BAB IV STUDI KASUS BAB 4 STUDI KASUS Untuk menguji ketepatan program FPP dalam melakukan proses perhitungan, maka perlu dilakukan suatu pengujian. Pengujian ini adalah dengan membandingkan hasil dari perhitungan contoh soal secara manual dengan hasil perhitungan program FPP. 4.1 CONTOH SOAL METODE ANALISA KOMPONEN
Akan direncanakan tebal perkerasan jalan baru dengan ketentuan: Peranan Jalan
: Jalan Arteri
Tipe Jalan
: 2 lajur 2 arah (2/2 UD)
Usia Rencana
: 10 tahun
Pertumbuhan Lalu-lintas : 6 % Rencana Jenis Perkerasan : Perkerasan Lentur (Flexible) Kelandaian rata-rata
: 12 %
Jenis Lapis Perkerasan
: LASTON dengan tingkat kerataan >1000mm/km
Curah Hujan
: 750 mm/thn
Lapisan Permukaan Laston dengan harga a 1 = 0.35 Lapisan Pondasi Atas Batu Pecah Kelas B dengan harga CBR 80 % dan a 2 =
0.13 Lapisan Pondasi Bawah Sirtu Kelas B dengan harga CBR 50 % dan a 3 = 0.12 Lapisan Tanah Dasar dengan harga CBR 3.05 %
Data-data kendaraan dan jumlah kendaraan pada awal umur rencana:
46
47
No
Jenis Kendaraan
Volume
Berat (ton)
1.
Mobil Penumpang
5000
2
2.
Bus
2000
9
3.
Truk 10 ton
700
10
4.
Truk 20 ton
200
20
5.
Truk 3 sumbu
10
25
6.
Truk Gandeng
5
31.4
4.1.1 PERHITUNGAN MANUAL 1) Lalu-Lintas Rencana
a) Angka ekivalen (E) masing-masing kendaraan: - Mobil penumpang (sumbu depan 50 %; sumbu belakang 50 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal 4
0.5 x 2 0.5 x 2 = 8.16 8.16
4
= 0.0002 + 0.0002 = 0.0004 - Bus (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal 4
0.34 x9 0.66 x9 = 8.16 8.16
4
= 0.0198 + 0.2808 = 0.3006 - Truk 10 ton 1.2L (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal 4
0.34 x10 0.66 x10 = 8.16 8.16
= 0.0301 + 0.4280 = 0.4581
4
48
- Truk 20 ton 1.2H (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal 4
0.34 x 20 0.66 x 20 = 8.16 8.16
4
= 0.4823 + 6.8475 = 7.3298 - Truk 3 sumbu 1.22 (sumbu depan 25 %; sumbu belakang 75 %) E = E sb.tunggal + E sb.ganda 4
4
0.25 x 25 0.75 x 25 = x0.086 8.16 8.16
= 0.3442 + 2.3974 = 2.7416 - Truk gandeng 1.2+2.2 (sumbu depan 16 %; sumbu belakang 1 36 %; sumbu belakang 2 24 %; sumbu belakang 3 24 %) E = E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal 4
4
4
0.16 x31.4 0.36 x31.4 0.24 x31.4 0.24 x31.4 = 8.16 8.16 8.16 8.16
4
= 0.1437 + 3.6827 + 0.7274 + 0.7274 = 5.2813 b) Dari data tipe jalan 2 lajur 2 arah dengna menggunakan Tabel 2.1 didapat angka koefisien distribusi kendaraan (C) untuk masing-masing kendaraan: - Mobil penumpang = 0.50 - Bus
= 0.50
- Truk 10 ton
= 0.50
- Truk 20 ton
= 0.50
- Truk 3 sumbu
= 0.50
- Truk gandeng
= 0.50
c) Menghitung Lintas Ekivalen Permulaan (dari Rumus 2.5): - Mobil penumpang = 0.50 x 0.0004 x 5000 = - Bus
= 0.50 x 0.3006 x 2000 =
1 300.5677
49
- Truk 10 ton
= 0.50 x 0.4581 x 700
=
160.3394
- Truk 20 ton
= 0.50 x 7.3298 x 200
=
732.9801
- Truk 3 sumbu
= 0.50 x 2.7416 x 10
=
13.7079
- Truk gandeng
= 0.50 x 5.2813 x 5
=
13.2033
=
1221.7983
LEP d) Menghitung Lintas Ekivalen Akhir (LEA): Dari Rumus 2.6:
LEA =
LEP (1+i)UR
LEA =
1221.7983 (1+0.06)10
LEA =
2188.0547
e) Menghitung Lintas Ekivalen Tengah (LET): Dari Rumus 2.7:
LET =
½ (LEP+LEA)
LET =
½ (1221.7983 + 2188.0547)
LET =
1704.9625
f) Menghitung Lintas Ekivalen Rencana (LER) Dari Rumus 2.8:
LER =
LET x FP
LER =
LET x (UR/10)
LER =
1704.9625 x (10/10)
LER =
1704.9625
2) Daya Dukung Tanah Dasar (DDT)
Dengan menggunakan grafik korelasi CBR dengan DDT pada Gambar 2.2 didapat: - Lapisan pondasi atas CBR = 80 % DDT = 9.88 - Lapisan pondasi bawah CBR = 50 % DDT = 9.01 - Lapisan tanah dasar CBR = 3.05 % DDT = 3.78 3) Faktor Regional
Dari data: jalan arteri dengan curah hujan rata-rata/tahun = 750 mm, kelandaian rata-rata = 6 %
50
% kendaraan berat =
2000 700 200 10 5 x100% 36.83% 5000 2000 700 200 10 5
Dari Tabel 2.3 didapat FR = 2.5 4) Indeks Permukaan
a) Indeks Permukaan Awal Direncanakan lapisan permukaan LASTON dengan tingkat kerataan >1000mm/km, maka dari Tabel 2.5 diambil IPo = 3.5 b) Indeks Permukaan Akhir Direncanakan jalan arteri dengan LER = 1704.9625 (perhitungan 1-f), maka dari Tabel 2.4 didapat IPt = 2.5 5) Indeks Tebal Perkerasan
Wt 18
= LER x 365 UR
= 1704.9625 x 365 x 10 = 6222981.6941
log Wt 18 = log 6222981.6941 = 6.7940 FR
= 2.5
IPo
= 3.5
IPt
= 2.5
Dengan menggunakan Rumus 2.1 1 Gt ITP DDT logWt18 9.36 log 1 0.20 log 0.372 3 2 . 54 FR 1.175 1094 0.40 5.19 ITP 1 2.54
didapat ITP untuk masing-masing lapisan perkerasan dengan Trial and Error: - Lapisan permukaan (DDT = 9.88) didapat: ITP = 6.7 - Lapisan pondasi atas (DDT = 9.01) didapat: ITP = 7.5 - Lapisan pondasi bawah (DDT = 3.78) didapat: ITP = 11.5
51
6) Tebal Perkerasan Masing-Masing Lapisan
a) Lapisan permukaan (LASTON) ITP
= 6.67
a1
= 0.35
maka: ITP
= a1 d1
6.7
= 0.35 x d 1
d1
= 19.14 cm
≈ 20 cm
b) Lapisan pondasi atas (Batu Pecah kelas B) ITP
= 7.4
a2
= 0.13
maka: ITP 7.4 d2
= a1 d1 + a2 d2 = 0.35 x 20 + 0.13 x d 2 = 3.08 cm < batas minimal, maka d 2 = 20 cm (Tabel 2.6)
c) Lapisan pondasi atas (Batu Pecah kelas B) ITP
= 11.5
a3
= 0.12
maka: ITP
= a1 d1 + a2 d2 + a3 d3
11.5
= 0.35 x 20 + 0.13 x 20 + 0.12 d 3
d3
= 15.83 cm
≈ 16 cm
Maka tebal total lapisan perkerasan lentur yang direncanakan adalah: dtotal = d1 + d2 + d3 = 20 + 20 + 16 = 56 cm 4.1.2 PERHITUNGAN TEBAL PERKERASAN LENTUR DENGAN FPP
Untuk soal yang sama seperti di atas, maka akan dihitung tebal perkerasan lentur tersebut dengan menggunakan program FPP. 1)
Menghitung nilai LER
Data-data input yang dimasukkan pada form 1 (Gambar 4.1) adalah: - Umur rencana
= 10 tahun
- Pertumbuhan lalu-lintas = 6 %
52
- Jumlah lajur
= 2
- Jumlah arah
= 2
Gambar 4.1 Input pada Form Flex Bina Marga [1]
Kemudian pada form 2 (Gambar 4.2), akan dimasukkan data jenis kendaraan beserta volume dan berat kendaraan.
Gambar 4.2 Hasil Perhitungan Nilai LER pada Form Flexi Bina Marga [2]
53
Berdasarkan hasil perhitungan program FPP, didapat LER = 1705.1047 2)
Faktor Regional dan Indeks Perkerasan
Data-data yang diperlukan dalam form 3 (Gambar 4.3) ini untuk mendapatkan nilai Faktor Regional dan Indeks Perkerasan adalah: - Curah hujan
= 750 mm/tahun
- Kelandaian rata-rata
= 12 %
- Jenis lapisan perkerasan = LASTON - Kerataan / roughness
= >1000 mm/km
- Klasifikasi jalan
= Jalan Arteri
Gambar 4.3 Hasil Perhitungan Nilai Faktor Regional dan Indeks Perkerasan
Nilai-nilai yang didapat dalam form ini: - Faktor Regional = 2.5 - IPo
= 3.5-3.9
- IPt
= 2.5
54
3)
Daya Dukung Tanah (DDT)
Data-data yang dimasukkan pada form 4 (Gambar 4.4), adalah: - Jenis bahan lapisan atas
= LASTON
- Jenis bahan lapisan pondasi atas
= Batu pecah (kelas B)
- Jenis bahan lapisan pondasi bawah = Sirtu/pitrun (kelas B) - CBR pondasi atas (CBR 2 )
= 80 %
- CBR pondasi bawah (CBR 3 )
= 50 %
- CBR tanah dasar (CBR 4 )
= 3.05 %
- IPo
= 3.5
- IPt
= 2.5
Gambar 4.4 Hasil Perhitungan untuk Nilai DDT Masing-Masing Lapisan
Nilai DDT masing-masing lapisan yang didapat: - DDT pondasi atas (DDT 2 )
= 9.88
- DDT pondasi bawah (DDT 3 )
= 9.01
- DDT tanah dasar (DDT 4 )
= 3.78
55
4)
Tebal perkerasan (d)
Data-data yang dimasukkan : - Koefisien kekuatan lapisan atas (a 1 )
= 0.35
- Koefisien kekuatan lapisan pondasi atas (a 2 )
= 0.13
- Koefisien kekuatan lapisan pomdasi bawah (a 3 ) = 0.15
Gambar 4.5 Hasil Perhitungan untuk Nilai Tebal Perkerasan (d)
Hasil proses perhitungan program FPP, didapat: - Tebal lapisan atas (d 1 )
= 20 cm
- Tebal lapisan pondasi atas (d 2 )
= 20 cm
- Tebal lapisan pondasi bawah (d 3 )
= 16 cm
- Tebal lapisan perkerasan lentur total (d total ) = 56 cm 4.2 CONTAH SOAL PERKERASAN KAKU
Akan direncanakan tebal perkerasan jalan baru dengan ketentuan: Peranan Jalan
: Jalan Arteri
56
Tipe Jalan
: 6 lajur 2 arah terbagi (6/2 D)
Usia Rencana
: 20 tahun
Kuat tekan 28 hari beton : 350 kg/cm2 Pertumbuhan lalu-lintas
:6%
Nilai CBR
: 2.4 %
Data-data kendaraan dan jumlah kendaraan pada awal umur rencana: No
Jenis Kendaraan
Volume
Berat (ton)
1.
Mobil Penumpang
1400
2
2.
Bus
450
9
3.
Truk 10 ton
90
10
4.
Truk 20 ton
10
20
5.
Truk 3 sumbu
10
25
6.
Truk Gandeng
5
31.4
4.2.1 PERHITUNGAN MANUAL 1).
Beban Lalu-Lintas Rencana
a)
Jumlah sumbu kendaraan niaga: Jenis
Jumlah
Kendaraan
kndrn.
Mobil penumpang
Beban sumbu (ton)
sumbu
depan
Konfigurasi Sumbu
belakang
depan
belakang
1400
2800
4.500
4.500
-
-
STRT
STRT
-
-
450
900
3.060
5.940
-
-
STRT
STRG
-
-
Truk 10 ton
90
180
3.400
6.600
-
-
STRT
STRG
-
-
Truk 20 ton
10
20
6.800
13.200
-
-
STRT
STRG
-
-
Truk 3 sumbu
10
20
6.250
18.750
-
-
STRT
SGRG
-
-
Truk gandeng
5
20
5.024
11.304
7.536
7.536
STRT
STRG
STRG
STRG
Jumlah
1965
3940
Bus
Jumlah sumbu kendaraan niaga harian (JSKNH)
JSKNH = jumlah sumbu kendaraan total – jumlah sumbu mobil penumpang = 3940 – 2800
= 1140 buah
57
Dari Rumus 2.15, dicari harga R: 20 n 1 i 1 1 0.06 1 37.876 R e log1 i e log1 0.06
Dari Rumus 2.14, maka jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN):
JSKN = 365 x JSKNH x R JSKN = 365 x 1140 x 37.876 = 15760203.6 buah Koefisien distribusi kendaraan niaga (Cd) dan Faktor Keamanan (FK)
Dari data tipe jalan, dengan menggunakan Tabel 2.10 didapat: Cd
= 0.4
Dan dari data peranan jalan, yaitu jalan arteri, dengan menggunakan Tabel 2.11 didapat: FK b)
= 1.1
Jumlah repetisi beban Dari Rumus 2.18 diperoleh harga repetisi kumulatif dari tiap kombinasi
konfigurasi/beban sumbu pada lajur rencana seperti ditampilkan pada tabel perhitungan di bawah.
Konfigurasi
Beban Sumbu
Persentase Konfigurasi
Jumlah Repetisi Selama
Sumbu
(ton)
Sumbu (%)
Umur Rencana
STRT
1.000
5000
: 1140
= 35.53
2240028.9381
STRT
1.000
5000
: 1140
= 35.53
2240029.9381
STRT
3.060
2000
: 1140
= 11.42
720009.3015
STRG
5.940
2000
: 1140
= 11.42
720009.3015
STRT
3.400
700
: 1140
= 2.28
144001.8603
STRG
6.600
700
: 1140
= 2.28
144001.8603
STRT
6.800
200
: 1140
= 0.25
16000.2067
STRG
13.200
200
: 1140
= 0.25
16000.2067
STRT
6.250
10
: 1140
= 0.25
16000.2067
SGRG
18.750
10
: 1140
= 0.25
16000.2067
STRT
5.024
5
: 1140
= 0.13
8000.1034
STRG
11.304
5
: 1140
= 0.13
8000.1034
STRG
7.536
5
: 1140
= 0.13
8000.1034
STRG
7.536
5
: 1140
= 0.13
8000.1034
58
2).
Mutu beton rencana
Pada data digunakan beton dengan kuat tekan 28 hari sebesar 350 kg/cm2 f’c =
350 = 34 Mpa > 30 Mpa (minimum yang disarankan) 10.2
dari Rumus 2.13: fr = 0.62 = 0.62
f 'c
34
= 3.6 Mpa > 3.5 Mpa (minimum yang disarankan) 3).
Kekuatan tanah dasar
Dari data soal diperoleh nilai CBR = 2.4 %. Dengan menggunakan Grafik korelasi CBR-k pada gambar 2.4, diperoleh k = 22 kPa/mm untuk CBR 2.4 % 4).
Tebal pelat beton
Sebagai langkah awal diasumsikan: tebal pelat beton = 220 mm > 150 mm (minimum yang disarankan) Dengan bantuan nomogram pada Gambar 2.5, 2.6, dan 2.7, diperiksa apakah estimasi tebal pelat cukup atau tidak, dari jumlah persentase fatigue yang terjadi (disyaratkan ≤ 100 %) Tebal pelat = 220 mm
Koef. sumbu
Beban
Beban
Sumbu
Rencana
(ton)
FK = 1.1
Jumlah
Tegangan Repetisi
yang
Perbandingan
Beban
terjadi
tegangan
(Mpa)
Repetisi
Persentase
Beban
Fatigue
yang
(%)
diijinkan
STRT
1.000
1.100
2240028.9381
-
-
-
-
STRT
1.000
1.100
2240029.9381
-
-
-
-
STRT
3.060
3.366
720009.3015
-
-
-
-
STRG
5.940
6.534
720009.3015
-
-
-
-
STRT
3.400
3.740
144001.8603
-
-
-
-
STRG
6.600
7.260
144001.8603
1.44
0.396
-
-
STRT
6.800
7.480
16000.2067
1.80
0.496
-
-
STRG
13.200
14.520
16000.2067
2.74
0.754
438
3653.02
59
STRT
6.250
6.875
16000.2067
1.62
0.446
-
-
SGRG
18.750
20.625
16000.2067
2.28
0.628
14800
108.11
STRT
5.024
5.526
8000.1034
-
-
-
-
STRG
11.304
12.434
8000.1034
2.42
0.666
5100
156.86
STRG
7.536
8.290
8000.1034
1.58
0.435
-
-
8.290
8000.1034
1.58
0.435
-
-
JUMLAH
3917.99
STRG
7.536
Dengan tebal pelat = 220 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 3917.99 % > 100 %, maka perhitungan harus diulang dengan memperbesar tebal pelat. Tebal pelat = 240 mm
Koef. sumbu
Beban
Beban
Sumbu
Rencana
(ton)
FK = 1.1
Jumlah
Tegangan Repetisi
yang
Perbandingan
Beban
terjadi
tegangan
(Mpa)
Repetisi
Persentase
Beban
Fatigue
yang
(%)
diijinkan
STRT
1.000
1.100
2240028.9381
-
-
-
-
STRT
1.000
1.100
2240029.9381
-
-
-
-
STRT
3.060
3.366
720009.3015
-
-
-
-
STRG
5.940
6.534
720009.3015
-
-
-
-
STRT
3.400
3.740
144001.8603
-
-
-
-
STRG
6.600
7.260
144001.8603
-
-
-
-
STRT
6.800
7.480
16000.2067
1.54
0.424
-
-
STRG
13.200
14.520
16000.2067
2.44
0.672
4300
372.10
STRT
6.250
6.875
16000.2067
-
-
-
-
SGRG
18.750
20.625
16000.2067
2.08
0.573
69600
22.99
STRT
5.024
5.526
8000.1034
-
-
-
-
STRG
11.304
12.434
8000.1034
2.14
0.589
43500
18.39
STRG
7.536
8.290
8000.1034
-
-
-
-
8.290
8000.1034
-
-
-
-
JUMLAH
413.48
STRG
7.536
Dengan tebal pelat = 240 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 413.48 % > 100 %, maka perhitungan harus diulang dengan memperbesar tebal pelat.
60
Tebal pelat = 260 mm
Koef. sumbu
Beban
Beban
Sumbu
Rencana
(ton)
FK = 1.1
Jumlah
Tegangan Repetisi
yang
Perbandingan
Beban
terjadi
tegangan
(Mpa)
Repetisi
Persentase
Beban
Fatigue
yang
(%)
diijinkan
STRT
1.000
1.100
2240028.9381
-
-
-
-
STRT
1.000
1.100
2240029.9381
-
-
-
-
STRT
3.060
3.366
720009.3015
-
-
-
-
STRG
5.940
6.534
720009.3015
-
-
-
-
STRT
3.400
3.740
144001.8603
-
-
-
-
STRG
6.600
7.260
144001.8603
-
-
-
-
STRT
6.800
7.480
16000.2067
-
-
-
-
STRG
13.200
14.520
16000.2067
2.18
0.600
32000
50.00
STRT
6.250
6.875
16000.2067
-
-
-
-
SGRG
18.750
20.625
16000.2067
1.86
0.512
380000
4.21
STRT
5.024
5.526
8000.1034
-
-
-
-
STRG
11.304
12.434
8000.1034
1.92
0.529
246000
3.25
STRG
7.536
8.290
8000.1034
-
-
-
-
8.290
8000.1034
-
-
-
-
JUMLAH
57.46
STRG
7.536
Dengan tebal pelat = 260 mm, ternyata Jumlah Fatigue = 57.46 % > 100 %, maka tebal pelat minimal yang harus digunakan = 260 mm. 5).
Ukuran dowel dan tie bar
Dowel yang dipakai, berdasarkan Tabel 2.8:
= 32 mm panjang
= 450 mm
jarak
= 300 mm
Tie bar yang dipakai, berdasarkan Tabel 2.9:
= 16 mm panjang
= 750 mm
jarak
= 900 mm
61
4.2.2 PERHITUNGAN TEBAL PERKERASAN KAKU DENGAN FPP
Contoh soal perhitungan tebal perkerasan kaku yang di atas akan dikerjakan dengan menggunakan program FPP. 1).
Menghitung Faktor pertumbuhan lalu-lintas, Faktor Keamanan, Koefisien Ddistribusi kendaraan niaga, serta Modulus keruntuhan beton (R, FK, Cd, fr)
Data-data input dalam form ini adalah: - Jumlah lajur
= 6
- Jumlah arah
= 2
- Peranan jalan
= Jalan arteri
- Kuat tekan beton
= 350 kg/cm2
- Pertumbuhan lalu-lintas = 6 % - Umur rencana
= 20 tahun
Data di atas diproses oleh program FPP, dan mendapatkan hasil: - R
= 37.878
- Cd
= 0.4
- FK
= 1.1
- fr
= 3.63
Hasil perhitungan program FPP dapat dilihat pada Gambar 4.6.
62
Gambar 4.6 Hasil Perhitungan Nilai R, Cd, FK, fr dengan Program FPP
2).
Nilai jumlah sumbu kendaraan niaga
Data yang dibutuhkan adalah: No
Jenis Kendaraan
Volume
Berat (ton)
1.
Mobil Penumpang
1400
2
2.
Bus
450
9
3.
Truk 10 ton
90
10
4.
Truk 20 ton
10
20
5.
Truk 3 sumbu
10
25
6.
Truk Gandeng
5
31.4
Data kendaraan di atas akan diproses untuk mendapatkan nilai JSKN (Gambar 4.7).
63
Gambar 4.7 Nilai JSKN pada Perhitungan Program FPP
Nilai JSKN 3).
=
15761219 buah
Jumlah repetisi beban selama umur rencana dan kekuatan tanah dasar
Dari data jenis kendaraan di atas, kemudian diproses untuk mendapatkan Jumlah Repetisi Beban selama umur rencana seperti yang terlihat pada Gambar 4.8. Untuk kekuatan tanah dasar, data yang dibutuhkan adalah CBR = 2.4 %, kemudian dengan menggunakan bantuan grafik didapat nilai k = 22 kPa/mm (Gambar 4.9). Form ini merupakan alat bantu grafik untuk mencari nilai korelasi CBR dengan nilai k.
64
Gambar 4.8 Nilai Jumlah Repetisi Beban dengan Program FPP
Gambar 4.9 Nilai k dengan Program FPP
65
4).
Tebal pelat beton yang direncanakan
Data yang dibutuhkan adalah asumsi tebal pelat yaitu dicoba untuk tebal pelat beton = 240 mm. Dengan menggunakan nomogram STRT, STRG, dan SGRG didapat nilai % fatigue 413.5 % > 100 %, maka tebal pelat harus di perbesar (Gambar 4.10).
Gambar 4.10 Hasil Perhitungan % Fatigue dengan Program FPP
Tebal pelat diperbesar menjadi 260 mm, didapat % fatigue 57.5 % ≤ 100 %, maka tebal pelat minimal yang direncanakan adalah 260 mm (Gambar 4.11).
66
Gambar 4.11 Tebal Pelat Minimal Hasil Perhitungan Program FPP
Hasil perhitungan program FPP, didapat tebal pelat = 260 mm Dan untuk ukuran dowel dan tie bar didapat: dowel
tie bar
=
32 mm
panjang =
450 mm
jarak
=
300 mm
=
16 mm
panjang =
750 mm
jarak
900 mm
:
:
=
