perkerasan.

29

III.2 Metodologi Penelitian

Metodologi terdiri dari pengumpulan data, analisis metoda desain struktur perkerasan

kaku menurut ICAO, pengembangan chart desain dan analisis sensitivitas, akan diuraikan

lebih lanjut untuk masing-masing metodologi tersebut.

III.2.1 Metodologi pengumpulan data

Data yang diperlukan yaitu data struktur perkerasan dan data pergerakan, diperoleh

dari Bandar Udara Juanda, Surabaya, sebagai data sekunder. Data-data tersebut digunakan

sesuai dengan tujuan penelitian ini.

III.2.2 Metodologi analisis metoda desain struktur perkerasan kaku

Kekuatan subgrade dinyatakan dengan modulus reaksi tanah dasar atau nilai k yang

merupakan perbandingan beban (psi) dengan penurunan dari bearing plate.

Modulus subgrade k dituliskan dengan rumus :

=pk ..... (3.1)

dimana :

k = modulus subgrade reaction(MN/m3 atau pci)

p = beban (MN/m2)

= lendutan pada slab beton (m)

Nilai k diperoleh dari pengujian plate bearing dengan metoda pengujian AASHTO

T222-81. Pengaruh variasi nilai k ini dianalisis terhadap tegangan yang ditimbulkan dan

ketebalan lapis perkerasan. Tegangan yang terjadi di dalam perkerasan kaku dianalisa

berdasarkan metoda Wastergaard.

Analisa wastergaard pada perkerasan kaku di bandar udara bertujuan untuk

menghitung tegangan di dalam (interior) slab beton, bagian tepi (edge) slab beton dan di

sudut (corner) slab beton. Tegangan (stress) pada perkerasan kaku akibat beban di interior,

edge, corner diperoleh dari persamaan rumus sebagai berikut :

Untuk corner loading 2/1

.5227,0.8521,0

+=

qPSd

qP

a dd

....... (3.2)

30

=

6,0

2

213l

ahP

c ........ (3.3)

dimana :

a = jari-jari contact area, cm

Pd = Beban untuk satu roda, kg

q = contact/tire pressure, kg/cm2

Sd = Jarak antar dua roda, cm

h = tebal beton, cm

Untuk Interior loading

hhab .675,06,1 22 += ............................................................................................. (3.4)

+

= 069,1log4316,0 2 b

lh

Pi ............................ (3.5)

dimana :

a = jari-jari contact area, cm

P = Beban pada main gear, kg

l = radius relative stiffness, cm

h = tebal beton, cm

Untuk Edge loading

+

= 034,0666,0log4.803,0 2 l

aal

hP

e .......................... (3.6)

Selain dari persamaan rumus di atas, untuk menghitung tegangan di interior atau di

edge dapat juga dilakukan menggunakan chart yang dibuat oleh Pickett dan Ray. Chart

Pickett dan Ray menggunakan count di dalam perhitungan momen akibat posisi beban pada

chart tersebut. Nilai momen yang diperoleh selanjutnya dapat diketahui besarnya tegangan

yang terjadi akibat posisi beban pesawat udara.

Nilai momen (M) dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

000,10

2 NqlM = ...... (3.7)

31

dimana : q = tekanan kontak ban (contact pressure) (kg/cm2)

= radius kekakuan relatif dari pelat (cm) l

N = jumlah blok yang ditutupi oleh jejak roda (chart Pickett and Ray)

Radius kekakuan relatif (Radius of relative stiffeness) ditulis dengan persamaan 3.8

4 23

)1(12 kEhl

= ............. (3.8)

dimana : E = modoulus elastis beton = 4 x 106 psi (27588.483 MPa)

h = tebal beton (cm)

k = modulus reaksi tanah dasar (MN/m3)

= poisson ratio = 0,15

Untuk menghitung tegangan () menggunakan persamaan 3.9

= 26hM ..... (3.9)

dimana : h = tebal perkerasan (cm)

M = nilai momen (kg/cm)

III.2.3 Metodologi pengembangan chart desain

Kurva desain dapat dibuat seperti yang diberikan oleh PCA dan FAA dengan

menggunakan program Airfield. Kurva desain menggambarkan hubungan tebal dan tegangan

dengan MTOW yang sesuai dengan pesawat udara yang beroperasi. Kurva desain perkerasan

yang dibuat dari program Airfield diharapkan sama dengan chart yang lama (PCA dan FAA).

Data untuk membuat kurva desain disesuaikan dengan jenis pesawat udara yang diinginkan.

Data input yang diperlukan menggunakan program Airfield antara lain : data karakteristik

pesawat udara, modulus elastis, dan angka poisson. Data output dari program Airfield : tebal

dalam satuan cm dan tegangan dalam satuan MPa

III.2.4 Metodologi analisis sensitivitas

Hasil desain struktur perkerasan yang diperoleh, dianalisis lebih lanjut untuk

mengetahui kepekaannya terhadap ketidakpastian yang terdapat pada masing-masing

32

parameter desain. Dengan mengetahui tingkat kepekaan struktur perkerasan desain,

perencana dapat mengambil keputusan untuk memperkecil/memperbesar resiko dari struktur

perkerasan desain. Parameter yang digunakan yaitu berbagai variasi nilai modulus

subgrade/subbase k, modulus of rupture beton, modulus elastisitas, angka poisson ratio, roda

pesawat udara ketika belok (rotation angle) dan pass to coverage ratio.

2013-02-14T13:25:07+0700ITB Digital Library