BINAMARGA-01-B000058-Binder1

5/13/2018 BINAMARGA-01-B000058-Binder1

1/16

PERKERASAN KAKU(RIGID PAVEMENT)

Disusun oleh :Ir. Agus Iqbal Manu, Dipl, HEng. MIHT

-AKAAN\JA MARGA~erjaan Umum

~ -~ , D EPARTEMEN PEKERJAAN UMUM


2/16

DAFTAR lSI

Halaman

I. PENDAHULUAN 1II. PERKERASAN KAKU 1

II. 1. Fungsi Pondasi (Subbase) pada PerkerasanKaku , ,................................ 1

11.2. Perbedaan antara "Perkerasan Kaku" dengan"Perkerasan Lentur" (Flexible Pavement) 3

11.3. Klasifikasi type lapis an Perkerasan Beton 51104. Tegangan-Tegangan Yang Timbul Pada Pelat

Beton Perkerasan Kaku 5

III. BEBERAPA CARA PERENCANAAN TEBALPERKERASAN KAKU 10111.1. Cara Portland Cement 10111.2. Cara Corps of Engineers 10111.3. Cara NAVY.. 10IlIA. Cara AASHTO 11

11104.1. Penentuan besaran dengancara AASHTO 11

IV. BAHAN-BAHAN YANG DlGUNAKAN PADAPERKERASAN KAKU 15IV.1. Semen 15IV.2. Agregat 15IV.3. Air 16IVA. Beton 16IV.5. Besi Tulangan 17IV.6. Material Pengisi Sambungan 17


3/16

IV.7. Lampiran Gambar Macam-macam "Crack"Pad a Perkerasan Kaku IS

V. PENGHAMPARAN BETON(CONCRETE SPREADING") 22V.l. Pemadatan Beton dan Penyelesaian 23V.2. Slip-Form Paver 25V.3. Pengerjaan Evaluasi Pavement Kaku 27VA. Keamanan 27V.5. Service Ability (Kemampuan Pelayanan) 28V.6. Daya Tahan 30V.7. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pengerjaan

Pavement Kaku 31V.S. Performance dari Perkerasan Beton

BertulangSecara Terus Menerus 34

11

VI PEMELIHARAAN PERKERASAN KAKU 36

VII. PENGALAMAN DI INDONESIA 43

VIII. KESIMPULAN DAN SARAN 45

DAFTAR LlTERATUR

APPENDIX


4/16

MERENCANAKAN PERKERASAN KAKU("RIGID PAVEMENT DESIGN")

I. PENDAHULUANMakalah ini dipersiapkan dalam rangka menyumbangkanpemikiran teknis teoritis pada Simposium Jalan Beton yangpertama kali diadakan di Jakarta, Indonesia, tanggal 18 dan 19September 1985.Jalan Beton telah cukup lama dikenal dan dikembangkan dinegara-negara maju (a.l. USA, Eropa, Jepang dll).Di Indonesia secara teoritis Jalan Beton sudah cukup dikenal,tetapi secara praktis para "Engineers" kita boleh dikatakanmempunyai pengetahuan yang masih minim, kecuali mereka yangsudah terlibat dalam pelaksanaan Jalan Beton - Prof. Sediyatmodi Jakarta.Sebagai seorang "designer", yang berenang" di lau! buku danmakalah" dimohon sidang pernbaca maklum apabila tulisan inilebih bersifat teoritis.Sesuai dengan petunjuk Bapak Direktur Jenderal Bina Marga,Pembangunan Jalan Beton, dimaksudkan agar harga konstruksidan pemeliharaan dalam suatu kurun waktu tertentu ("yearslife") dapat bersifat kompetitip terhadap Jalan Aspal Beton yangselama ini telah digunakan.

II. PERKERASAN KAKU"RIGID PAVEMENT" yang sudah kit a kenai, di sini penulismencoba menterjemahkan sebagai "Perkerasan Kaku".Per definisi : "Perkerasan Kaku adalah suatu susunan

konstruksi perkerasan di mana sebagai lapis anatas dipergunakan pelat beton, yang terletak dialas pondasi atau langsung di atas tanah dasarpondasi atau langsung di atas dasar ("sub-grade").

ILl. Fungsi Pondasi (Sub-base) pada Perkerasan Kaku :1. Menyediakan lapisan yang seragam, stabil dan permanen2. Menaikkan harga Modulus Reaksi Tanah Dasar

(Modulus of Sub-grade Reaction =K), menjadi ModulusReaksi Komposit (Modulus of Composit Reaction).

1


5/16

(Modulus of Sub-grade Reaction =K), menjadi ModulusReaksi Komposit (Modulus of Composit Reaction).3. Mengurangi kerusakan sebagai akibat pembekuan (frost

action).4. Melindungi gejala "pumping" butiran-butiran haIustanah pada daerah sambungan, retakan dan ujungsamping perkerasan.

Adalah proses pengocokan butiran-butiran sub-grade atau sub-base padadaerah-daerah sambungan (basah ataukering) akibat gerakan vertikal pelatkarena beban lalu lintas kejadian inimengakibatkan turunnya daya dukunglapisan bawah tersebut,

5. Mengurangi terjadinya bahaya retak.6. Menyediakan lantai kerja bagi alat-alat berat.

2


6/16

II.2. Perbedaan antara "Perkerasan Kak'uM dengan "Perkerasanlenturn ("Flexible Pavementn)

Perkerasan "KAKU" Perkerasan "LENTUR n

1. Perencanaannya sederhana 1.Jika menggunakan "rencanastandard-Pada bagian sambungan, perlupertimbangan-pertimbanganlebih teliti. Bermanfaat hanyapada jalan-jalan dengantingkat ketajaman traffic yangtinggi.

2 , Design "Job Mix" lebih 2,mudah untuk diteliti.

Dapat digunakan teori"Elastis,"Modulus Young" untuk tiaplapisan sangat berbeda.

3 , "Air Void" di dalarn beron 3,tidak dapar mengurangitegangan yang timbul akibatperubahan volume beton,Pada urnurnnya diperlukansambungan (joints) untukm e mp e rk e ci l tegangan"terrnal".Dapat lebih bertahan terhadapkondisi "drain" yang buruk.'tL =10 : 15 kg/cm2,Tegangan reaksi vertikalsubbase 't 2 =0,5 kg/cnil

Perencanaan sederhanaBermanfaat terhadap jalan-jalan untuk semua tingkatjumlah traffic

Quality control untuk "JobMix" agak rumit karenaharus diteliti di laboratoriumdan hasil Mix Harnparan,

Air Void" dapat rnengu-rangi tegangan yang tirnbulakibat perubahan volumeaspal beton,Tidak diperlukan sambungankecuali "longitu dinal con-struction joints".Sulit untuk bertahanterhadap "drain" yangburuk.'t2 < 5 kg/ cm2 'tL


7/16

Perkerasan "KAKU' Perkerasan "LENTUR"

4. Umur rencana dapat mencapai 4.15 - 40 tahun.Jika terjadi kerusakan(damage) maka kerusakantersebut cepat dalam waktusingkat

5. "Servicebitiry Index" cukup 5.baik, hanya jika "transversejoints" dikerjakan dandipelihara dengan baik.

6. Pada umumnya biaya kons-truksi tinggi.

7. Pelaksanaan relatif sederhana 7.kecuali sambungan-sambung-an.

8. Ad a lah penting untuk 8.melaksanakan pemeliharaanterhadap sambungan-sarn-bungan (joints) secara tetap.

9,Apabila lapisan permukaanakan di "overlay" maka 9.mencegah terjadinya "retakrefleksi biasanya tebalperkersanan dibuat lebih besar10 (sepuluh) em.Agak sulit untuk menetapkansaar diperlukan "Overlay"

4

Umur rencana relatif 5 : 10tahun,Kerusakan tidak bersifatrnerambat.

"Servicebility Index" hanyabaik disekitar saat selesaipelaksanaan.

Pada urnumnyakonstruksi rendah,hampir sarnakonstruksi jalantingkat ketajamantinggi.

hanyatetapi

u n t ukdengantraffic

Pelaksanaan cukup rurnitd is e b a b k a n '"QualityCo n t r o l e " b a n y a kterhaddap sejurnlah variant e r m a s u k k o n t r o lternperatur.Biaya pemeliharaan yangdikeluarkan, mencapai lebihkurang 2 (dua) kali lebihbesar dari pada "rigidpavement","Overlay d a p a tdilaksanakan pada semuatingkat ketebalan perkerasanyang diperlukanLebih mudah menentukanperkiraan saat "overlay"harus dilakukan.


8/16

Perkerasan "TEGAR Perkerasan "LENTUR"

10. Kekuatan konstruksi perkeras- 10.an tegar ditentukan olehkekuatan lapisan beton sendiri(tanah dasar tidak begitumenentukan)

11 . Yang dimaksud dengan tebal 11.konstruksi perkerasan tegaradalah rebal lapisan beton(tidak termasuk pondasi),

Kekuatan konstruksi perk eras-an lentur ditentukan olehkemampuan penyebaran tega-ngan tiap-tiap lapisan sehinggaditentukan oleh tebal lapisan-lapisan tersebut, dan kekuatantanah dasar yang dipadatkan.

Yand dimaksud dengan tebalkonstruksi perkerasan lenturadalah tebal seluruh lapisanyang dapat diaras tanah dasaryang dipadatkan.

11.3. Klasifikasi Type Lapisan Perkerasan Beton:Lapisan Perkerasan Beton diklasifikasikan atas 4 (empat)

type sebagai berikut :1. Perkerasan Beton tanpa tulangan dengan menggunakan

banyak "transverse joints"2. Perkerasan Beton Bertulang, dengan "transverse joints"

secukupnya.3. Perkerasan Beton Bertulang-menerus, tanpa "transverse

joints" kecuali pada sambungan ke struktur lainnya.4. Perkerasan Beton Pratekan dengan menggunakan

beberapa "transverse joints".Pada masa kini, type perkerasan bet on yang populer dan ban yakdigunakan di negara-negara maju antara lin: USA, Germany,Swiss, Japan, Hungary dan lain-lain, adalah type perkerasan"Beton Bertulang",

11.4. Tegangan-tegangan yang limbul pada pelat Beton PerkerasanKaku:1. Tegangan akibat pembebanan oleh roda (lalu lintas) :

- Pembebanan Ujung

5


9/16

- Pembebanan Pinggir- Pembebanan Tengah

2. Tegangan akibat perubahan temperatur dan kadar air:Tegangan ini mengakibatkan :- Pengembangan- Penyusutan- Lipatan.

3. Tegangan akibat perubahan volume Iapisan pondasiakibat "frost action".

4. Tegangan akibat timbulnya gejala "pumping".Di Indonesia, tegangan butir (3), bisa diabaikan karenaboleh dikatakan "frost action" hampir tidak ada,Tegangan butir (4), akibat "pumping", dapat diatasidengan menggunakan subbase.

r------tJembebanan ujung

'-----;- pembebononpinqqir

pembebonan tengoh

Gb. 1 Tiga posisi pembebanan

Beberapa rumus untuk menghitung tegangan :1. Tegangan yang diakibatkan oleh Pembebanan Ujung :

RUMUS WESTERGAARD:

a =c 3P [ 1-h Z

6


10/16

Dimana :ac = Tegangan max, disebabkan PembebananUjung (Kg/cm2)P = Beban roda (Kg)h = Tebal pelat (em).a1 = a r-;(em)a = jari-jari beban roda (em).I = jari-jari "kekakuan relatif"

(em)

E = Modulus Young dari beton (KgjCm2)K = Modulus reaksi tanah dasar (Kg/Cm2).Contoh:Diketahui : E = 300.000 kg/cm2.fj = 0.20h = 23 emK = 7 kg/ern?P = 5000 kg, a = 17 emDihilung:

300.000 x 2330-0,22] 7 = 82 cm.

123 x 5000 {1,414 x 17}O.6

a =c 1- ------ 14.7 kg/em822. Tegangan yang diakibatkan Pembebanan Pinggir :

a e= 2.12 { 1 + 0.54) P (loglO 1- 0.75 loglO a-h2 OlS})

7


11/16

ae = tegangan max yang diakibatkan pembebanan pinggirContoh:Diketahui : 82 em

23 em17 em5000 kg

1hap

50000e= 2.12 x {1+ 0.54 x 0.2} -- (loglO 82 - 0.75x

2 3 2log1017 - 0.18 ) = 14.4 kgjem2

3. Tegangan yang diakibatkan pembebanan tengah :

Dimana:oi= tegangan maxb = J 1.6 a2 + h2 - 0.625 h. jika a < 1.724 hb = a, jika a z 1,724 hContoh :Jika P = 5000 kg, a = 17 em, h = 23 em il= 82 em

5000 lmaka 0i= 1.1 (1 + 0.2) -- x loglO2 3 2J 12 (1 - 0.2); ] " 12,1 kg/em

82- + loglO1 6

4. Tegangan yang diakibatkan oleh perubahan temperaturdan kadar air:0t = 0.35. Cw, a .E.O iDimana "Cw = Kocff tahanan "warping"

Koefisien expansi beton akibatperubahari temperatur (0-1 C)

8


12/16

E = Modulus Young dari Beton (kgjcm2)1o = Perbedaan temperatur antara lapisan atas dan

bawah dari pelat beton (0 - 1 C)5. Faktor Kelelahan ("Fatigue") Beton:

Masa kelelahan beton, dapat diketahui; apabila kitamempunyai data dari sejumlah repetisi beban, dan angkahancur beton akibat beban statis percobaan.

c:00.D0u. . .

. < 1 >0 0, 0 .'" IC i. . . . . I/) 0c: 00 I..c

III I:Ij IIt Repetisi beban +soot retokGb.2 Curva Fatique

CurVQ- Fotique

-- Repetisi be ban

Dengan mengetahui angka Tegangan lentur pelatbeton, dan menggunakan Curva - "Fatigue" Beton, makadapat ditentukan berapa jumlah repetisi beban yangmenyebabkan bet on mencapai "kelelahan" (fatigue),sebelum mencapai "crack" (retak). Di Jepang, "CurveFatigue" sebagaimana disebutkan di atas, sudah dibuat,sehingga mudah untuk menentukan tingkat kelelahandari perkerasan beton.

Mudah-mudahan dimasa datang, PusatPenelitian Masalah Jalan Bandung, dapat melaksanakanpenelitian untuk menghasilkan curva dimaksud; bila kitabelum memiliki. Sepanjang pengetahuan Penulismemang belum ada.

9


13/16

III. BEBERAPA CARA PERENCANAAN TEBAL PERKERASANKAKU:

Pada umumnya cara-cara pereneanaan tebal perkerasankaku (rigid) adalah berdasarkan atas teori-teori dan rumus-rumusdasar ring, Harvard University, USA.Cara-cara pereneanaan tersebut antara lain:

Untuk menentukan kekuatan beton, dipergunakan SF =faktor keamanan.

IILL Cara- Portland Cement:Cara Portland Cement, berdasarkan teori Westegaard,dim ana harga K , tidak mengalami koreksi terhadap kadarair.

Bila ada gejala "pumping", tebal subbase disarankan lO -IS em.Bila ada gejala perubahan kerataan subgrade, makadisarankan tebal subbase 15-30 em.

IIL2. Cara - Corps of Engineers:Cara ini didasarkan kepada pengalarnan-pengalaman danteori-teori Westegaard.Harga K (Modulus reaksi tanah dasar) diperoleh dari"Plate Loading Test" dan diadakan koreksi terhadapkadar air (yang paling jelek).Dengan mengetahui harga K, tegangan haneur beton,beban roda, maka tebal pelat dapat dihitung.Corps of Engineers juga telah menurunkan earapereneanaan tambahan lapisan beton, sesuai denganManual EM 110-45-303, Engineering and Design RigidAirfield Pavement.

111.3. cara NAVY :Cara ini hampir sarna dengan eara Corps of Engineers.Harga K (Modulus reaksi tanah dasar) juga dikoreksiterhadap kadar air.

10


14/16

Tebal Subbase dapat ditentukan berdasarkan hasil"Loading test" pada waktu evaluasi subgrade (tanahdasar).Untuk memudahkan perhitungan, cara Navy telahmenurunkan grafik-grafik perencanaan.Dengan menentukan terlebih dahulu nilai-nilai K(Modulus of subgrade reaction), tegangan hancur beton,pembebanan, maka grafik-grafik dimaksud dapatdigunakan untuk perhitungan yang diinginkan.

lIlA Cara AASHTO :Cara ini juga diturunkan berdasarkan teori-teoriDR.H.M. Westegaard.Harga K (Modulus of Subgrade Reaction) ditentukandengan "Plate Loading Test" tanpa koreksi terhadapkadar air.

. Untuk memudahkan dalam perhitungan, telah disusunmonogram-monogram atas dasar analisa traffic untukUmur Rencana (UR = 20 tahun).Untuk Beton ditentukan: Tegangan yang bekerja diambilsebesar 75% dari Modulus Hancur Beton pada umur 28hari.Index permukaan ditentukan :pt = 2,5 untuk "Major Highway"pt = 2,0 untuk "Secondary Highway"

IIIA.I. Penentuan besarbesaran dengan cara AASHTO :1) Menentukan Tebal Perkerasan :

a. Tentukan harga K (Modulus of Subgradereaction), sesuai penjelasan sebelumnya di atas.

b. Tentukan besarnya Indeks Permukaan (pt)c. Tentukan Tegangan yang bekerja (Working

Stress).

d. Tentukan Jurnlah Traffic, dengan ketentuanbeban equipment, 18 KIP Single Axle Load,untuk Umur Rencana = 20 tahun.

11


15/16

12

Tebal Traffic Equpment Factor adalah variabledalam Tebal Perkerasan.Untuk itu teb al perkerasan hams ditaksir lebihdulu.

2) Menentukan Tulangan Pelat :Pelat beton akan mengalami deformasi dalam arahmemanjang disebabkan oleh adanya perubahantempcratur dan kadar air.Deformasi arah mernanjang tersebut akan ditahan olehgaya gesek antara pelat beton dengan subbase atausubgrade.Deformasi pada pelat sendiri hams ditahan oleh tulangandan akan terjadi kondisi kritis di tengah-tengah pelat :

\

* ! 1 !w -l~ l* t i ~! l! !~I : 1 - - 7~~~ ~ r=: =:r

+F.w. t tL/2 L/2

Gb. 3 Pelat BetonGaya-gaya yang bekerja dapat dihitung sebagai berikut :K = F x W x 1/2 L } As x fs = FW 1/2K = As x fs

FWLA =s 2 fsDimana :As = Luas penampang tulang sq.in)F = Koeff gesekan antara pelat dengan subgrade.L = Jarak Ujung bebas memanjang atau melintang dari

pel at (feet).w Beral sendiri pelat (psf)fs Tegangan besi yang diizinkan (psi)


16/16

Pada rumus di atas dapat dilihat bahwa, bebannyadiperhitungkan hanya akibat beban sendiri saja, tanpamenghitung akibat kendaraan,Hal im disebabkan, beban kendaraan sudahdiperhitungkan untuk bisa dipikul oleh pelat beton tanpatulangan.Di sini fungsi tuIangan dirnak sudkan b uk an seb agaipenahan terjadinya retakan, tetapi sekedar pemegang bilaterjadi retakan.Contoh perhitungan :Diketahui : Traffic (per hari satu jurusan) :Truck 200 kendaraan 600 smp.Bus 200 kendaraan 600 smp.Car 1000 kendaraan 1000 smp

Total 1400 kendaraan = 2200 smp.i = 10 % (konstan).Beton: Sc beton = 335 psi.Lx = 24" , Ly = 4{)"Besi fs = 45.000 psi.Subbase: River Gravel.Subgrade : K = 100 psi.Diminta: Rencanakan pe1at beton dengan umur rencanaUR = 10 tahun.Jawab : Traffic ADT10 2200 (1 + 0,1)10.

2200 x 2 ,5935706 smp.

atau:ADTlO 1400 x 2,593 3630 kendaraanTruck 200 x 2,593 519 kendaraanBus 1000 x 2,593 519 kendaraanCar 1000 x 2,593 = 2593 kendaraanADT10 = 5706 smp, satu jurusan

= 11412 smp, dua jurusan.Untuk Major Highway, pt = 2,5Taksir tebal pel at = 10"

13

Documents

BINAMARGA-01-B000058-Binder1