Desain Perkerasan Kaku Metode Bina Marga

Perkerasan Kaku

Perkerasan kaku adalah struktur yang terdiri dari plat beton semen yang bersambung (tidakmenerus) dengan atau tanpa tulangan, atau menerus dengan tulangan, terletak diatas lapis pondasi bawah, tanpa atau dengan peraspalan sebagai lapis permukaan.

Jenis Perkerasan Kaku
 

1. Perkerasan beton semen, yaitu perkerasan kaku dengan beton semen sebagai lapis aus

-bersambung tanpa tulangan
-bersambung dengan tulangan
-menerus dengan tulangan
-pratekan
 

2. Perkerasan komposit, yaitu perkerasan kaku dengan plat beton semen sebagai lapis pondasi dan aspal beton sebagai lapis permukaan

Dasar-dasar Desain

Tebal plat dihitung supaya mampu menahan tegangan yang diakibatkan bebanr oda, perubahan suhu dan kadar air, serta perubahan volume lapisan dibawahnya. Penerapan prinsip “fatique” (kelelahan) untuk mengantisipasi beban berulang, dimana semakin besar jumlah beban lalulintas mengakibatkan ratio tegangan (perbandingan tegangan lentur beton akibat beban roda dengan kuat lentur beton “MR”) semakin kecil.

Faktor-faktor Yang Berpengaruh

• Peranan dan tingkat pelayanan
• Lalu lintas
• Umur rencana
• Kapasitas jalan
• Tanah dasar
• Lapis pondasi bawah
• Bahu
• Kekuatan beton

Lalu Lintas

Hanya diperhitungkan terhadap kendaraanniaga
Persamaan-persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:


 

Keterangan:
JKN = jumlah kendaraan niaga
JKNH = JKN Harian saat jalan dibuka
R = faktor pertumbuhan lalu lintas
n / m= tahun rencana
i / i’= pertumbuhan lalu lintas

Tanah Dasar

Parameter yang digunakan adalah modulus reaksi tanah dasar (k) yang didapat melalui metode pengujian AASHTO T.222-81 atau dari korelasi nilai CBR.Nilai k minimal adalah2 kg/cm3. Sifat yang perlu diperhatikan dari tanah dasar adalah kembang susut, intrusi dan pumping, dan keseragaman daya dukung tanah dasar. Apabila digunakan lapis pondasi bawah maka digunakan nilai k gabungan. Untuk satu ruas jalan, nilai modulus Rencana digunakan persamaan:

ko = k –2S jalantol

ko= k –1.64S jalan arteri

ko= k –1.28S jalankolektor/lokal

Faktor keseragaman (FK) dianjurkan < 25 %

Tabel. Perkiraan Nilai Modulus ElastisitasLapis Pondasi

Jenis bahan	Modulus elastisitas
	Gpa	psi	kg/cm2
granular	0.055 -0.138	8000 -20000	565 -1410
lapis pondasi distabilisasi semen	3.5 -6.9	50000 -1000000	35210 -70420
tanah distabilisasi semen	2.8 -6.2	40000 -900000	28170 -63380
lapis pondasi diperbaiki aspal	2.4 -6.9	350000 -1000000	24650 -70420
lapis pondasi diperbaiki aspal emulsi	0.28 -2.1	40000 -300000	2815 -21125

Kekuatan Beton

Untuk desain perkerasan kaku kekuatan beton yang dipertimbangkan adalah kekuatan lentur (flexural strength) umur28 hari yang didapat dari pengujian menggunakan metode ASTM C-78 atau korelasi dari nilai kuat tekan beton umur28 hari sbk 28). Korelasi kauat lentur dan kuat tekan beton dinyatakan dalam persamaan



Nilai MR 28 disyaratkan 40 kg/cm2 atau minimal 30 kg/cm2 (kondisi memaksa!!!)

Tabel. KoefisienDistribusiKendaraanNiagaPadaJalurRencana

Jumlahjalur	Kendaraan niaga
	1 arah	2 arah
1 jalur	1	1
2 jalur	0.7	0.5
3 jalur	0.5	0.475
4 jalur	-	0.45
5 jalur	-	0.425
6 jalur	-	0.4

Tabel. Faktor Keamanan

PerananJalan	FK
JalanTol	1.2
JalanArteri	1.1
JalanKolektor/Lokal	1

Tabel. Perbandingan Tegangan dan Jumlah Pengulangan Beban Yang Diijinkan

Perbandingan Tegangan*	Repetisi beban ijin	Perbandingan Tegangan*	Repetisi beban ijin
0.51	400000	0.69	2500
0.52	300000	0.7	2000
0.53	240000	0.71	1500
0.54	160000	0.72	1100
0.55	130000	0.73	850
0.56	100000	0.74	650
0.57	75000	0.75	490
0.58	57000	0.76	360
0.59	42000	0.77	270
0.6	32000	0.78	210
0.61	24000	0.79	160
0.62	18000	0.8	120
0.63	14000	0.81	90
0.64	11000	0.82	70
0.65	8000	0.83	50
0.66	6000	0.84	40
0.67	4500	0.85	30
0.68	3500

* tegangan akibat beban dibagi kuat lentur tarik (MR)
* untuk perbandingan tegangan ≤ 0.50 repetisi beban ijin adalah tidak terhingga

Perhitungan Tulangan

Tujuan tulangan
–Mengurangi retakan
–Mengurangi sambungan plat
–Mengurangi biaya pemeliharaan

Tulanganpadaperkerasanbetonbersambung

As = luas tulangan (cm2/m’)
F = koefisien gesek plat dan lapis bawahnya
L = jarak antar sambungan (m)
h = tebal plat (m)
fs = tegangan tarik ijin baja (kg/cm2)

Tabel. Koefisien Gesek Plat Beton dan Lapis Di bawahnya

Jenis Pondasi	KoefisienGesek
Burtu, Lapen dan konst.sejenis	2.2
Aspal beton, Lataston	1.8
Stabilisasi kapur	1.8
Stabilisasi aspal	1.8
Stabilisasi semen	1.8
Koral	1.5
Batu pecah	1.5
Sirtu	1.2
Tanah	0.9

Tulangan pada perkerasan beton menerus


 

Ps = persentasetulanganyang diperlukanterhadappenampangbeton, persentaseminimum adalah0.6 %
ft = kuattarikbeton(0.4 –0.5 MR)
fy = teganganlelehbetonrencana
F = koefisiengesekplat danlapis bawahnya
n = angkaekivalensiantarabajadanbeton(Es/Ec)
Ec = modulus elastisitasbeton
Es = modulus elastisitasbaja

Tabel. Korelasi Kuat Tekan Beton dan Angka Ekivalensi Antara Baja dan Beton

Kuat Tekan Beton	n
115 -140	2.2
145 –170	1.8
175 –225	1.8
235 –285	1.8
≥ 290	1.8

Tulangan pada perkerasan beton menerus



Lcr = jarak teoritis antar retakan
p = luas tulangan memanjang per satuan luas
u = perbandingan keliling dan luas tulangan
ft = kuat tarik beton (0.4 –0.5 MR)
fb = tegangan lekat antara tulangan dengan beton rencana
S = koefisien susut beton (400 x 106)
n = angka ekivalens iantara baja dan beton (Es/Ec)
Ec = modulus elastisitas beton
Es = modulus elastisitas baja