ASPEK GEOTEKNIK PADA PEMBANGUNAN PERKERASAN JALAN
Prof. Dr.Ir.Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng.,DEA
Workshop Continuing Profesional Development (CPD) Ahli Geoteknik Hotel Ambara - Jakarta 3-4 Oktober 2016
PERKERASAN (PAVEMENT) Struktur perkerasan berfungsi untuk melindungi tanah-dasar (subgrade) dan lapisan-lapisan pembentuk perkerasan agar tidak mengalami tegangan dan regangan yang berlebihan oleh akibat beban lalu-lintas.
Fungsi perkerasan secara umum
Memberikan struktur yang kuat dalam mendukung beban lalu lalu--lintas lintas.. Memberikan permukaan rata bagi pengendara.. pengendara Memberikan kekesatan (skid resistance)) di permukaan perkerasan resistance perkerasan.. Mendistribusikan beban kendaraan ke tanah--dasar sehingga terlindung dari tanah tekanan yang berlebihan berlebihan.. Melindungi tanah tanah--dasar dari pengaruh buruk perubahan cuaca cuaca..
PERKERASAN BETON DAN ASPAL
Perkerasan lentur: Perkerasan kaku: Terdiri dari pelat beton di atas lapis pondasi bawah.
Terdiri dari beberapa lapis material yang menyebarkan beban ke subgrade.
Oleh kekakuan pelat beton Beban roda disebarkan lebih melebar hingga tekanan ke subgrade lebih kecil
Tebal tiap komponen dibuat sedemikian hingga tidak ada deformasi permanen pada tiap lapisan
BEDA DISTRIBUSI TEKANAN RODA PERKERASAN LENTUR DAN KAKU Distribusi tekanan roda ke tanah dasar
E1
Beban roda dipermukaan
E2
Burmister (1958)
Perkerasan lentur
Perkerasan kaku (beton)
Fungsi bagian--bagian lapis perkerasan bagian
SUBGRADE (TANAH DASAR)
Tanah-dasar berfungsi sebagai alas/pondasi jalan, terdiri dari material dalam galian atau urugan dipadatkan dengan kedalaman tertentu di bawah dasar struktur perkerasan. Tebal subgrade 60 – 100 cm.
Subgrade 60 – 100 cm
Tanah timbunan
LAPIS PONDASI BAWAH (SUBBASE) Fungsi : Sebagai bagian dari struktur perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban kendaraan. Sebagai lapisan drainase Untuk efisiensi penggunaan material, agar lapisan lain dapat dikurangi tebalnya (hemat biaya). Untuk mencegah butiran tanah-dasar masuk ke dalam lapis pondasi. Sebagai lapisan pertama (landasan kerja), agar pelaksanaan pembangunan jalan berjalan lancar.
Lapis pondasi (base course) Fungsi:
Menyebarkan tekanan akibat beban-beban lalu lintas agar tanah-dasar (subgrade) tidak mengalami tekanan berlebihan. Sebagai landasan peletakan lapis permukaan. Sebagai lapisan drainase, bila air hujan merembes lewat retakan atau sambungan.
Komponen perkerasan Seal coat Lapis aus Tack coat Lapis pengikat Prime coat
Lapis permukaan
Lapis pondasi (base)
Lapis pondasi bawah (subbase) Tanah-dasar dipadatkan (compacted subgrade)
Lapis tambahan AC Pelat beton semen Portland
Lapis pondasi bawah (subbase) atau tanpa
Perkerasan kaku lama
Tanah-dasar dipadatkan (compacted subgrade) Timbunan/ tanah asli
Timbunan/ tanah asli a) Perkerasan lentur Perkerasan lentur (aspal)
b) Perkerasan kaku
Perkerasan kaku (beton)
Perkerasan komposit
Untuk full depth asphalt pavement tidak perlu base/subbase
Perkerasan lentur (aspal) Susunan: • • • •
Pelat beton Lapis pondasi (base) Lapis pondasi bawah (subbase) Subgrade
Perkerasan kaku (beton) Susunan: • Pelat beton • Lapis pondasi (pilihan) • Lapis pondasi bawah • Subgrade
Tipe-tipe TipePERKERASAN KAKU (BETON) • • •
Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed plain concrete pavement – JPCP) Perkerasan beton bertulang bersambungan (Jointed reinforced concrete pavement – JRCP) Perkerasan beton bertulang kontinyu (Continuous reinforced concrete pavement – CRCP)
Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed Plain Concrete Pavement, JPCP) 4-6m
Kelemahan perkerasan beton di sambungannya
4-6m
Sambungan melintang (dengan atau tanpa dowel)
Denah
Sambungan longitudinal (dengan tiebars)
DOWEL SEBAGAI ALAT TRANSFER BEBAN
Dowel
Penempatan Dowel
Thin coating
DIAMETER DOWEL .Tebal pelat Diameter dowel beton (D) in. mm in. mm 6 150 ¾ 19 7 175 1 25 8 200 1 25 9 225 1¼ 32 10 250 1¼ 32 11 275 1¼ 32 12 300 1½ 38 13 325 1½ 38 14 350 1½ 38 Jarak dowel 300 mm Panjang dowel 450 mm PEMASANGAN SANGAT BURUK
Mutu baja grade 250R ( Austroad, 1992 dan Pd T-14-2003)
Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed Plain Concrete Pavement, JPCP)
Perkerasan beton bertulang bersambungan (Jointed Reinforced Concrete Pavement, JRCP) 9 - 30 m)
Denah
Tulangan (0.15 s/d 0.25%)
Sambungan melintang (dengan dowel)
Longitudinal Joint (dengan tiebar)
PERKERASAN BETON BERTULANG BERSAMBUNGAN (JOINTED REINFORCED CONCRETE PAVEMENT, JRCP)
Perkerasan beton bertulang kontinyu (Continuos Reinforced Concrete Pavement, CRCP)
PLAN VIEW
Tulangan kontinyu (0.6 to 0.8%)
Retak tipikal berjarak (0.9 - 2.4 m) Sambungan longitudinal (dengan tiebar)
Continuous reinforced concrete pavement - CRCP
Fungsi membran pada perkerasan beton Membran aspal semprot berfungsi sebagai pemisah antara beton dan subbase. Bila dipakai membran polythene,berfungsi untuk (O’Flaherty, 2001): 1) Mereduksi gesekan antara dasar pelat beton dan lapis pondasi bawah (mencegah retak susut) 2) Mencegah tercampurnya material di bawah pelat dengan adukan beton dan/atau 3) Mencegah hilangnya air dan butiran halus dari adukan beton yang masuk ke dalam lapis pondasi bawah (atau tanah-dasar).
Sprayed bitumen seal
Pengaruh lingkungan terhadap struktur perkerasan
PENGARUH TEMPERATUR Perubahan temperatur terhadap struktur perkerasan aspal menyebabkan (FHWA, 2006):
Material aspal turun modulusnya akibat kenaikan temperatur. Di musim dingin, sekitar 14.000 - 20.000 MPa menjadi sekitar 700 MPa di musim panas. Temperatur dan kelembaban dapat mengakibatkan defleksi dan tegangan yang signifikan, sehingga merusakkan perkerasan kaku (beton). Material terikat semen dapat rusak selama siklus basah-kering, sehingga mereduksi modulus dan menambah defleksi permukaan.
CURLING & WARPING pada perkerasan beton Siang
Malam
Pengaruh air
Masalah sambungan pumping dan masuknya material keras ke dalam celah Material keras
Spalling/gompal
Sambungan harus ditutup (digunakan sealant)
MASALAH UTAMA PERKERASAN BETON
PUMPING Arah lalu-lintas Butiran halus terpompa
Air terkumpul Lapis pondasi bawah
RONGGA AKIBAT PUMPING
PENGARUH ADANYA RONGGA DI BAWAH PELAT MENGURANGI MODULUS REAKSI SUBGRADE (K)
500 (dikoreksi terhadap kehilangan dukungan, LS)
Modulus reaksi tanah dasar efektif, (k) (pci)
1.000
170 (170)
100 50
Tabel 5.7 Faktor kehilangan dukungan (loss of support factor, LS) (AASHTO, 1993) Tipe material (1 psi = 6,9 kPa) Cement treated granular base (E = 1.000.000 – 2.000.000 psi) Campuran agregat semen (E = 500.000 – 1.000.000 psi) Asphalt treated base (E = 350.000 – 1.000.000 psi) Bituminous stabilized mixtures (E = 40.000 – 300.000 psi) Distabilisasi kapur (lime stabilized) (E = 20.000 – 70.000 psi) Material granuler tak-rekat (E = 15.000 – 45.000 psi ) Butiran halus/material subgrade natural (E = 3.000 – 40.000 psi)
LS = 0 1 10 2
5
3
570 (540)
5
10
50
100
500
1000 2000
Modulus reaksi tanah dasar efektif, (k) (pci)
Dalam metoda AASHTO pengaruh rongga dinyatakan dalam loss of support factor
LS 0–1 0–1 0–1 0–1 1–3 1–3 2–3
Pengaruh merusak air pada perkerasan dan tanah--dasar (AASHTO, 1993) tanah
Air merusak aspal aspal,, mengurangi modulus (>30% >30%)) dan menghilangkan kuat tarik tarik.. Kenaikan kadar air dalam agregat lapis pondasi dan pondasi bawah granuler granuler,, mengurangi kekakuan material tersebut hingga >50% >50%--nya nya.. Pada lapis pondasi dirawat aspal (asphalt treated base, base, ATB), kenaikan kelembaban mengurangi modulus hingga 30%, dan menambah kemudahan tererosi pada lapis pondasi dirawat semen atau kapur kapur.. Penjenuhan tanah tanah--dasar berbutir halus menyebabkan berkurangnya modulus hingga 50%.
PROBLEM PENGURANGAN DAYA DUKUNG PERKERASAN Masuknya air ke dalam struktur perkerasan
Water table
Penanganan air Penutup kedap air
Perkerasan
Penutup kedap air
Muka air tanah awal Material lolos airr dibungkus geotekstil Drainase samping
Minimum 1,2 m Muka air tanah setelah pemasangan drainase bawah
Drainase samping
Syarat penutup retakan perkerasan aspal Untuk perkerasan aspal sealant harus (Asphalt Institute, MS-16): Mempunyai sifat lentur dan elastis Aplikasinya mudah Stabil terhadap pengaruh temperatur (thermal stability) Mempunyai adhesi atau kelekatan Mempunyai keawetan (durability) Tidak mudah melunak Tahan terhadap penuaan (aging) Mempunyai kecocokan sifat dengan aspal Tahan terhadap pengaliran (resistance to flow).
PENUTUP SAMBUNGAN (JOINT SEALANT) pada PERKERASAN BETON SYARAT JOINT SEALANT :
Tahan terhadap gerakan horizontal dan geseran vertikal pada sembarang temperatur. Tahan terhadap pengaruh lingkungan (pelapukan, temperatur ekstrim, dan kelembaban air). Tahan terhadap pengaruh penetrasi pasir dan batuan ke dalam sambungan pada sembarang temperatur. Mampu menjaga ikatan yang kuat dengan dinding sambungan beton pada sembarang temperatur.
Pananganan air masuk dalam struktur perkerasan (AASHTO, 1993)
MASALAH TANAHTANAH-DASAR (SUBGRADE)
Tanah-Dasar Pada Tanah Asli Umumnya tidak ada masalah penurunan akibat beban perkerasan, kecuali jika tanahnya sangat lunak. Bila tanah asli tidak memenuhi syarat daya dukung, maka harus dilakukan perbaikan tanah atau penggantian tanah.. tanah Tanah-dasar setempat yang berdaya dukung rendah Tanahdapat distabilisasi dengan semen, kapur atau bahan yang lain.
Tanah-Dasar Pada Galian Hal penting yang harus diperhatikan adalah drainase dan stabilitas lerengnya. Hal ini, karena pada lokasi tersebut, arah aliran air turun mengarah pada struktur perkerasan, dan muka air tanah lebih mendekati dasar dari perkerasan. Seringkali,, pada daerah ini diperlukan perkuatan Seringkali lereng yang berada di dekat perkerasan.
Tanah Dasar Pada Timbunan Penurunan timbunan yang berlebihan menyebabkan bagian tengah melengkung ke bawah yang berakibat timbulnya retak memanjang di sepanjang perkerasan. Biasanya digunakan drainase vertikal untuk percepatan konsolidasi. Penurunan timbunan adalah hasil dari: 1. Kompresi tanah timbunannya sendiri. 2. Konsolidasi tanah (penurunan) dari pondasi timbunan.
PENURUNAN TIMBUNAN PADA TANAH LUNAK Sebelum S
H
Sesudah Tanah lunak
Deformasi TIMBUNAN merusak perkerasan di atasnya
Drainase vertikal Maksud dipasang drainase vertikal agar setelah pembangunan perkerasan selesai, penurunan konsolidasi sudah kecil sehingga penurunan yang terjadi setelah pembangunan tidak merusak perkerasan.
(Sumber: Geosystem)
