BAB 4 HASIL PEMBAHASAN
4.1.
Perhitungan Dengan Cara Manual Data yang diperlukan dalam perencanaan tebal perkerasan metode FAA cara
manual adalah sebagai berikut: 1. Nilai CBR Subbase
: 20%
2. Nilai CBR Subgrade
: 8%
3. Tipe Roda Pendaratan Pesawat rencana
: Double Wheel Gear
4. Berat pesawat rencana
: 877000 lbs, berat maksimum lepas landas pesawat didapat dari tabel 2.2 Karakteristik Beberapa Pesawat
Tabel 4.1 Data Jenis Pesawat, Susunan Roda, MTOW dan Keberangkatan Tahunan Jenis Pesawat A-380 B747-400 MD-11 DC-10-10 A-330-200 A-300-B2 B737-300 F-100 F-28 Sngl Whl-30
Susunan Roda Double Dual Tandem Double Dual Tandem Dual Tandem Dual Tandem Dual Tandem Dual Tandem Dual Wheel Dual Wheel Dual Wheel Dual Wheel
MTOW pound 1239000 877000 633000 458000 509047 315041 140000 101000 66500 30000
kg 562000 397800 287123 207745 230899 142900 63502 45812 30163 13607
Keberangkatan Tahunan
(Sumber: Departemen Perhubungan Udara Bandar Udara Kuala Namu)
76
1200 17144 9231 10683 16023 10804 10804 4494 2482 1288
77 5.
Equivalent Annual Departure diperhitungkan dengan cara berikut:. a. Nilai dari equivalent annual departure masing-masing pesawat adalah dibuat pada tabel 4.2 Maximum Take off weight (MTOW) adalah berat maksimum lepas landas pesawat didapat dari tabel 2.2 Karakteristik Beberapa Pesawat . b. Pesawat rencana dipilih B747-400 denga cara sebagai berikut: W1= MTOW pesawat rencana x 95% x (1/jumlah roda pesawat rencana) c. Pesawat Lain yang beroperasi di Bandar Udara Kuala Namu W2= MTOW pesawat rencana x 95% x (1/jumlah roda pesawat) d. Annual Departure adalah jumlah keberangkatan tahunan pesawat R2’ = R2 x Faktor Pengali keberangkatan tahunan e. Log
=
f. R1 adalah jumlah keberangkatan tahunan ekuivalen pesawat ditentukan dengan cara sebagai berikut: R1 =
................................................................................................(4.1)
ivalent Annual Departure
78 Tabel 4.2 Perhitungan Equivalent Annual Departure
Jenis Pesawat
Susunan Roda
Keberangkatan Tahunan
MTOW lbs
kg
W2
W1
Log R1
R1
R2
R2'
1239000 590000
1200
1200 58853
52071,88
3,27
877000 394625
17144
17144 52072
52071,88
4,23 17144,0
B747-400
Double Dual Tandem Double Dual Tandem
MD-11
Dual Tandem
633000 287123
9231
9231 75169
52071,88
4,76 58099,5
DC-10
Dual Tandem
458000 259000
10683
10683 54388
52071,88
4,12 13100,8
A-330
Dual Tandem
509047 230899
16023
16023 60449
52071,88
4,53 33913,3
A-300
Dual Tandem
315041 142900
10804
10804 37411
52071,88
3,42
2623,8
B737-300
Dual Wheel
140000
63502
10804
6482 33250
52071,88
3,22
1671,8
F-100
Dual Wheel
101000
45812
4494
2696 23988
52071,88
2,48
301,4
F-28
Dual Wheel
66500
30163
2482
1489 15794
52071,88
1,87
74,1
Sngl Whel-30
Single Wheel
30000
13607
1388
832 14250
52071,88
1,64
44,0
A-380
1877,3
128850
79 Jadi, Equivalent annual departure yang akan digunakan dalam menghitung tebal perkerasan adalah 128850 dan MTOW 877000 lbs. Kemudian plot ke grafik 4.1.
Gambar 4.1 Grafik Tebal Perkerasan untuk Pesawat B747-400 (Sumber : Planning & Design Of Airports, Horonjeff)
Keterangan : = Garis untuk tebal perkerasan total (CBR 8%) = Garis untuk tebal perkerasan subbase (CBR 20%) Hasil tebal perkerasan didapat dari plot grafik 4.1:
80 a. Tebal Perkerasan Total dari grafik 4.1, didapat tebal perkersan total = 40 in Tebal ini adalah untuk Annual Departure 25.000, maka untuk Annual Departure 128850 kali (dari tabel 4.2), perlu dikalikan dengan 1,09 (interpolasi dari keberangkatan tahunan pada tabel 4.3) sehingga diperoleh 40 in ×1,09 = 43,6 in Tabel 4.3 Persentase pengali untuk tingkat keberangkatan tahunan diatas 25.000 Tingkat Keberangkatan Tahunan
% Tebal Total Keberangkatan Tahunan >25000
50.000
104
100.000
108
150.000
110
200.000
112
(Sumber : Planning & Design Of Airports, Horonjeff)
Interpolasi kebeangkatan tahunan diatas 25000
A= 1,09
81 b. Tebal Subbase Dengan menggunakan grafik yang sama, dengan CBR subbase 20% diperoleh tebal 20 in. Angka ini berarti ketebalan surface dan base diatas lapisan subbase. Maka, tebal lapisan subbase = 43,6 in – 20 in = 23,6 in. c. Tebal Permukaan (Surface) Dari grafik 4.1, tertulis bahwa tebal lapisan surface untuk daerah kritis = 5 in, sedangkan untuk non kritis = 4 in d. Tebal Base Course Ketebalan Base Course adalah = 20 in – 5 in = 15 in Tabel 4.4 Tebal Minimum Base Course
Design Aircraft Single Wheel Duel Wheel Duel Wheel B-757 B-767 DC-10 L101 I B-747 C-130
Design Load Range
Minimum Base Course Thickness (in) (mm)
(pound)
(kg)
30.000-50.000 50.000-70.000 50.000-100.000 100.000-200.000 100.000-250.000 250.000-400.000
(13.600-22.700) 22.700-34.000) (22.700-45.000) 45.000-90.700) (45.000-113.400) (113.400-181.000)
4 6 6 8 6 8
100 150 150 200 150 200
200.000-400.000
(90.700-181.000)
6
150
400.000-600.000
(181.000-272.000)
8
200
400.000-600.000 600.000-850.000 75.000-125.000 12.500-175.000
(181.000-272.000) (272.000-385.700) (34.000-56.700) (56.700-79.400)
6 8 4 6
150 200 100 150
(Sumber: AC No. 150_5320_6d)
Maka dari hasil perhitungan susunan tebal perkerasan landasan pacu menggunakan cara manual dibuat pada tabel 4.5 di bawah ini.
82 Tabel 4.5 Susunan Perkerasan Lentur Dengan CBR 8% Layer
in
cm
Surface Course (P-401/ P-403 HMA)
5
13
Base Course (P-304 Cement Treat Base)
15
38
Subbase Course (P-028 Agregate Base Course)
23,6
60
Total
43,6
111
Gambar 4.2 Susunan Perkerasan dengan Menggunakan Cara Manual
83 4.2.
Perhitungan Dengan Software FAARFIELD
4.2.1
Perhitungan Total Annual Departure a. Untuk pesawat Boeing 747-400
N = 342880 kali Untuk pesawat lain dihitung dengan cara yang sama, maka dengan data yang ada didapat total departure masing-masing pesawat adalah sebagai berikut: Tabel 4.6 Total Keberangkatan Pesawat Di Bandara Kuala Namu Pesawat
Total Keberangkatan 24000 A-380 342880 B747-400 184620 MD-11 213660 DC-10-10 320460 A-330-200 216080 A-300-B2 216080 B737-300 89880 F-100 49640 F-28 25760 Sngl Whl-30 Total Keberangkatan = 1657660
4.2.2
Perhitungan Cumulative Damage Factor (CDF) Pada perencanaan tebal perkerasan menggunakan software FAARFIELD ini
didapatkan nilai CDF yang terjadi adalah 1, sehingga: = 1 ..........................................(4.2)
84 Berikut ini adalah tabel Cumulative Damage Factor contribution pesawat di Kuala Namu, dengan total CDF sebesar satu. Tabel 4.7 CDF Contribution Pesawat di Kuala Namu No. Airplane CDF Contribution 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A380-800 B747-400B Combi MD11ER DC10-10 A330-200 std A300-B2 std B737-300 Fokker F100 Fokker-F-28-1000 Sngl Whl-30 TOTAL CDF = 1
0,02 0,37 0,37 0,07 0,16 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00
Masing-masing jarak roda pesawat yang mempengaruhi beban pada perkerasan landasan pacu adalah sebagai berikut: Tabel 4.8 Dual Spacing Pesawat di Bandara Kuala Namu No 1
Airplane A380-800
Dual spacing (in) 53,10
2 3 4 5 7 8 9 10
B747-400B Combi
44,00
MD11ER DC10-10 A330-200 std A300-B2 std B737-300 Fokker F100 Fokker-F-28-1000
54,00 37,50 54,00 55,00 30,50 23,10 22,80
11
Sngl Whl-30
0,00
85
Gambar 4.3 Spasi Roda Masing-Masing Pesawat
Setelah mengetahui kontribusi masing-masing pesawat dalam menyumbangkan kerusakan pada perkerasan, dapat ditentukan tebal perkerasan yang memiliki CDF =1 (kerusakan akan terjadi saat umur perkerasan selama 20 tahun terlampaui). Adapun hasil tebal perkerasannya adalah sebagai berikut: Tabel 4.9 Susunan Perkerasan Dengan Perhitungan Software FAARFIELD Layer
in
cm
Surface Course (P-401/ P-403 HMA)
5
13
Base Course (P-304 Cement Treat Base)
8
20
Subbase Course (P-028 Agregate Base Course)
23,6
60
Total
36,6
93
86
Gambar 4.4 Susunan Perkerasan Menggunakan Softwara FAARFIELD
Gambar 4.5 Hasil Desain Tebal Perkerasan Software FAARFIELD Untuk konfigurasi sumbu pesawat tampilan FAARFIELD dapat dilihat pada Lampiran C halaman L12-L19.
87
Gambar 4.6 Tampak Input Data Perhitungan
88 4.3 Perbandingan Tebal Perkerasan Cara Manual dan Software FAARFIELD Dari kedua cara diatas (manual dan software), jika dibandingkan hasil yang didapat akan terlihat perbedaan, separti yang diberikan di bawah ini: Tabel 4.10 Perbandingan Hasil Perhitungan Tebal Perkerasan Jenis Perkerasan
Hasil Perhitungan CBR = 8% Manual
FAARFIELD
in
cm
in
cm
Surface Course
5
13
5
13
Base Course
15
38
8
20
23,6 43,6
60 111
23,6 36,6
60 93
Subbase Course Total
4.4 Tebal Perkerasan Total Setiap Pesawat Dengan menggunakan menggunakan kurva di lampiran D hal L20-L28, maka didapat tebal perkerasan total dari setiap jenis pesawat yang beroperasi di bandara Kuala Namu sebagai berikut: Tabel 4.11 Perbandingan Tebal Perkerasn Total Masing-Masing Pesawat No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Jenis Pesawat A-380-800 B747-400 MD-11 DC-10-10 A-330-200 A-300-B2 B737-300 F-100 F-28-1000 Sngl Whl-30
Manual(in) 21 39 38 35 31 32 25 23 17 14
FAARFIELD(in) 19,96 33,98 34,09 30,39 30,10 26 20,52 20,52 15,59 13,77
89
Gambar 4.7 Kurva Tebal Perkerasan Cara manual dan Software FAARDIELD
4.5 Analisa Hasil Perhitungan Hasil yang didapat dari masing-masing cara memiliki perbedaan pada bagian subbase dan base. Hal ini dikarenakan beberapa sebab: a. Pada softwae FAARFIELD, beban pesawat diperhitungkan semua sebagai penyumbang kerusakan perkerasan yang ditunjukkan oleh nilai CDF, berbeda halnya dengan cara manual yang pesawat-pesawatnya dikonversi menjadi pesawat rencana. Dan dari hasil perhitungan, nilai CDF mencapai 1, artinya perkerasan mampu mengakomodasi beban pesawat yang maksimum (A380-800 dan B747-400) sampai usia rencana 20 tahun.
90 b. Nilai surface kedua tebal perkerasan adalah sama, karena sudah ditentukan oleh FAA sebagai ketetapan untuk tebal kritis surface yaitu sebesar 5 in pada grafik tebal perkerasan seperti pada grafik 4.1. Tebal base course dengan menggunakan cara manual lebih tebal dari pada menggunakan cara software FAARFIELD, hal ini disebabkan karena pada saat melakukan perhitungan, masukan nilai awal dari tebal perkerasan base course merupakan nilai minimum yang berdasarkan pada tabel minimum base course untuk penggunaan material lapisan pondasi bawah (AC No.150_5320_6E). Sedangkan tebal perkerasan unutk subbase course kedua cara ini adalah sama. c. Perhitungan dengan cara manual memiliki kelemahan dalam ketelitian dalam penarikan garis untuk nilai dari setiap parameter yang akan diplot ke grafik, sehingga hasil yang didapat bisa menjadi lebih besar ataupun lebih kecil. Tabel 4.12 Perbedaan Konsep Perhitungan Tebal Peerkerasan Cara Manual dan Software FAARFIELD PERBEDAAN PARAMETER CARA
Manual
Total Keberangkatan Tahunan Didapat dari jumlah keberangkatan tahunan di tahun rencana dan diekuivalenkan, sehingga dapat mengkibatkan kelebihan dan kekurangan jumlah dari total keberangkatan tahunan
Pesawat rencana
Yang diperhitungkan adalah pesawat yang memiliki MTOW terbesar dan pesawat lain diekuivalenkan terhadap pesawat rencana, sehingga bisa mengakibatkan tebal perkerasan akan lebih besar
Data kondisi tanah Masuk kan harga CBR Subgrade dan Subbase
91 Pertumbuhan lalu lintas dikali angka keberangkatan dikali umur rencana perkerasan, FAARFIELD sehingga tidak menimbulkan kekurangan dan kelebihan jumlah total keberangkatan tahunan
Semua pesawat diperhitungkan sebagai penyumbang beban pada perkerasan dan memiliki CDF, sehingga setiap kebutuhan pesawat dapat diketahui.
Memasuk kan harga CBR Subgrade dihubung kan, dengan nilai modulus E=1500CBR
4.6 Perencanaan Material Perkerasan Landasan Pacu Perhitungan tebal perkerasan dengan menggunakan dua cara diatas menggunakan material perkerasan yang juga telah ditentukan oleh FAA, yaitu: 1. Lapisan Permukaan(Surface) Untuk lapisan permukaan digunakan material P-401/ P-403 Hot Mix Asphalt (sumber : AC 150/5320-6D, Airport Pavement Design And Evaluation). 2. Lapisan Base Course Standar FAA menjelaskan untuk lapisan menggunakan material. (sumber : AC 150/5320-6D, Airport Pavement Design And Evaluation). Pada lapisan base course digunakan stabilisasi P-304, Cement Treated Base Course. CTB merupakan campuran semen, air, serta agregat halus dan kasar yang melalui proses gradasi laboratorium. Pemilihan jenis material ini karena memiliki stabilitas dan daya dukung tanah yang paling besar diantara material lainnya. Penggunaan CTB biasanya pada kostruksi perkerasan sebagai lapisan konstruksi pondasi bawah atau pondasi. Kelebihan dari penggunaan konstruksi CTB adalah sebagai berikut :
92 a. Lapisan konstruksi CTB tidak peka terhadap air, sifat ini sangat membantu untuk konstruksi dimana muka air tanahnya tinggi dan kondisi curah hujan yang tinggi. b. Nilai CBR yang dihasilkan > 100 % (lebih tinggi dari agregat biasa), sehingga dapat mengurangi tebal rencana perkerasan. c. Masa pelaksanaan yang relatif cepat. d. CTB hanya membutuhkan tiga hari untuk dilalui kendaraan/dilanjutkan pekerjaan konstruksi diatasnya setelah pemadatan. e. CTB dapat mengakomodasi penurunan setempat.
3. Lapisan Subbase Untuk lapisan subbase digunakan material P-208 Aggregate Base Course (standar FAA). (sumber : AC 150/5320-6D, Airport Pavement Design And Evaluation). P-208 terdiri dari bahan batu yang dipecah dulu. Persyaratan material tidak seketat base course, material ini dipakai untuk melayani pesawat terbang dengan berat kotor lebih dari 30.000 lbs.
93 4.7 Kelebihan dan Kekurangan Metode Tabel 4.13 Kelebihan dan Kekurangan Cara Manual dan FAARFIELD Cara
Kelebihan
Kekurangan
a. Cara pengerjaan bisa dilihat secara a. Tidak jelasnya gambar detail, mulai dari tebal surface, penggandaan dari base course sampai subbase Grafik tebal b. Jika terjadi kesalahan perhitungan perkerasan Manual dapat dikoreksi kembali langsung menimbulkan pada titik permasalahan. kesalahan penentuan tebal perkerasan b. Penentuan nilai dari subbase salah maka base course akan salah a. Perhitungan dilakukan sangat cepat a. Detail perhitungan b. Kekuatan dari tebal perkerasan tidak dapat ditampilkan karena yang dihitung dapat ditentukan pada nilai CDF. perhitungan dilakukan c. Kebutuhan Subbase dari tebal oleh FAARFIELD FAARFIELD perkerasan dihitung secara dalam program b. Ketidak telitian dalam otomatis oleh Software input data akan FAARFIELD d. Dapat menampilkan konfigurasi mengakibatkan roda pendaratan setiap pesawat kesalahan yang fatal dalam perhitungan.
94
4.8 Perhitungan Geometrik Landasan Pacu Perhitungan geometrik meliputi dimensi landasan pacu, dan semua komponen yang merupakan pelengkap bagi keperluan landasan (shoulder, blast pad, safety area, pavement, object free area). Diketahui data–data sebagai berikut: Ketinggian dari muka air laut
= ± 17 meter
Temperatur udara
= 320 C
Slope
= 0,5 %
ARFL A-380-800
= 10000 ft = 3050 meter
4.8.1 Perhitungan Panjang Landasan Pacu a. Koreksi terhadap ketinggian Koefisien koreksi = 7% untuk tiap ketinggian 300 m dari permukaan air laut (menurut persyaratan FAA). Fe
= 1+0,07 (h/300)
Fe
= 1+0,07 (h/300)
Fe
= 1,00 meter
b. Koreksi temperatur Pada Mean Sea Level temperatur standar 150C (atau 590F) Temperatur di Bandara Kuala Namu adalah 320C Ft
= 1 + 0,01 (T-(15-0,0065h))
Ft
= 1 + 0,01 (32-(15-0,0065(17)))
Ft
= 1,17 meter
95 c. Koreksi terhadap kemiringan Kemiringan landasan pacu 0,5 Fs
= 1+ 0,1S
Fs
= 1+ 0,1 (0,5)
Fs
= 1,05 meter
Setelah dilakukan koreksi terhadap faktor diatas, maka panjang landasan pacu menjadi : Lr
= ARFL(Aeroplane Reference Field Length) × Fe × Ft × Fs = 3050 × 1,00 x 1,17 x 1,05 = 3747 meter
4.8.2 Spesifikasi Landasan Pacu a. Lebar Landasan pacu, berdasarkan Tabel 2.7, untuk kode VI E diperoleh lebar minimum landasan pacu sebesar 200 ft = 60 m. b. Lebar bahu landasan pacu berdasarkan Tabel 2.6, untuk kode VI E diperoleh 40 ft = 12 m c. Blast pad landasan pacu berdasarkan Tabel 2.6, untuk kode VI E diperoleh lebar blast pad 280ft = 84 m, dan panjang blast pad 400 ft = 120 m 4.8.3 Spesifikasi geometrik untuk Airbus 380-800 Dari tabel 4.14 diperoleh spesipikasi landasan pacu yang digunakan untuk menentukan panjang dan lebar landasan pacu.
96 Tabel 4.14 Standar Dimensi Landasan kategori VI E Airplane Design Group VI E Runway Width Shoulder Width Blast pad Width Lenght Safety area width lenght Object-free area Width Lenght Obstacle-free Zone
200 40
280 400 500 1000 800 1000 400 200 (Sumber: Horonjeff, Planning & Design Of Airport) a. Wingspan (lebar sayap)
= 261’08” = 79,8 m
b. Fuselage length (panjang pesawat) = 239’03” = 72,9 m c. Kategori pendekatan pesawat = E d. Kelompok desain pesawat
= VI
e. Runway Pavement Lenght (approxsimate)
= 3702,63 m
Width
= 200 ft = 60 m
Shoulder width (lebar bahu)
= 40 ft = 12 m
• Runway blast pad Width
= 280 ft = 84 m
Lenght
= 400 ft = 120 m
• Runway safety area (RSA) Width
= 500 ft = 150 m
Lenght bayond each runway end
= 1000 ft = 300 m
97 • Runway object-free area (OFA) Width
= 800 ft = 240 m
Lenght bayond each runway end
= 1000 ft = 300 m
• Runway obstacle-free zone (OFZ) Width
= 400 ft = 120 m
Lenght bayond each runway end
= 200 ft = 60 m
Penentuan lebar runway dilihat berdasarkan kode tipe pesawat rencana berdasarkan tabel 2.7 mengenai lebar perkerasan struktural landasan pacu menurut FAA, lebar landasan pacu minimum untuk pesawat rencan Airbus 380-800 yang memiliki kode VIE adalah 60 meter.
98
Gambar 4.8 Hasil Desain Geometrik Landasan Pacu
