Kajian Teknis Rigid Pavement Tol Jakarta-Tangerang

7/25/2019 Kajian Teknis Rigid Pavement Tol Jakarta-Tangerang

1/35

Ruas Jalan Tol Jakarta Tanggerang KM (07+500 26+300)

PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk II - 1

BAB II

KAJIAN TEKNIS RIGID PAVEMENT

DENGAN METODE AASHTO 1993

2.1. UMUM

Perencanaan mengacu pada AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials) guide for design of pavement structures 1993 (selanjutnya

disebut AASHTO 1993). Langkah-langkah / tahapan, prosedur dan parameter-

parameter perencanaan diberikan sebagai berikut dibawah ini.

Parameter perencanaan terdiri :

Analisis lalu-lintas : mencakup umur rencana, lalu-lintas harian rata-rata,pertumbuhan lalu-lintas tahunan, vehicle damage factor, equivalent single axle

load

Terminal serviceability index Initial serviceability Serviceability loss Reliability Standar normal deviasi Standar deviasi

CBR dan Modulus reaksi tanah dasar Modulus elastisitas beton, fungsi dari kuat tekan beton Flexural strength Drainage coefficient Load transfer coefficient

Bagan alir prosedur perencanaan diperlihatkan seperti pada Gambar 2.1.

2.2. TRAFFIC DESIGN

Traffic design akan mengacu pada data Equivalent Single Axle Load(ESAL) dari hasil

perhitungan tebal perkerasan lentur yang menghasilkan lapis perkerasan sebagai

berikut : Untuk main road 4 cm Asphalt Surface Course (AC WC)+ 28 cm Rigid +10

Lean concrete + 15 Aggregat clas B sedangkan pada bahu jalan 10 cm ATB + 20 cm

Aggregate clas A + 40 cm Aggregat clas B + Borrow material varies.dimana tebal ini

juga dipertimbangkan untuk menyamakan total tebal existing pavement jalan tol

Jakarta -Tanggerang.

Traffic design dan parameter lain yang digunakan sehingga menghasilkan tebal

perkerasan tersebut yang akan dipakai sebagai pendekatan untuk analisis rigid

pavement, karena tahap tender ini belum didapat data primer lengkap untuk

perencanaan, tetapi sebagai pendekatan awal dapat untuk mengkaji, sehingga


2/35



didapat alternative perkerasan lain yang selanjutnya dapat untuk memperkirakan

biaya konstruksinya.

Data dan parameter lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan

meliputi :


3/35



Umur rencana

Faktor distribusi arah

Faktor distribusi lajur

LHR pada tahun dibuka

Pertumbuhan lalu-lintas tahunan

Vehicle damage factor

Standard normal deviation

Standard deviation

Terminal serviceability Check Tebal pelat

Initial serviceability Equation

Flexural strength

Drainage coefficient

Load transfer coefficient

CBR Modulus reaksi tanah dasar

Kuat tekan beton Modulus e last is itas beton

Desain ESAL

Reliability

rencana

Coba

Tebal pelat

Traffic

Tidak

Serviceability Serviceability lossYa

BAGAN ALIR PROSEDUR PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN KAKU CARA AASHTO 1993

Gambar 2.1.


4/35



Jenis kendaraan. Volume lalu-lintas harian rata-rata. Pertumbuhan lalu-lintas tahunan. Damage factor. Umur rencana. Faktor distribusi arah. Faktor distribusi lajur. Equivalent Single Axle Load, ESAL selama umur rencana (traffic design).

Faktor distribusi arah : DD= 0,3 0,7 dan umumnya diambil 0,5 (AASHTO 1993 hal.

II-9).

Faktor distribusi lajur (DL), mengacu padaTabel 3.1.(AASHTO 1993 halaman II-9).

Tabel 2.1. : Faktor distribusi lajur (DL).

Jumlah lajur setiap

arah

DL(%)

1 100

2 80 100

3 60 80

4 50 75

Rumus umum desain traffic(ESAL = Equivalent Single Axle Load) :

Nn

1NLDjj18 365DDVDFLHRW

dimana :

W18 = Traffic design pada lajur lalu-lintas,Equivalent Single Axle Load.

LHRj = Jumlah lalu-lintas harian rata-rata 2 arah untuk jenis kendaraan j.

VDFj = Vehicle Damage Factoruntuk jenis kendaraan j.

DD = Faktor distribusi arah.

DL = Faktor distribusi lajur.

N1 = Lalu-lintas pada tahun pertama jalan dibuka.

Nn = Lalu-lintas pada akhir umur rencana.

Lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan adalah lalu-

lintas kumulatif selama umur rencana. Besaran ini didapatkan dengan

mengalikan traffic design pada jalur rencana selama setahun dengan besaran

kenaikan lalu-lintas (traffic growth). Secara numerik rumusan lalu-lintas

kumulatif ini sebagai berikut :

n18t g1WW

dimana :


5/35



Wt = Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif

W18 = Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun.

n = Umur pelayanan, atau umur rencana UR (tahun).

g = perkembangan lalu-lintas (%)

2.3. CBR

California Bearing Ratio (CBR), dalam perencanaan perkerasan kaku digunakan

untuk penentuan nilai parameter modulus reaksi tanah dasar (modulus of

subgrade reaction : k).

CBR yang umum digunakan di Indonesia berdasar besaran 6 % untuk lapis tanah

dasar, mengacu pada spesifikasi yang baku digunakan di Indonesia. Akan tetapi

tanah dasar dengan nilai CBR 5 % dan atau 4 % pun dapat digunakan setelah

melalui kajian geoteknik, dengan CBR kurang dari 6 % ini jika digunakan sebagai

dasar perencanaan tebal perkerasan, masalah yang terpengaruh adalah fungsi

tebal perkerasan yang akan bertambah, atau masalah penanganan khusus lapis

tanah dasar tersebut.

2.4. MATERIAL KONSTRUKSI PERKERASAN

1. Pelat beton

Flexural strength (Sc) = 45 kg/cm2

Kuat tekan (benda uji silinder 15 x 30 cm) : fc = 350 kg/cm2

(disarankan)

2. Wet lean concrete

Kuat tekan (benda uji silinder 15 x 30 cm) : fc = 105 kg/cm2

Sc digunakan untuk penentuan paramater flexural strength, dan fc digunakan

untuk penentuan parameter modulus elastisitas beton (Ec).

2.5. RELIABILITY

Reliability : Probabilitas bahwa perkerasan yang direncanakan akan tetap

memuaskan selama masa layannya.

Penetapan angka Reliability dari 50 % sampai 99,99 % menurut AASHTOmerupakan tingkat kehandalan desain untuk mengatasi, mengakomodasi

kemungkinan melesetnya besaran-besaran desain yang dipakai. Semakin tinggi

reliability yang dipakai semakin tinggi tingkat mengatasi kemungkinan

terjadinya selisih (deviasi) desain. Besaran-besaran desain yang terkait dengan

ini antara lain :

Peramalan kinerja perkerasan. Peramalan lalu-lintas. Perkiraan tekanan gandar. Pelaksanaan konstruksi.


6/35



1. Kinerja perkerasan diramalkan pada angka desainTerminal Serviceability

pt= 2,5 (untuk jalan raya utama), pt= 2,0 (untuk jalan lalu-lintas rendah),

danInitial Serviceabilitypo= 4,5 (angka ini bergerak dari 0 5).

2. Peramalan lalu-lintas dilakukan dengan studi tersendiri, bukan hanya

didasarkan rumus empirik. Tingkat kehandalan jauh lebih baik

dibandingkan bila dilakukan secara empiris, linear, atau data sekunder.

3. Perkiraan tekanan gandar yang diperoleh secara primer dari WIM survey,

tingkat kehandalannya jauh lebih baik dibanding menggunakan data

sekunder.

4. Dalam pelaksanaan konstruksi, spesifikasi sudah membatasi tingkat /

syarat agar perkerasan sesuai (atau lebih) dari apa yang diminta desain.

Bahkan desain merupakan syarat minimum dalam spesifikasi.

Mengkaji keempat faktor diatas, penetapan besaran dalam desain sebetulnya

sudah menekan sekecil mungkin penyimpangan yang akan terjadi. Tetapi tidak

ada satu jaminan-pun berapa besar dari keempat faktor tersebut menyimpang.

Reliability(R) mengacu padaTabel 2.2. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-9).

Standard normal deviate (ZR) mengacu pada Tabel 2.3. (diambil dari AASHTO 1993

halaman I-62).

Standard deviation untuk rigid pavement : So = 0,30 0,40 (diambil dari AASHTO

1993 halaman I-62).

Tabel 2.2. : Reliability (R) disarankan.

Klasifikasi Reliability : R (%)jalan Urban Rural

Jalan tol 85 99,9 80 99,9

Arteri 80 99 75 95

Kolektor 80 95 75 95

Lokal 50 80 50 80

Catatan : Untuk menggunakan besaran-besaran dalam standar AASHTO ini

sebenarnya dibutuhkan suatu rekaman data, evaluasi desain / kenyataan

beserta biaya konstruksi dan pemeliharaan dalam kurun waktu yang cukup.Dengan demikian besaran parameter yang dipakai tidak selalu menggunakan

angka tengah sebagai kompromi besaran yang diterapkan.


7/35



Tabel 2.3. : Standard normal deviation (ZR).

R (%) ZR

R (%) ZR

50 - 0,000 93 - 1,476

60 - 0,253 94 - 1,555

70 - 0,524 95 - 1,645

75 - 0,674 96 - 1,751

80 - 0,841 97 - 1,881

85 - 1,037 98 - 2,054

90 - 1,282 99 - 2,327

91 - 1,340 99,9 - 3,090

92 - 1,405 99,99 - 3,750

Penetapan konsepReliabilitydan Standar Deviasi :

Berdasar parameter klasifikasi fungsi jalan

Berdasar status lokasi jalan urban / rural

Penetapan tingkat Reliability (R)

Penetapan standard normal deviation (ZR)

Penetapan standar deviasi (So)

Kehandalan data lalu-lintas dan beban kendaraan

2.6. SERVICEABILITY

Terminal serviceability index (pt) mengacu pada Tabel 2.4. (diambildari AASHTO

1993 hal II-10).

Initial serviceabilityuntuk rigid pavement : po= 4,5 (diambil dari AASHTO 1993 hal. II-

10).

Total loss of serviceability : to ppPSI

Tabel 2.4. : Terminal serviceability index (pt).

Percent of people ptstating unacceptable

12 3,0

55 2,5

85 2,0

Penetapan parameter serviceability :

Initial serviceability : po= 4,5

Terminal serviceability index Jalur utama(major highways) : pt= 2,5


8/35



Effective Modulus of Subgrade Reaction, k (pci)

Correction of Effective modulus of Subgrade Reaction for Potensial Loss Subbase Support (6)

Gambar 2.2.

Terminal serviceability index Jalan lalu-lintas rendah : pt= 2,0

Total loss of serviceability : to ppPSI

2.7. MODULUS REAKSI TANAH DASAR

Modulus of subgrade reaction (k) menggunakan gabungan formula dan grafik

penentuan modulus reaksi tanah dasar berdasar ketentuan CBR tanah dasar.

MR= 1.500 x CBR

4,19

Mk R

MR=Resilient modulus.

Koreksi Effective Modulus of Subgrade Reaction, menggunakan Grafik pada

Gambar 2.2.a. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-42).

FaktorLoss of Support(LS) mengacu padaTabel 2.5. (AASHTO 1993 halaman II-27).

Tabel 2.5. :Loss of Support Factors(LS).

No. Tipe material LS

1. Cement Treated Granular Base ( E = 1.000.000 2.000.000 psi ) 0 1

2. Cement Aggregate Mixtures ( E = 500.000 1.000.000 psi ) 0 1

3. Asphalt Treated Base ( E = 350.000 1.000.000 psi ) 0 1

4. Bituminous Stabilized Mixtures ( E = 40.000 300.000 psi ) 0 15. Lime Stabilized ( E = 20.000 70.000 psi ) 1 3

6. Unbound Granular Materials ( E = 15.000 45.000 psi ) 1 3

7. Fine grained / Natural subgrade materials ( E = 3.000 40.000 psi ) 2 3


9/35



California Bearing Ratio (CBR)

60 70 80 10025 30 40 50

700 800

2 3 4 5 6 10 15 20

Modulus reaksi tanah dasar : k (psi/in)

100 150 200 250 300 400 500 600

Pendekatan nilai modulus reaksi tanah dasar dari referensi / literatur :

Pendekatan nilai Modulus Reaksi Tanah Dasar (k) dapat menggunakan

hubungan nilai CBR dengan k seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.b.

Diambil dari literatur Highway Engineering (Teknik Jalan Raya), Clarkson H

Oglesby, R Gary Hicks, Stanford University & Oregon State University, 1996.

Gambar 2.3 : Hubungan antara (k) dan (CBR).

2.8. MODULUS ELASTISITAS BETON

'cc f000.57E

dimana :

Ec = Modulus elastisitas beton (psi).

fc = Kuat tekan beton, silinder (psi).

Kuat tekan beton fc ditetapkan sesuai pada Spesifikasi pekerjaan (jika ada

dalam spesifikasi).

Di Indonesia saat ini umumnya digunakan : fc = 350 kg/cm2

2.9. FLEXURAL STRENGTH

Flexural strength (modulus of rupture) ditetapkan sesuai pada Spesifikasipekerjaan.

Flexural strengthsaat ini umumnya digunakan : Sc = 45 kg/cm2

= 640 psi.

2.10. DRAINAGE COEFFICIENT

2.10.1. Variabel faktor drainase


10/35



AASHTO memberikan 2 variabel untuk menentukan nilai koefisien drainase.

Variabel pertama : mutu drainase, dengan variasiexcellent, good, fair, poor,very poor. Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari

pondasi perkerasan.

Variabel kedua : persentasi struktur perkerasan dalam satu tahun terkenaair sampai tingkat mendekati jenuh air (saturated),dengan variasi < 1 %, 1

5 %, 5 25 %, > 25 %

2.10.2. Penetapan variable mutu drainase

Penetapan variable pertama mengacu pada Tabel 3.6. (diambil dari AASHTO

1993 halaman II-22),dan dengan pendekatan sebagai berikut :

a. Air hujan atau air dari atas permukaan jalan yang akan masuk kedalam

pondasi jalan, relatif kecil berdasar hidrologi yaitu berkisar 70 95 % air

yang jatuh di atas jalan aspal / beton akan masuk ke sistem drainase

(sumber : BINKOT Bina Marga & Hidrologi Imam Subarkah). Kondisi ini

dapat dilihat acuan koefisien pengaliran pada Tabel 2.7. & 2.8.

b. Air dari samping jalan yang kemungkinan akan masuk ke pondasi jalan,

inipun relatif kecil terjadi, karena adanya road side ditch, cross drain, juga

muka air tertinggi di-desain terletak di bawah subgrade.

c. Pendekatan dengan lama dan frekuensi hujan, yang rata-rata terjadi hujan

selama 3 jam per hari dan jarang sekali terjadi hujan terus menerus

selama 1 minggu.

Maka waktu pematusan 3 jam (bahkan kurang bila memperhatikan butir b.)

dapat diambil sebagai pendekatan dalam penentuan kualitas drainase, sehingga

pemilihan mutu drainase adalah berkisarGood.

Tabel 2.6. :Quality of drainage.

Quality of drainage Water removed within

Excellent 2 jam

Good 1 hariFair 1 minggu

Poor 1 bulan

Very poor Air tidak

terbebaskan


11/35



Tabel 2.7. : Koefisien pengaliran C (Binkot)

No. Kondisi permukaan tanah Koefisien pengaliran

(C)

1. Jalan beton dan jalan aspal 0,70 0,95

2. Bahu jalan :

- Tanah berbutir halus 0,40 0,65

- Tanah berbutir kasar 0,10 0,20

- Batuan masif keras 0,70 0,85

- Batuan masif lunak 0,60 0,75

Sumber : Petunjuk desain drainase permukaan jalan No. 008/T/BNKT/1990, Binkot, Bina Marga, Dep. PU,

1990.

Tabel 2.8. : Koefisien pengaliran C (Hidrologi, Imam Subarkah)

Type daerah aliran C

Jalan Beraspal 0,70 - 0,95

Beton 0,80 - 0,95

Batu 0,70 - 0,85

Sumber : Hidrologi, Imam Subarkah.

2.10.3. Penetapan variable prosen perkerasan terkena air

Penetapan variable kedua yaitu persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun

terkena air sampai tingkat saturated, relatif sulit, belum ada data rekaman

pembanding dari jalan lain, namun dengan pendekatan-pendekatan,

pengamatan dan perkiraan berikut ini, nilai dari faktor variabel kedua tersebut

dapat didekati.

Prosen struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air dapat dilakukan

pendekatan dengan asumsi sebagai berikut :

100W365

T

24

TP L

harijamheff

dimana :

Pheff = Prosen hari effective hujan dalam setahun yang akan berpengaruh

terkenanya perkerasan (dalam %).

Tjam = Rata-rata hujan per hari (jam).

Thari = Rata-rata jumlah hari hujan per tahun (hari)

WL = Faktor air hujan yang akan masuk ke pondasi jalan (%)


12/35



Selanjutnya drainage coefficient (Cd) mengacu pada Tabel 3.9.(AASHTO 1993

halaman II26).

Tabel 2.9. :Drainage coefficient(Cd).

Percent of time pavement structure is exposed

to moisture levels approaching saturation

Quality of

drainage

< 1 % 1 5 % 5 25 % > 25 %

Excellent 1.25 1.20 1.20 1.15 1.15 1.10 1.10

Good 1.20 1.15 1.15 1.10 1.10 1.00 1.00

Fair 1.15 1.10 1.10 1.00 1.00 0.90 0.90

Poor 1.10 1.00 1.00 0.90 0.90 0.80 0.80

Very poor 1.00 0.90 0.90 0.80 0.80 0.70 0.70

Penetapan parameter drainage coefficient :

Berdasar kualitas drainase

Kondisi Time pavement structure is exposed to moisture levels approaching

saturationdalam setahun

2.11. LOAD TRANSFER

Load transfer coefficient (J) mengacu pada Tabel 3.10. (diambil dari AASHTO1993 halaman II-26), dan AASHTO halaman III-132.

Tabel 2.10. : Load transfer coefficient.

Shoulder Asphalt Tied PCC

Load transfer devices Yes No Yes No

Pavement type

1. Plain jointed & jointed reinforced 3.2 3.8 4.4 2.5 3.1 3.6 4.2

2. CRCP 2.9 3.2 N/A 2.3 2.9 N/A

Pendekatan penetapan parameter load transfer :

Joint dengan dowel : J = 2,5 3,1(diambil dari AASHTO 1993 halaman II-

26).

Untuk overlay design : J = 2,2 2,6 (diambil dari AASHTO 1993

halaman III-132).


13/35



2.12. PERSAMAAN PENENTUAN TEBAL PELAT (D)

25,0c

75,0

75,0

d

'

c10t

46,8

7

10

10oR1810

k:E

42,18DJ63,215

132,1DCSlogp32,022,4

)1D(

10624,11

5,15,4

PSIlog

06,0)1D(log35,7SZWlog

dimana :

W18 = Traffic design, Equivalent Single Axle Load(ESAL).

ZR = Standar normal deviasi.

So = Standar deviasi.

D = Tebal pelat beton (inches).

PSI = Serviceability loss= po ptpo = Initial serviceability.pt = Terminal serviceability index.

Sc = Modulus of rupturesesuai spesifikasi pekerjaan (psi).

Cd = Drainage coefficient.

J = Load transfer coefficient.

Ec = Modulus elastisitas (psi).

k = Modulus reaksi tanah dasar (pci).

2.13. PARAMETERRELIABILITY

Reliability

Intervalreliabilitydidapat dari pendekatan sebagai berikut :

Reliability: R = 90 % dapat digunakan untuk semua kondisi klasifikasi jalan, baik

jalan tol, arteri, kolektor, juga untuk urban maupun rural, kecuali pada jalan

lokal.

R (%)

Urban

90 95

Urban

Klasifikasi jalan 75 80 85

Rural

85 - 99,9

80 - 99,9

80 - 99

75 - 95

80 - 95

75 - 95

Rural

Urban

Rural

90%

Interval R terpilih 85 - 95

R yang mewakili 90

Jalan tol

Arteri

Kolektor

99,9


14/35



Standard normal deviation

R (%) ZR

90 - 1,282

Standard deviation

Standard deviation untuk rigid pavement : So = 0,30 0,40 (AASHTO 1993

halaman I-62).

Standard deviation: So= 0,35

Selanjutnya parameter yang akan digunakan dalam perhitungan seperti pada

Tabel 2.11.

Tabel 2.11. : Paramater desain R, ZR, So

No. Parameter Angka tengah

1. Reliability (R) 90 %

2. Standard normal

deviation (ZR)

- 1,282

3. Standard deviation (So) 0,35

2.14. PARAMETER SERVICEABILITY

Terminal serviceability index : pt = 2,5 (diambil dari AASHTO 1993halaman II-10).

Initial serviceability : po = 4,5 (AASHTO 1993 halaman II-10).

Total loss of serviceability : PSI = po- pt= 2

2.15. PARAMETER MODULUS REAKSI TANAH DASAR

1. CBR = 6

Spesifikasi jalan mensyaratkan CBR tanah dasar minimum 6 %, maka

Modulus of subgrade reaction(k) :

4644,19

6500.1

4,19

CBR500.1

4,19

Mk R

pci

Rigid pavement menggunakan Wet lean concrete dibawah pelat beton

tebal 10 cm.


15/35



Lapis subbase : Cement aggregate mixture Loss of Support : LS = 1

Koreksi effective modulus of subgrade reaction, dengan Gambar 2.4,

didapat : k = 160 pci

Dari literatur Highway Engineering, Clarkson H Oglesby, R Gary Hicks,Stanford University & Oregon State University, 1996 (dengan Gambar 2.5.)

: k = 160 pci

2. CBR = 5


384,19

5500.1

4,19

500.1

4,19

CBRM

k R

pci

Rigid pavement menggunakan Wet lean concrete dibawah pelat betontebal 10 cm.

Lapis subbase : Cement aggregate mixture Loss of Support : LS = 1

Koreksi effective modulus of subgrade reaction, dengan Gambar 2.6,


Dari literatur Highway Engineering, Clarkson H Oglesby, R Gary Hicks, Stanford

University & Oregon State University, 1996 (dengan Gambar 2.7.) : k = 133 pci

3. CBR = 4


3094,19

4500.1

4,19

500.1

4,19

CBRM

k R

pci

Rigid pavement menggunakan Wet lean concrete dibawah pelat beton

tebal 10 cm.

Lapis subbase : Cement aggregate mixture

Loss of Support : LS = 1Koreksi effective modulus of subgrade reaction, dengan Gambar 2.8,


Dari literatur Highway Engineering, Clarkson H Oglesby, R Gary Hicks, Stanford

University & Oregon State University, 1996 (dengan Gambar 2.9.) : k = 116 pci

160

CBR = 6


16/35



Modulus reaksi tanah dasar : k (psi/in)

100 150 200 250 300 400 500 600 700 800

2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 100

Gambar 2.5. : Hubungan antara (k) dan (CBR),Highway Engineering,

Clarkson H Oglesby, R Gary Hicks, Stanford University & Oregon State

University, 1996


160

CBR = 6


17/35



Gambar 2.6. : Effective Modulus of Subgrade Reaction, k (pci)Correction of Effective modulus of Subgrade Reaction for Potensial Loss Subbase Support (6)

130

387

CBR = 5

Gambar 2.8. : Effective Modulus of Subgrade Reaction, k (pci)Correction of Effective modulus of Subgrade Reaction for Potensial Loss Subbase Support (6)

110

309

CBR = 4


133

CBR = 5

100 150 200 250 300 400 500 600 700 800

2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 100

Gambar 2.9 : Hubungan antara (k) dan (CBR), Highway Engineer, Clakson H Oglesby, R Gary HicksStanford University & Oregon State University, 1996


18/35



2.16. PARAMETER KUAT TEKAN UNTUK MODULUS ELASTISITAS BETON


133

CBR = 4

100 150 200 250 300 400 500 600 700 800

2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 100

Gambar 2.9 : Hubungan antara (k) dan (CBR), Highway Engineer, Clakson H Oglesby, R GaryHicks

Stanford Universit & Ore on State Universit 1996


19/35



Lihat persamaan penentuan tebal pelat beton rigid pavement berikut ini (dari

AASHTO 1993) :

25,0c

75,0

75,0d

'c

10t

46,8

7

10

10oR1810

k:E

42,18DJ63,215

132,1DCSlogp32,022,4

)1D(

10624,11

5,15,4

PSIlog

06,0)1D(log35,7SZWlog

dimana :

Ec = Modulus elastisitas beton (psi).

Ec = 57000fcfc = Kuat tekan beton (benda uji silinder 15 x 30 cm), dalam psi.

Berdasar rumus tersebut diatas, nilai parameter kuat tekan beton diperlukanuntuk dapat menyelesaikan persamaan tersebut.

Di Indonesia yang menjadi ketentuan parameter utama adalah flexural strength

(modulus of rupture)yaitu sebesar : Sc = 45 kg/cm2, maka perlu dicari nilai kuat

tekan beton yang akan digunakan agar persamaan tersebut diatas dapat

diselesaikan.

Pendekatan dilakukan sebagai berikut :

1. Persamaan menurut SNI 1991

fr= 0,70fcdimana :

fr = Flexural strength (modulus of rupture)= Sc, dalam MPa

fc = Kuat tekan beton (benda uji silinder 15 x 30 cm, umur 28 hari),

dalam MPa

Flexural strength: Sc = 45 kg/cm2

= 45 x 0,084 = 3,78 MPa = fr

fr= 0,70fc

3,78 = 0,70fc

fc = 29,16 MPa = 29,16 : 0,084 = 347,14 kg/cm2

Jika ditinjau dengan menggunakan : fc = 375 kg/cm2

fc = 375 x 0,084 = 31,50 MPa

fr= 0,70fc = 0,7031,50 = 3,93 MPa = 3,93 : 0,084 = 46,77 kg/cm2

Dari pendekatan tersebut diatas, hubungan kuat tekan beton dengan

flexural strength untuk keperluan desain parameter rigid pavement

menurut SNI 1991 diberikan seperti pada Tabel 3.12, sebagai berikut :


20/35



Tabel 2.12. : Korelasi kuat tekan -flexural strength,menurut SNI 1991

No

.

Kuat tekan (kg/cm2) flexural strength(kg/cm

2)

1 347,14 45,002 350,00 45,18

3 375,00 46,77

2. Persamaan menurut ACI-89

fr= 7,5fc

dimana :

fr = Flexural strength (modulus of rupture)= Sc, dalam psi

fc = Kuat tekan beton (benda uji silinder 15 x 30 cm, umur 28 hari),

dalam psi

Flexural strength: Sc = 45 kg/cm2

= 45 x 14,22 = 639,90 psi = fr

fr= 7,5fc

639,9 = 7,5fc

fc = 7.279,50 psi = 7.279,5 : 14,22 = 511,92 kg/cm2

Jika : fc = 525 kg/cm2

fc = 525 x 14,22 = 7.465,50 psi

fr= 7,5fc = 7,57.465,5 = 648,02 psi = 648,02 : 14,22 = 45,57 kg/cm2


fc = 375 x 14,22 = 5.332,50 psi

fr= 7,5fc = 7,55.332,5 = 547,68 psi = 547,68 : 14,22 = 38,51 kg/cm2


fc = 350 x 14,22 = 4.977 psi

fr= 7,5fc = 7,54.977 = 529,11 psi = 529,118 : 14,22 = 37,21 kg/cm2

Dari pendekatan tersebut diatas, hubungan kuat tekan beton denganflexural strength untuk keperluan desain parameter rigid pavement

menurut ACI-89 diberikan seperti padaTabel 2.13, sebagai berikut :


21/35



Tabel 2.13. : Korelasi kuat tekan -flexural strength,menurut ACI-89

No

.

Kuat tekan (kg/cm2) flexural strength(kg/cm

2)

1 350,00 37,21

2 375,00 38,51

3 511,92 45,00

4 525,00 45,57

Dari pendekatan diatas, diambil nilai Kuat tekan beton : fc = 350 kg/cm2

(benda

uji silinder 15 x 30 cm) berdasar SNI 1991 :

fc = 350 x 14,22 = 4.977 psi

Modulus elastisitas beton : Ec = 57000 fc = 57000 4977 = 4.020.000 psi(dibulatkan).

2.17. PARAMETERFLEXURAL STRENGTH

Hampir semua spesifikasi jalan rigid pavement di Indonesia mensyaratkan

flexural strength: Sc = 45 kg/cm2

= 640 psi.

2.18. PARAMETERDRAINAGE COEFFICIENT

Berdasarkan pendekatan hidrologi di Indonesia dan dari literatur serta referensiyang ada, nilaidrainage coefficientdapat didekati.

1. Penetapan variable prosen perkerasan terkena air

Pendekatan persentasi struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air

sampai tingkat saturated :

Koefisien pengaliran ( C ) :

LihatTabel 2.7. dan 2.8.

Tjam = 3 jam per hari

Thari = 100 hari hujan dalam setahun (pendekatan jumlah hari hujan per

tahun)

C

Interval C terpilih 0,80 - 0,95

C yang mewakili 0,875

Binkot

Imam Subarkah

0,95

0,70 - 0,95

0,80 - 0,95

Jalan aspal

Jalan beton

Jalan beton & aspal

Koefisien pengaliran 0,70 0,75

0,70 - 0,95

0,80 0,85 0,90

0,875


22/35



C = 0,875 = 87,5 %

WL = 100 C = 100 87,5 = 12,5 % = 0,125

100125,0365

100

24

3Pheff 0,43 % < 1 %

Dengan dasar justifikasi teknis dan pendekatan tersebut diatas, makadapat digunakan angka persentase struktur perkerasan dalam satu tahun

terkena air sampai tingkatsaturatedsebesar < 1 %.

2. Penetapan variabel mutu drainase

Pendekatan dengan lama dan frekuensi hujan, yang rata-rata terjadi hujan

selama 3 jam per hari (atau kurang) dan jarang sekali terjadi hujan terus

menerus selama 1 minggu, maka waktu 1 hari dan setidak-tidaknya 1

minggu (pada Tabel 2.6) dapat diambil sebagai pendekatan dalam

penentuan kualitas drainase.

Untuk kondisi khusus dapat dilakukan kajian tersendiri.

DariTabel 2.6, diambilQuality of drainage : Good.

3. Penetapandrainage coefficient

Prosen struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkatsaturated< 1 %

Mutu drainase :good

Dari hasil pendekatan 2 variabel tersebut diatas dan dari Tabel 2.9.

didapatdrainage coefficient: Cd= 1,15

2.19. PARAMETERLOAD TRANSFER COEFFICIENT

Penetapan parameterload transfer:

Joint dengan dowel : J = 2,5 3,1(diambil dari AASHTO 1993 halaman II-26). Untuk overlay design : J = 2,2 2,6(diambil dari AASHTO 1993 halaman III-132).

Interval nilai koefisienload transferdapat disusun sebagai berikut :

Load transfer coefficient,diambil : J = 2,55

Drainage coefficient Cd

Interval Cdterpilih 1,15

Cdyang mewakili 1,15

Good

1,20

Fair

1,15

1,10 - 1,15

1,15 - 1,20

1,10 1,15


23/35



2.20. PAREMETER DESAIN DAN DATA PERENCANAAN RIGID PAVEMENT

Parameter desain dan data perencanaan untuk menentukan tebal pelat beton

rigid pavement, disajikan seperti padaTabel 2.14.

Tabel 2.14. : Parameter dan data yang digunakan dalam perencanaan.

No. Parameter AASHTO Desain

1. Umur Rencana - -

2. Lalu-lintas, ESA - Traffic design

3. Terminal serviceability

(pt)

2,0 3,0 2,5

4. Initial serviceability(po) 4,5 4,5

5. Serviceability loss(PSI) po pt 2,06. Reliability(R) 75 99,9 90 %

7. Standard normal

deviation(ZR)

- 0,674 s/d - 1,645 - 1,282

8. Standard deviation(So) 0,30 0,40 0,35

9. Modulus reaksi tanah

dasar (k)

Berdasar CBR = 12 *) 290 pci

10. Modulus elastisitas

beton (Ec)

Berdasar : fc = 350

kg/cm2

4.020.000 psi

11. Flexural strength(Sc) Berdasar : Sc = 45

kg/cm2

45 kg/cm2

12. Drainage coefficient(Cd) 1,10 1,20 1,15

13. Load transfer coefficient

(J)

2,50 2,60 2,55

2.21. DESAIN GABUNGAN RIGID & FLEXIBLE PAVEMENT(COMPOSITE PAVEMENT)

Pavement type Nilai J 3,00 3,10

2,55

2,60 2,70 2,80 2,90

2,5 - 3,1

2,20 2,30 2,40 2,50

Interval J terpilih 2,5 - 2,6

J yang mewakili 2,55

Plain jointed & jointed reinforcedOverlay design 2,2 - 2,6


24/35



Perencanaan gabungan rigid & flexible pavement (composite) yang digunakan

adalah pendekatan desain overlay hotmixdiatasrigid pavementyang mengacu

padaAASHTO guide for design of pavement structures 1993.

Prosedur, parameter-parameter perencanaan mengikuti metode perencanaan

Rigid Pavement diatas dengan gabungan formula overlay diatas rigid pavementtersebut, sebagai berikut ini.

Dol = A ( Df Deff)

A = 2,2233 + 0,0099 ( Df Deff)2

0,1534 ( Df Deff)

dimana :

Dol = Tebal flexible pavement (inches).

Df = Tebal total perkerasan rencana (inches).

Deff = Tebal lapis pelat beton effective (inches).

A = Faktor konversi lapis perkerasan beton ke hotmix.

2.22. ADDITIONAL OVERLAY

Jika gabungan rigid & flexible pavement tersebut di-desain dengan konstruksi

awal pelat beton dan kemudian di-overlay, maka perencanaan menjadi sebagai

berikut :

1). Konstruksi awal

Konstruksi awal digunakan rigid pavement tebal D cm, di-analisisequivalent standard axle loaddan nilai umur rencana terhadap struktur

perkerasan kaku setebal D cm tersebut.

2). Remaining life(RL) danpavement condition factor(CF)

5,1

pL

N

N1100R

dimana :

RL = Remaining life(%)

Np = Total traffic saat overlay, ESAL

N1,5 = Total traffic pada kondisi perkerasan berakhir(failure),ESAL

Condition factor(CF), menggunakan Gambar 2.6. (diambil dari Figure 5.2.

AASHTO 1993 halaman III-90). Atau formula : 165,0

LRCF


25/35



Gambar 2.10. :

HubunganCondition

Factordan Remaining

Life.

3). Desainadditional overlay

Lihat sub-bab 2.21. diatas.

4). Tinjauan kemampu-layanan

a. Kondisi pada akhir tahun ke Np

Pada akhir tahun ke-Np diperkirakan kondisi kemampu-layanan

perkerasan sebagai berikut :

Tebal pelat rencana Tebal pelat effective Umur rencana ESAL design Terminal serviceability index= 2,5

b. Kondisi pada akhir tahun ke N1,5

Pada akhir tahun ke-N1,5 diperkirakan kondisi kemampu-layanan

perkerasan sebagai berikut :

Tebal pelat rencana Umur rencana ESAL design Serviceability index (failure)= 1,5

c. Kondisi pada akhir tahun umur rencana


26/35



Pada akhir tahun umur rencana diperkirakan kondisi kemampu-

layanan perkerasan sebagai berikut :

Tebal overlay

Tebal pelat Umur rencana = 20 tahun ESAL design Terminal serviceability index= 2,5

d. Overlay

Diperkirakan diperlukan overlay agar kondisi perkerasan tetap diatas

nilai batas terminal serviceability index 2,5 sebelum menurun

kemampu-layanannya menjadi 1,5 dan selanjutnya dapat mencapai

umur rencana 20 tahun.

Kondisi kemampu-layanan perkerasan sebelum dan sesudah di-overlay

digambarkan seperti padaGambar 2.7.


27/35



Serviceability Rigid pavement Overlay( Initial construction )

Po = 4,5

4.0

3.5

3.0

Pt = 2,5

2.0

1.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tahun

Tebal pelat

Umur Rencana FailureESAL design

Pt 2,5

Tebal pelat

Umur Rencana

ESAL design

Pt 1,5

Tebal AC

Tebal pelat

U mu r R en ca na 2 0 t ah un

ESAL design

Pt 2,5Gambar 2.7.

Kemampu-layanan rigid pavement dan additional overlay

Catatan : angka / nilai pada gambar, sebagai contoh.

2.23. REINFORCEMENT DESIGN

2.23.1. Steel working stress

Allowable working stress fs untuk grade 40 = 30.000 psi.

2.23.2. Friction factor

Friction factordapat mengacu padaTabel 2.15.

Tabel 2.15. :Recommended friction factor.


28/35



Type material dibawah slab Friction factor(F)

Surface treatment 2,2

Lime stabilization 1,8

Asphalt stabilization 1,8Cement stabilization 1,8

River gravel 1,5

Crushed stone 1,5

Sandstone 1,2

Natural subgrade 0,9

Sumber : AASHTO 1993 halaman II-28.

2.23.3. Longitudinal & transverse steel reinforcing

Prosenlongitudinal & transverse steeldiperlukan :

100f2

LFP

ss

dimana :

Ps = Longitudinal & transverse steeldiperlukan (%).

L = Panjang slab (feet).

fs = Steel working stress(psi).

F = Friction factor.

2.23.4. Tie bar

Tie Bar dirancang untuk memegang plat sehingga teguh, dan dirancang untuk

menahan gaya-gaya tarik maksimum. Tie bar tidak dirancang untuk memindah

beban.

Jarak tie bar dapat mengacu padaTabel 2.16.


29/35



Tabel 2.16. : Tie bar.

Diameter batang in Diameter batang 5/8 in

Jenis dan Tegangan Tebal Jarak maximum (in) Jarak maximum (in)

mutu

baja

kerja perkerasan Panja

ng

Lebar Lebar Lebar Panja

ng

Lebar Lebar Lebar

(psi) (in) (in) lajur lajur lajur (in) lajur lajur lajur

10 ft 11 ft 12 ft 10 ft 11 ft 12 ft

Grade 40 30.000 6 25 48 48 48 30 48 48 48

7 25 48 48 48 30 48 48 48

8 25 48 44 40 30 48 48 48

9 25 48 40 38 30 48 48 48

10 25 48 38 32 30 48 48 48

11 25 35 32 29 30 48 48 4812 25 32 29 26 30 48 48 48

Sumber : Literartur / Makalah UI.

2.23.5. Dowel (ruji)

Alat pemindah beban yang biasa dipakai adalah dowel baja bulat polos. Syarat

perancangan minimum dapat mengacu pada Tabel 3.15, atau penentuan

diameter dowel dapat menggunakan pendekatan formula :

8

Dd

dimana :

d = Diamater dowel (inches).

D = Tebal pelat beton (inches)

Tabel 2.17. : Rekomendasi dowel.

Tebal

Perkerasan (in)

Dowel

Diameter (in)

Panjang

Dowel (in)

Jarak

Dowel (in)

6 18 12

7 1 18 12

8 1 18 12

9 1 1/4 18 12

10 1 1/4 18 12

11 1 1/4 18 12

12 1 1/4 18 12


30/35



Sumber : Literartur / Makalah UI.

2.23.6. Parameter desain dan datareinforcement design

Parameter desain dan data untukreinforcement designtersebut diatas disajikan

seperti padaTabel 2.18.

Tabel 2.18. : Parameter dan data yang digunakan dalam perencanaan.

No. Parameter AASHTO Desain

1. Steel working stress ( fs ) : grade 40 Grade 40 30.000 psi

2. Friction factor ( F ) 1,8 1,8

3. Tebal pelat Lihat desain tebal pelat

4. Panjang pelat arah longitudinal 15,00 feet

5. Traffic lane & shoulder wide 24,00 feet6. Jarak dari tepi bebas 11,00 feet

7. Lebar lajur 11,00 feet

2.23.7. Dowel (ruji)

Dowel berupa batang baja tulangan polos (maupun profil), yang digunakan

sebagai sarana penyambung / pengikat pada beberapa jenis sambungan pelat

beton perkerasan jalan.

Dowel berfungsi sebagai penyalur beban pada sambungan, yang dipasang

dengan separuh panjang terikat dan separuh panjang dilumasi atau dicat untuk

memberikan kebebasan bergeser.

Tabel 2.19. : Ukuran dan jarak batang dowel (ruji) yang disarankan.

Tebal pelat Diameter Panjang Jarak

inci mm inci mm inci mm inci mm

6 150 19 18 450 12 300

7 175 1 25 18 450 12 300

8 200 1 25 18 450 12 300

9 225 1 32 18 450 12 300

10 250 1 32 18 450 12 300

11 275 1 32 18 450 12 300

12 300 1 38 18 450 12 300

13 325 1 38 18 450 12 300

14 350 1 38 18 450 12 300

Sumber : Principles of pavement design by Yoder & Witczak, 1975


31/35



2.23.8. Batang pengikat(Tie bar)

Tie baradalah potongan baja yang diprofilkan yang dipasang pada sambungan

lidah-alur dengan maksud untuk mengikat pelat agar tidak bergerak horisontal.

Batang pengikat dipasang pada sambungan memanjang, lihatGambar 3.10.

Gambar 3.12. : Jarak sambungan dari tepi

terdekat.

Cara menentukan dimensi batang pengikat :

Jarak sambungan dari tepi terdekat, lihat sketsa Gambar 3.8.

Tabel perhitungan :

Nomor Jarak (X) Jarak maximum Tie bar (cm)

Sambungan meter 12 mm 16 mm

2 3,60 Tergantung tebal pelat Tergantung tebal pelat

X1X3

X2

1 2

1, 2, 3, = Sambungan pelaksanaan memanjang

Bahu Lajur 1 Lajur 2

0,5 m 3,6 m 3,6 m


32/35



2.24. HASIL KAJIAN PENDEKATAN DESAIN RIGID PAVEMENT

Hasil perhitungan gabungan asphalt concrete dan rigid pavementsebagai berikut

ini :

Asphalt concrete weaning course = 4 cm Pelat beton rigid pavement = 28 cm Wet lean concrete = 10 cm Agregat base B (capping layer) = 15 cm Tebal total perkerasan = 57 cm

Pendekatan traffic design dan perhitungan tebal perkerasan kaku diberikan pada

sumber berikut ini .

Jika composite pavement ini dibandingkan dengan perekerasan flexible

pavement, maka dapat digambarkan sebagai berikut ini :

Gambar Usulan lapis Perkerasan Rigid dan Flexible Pavement antara

penambahan lajur dan Inner Shoulder seperti pada gambar 3.11


33/35



Tabel 2.20. : Perencanaan Tebal Pelat Rigid Pavement AASHTO 1993.


34/35



Tabel 2.21. : Perencanaan Tie Bar dan Dowel Bar


35/35


Tabel 2.22. : Perencanaan Perkerasan Main lane Composite Pavement terhadap

ESAL 160.500.000

Kajian Teknis Rigid Pavement Tol Jakarta-Tangerang

Documents

Transcript of Kajian Teknis Rigid Pavement Tol Jakarta-Tangerang