Upload
doankhanh
View
337
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
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 a1 = 0.35
Lapisan Pondasi Atas Batu Pecah Kelas B dengan harga CBR 80 % dan a2 =
0.13
Lapisan Pondasi Bawah Sirtu Kelas B dengan harga CBR 50 % dan a3 = 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.
2.
3.
4.
5.
6.
Mobil Penumpang
Bus
Truk 10 ton
Truk 20 ton
Truk 3 sumbu
Truk Gandeng
5000
2000
700
200
10
5
2
9
10
20
25
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
= 44
16.8
25.0
16.8
25.0
xx
= 0.0002 + 0.0002
= 0.0004
- Bus (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %)
E = E sb.tunggal + E sb.tunggal
= 44
16.8
966.0
16.8
934.0
xx
= 0.0198 + 0.2808
= 0.3006
- Truk 10 ton 1.2L (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %)
E = E sb.tunggal + E sb.tunggal
= 44
16.8
1066.0
16.8
1034.0
xx
= 0.0301 + 0.4280
= 0.4581
48
- Truk 20 ton 1.2H (sumbu depan 34 %; sumbu belakang 66 %)
E = E sb.tunggal + E sb.tunggal
= 44
16.8
2066.0
16.8
2034.0
xx
= 0.4823 + 6.8475
= 7.3298
- Truk 3 sumbu 1.22 (sumbu depan 25 %; sumbu belakang 75 %)
E = E sb.tunggal + E sb.ganda
= 086.016.8
2575.0
16.8
2525.044
xxx
= 0.3442 + 2.3974
= 2.7416
- Truk gandeng 1.2+2.2 (sumbu depan 16 %; sumbu belakang1 36 %; sumbu
belakang2 24 %; sumbu belakang3 24 %)
E = E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal + E sb.tunggal
= 4444
16.8
4.3124.0
16.8
4.3124.0
16.8
4.3136.0
16.8
4.3116.0
xxxx
= 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 = 1
- Bus = 0.50 x 0.3006 x 2000 = 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
LEP = 1221.7983
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 = %83.36%10051020070020005000
5102007002000
x
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
Wt18 = LER x 365 UR = 1704.9625 x 365 x 10 = 6222981.6941
log Wt18 = log 6222981.6941 = 6.7940
FR = 2.5
IPo = 3.5
IPt = 2.5
Dengan menggunakan Rumus 2.1
3
175.1372.0
1log
154.2
109440.0
20.0154.2
log36.918log
19.5
DDT
FR
ITP
GtITPWt
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 d1
d1 = 19.14 cm ≈ 20 cm
b) Lapisan pondasi atas (Batu Pecah kelas B)
ITP = 7.4
a2 = 0.13
maka: ITP = a1 d1 + a2 d2
7.4 = 0.35 x 20 + 0.13 x d2
d2 = 3.08 cm < batas minimal, maka d2 = 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 d3
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 (CBR2) = 80 %
- CBR pondasi bawah (CBR3) = 50 %
- CBR tanah dasar (CBR4) = 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 (DDT2) = 9.88
- DDT pondasi bawah (DDT3) = 9.01
- DDT tanah dasar (DDT4) = 3.78
55
4) Tebal perkerasan (d)
Data-data yang dimasukkan :
- Koefisien kekuatan lapisan atas (a1) = 0.35
- Koefisien kekuatan lapisan pondasi atas (a2) = 0.13
- Koefisien kekuatan lapisan pomdasi bawah (a3) = 0.15
Gambar 4.5 Hasil Perhitungan untuk Nilai Tebal Perkerasan (d)
Hasil proses perhitungan program FPP, didapat:
- Tebal lapisan atas (d1) = 20 cm
- Tebal lapisan pondasi atas (d2) = 20 cm
- Tebal lapisan pondasi bawah (d3) = 16 cm
- Tebal lapisan perkerasan lentur total (dtotal) = 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.
2.
3.
4.
5.
6.
Mobil Penumpang
Bus
Truk 10 ton
Truk 20 ton
Truk 3 sumbu
Truk Gandeng
1400
450
90
10
10
5
2
9
10
20
25
31.4
4.2.1 PERHITUNGAN MANUAL
1). Beban Lalu-Lintas Rencana
a) Jumlah sumbu kendaraan niaga:
Jenis Jumlah Beban sumbu (ton) Konfigurasi Sumbu
Kendaraan kndrn. sumbu depan belakang depan belakang
Mobil penumpang
Bus
Truk 10 ton
Truk 20 ton
Truk 3 sumbu
Truk gandeng
1400
450
90
10
10
5
2800
900
180
20
20
20
4.500
3.060
3.400
6.800
6.250
5.024
4.500
5.940
6.600
13.200
18.750
11.304
-
-
-
-
-
7.536
-
-
-
-
-
7.536
STRT
STRT
STRT
STRT
STRT
STRT
STRT
STRG
STRG
STRG
SGRG
STRG
-
-
-
-
-
STRG
-
-
-
-
-
STRG
Jumlah 1965 3940
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:
876.37
06.01log
106.01
1log
11 20
ee
n
i
iR
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 = 1.1
b) 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
Sumbu
Beban Sumbu
(ton)
Persentase Konfigurasi
Sumbu (%)
Jumlah Repetisi Selama
Umur Rencana
STRT
STRT
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
SGRG
STRT
STRG
STRG
STRG
1.000
1.000
3.060
5.940
3.400
6.600
6.800
13.200
6.250
18.750
5.024
11.304
7.536
7.536
5000 : 1140 = 35.53
5000 : 1140 = 35.53
2000 : 1140 = 11.42
2000 : 1140 = 11.42
700 : 1140 = 2.28
700 : 1140 = 2.28
200 : 1140 = 0.25
200 : 1140 = 0.25
10 : 1140 = 0.25
10 : 1140 = 0.25
5 : 1140 = 0.13
5 : 1140 = 0.13
5 : 1140 = 0.13
5 : 1140 = 0.13
2240028.9381
2240029.9381
720009.3015
720009.3015
144001.8603
144001.8603
16000.2067
16000.2067
16000.2067
16000.2067
8000.1034
8000.1034
8000.1034
8000.1034
58
2). Mutu beton rencana
Pada data digunakan beton dengan kuat tekan 28 hari sebesar 350 kg/cm2
f’c = 2.10
350 = 34 Mpa > 30 Mpa (minimum yang disarankan)
dari Rumus 2.13:
fr = 0.62 cf '
= 0.62 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
Sumbu
(ton)
Beban
Rencana
FK = 1.1
Repetisi
Beban
Tegangan
yang
terjadi
(Mpa)
Perbandingan
tegangan
Jumlah
Repetisi
Beban
yang
diijinkan
Persentase
Fatigue
(%)
STRT
STRT
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
STRG
1.000
1.000
3.060
5.940
3.400
6.600
6.800
13.200
1.100
1.100
3.366
6.534
3.740
7.260
7.480
14.520
2240028.9381
2240029.9381
720009.3015
720009.3015
144001.8603
144001.8603
16000.2067
16000.2067
-
-
-
-
-
1.44
1.80
2.74
-
-
-
-
-
0.396
0.496
0.754
-
-
-
-
-
-
-
438
-
-
-
-
-
-
-
3653.02
59
STRT
SGRG
STRT
STRG
STRG
STRG
6.250
18.750
5.024
11.304
7.536
7.536
6.875
20.625
5.526
12.434
8.290
8.290
16000.2067
16000.2067
8000.1034
8000.1034
8000.1034
8000.1034
1.62
2.28
-
2.42
1.58
1.58
0.446
0.628
-
0.666
0.435
0.435
-
14800
-
5100
-
-
-
108.11
-
156.86
-
-
JUMLAH 3917.99
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
Sumbu
(ton)
Beban
Rencana
FK = 1.1
Repetisi
Beban
Tegangan
yang
terjadi
(Mpa)
Perbandingan
tegangan
Jumlah
Repetisi
Beban
yang
diijinkan
Persentase
Fatigue
(%)
STRT
STRT
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
SGRG
STRT
STRG
STRG
STRG
1.000
1.000
3.060
5.940
3.400
6.600
6.800
13.200
6.250
18.750
5.024
11.304
7.536
7.536
1.100
1.100
3.366
6.534
3.740
7.260
7.480
14.520
6.875
20.625
5.526
12.434
8.290
8.290
2240028.9381
2240029.9381
720009.3015
720009.3015
144001.8603
144001.8603
16000.2067
16000.2067
16000.2067
16000.2067
8000.1034
8000.1034
8000.1034
8000.1034
-
-
-
-
-
-
1.54
2.44
-
2.08
-
2.14
-
-
-
-
-
-
-
-
0.424
0.672
-
0.573
-
0.589
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4300
-
69600
-
43500
-
-
-
-
-
-
-
-
-
372.10
-
22.99
-
18.39
-
-
JUMLAH 413.48
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
Sumbu
(ton)
Beban
Rencana
FK = 1.1
Repetisi
Beban
Tegangan
yang
terjadi
(Mpa)
Perbandingan
tegangan
Jumlah
Repetisi
Beban
yang
diijinkan
Persentase
Fatigue
(%)
STRT
STRT
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
STRG
STRT
SGRG
STRT
STRG
STRG
STRG
1.000
1.000
3.060
5.940
3.400
6.600
6.800
13.200
6.250
18.750
5.024
11.304
7.536
7.536
1.100
1.100
3.366
6.534
3.740
7.260
7.480
14.520
6.875
20.625
5.526
12.434
8.290
8.290
2240028.9381
2240029.9381
720009.3015
720009.3015
144001.8603
144001.8603
16000.2067
16000.2067
16000.2067
16000.2067
8000.1034
8000.1034
8000.1034
8000.1034
-
-
-
-
-
-
-
2.18
-
1.86
-
1.92
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.600
-
0.512
-
0.529
-
-
-
-
-
-
-
-
-
32000
-
380000
-
246000
-
-
-
-
-
-
-
-
-
50.00
-
4.21
-
3.25
-
-
JUMLAH 57.46
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.
2.
3.
4.
5.
6.
Mobil Penumpang
Bus
Truk 10 ton
Truk 20 ton
Truk 3 sumbu
Truk Gandeng
1400
450
90
10
10
5
2
9
10
20
25
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 = 15761219 buah
3). 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.
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).