Lean Concrete

47
PENERAPAN TEKNOLOGI CAKAR AYAM MODIFIKASI DI RUAS JALAN PANTURA JAWA BARAT Suhaimi Daud Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan Dan Jembatan Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum ABSTRAK Ruas Jalan Pantura Jawa Barat merupakan jalan Nasional yang dilalui kendaraan berat, padat, dan sebagian berada pada lapisan tanah sangat lunak sampai lunak yang sangat tebal tebal seperti pada Ruas Jalan Indaramayu-Pamanukan dengan tebal tanah sangat lunak dan lunak mencapai 12 m. Perkerasan yang telah dibangun cepat rusak untuk itu dilakukan uji coba skala penuh konstruksi Cakar ayam Modifikasi (Cakmod) yang menggunakan pipa-pipa sumuran dari pipa baja tipis ketebalan 1,4 mm panjang 1,2 m yang diatasnya diberi slab beton dengan tulangan 2 lapis. Slab beton dapat diberi lapis aspal atau tidak. Penelitian dilakukan terhadap 2 (dua) tipe Cakmod yaitu : Tipe 1 Cakmod dengan slab beton dilapis Aspal dan Tipe 2 Cakmod dengan slab beton tanpa dilapis aspal. Untuk mengetahui kinerja kedua tipe tersebut telah dipasang instrumentasi : (1) Plat penurunan untuk mengetahui besarnya penurunan yang akan terjadi ; (2) Strain gauge untuk mengetahui regangan-regangan yang terjadi pada slab beton , pipa baja dan baja tulangan ; (3) Inklinometer untuk memantau gerakan lateral tanah (4) Piezometer jenis pneumatic untuk memantau ekses atau penambahan tegangan air pori yang mencerminkan tingkat konsolidasi yang mungkin masih terjadi. Hipotesa yang harus dibuktikan adalah Kinerja Cakmod apakah dapat diterima sebagai salah satu solusi untuk pondasi di atas timbunan di daerah tanah sangat lunak yang cukup tebal dengan lalu lintas berat sangat padat dan cenderung over loading. Untuk hal tersebut di atas pada tahun 2008 Pusat Litbang Jalan dan Jembatan sedang melakukan pemantauan terhadap instrumentasi yang telah dipasang beserta pengamatan kerusakan-kerusakan yang telah dan akan terjadi Summary Joint Streets Pantura west java was walked Nasional passed by heavy traffic, over loading and partly stays at very soft soil layer of Road between Indramayu-Pamanukan at Pantura is selected for location of Cakmod research because have stratigrafi with soft soil layer reached 12 m depth .The existing road which has been built as Flexible Pavement always quickly damage, so that for the purpose is done full scale testing of Cakar Ayam Modification (Cakmod) at location. The Cakmod construction system consist of a reinforced concrete slab of 15 cm thick, depending on the load to be borne and the condition of the soil underneath. Underneath of the slab steel pipes are fitted monolithically with a distance between the axes of each pipe of 2,25 meters, while the length of these pipes 1,20 meter. The length of these pipes depends on the load and the soil condition. The Pipe diameter is 0,80 meter and its wall thickness is only 1,4 mm

Transcript of Lean Concrete

Page 1: Lean Concrete

PENERAPAN TEKNOLOGI CAKAR AYAM MODIFIKASI DI RUAS JALAN PANTURA JAWA BARAT

Suhaimi Daud

Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan Dan JembatanBadan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum

ABSTRAK Ruas Jalan Pantura Jawa Barat merupakan jalan Nasional yang dilalui kendaraan berat, padat, dan sebagian berada pada lapisan tanah sangat lunak sampai lunak yang sangat tebal tebal seperti pada Ruas Jalan Indaramayu-Pamanukan dengan tebal tanah sangat lunak dan lunak mencapai 12 m. Perkerasan yang telah dibangun cepat rusak untuk itu dilakukan uji coba skala penuh konstruksi Cakar ayam Modifikasi (Cakmod) yang menggunakan pipa-pipa sumuran dari pipa baja tipis ketebalan 1,4 mm panjang 1,2 m yang diatasnya diberi slab beton dengan tulangan 2 lapis. Slab beton dapat diberi lapis aspal atau tidak.

Penelitian dilakukan terhadap 2 (dua) tipe Cakmod yaitu : Tipe 1 Cakmod dengan slab beton dilapis Aspal dan Tipe 2 Cakmod dengan slab beton tanpa dilapis aspal. Untuk mengetahui kinerja kedua tipe tersebut telah dipasang instrumentasi : (1) Plat penurunan untuk mengetahui besarnya penurunan yang akan terjadi ; (2) Strain gauge untuk mengetahui regangan-regangan yang terjadi pada slab beton , pipa baja dan baja tulangan ; (3) Inklinometer untuk memantau gerakan lateral tanah (4) Piezometer jenis pneumatic untuk memantau ekses atau penambahan tegangan air pori yang mencerminkan tingkat konsolidasi yang mungkin masih terjadi. Hipotesa yang harus dibuktikan adalah Kinerja Cakmod apakah dapat diterima sebagai salah satu solusi untuk pondasi di atas timbunan di daerah tanah sangat lunak yang cukup tebal dengan lalu lintas berat sangat padat dan cenderung over loading.

Untuk hal tersebut di atas pada tahun 2008 Pusat Litbang Jalan dan Jembatan sedang melakukan pemantauan terhadap instrumentasi yang telah dipasang beserta pengamatan kerusakan-kerusakan yang telah dan akan terjadi

Summary

Joint Streets Pantura west java was walked Nasional passed by heavy traffic, over loading and partly stays at very soft soil layer of Road between Indramayu-Pamanukan at Pantura is selected for location of Cakmod research because have stratigrafi with soft soil layer reached 12 m depth .The existing road which has been built as Flexible Pavement always quickly damage, so that for the purpose is done full scale testing of Cakar Ayam Modification (Cakmod) at location. The Cakmod construction system consist of a reinforced concrete slab of 15 cm thick, depending on the load to be borne and the condition of the soil underneath. Underneath of the slab steel pipes are fitted monolithically with a distance between the axes of each pipe of 2,25 meters, while the length of these pipes 1,20 meter. The length of these pipes depends on the load and the soil condition. The Pipe diameter is 0,80 meter and its wall thickness is only 1,4 mm

Page 2: Lean Concrete

Research is done to 2 ( two) type Cakmod that is : Type 1 Cakmod with slab concrete is layered asphalt and Tipe 2 Cakmod with slab concrete without layered asphalt. To know the performance of the Cakmod has been installed instruments as follows : (1) Settlement plate to know the level of the suface of Cakmod ; ( 2) Strain gauge to know strains happened at slab concrete , steel pipe and bone steel ; (3) Inclinometer to know the lateral movement of soil underneath ; (4) Piezometer pneumatic to know ekses of pore water pressure due to consolidation

Burden of proof hypotheses is performance of Cakmod is acceptable as one of solution for foundation above embankment over very deep soft soil with heavy traffic and overloading For above the thing in the year 2008 is still being done monitoring of instrumentation which has been installed along full scale road with damages reconnaissance which has and there will be

1. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangBerbagai upaya untuk mengatasi permasalahan pembangunan jalan di atas tanah lunak telah banyak dilakukan pada perencanan jalan baru maupun perbaikan perkerasan jalan lama pada kondisi lalu lintas berat dan padat serta bermuatan lebih

Sistim Cakar Ayam Modifikasi (Cakmod) yang merupakan penyempurnaan dari sistim Cakar Ayam Prof Sediatmo (Cak As), dan dicoba untuk diterapkan untuk penanggulangan kerusakan timbunan badan jalan diatas tanah lunak dengan ketebalan tanah lumnak mencapai 12 meter

1.2 Ruang Lingkup1) Perencanaan dan Pelaksanaan Teknologi Calkar AyamModifikasi2) Monitoring kerusakan dan Kinerja Ckar Ayam modifikasi kurun waktu 3 tahun

kedepan

1.3 Maksud dan Tujuan Maksud melakukan kajian evaluatif sistim perkerasan Cakar Ayam Cak Modifikasi dalam kurun waktu 1 sampai 3 tahun kedepan, terhadap beban dan lalu lintas yang berat dan padat serta bermuatan lebih

Tujuan Untuk mendapatkan pedoman Pelaksanaan dan Perencanaan Teknologi Cakar Ayam Modifikasi

2. METODOLOGIKerangka pemikiran Uji Coba Skala Penuh Teknologi Cakar Ayam Modifikasi diuraikan dalam tabel 2

Page 3: Lean Concrete

Tabel 2-1. Kerangka Pemikiran

Tujuan Aktifitas Indikator Alat Verifikasi AsumsiKajian Evaluatif Skala Penuh Sistim Cakmod dalam kurun waktu 3 tahun

Kinerja Cakmodhasil Pemantauan Instrumentasi

Instrument Strain gauge, Inklinometer, Piezometer, Plat Penurunan

Cakmod dapat mengatasi differential Settlement

Sasaran :Penerapan Cakmod sebagai perkerasan jalan di daerah tanah lunak dengan lalu lintas berat dan padat serta terjadinya beban lebih (Overloading)

Umur Perkerasan Cakmod sesuai rencana

- Coring - Pemantauan kerusakan

Cakmod lebih kaku dengan adanya pembatasan pias arah memanjang dan melintang oleh pipa cakar ayam

Hasil :Pedoman Perencanaan dan Pelaksanaan Cakmod

Tersedianya formula dimensi Cakmod

Panduan Cakmod dapat diterima para pengguna melalui desiminasi

Panduan Cakmod memenuhi kriteria-kriteria untuk Pondasi di atas timbunan di daerah sangat lunak yang cukup tebal

2.1 LokasiDi daerah Eretan Kulon Jalan Raya Pantura diantara km. 25 + 650 - km. 26+650 Ruas Jalan Pamanukan – Indramayu merupakan daerah tanah sangat lunak sangat tebal yang dilalui lintas berat dan padat serta cenderung berbeban lebih

2.2 Teknik Pengambilan Data2.2.1 Data Sekunder Penyelidikan tanah, Lalu lintas, dan desain perkerasan :

1) Data Sekunder Penyelidikan Tanah diambil dari buku Laporan ”Advis Teknik Penanggulangan Kerusakan Jalan di atas tanah Lunak’ Ruas Jalan Indramayu-Pamanuka Sta. 25+000 – Sta 27+000 Jawa Barat, Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan

2) Data Sekunder Kaji Ulang Perencaaan Tebal Perkerasan jalan Paket Pembangunan Jalan Bekasi-Cikampek-Pamanukan dari Balai Besar di Pantura

2.2.2 Data Primer Penyelidikan Tanah Melakukan investigasi di lapangan dengan pemboran Mesin dan penyondiran,

serta melakukan pengujian tanah di laboratorium

2.2.3 Data Kinerja Cakar Ayam ModifikasiMelakukan Uji Coba Skala Penuh Cakar Ayam Modifikasi dengan memasang instrumentasi Strain gauge, Inklinometer, Piezometer, Settlement plate serta memantau instrumen secara periodik

2.3 Teknik Analisis2.3.1 Dalam perencanaan Analisis awal dilakukan dengan menggunakan :

1) Formula Prof Ir. Sediatmo2) Formula Analitis Hardiatmo dkk, dengan cara Beam on Elastic Foundation (BoEF)3) Chart dari Suhendro

Page 4: Lean Concrete

2.3.2 Dalam perencanaan detail dilakukan FEM2.3.3 Untuk Validasi digunakan hasil Monitoring dari Instrumentasi

Monitoring Instrumentasi Cak Mod digunakan dalam mengevaluasi mengevaluasi hasil-hasil dari :

1) Kinerja Uji Coba Skala Penuh Cakar Ayam Modifikasi dengan Slab langsung menerima bebab lalu lintas;

2) Kinerja Uji Coba Skala Penuh Cakar Ayam Modifikasi dengan slab ditambah dengan lapisan aspal

3) Kinerja Pemasangan dan pemantauan Instrumentasi Strain gauge di pipa baja, baja tulangan, dan slab beton

4) Kinerja pergerakan lateral tanah di lokasi Cakmod sesuai hasil monitoring Instrumen Inklinometer

5) Kinerja penurunan tanah di bawah cakar ayam di pantau melalui Instrumentasi Plat Penurunan (Settlement Plate)

6) Kinerja adanya kemungkinan tambahan tegangan air pori yang dapat menyebabkan pengurangan kekuatan geser tanah di bawah sistim konstruksi cakmod akan dipantau dengan Instrumentasi Piezometer.

7) Penurunan Slab Cakmod (Tipe 2), maupun permukaan aspal diatas slab Cakmod (Tipe 1) akan dipantau dengan pengukuran elevasi permukaan Cakmod secara periodik terhadap titik tetap

Hasil-hasil Monitoring tersebut merupakan validasi dari perencanaan yang telah dilakukan baik secara analitis, maupun dengan program Finite Elemen Method (FEM)

2.3.4 Umur KonstruksiUmur konstruksi dapat dipantau dengan melalukan coring terhadap slab, sehingga penurunan kekuatan bahan slab dapat diketahui setelah jangka waktu tertentu misalnya dalam periode 1 tahun. Disamping itu secara berkala, minimal setiap 3 bulan di lakukan pemantauan kerusakan yang telah terjadi pada konstruksi Cakmod.

3. HASIL PENELITIAN1.1 Perencanaan Cakar ayam Modifikasi (Cakmod)1.1.1 Stratigrafi tanah tahun 1995

Lokasi Cakmod dipilih pada daerah tanah lunak di ruas jalan yang dilalui lalu lintas berat, padat dan cenderung overloading. Untuk hal tersebut sangat cocok dipilih di daerah Pantura pada ruas jalan Indramayu-Pamanukan,km. 25+650 – km. 26+650dengan stratigrafi tanah pada tahun 1995 seperti dalam tabel 1

Page 5: Lean Concrete

Tabel 1 Stratigrafi tanah pada tahun 1995 di daerah penelitian Cakmod**

Kedalaman dari Muka Tanah

Setempat(meter)

Jenis Tanah Konsistensi dan Nilai Konus(kg/cm2)

0,00-0,50 Perkerasan jalan Keras0,50-2,00 Bahan timbunan Padat2,00 - 9,00 Lempung abu-abu sangat

lunakNilai Konus 1- 2 kg/cm2

9,00 - 12,00 Lempung lunak sampai teguh

Nilai Konus 10-15 kg/cm2

12,00 – 20,00 Lempung teguh sampai kenyal

Nilai konus 20-30 kg/cm2 dengan nilai hambatan pelekat cukup tinggi yakni 1100-1300 kg/cm

** Laporan Advis Teknik no. 21-95-006-PT-002-009 Penanggulangan Kerusakan Jalan Di atas Tanah Lembek Indramayu-Pamanukan Sta. 25+000 –Sta. 27+000 Jawa Barat

1.1.2 Stratigrafi tanah ahun 2007Pada bulan Nopember sampai Desember 2007 telah dilakukan penyelidikan tanah dan pemasangan Inklinometer tambahan tepat pada lokasi rencana pemasangan Instrumentasi tambahan (Inklinometer), yaitu terdiri dari 4 (empat ) titik bor mesin dan 4 (empat) titik penyondiran. Dari lobang bor mesin telah diambil 6 contoh tanah asli dan telah dilakukan pemeriksaan tanah di Laboratorium yang diselesaikan bulan Maret 2008 dengan hasil dicantumkan dalam tabel 5-2

Tabel 2. Hasil Pengujian Laboratorium Maret 2008

No. Jenis Pengujian Simbol Satuan

NO. CONTOH DAN KEDALAMANSta.

25+978 Sta. 25+978 Sta. 25+978

B4/TB1 B4/TB2 B4/TB3

400-450 m 6.00-6.50 m 11.00-11.25.m

1. Kadar Air * w (%) 90.36 96.45 44.97

2. Berat Jenis * Gs - 2.60 2.59 2.63

3 Kuat Geser Langsung *

C (kPa) 0.00 42.00 0.00

φ ( 0 ) 38.60 34.80 35.10

4 Berat Isi γ (gr/cm3) 1.474 1.451 1.718

5 Angka pori e 2.36 2.51 1.22

6 Derajat kejenuhan Sr (%) 99.65 9.66 97.12

7 Batas Cair LL (%) 89 101 78

8 Batas Plastis PL (%) 37 34 32

9. Indek Plastis PI (%) 52 67 46

10 Analisa Saringan #200 (%) 99.06 99.78 93.0011 Analisa KL (%) 72.00 73.00 54.00

Page 6: Lean Concrete

Hydrometer

12 Kelulusan Air k cm / detik - 4.01E-06 -

13 KonsolidasiCv cm2 / detik 2.09E-03 3.65E-03 -

Cc - 0.82 1.39 -

14 Kadar Organik (Tanah) KO (%) - - 99.52

15 pH Meter (Gambut) pH (%) - - -

16 Kepadatan RinganW opt (%) 33.60 - 18.20

γd max (gr/cm3) 1.253 - 1.571

17 Kepadatan BeratW opt (%) - - -

γd max (gr/cm3) - - -

18 Triaxial A CUC (kPa) 4.00 4.00 -

( 0 ) 23.29 22.39 -

Dari hasil investigasi di Lapangan dan pengujian tanah di Laboratorium didapat susunan dan parameter tanah di bawah Cakar Ayam Modifikasi yang digambar dan dicantumkan dalam gambar 1

Page 7: Lean Concrete
Page 8: Lean Concrete

Stratigrafi tanah di bawah Konstruksi Cakar Ayam Modifikasi

Fill Mat

5

Sand Bedding

120 cm

LEMPUNG SANGAT LUNAK LEMPUNG SANGAT LUNAK q

c = 1-2 kg/cm2 ; e = 2,36 ; # 200 = 99,06 %

SPT N = 0-1 ; Sr = 99,65 ; KL = 72 %w = 90,6 % ; LL= 89 ; Cv = 2.0 E-03 cm2/detGs= 2,6 ; PL= 37 ; Cc = 0.82γ = 1,47 gr/cm3 ; PI = 52 ; c = 4.00 kPa ; φ =23,29o

3

10

25

25

50

50

Fill MatFill Mat

Agg Klas A

Agg Klas CAgg Klas C Aggregate Klas C

15 cm

Slab beton dengan 2 lapis Wire Mesh tebal 15 cm

Agg Kls A

3935

1025

25

100

100

100

700

200

350

Lean Concrete

Agg Klas AAgg Klas ASand Bedding Sand Bedding

Aggregate Klas C

Bahan Timbunan

Lempung Lunak Campur bahan timbunan (Lempung berkerikil)

Lempung lunak sisipan humus bercampur bahan timbunan (Lempung berpasir)

Lempung kenyal berpasir qc = 20-30 kg/cm2; SPT N = 8

Lempung berpasir keras, coklat muda kehijauan SPT N =18

Gambar 1 Stratigrafi tanah di bawah Konstruksi Cakmod

Page 9: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.1.3 Beban Gandar RencanaBeban gandar (axle load) yang digunakan untuk perancangan perkerasan jalan mengacu pada beberapa peraturan dari berbagai negara sebagai berikut :

a. Indonesia : Bina Marga (1987) Beban gandar tunggal standar (Standard Single Axle Load) = 8 16 tonb. Belanda (1988) Standard Axle Load (SAL) = 8,2 tonc. Inggris : TRL (1993) Standard Axle Load = 8,16 tond. USA AASHTO (1993) Standard Axle Load = 18 k = 8,16 ton Asphalt Institute Standard Axle Load = 80 kN = 8,2 tone. Australia : Austroads (1992) Standard Axle Load = 80 kN = 8,2 ton

Menurut Peraturan Pemerintah No.43 Tahun 1993 tentang Prasarana dan Lalulintas Jalan menyatakan bahwa Muatan Sumbu Terberat (MST) yang diijinkan untuk jalan Kelas I adalah sebesar 10 ton, tetapi menurut Surat Edaran dari Ditjen Perhubungan Darat (belum resmi) memberikan toleransi sebesar 90% dari muatan sumbu terberat, sehingga MST menjadi 19 ton.

Di dalam perancangan perkerasan model dengan skala penuh ini ditentukan MST = 15 ton adalah sebagai beban statis.

Setelah dua tipe sistem cakar ayam modifikasi dilaksanakan di ruas jalan Indramayu-Pamanukan maka kedua jenis perkerasan kaku tersebut akan dievaluasi performance-nya berdasarkan beban lalu lintas yang sebenarnya.

Untuk analisis beban MST = 15 ton Design Axle Load dapat dilihat pada gambar 2, Ekuivalensi luas bidang kontak lingkaran (gambar 3), dan Bidang kontak beban roda dapat dilihat pada gambar 4

Gambar 2. Design Axle LoaStandard axle load = 80 kN = 8,16 ton

15 3,75 t 3,75 t

tire pressure :q = 85 psi = 5,95 kg/cm2

35 cm35 cm

225 cm

CL

Page 10: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

PP No. 43/92 : MST = 10 ton → untuk desain diambil MST = 15 ton

Gambar 3 Ekuivalensi luas bidang kontak lingkaran

Tire contact area disederhanakan berbentuk lingkaran dengan jari-jari r :

955522703750

52270 ,,, ×==

qP

L d = 34,72 cm

( ) ( )( )LSLr d ×−+××= 60522702 22 ,,π= ( ) ( )LSL d ×+× 244540,= ( ) ( )723435723444540 2 ,,, ×+×

1217522 ,=rπ → π

121752,=r = 23,62 cm ≈ 24 cm

Gambar 4 Bidang kontak beban roda

3.1.4 Jumlah Lintas Ekivalen Standard Axle LoadSeperti telah diuraikan sebelumnya, data lalu lintas diambil dari Laporan Traffic Counting Ruas Jalan Sukra-Patrol tahun 2005.

1. Pertumbuhan lalu lintas, i = 5%2. Umur rencana, n = 20 tahun dihitung dari tahun 20073. Jalan empat lajur dua arah dengan koefisien distribusi lajur = 0,454. Daya dukung tanah dasar CBR = 5%5. ESAL = 8,16 ton

Sd = 35 cm

L ekuivalensi dengan lingkaran jari-jari = r

7,5 t 7,5 t

48 cm 48 cm

225 cm

24 cm24 cm

Page 11: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Hitungan volume lalu lintas harian rata-rata dari total equivalent standard axle load dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4

Tabel 3 Volume lalu lintas harian rata-rata tahun 2005

Golongan Jenis Kendaraan Bobot (ton)

Konfigurasi sumbu (ton) LHR

1 Mobil penumpang 2 1 + 1 89852 Truk ringan 9 3 + 6 37573 Truk berat 16 6 + 10 12374 Truk tandem 24 6 + 18td 26225 Truk tandem super 26 6 + 10 + 10 1266 Truk gandeng 36 6 + 10 + 10 + 10 6217 Trailler 1 26 6 + 10 + 10 518 Trailler 2 36 6 + 10 + (10 + 10) 4279 Trailler 3 54 6 + 18td + 30trd 261

10 Bus besar 8 3 + 5 3530Keterangan : td = tandem

trd = tridem

Tabel 4 Equivalent Standard Axle Load (ESAL)

Golongan Jenis Kendaraan LHR ESAL Jumlah ESAL1 Mobil penumpang 8985 0,0004 3,62 Truk ringan 3757 0,2745 1031,33 Truk berat 1237 2,6645 3349,34 Truk tandem 2622 4,2545 11155,35 Truk tandem super 126 5,0745 639,46 Truk gandeng 621 7,4845 4647,97 Trailler 1 51 5,0475 258,88 Trailler 2 427 7,4845 3195,99 Trailler 3 261 11,4845 2997,5

10 Bus besar 3530 0,1465 517,1Jumlah 27796,1

→ dibulatkan : 27796

Jalan empat lajur dua arah, koefisien distribusi lajur, C = 0,45Daily equivalent single axle load tahun 2005 = 0,45 x 27796 = 12508Daily equivalent single axle load tahun 2007 = 12508 (1+0,05)2 = 13790

Faktor pertumbuhan lalu lintas selama 20 tahun :

( ) ( ) 07,3305,0

105,0111 20

=−+=−+=iiR

n

Total ESAL selama 20 tahun dari tahun 2007 – 2027 :

= 13790 x 365 x 33,07= 166,453 x 106

→ dibulatkan : 166,5 x 106

Page 12: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

1.2. Desain Cakar Ayam Modifikasi (Cakmod)

3.2.1 Metoda Prof Sediyatmo (1975)Permasalahan dimodelkan menjadi 2 dimensi, dan pelat beton dianggap sebagai balok. Pada gambar 5 diperlihatkan gaya-gaya dan momen yang bekerja di bawah pelat beton yang diakibatkan oleh beban roda kendaraan Q di pinggir (posisi paling kritis). Beban Q dapat digantikan oleh beban terpusat Q1 di tengah pelat dengan ditambah momen M = Q2 x 0,5 L (dimana L = lebar pelat beton dan Q = Q1 = Q2). Akibat Q1, akan terjadi tekanan terbagi rata sebesar q = Q1/L dan akibat momen (M) akan ditahan oleh momen-momen lawan yang bekerja pada pipa-pipa Cakar Ayam (m = (2/3) xPh, dengan Ph = resultante tekanan tanah pasif yang bekerja pada setiap pipa dan h = tinggi cakar). Berbekal asumsi-asumsi yang disederhanakan tersebut, dengan memasukkan data Q, L, P, dan h, akan ddapat diperoleh gambaran bahwa sistem perkerasan yang dirancang akan dapat mendukung beban yang akan bekerja

3.2.2 Perancangan menurut Dr.Ir. Hary Christady, Meng (1999)3.2.2.1 Respon Pelat Sistem Cakar Ayam Terhadap BebanPenyelesaian untuk analisis lendutan, momen dan gaya lintang yang terjadi pada pelat sistem Cakar Ayam dengan menggunakan metoda Beam on Elastic Foundation (BoEF) yang disarankan oleh Hetenyi (1974) untuk hitungan balok pada fondasi elastis. Lendutan yang

Gambar 5. Tipikal perkerasan sistim Cakar Ayam

Page 13: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

terjadi pada pelat fondasi akan menyebabkan cakar berotasi, rotasi cakar ini kemudian dilawan dengan tekanan tanah lateral di sekeliling cakar (Gb 6)

θ 2

h

(a)

½ a a a a ½ a

l

y B A

θ 1 θ 1 θ 2

Q

Ph2 Ph1 Ph2 Ph1

dHθ 2kh

x0

2/3h

(b)

A B

dHθ 1kh dHθ 1kh dHθ 2kh

c1

Mt2 Mt2 Mt1

Mc1 Mt1

Mc1

c1

c2 c2

(c) Q

Gambar 6 Respon pelat pada sistem cakar ayam akibat beban (Hardiyatmo et al., 2000)

a. Lendutan pelat akibat beban terpusat (Q), b. Reaksi tekanan tanah lateral pada tiang,

c. Momen perlawanan tiang.

Akibat beban yang bekerja pada pelat fondasi, maka tepat di bagian bawah pipa akan menerima tekanan tanah lateral per satuan luas pipa dari belakang sebesar :

Ph = kh h θ………………….……………….……………………......(1)

dengan,

θ = rotasi cakar/pipa kh= modulus reaksi tanah arah horizontal h = tinggi cakar/pipa.

Tanah akan memberikan tekanan tanah lateral sepanjang diameter cakar sebesar:

Ph= ½ kh h2 θ d .......................................................................(2)

Apabila tanah yang mendukungnya terjadi penurunan, maka fondasi cakar ayam juga akan ikut turun. Untuk mengatasi hal tersebut maka cakar harus diperpanjang

3.2.2.2 Nilai Tekanan Kontak (p)Tekanan kontak dihitung sebagai niali banding antara besarnya beban P terhadap luas kontak (Akontak) antara fondasi dan tanah dasarnya. Luas kontak didefinisikan sebagai hasil kali antara lebar kontak (Lkontak) dengan panjang fondasinya. Pada kasus fondasi elastis akibat bertambahnya beban, sebagian dari pelat fondasi dapat mencuat keatas sehingga besarnya

Page 14: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

lebar kontak dan panjang kontak nilainya dapat berubah yaitu mengecil untuk pertambahan besar nilai pembebanan P. Lebar kontak adalah besarnya lebar fondasi yang bersentuhan dengan tanah dasar, sedangkan untuk lebar bagian pelat fondasi yang mencuat dianggap tidak memberikan dukungan pada fondasinya.

3.2.2.3 Koefisien Subgrade Tanah1) Koefisien Reaksi Subgrade Arah Vertikal (kv)Modulus of subgrade reaction (kv), didefinisikan sebagai nilai banding antara unit tegangan reaksi tanah terhadap penurunan yang terjadi. Modulus of subgrade reaction (kv), digunakan dalam perhitungan fondasi elastik, yaitu fondasi yang dianggap berperilaku elastik pada saat menerima pembebanan. Beberapa macam fondasi yang dianalisis sebagai fondasi elastik diantaranya adalah fondasi rakit dan fondasi cakar ayam.

Rumus dasar perhitungan nilai koefisien tanah subgrade (kv) untuk pelat kaku adalah:

δpkv = (kg/cm2.cm-1) ……………………………..………......................(3)

dengan,

p = tekanan tanah (kN/m2)δ = lendutan yang terjadi (m)

Untuk pelat yang fleksibel diusulkan dengan menggunakan persamaan

a

v ypk = (kg/cm2.cm-1) ………………….……..………....……….….........(4)

Dimana,

cAPp = (kg/cm2)......................................................................................(5)

dengan,

P = beban terpusatAc = luas bidang contact pressure (m2)ya = lendutan rata-rata pelatAc x δa = volume per satuan luas lebar pelat

Untuk pelat cakar ayam sepanjang L dengan y sebagai titik pengukuran lendutan (Gb. 7 ), dimana jarak masing-masing titik adalah l1, l2, l3, l4,…., ln-1 lendutan rata-rata dihitung dengan persamaan:

dengan,

i = nomor titik pengukuran lendutan dari 1 sampai nL = panjang pelat yi , yI=1, y1+2,….., yn = lendutan tiap titik pengukuran

ya = L21

{l1 (y1 + y1+1) + li + 1 (y1+1 + y1+2) …….+ ln-1 (yn-1 + yn)}…........(6)

Page 15: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Koefisien reaksi subgrade akan berbeda bila dimensi pelat yang digunakan untuk menguji berbeda. Pendekatan untuk menentukan kv pelat fondasi pada tanah lempung bila telah diketahui kv dari Plate load test dapat dilakukan sebagai berikut (Terzaghi,1955),

f

pvv l

lBBkk

2

112 = ………………………………………………… ...…….……..(7)

dengan,

kv1 = koefisien reaksi subgrade vertikal tanah dari uji PLT (kN/m3),

kv2 = koefisien reaksi subgrade vertikal fondasi(kN/m3),

B1 = lebar pelat beban (m),

B2 = lebar fondasi (m),

Ip = faktor kekakuan pelat beban,

If = faktor kekakuan pelat fondasi.

Faktor Ip dan If dapat diperoleh dari persamaan :

+

++

++= 1ln

11ln1 2

2

),( BL

BL

BLB

L

BLI fp π

.......................(8)

dengan,

L = panjang pelat (m)

B = lebar pelat (m)

2) Koefisien Reaksi Subgrade Horisontal (kh)Koefisien reaksi subgrade arah horisontal (kh) dapat di peroleh dengan berbagai cara, antara lain, korelasi dari koefisien subgrade vertikal (kv) dari pengujian PLT, pengujian lateral tiang, dan menggunakan rumus empiris dari nilai kuat geser tanah (cu).

kh = n.kv ……………………………………………………………………………………………..……….............(9)

Gambar 7 Lendutan rata-rata pada pelat fleksibel untuk menentukan kv

L

l1

l1+1

l1+2

l1+3

ln--2

ln--1

yi

yI+1 y

I+2 yI+4

yn-2

yn-1

yn

Page 16: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

dengan,

n = indeks empiris, dengan n ≥ 0

kv = koefisien subgrade arah vertikal (kg.cm2.cm-1)

3) Perhitungan Momen Perlawanan CakarAkibat pembebanan pelat fondasi akan berdefleksi, bila hubungan antara cakar dan pelat diasumsikan monolit, akibat defleksi pelat, cakar akan berotasi, dianggap rotasi pada pusat cakar sama dengan rotasi pada pelatnya. Timbulnya rotasi pada cakar menyebabkan tanah di belakang cakar akan melawan gerakan rotasi cakar dengan memobilisasi tekanan tanah lateral. Besarnya tekanan tanah lateral per satuan luas cakar dibelakang cakar akan sebesar ;

thh Hkp θ..= ……………………………………...…..…………………...…(10)

dengan,

ph = tekanan tanah lateral per satuan luas cakar (kN/m2),

kh = koefisien reaksi subgrade horisontal (kN/m3),

θt = rotasi cakar (rad),

H = panjang cakar (m).

Tekanan tanah yang berkembang di belakang cakar seperti rumus di atas menggunakan koefisien reaksi subgrade arah horisontal, dengan asumsi bahwa tanah di sekeliling cakar belum mencapai keruntuhan, sehingga tidak menggunakan koefisien tekanan tanah pasif (kp), dan besarnya nilai koefisien reaksi subgrade arah horisontal dianggap sebanding dengan besarnya rotasi cakar.

Tanah di belakang cakar akan memberikan tekanan tanah lateral selebar diameter atau lebar (d) cakar,

dchc drHkM θ3

31= ..………………………………..……………..(11)

Gambar 8 Momen perlawanan cakar

Besarnya titik tangkap resultan tekanan tanah lateral Ph tersebut akan bekerja pada jarak 2/3 H dari atas pelat, akibatnya akan timbul momen perlawanan cakar (Mt). Besarnya momen perlawanan cakar seperti persaman (13).

kh H θ

t d

1/3 H

½ H2 .kh .θt d H

Page 17: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Mt= Ph.2/3 H ……………….….……….…..…………………………..(12)

Mt= (1/3) kh.H3.θt.d.rd ……..…..………….……………….……..…...(13)

dengan,

rd = adalah faktor koreksi kekakuan antara cakar dan pelat

4) Beams on Elastic Foundation (BoEF)

Analisis lendutan balok pada fondasi elastis dikembangkan berdasarkan asumsi bahwa gaya reaksi pada setiap titik akan sebanding dengan defleksi pada titik tersebut. Asumsi ini pertama kali dikembangkan oleh Winkler tahun 1867 (Hetenyi,1974).

Gambar 9 Balok mendukung beban vertikal di atas tumpuan elastis

Ditinjau balok lurus yang pada seluruh panjangnya didukung oleh media elastis dan dibebani dengan gaya vertikal tegak lurus bidang utama, seperti Gambar 9. Akibat beban ini balok akan berdefleksi, menghasilkan gaya reaksi yang terdistribusi secara menerus pada media pendukungnya.

Berdasarkan gaya reaksi ini dibuat asumsi dasar bahwa, besarnya p pada setiap titik sebanding dengan defleksi balok y pada titik tersebut, sehingga p = ky. Gaya reaksi diasumsikan bekerja vertikal dan berlawanan dengan defleksi balok.

Pada saat defleksi berarah ke bawah (positif), akan terjadi tekanan pada media pendukung, sebaliknya bila defleksi negatif maka akan terjadi tarikan pada media pendukung, di sini diasumsikan bahwa media pendukung dapat menahan tarikan. Asumsi p = k y mengimplikasikan bahwa media pendukung bersifat elastis dengan kata lain berlaku hukum Hooke. Elastisitas media pendukung dapat dirumuskan sebagai gaya yang terdistribusi persatuan luas akan menyebabkan defleksi yang besarnya satu satuan.

Balok yang ditinjau mempunyai penampang melintang yang sama, dengan lebar yang didukung fondasi B, sehingga defleksi pada balok ini akan menyebabkan reaksi sebesar Bkv

pada pondasi, akibatnya, pada titik defleksi = y, akan menimbulkan reaksi (perunit panjang balok) sebesar p = B.kv.y, untuk menyingkat cukup ditulis p = ky dengan k yang sudah memperhitungkan lebar dari balok. Konstanta media pendukung, ko disebut koefisien reaksi fondasi (Hetenyi, 1974).

Pada saat balok terdefleksi, kemungkinan selain reaksi arah vertikal bisa juga terjadi reaksi arah horisontal (friksi) pada sepanjang permukaan balok yang menempel pada tanah. Pada analisis, pengaruh gaya horisontal tersebut diabaikan karena kontribusinya kecil.

Persamaan umum garis defleksi untuk balok prismatik lurus pada fondasi elastis yang diberikan beban lentur transversal adalah,

P

p=kyy

x0 A B

q

a b c

Page 18: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

)xsinxcosC(e)xsinCxcosC(ey 43x

21x λ+λ+λ+λ= λ−λ ………….....(14)

dengan,

λ = karakteristik panjang, termasuk flextural rigidity dari balok dan elastisitas dari media

pendukungnya = 4EI4k

C = konstanta integrasi.

Jika pengaruh pada ujung-ujung pelat akibat beban dianggap mendekati nol maka pelat ditinjau sebagai pelat dengan panjang tak terbatas, namun jika masih terdapat pengaruh pada salah satu atau kedua ujungnya, maka pada ujung tersebut pelat didekati dengan panjang terbatas. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam usulan hitungan lendutan momen dan gaya lintang pada pelat untuk perancangan fondasi cakar ayam adalah sebagai berikut :

a. Tanah sebagai media elastis.b. Pelat dianalisis sebagai balok.c. Tanah sampai dengan kedalaman dasar cakar homogen.d. Nilai kh beberapa kali nilai kv (kh = n.kv).e. Diagram tekanan tanah di belakang cakar berbentuk segitiga (tekanan tanah lateral

berbanding langsung dengan perpindahan cakar).f. Hubungan antara cakar dengan pelat monolit, sehingga rotasi cakar sama dengan rotasi

pelat di pusat cakar yang terletak di pelat.g. Momen perlawanan cakar bekerja di pusat cakar yang terletak pada pelat.h. Berlaku asas superposisi.

5) Balok dengan Panjang Tak Terhingga (Infinite Beam)Balok dengan panjang tak terhingga (infinite beam) adalah balok dengan pengaruh beban pada salah satu ujung sudah tidak berpengaruh pada ujung lainnya, dapat diasumsikan bahwa kedua ujung terletak berjauhan (infinite beam).

Persamaan lendutan (y) balok, rotasi (θ), momen (M) dan gaya lintang (Q) dengan panjang tak terhingga dan dibebani beban titik seperti yang diperlihatkan Gambar 10 adalah sebagai berikut ;

xAk2

Py λλ= …………………………………………………………..…….(15)

x

2B

kP

dxdy

λλ−=θ= ……...……….……………………………………... …...(16)

xC4PM

2dx

y2dEI λ==− ……………….………………. ….…........ (17)

x3

3D

2PQ

dxydEI λ−==− ……….……………………………………... …….…(18)

dengan,

)xsinx(coseA xx λ+λ= λ−

λ ………………………………….………….…........(19)xsineB x

x λ= λ−λ ……………………………………...……………….….........(20)

)xsinx(coseC xx λ−λ= λ−

λ ..……………………….……………….…..…........(21)xcoseD x

x λ= λ−λ ………………………………………………………….........(22)

Page 19: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

dengan,

P = beban (kN),x = jarak yang dihitung dari beban (m),k = modulus reaksi subgrade (kN/m2) = kv.B, dengan B = lebar balok.

Gambar 10 Balok panjang tak terhingga dibebani beban titik dan beban momen

(Hetenyi, 1974).

Persamaan defleksi untuk balok panjang tak terhingga dan dibebani dengan beban momen (Mo) seperti Gambar 10 adalah ;

x

2o Bk

My λλ= …………………….………...………………….. ..………...….......(23)

persamaan untuk rotasi, momen, dan gaya lintang sebagai berikut,

x

3o Ck

λ=θ ………………………………...…...……….……………….......(24)

xo D

2MM λ= ……….………………...……………………………..….…….….....(25)

xo A2

MQ λλ−= ……………….…………………………………….…………......(26)

P

λπ

43

λπ

λπ

λπ

41

λπ

21

Mo

λπ

43

λπ

λπ

λπ

41

λπ

21

Lendutan

Rotasi

Momenl

Grafik lintangl

Page 20: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

6) Balok dengan Panjang Terhingga (Finite Beam)Balok dengan panjang terhingga adalah balok dimana akibat beban yang bekerja pada salah satu ujung akan mempengaruhi ujung yang lainnya. Balok mempunyai panjang yang terhingga (finite).

Gambar 11 Mekanisme pemberian gaya dan momen ujung (Hetenyi, 1974).

Pada balok dengan panjang terhingga, selain harus memenuhi persamaan diferensial garis elastik, kondisi ujungnya (boundary condition) juga harus terpenuhi. Persamaan untuk menentukan lendutan pada balok dengan panjang terhingga diturunkan dari persamaan lendutan dengan panjang tak terhingga dengan mengkondisikan pelat dengan panjang terhingga seperti pelat dengan panjang tak terhingga yaitu dengan memberikan gaya (POA

dan POB) dan momen (MOA dan MOB) pada ujung pelat, agar pengaruh momen dan gaya lintang pada ujung pelat dengan panjang terhingga seperti pelat dengan panjang tak terhingga. Ilustrasi pemberian gaya dan momen ujung pada balok tak terhingga untuk menjadikan balok terhingga seperti pada Gambar 11 Persamaan–persamaan yang digunakan adalah,

0D2

M2

MC4P

4PM l

OBOAl

OBOAA =++

λ+

λ+ λλ …………………………….………...(27)

0A2

M2

MlD2

P2

PQ lOBOAOBOA

A =λ+λ−+− λλ ……………………………....….…(28)

02

MD2

M4PC

4PM OB

lOAOB

lOA

B =++λ

+ λλ …………………………..…..…..….(.29)

0A2

M2

MlD2

P2

PQ lOBOAOBOA

B =λ+λ−+− λλ ……………………………..……..(30)

Untuk memecahkan keempat sistem persamaan tersebut maka harus menentukan MA, MB, POA, POB, MOA, MOB, DA, dan DB.

xBA D2

MoMM λ−== …………………….……………..………………..….....(31)

xBA A2

MoDD λλ−== …………………………………………..………...........(32)

)MM(21'M BAA += ……………………………………………....……….…....(33)

PPOA POB

MO

MO

A B

A B

P

q

q

l

MB

A B

q

l

MA

P

Page 21: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

)DD(21'D BAA −= ………………………………………………………...…...(34)

)MM(21"M BAA −= ……..………………………………………………....…...(35)

)DD(21"D BAA += ..…………………………………………..…………..….....(36)

"P'PP OOOA += ………………………………………………………..…….…...(37)"M'MM OOOA += ………………………………………………………..….…....(38)

"P'PP OOOB −= …………………………………………………………..…........(39)"M'MM OOOB += …………………………………………………….…….…....(40)

)]A1('M)D1('D[E4'P lAlAIO λλ −λ++= …………………………………….……..(41))]A1("M)D1("D[E4"P lAlAIIO λλ +λ+−= ……………………………………........(42)

)]D1('M2)C1('D[E2'M lAlAIO λλ −λ++λ

−= ……………………………….……(43)

)]D1("M2)C1("D[E2"M lAlAIIO λλ +λ+−λ

−= …………………………….……....(44)

dengan,

)C1)(A1()D1)(D1(21E

llllI

λλλλ +−−−+= ……………………………...…..…(45)

)C1)(A1()D1)(D1(21E

llllII

λλλλ ++−−+= ...………………………….…….…(46)

)lsinl(coseA ll λ+λ= λ−λ ……………………………………….………..…........(47))lsinl(coseC ll λ−λ= λ−λ . ….…………………………………….….……………(48)

lcoseD ll λ= λ−

λ .……………………………………………………....……..…..(49)

a. Beban SentrisUntuk pelat panjang terhingga dengan kondisi beban tepat ditengah bentang dengan beban sentris (lihat Gambar 12), menurut Hetenyi penyelesaian umum untuk menentukan lendutan, gaya lintang, momen, dan rotasi adalah sebagai berikut :

( ) ( )( ) ( )

+−+−−−+−

+=

xxxlxxlxSinhxlxxlx

llkPy

λλλλλλλλλλ

λλλ

coscosh2sinhsinsin

coshcoscoscosh

sinsinh1

2…......(50)

Gambar 12 Balok terhingga yang dibebani beban titik pada tengah bentang

PA B

½ ll

x

½ l

Page 22: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

( ( )( ( ) (

( ) (( )

−++−−

+−+−−−

+=

xlxhxxl

xxSinxlxxxlxx

llPM

λλλλ

λλλλλλλλ

λλλcosh

coscossinhsinhcoscos

coshsinsinsinh

sinsinh1

4…....….(51)

(( )( ( )

−−+−−

+=

xlSinhxxxlxx

llPQ

λλλλλλ

λλ sinhcossinsincosh

sinsinh1

2……….…...(52)

(( )( ( )

−+−−+

+=

xlxxxlxx

llkP

λλλλλλ

λλλθ

coshcoshsincoscossinh

sinsinh12

……..…(5.53)

b. Beban EksentrisUntuk pelat panjang terhingga dengan kondisi beban tertentu, Hetenyi memberikan penyelesaian umum (general solution), seperti untuk beban titik yang terletak pada jarak tertentu pada balok (Gambar 13), untuk menentukan lendutan, gaya lintang, momen, dan rotasi adalah sebagai berikut,

( )( )

( )

+−+

+

−=

babalbabal

xxxxbalbal

xx

llkPy

λλλλλλλλλλ

λλλλλλλ

λλλλλ

λλλ

sincoshcossinhsinsincoscoshsinsinh

cossinhsincoshcoscoshsin

coshcossinhcoscosh2

sinsinh1

22 …..(54)

+−−

+

−=

)sincoshcos(sinhsin)sinhcoscosh(sinsinh

)cossinhsin(coshcoscoshsin

coshcossinhsinsinh2

sinsinh1

2 22

babalbabal

xxxxbalbal

xx

llPM

λλλλλλλλλλ

λλλλλλλ

λλλλλ

λλλ…(55)

PA Bya bl

x

Gambar 13 Balok terhingga yang dibebani beban titik pada jarak tertentu.

Page 23: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

+−

+−+

−=

)sincoshcos(sinhsin)sinhcoscosh(sinsinh

sinsinh)coscoshsincoshcos(sinh

)cossinhsin(cosh

sinsinh1

22

babalbabal

xxbalbal

xxxx

llPQ

λλλλλλλλλλ

λλλλλλλλ

λλλλ

λλ ..(56)

(( )( )

( )

−−−+

−=

balbal

xxxxbabal

babal

llkP

λλλλλλ

λλλλλλλλλ

λλλλλ

λλλθ

coscoshsincoshcossinh

cossinhsincoshsincoshcossinhsin

sinhcoscossinsinh

sinsinh12

22

2

…...(57)

dengan,

a = jarak dari kiri balok ke beban (m),b = jarak dari kanan balok ke beban (m),x = jarak dari kiri balok ke titik yang ditinjau (m).

3.2.3. Menggunakan Suhendro ChartsTipikal Suhendro Chart disajikan pada gambar 14. Tersedia banyak chart yang setiap chartnya merupakan rangkuman dari hasil analitis Finite Element 3-D untuk kondisi tertentu (yaitu tebal pelat, jarak pipa, diameter pipa, tinggi pipa, jenis material pipa, nilai kv dan kh dan intensitas beban terpusat P yang bekerja).

Pada Chart tersebut, sumbu vertikalnya sengaja dibuat di tengah dan bagian kiri dicantumkan skala koefisien reaksi subgrade vertikal tanah kv (dai 0 sampai 6 kgf/cm3) sedangkan di sebelah kanan dicantumkan nilai CBR, karena antara kv dan CBR terdapat korelasi nonlinier.

Sumbu horizontal pada bagian bawah, untuk arah ke kanan digunakan untuk merepresentasikan nilai respon lendutan vertikal (vertikal displacement) maksimum yang dapatterjadi di pelatr akibat beban (dalam satuan mm).

Sumbu horizontal pada bagian bawah untuk arah ke kiri digunakan untuk merepresentasikan nilai respon berupa momen maksimum yang terjadi pada pipa-pipa Cakar Ayam Modifikasi sesuai yang terdekat dengan beban MA), yang jaraknya lebih jauh (MB) dan yang lebih jauh lagi (MC) dalam satuan kN.m.

Sumbu horizontal pada bagian atas, untuk arah ke kanan digunakan untuk merepresentasikan nilai respon tekanan tanah maksimum yang dapat terjadi di bawah pelat akibat beban (dalam satuan kN/m2).

Sumbu horizontal pada bagian atas, untuk arah ke kiri digunakan untuk merepresentasikan nilai respon momen maksimum yang dapat terjadi pada pelat beton akibat beban (dalam satuan kN.m/m’)

Untuk menggunakan nya dalam perancangan, ikuti langkah-langkah berikut ini :

Page 24: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

1. Buatlah garis horizontal pada nilai kv (atau CBR) dari lapisan tanah di bawah pelat. Misalnya kv = 2 kgf/cm3

2. Garis horizontal pada langkah 1 tersebut akan memotong kurva lendutan vertikal (δ) di suatu titik. Buatlah garis vertikal ke bawah melalui titik tersebut, dan bacalah skala yang ada di sumbu horizontal bagian bawah Chart. Nilai tersebut merupakan lendutan maksimum yang akan terjadi dipelat akibat beban, dalam satuan mm. Nilai ini dapat digunakan untuk melakukan cek apakah pewrsyaratan lendutan yang terkait pula dengan servicability pavement terpenuhi.

3. Garis horizontal pada langkah 1 akan memotong kurva tekanan tanah (σ) di suatu titik lain. Buatlah garis vertikal ke atas melalui titik tersebut, dan bacalah skala yang ada di suatu sumbu horizontal bagian atas Chart. Nilai tersebut merupakan tekanan tanah maksimum yang akan terjadi di pelat akibat beban, dalam satuan kN/m2. Nilai ini dapat digunakan untuk melakukan cek apakah daya dukung tanah di bawah pelat mencukupi untuk mendukung beban.

4. Garis horizontal pada langkah 1 akan memotong kurva momen maksimum pada pipa (MA, MB, MC) di suatu titik. Buatlah garis vertikal ke bawah melalui titik tersebut, dan bacalah skala yang ada di sumbu horizontal bagian bawah Chart. Nilai tersebut merupakan momen maksimum yang akan terjadi pada pipa-pipa Cakar Ayam akibat beban, dalam satuan kNm. Nilai ini dapat digunakan untuk cek tegangan yang terjadi pada pipa-pipa beton atau baja, ataupun melakukan cek apakah kedalaman pipa sudah mencukupi.

5. Garishorizontal pada langkah 1 akan memotong kurva momen yang terjadi pada pelat beton (Mpelat) di suatu titik. Buatlah garis vertikal ke atas melalui titik tersebut, dan bacalah skala yang ada di sumbu horizontal bagian atas Chart. Nilai tersebut merupakan momen maksimum yang akan terjadi pada pelat beton akibat beban, dalam satuan kNm. Nilai ini dapat dimanfaatkan untuk merancang penulangan pelat beton

6.

G

amba

r5-1

4

Mom

en M

aksim

um p

ada

Pipa

(kN

.m)

L

endu

tan

Ver

tikal

M

aksim

um (m

m)

Gam

bar

14 T

ipik

al S

uhen

dro

Cha

rt (U

ntuk

teba

l sla

b, ja

rak

pipa

, tin

ggi

pipa

, nila

i kv &

kh ,

dan

beba

n te

rten

tu

Page 25: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.2.4. PEMODELAN NUMERIS DAN VALIDASINYA

Secara garis besar prosedur Finite Element Method yang dikembangkan untuk analisis sistem Cakar Ayam ini dapat dibagi dalam 5 step dasar :

1. Dikretisasi slab menjadi elemen-elemen pelat-lentur, pipa-pipa Cakar Ayam menjadi elemen-elemen cangkang 3-D, subbase sebagai elemen-elemen pegas vertikal dengan coefficient of subgrade reaction, kv, dan tanah di sekitar pipa-pipa sebagai pegas horizontal dengan coefficient of subgrade reaction, kh.

2. Untuk setiap elemen, yaitu elemen pelat-lentur, cangkang, pegas vertikal maupun pegas horizontal, dievaluasi matriks kekakuan elemen dalam koordinat lokalnya dengan formula :

Mom

en M

aksim

um p

ada

Pipa

(kN

.m)

L

endu

tan

Ver

tikal

M

aksim

um (m

m)

Gam

bar

14 T

ipik

al S

uhen

dro

Cha

rt (U

ntuk

teba

l sla

b, ja

rak

pipa

, tin

ggi

pipa

, nila

i kv &

kh ,

dan

beba

n te

rten

tu

Page 26: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

[ ] [ ] [ ][ ]∫ ∫ ∫=V

Te dVBEBk

Matriks [ ]B adalah matriks yang memberikan hubungan antara vektor regangan elemen { }ε dengan vektor nodal displacement elemen { }d , sesuai formula { } [ ]{ }dB=ε dan [ ] [ ][ ]NDB = , dengan matriks [ ]D adalah matriks operator diferensial, dan [ ]N adalah shape function matrix yang memberikan hubungan antara vektor displacement elemen { }u dengan vektor nodal displacement elemen { }d , sesuai formula { } [ ]{ }dNu = .

Selanjutnya, [ ]ek tersebut dapat ditransformasikan ke sistem koordinat global :

[ ] [ ] [ ][ ]TkTk eTeg =

dengan matriks [T] adalah matriks transformasi elemen dari sisetm koordinat lokal ke sistem koordinat global.

Demikian pula halnya untuk vektor beban dan vektor nodal displacement :

{ } [ ]{ } globallokal PTP =

{ } [ ]{ } globallokal dTd =

3. Matriks-matriks [ ]egk , { } e

globalP maupun { } eglobald untuk setiap elemen dapat di-assembly

menjadi [K], {P}, dan {D} dari strukturnya, dan persamaan keseimbangan struktur dalam sistem koordinat global menjadi :

[ ]{ } { }PDK =

4. Persamaan tersebut di atas, setelah kondisi batas beban { } eP dan kondisi batas displacement { }kD pada struktur diperhitungkan, dapat diselesaikan untuk memperoleh solusi nodal displacement dari struktur yang belum diketahui { }uD maupun reaksi-reaksi

nodal pada pegas-pegas vertikal dan horizontal tanah dasar { } rP .

5. Berdasarkan solusi nodal displacement { }uD pada langkah (4), setelah ditransformasikan kembali ke sistem koordinat lokal { }ed dengan besarnya tegangan { }σ, regangan { }ε , maupun gaya-gaya dalam untuk setiap elemen pelat lentur, cangkang, maupun gaya pegas-pegas vertikal dan horizontal { }ep , dapat dihitung sebagai berikut :

{ } [ ]{ } [ ][ ]{ }edBEE == εσ

{ } [ ]{ }edB=ε

{ } [ ]{ }eepegas

e dkp =

dan distribusi tekanan tanah di bawah slab Cakar Ayam dapat dievaluasi dengan mengalikan defleksi slab di setiap titik dengan nilai coefficient of subgrade reaction, kv.

Page 27: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Pemodelan Elemen Hingga 3 Dimensi sistem Cakar Ayam, sesuai hasil pengamatan pada saat pengujian ekspeimental secara full scale langsung di lapangan, dapat diwakili oleh slab berukuran 10 m x 10 m. Beban yang bekerja berupa single wheel load maupun beban konfigurasi satu “boogie” (empat roda) pada posisi paling kritis, yaitu di tengah-tengah antara 4 cakar, telah diperhitungkan dalam analisis.

Dengan demikian perilaku yang cukup kompleks dari sistem Cakar Ayam ini, yang secara 3 dimensi telah memperhitungkan respon interaksi antara struktur dan tanah dasar, dapat digambarkan. Suhendro Charts yang telah diusulkan oleh Suhendro (1992) untuk kondisi khusus, yaitu: tebal slab t = 20 cm, jarak cakar/pipa a = 250 cm, diameter pipa d = 120 cm, tebal pipa 8 cm, dan panjang pipa h = 200 cm, dengan beban yang bekerja berupa single wheel load pada tire print berdiameter 30 cm. Untuk berbagai kombinasi kondisi ketebalan slab, jarak pipa-pipa, diameter pipa, dan posisi maupun konfigurasi beban yang lain dapat dilihat pada kumpulan “Suhendro Charts” untuk sistem perkerasan Cakar Ayam.

ValidasiPemodelan sistem perkerasan Cakar Ayam dengan Metode Elemen Hingga tersebut di atas telah divalidasikan dengan berbagai hasil percobaan full scale langsung di lapangan, meliputi :

a. Hasil percobaan full scale di apron Juanda-Surabaya (1979)

Dengan data tebal slab 14 cm, jarak pipa-pipa 2,5 m, tinggi pipa 2 m, diameter pipa 1,2 m, tanah non-kohesif dengan ks = 3,5 kg/cm3 (CBR = 4,5), dan intensitas beban sebesar 40 ton, hasil full scale test memberikan nilai defleksi slab di bawah beban = 3,607 mm. Nilai tersebut cukup dekat dengan hasil serupa menggunakan Metode Elemen Hingga (Suhendro Charts) sebesar 3,10 mm. Bentuk bidang defleksi slab hasil full scale test juga sesuai dengan hasil Metode Elemen Hingga.

b. Hasil percobaan full scale di runway Polonia-Medan (1981)

Dengan data tebal slab 15 cm, jarak pipa-pipa 2,5 m, tinggi pipa 2 m, diameter pipa 1,2 m, tanah non-kohesif dengan ks = 3,0 kg/cm3 (CBR = 3,5), dan intensitas beban sebesar 80 ton, hasil full scale test memberikan nilai defleksi slab di bawah beban = 6,56 mm. Nilai tersebut cukup dekat dengan hasil serupa menggunakan Metode Elemen Hingga (Suhendro Charts) yaitu defleksi slab di bawah beban sebesar 6,60 mm dan tekanan tanah di bawah slab 1,70 kg/cm2. Bentuk bidang defleksi slab hasil full scale test juga sesuai dengan hasil Metode Elemen Hingga.

c. Hasil percobaan full scale di runway Soekarno-Hatta Jakarta (1982)

Dengan data tebal slab 20 cm, jarak pipa-pipa 2,5 m, tinggi pipa 2 m, diameter pipa 1,2 m, tanah non-kohesif dengan ks = 4,5 kg/cm3 (CBR = 6), dan intensitas beban sebesar 80 ton, hasil full scale test memberikan nilai defleksi slab di bawah beban = 3,0 mm. Nilai tersebut sama dengan hasil serupa menggunakan Metode Elemen Hingga (Suhendro Charts) yaitu defleksi sebesar 3,0 mm. Suhendro Charts memberikan nilai tekanan tanah di bawah slab 1,48 kg/cm2. Bentuk bidang defleksi slab hasil full scale test juga sesuai dengan hasil Metode Elemen Hingga.

Validasi juga dilakukan dengan hasil-hasil Falling Weight Deflectometer Test (FWD), yang untuk intensitas beban sebesar 12 ton memberikan defleksi sekitar 0,30 s/d 0,40 mm.

3.2.5 Perancangan Perkerasan Sistim Cakar Ayam Modifikasi Tipe 1 dan 23.2.5.1 Pemodelan struktur dan beban

Page 28: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Pelat beton tebal 15 cm terletak di atas tanah dan dihubungkan secara kaku dengan pipa-pipa baja diameter 80 cm. Dalam pemodelan pelat digunakan shell element yang bersifat elastik belum retak dengan modulus elastisitas Ec = 25310 MPa. Pelat terletak di atas tanah yang bersifat elastik dengan nilai modulus of subgrade reaction 3,2 kg/cm3 (arah vertikal) dan 26 kg/cm3 (arah horisontal). Modulus of subgrade ini dimodelkan sebagai spring pada setiap node yang berhubungan dengan tanah (sisi bawah pelat). Hubungan antara pelat beton dengan pipa dianggap kaku sempurna dengan cara menghubungkan node-node ujung atas pipa dengan node-node pada pelat beton, dan semua degree of freedom-nya terhubung secara kompatibel.

Beban roda sebesar 10 ton dengan luasan tertentu diterapkan pada sisi atas pelat beton dengan arah ke bawah dengan beberapa variasi lokasi beban yang memodelkan kemungkinan letak roda kendaraan di atas pelat untuk mendapatkan momen maksimum, baik positif maupun negatif. Mesh dalam pemodelan 3-D Finite Element Method menggunakan program SAP2000 ditunjukkan pada Gambar 15.

Page 29: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Gambar 15. Pemodelan Pelat Sistem Cakar Ayam

Kualitas Bahan:

(1) Mutu beton: K-350 atau setara dengan kuat tekan 29 MPa, modulus elastisitas beton Ec = 4700 25310294700f 'c == MPa

(2) Baja tulangan fy = 550 MPa (wire mesh)

(3) Cakar terbuat dari pipa baja cold roll steel dengan tegangan leleh fy = 270 MPa.

Hasil:Dari pemodelan struktur dan variasi beban roda tersebut di atas didapatkan momen negatif (di atas pipa/cakar) dan momen positif (di tengah bentang di antara pipa/cakar), untuk beban 7,5 ton hasilnya diperlihatkan pada Gambar 17 (untuk momen positif) dan gambar 18 (untuk momen positif).

Coeff. Of subgrade reactions, kx, ky, kz

kx

Gambar 16. Typical vertical spring (kz) dan horizontal spring (kx & ky) untuk memodelkan soil-structure interaction (Suhendro, 1996)

Page 30: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Gambar 17 Momen positif maksimum akibat beban roda 7,5 tondi tengah-tengan antara pipa cakar

Gambar 18. Momen negatif akibat beban roda 7,5 ton

Page 31: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.2.5.2. Perencanaan tulanganMomen maksimum yang terjadi adalah 17 kNm (positif) dan 21 kNm (negarif). Dengan faktor aman 1,5, maka didapatkan momen ultimate Mu ≈ 1,5*17 ≈ 25,5 kNm (positif) dan Mu ≈ 1,5*21 ≈ 31,5 kNm (negatif). Untuk perancangan tulangan lentur digunakan USD (ultimate strength design) berdasarkan kedua nilai momen ultimate ini. Dalam perancangan digunakan software Program BETON-2000 yang telah dikembangkan di Laboratorium Teknik Struktur Jurusan Teknik Sipil UGM. Dicoba tulangan polos wire mesh dengan diameter 10 mm, jarak antar tulangan 125 mm baik pada sisi atas maupun bawah. Dari output Program BETON-2000 untuk tebal pelat 15 cm didapatkan Mr : 29,855 KNm (lihat printout output di bawah). Sedangkan untuk tebal 25 cm (pelat beton di dekat pipa cakar dipertebal menjadi 25 cm), didapatkan Mr = 57,5 kNm. Pada Gambar 19 diperlihatkan input dan output dari program BETON-2000.

Penulangan P10-125 ini diterapkan pada seluruh pelat beton pada sisi atas, bawah, arah memanjang maupun arah lateral jalan, lihat Gambar 20.

Gambar 19 Input dan output Program Beton-2000 (tebal pelat 15 cm)

Page 32: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Gambar 20 Output berupa penulangan pelat beton (tebal 15 cm)

3.2.5.3 Perkerasan Sistem Cakar Ayam Modifikasi Dalam penelitian ini akan diujicoba 2 tipe sistem Cakar Ayam Modifikasi, yaitu:

Tipe 1 : Sistem Cakar Ayam Modifikasi difungsikan sebagai rigid pavement dan diposisikan dipaling atas (di atas timbunan) dengan tambahan lapisan aspal (ACWC) 4 cm,

Tipe 2 : Sistem Cakar Ayam Modifikasi difungsikan sebagai rigid pavement dan diposisikan di paling atas (di atas timbunan)

Perhitungan tegangan yang terjadi pada kedalaman 146 cm adalah sebagai berikut :

a) Beban gandar, P = 15 tonb) Tekanan roda, p = 85 psi = 5,95 kg/cm2

c) Jari-jari bidang kontak, a = 24 cm

Stress Factor = 5,12

3

1

1

+

az

az

= 5,12

3

241761

24176

1

+

= 0,2726

P10-125

Page 33: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Tegangan pada kedalaman 146 cm = 0,02726 x 5,95 kg/cm2 = 0,1622 kg/cm2

Tegangan tersebut kecil sekali tidak sebanding dengan penggunaan sistem Cakar Ayam yang mampu mendukung beban gandar 15 ton.

Meskipun demikian, pada situasi pembuatan jalan baru diatas tanah lunak yang daya dukungnya kecil, dimana akses jalan menuju ke lokasi (jalan kerja) belum tersedia, maka sesuai saran modifikasi dari Suhendro (2006), permukaan tanah lunak tersebut cukup di stripping setebal ± 15 cm, kemudian pipa-pipa cakar ayam ditancapkan ke tanah lunak sesuai pola yang ada, dan slab beton bertulang kemudian di cor di atasnya, maka setelah berusia cukup, sistem perkerasan Cakar Ayam yang diposisikan langsung diatas tanah lunak tersebut memiliki bearing capacity yang besar dan dapat digunakan untuk jalan kerja. Setelah itu maka di atas slab dapat dilaksanakan :

(a) apabila timbunan hanya setinggi kurang dari 1 meter, maka dapat diurug dengan ”bahan timbunan ringan” yang memenuhi persyaratan teknis, dengan bagian atasnya adalah struktur lapisan perkerasan fleksibel

(b) apabila timbunan lebih dari 1,5 meter maka dapat dibuat hollow box dari beton bertulang.

Potongan melintang desain tipe 1 dan tiope 2 diperlihatkan dalam Gb. 21 dan Gb. 22Tipe 1: Sistem Cakar Ayam Modifikasi difungsikan sebagai rigid pave-ment dan diposisikan di paling atas (di atas timbunan) dengan tambahan lapisan aspal (ACWC) 4 cm.

0.190.05

0.15

1.20

P10-1250.10 0.10

P10-125

1.35 2.25 2.25 1.40

P10-125

Lantai Kerja50 mm

0.104P10

4P10

0.12

0.50

ACWC = 4 cm

Gambar 21. Tipe I Cakar Ayam Modifikasi

Tipe 2: Sistem Cakar Ayam Modifikasi difungsikan sebagai rigid pave-ment dan diposisikan di paling atas (di atas timbunan).

POTONGAN A-A

0.150.05

0.15

1.20

P10-1250.10 0.10

P10-125

1.35 2.25 2.25 1.40

P10-125

Lantai Kerja50 mm

0.104P10

4P10

0.12

0.50

Gambar 22. Tipe II Cakar Ayam Modifikasi

Page 34: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

5.3 Perubahan DisainPada waktu pengupasan aspal lama sewaktu pelaksanaan Konstruksi Tipe 2, di bawah lapisan aspal lama tersebut ditemui lapisan plat beton dari Sta 26+400 s.d 26+430 yakni panjang 30 meter dengan tebal 35 cm. Dengan demikian pemasangan pipa cakar ayam menemui kesulitan, sehingga diputuskan pada bagian ini dibuat disain yang sama dengan Rigid Pavement di daerah Pantura lainnya seperti pada gambar 5-23

Seperti disain Rigid Pavement di Pantura, setiap panjang slab 5 meter diberi tulangan dowel.

3.4. Pelaksanaan CakmodPelaksanaan Cakmod terdiri dari pekertjaan setelah mobilisasi alat dan pekerjan lapangan :

1) Kondisi Awal (Existing)2) Galian Perkerasan Aspal3) Pemadatan Aggregat 4) Galian untuk pemasangan pipa baja5) Pemasangan Pipa baja6) Penimbunan dan pemadatan lobang di sekitar pipa7). Pengisian dan pemadatan material didalam pipa8) Pemasangan Sand Bedding9). Pemasangan Lean Concrete10). Pemasangan Tulangan (Wire Mesh) (1) Pemasangan Wire Mesh bagian bawah (2) Pemasangan Wire Mesh bagian atas (3) Pemasangan tulangan di daerah sambungan11). Pemasangan Strain gauge (1) Pada Pipa Baja (2) Pada Baja Tulangan (1) Strain gauge tulangan bagian bawah (2) Strain gauge tulangan bagian atas (3) Pada slab beton (1) Strain gauge pada Slab daerah tekan (Momen Positif) (2) Strain gauge pada Slab daerah tarik (Momen Negatif) (3) Strain gauge pada daerah tumpuan12) Bekisting untuk pengecoran (1) Bekisting untuk Pinggiran Slab (2) Bekisting untuk slab beton

Gambar 23. Desain Rigid Pavement Pantura

Aspal

27 cm

8 cm

35 cm

Beton K 350 tebal 27 cm

Lean Concrete tebal 8 cm

Lapisan Plat Beton yang ditemui di bawah aspal lama setebal 35 cm

Page 35: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

13) Pengecoran (1). Persiapan (2). Job Mix Beton yang digunakan (3). Peralatan untuk Pengecoran (4). Pengecoran (5) Pembuatan alur14) Pemeliharaan Beton (1) Penutupan beton dengan pembasahan Geotekstil (2) Diatas beton di buat kolam airPelaksanaan secara rinci dapat diiuraikan pada gambar 24 (bagan alir Pelaksanaan pekerjaan) dengan keterangan symbol dicantumkan dalam tabel 5

Tabel 5. Arti symbol pada bagan Alir Pelaksanaan CakmodSymbol Keterangan Symbol Keterangan

A.SP.1 Sosialisasi untuk mendapatkan kesepakatan Berita Acara

A.SD-1 1.Berita Acara2. Dokumen /Foto

A.SP-2 Lokasi dan kelengkapan kantor A.SD-2 1. Usuran direksi keet sesuai kebutuhan lapangan

2. Bangunan semi permanenA.SP-3 Pemotretan pekerjaan 0% A.SD-3 Penyusunan foto usuran 3 RA.SP-4 Pengukuran situasi, potongan

melintangA.SD-4 Patok referensi

B.SP-1 Pendatangan bahan B.SD-1 Jumlah dan koalitas bahanB.SP-2 Pengiriman alat B.SP-2 Kemapuan operasionalB.SP-3 Tenaga inti dan tukang B.SD-3 Site ManagerC.SP.III.1(3) Galian secara Manual C.SD.III.1(3) Ukuran, dimensi, struktur tanah,

muka air sewaktu penggalianC.SP.III.1(8) Galian dengan alat berat C.SD.III.1(8) Ukuran, dimensi, struktur tanah,

muka air sewaktu penggalianC.SP.VI.1(2) Uraian pelaksanaan Lapis

PerekatC.SD.VI.1(2) Spesifikasi, alat dan kegiatan

penyemprotanC.SP.VI-3 Uraian pelaksanaan Lataston C.SD.VI-3 Pengecekan sesuai SpesifikasiC.SP.VII.17(1) Pelaksanaan Wet Lean Concrete C.SD.VII.17(1) Pengujian Wet Lean CocreteC.SP.VII.16(1) Pelaksanaan Perkerasan Jalan

BetonC.SD.VII.16(1) Pengujian Beton

C.SP.VII-3 Pelaksanaan Baja Tulangan C.SD.VII-3 Spesifikasi Baja TulanganC.SP.VII.3(6) Pelaksanaan Welded Wire Mesh C.SD.VII.3(6) Spesifikasi tulanganC.SP.VII.3(1) Pelaksanaan Pipa Baja C.SD.VII.3(1) Spesifikasi pipa bajaD.SP-1 Pelaksanaan Mutual Check (MC)

100 %D.SD-1 Hasil sesuai asbuilt drawing

D.SP-2 Prosedur Amandemen II D.SD-2 Perubahan harga kontrakD.SP-3 Pembuatan As Built Drawing D.SD-3 Persetujuan As Built DrawingD.SP-4 Foto Dokumentasi 100 % D.SD-4 Penyusunan Dokumen kegiatan

0%, 50%, dan 100 %D.SP-5 Pemeriksaan ole Tim , dibuat

Berita Acara untuk Penyerahan I (PHO)

D.SD-5 Pengukuran sesuai Spesifikasi

D.SP-6 Masa Pemeliharaan, kerusakan tanggung jawab Kontraktor

D.SD-6 Apabila kerusakan sudah diperbaiki dan diterima oleh Direksi Pekerjaan

D.SP-7 Pemeriksaan oleh Tim, dan dibuat Berita Acara untuk Penyerahan II (FHO)

D.SD-7 Semua bangunan telah diukur dan sesuai dengan Spesifikasi Teknik

Page 36: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

A. Pek. Persiapan

Sosialisasi Kantor Lapangan LAPANGAN

Foto 0 % Pengukuran/Uitzet

B. Mobilisasi

Bahan Alat Tenaga Kerja

C.Pelaksanaan

I

Ya

Tidak

A.SP-1 A.SD-1 A.SP-2 A.SD-2 A.SP-3 A.SD-3 A.SP-4 A.SD-4

B.SP-1 B.SD-1 B.SP-2 B.SD-2 B.SP-3 B.SD-3

M U L A I

C.SP.III-1(8) C.SD.III-1(8)

Fabrikasi Pipa Baja Ø 80 cmtebal 1.4 mm

I/T

Ya

Mobilisasi Pipa Bajake Lokasi

I

Galian Perkerasan AspalTanpa Cold Milling Machine

I

Ya

Tidak

Pemasangan Pipa Baja Struktur Cakar Ayam

I

Ya

Tidak

Galian Struktur 0 - 2 meter dlm. Pipa Baja

I

Ya

Tidak

A

C.SP.VII.4(2).a C.SD.VII.4(2).a

C.SP.VII-4(2).a-1 C.SD.VII-4(2).a-1

C.SP.III.1(3) C.SD.III.1(3)

Tidak

Tidak

C.SP.VII.4(2).a-2 C.SD.VII.4(2).a-2

Pemeliharan dan Pengaturan Lalu Lintas

I

Ya

Tidak

B

Ya

Pas. Piezometer Pneumatic

I

Tidak

C.SP.VII.6(26)-b C.SD.VII.6(26)-b

Ya

Gambar 24 Bagan Alir Pelaksanaan Cakmod

Page 37: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Pas. Strain Gauge Baja

I

Ya

Tidak

C.I.SP-1 C.I-SD-1Cor Wet Lean Concrete

I

Ya

C.SP.VII.6(26)-c C.SD.VII.6(26)-c

C.SP.VII.17(2) C.SD.VII.17(2)

Gelar Padat Sand Beddingdi bawah Palt Cakar Ayam

I/T

Ya

Tidak

C.SP.VII.6(26)-a C.SD.VII.6(26)-a

Pas. Settlement Plate

I

Ya

Tidak

A

C.SP.VII.3(1) C.SD.VII.3(1)

Pas. Angker Isian Pipa Baja

I

Tidak

C.SP.VII.17(1) C.SD.VII.17(1)

Ya

Tidak

Cor Wet Lean Concrete dlm. Pipa Baja

I

Ya

Tidak

C.I.SP-1 C.I-SD-1Pas. Tulangan (Wire Mesh) Plat Cakar Ayam

I

C.SP.VII.3(6) C.SD.VII.3(6)

Ya

Tidak

C

C.I.SP-1 C.I-SD-1Pas. Strain Gauge Beton

I

C.SP.VII.6(26)-c C.SD.VII.6(26)-c

Ya

Tidak

Pas. Inclinometer

I

Ya

Tidak

C.SP.VII.6(26)-d C.SD.VII.6(26)-d

C.SP.VII.17(1) C.SD.VII.17(1)

Gambar 24 Bagan Alir Pelaksanaan Cakmod (Lanjutan)

Page 38: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

C.I.SP-1 C.I-SD-1Perkerasan Jalan Beton

I/T

Ya

D

C.SP.VII.16(1) C.SD.VII.16(1)

C.I.SP-1 C.I-SD-1Lapis Perekat

I/T

Ya

C

C.SP.VI.1(2) C.SD.VI.1(2)

Tidak

Tidak

C.I.SP-1 C.I-SD-1Lataston (AC-WC)

I/T

Ya

C.SP.VI.3(5a) C.SD.VI.3(5a)

Tidak

C.I.SP-1 C.I-SD-1Marka Jalan

I

Ya

C.SP.VIII.4(1) C.SD.VIII.4(1)

Tidak

C.I.SP-1 C.I-SD-1Pas. Kerb Pracetak

I

Ya

C.SP.VIII.4(10) C.SD.VIII.4(10)

Tidak

E

C.I-SD-1Lapis Pond. Agreg. Klas A

I/

Y

C.SP.IV.2(1) C.SD.IV.2(1)

Tidak

F

Gambar 24. Bagan Alir Pelaksanaan Cakmod (Lanjutan)

Page 39: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

D.FINISHING

ITidak

Ya

MC 100 % AMANDEMEN II A B DD.SP-3 D.SD-3D.SP-2 D.SD-2D.SP-1 D.SD-1

FOTO DOK. 100%

PENYERAHAN ID.SP-5 D.SD-5

PEMELIHARAAND.SP-6 D.SD-6

PENYERAHAN IID.SP-7 D.SD-7

Defect List

Selesai

Ya

PERBAIKANTidak

Dokumen Laporan Pelaksanaan Proyek

B - D - E - F

D.SP-4

D.SD-4

Gambar 24. Bagan Alir Pelaksanaan Cakmod (Lanjutan)

Page 40: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.5 Instrumentasi 3.5.1 Inklinometer dan Piezometer3.5.1.1 Penempatan Instrument Inklinometer (INC) dan Piezometer (Pz)Penempatan Instrument Inklinometer dan Piezometer dapat dilihat pada gambar 25

5

3.5.1.2 Hasil Pembacaan InklinometerA-B adalah pembacaan pada arah yang melintang jalan dimana alur A berada pada sisi paling kiri arah dari Cirebon ke jakarta, sedangkan C-D adalah arah pembacaan pada alur sejajar jalan dimana alur C berada pada sisi Cirebon menuju Jakarta.

Hasil Pembacaan Inklinometer pada Cakmod Tipe II (Slab beton tanpa Aspal) dapat dilihat pada gambar 26 dan telah terjadi pergerakan arah melintang menuju ke pinggir jalan sebesar 12 mm, sedangkan arah memanjang sebesar 50 mm .

Pada I (Slab di lapis aspal) pergerakan melintang jalan arah ke pinggir jalan sebesar 0,3 mm dan pergerakan memanjang sebesar 30 mm (Gambar 27)

Cirebon .

Jakarta

INC_1 INC_2

PZ_1 Type I

PZ_2 Type I

PZ_3 Type I

PZ_4 Type I

INC_4

INC_3

PZ_3 Type I

PZ_4 Type I

PZ_1 Type II

PZ_2 Type II

INC_6

INC_5

Sta. 26+650

Sta. 26+225

Sta. 25+800

Sta. 25+900

Box Pz Box Pz

Box Pz Box Pz

Gambar 25 Penempatan Instrumen Inklinometer dan Piezometer

Tipe I Tipe II

Page 41: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Alur A - B

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.009.50

10.0010.5011.0011.5012.0012.5013.0013.5014.0014.5015.00

-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Pergerakan (m m )

Ke

da

lam

an

(m

)

: 31 Desember 2007 : 11 Februari 2008 : 10 Mei 2008

AlurC - D

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.009.50

10.0010.5011.0011.5012.0012.5013.0013.5014.0014.5015.00

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pergerakan (m m )

Ke

da

lam

an

(m

)

: 31 Desember 2007 : 11 Februari 2008 : 10 Mei 2008

Gambar 26. Hasil Pembacaan Inklinometer pada Cakmod tipe II (Slab tanpa Aspal)

Alur A - B

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

55.5

66.5

77.5

88.5

99.510

10.511

11.512

12.513

13.514

14.515

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Pe rgerakan (m m )

Ked

alam

an (

m)

: 31 Desember 2007 : 11 Februari 2008 : 10 Mei 2008

AlurC - D

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

55.5

66.5

77.5

88.5

99.510

10.511

11.512

12.513

13.514

14.515

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Pergerakan (m m )

Ke

da

lam

an

(m

)

: 31 Desember 2007 : 11 Februari 2008 : 10 Mei 2008

Gambar 27 . Hasil Pembacaan Inklinometer pada Cakmod tipe I

Page 42: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

5.4.1.3 Hasil Pembacaan PiezometerHasil pembacaan piezometersampai 10 mei 2008 masih menunjukkan ekses tegangan air pori yang sangat kecil dan relatifmasih tetap, seperti ditunjukkan pada gambar 28

3.5.2 Settlement Plate3.5.2.1. Penempatan Settlement PlatePenempatan Settlement Plate ditunjukkan pada gambar 29

DESKRIPSI

2

AIR

PO

RI

(RO

CK

TE

ST

)

AIR

PO

RI

( G

I)

0.5

1

1.5(K

g/c

m²)

10 M

ei 2

008

31 D

es. 2007

11 F

eb. 2008

GR

AF

IK T

EK

AN

AN

AIR

PO

RI

INS

TR

UM

EN T

AN

GG

AL

PE

NE

NP

AT

AN

NIL

AI T

EK

.KE

DA

LA

MA

N

0.2

3

0.2

4

0.2

1

(Kg/c

m²)

NIL

AI T

EK

.-1.05 m

-2.30 m

PASIR PENYARING

TIP PIEZOMETER

BENTONITE

-2.00 m

-1.55 m

BATAS BOR

0.24 0.23

0

0.5

1

1.5

2

URUGAN MATERIAL LOKAL

Gambar 28 . Hasil rata-rata pembacaan tegangan air pori

Page 43: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.5.2.2. Hasil Pengukuran Settlement PlateGambar 30 menggambarkan elevasi Settlement Plate per 1 Mei 2008 terhadap elevasi 0+000 masing-masing Settlement Plate

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

SP1 SP2 SP3 SP4 SP5 SP6

31-Dec-07 11-Feb-08 Mei 10, 2008

31-Dec-07 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

11-Feb-08 -0.041 0.055 0.147 0.049 0.156 0.264

Mei 10, 2008 -0.101 -0.106 -0.106 0.065 0.072 0.071

1 2 3 4 5 6

Dari gambar 30 tampak bahwa penurunan sangat kecil, yaitu maksimum 0,106 mm

3.5.3. Strain Gauge3.5.3.1 Penempatan Strain GaugeGambar 30 memperlihatkan penempatan dari Strain Gauge yang telah dipasang pada slab beton, besi tulangan dan pipa baja

Gambar 29. Penempatan Instrument Settlement Plate

Elev

asi

(mm

)

Gambar 30. Pengukuran Elevasi Settlement Plate secara periodik

Page 44: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

3.5.3.2 Hasil Pembacaan Strain GaugeHasil Pembacaan Awal Strain Gauge dapat dilihat dalam tabel 6

Tabel 6 Hasil Pembacaan Strain Gauge

Page 45: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

4. Pemantauan Kerusakan

4.1 Pemantauan kerusakan pada Tipe I (Slab beton dilapis Aspal)

Page 46: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

Kerusakan slab beton pada Tipe I tidak terlihat karena sudah dilapisi aspal, dan pada umumnya belum terjadi kerusakan yang berarti sema periode waktu dari Desember 2007 sampai Mei 2008 yaitu selama 5 bulan.

4.2 Pemantauan kerusakan pada Tipe II (Slab Beton tidak dilapis aspal) Kerusakan berupa retak rambut melintang jalan, dari retakan yang tidak jelas sampai retakan yang sudah jelas kelihatan, dan umumnya berkembang dalam waktu 1 bulan. Retakan terjadi pada daerah :

1) Setiap daerah sambungan beton2) Daerah tumpuan3) Daerah Lapangan 4) Sedikit pada arah memanjang

5. KESIMPULAN DAN SARAN5.1. KESIMPULAN1) Untuk Tipe I sepanjang 425 meter dengan konstruksi Cakar Ayam Modifikasi,

dimana lapisan permukaan slab beton yang ditambah lapis aspal dan telah dilewati kendaraan pasca lebaran Nopember tahun 2007 sampai Mei 2008 yaitu selama 6 bulan menunjukkan kinerja yang masih baik

2) Untuk Tipe II sepanjang 425 meter dengan konstruksi Cakar Ayam Modifikasi, dimana lapisan permukaan slab beton tidak dilapis aspal dan telah dilewati kendaraan sejak Desember tahun 2007 sampai Mei 2008 yaitu selama 5 bulan menunjukkan kinerja yang relatif masih baik, tetapi telah terjadi retak rambut melintang jalan di banyak tempat, dari yang belum jelas kelihatan retakannya sampai yang sudah dapat dilihat dengan jelas. Lokasi keretakan slab beton adalah di daerah sambungan, di tumpuan maupun diantara pipa Cakar ayam. Sedikit sekali retakan yang terjadi arah memanjang

3) Dalam pelaksanaan pemasangan pipa baja, masih diperlukan peralatan yang di desain khusus baik pada tanah tanah lunak maupun pada lapis Aggregate

4) Masih diperlukan penelitian yang intensif penggunaan Cakar Ayam Modifikasi sebagai pondasi yang langsung di letakkan diatas tanah asli yang berfungsi sebagai pendukung konstruksi di atasnya baik dalam pembangunan jalan baru, maupun diperuntukkan sebagai salah satu penanganan kerusakan jalan di atas tanah lunak, atau perkerasan yang mengalami Overload

5) Secara Ekonomi masih dikaji efektifitas Cakar Ayam Modifikasi, karena perlu investasi awal yang yang sedikit lebih besar dari sistim Rigid Pavement tanpa Cakar, tetapi kita lihat kedepan apakah umur konstruksi sesuai rencana tanpa pemeliharaan yang berarti

6) Pembacaan Instrument masih terus berlangsung , pergerakan, penurunan, ekses tegangan air pori dan regangan yang terjadi masih dalam batas yang aman.

5.2. SARAN-SARAN1) Perlu konstruksi sambungan khusus pada tiap panjang slab 50 meter, sesuai kemampuan

rata-rata untuk setiap pengecoran.

2) Dari segi kemudahan pelaksanaan dan terjadinya keausan permukaan slab beton, maka tebal selimut beton sebaiknya ditingkatkan dari tebal 3 cm menjadi 4 cm sehingga tebal total slab dari 15 cm ditingkatkan menjadi 17 cm

3) Melihat pola retakan yang banyak terjadi pada arah melintang jalan, disarankan juga menggunakan pola penempatan pipa Cakar Ayam dengan pola segitiga.

Page 47: Lean Concrete

Kolokium Puslitbang Jalan dan Jembatan TA. 2008

4) Modifikasi selanjudnya Pipa Cakar Ayam dapat dibuat dari bahan Plastik, tahan karat, dan dicoba pada tanah organik dan gambut

5) Untuk pemasangan Instrument lebih ditingkatkan, seperti penggunaan Load Cell dalam memantau Settlement

6) Penelitian Cakar Ayam Modifikasi menyangkut disiplin ilmu yang cukup komplek, perlu tim yang terpadu, yang terdiri dari disiplin ilmu konstruksi, Perkerasan dan Geoteknik Jalan

7) Lokasi khusus Penelitian Uji Coba Skala Penuh Cakar Ayam untuk daerah tanah lunak seperti di Pulau Kalimantan, Sumatera dan Jawa

8) Kemungkinan Pelaksanaan Uji Coba Skala Penuh dengan Swakelola perlu dijajaki dari sekarang

9) Penggunaan hak paten Cakar Ayam harus dijelaskan dalam pasal tertentu, antara Departemen PU dengan PT Bina Cakar Bumi