jbptitbpp gdl ariefibrya 33982 3 2005ts 2

7/24/2019 Jbptitbpp Gdl Ariefibrya 33982 3 2005ts 2

1/24

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Perencanaan Bandara Udara

Sistem bandar udara terdiri dari dua bagian yaitu sistem sisi udara (air side) dan sistem

sisi darat (land side). Sistem air sidesuatu bandar udara terdiri dari : runway, taxiwaydan

apron, seperti ditunjukkan pada Gambar II.1 berikut ini :

Gambar II.1Air sidelapangan terbang

Runway merupakan tempat pesawat udara untuk melakukan take off dan landing, oleh

karena itu hal-hal yang perlu dipertimbangkan di dalam desain geometrik runwaymeliputi :

ukuran panjang runway, lebar runway dan jarak penglihatan. Untuk perhitungan panjang

runway, digunakan suatu standar yang disebut Aeroplane Reference Field Length (ARFL).

ARFLadalah panjang runwayminimum yang dibutuhkan untuktake off (ICAO,1999). Setiap

pesawat udara mempunyai ARFL yang berbeda yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya.

Pesawat udara dengan jenis yang sama akan memerlukan panjang runwayyang berbeda kalau

lokasi geografis, ketinggian dari muka laut, kondisi atmosfir dan runway tersebut berbeda.

Taxiwayadalah jalur untuk pergerakan pesawat udara dari runwayke aprondan sebaliknya

atau dari runway ke hanggar pemeliharaan. Taxiway diatur sedemikian sehingga pesawat

udara yang baru saja landing tidak mengganggu pesawat udara lain yang sedang menuju

runway. Bandar udara yang sibuk perlu dibuat parallel taxiway selain rapid exit taxiway.

Taxiway harus bisa digunakan oleh pesawat udara untuk secepatnya keluar dari runway,

sehingga runwaydapat digunakan landingoleh pesawat udara lain tanpa menunggu lama.

3


2/24

4

Apronmerupakan tempat pesawat udara parkir, menurunkan dan menaikkan penumpang,

pengisian bahan bakar dan aircraft service seperti catering. Luas apron direncanakan

berdasarkan berat dan jenis pesawat udara yang akan parkir di apronpada jam tersibuk (peak

hour).

II.2. Karakteristik Pesawat Terbang

Karakteristik pesawat udara sangat menentukan desain perkerasan dan fasilitas suatu

bandar udara. Karakteristik pesawat udara yang menjadi acuan dan pertimbangan desain

suatu bandar udara meliputi : berat pesawat udara, dimensi pesawat udara, dan konfigurasi

sumbu roda pesawat udara.

II.2.1. Berat pesawat udara

Berat atau bobot pesawat udara pada saat take offdan landingsangat penting diketahui

karena bobot pesawat udara merupakan salah satu faktor utama dalam menentukan panjang

runway dan tebal struktur perkerasan. Beberapa macam bobot pesawat udara yang

berhubungan dengan operasi penerbangan antara lain :

Operating Weight Empty(OWE) yaitu bobot dasar pesawat, termasuk air crewdan semua

peralatan yang diperlukan untuk penerbangan, tetapi tidak termasuk payloaddan bahan

bakar.

Pay Load yaitu meliputi bobot penumpang dan bagasinya, serta barang muatan seperti

paket kiriman.

Zero Fuel Weightadalah bobot pesawat udara tanpa bahan bakar (OWE+payloads)

Maximum Ramp Weight adalah bobot pesawat udara (MTOW+fuel) pada saat

menghidupkan mesin (start up) di apronhingga menuju ke runwaysebelumtake off

Maximum Take Off Weight (MTOW) adalah bobot pesawat udara maksimum

(OWE+fuel+reserve fuel+payloads) yang diijinkan pada saat take off.

Maximum Landing Weight (MLW) adalah bobot pesawat udara (OWE+fuel+reserve

fuel+payloads) yang diijinkan pada saat landing

II.2.2 Dimensi pesawat udara

Dimensi pesawat udara menentukan ukuran apron pesawat udara, lebar runway,

taxiway,dan jarak antara runway dan taxiway. Dimensi pesawat udara meliputi wingspan,

length, height, wheel base, wheel tread danturning radius.


3/24

5

Wingspan adalah panjang sayap pesawat udara, diukur dari ujung sayap kiri sampai ujung

sayap kanan.

Length adalah panjang badan pesawat udara, diukur dari ujung hidung (nose) sampai

ujung ekor (tail) pesawat udara. Height adalah tinggi pesawat udara, diukur dari permukaan perkerasan sampai bagian

tertinggi dari pesawat udara (ekor).

Wheel Baseadalah jarak antara as roda depan (nose gear) sampai as roda utama (main

gear).

Wheel Treadadalah jarak antara as roda utama kiri dan as roda utama kanan.

Turning radius adalah jari-jari minimum yang bisa dicapai pesawat udara pada saat

membelok di atas permukaan perkerasan.

II.2.3. Konfigurasi roda pesawat udara

Konfigurasi roda pesawat udara mempengaruhi penyaluran beban pesawat udara ke

perkerasan. Berat pesawat udara didistribusikan ke perkerasan melalui roda depan atau roda

hidung (nose gear) dan roda utama (main gear). Main gearmenerima hampir seluruh beban

pesawat udara, 95 % berat pesawat udara dibebankan pada main gear, sedangkan sekitar 5 %

sisanya diterima oleh nose gear(ICAO, 1983). Oleh karena itu main geardigunakan sebagaipedoman dalam menentukan tebal perencanaan perkerasan. Konfigurasi roda pesawat udara

terdiri dari : roda tunggal (single wheel), roda ganda (dual wheel), roda tandem ganda (dual

tandem) dan complex configuration (double dual tandem) (ICAO, 1983).

Berbagai konfigurasi roda pesawat terbang ditunjukkan pada Gambar II.2 berikut ini :

Single wheel

0

0..........................0

Dual wheel

00

00........................00

00

00 00

00 00

Dual tandem wheel


4/24

6

Complex configuration

Pada B -747

00

00 00

00 00

00 00

00 00

SL1

SL2

Pada DC 10

00

00 00

00 00

00 00

Single DualWheel Dual tandem

Keterangan :

S = Jarak antara pusat contact areaof dual wheels

ST= Jarak antara pusat roda tandem

SL1, SL2 = Jarak antara kaki (leg span)

SD= Jarak antara pusat contact areadiagonal roda dengan persamaan SD= (S2+ST

2)

Gambar II.2 Konfigurasi roda pesawat udara

Struktur perkerasan menerima beban pesawat udara seluas contact area roda

pesawat udara terhadap perkerasan dengan radius of contact tergantung pada beban roda.

Radius of contact ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Horonjeff, 1975) :

q

Pa= ... (2.1)

dimana : a = radius of contact

P = total beban pada roda

q= tekanan ban (tire pressure)(diasumsikan sama dengan contact pressure)

ST

SSD


5/24

7

Contact Pressure= Gear load / ((Contact Area) x ( Number of Wheels)) . . (2.2)

II.3. Struktur Perkerasan Kaku

Struktur perkerasan kaku terdiri dari : tanah dasar, lapisan pondasi dan perkerasan kaku

yang berfungsi untuk menahan beban pesawat udara. Material yang menjadi bagian dari

struktur perkerasan harus didasarkan atas hasil pengujian di laboratorium.

II.3.1 Tanah dasar

Tanah dasar (subgrade) merupakan faktor yang terpenting dalam struktur perkerasan

karena harus menahan beban-beban yang berada pada permukaan perkerasan. Fungsi

perkerasan adalah untuk menyebarkan beban ke tanah dasar, sehingga makin besar

kemampuan tanah dasar untuk memikul beban, tebal perkerasan yang dibutuhkan adalah

semakin kecil.

Subgrade harus dipadatkan agar diperoleh stabilitas daya dukung yang cukup dan

seragam. Hasil pengujian daya dukung lapisan subgrade dinyatakan dengan California

Bearing ratio(CBR) dan modulus reaksi tanah dasar (k). Modulus k dapat ditentukan dari

pengujian pembebanan pelat (plate bearing test) dengan metoda pengujian AASHTO

T222-81 untuk perkerasan lentur maupun kaku.

Kekuatan daya dukung subgrade untuk perencanaan perkerasan lentur dinyatakan

dengan nilai CBRsedangkan kekuatan daya dukungsubgradeuntuk perencanaan perkerasan

kaku menggunakan nilai modulus reaksi tanah dasar k. Pendekatan nilai kdari berbagai jenis

tanah ditunjukkan pada Tabel II.1.

Tabel II.1 Nilai kterhadap bahan pondasi

Keterangan mengenai bahan pondasi k

Sangat jelek < 150

Sedang sampai baik 200 250

Sangat baik > 300

(PCA, Engineering bulletin, 1973)

Nilai k yang diperoleh dari pengujian di laboratorium merupakan perbandingan beban

(MN/m2) dengan penurunan dari plate bearing (meter atau inch). Nilai k ditulis dengan

satuan MN/m3atau pci (pound percubic inch).


6/24

8

II.3.2 Lapisan pondasi bawah

Lapisan pondasi bawah (sub-base) terdiri dari material kerikil (granular) dan batu

pecah dengan gradasi baik. Lapisan sub-base berfungsi untuk mengatasi dan mengurangi

terjadinya pumping, meningkatkan daya dukung lapisan subgrade sehingga harga k yang

meningkat akan mengurangi ketebalan perkerasan yang diperlukan, dan menyediakan

permukaan yang rata untuk pelat beton.

Untuk meningkatkan nilai k pada perkerasan kaku dan lentur diperlukan stabilisasi

lapisan sub-base. Perhitungan nilai k untuk stabilisasi lapisan sub-base dapat dilihat pada

Gambar II.3 (ICAO, 1983).

Gambar II.3 Pengaruh stabilisasi lapisansub-baseterhadapmodulus subgrade

II.3.3 Perkerasan kaku

Faktor-faktor yang menentukan tebal perkerasan kaku antara lain : jumlah

keberangkatan tahunan pesawat udara (annual departure), umur desain (design life), jenis

dan karakteristik pesawat udara serta kondisisubgradedan lapisansub-base.

FAA memperbolehkan perubahan tebal perkerasan pada permukaan yang berbeda,

antara lain : Pertama, tebal penuh Tdiperlukan di tempat yang akan digunakan oleh pesawat

udara yang akanberangkat seperti apron, taxiway dan runway. Kedua, tebal perkerasan 0,9Tdiperlukan di jalur yang akan digunakan oleh pesawat udara yang landing, seperti belokan


7/24

9

runway dengan kecepatan tinggi. Ketiga, tebal perkerasan 0,7T diperlukan di jalur yang

jarang dilalui pesawat udara, seperti di tepi (edge), taxiwaydan runway.

II.4 Beban Roda Tunggal Ekivalen (ESWL)

Beban roda tunggal dapat dianggap ekivalen dengan beban roda banyak, konsep beban

roda tunggal dikenal dengan istilah equivalent single wheel load (ESWL). Bidang kontak

ESWLini sama dengan bidang kontak dari salah satu susunan roda banyak (multiple wheel).

ESWLditetapkan sebagai beban pada roda tunggal yang menyebabkan nilai parameter yang

sama.

ESWLumumnya digunakan untuk keperluan desain/evaluasi struktur perkerasan pesawat

udara. Secara umumESWLadalah beban roda tunggal ekivalen yang dapat mengakibatkan

tegangan lentur (regangan atau lendutan) di dalam perkerasan yang besarnya sama dengan

yang diakibatkan oleh beban yang sesungguhnya bekerja pada roda pesawat udara tertentu

yang sedang beroperasi. Pada metoda ICAO,ESWLyang digunakan untuk perhitungan nilai

ACNadalah beban roda tunggal ekivalen dengan tekanan roda standar 1,25 MPa pada kondisi

tanah dasar standar (20, 40, 80 dan 150 MN/m3) dan tebal perkerasan model, sehingga

tegangan lentur standar yang terjadi di dalam perkerasan adalah 2,75 MPa. NilaiESWLpada

metoda ICAO diperoleh setengah kali nilaiACN(1/2ACN) pesawat udara (ICAO, 1983).

II.5 Sifat-Sifat Beton

Metoda ICAO menetapkan ketentuan untuk angka poisson () dan modulus elastis (E)

yaitu untuk angka poissonadalah 0,15 dan Enormalnya sekitar 25.000 sampai 30.000 Mpa

(ICAO,1983). Eadalah rasio dari tegangan normal tarik atau tekan terhadap regangan yang

bersangkutan di bawah batas proporsional dari material. Prosedur pengujian nilai Edan

beton dapat dibaca pada ASTM-C469 (1992). Data yang diperoleh dari hasil laboratorium

pada pengujian nilaiE menggunakan persamaan rumus sebagai berikut :

E = (S2-S1) / (2 0.000050) ... (2.3)

dimana :

S2 = tegangan menurut 40% dari beban pokok (ultimate load) atau nilai tegangan

menurut umur dan berat beton

S1 = tegangan menurut regangan tarik

2 = regangan tarikAngka Poissondiperoleh dari persamaan rumus :


8/24

10

= (t2 t1) / (t1 0.000050)... (2.4)

dimana :

=poissons ratio

t2 = regangan tekan dari midheighttegangan S2

t1= regangan tekan dari midheighttegangan S1

Angkayang sering digunakan adalah 0,15 ((ICAO, 1983) dan (Yoder, 1975)).

II.5.1 Kuat lentur (Flexural strength)

Beban pesawat udara pada perkerasan kaku menghasilkan tegangan tekan (compressive

stress) dan kuat lentur (flexural strength). Flexural strengthdiperoleh dari hasil pengujian

modulus keruntuhan (modulus of rupture). Modulus of rupture diperoleh dari persamaan

rumus :

2bd

PLMR= .....(2.5)

dimana :

MR =Modulus of rupturebeton MN/m2atau psi

P = Beban maximum yang menghasilkan keruntuhan beton MN atau lb

L = Panjang bentang antara dua tumpuan m atau inchi

b = Lebar bentang contoh pada titik terjadi kehancuran beton

d = Tebal bentang contoh pada titik terjadi kehancuran beton

Prosedur pengujiannya bisa dibaca pada ASTM C-78. TestModulus of rupture dibuat pada

beton dengan umur 7, 14, 28, dan 90 hari. Hasil test 90 hari dipilih oleh FAA dan PCA

sebagai flexural strength desain untuk perkerasan kaku dalam perencanaan bandar udara.

Flexural strengthberhubungan dengan umur beton, bila kita tidak punya hasil test flexural

strengthumur 90 hari dianjurkan memakai 110% x hasil pengujian beton umur 28 hari untuk

desain perkerasan kaku. Pengalaman menunjukkan bahwa beton dengan modulus of rupture

600 psi (4,14 MN/m2) sampai 700 psi (4,83 MN/m2) pada umur 28 hari, akan menghasilkan

perkerasan dengan biaya yang paling ekonomis (Yoder, 1975). Hubungan antara flexural

strengthdan compressive stressyang biasa digunakan dalam desain perkerasan ditunjukkan

pada persamaan rumus sebagai berikut.

MR = K fc................... (2.6)

dimana :


9/24

11

MR = modulus of rupture(flexural strength)

K = konstanta 8,10 atau 9,2 tergantung berbagai parameter

Fc = kuat tekan beton (psi)

Meskipun diberikan persamaan 2.6, desain perkerasan kaku harus berdasarkan hasil

pengujian modulus of rupture.

II.5.2 Penerapan konsep kelelahan (fatigue)

Prosedur kelelahan (fatigue) yang dikembangkan oleh PCA diterapkan pada

perencanaan dan evaluasi perkerasan Bandar udara yang melayani berbagai jenis pesawat

udara dengan berbagai konfigurasi roda.

Untuk mendapatkan working stressbiasanya modulus of rupturebeton dibagi dengan

faktor keamanan (safety factor). Kerusakan beton akibat repetisi beban pesawat udara

ditentukan oleh Stress Rasio yaitu perbandingan antara tegangan (stress) yang terjadi

dengan modulus of rupture. Hubungan antara stress ratio dan repetisi beban ijin dapat dilihat

pada Tabel II.2(NAASRA, 1987).

Tabel II.2 Rasio Tegangan (stress) dan Pengulangan Beban ijin

Stress Ratio* Pengulangan yang diperbolehkan Stress Ratio Pengulangan yang diperbolehkan

0,51 400.000 0.69 2.5000.52 300.000 0.70 2.000

0.53 240.000 0.71 1.500

0.54 180.000 0.72 1.100

0.55 130.000 0.73 850

0.56 100.000 0.74 650

0.57 75.000 0.75 490

0.58 57.000 0.76 360

0.59 42.000 0.77 270

0.60 32.000 0.78 210

0.61 24.000 0.79 160

0.62 18.000 0.8 120

0.63 14.000 0.81 90

0.64 11.000 0.82 70

0.65 8.000 0.83 50

0.66 6.000 0.84 40

0.67 4.500 0.85 30

0.68 3.500


10/24

12

Menurut PCA, penerapan fatigue digunakan antara lain : untuk volume lalu lintas

pesawat udara campuran (mix traffic), evaluasi kapasitas perkerasan untuk melayani volume

lalu lintas pesawat udara di masa depan atau kapasitas perkerasan untuk memikul sejumlah

beban lebih (over load) dan evaluasi pengaruh pesawat udara di masa depan dengan berbagai

konfigurasi roda. Darter dan Barenberg (1977) menuliskan hubungan antarastress ratiodan

repetisi ijin ke dalam persamaan rumus (perkerasannya tidak dilakukan pemeliharaan)

sebagai berikut :

=

c

Lijin

SN

61,1761,16log ...(2.5)

dimana :

Nijin = Repetisi ijin

=Flexural stress

Sc =Modulus rupture

Portland Cement Concretememberikan juga hubungan antara stress ratio dan repetisi ijin

(perkerasannya tidak dilakukan pemeliharaan) dalam persamaan berikut ini :

=

c

Lijin

SN

61,1761,17log . (2.6)

sedangkan menurut Portland Cement Association (Packard dan Tayabji,1985), hubungan

antarastress ratio dan repetisi ijindituliskan ke dalam persamaan rumus sebagai berikut :

untuk: 55.090

MR

L

=

90

077.12737.11)(logMR

N Lijin

55.045.0 90


11/24

13

dijumlahkan. Bila jumlahnya < 100 % maka perkerasan tidak akan runtuh di akhir masa

layannya, sebaliknya jika melebihi 100 % maka perkerasan akan runtuh. Rumus perhitungan

total kerusakan retak lelah (fatigue) dituliskan sebagai berikut :

total kerusakan retak lelah =( )( )

%100**

iijin

itahunan

i N

Nn 100% .................... (2.10)

dimana: i = masing-masing jenis pesawat udara

n = masa layan rencana (tahun)

Ntahunan = volume keberangkatan tahunan (pesawat udara/tahun)

Nijin = jumlah repetisi beban yang diijinkan (pesawat udara)

II.6 Tegangan di Dalam Perkerasan Kaku

Tegangan di dalam perkerasan kaku terbagi atas tegangan akibat beban roda, akibat

perbedaan temperatur dan kelembaban, dan tegangan akibat gesek. Tegangan yang terjadi di

dalam beton tersebut akan mempengaruhi desain struktur perkerasan.

II.6.1 Tegangan akibat beban roda

Metoda untuk menentukan tegangan (stress) pada beton biasanya digunakan adalah

metoda Wastergaard. Wastergaard menganggap bahwa slab beton yang terletak di atas

subgrade akan elastis hanya pada arah vertikal saja. Penurunan subgrade yang terjadi

ditunjukkan pada persamaan rumus :.

=

pk ........(2.11)

dimana :

k = modulussubgrade(MN/m3atau pci)

p = beban (MN/m2)

= lendutan pada slab beton (m)

Analisa Wastergaard digunakan untuk mengevaluasi stress dan penurunan di dalam

slab beton, akan tetapi tidak bisa digunakan untuk menentukan stress dan penurunan lapisan

pondasi. Analisa Wastergaard pada perkerasan lapangan terbang adalah untuk menghitung

stress dan penurunan pada bagian dalam slab beton dan bagian tepi slab beton atau padajoint.

Untuk menentukan tegangan pada perkerasan kaku, digunakan gambar chartyang dibuat oleh

Pickett dan Ray (Huang, 2004)


12/24

14

II.6.2 Tegangan akibat perbedaan temperatur dan kelembaban

Apabila permukaan di atas dan bawah pada beton mempunyai temperatur yang

berbeda, pelat cenderung melenting atau melengkung yang dikenal dengan istilah tegangan

tekuk (curling) dan lenting/lengkung (warping). Apabila pelat itu ringan dan dapat berubah

bentuknya secara bebas, tidak akan terjadi tegangan lenting. Tegangan lenting ditimbulkan

oleh perlawanan pelat (akibat beratnya) terhadap perubahan bentuk.

Tegangan lenting juga dapat ditimbulkan oleh perbedaan kelembaban antara

permukaan atas dan bawah. Karena permukaan atas cenderung lebih cepat kering daripada

permukaan bawah, maka makin besar kelembaban makin besar kecenderung pelat untuk

memanjang. Pada kenyataannya tegangan lenting jarang dijumpai, namun demikian untuk

menghindari terjadinya tegangan lenting maka pengecoran beton tidak dibuat panjang tetapi

memotong pengecoran pada jarak-jarak tertentu dengan menggunakanjoint.

II.6.3 Tegangan akibat gesek

Perubahan temperatur mempengaruhi perubahan panjang slab beton. Bila slab beton

mengembang maka setengah panjang slab beton bergerak ke arah tepi, gerakannya dari

tengah slab ke arah tepi bebas. Begitu sebaliknya pada waktu slab beton menyusut, gesekan

antara pondasi dan slab beton akan menahan gerakan ini, maka timbul tegangan di dalam slab

beton. Besarnya tegangan dalam beton akibat gaya gesek ditentukan dengan persamaan

rumus :

d

WflTe

24= .... (2.12)

dimana : Te = tegangan akibat gaya gesek, psi

W = berat slab dalam psf (pound square feet)

f = koefisien rata-rata tahanansubgradedianggap 1,5

L = panjang slab, ft

d = tebal slab, in

II.7 Joint

Joint/sambungan dibuat pada perkerasan kaku, agar beton bisa mengembang dan

menyusut (shrinkage) sehingga meringankan/mengurangi terjadinya tegangan lentur (flexural

stress) akibat gesekan, perubahan temperatur dan perubahan kelembaban. Joint

dikategorikan menurut fungsinya yaitu : expansion joint, construction jointdancontractionjoint.


13/24

15

II.7.1 Expansion joint

Sambungan jenis ini dimaksudkan untuk memberikan kesempatan pada pelat untuk

mengembang akibat naiknya temperatur melampaui suhu pelaksanaan di lapangan, sehingga

terhindar dari tegangan tekan tinggi (high compressive stress) yang bisa menyebabkan slab

beton menjadi melengkung. U.S. Army Corp of Engineer menyarankan untuk membuat

expansion jointjika tebal perkerasan kurang dari 250 mm (10 inchi) dan betonnya dicor pada

musim dingin. Jika expansion joint harus dibuat maka dilengkapi dengan tulangan yang

disebut dowel bar.

II.7.2 Construction joint

Terdapat dua macam bentukconstruction joint,yaitu memanjang dan melintang yang

diuraikan sebagai berikut : Construction joint arah memanjang adalah terdapat pada tepi

setiap jalur pengecoran yang menggunakan tie bar dengan jarak-jarak tertentu pada

construction joint arah memanjang. Construction joint melintang adalah sambungan arah

melintang yang diperlukan pada akhir pengecoran atau apabila pengecoran diperhitungkan

akan berhenti selama setengah jam sambungan melintang. Construction jointarah melintang

menggunakan dowelsebagai sambungan arah melintang

II.7.3 Contraction joint

Tegangan susut terjadi karena penyusutan (shrinkage) beton akibat perubahan

temperatur kelembaban. Pada slab beton yang tidak dibuat contraction joint akan terjadi

retakan secara randompada seluruh permukaan perkerasan. Contraction jointdibuat dengan

membuat alur pada beton dengan alat potong beton (sawed groove) atau ketika mengadakan

pengecoran.

II.8 Metoda ICAO

Perencanaan perkerasan kaku berdasarkan analisa wastergaard yaitu pembebanan di

tengah (interior) slab beton. Pada tegangan akibat beban di bagian tepi (edge) dikurangi

25 % untuk transfer beban (transfer load) melewati sambungan. Wastergaard menganalisa

roda tunggal (single wheel), roda ganda (dual wheel) maupun roda double dual tandemhanya

di bagian tepi sebagai tegangan maksimum.

Keberangkatan tahunan (annual departure) berbagai tipe pesawat udara dibutuhkan

untuk mendesain perkerasan. Informasi mengenai pengoperasian pesawat udara tersedia di


14/24

16

perencanaan bandar udara (airport master plan), sistem perencanaan bandar udara nasional

dan statistik aktivitas bandar udara dan FAA aktivitas lalu lintas udara.

II.8.1. Keberangkatan tahunan ekivalen

Perhitungan annual departureyang dimaksud adalah nilai annual departurepesawat

udara desain (design aircraft) dan pesawat udara lainnya yang akan menggunakan bandar

udara yang bersangkutan setelah dikonversi ke dalam annual departurepesawat udara desain.

Proses pengkonversian nilai annual departureini mempertimbangkangross aircraftpesawat

udara dan main gear type(ICAO, 1983).

Perkiraan annual departure dari berbagai tipe pesawat udara menghasilkan jumlah

pesawat udara dengan konfigurasi roda yang berbeda. Tipe pesawat udara yang

menghasilkan tebal perkerasan terbesar adalah pesawat udara desainnya. Pesawat udara

desain tidak perlu diambil dari pesawat udara terberat dalam perkiraan (ICAO,1983).

Pesawat udara mempunyai tipe main gear dan berat yang berbeda, pengaruh dari

konfigurasi roda dan berat pesawat udara harus dihitung dalam pesawat udara desain. Perlu

diingat bahwa semua tipe pesawat udara dikonversikan ke tipe roda main gear yang sama

dengan tipe roda pesawat udara desain karena tidak praktis untuk membuat kurva grafik

setiap main gear type (ICAO, 1983). Faktor konversi yang digunakan untuk penyesuaian tipe

roda pendaratan pesawat udara desain dapat dilihat pada Tabel II.3.

Tabel II.3 Faktor-faktor untuk mengubah keberangkatan tahunan pesawat udara menjadi

keberangkatan tahunan ekivalen pesawat udara desain

Poros roda pendaratan

utama pesawat sebenarnya

Poros roda pendaratan utama

pesawat desain

Pengali untuk keberangkatan

sebenarnya untuk mendapatkan

keberangkatan ekivalen

Roda Tunggal Roda GandaTandem Ganda

0,80,5

Roda Ganda Roda Tunggal

Tandem Ganda

1,3

0,6

Tandem Ganda Roda Tunggal

Roda Ganda

2,0

1,7

DoubleTandem Ganda Roda Ganda

Tandem Ganda

1,7

1,0

Sumber : ICAO Aerodrome Design Manual, 1983


15/24

17

Setelah pesawat terbang dikelompokkan ke dalam konfigurasi roda pendaratan yang

sesuai atau sama dengan pesawat udara desain, kemudian dikonversi ke keberangkatan

tahunan ekivalen (equivalent annual departure) dengan menggunakan persamaan 2.13.

2/1

1

221 loglog

=W

WxRR ........ (2.13)

dimana : R1 = Keberangkatan tahunan ekivalen pesawat udara desain

R2 = Keberangkatan tahunan yang dikonversi ke dalam main gear pesawat

udara desain

W1 = Beban roda pesawat udara desain

W2 = Beban roda pesawat udara

Beban roda W2 adalah 95 % dari gross weight pesawat udara diasumsikan ditumpu

oleh main gear. Beban roda (W2) pesawat udara berbadan lebar diasumsikan memiliki berat

300.000 lb pada perhitungan equivalent annual departures(ICAO,1983). Setelah equivalent

annual departuresditentukan, desain harus diproses menggunakan kurva desain yang tepat

untuk pesawat udara desain.

II.8.2 CoveragePengaruhfatigueakibat repetitionbeban pesawat udara, dinyatakan dengan coverage.

Untuk memperoleh nilai coverage adalah mengalikan annual departure dengan 20 dan

membaginya dengan pass to coverage ratio (ICAO,1983). Pass to coverage ratio untuk

berbagai tipe roda pesawat udara ditunjukkan pada Tabel II.4.

Tabel II.4 Pass to coverage ratiountuk berbagai tipe roda

Tipe roda / Jenis pesawat Rasio antara keberangkatan

tahunan dengan coverage

Roda tunggal 5,18

Roda ganda 3,48

Roda tandem ganda 3,68

Pesawat B-747 3,70

Pesawat DC 10-10 3,64

Pesawat DC 10-30 3,38

Pesawat L-1011 3,62

Sumber : ICAO, Aerodrome (1983)


16/24

18

II.8.3 Desain tebal perkerasan kaku landasan pesawat udara

Desain perkerasan kaku menggunakan program komputer berdasarkan pada metoda

ICAO. Metoda ICAO untuk desain perkerasan kaku menggunakan kurva desain. Kurva

desain tersebut berdasarkan pada asumsi pembebanan di tepi slab beton dan hanya untuk

tebal beton (ICAO, 1983). Tebal komponen struktur yang lain ditetapkan secara terpisah.

Prosedur desain perkerasan kaku secara manual dengan menggunakan kurva desain

pada metoda ICAO antara lain : concrete flexural strengthditetapkan menurut metoda

pengujian ASTM C-78, normalnya 90 hariflexural strengthdigunakan untuk desain.

Perencana dapat mengasumsikan 90 hari yang aman untuk umur beton sehingga akan

menjadi 10 persen lebih tinggi daripada 28 hari umur beton. Nilaiflexural strengthbeton

pada umur 28 hari dapat juga digunakan dengan mengalikan faktor 1,10 sampai 1,14.

Modulus subgrade kpada sebuah cuaca yang konstan akan mendukung perkerasan dan

material dari hasil pengujianplate bearing. Gross weightpesawat udara desain ditunjukkan

pada setiap kurva desain dan dikelompokkan menurut sumbu main gear(single wheel, dual

wheel, dual tandem), kecuali pesawat udara berbadan lebar, ditunjukkan pada kurva desain

tersendiri. Faktor keamanan metoda ICAO adalah 1,36.

II.8.4 Aircraft classification number (ACN)

ICAO menggunakan nilai ACN dan PCN (pavement classification number) untuk

melaporkan kekuatan perkerasan di bandar udara dan pesawat udara yang akan landing,

dikenal dengan istilahACN/PCN. PCN menunjukkan bahwa sebuah pesawat udara dengan

ACN yang sama atau lebih kecil dari PCN dapat beroperasi pada perkerasan tergantung

batasan tire pressure(ICAO,1983).

ACN adalah nilai yang menyatakan pengaruh sebuah pesawat udara ke perkerasan

dengan kekuatansubgradestandard. NilaiACNdapat dihitung dengan menggunakan kurva

desain atau persamaan analitis dan program komputer. Salah satu keuntungan utama adalah

ACNhanya tergantung pada jenis pesawat udara dan kekuatan subgrade. PCNmerupakan

nilai yang menyatakan daya dukung perkerasan untuk pengoperasian pesawat udara. PCN

yang dilaporkan untuk pesawat terbang ringan yaitu pesawat udara yang memiliki MTOW

(maksimum take off weight) kurang dari 5700 kg, dinyatakan dalam berat pesawat udara dan

tire pressure. Untuk pesawat udara yang lebih besar, laporan PCN berisi tentang tipe

perkerasan, kategori subgrade, kategori tire pressure, dan metoda evaluasi yang digunakan

untuk mendapatkanPCN.


17/24

19

ICAO memperbolehkan sedikit over loaddi perkerasan untuk pesawat udara dengan

ACN yang sedikit lebih besar daripada PCN yang dilaporkan (ICAO, 1983). Hal ini

memungkinkan manajemen bandar udara untuk memperkirakan kriteria operasional optimum

untuk perkerasan di bandar udara dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti volume

lalu lintas dan umur perkerasan (design life). Ketentuan dasar yang digunakan dalam

penentuan nilaiACN adalah Kategorisubgradeyaitu dalam metodaACN-PCNnilaisubgrade

standar untuk perkerasan beton ditetapkan sebagai nilai k yang dikategorikan berdasarkan :

kekuatan tinggi (high strength)kadalah 150 MN/m3 dan mewakili semua nilai kdiatas 120

MN/m3, kodenya A. Kekuatan menengah (medium strength) nilai kadalah 80 MN/m3dan

mewakili nilaikantara 60 dan 120 MN/m3, kodenya B. Kekuatan rendah (low strength) nilai

k adalah 40 MN/m3dan mewakili nilai k antara 25 dan 60 MN/m3, kodenya C. Kekuatan

sangat rendah (ultra low strength) nilai k adalah 20 MN/m3 dan mewakili semua nilai k

dibawah 25 MN/m3, kodenya D. Flexural stresspada perkerasan beton adalahflexural stress

standar pada perkerasan beton yang ditetapkan dengan nilai adalah 2,75 Mpa. Flexural

stressyang digunakan untuk desain atau evaluasi perkerasan tidak ada hubungannya dengan

flexural stress yang ditetapkan. Pengaruh tire pressure tidak terlalu penting dibandingkan

dengan beban pesawat udara dan jarak roda. Oleh karena itu, tire pressure dikategorikan

sebagai berikut : tinggi (high), tekanan tanpa batas, kode W. Menengah (medium), tekanan

dibatasi sampai 1,50 MPa, kode X. Rendah (low), tekanan dibatasi sampai 1,00 Mpa, kode

Y. Sangat rendah (very low), tekanan dibatasi sampai 0,50 MPa, kode Z.

Metoda evaluasi : Nilai ACN didefenisikan sama dengan dua kali ESWL yang dinyatakan

dalam ribuan kilogram dan tire pressure ESWL diasumsi sama dengan 1,25 Mpa

(ICAO,1983).

II.9 Metoda FAA

Perkerasan kaku untuk bandar udara terdiri dari slab beton yang diletakkan di atas

lapisan sub-basedari batu pecah atau yang distabilisasi di atas tanah dasar yang dipadatkan.

Sub-basetidak dibutuhkan pada kondisi tertentu. Pelat beton harus mencegah meresapnya air

genangan dan memberikan daya dukung yang diperlukan untuk menerima beban pesawat

udara. Sub-basememberikan daya dukung yang mantap dan merata untuk perkerasan beton.

Perencanaan perkerasan didasarkan pada berat bruto (gross weight) pesawat udara

desain dan menggunakan berat keberangkatan maksimum pesawat udara (maximum take off

weight of the aircraft). Beban pesawat udara diasumsikan 95 % gross weightdipikul oleh

roda pendaratan utama pesawat udara (main landing gear)dan 5 % dipikul oleh roda depan


18/24

20

(nose gear), (ICAO,1983). Untukannual departuremelebihi 25.000, total tebal beton harus

ditingkatkan berdasarkan Tabel II.5 di bawah ini.

Tabel II.5 Tebal perkerasan untuk annual departure> 25.000

Tingkat keberangkatan tahunan Persen dari 25000 tebaldeparture (%)

50.000 104

100.000 108

150.000 110

200.000 112

Sumber : ICAO Aerodrome Design Manual, 1983

Tipe dan geometri main landing gear pesawat udara menentukan bagaimana beban

pesawat udara didistribusikan pada perkerasan. Penyaluran beban pesawat udara berupa

gross weight pesawat udara tersebut tergantung pada dimensi roda, tipe roda, konfigurasi

roda, contact area roda dan tekanan roda. Asumsi yang digunakan untuk berbagai tipe dan

konfigurasi roda adalah : Pertama, pesawat udara beroda ganda (dual wheel), jarak antara

dual wheeluntuk pesawat udara ringan adalah 20 inci (0,51 m) (jarak antara pusat roda) dan

pesawat udara berat jaraknya antara pusat roda adalah 34 inci (0,86 m). Kedua, Pesawat

udara beroda tandem ganda (dual tandem), jarak antara roda dual tandem untuk pesawat

udara ringan adalah 20 inci (0,51 m) (jarak dual tandem) dan jarak tandem 45 inci (1,14 m).

Untuk pesawat udara berat, jarak dual tandem 30 inci (0,76 m) dan jarak tandem 55 inci

(1,40 m), untuk pesawat udara berbadan lebar seperti B-747, DC-10, dan L-1011

diasumsikan sama dengan pesawat udara berat.

Tekanan roda (tire pressure) pesawat udara bervariasi antara 75 200 psi (0,52 1,38

MPa) tergantung pada konfigurasi roda dan gross weight pesawat udara. Tire pressure

sedikit berpengaruh pada tegangan perkerasan selamagross weightpesawat udara meningkat,

diasumsikan tekanan roda maksimum 200 psi (1,38 MPa) mungkin dilewati dengan aman

jika parameter lain tidak meningkat (ICAO, 1983)

Faktor keamanan metoda FAA berbeda dengan faktor kemanan metoda ICAO. Faktor

keamanan metoda FAA ditunjukkan pada Tabel II.6 (Sumber : Yoder & Aerodrome, 1983)

Tabel II.6 Faktor keamanan metoda FAA

Annual Equivalent Departure of Critical Aircraft Factor of Safety

1200 or less 1,75

1200 to 3000 1,85

3000 to 6000 1,90

Greater than 6000 2,00


19/24

21

Metoda perencanaan menurut FAA memperhitungkan umur rencana (design life) selama 20

tahun tanpa pemeliharaan yang berarti, apabila tidak ada perubahan jenis pesawat udara yang

harus dilayani. Kurva perencanaan perkerasan yang dibuat oleh FAA berdasarkan analisa

pembebanan di interiorslab beton, analisanya menggunakan teori Watergaard.

Langkah-langkah perencanaan metoda FAA sebagai berikut : Membuat forecast annual

departure pesawat udara yang harus dilayani oleh perkerasan, menentukan main gear type

untuk setiap jenis pesawat udara, menentukan pesawat udara desain dengan prosedur :

Perkirakan harga k dari subgrade, atau subbase bila tersedia. Tentukan flexural strength

beton, gunakan data-data :flexural strength, harga k,MTOWdan ramalan annual departure,

sebagai bahan untuk menentukan tebal perkerasan yang diperoleh dari kurva desain yang

sesuai dengan masing-masing tipe pesawat udara. Kurva desain ini digunakan untuk area

yang dilalui pesawat udara melintasi joint dengan kecepatan rendah seperti pada ujung

runway, holding bay, taxiwaydan apron. Bandingkan ketebalan yang diperoleh untuk setiap

pesawat udara dengan ramalan lalu lintas. Pesawat udara desain adalah yang menghasilkan

perkerasan yang paling tebal. Main gear type pesawat udara yang bukan pesawat desain,

dikonversi ke main gear pesawat udara desain dengan menggunakan Tabel II.3. Hitung

annual departure pesawat udara desain, kemudian menghitung total equivalent annual

departure pada persamaan 2.13. Gunakan nilai :flexural strength, nilaik, MTOWpesawat

udara desain dan total equivalent annual departure, sebagai data untuk menghitung

perkerasan kaku dengan kurva desain yang sesuai.

II.10 Metoda PCA

Metoda perencanaan yang dibuat oleh PCA untuk merencanakan perkerasan kaku.

didasarkan pada konsep kelelahan (fatigue). Metoda PCA juga digunakan untuk evaluasi

kapasitas struktural ketebalan perkerasan kaku yang telah ditentukan. Flexural stressyang

digunakan dalam prosedur perencanaan PCA adalah tegangan yang terjadi di interior slabbeton.

Kurva rencana untuk berbagai tipe pesawat udara telah dibuat oleh PCA dan karena

dasar pemikiran analisanya sama dengan FAA, maka bisa digunakan kurva-kurva dari FAA

(Yoder, 1975). PCA telah membuat program komputer untuk kurva desain manual yang

tidak tersedia pada jenis pesawat udara tertentu.

Salah satu data penting yang harus ada dalam merencanakan perkerasan kaku adalahannual

departuredanMTOWpesawat udara, sehingga bisa ditentukan working stressyang diijinkan


20/24

22

pada kurva desain. Working stress adalah perbandingan modulus of rupture beton umur

90 hari dengansafety factor.

factorSafety

MRstressWorking

90= ...(2.14)

Safety factor yang digunakan metoda PCA dapat dilihat pada Tabel II.7 di bawah ini

(Yoder, 1975).

Tabel II.7 Faktor keamanan metoda PCA

Daerah perkerasan Angka keamanan

Kritis : apron, taxiway, ujung landasan

sampai jarak 300 m , lantai hangar

1,7 2,0

Non kritis : landasan bagian tengah, shoulder 1,4 1,7

PCA menggunakan konsep kelelahan (fatigue) pada lalu lintas pesawat udara campuran

(mix traffic) yang harus dilayani perkerasan. Untuk melihat apakah beton mengalami

kerusakan akibat beban repetisi, harus ditentukan dulu stress ratio-nya. Pengujian fatigue

pada beton menunjukkan, jika stress rasio < 0,51 maka beton itu dapat menerima beban

repetisi sampai pengulangan yang tak terhingga. Akan tetapi bila stress ratio meningkat,

beban repetisi ijin akan berkurang, lihat Tabel II.2.

Load repetition factormemperlihatkan pengaruh distribusi lateral lalu lintas pesawat udara,

pada runway dan taxiway. Load repetition factor dinyatakan dengan coverage pada

persamaan 2.15 (Yoder, 1975).

T

wNDC

12

75,0= ..(2.15)

dimana :

C = Coverages

D =Number of operations at full load

N = Jumlah roda untuk satu main gear

w = Lebar kontak area pada satu roda (in)

T = Lebar lalu lintas (ft)


21/24

23

Nilai load repetition factor untuk beberapa tipe pesawat udara menggunakan persamaan 2.15

ditunjukkan pada Tabel II.8.

Tabel II.8 Load repetition factoruntuk beberapa pesawat udara

Load Repetition Factor

Taxiway LandasanPesawat

= 24 in = 48 in = 96 in = 192 in

DC 3 0.12 0.07 0.05 0.03

B-727 0.41 0.23 0.13 0.09

DC 8 dan B 707 0.83 0.46 0.25 0.17

B-747 0.58 0.38 0.33 0.28C5A 0.74 0.61 0.37 0.25

B-2707 0.52 0.39 0.22 0.16

Concorder 0.83 0.44 0.23 0.15

DC-10-10 dan

L1011

0.57 0.40 0.22 0.12

Future 1.33 0.84 0.44 0.24

Sumber : Yoder E.J. dan Witczak M.W. (1975)

Stress Ratiodihitung dengan persamaan rumus sebagai berikut :

Stress Ratio = Flexural stress / MR rencana.. (2.16)

MR rencana = MR 90 {1-(v / 100)}... (2.17)

dimana :

MR 90 = modulus of rupturebeton umur 90 hari, psi

V = koefisien variasi yang bergantung pada kontrol pengecoran beton

Tabel II.9 Variasi kekuatan beton

Kontrol Pengecoran Koefisien Variasi (%)

Sangat bagus < 10

Bagus 10 15

Lumayan 15 20

Jelek > 20Sumber : Yoder E.J. dan Witczak M.W. (1975)


22/24

24

Slab beton yang digunakan perkerasan kaku adalah bervariasi, slab beton yang pendek

berkisar antara 20-25 ft (6,17,6 m) tanpa pembesian. Variasi panjang slab beton dapat

dilihat pada Tabel II.10 (Yoder, 1975).

Tabel II.10 Joint Spacing

Beton sederhana Beton bertulang

Metoda Tebal Beton (in) Memanjang

(ft)

Melintang (ft) Memanjang

(ft)

Melintang

(ft)

9 12,5 15 - -

9 12 20 20 - -

FAA

12 25 25 - -

12 12,5 max 15-20 12,5 max 30-40

12 15

Channelized

traffic

12,5 max 25-30 12,5 max 50

PCA

> 15 dan 12-15

Nonchannelized

traffic

Varies 25-30 Varies 50

Sumber : Yoder E.J. dan Witczak M.W. (1975)

Perbedaan Metoda ICAO dengan FAA dan PCA diberikan di Tabel II.11 di bawah ini.

Tabel II.11 Perbedaan Metoda ICAO, PCA dan FAA

ICAO FAA PCA

Perhitungan beban

lalu lintas pesawat

udara

-Berdasarkan annual

departure ekivalen

- Berdasarkan annual

departure ekivalen

- Berdasarkan

konsep fatigue

Tegangan pada

kurva desain

- Working stress -Flexural strength - Working stress

Desain perkerasan - Manual

- Program PDILB

- Manual - Manual

- Program PDILB

Faktor Keamanan Kritis : 1,36 Kritis : 1,75 - 2,0 Kritis : 1,7-2,0

Non kritis :1,4-1,7


23/24

25

II.11 Program Airfield

Program Airfield (Kosasih, 2004) dikembangkan, berdasarkan pada program PDILB

yang dikembangkan oleh RG. Packard dari Portland Cement Association (ICAO, 1983),

sebagai program aplikasi windows dengan menggunakan bahasa pemrograman C++ dan

dukungan database. Program ini didasarkan pada teori Westergaarduntuk beban di tengah

pelat beton yang ditumpu oleh pondasi dense liquid. Program Airfield digunakan untuk

mendesain dan mengevaluasi perkerasan di bandar udara, baik perkerasan lentur maupun

perkerasan kaku.

ProgramAirfieldmenyediakan sejumlah fasilitas penting yang dapat bermanfaat, baik untuk

proses desain, maupun untuk proses analisis, struktur perkerasan landasan pesawat udara,

yaitu:

Dapat digunakan untuk perkerasan kaku dan perkerasan lentur; dimana untuk desain

struktur perkerasan lentur, teori yang digunakan adalah teori CBR.

Hasil perhitungan tegangan lentur maksimum yang dapat dimanfaatkan untuk membentuk

kurva desain yang diperlukan dalam proses desain secara manual.

Hasil perhitungan distribusi tegangan lentur yang memungkinkan proses desain dengan

kriteria retak lelah dapat dilakukan.

Perhitungan nilaiLRFyang juga diperlukan dalam proses desain secara manual.

Perhitungan kontribusi dari setiap pesawat udara terhadap kerusakan struktur perkerasan,

yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan masa layan kritis, pesawat udara

desain dan jalur desain kritis.

Perhitungan nilai ACN/PCN yang diperlukan dalam pengoperasian bandar udara.

Dalam programAirfield, pada prinsipnya terdiri dari 6 mode yaitu :

Mode 1 : Mendesain Tebal - data input terdiri dari : ksubbase/subgrade, MTOW, tire

pressure, akan diperoleh tegangan maksimum dan tebal rencana.

Mode 2 : Evaluasi Perkerasan Perkerasan yang telah ada (existing pavement), data tebal

perkerasan dan modulus subgradeyang diketahui, maka program akan memberikan tegangan

maksimum pada kondisi beban tertentu dan radius relative stifness (l).

Mode 3 : Membuat Kurva Desain Data dengan berbagai macam nilai l (radius relative

stiffness) dan F (berhubungan nilai momen) akan memperbaiki kurva desain pada pesawat

udara tertentu (specific aircraft).


24/24

26

Mode 4 : Analisa Umum Data nilai l (radius relative stiffness) tertentu dengan berbagai

macam putaran sudut (rotation angle) untuk mengetahui fungsi momen (properties of the

moment function).

Mode 5 : Mendesain Tebal Perkerasan untuk tegangan beton standar 2,75 MPa Data input

berupa kekuatan tanah dasar k (subgrade) dan tegangan beton standar 2,75 MPa, maka

program akan iterasi sehingga akan diperoleh tebal perkerasan yang dibutuhkan.

Mode 6 : Mendesain Tebal dengan kategori standar nilai tanah dasarACN/PCN Data input

berupa tanah dasar pada kategoriACN/PCNdan tegangan beton 2,75 MPa akan diperoleh

nilaiACNdan tebal yang dibutuhkan.

jbptitbpp gdl ariefibrya 33982 3 2005ts 2

Documents