BAB 3 METODOLOGI
3.1
Pendekatan Penelitian Adapun rencana tahapan penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: a. Peninjauan pustaka yang akan digunakan sebagai acuan penulisan dan pembuatan program. b. Menterjemahkan perumusan dan langkah-langkah metode perhitungan ke dalam bahasa pemrograman. c. Memeriksa validasi program dengan membandingkan hasil perhitungan program dan hasil perhitungan manual. Jika belum memenuhi, maka dilakukan perbaikan program. Jika hasil yang didapatkan sudah sesuai dengan hasil perhitungan manual, maka program dapat digunakan untuk perhitungan. d. Melakukan analisa pengaruh nilai CBR, umur rencana, kuat tekan beton terhadap tebal perkerasan, serta analisa biaya dari tiga tipe perkerasan dengan menggunakan bantuan program yang telah dibuat. e. Membuat kesimpulan dan saran dari penelitian. Tahap penelitian yang dilakukan secara garis besar dapat dilihat pada bagan alir seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini:
45 Mulai Peninjauan Pustaka
Perhitungan Manual
Pembuatan Program Perhitungan Program Validasi Program
Tidak
Ya Analisa menggunakan Program
Kesimpulan dan Saran
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian Secara Umum
3.2 3.2.1
Tahap Perhitungan Perkerasan Kaku Tahap Perhitungan Manual Tahap perhitungan manual untuk menghitung tebal pelat beton semen yaitu sebagai berikut: a. Input data yang diperlukan dalam perhitungan yaitu: •
Peranan jalan dan tipe jalan (jumlah lajur dan jalur)
•
Kuat tekan beton (f'c) serta jenis agregat kasar yang digunakan
•
Ada atau tidaknya bahu jalan dan ruji
•
Umur rencana
•
Nilai CBR tanah dasar
•
Data lalu lintas harian rata-rata (volume kendaraan dan persen pertumbuhan lalu lintas per tahun)
•
Tegangan leleh baja dan koefisien gesek antara pelat dan pondasi bawah
46 b. Analisa lalu lintas kendaraan berupa perhitungan: •
Konfigurasi beban sumbu
•
Jumlah sumbu kendaraan niaga harian (JSKNH)
•
Beban sumbu dan jumlah sumbu setiap jenis sumbu kendaraan
c. Menghitung faktor pertumbuhan lalu lintas (R) Faktor pertumbuhan lalu lintas dihitung terhadap setiap jenis kendaraan berdasarkan pertumbuhan lalu lintas dan umur rencana. Faktor pertumbuhan lalu lintas dihitung dengan menggunakan persamaan 2.13. d. Menentukan koefisien distribusi (C) Koefisien distribusi ditentukan dengan menggunakan Tabel 2.4 berdasarkan jumlah lajur dan arah yang direncanakan. e. Menghitung jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN) Jumlah sumbu total kendaraan niaga selama umur rencana dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14. f. Menghitung repetisi sumbu yang terjadi Perhitungan repetisi sumbu diperoleh dengan mengalikan jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN) dengan proporsi sumbu dan proporsi beban. g. Menentukan jenis dan tebal pondasi bawah Berdasarkan CBR tanah dasar dari data input dan jumlah repetisi sumbu yang diperoleh pada langkah f, maka dengan menggunakan Gambar 2.13 diperoleh jenis dan tebal pondasi bawah minimum yang digunakan.
47 h. Menentukan CBR efektif CBR efektif diperoleh dengan menggunakan Gambar 2.14 berdasarkan CBR tanah dasar dari data input serta hasil jenis dan tebal pondasi bawah yang didapatkan pada langkah g. i. Menentukan faktor keamanan beban (FKB) Faktor keamanan beban ditentukan berdasarkan peranan jalan yang direncanakan sesuai Tabel 2.5. j. Menghitung kuat tarik lentur beton (fcf) Kuat tarik lentur beton diperoleh dengan mengalikan koefisien dengan akar dari kuat tekan beton. Koefisien untuk jenis agregat pecah yaitu 0,75 dan untuk agregat tidak pecah yaitu 0,7. Untuk menghitung kuat tarik lentur beton digunakan persamaan 2.12. k. Membuat asumsi tebal pelat beton Tebal pelat beton diasumsikan sesuai pengalaman kemudian dilakukan perhitungan lebih lanjut. l. Analisa fatik dan erosi terdiri dari perhitungan: •
Beban rencana per roda Beban rencana per roda diperoleh dengan membagi beban sumbu (BS) dan faktor keamanan beban (FKB) dengan jumlah roda.
•
Faktor tegangan dan erosi Tegangan ekivalen (TE) dan faktor erosi (FE) diperoleh dari Tabel 2.6 dan Tabel 2.7, sesuai dengan CBR efektif yang diperoleh pada langkah h dan sesuai tebal pelat beton yang diasumsikan pada langkah k.
48 •
Faktor rasio tegangan (FRT) Faktor rasio tegangan diperoleh dengan membagi tegangan ekivalen (TE) dengan kuat tarik lentur beton (fcf) yang diperoleh pada langkah j.
•
Repitisi ijin fatik dan erosi Berdasarkan beban rencana per roda dan faktor rasio tegangan (FRT) yang didapat, maka dapat ditentukan nilai repetisi ijin fatik sesuai nomogram pada Gambar 2.15. Sedangkan untuk menentukan nilai repetisi ijin erosi, dengan menggunakan beban rencana per roda dan faktor erosi (FE) maka dapat ditentukan sesuai nomogram pada Gambar 2.16 (jika perkerasan direncanakan tanpa bahu beton) dan Gambar 2.17 (jika perkerasan direncanakan dengan bahu beton).
•
Persen rusak fatik dan erosi Setelah diperoleh nilai repetisi ijin fatik dan erosi untuk masing-masing beban sumbu, maka persen rusak fatik dan erosi dapat dihitung dengan membagi repetisi yang terjadi pada langkah f dengan repetisi ijin, kemudian dikalikan 100%.
m. Hasil akhir Jika total persentase rusak fatik dan erosi > 100%, maka ulangi dari langkah k dengan mempertebal pelat beton. Jika total persentase rusak fatik dan erosi ≤ 100%, maka tebal pelat yang diasumsikan pada langkah k memenuhi syarat sehingga dapat digunakan sebagai tebal pelat beton semen. Perhitungan dilakukan sampai diperoleh tebal pelat beton paling optimal.
49 Langkah-langkah perhitungan manual untuk menghitung tebal pelat beton dapat dilihat pada bagan alir berikut ini: Mulai Perhitungan repetisi sumbu rencana tiap jenis sumbu Penentuan jenis dan tebal pondasi bawah Penentuan CBR tanah efektif, kuat tarik lentur, faktor keamanan Asumsi tebal pelat beton Penentuan tegangan ekivalen dan faktor erosi tiap jenis sumbu Penentuan jumlah repetisi ijin tiap jenis sumbu Perhitungan kerusakan fatik dan erosi tiap beban sumbu
Kerusakan erosi dan fatik > 100%
Ya
Tidak Tebal pelat beton yang digunakan Penentuan ruji dan batang pengikat Selesai
Gambar 3.2 Bagan Alir Perhitungan Tebal Pelat Beton Semen secara Manual
50 Tahap perhitungan manual untuk menghitung tulangan memanjang dan melintang untuk perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT) yaitu sebagai berikut: a. Menghitung luas penampang tulangan Luas penampang tulangan (As) dihitung dengan menggunakan persamaan 2.26. Luas penampang tulangan minimum (As min) yang disyaratkan yaitu 0,1% dari luas penampang beton. Jika As < As min, maka luas penampang tulangan yang dibutuhkan yaitu As min. Jika As > As min, maka luas penampang tulangan yang dibutuhkan yaitu As. b. Menghitung jumlah tulangan Jumlah tulangan diperoleh dengan membagi luas penampang tulangan yang dibutuhkan (As) dengan luas penampang tulangan yang digunakan. c. Menghitung jarak antar tulangan Jarak antar tulangan dihitung per meter pelat yaitu diperoleh dengan membagi 1000 mm dengan jumlah tulangan yang digunakan.
Tahap perhitungan manual untuk menghitung tulangan memanjang dan melintang untuk perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT) yaitu sebagai berikut: 1. Perhitungan tulangan memanjang a. Menghitung luas penampang tulangan Persentase tulangan memanjang yang dibutuhkan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.27. Dengan persentase minimum yang disyaratkan sebesar 0,6%. Luas penampang tulangan yang dibutuhkan
51 diperoleh
dengan
mengalikan
persentase
tulangan
dengan
luas
penampang beton. b. Menghitung jarak teoritis antar retakan Jarak teoritis antar retakan dihitung dengan menggunakan persamaan 2.28. Jika jarak retakan memenuhi syarat yaitu tidak melebihi 250 cm, maka diameter dan jarak tulangan pada langkah a dapat digunakan. Jika jarak retakan melebihi 250 cm, maka jarak tulangan harus dipersempit atau dengan memperbesar diameter tulangan yang digunakan. c. Menghitung jumlah tulangan Jumlah tulangan diperoleh dengan membagi luas penampang tulangan yang dibutuhkan (As) dengan luas penampang tulangan yang digunakan. d. Menghitung jarak antar tulangan Jarak antar tulangan dihitung per meter pelat yaitu diperoleh dengan membagi 1000 mm dengan jumlah tulangan yang digunakan. 2. Perhitungan tulangan melintang Perhitungan tulangan melintang pada perkerasan Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT) menggunakan cara perhitungan tulangan memanjang dan melintang perkerasan Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT).
Langkah-langkah perhitungan manual untuk menghitung tulangan untuk perkerasan BBDT dapat dilihat pada bagan alir pada Gambar 3.3.
52 Mulai Perhitungan luas penampang tulangan (As) dan As minimum
As > As min Tidak
Ya
As yang diperlukan = As min
As yang diperlukan = As
Perhitungan jumlah tulangan dan jarak antar tulangan
Gambar 3.3 Bagan Alir Perhitungan Tulangan BBDT secara Manual Langkah-langkah perhitungan manual untuk menghitung tulangan untuk perkerasan BMDT dapat dilihat pada bagan alir pada Gambar 3.4 berikut ini: Mulai Perhitungan luas penampang tulangan (As) dan As minimum
As > As min Tidak
Ya As yang diperlukan = As
As yang diperlukan = As min
Perhitungan jarak teoritis antar retakan (Lcr)
Lcr > 250 cm
Ya
Tidak Perhitungan jumlah tulangan dan jarak antar tulangan
Gambar 3.4 Bagan Alir Perhitungan Tulangan BMDT secara Manual
53 3.2.2
Tahap Perhitungan Program Tahap perhitungan program untuk menghitung tebal pelat beton semen yaitu sebagai berikut: a. Input data yang diperlukan dalam perhitungan yaitu: •
Peranan jalan dan tipe jalan (jumlah lajur dan arah)
•
Kuat tekan beton (f'c) serta jenis agregat kasar yang digunakan
•
Ada atau tidaknya bahu jalan dan ruji
•
Umur rencana
•
Nilai CBR tanah dasar
•
Data lalu lintas harian rata-rata (volume kendaraan dan persen pertumbuhan lalu lintas per tahun)
•
Tegangan leleh baja dan koefisien gesek antara pelat dan pondasi bawah (khusus untuk BBDT dan BMDT)
b. Analisa lalu lintas kendaraan berupa perhitungan: •
Konfigurasi beban sumbu
•
Jumlah sumbu kendaraan niaga harian (JSKNH)
•
Beban sumbu dan jumlah sumbu setiap jenis sumbu kendaraan
c. Menentukan koefisien distribusi (C) Koefisien distribusi ditentukan dengan menggunakan Tabel 2.4 berdasarkan jumlah lajur dan arah yang direncanakan.
54 d. Menghitung jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN) Faktor pertumbuhan lalu lintas dihitung dengan menggunakan persamaan 2.13, kemudian jumlah sumbu total kendaraan niaga (JSKN) selama umur rencana dihitung dengan menggunakan persamaan 2.14. e. Menghitung repetisi sumbu yang terjadi Perhitungan repetisi sumbu diperoleh dengan mengalikan jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN) dengan proporsi sumbu dan proporsi beban. f. Menentukan jenis dan tebal pondasi bawah Berdasarkan CBR tanah dasar dari data input dan jumlah repetisi sumbu yang diperoleh pada langkah e, maka jenis dan tebal pondasi bawah minimum ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.1 sampai 2.5. g. Menentukan CBR efektif CBR efektif diperoleh dengan menggunakan persamaan 2.6 sampai 2.11 berdasarkan CBR tanah dasar dari data input serta hasil jenis dan tebal pondasi bawah yang didapatkan pada langkah f. h. Menentukan faktor keamanan beban (FKB) Faktor keamanan beban ditentukan berdasarkan peranan jalan yang direncanakan sesuai Tabel 2.5. i. Menghitung kuat tarik lentur beton (fcf) Kuat tarik lentur beton diperoleh dengan mengalikan koefisien dengan akar dari kuat tekan beton. Untuk menghitung kuat tarik lentur beton digunakan persamaan 2.12.
55 j. Membuat asumsi tebal pelat beton Tebal pelat beton di-looping dengan range 100 mm sampai 350 mm, sampai memenuhi syarat. k. Analisa fatik dan erosi terdiri dari perhitungan: •
Beban rencana per roda Beban rencana per roda diperoleh dengan membagi beban sumbu (BS) dan faktor keamanan beban (FKB) dengan jumlah roda.
•
Faktor tegangan dan erosi Tegangan ekivalen (TE) dan faktor erosi (FE) diperoleh menggunakan persamaan 2.15 dan Tabel 2.8 sampai Tabel 2.10.
•
Faktor rasio tegangan (FRT) Faktor rasio tegangan diperoleh dengan membagi tegangan ekivalen (TE) dengan kuat tarik lentur beton (fcf) yang diperoleh pada langkah i.
•
Repitisi ijin fatik dan erosi Repetisi ijin fatik diperoleh dengan menggunakan persamaan dari Austroads yang telah dimodifikasi yaitu persamaan 2.21 sampai 2.23. Sedangkan untuk menentukan nilai repetisi ijin erosi, digunakan persamaan 2.24 dan 2.25.
•
Persen rusak fatik dan erosi Setelah diperoleh nilai repetisi ijin fatik dan erosi untuk masing-masing beban sumbu, maka persen rusak fatik dan erosi dapat dihitung dengan membagi repetisi yang terjadi pada langkah e dengan repetisi ijin, kemudian dikalikan 100%.
56 l. Hasil akhir Jika total persentase rusak fatik dan erosi > 100%, maka program akan mengulangi dari langkah j dengan program looping. Jika total persentase rusak fatik dan erosi ≤ 100%, maka tebal pelat yang diasumsikan pada langkah j memenuhi syarat sehingga dapat digunakan sebagai tebal pelat beton semen. Perhitungan program dilakukan sampai diperoleh tebal pelat beton paling optimal.
Tahap perhitungan program secara garis besar dapat dilihat pada bagan alir berikut ini: START
Beton Bersambung Tanpa Tulangan (BBTT)
Beton Bersambung Dengan Tulangan (BBDT)
Beton Menerus Dengan Tulangan (BMDT)
Perhitungan Tebal Pelat
Perhitungan Tebal Pelat
Perhitungan Tebal Pelat
Perhitungan Tulangan
Perhitungan Tulangan
Hasil Perhitungan
Hasil Perhitungan
Hasil Perhitungan
Selesai
Gambar 3.5 Bagan Alir Perhitungan Program
