Data Sifat-sifat Material Struktur Perkerasan
A. Data Sifat-sifat Material Struktur Perkerasan
Untuk melakukan analisis struktur perkerasan kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION diperlukan adanya data sifat-sifat dari material struktur perkerasan yang akan dianalisis. Data sifat-sifat material struktur perkerasan kaku berupa perkerasan beton yang akan dianalisis adalah sebagai berikut:
1. Sifat-sifat Material Lapisan Beton Semen Mutu Beton f’c = K350 (350 kg/cm 2 untuk benda uji kubus 28 hari) (290 kg/cm 2 untuk benda uji silinder 28 hari)
Mutu Beton fs = fs 45 (45 kg/cm 2 )
Mutu Baja
= Baja tulangan ulir U32 fy = 3200 kg/cm 2
Baja tulangan polos U32 fys = 0,5 x 3200 = 1600 kg/cm 2
· Berat Jenis Perkerasan Beton Berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia (PPI 1981) besarnya nilai berat jenis beton bertulang adalah sebesar 2,4 x 10 -3 kg/cm 3 atau sebesar 24
kN/m 3 . · Modulus Elastisitas Perkerasan Beton Dengan mutu beton K350 atau nilai kuat tekan sebesar 350 kg/cm 2 sama dengan 35 MPa, maka nilai modulus elastisitas betonnya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
( ' 4700 '
Jadi, nilai modulus elastisitas perkerasan beton bertulang yang dipakai
dalam analisis ini adalah sebesar 27.805.575 kN/m 2 .
Besarnya nilai modulus geser (G) untuk perkerasan beton dapat dihitung dengan memakai rumus :
dimana :
G = Modulus geser perkerasan beton (MPa) Ec = Modulus elastisitas perkerasan beton (MPa)
= Angka poisson ratio perkerasan beton Dengan Ec sebesar 27.805,575 MPa dan angka poisson beton bertulang sebesar 0,2 maka besarnya nilai modulus geser perkerasan beton adalah sebagai berikut :
Jadi, nilai modulus geser perkerasan beton yang dipakai untuk analisis adalah sebesar 115.856,56 kg/cm 2 sama dengan 11.585.656 kN/m 2 .
2. Sifat-Sifat Material Wet Lean Concrete (WLC) yang akan dianalisis adalah sebagai berikut : Mutu beton f’c = K125 (125 kg/cm 2 untuk benda uji kubus 28 hari). (105 kg/cm 2 untuk benda uji silinder 28 hari).
· Berat Jenis Wet Lean Concrete (WLC) Berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia (PPI 1981) besarnya nilai berat jenis beton tidak bertulang adalah sebesar 2,2 x 10 -3 kg/cm 3 sama
dengan 22 kN/m 3 .
( ' 4700 '
Jadi, nilai modulus elastisitas Wet Lean Concrete (WLC) yang dipakai dalam analisis ini adalah sebesar 166.170,09 kg/cm 2 sama dengan
16.617.009 kN/m 2 .
· Angka Poisson’s Ratio Wet Lean Concrete (WLC) Angka poisson’s ratio beton bertulang yang dipakai dalam analisis ini diambil sebesar 0,2.
· Modulus Geser (G) Wet Lean Concrete (WLC) Besarnya nilai modulus geser (G) untuk perkerasan beton dapat dihitung dengan memakai rumus :
dimana :
G = Modulus geser perkerasan beton (MPa) Ec = Modulus elastisitas perkerasan beton (MPa)
= Angka poisson’s ratio perkerasan beton Dengan Ec sebesar 16.617,009 MPa dan angka poisson’s beton bertulang sebesar 0,2 maka besarnya nilai modulus geser Wet Lean Concrete (WLC) adalah sebagai berikut :
Jadi, nilai modulus geser Wet Lean Concrete (WLC) yang dipakai untuk analisis adalah sebesar 69.237,54 kg/cm 2 atau sebesar 6.923.754 kN/m 2 .
g/cm 3 sama dengan 23,25 kN/m 3 .
· Modulus Elastisitas Lapisan Base Course Besarnya nilai modulus elastisitas Lapisan Base Course dapat dicari dengan pendekatan rumus sebagai berikut :
Mr xCBR 10 =
Berdasarkan SNI 03-1732-1989, disyaratkan bahwa lapisan pondasi (Base Course ) memiliki nilai CBR ≥ 50%, sehingga nilai modulus elastisitas lapisan base course adalah :
Mr xCBR 10 =
10 x Mr 10 x = Mr MPa 500 =
Jadi, nilai modulus elastisitas Lapisan Base Course adalah sebesar 500 MPa
atau sebesar 500.000 kN/m 2 .
· Angka Poisson’s ratio Campuran Lapisan Base Course Besarnya nilai angka poisson’s ratio untuk Lapisan Base Course adalah sekitar 0,35.
· Modulus Geser (G) Campuran Lapisan Base Course Besarnya nilai modulus geser (G) untuk Lapisan Base Course dapat dihitung dengan memakai rumus 4.17 :
Jadi, nilai modulus geser Lapisan Base Course adalah sebesar 1851,85
kg/cm 2 sama dengan 185.185 kN/m 2 .
Lapisan Beton Kurus (Floor)
Parameter
Nama Beton Semen
Beton Kurus
Satuan
Model Material Model Linear,isotropik Linear,isotropik - Ketebalan
d 0,28
m Berat Jenis
24 22 kN/m 3
Modulus Young E i 27.805.575
kN/m 2 Modulus Geser
G j 11.585.656
kN/m 2 Angka Poisson
ν j 0,2
Tabel 4.12 Sifat-sifat Material untuk Lapisan Beton Semen, Beton Kurus, Base Course dan Lapisan Subgrade (Soil & Interfaces)
Parameter
Nama
Beton Semen
Beton Kurus
Base Course
Subgrade (Lempung)
Satuan
Model material
Model
Mohr- Coloumb
Mohr- Coloumb
Mohr- Coloumb
Mohr- Coloumb
- Jenis perilaku
material
Jenis
Tak Terdrainase
Tak Terdrainase
Tak Terdrainase
Tak Terdrainase
- Berat isi di atas
garis freatik
γ unsat 24 22 23,25
16 kN/m 3 Berat isi di
bawah garis freatik
γ sat 24 22 23,25
18 kN/m 3
Permeabilitas
k x .k y ,k z 0,0001
0,001 m/hari Modulus Young (konstan)
E ref 27.805.575
60.000 kN/m 2 Angka Poisson
0,30 - Kohesi (konstan)
c ref 150
25 2 kN/m 2 Sudut geser
35 35 40 24 ˚ Sudut dilatansi
· Tebal perkerasan kaku Ø Lapisan Beton Semen
= 28 cm
Ø Lapisan Beton Kurus
= 10 cm
Ø Base Course
= 10 cm
Ø Subgrade (Lempung)
= 50 cm
Ø Daya Dukung Tanah Ultimit (q u ) = 1.085,825 kN/m 2 Ø Lendutan ijin (δ)
= 2,5 cm
Pemodelan struktur dari perkerasan kaku yang akan dianalisis dengan program PLAXIS 3D FOUNDATION disajikan pada Gambar 4.9, sebagai berikut :
Gambar 4.9 Pemodelan Struktur Perkerasan Kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Tabel 4.13 Nilai Perpindahan pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Lapisan Perkerasan
Perpindahan Horizontal(x)
[Ux]
Perpindahan Horizontal(z)
[Uz]
Perpindahan Vertikal(y) [Uy]
Maks (x 10 -6 m)
Min (x 10 -6 m)
Maks (x 10 -6 m)
Min (x 10 -6 m)
Maks (x 10 -6 m)
Min (x 10 -6 m) Beton Semen
Beton Kurus
-0,43893 -6,88 Base Course
-0,53224 -6,53 Subgrade
-0,62411 -5,94 Ket: * tanda (+) berarti perpindahan ke kanan/atas/naik Ket: * tanda (-) berarti perpindahan ke kiri/bawah/turun
Berdasarkan Tabel 4.13 diketahui bahwa nilai ekstrim perpindahan horizontal (x) terjadi pada lapisan subgrade berupa perpindahan ke kiri sebesar 0,00201 mm, sedangkan nilai ekstrim perpindahan horizontal (z) juga terjadi pada lapisan subgrade berupa perpindahan ke atas sebesar 0,00047134 mm, dan nilai ekstrim perpindahan vertikal (y) terjadi pada lapisan Beton Semen berupa perpindahan turun sebesar 0,00717 mm.
Adapun besarnya nilai perpindahan vertikal maksimal perkerasan kaku diambil pada titik-titik nodal yang mempunyai nilai perpindahan vertikal maksimal yang terletak pada arah bentang memendek plat dari perkerasan kaku yang terdapat di bawah sumbu roda belakang. Besarnya nilai perpindahan pada titik-titik nodal tersebut disajikan pada Tabel 4.14, sebagai berikut :
[m] Beton Semen Beton Kurus Course
1 0 -5,16E-06
-5,08E-06 -4,99E-06 -4,75E-06
-5,20E-06
-5,13E-06 -5,04E-06 -4,78E-06
-5,31E-06
-5,24E-06 -5,15E-06 -4,89E-06
-5,51E-06
-5,45E-06 -5,33E-06 -5,02E-06
-5,79E-06
-5,73E-06 -5,60E-06 -5,24E-06
-6,15E-06
-6,09E-06 -5,87E-06 -5,43E-06
-6,62E-06
-6,44E-06 -6,18E-06 -5,67E-06
-7,02E-06
-6,74E-06 -6,40E-06 -5,81E-06
-7,17E-06
-6,88E-06 -6,51E-06 -5,91E-06
-7,11E-06
-6,84E-06 -6,49E-06 -5,89E-06
-6,82E-06
-6,64E-06 -6,36E-06 -5,83E-06
-6,45E-06
-6,38E-06 -6,15E-06 -5,66E-06
-6,18E-06
-6,12E-06 -5,96E-06 -5,57E-06
-5,99E-06
-5,93E-06 -5,78E-06 -5,43E-06
-5,88E-06
-5,80E-06 -5,68E-06 -5,38E-06
-5,84E-06
-5,76E-06 -5,64E-06 -5,33E-06
-5,88E-06
-5,80E-06 -5,68E-06 -5,37E-06
-5,99E-06
-5,93E-06 -5,79E-06 -5,42E-06
-6,18E-06
-6,12E-06 -5,96E-06 -5,57E-06
-6,45E-06
-6,38E-06 -6,16E-06 -5,67E-06
-6,82E-06
-6,64E-06 -6,36E-06 -5,83E-06
-7,11E-06
-6,84E-06 -6,49E-06 -5,89E-06
-7,17E-06
-6,88E-06 -6,51E-06 -5,91E-06
-7,02E-06
-6,74E-06 -6,39E-06 -5,81E-06
-6,63E-06
-6,44E-06 -6,18E-06 -5,67E-06
-6,15E-06
-6,09E-06 -5,88E-06 -5,42E-06
-5,79E-06
-5,73E-06 -5,60E-06 -5,24E-06
-5,51E-06
-5,45E-06 -5,33E-06 -5,02E-06
-5,31E-06
-5,24E-06 -5,15E-06 -4,88E-06
-5,20E-06
-5,13E-06 -5,04E-06 -4,78E-06
-5,16E-06
-5,08E-06 -4,99E-06 -4,75E-06
Berdasarkan Tabel 4.14 diketahui nilai perpindahan maksimal yang terjadi pada perkerasan lentur sangat bervariasi mulai dari 4,75 x 10 -6 m sampai 7,17 x 10 -6 m.
Nilai perpindahan maksimal yang paling besar adalah 7,17 x 10 -6 m. Pola
4.10, sebagai berikut :
Gambar 4.10 Pola Diagram Perpindahan Vertikal Perkerasan Kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Gambar 4.10 diketahui bahwa pola perpindahan vertikal maksimal terjadi pada jarak 0,80 m dan jarak 2,20 m. Sedangkan perpindahan vertikal minimal terjadi pada jarak 0 m dan 3,00 m. Hal itu menunjukkan bahwa perpindahan vertikal maksimal terjadi di pusat beban maksimal yang bekerja di atas struktur perkerasan kaku dan perpindahan vertikal minimal terjadi di daerah yang tidak mengalami pembebanan.
2. Stress (Tegangan)
Besarnya nilai-nilai tegangan, baik tegangan efektif maupun tegangan total yang terjadi pada setiap lapisan perkerasan kaku dapat dilihat pada Tabel 4.15 di bawah Besarnya nilai-nilai tegangan, baik tegangan efektif maupun tegangan total yang terjadi pada setiap lapisan perkerasan kaku dapat dilihat pada Tabel 4.15 di bawah
Min
kN/m 2
kN/m 2
Min
kN/m 2
Maks kN/m 2
Min kN/m 2 Beton Semen
5,89 -1,25 -139,58 Beton Kurus
3,45 -8,28 -49,38 Base Course
3,67 -12,18 -29,78 Subgrade
5,9 -17,00 -26,84 Ket: * tanda (+) berarti tegangan tarik Ket: * tanda (-) berarti tegangan tekan
Berdasarkan Tabel 4.15 diketahui bahwa nilai ekstrim tegangan efektif rata-rata
[p’] terjadi pada lapisan Beton Semen berupa tegangan tekan sebesar 27,32 kN/m 2 .
Nilai ekstrim tegangan geser relatif [ τ rel ] berupa tegangan tarik sebesar 0,27042 terjadi pada lapisan Subgrade. Nilai ekstrim tegangan deviator [q’] terjadi pada
lapisan Beton Semen berupa tegangan tarik sebesar 61,77 kN/m 3 . Nilai ekstrim
tegangan total rata-rata [p] juga terjadi pada lapisan Beton Semen berupa tegangan tekan sebesar 139,58 kN/m 2 .
Adapun besarnya nilai tegangan total rata-rata maksimal perkerasan kaku diambil pada titik-titik nodal yang mempunyai nilai tegangan maksimal yang terletak pada arah bentang memendek plat dari perkerasan kaku yang terdapat di bawah sumbu roda belakang. Besarnya nilai tegangan total rata-rata maksimal pada titik-titik nodal tersebut disajikan pada Tabel 4.16, sebagai berikut :
Berdasarkan Tabel 4.16 diketahui nilai tegangan total rata-rata yang terjadi pada
perkerasan kaku sangat bervariasi mulai dari 7,03 kN/m 2 sampai 139,58 kN/m 2 . Nilai tegangan total rata-rata maksimal yang paling besar adalah 139,58 kN/m 2 .
berikut :
Gambar 4.11 Pola Diagram Tegangan Total Rata-Rata Perkerasan Kaku dengan
PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Gambar 4.11 diketahui bahwa pola tegangan total rata-rata maksimal terjadi pada jarak 0,80 m dan jarak 2,20 m. Sedangkan tegangan total rata-rata minimal terjadi pada jarak 0 m dan 3,00 m. Hal itu menunjukkan bahwa tegangan total rata-rata maksimal terjadi di pusat beban maksimal yang bekerja di atas struktur perkerasan kaku dan tegangan total rata-rata minimal terjadi di daerah yang tidak mengalami pembebanan.
3. Forces (Gaya)
Besaran nilai-nilai gaya dalam, baik gaya aksial N 2 , gaya geser Q 23 maupun momen lentur M 22 yang terjadi pada lapisan perkerasan kaku mulai dari lapisan
Gambar 4.12 Diagram Gaya Dalam pada Lapisan Perkerasan Kaku dengan Program PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Gambar 4.12 diketahui bahwa gaya-gaya dalam yang terjadi pada
lapisan perkerasan kaku mulai dari lapisan yang paling atas yaitu lapisan Beton Semen sampai lapisan perkerasan kaku yang paling bawah yaitu lapisan Beton
Kurus , nilai-nilai gaya dalam mengalami kenaikan besaran gaya. Besarnya gaya aksial N 2 yang terjadi pada lapisan perkerasan tersebut sangat bervariasi yaitu
antara minus 3,66 kN/m hingga plus 2,04 kN/m, sedangkan gaya geser Q 23
4.2.1 Evaluasi Hasil Analisis Struktur Perkerasan dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Evaluasi output analisis struktur perkerasan lentur dan perkerasan kaku dilakukan dengan cara membandingkan hasil output analisis yang terdiri dari besaran
perpindahan (lendutan), tegangan dan gaya-gaya dalam yang terjadi di lapisan subgrade dari kedua struktur perkerasan tersebut yang analisisnya dihitung dengan program PLAXIS 3D FOUNDATION. Berdasarkan hasil analisis yang ditampilkan pada sub bab 4.1.4.1 dan sub bab 4.1.4.2, maka hasil evalusi analisis struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku disajikan, sebagai berikut :
4.2.1.1 Evaluasi Perpindahan (Lendutan) Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku pada Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Deformasi atau lendutan yang terjadi pada tanah dasar memberikan gambaran mengenai perubahan bentuk dari suatu struktur perkerasan dalam keadaan elastis. Lendutan ijin merupakan batas kritis lendutan yang terjadi pada suatu struktur perkerasan dalam keadaan masih elastis, sehingga apabila lendutan ijin sudah dilampaui maka struktur perkerasan tersebut dianggap gagal secara struktural dan tidak layak desain.
Dari perhitungan sebelumnya diketahui bahwa lendutan yang diijinkan terjadi pada tanah dasar struktur perkerasan adalah 2,5 cm. Evaluasi besaran lendutan yang terjadi pada tanah dasar di bawah struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku disajikan pada Tabel 4.17 dan Gambar 4.13, sebagai berikut :
Perkerasan Perkerasan
0 -1,04E-05 -4,75E-06
-1,12E-05 -4,78E-06
Aman
Aman 0,2
-1,34E-05 -4,89E-06
Aman
Aman 0,3
-1,67E-05 -5,02E-06
Aman
Aman 0,4
-2,16E-05 -5,24E-06
Aman
Aman 0,5
-2,66E-05 -5,43E-06
Aman
Aman 0,6
-3,16E-05 -5,67E-06
Aman
Aman 0,7
-3,51E-05 -5,81E-06
Aman
Aman 0,8
-3,67E-05 -5,91E-06
Aman
Aman 0,9
-3,57E-05 -5,89E-06
Aman
Aman 1,0
-3,31E-05 -5,83E-06
Aman
Aman 1,1
-2,89E-05 -5,66E-06
Aman
Aman 1,2
-2,51E-05 -5,57E-06
Aman
Aman 1,3
-2,17E-05 -5,43E-06
Aman
Aman 1,4
-1,97E-05 -5,38E-06
Aman
Aman 1,5
-1,91E-05 -5,33E-06
Aman
Aman 1,6
-2,01E-05 -5,37E-06
Aman
Aman 1,7
-2,20E-05 -5,42E-06
Aman
Aman 1,8
-2,54E-05 -5,57E-06
Aman
Aman 1,9
-2,92E-05 -5,67E-06
Aman
Aman 2,0
-3,32E-05 -5,83E-06
Aman
Aman 2,1
-3,57E-05 -5,89E-06
Aman
Aman 2,2
-3,66E-05 -5,91E-06
Aman
Aman 2,3
-3,49E-05 -5,81E-06
Aman
Aman 2,4
-3,15E-05 -5,67E-06
Aman
Aman 2,5
-2,64E-05 -5,42E-06
Aman
Aman 2,6
-2,15E-05 -5,24E-06
Aman
Aman 2,7
-1,65E-05 -5,02E-06
Aman
Aman 2,8
-1,33E-05 -4,88E-06
Aman
Aman 2,9
-1,09E-05 -4,78E-06
Aman
Aman 3,0
-1,02E-05 -4,75E-06
Aman
Aman
Gambar 4.13 Diagram Lendutan Struktur Perkerasan Lentur dan Kaku pada Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Tabel 4.17 dan Gambar 4.13, maka hasil evaluasi lendutan antara struktur perkerasan lentur dan perkerasan kaku disajikan pada Tabel 4.18, sebagai berikut :
Tabel 4.18 Hasil Evaluasi Analisis Lendutan Struktur Perkerasan Lentur dan Kaku pada Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION Hasil Evaluasi
Struktur Perkerasan Lentur
Hasil Evaluasi Struktur Perkerasan Kaku 1. Lendutan maksimal yang terjadi pada tanah dasar adalah 3,67 x 10 -5 m. 2. Pola distribusi lendutan relatif tidak merata/tidak seragam. 3. Lendutan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan dan aman.
1. Lendutan maksimal yang terjadi pada tanah dasar adalah 5,91 x 10 -6 m. 2. Pola distribusi lendutan relatif merata/seragam. 3. Lendutan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan dan aman.
Berdasarkan hasil evaluasi pada Tabel 4.18 di atas, dapat disimpulkan bahwa lendutan yang terjadi pada struktur perkerasan tersebut belum melampaui batas
Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Tegangan pada tanah dasar perkerasan adalah kekuatan tanah dasar untuk menopang struktur perkerasan beserta gaya-gaya dan beban yang bekerja di atasnya dalam keadaan elastis. Daya dukung tanah ultimit pada tanah dasar struktur perkerasan menggambarkan tentang batas kritis tegangan yang ditopang oleh tanah dasar struktur perkerasan dalam keadaan masih elastis, sehingga apabila tegangan ultimit ini sudah dilampaui, maka tanah dasar struktur perkerasan sudah dalam keadaan plastis, sehingga dianggap tidak kuat dalam mendukung struktur perkerasan yang ada di atasnya. Dengan demikian desain struktur perkerasan tersebut dianggap tidak layak.
Dari perhitungan sebelumnya diketahui bahwa daya dukung tanah dasar ultimit
struktur perkerasan adalah 1.085,825 kN/m 2 . Evaluasi tegangan yang terjadi pada
tanah dasar di bawah struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku disajikan pada Tabel 4.19 dan Gambar 4.14, sebagai berikut :
(m)
Tegangan Tegangan
(kN/m 2 )
Perkerasan Perkerasan
(kN/m 2 )
(kN/m 2 )
Lentur
Kaku
0 -20,43
-21,99
1085,825
Aman
Aman 0,1
-22,95
-22,52
Aman
Aman 0,2
-20,23
-22,40
Aman
Aman 0,3
-19,71
-22,13
Aman
Aman 0,4
-18,92
-22,37
Aman
Aman 0,5
-20,61
-22,57
Aman
Aman 0,6
-21,28
-22,32
Aman
Aman 0,7
-22,55
-22,39
Aman
Aman 0,8
-23,39
-22,84
Aman
Aman 0,9
-23,21
-22,34
Aman
Aman
1 -22,99
-22,16
Aman
Aman 1,1
-22,61
-22,09
Aman
Aman 1,2
-20,57
-22,34
Aman
Aman 1,3
-21,22
-22,54
Aman
Aman 1,4
-20,40
-22,78
Aman
Aman 1,5
-20,23
-22,47
Aman
Aman 1,6
-20,03
-22,63
Aman
Aman 1,7
-21,03
-22,51
Aman
Aman 1,8
-20,18
-22,39
Aman
Aman 1,9
-21,85
-22,21
Aman
Aman
2 -23,14
-22,24
Aman
Aman 2,1
-23,21
-22,34
Aman
Aman 2,2
-23,39
-22,84
Aman
Aman 2,3
-22,55
-22,39
Aman
Aman 2,4
-21,94
-22,26
Aman
Aman 2,5
-21,04
-22,12
Aman
Aman 2,6
-20,01
-22,32
Aman
Aman 2,7
-20,46
-22,30
Aman
Aman 2,8
-20,26
-22,25
Aman
Aman 2,9
-23,62
-22,64
Aman
Aman
3 -21,02
-22,13
Aman
Aman
Gambar 4.14 Diagram Tegangan Struktur Perkerasan Lentur dan Kaku pada
Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Tabel 4.19 dan Gambar 4.14, maka hasil evaluasi tegangan antara struktur perkerasan kaku dan perkerasan lentur disajikan pada Tabel 4.20 di bawah ini :
Tabel 4.20 Hasil Evaluasi Analisis Tegangan Struktur Perkerasan Lentur dan
Kaku pada Tanah Dasar dengan PLAXIS 3D FOUNDATION
Hasil Evaluasi Struktur Perkerasan Lentur
Hasil Evaluasi Struktur Perkerasan Kaku 1. Tegangan maksimal yang terjadi pada
tanah dasar adalah 23,39 kN/m 2 .
2. Pola distribusi tegangan relatif tidak merata.
3. Tanah dasar kuat dan aman dalam mendukung struktur perkerasan yang ada di atasnya.
1. Tegangan maksimal yang terjadi pada tanah dasar adalah 22,84 kN/m 2 . 2. Pola distribusi tegangan relatif merata. 3. Tanah dasar kuat dan aman dalam mendukung struktur perkerasan yang ada di atasnya.
Berdasarkan hasil evaluasi pada Tabel 4.20 di atas, dapat disimpulkan bahwa Berdasarkan hasil evaluasi pada Tabel 4.20 di atas, dapat disimpulkan bahwa
Gaya dalam pada struktur perkerasan merupakan besaran gaya aksial, gaya geser, dan momen yang dihasilkan dari beban kerja yang bekerja di atas struktur perkerasan. Gaya dalam yang terjadi pada struktur perkerasan memberikan gambaran tentang besaran nilai-nilai gaya dalam yang terjadi pada tiap lapis perkerasan yang dapat berpengaruh terhadap kekuatan dari struktur perkerasan itu sendiri.
Gambaran besaran gaya dalam yang terjadi pada struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku yang dianalisis ditampilkan pada Gambar 4.15, sebagai berikut :
Struktur Perkerasan Lentur Struktur Perkerasan Kaku
Gambar 4.15 Perbandingan Gaya Dalam Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku dengan Program PLAXIS 3D FOUNDATION
Berdasarkan Gambar 4.15, maka hasil evaluasi perbandingan struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku disajikan pada Tabel 4.21, sebagai berikut : Berdasarkan Gambar 4.15, maka hasil evaluasi perbandingan struktur perkerasan lentur dan struktur perkerasan kaku disajikan pada Tabel 4.21, sebagai berikut :
2. Nilai gaya aksial, gaya geser, dan momen maksimal yang terjadi pada lapisan aspal, berturut-turut adalah 3,83 kN/m; 1,07 kN/m dan 0,12327 kNm/m .
3. Dari gambaran bidang gaya dalamnya diketahui bahwa lapisan struktural terjadi pada lapisan AC-Base yang terletak di atas lapisan subgrade sehingga lapisan
subgrade perkerasan kurang dapat
dilindungi dengan baik.
maksimal terjadi pada lapis struktur perkerasan paling atas yaitu PBS. 2. Nilai gaya aksial, gaya geser, dan momen maksimal yang terjadi pada lapisan beton, berturut-turut adalah 3,66 kN/m; 7,94 kN/m dan 1,01
kNm/m . 3. Dari gambaran bidang gaya dalamnya diketahui bahwa struktur Perkerasan Beton Semen berfungsi sebagai lapisan struktural yang memikul beban yang bekerja di atasnya sehingga lapisan subgrade perkerasan dapat dilindungi dengan baik.
Berdasarkan hasil evaluasi pada Tabel 4.21, diketahui bahwa struktur perkerasan kaku memiliki keunggulan yang lebih baik daripada struktur perkerasan lentur dalam hal melindungi lapisan subgrade.
4.2.2 Evaluasi Hasil Analisis Struktur Perkerasan dengan Rumus Westergaard
4.2.2.1 Evaluasi Tegangan Perkerasan Kaku dengan Rumus Westergaard
Tegangan-tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan dapat diakibatkan oleh beberapa hal, salah satunya akibat pembebanan oleh roda (lalu lintas), yang terdiri dari pembebanan ujung, pembebanan pinggir, dan pembebanan tengah. Umumnya untuk daerah kritis dipilih pembebanan pinggir. Adapun rumus untuk menghitung tegangan yang diakibatkan oleh pembebanan pinggir diberikan seperti berikut. Rumus Westergaard:
18 , 0 log 75 , 0 (log ) 54 , 0 1 ( 12 , 2 , 10 2 10 - + = + a L
dimana: σ e = Tegangan maksimum yang diakibatkan pembebanan pinggir (kg/cm 2 )
P = Beban roda (kg)
Eh
Data perhitungan : P
= 2640 kg
E = 278.055,75 kg/cm 2
h = 28 cm
= 4,3433 kg/cm 3
18 , 0 20 log 75 , 0 291 , 93 (log 93
Jadi, tegangan maksimum yang disebabkan pembebanan pinggir pada perkerasan kaku sesuai rumus Westergaard adalah sebesar 643,9 kN/m 2 .
Berdasarkan Tabel 4.15 dapat diketahui bahwa nilai tegangan maksimal pada perkerasan kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION adalah sebesar 139,58
kN/m 2 , sedangkan nilai tegangan maksimal pada perkerasan kaku dengan rumus Westergaard adalah sebesar 643,9 kN/m 2 . Nilai tegangan maksimal pada
perkerasan kaku dengan PLAXIS 3D FOUNDATION jauh lebih kecil daripada nilai tegangan dengan rumus Westergaard. Hal ini mungkin disebabkan perhitungan dengan rumus Westergard tidak melibatkan parameter berat jenis ( γ), kohesi (c), dsb sehingga nilai tegangannya lebih besar atau pemodelan yang dilakukan dengan program PLAXIS 3D FOUNDATION masih belum tepat atau memang output tegangan dari PLAXIS 3D FOUNDATION memberikan taksiran tegangan yang kecil (under estimate) pada struktur perkerasan kaku.
merata/tidak seragam.
merata/seragam.
lendutan yang terjadi di bawah 3. Lendutan yang terjadi masih dalam 3. Lendutan yang terjadi masih dalam strukur perkerasan kaku lebih kecil
batas yang diijinkan dan aman.
batas yang diijinkan dan aman.
daripada struktur perkerasan lentur. Hal ini menunjukkan bahwa stabilitas struktur perkerasan kaku lebih baik dibandingkan dengan struktur perkerasan lentur mengingat pola distribusi lendutan yang terjadi relatif merata dan seragam. Dengan demikian struktur perkerasan kaku lebih cocok dilaksanakan.
2 Tegangan 1. Tegangan maksimal yang terjadi 1. Tegangan maksimal yang terjadi Tegangan yang terjadi pada tanah (PLAXIS
pada tanah dasar adalah 22,84 dasar di bawah kedua struktur FOUNDATION)
3D pada tanah dasar adalah 23,39
kN/m 2 .
perkerasan tidak melampaui daya 2. Pola distribusi tegangan relatif tidak 2. Pola distribusi tegangan relatif dukung tanah, sehingga kuat dan
kN/m 2 .
merata.
merata.
aman. Nilai tegangan yang terjadi di 3. Tanah dasar kuat dan aman dalam 3. Tanah dasar kuat dan aman dalam bawah strukur perkerasan kaku lebih
mendukung struktur perkerasan yang
mendukung struktur perkerasan kecil daripada struktur perkerasan
ada di atasnya.
yang ada di atasnya.
lentur. Hal ini menunjukkan bahwa stabilitas struktur perkerasan kaku
lebih baik dibandingkan dengan struktur perkerasan lentur mengingat
pola distribusi tegangan yang terjadi relatif merata dan seragam. Dengan demikian struktur perkerasan kaku lebih cocok dilaksanakan.
2. Nilai gaya aksial, gaya geser, dan
2. Nilai gaya aksial, gaya geser, dan struktur perkerasan kaku memiliki
momen maksimal yang terjadi pada
momen maksimal yang terjadi pada keunggulan yang lebih baik dalam
lapisan aspal beton, berturut-turut
lapisan beton, berturut-turut adalah hal melindungi lapisan subgrade
adalah 3,83 kN/m; 1,07 kN/m dan
3,66 kN/m; 7,94 kN/m dan 1,01 karena gaya dalam maksimal terjadi
0,12327 kNm/m .
kNm/m .
pada lapis struktur perkerasan paling
3. Dari gambaran bidang gaya atas, sehingga lapisan subgrade
dalamnya diketahui bahwa lapisan