ANALISIS LENDUTAN, MOMEN, DAN GAYA LINTANG PADA SISTEM PELAT TERPAKU DENGAN MENGGUNAKAN SAP 2000

Vicie Puspasari, Prof. Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng., DEA.

2013 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kerusakan pada perkerasan pelat seringkali diakibatkan oleh deformasi tanah dasar yang mengakibatkan penurunan atau kenaikan tanah dasar yang tidak seragam. Penurunan atau kenaikan tanah dasar yang tidak seragam mengakibatkan terjadinya rongga antara tanah dasar dan perkerasan pelat. Sistem pelat terpaku cocok digunakan untuk perkerasan yang tanah dasarnya dipengaruhi oleh penurunan yang tidak seragam, karena sistem pelat terpaku didukung oleh tiang-tiang yang bersifat menyatu dengan pelat beton. Tiang yang menyatu dengan pelat beton selain menaikkan daya dukung, juga menjaga kontak yang baik antara perkerasan dengan tanah dasar. Dalam analisisnya, sistem pelat terpaku selama ini lebih merujuk pada analisis pelat tanpa tiang, tiang-tiang yang dipasang untuk mendukung pelat hanya dianggap menambah nilai modulus reaksi tanah dasar tanpa dilakukan pemodelan bentuk tiang. Penelitian ini dimulai dengan uji beban pelat dengan pelat berukuran Ø10 cm dan 10 cm x 10 cm dengan tiang 15 cm untuk mendapatkan nilai k pada tanah pasir. Pengujian selanjutnya adalah uji lendutan pembuatan model benda uji berupa sistem pelat terpaku yang didukung 4 dan 8 tiang masing-masing untuk pelat 40 cm x 10 cm dan 80 cm x 10 cm dengan panjang tiang 15 cm. Untuk memvalidasi model fisik sistem pelat terpaku, model elemen hingga dibuat dengan tiga variasi model yang berbeda menggunakan SAP 2000. Model fisik sistem pelat terpaku skala laboratorium divalidasikan dengan model elemen hingga sistem pelat terpaku dengan cara membandingkan hasil lendutan yang terjadi pada kedua model. Model elemen hingga sistem pelat terpaku skala laboratorium yang paling mendekati hasil pengamatan dikembangkan menjadi model elemen hingga sistem pelat terpaku skala sesungguhnya di lapangan dengan ukuran pelat 7,5 m x 2,5 m, tebal pelat 12, 15, 17, dan 20 cm dengan beton K-350, dan tiang berukuran panjang 1,5 m, diameter 0,2 m, dengan jarak antar tiang 1 m. Model elemen hingga sistem pelat terpaku skala penuh mengamati pengaruh nilai koefisien reaksi tanah dasar vertikal (kv), pengaruh posisi pembebanan, dan perbedaan sistem pelat terpaku dengan pemakaian penghalang kelembaban vertikal (koperan) pada bagian tepi. Hasil penelitian menunjukkan uji beban pelat lingkaran lebih mendekati daripada pelat bujursangkar dalam hal input untuk simulasi model elemen hingga skala laboratorium dengan SAP 2000. Hasil simulasi berupa variasi pemodelan yang paling mendekati model pelat terpaku adalah model elemen hingga menggunakan tiang dengan spring kt,kh,kv pada tiang serta kv pada pelat. Pemodelan elemen hingga skala penuh sistem pelat terpaku mengamati pengaruh modulus reaksi tanah dasar (kv), posisi beban, dan penggunaan koperan pada lendutan, momen, dan gaya lintang pada pelat. Berdasarkan simulasi didapat hasil lendutan, momen, dan gaya lintang semakin kecil untuk nilai modulus reaksi tanah dasar (kv) semakin besar. Penggunaan koperan memberikan nilai reduksi rata-rata pada hasil simulasi lendutan sebesar 31%, momen sebesar 43%, dan gaya lintang sebesar 25% untuk posisi beban di tepi pelat dikarenakan nilai lendutan untuk beban tepi sangat besar dibanding posisi lainnya kemudian semakin mendekati tengah pelat, pengaruh koperan berangsur-angsur semakin kecil.

Damage to the pavement is often caused by the deformation of ground resulting in uneven decrease or increase of ground. Uneven decrease or increase of ground causes the cavity between the grounds and slab. Nailed slab system is suitable for pavement with the ground influenced by the uneven decrease, because the nailed slab system is supported by piles that are attached with the concrete slab. Piles attached to a concrete slab besides raising the supporting capacity, it also maintains good contact between the pavement and its ground. In its analysis, the existing nailed slab refers to the analysis of plates without piles, the piles installed to support the slab is considered only adds the value of the modulus of subgrade without piles shape modeling. This study was begun by a plate load test with the size of Ø10 cm and 10 cm x 10 cm with 15 cm piles to get the value of k in the sand. The next test was deflection test modeling of specimen in a form of nailed slab systems supported by 4 and 8 piles each for 40 cm x 10 cm and 80 cm x 10 cm slab with 15 cm length pile. To validate the physical systems model of nailed slab, finite element models were made with three different variations of the model using SAP 2000. Physical model of a laboratory –scale nailed slab system was validated by finite element of nailed slab system by comparing the results of deflection that occurs in both models. Finite element of a laboratory –scale nailed slab system closest to the observations was developed into a finite element model of nailed slab full-scale systems in the field with a slab size of 7.5 m x 2.5 m, slab thickness as 12, 15, 17, and 20 cm with concrete of K-350, and pile length as 1.5 m , a diameter as 0.2 m , the distance between piles as 1 m . The finite element model of a nailed slab full-scale system observe the effect of the coefficient of vertical subgrade reaction (kv), the effect of loading position, and the difference nailed slab system with the use of a vertical barrier wall on the edges . The results showed that circle shape of plate loading test was closer than a square plate in terms of the input to the finite element model simulations of laboratory scale using SAP in 2000. The results of simulation in the form of modeling variations that closest to the nailed slab system models is finite element model using a pile with the spring kt,kh,kv on pile and kv on the slab . Finite element modeling of full-scale nailed slab system observe the effect of modulus of subgrade reaction (kv) , the position of the load, and the use of vertical barrier wall on deflection , moments , and shear force on the slab. Based on the simulation it was obtained the deflection, moment, and shear force was decrease as the value of the modulus of subgrade reaction (kv) increases. The use of vertical barrier wall give an average reduction value in the stimulation of the deflection as 31 %, moment as 43% and shear force as 25 % for load position at the edge of the slab due to the deflection values of the edge load was very high compared to the other position and then getting closer to the middle of the slab, vertical barrier wall influence was gradually getting smaller.

Kata Kunci : sistem pelat terpaku, modulus reaksi tanah dasar, elemen hingga