pengaruh jarak antar cakar pada sistem cam …

commit to user

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGARUH JARAK ANTAR CAKAR PADA SISTEM

CAM BERPOLA SEGITIGA MENGGUNAKAN

METODE ELEMEN HINGGA

The influence of distance between claws on CAM with

tringular pattern using finite element methods

SKRIPSI

Disusun Sebagai Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Disusun Oleh :

AFRI MEDIKA UTAMA

I0114003

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018

commit to user


ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGARUH JARAK ANTAR CAKAR PADA SISTEM

CAM BERPOLA SEGITIGA MENGGUNAKAN

METODE ELEMEN HINGGA

The influence of distance between claws on CAM with

tringular pattern using finite element methods

Disusun Oleh:

AFRI MEDIKA UTAMA

NIM. I0114003

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr. Bambang Setiawan S.T., M.T. Ir. Noegroho Djarwanti M.T.

NIP. 19690717 199702 1 001 19561112 198403 2 007

commit to user


iii

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH JARAK ANTAR CAKAR PADA SISTEM CAM BERPOLA

SEGITIGA MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

The influence of distance between claws on CAM with tringular pattern using

finite element methods

Disusun Oleh:

AFRI MEDIKA UTAMA

NIM. I0114003

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :

Hari : Selasa

Tanggal : 2 Oktober 2018

Tim Penguji

Nama/NIP Tanda Tangan

Dr. Bambang Setiawan S.T., M.T. ………………………………

NIP. 196907171997021001

Ir. Noegroho Djarwanti M.T. ………………………………

NIP. 195611121984032007

Dr. Niken Silmi Surjandari S.T., M.T ………………………………

NIP. 196909031997022001

Yusep Muslih Purwana S.T., M.T., Ph.D. ………………………………

NIP. 196807021995021001

Disahkan,

Tanggal : ………………………..

Kepala Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik UNS

Wibowo, ST, DEA

NIP. 196810071995021001

commit to user


iv

MOTTO

“Jika tidak didapati seluruhnya, jangan tinggalkan seluruhnya”

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu,

dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat

buruk bagimu; Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui”

(Al-Baqarah: 216)

commit to user


v

PERSEMBAHAN

Dengan penuh rasa syukur tugas akhir ini kupersembahkan kepada:

Ibuku Hendra Leni

Ayahku Drs. Ruslan, M.Pd.

Adikku Sofy dan Rizky

commit to user


vi

ABSTRAK

Afri Medika Utama, 2018. Pengaruh Jarak antar Cakar pada Sistem Cakar

Ayam Modifikasi Berpola Segitiga Menggunakan Metode Elemen Hingga.

Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas

Maret Surakarta.

Sistem perkerasan yang terletak di atas tanah lunak menimbulkan masalah

dikarenakan rendahnya kapasitas dukung. Masalah utamanya adalah penurunan

yang terjadi tidak seragam sehingga mengakibatkan perkerasan jalan mudah rusak

dan penurunan yang terjadi terlalu besar. Karakteristik tanah di lapangan yang

bersifat lunak, tidak memenuhi persyaratan sebagai subgrade sedangkan biaya

penggantian tanah existing terlalu besar menjadi alasan untuk mencari solusi lain.

Salah satu solusi untuk menangani masalah ini adalah dengan penggunaan sistem

Cakar Ayam Modifikasi.

Penelitian ini menggunakan metode analisis elemen hingga dengan menggunakan

bantuan software SAP2000 versi 20. Penelitian ini merupakan pengembangan dari

penelitian yang sudah dilakukan oleh Setiawan (2015). Dimensi pelat beton yang

digunakan adalah 27 m x 7,25 m dengan variasi jarak antar 2,25 m, 2,50 m, dan

2,75 m. Koefiesien reaksi subgrade vertikal diperoleh dari hasil pengujian Plate

Load Test, koefiesien reaksi subgrade horizontal sama dengan 10 kali nilai kv, dan

koefisien gesek diperoleh dari hasil uji cabut pelat tunggal. Posisi beban

diletakkan di enam posisi yang berbeda yaitu tiga di tengah perkerasan dan tiga di

tepi perkerasan.

Jarak antar cakar tidak menjamin besar-kecilnya lendutan yang terjadi pada sistem

CAM melainkan jarak beban ke cakar terdekat dan kekakuan struktur perkerasan,

yaitu semakin dekat jarak beban ke cakar dan semakin kaku struktur perkerasan

akan menghasilkan lendutan yang semakin kecil. Lendutan terkecil pada beban

yang diletakkan di tengah perkerasan dihasilkan oleh sistem CAM dengan jarak

antar cakar 2,25 m sedangkan lendutan pada beban di tepi dihasilkan oleh sistem

CAM dengan jarak antar cakar 2,75. Koperan pada sistem CAM memberikan

pengaruh terhadap momen dan gaya lintang, yaitu momen yang dihasilkan

menjadi lebih kecil dari sistem perkerasan tanpa cakar sedangkan gaya lintang

menjadi lebih besar.

Kata Kunci: pavement, MEH, CAM, tanah lunak.

commit to user


vii

ABSTRACT

Afri Medika Utama, 2018 The influence of distance between claws on Cakar

Ayam Modifikasi with tringular pattern using finite element method. Civil

Engineering Study Program Engineering Faculty of Sebelas Maret University,

Surakarta.

The pavement system located above the soft ground causes problems because of

the low bearing capacity. The main problem is the settlement that occurs is not

uniform so that the road pavement is easily damaged and the settlement is too

large. Soil characteristics in the field that are soft, do not qualify the requirements

as subgrade while the cost of replacing existing land is too large to be a reason to

look for other solutions. One solution to deal with this problem is to use the CAM

system (sistem CAM).

This research uses Finite Element Method analysis using SAP2000 version 20

software. This research is a development of research conducted by Setiawan

(2015). The dimensions of the concrete slab used were 27 m x 7,25 m with a

variation of claw distance 2,25 m, 2,50 m, and 2,75 m. The coefficients of the

vertical subgrade reaction are obtained from the results of Plate Load Test

testing, the coefficient of horizontal subgrade reaction equals 10 times the kv

value, and the coefficient of friction is obtained from the test results of a single

plate pull. The position of the load is placed in six different positions, namely

three in the center of the pavement and three on the edge of the pavement.

The distance between the claws does not ensure the deflection of the CAM system,

but the distance to the nearest claw and the stiffness of the pavement structure, ie

the closer the load to the claw and the more rigid the pavement structure will

generate smaller deflection. The smallest deflection in the load placed in the

center of the pavement is generated by the CAM system with the claw distance of

2.25 m while the deflection at the edge load is generated by the CAM system with

the claw distance of 2.75. koperan of the CAM system has an influence on the

moment and latitude force, ie the resulting moment becomes smaller than the

clawless pavement system while the latitude force becomes larger.

Key words: pavement, MEH, CAM, soft soil

commit to user


viii

PRAKATA

Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang maha pengasih dan

penyayang atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul Pengaruh Pola Segitiga dan Jarak pada

Sistem Cakar Ayam Modifikasi Menggunakan Metode Elemen Hingga guna

memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan skripsi ini

dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari

berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Segenap Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

3. Dr. Bambang Setiawan S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I

4. Ir. Noegroho Djarwanti M.T. selaku dosen Pembimbing II.

5. R Harya Dananjaya Hesti I S.T., M.Eng.selaku dosen pembimbing akademik.

6. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Orangtua tercinta yang selalu mendukung dalam kondisi apapun.

8. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Sipil.

9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis

dengan tulus dan ikhlas.

Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis

mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa

mendatang. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya

dan pembaca umumnya.

Surakarta, 11 September 2018

Afri Medika Utama

commit to user


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... iii

MOTTO ....................................................................................................................... Iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................................ v

ABSTRAK ................................................................................................................... vi

ABSTRACT ................................................................................................................... vii

PRAKATA ................................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xvi

BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI ..................................................................................... 4

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................. 4

2.2 Dasar Teori ...................................................................................................... 7

2.2.1 Parameter Input ..................................................................................... 7

2.2.1.1 Tanah Lunak .................................................................................. 7

2.2.1.2 Modulus reaksi subgrade arah vertikal (kv) .................................. 7

commit to user


x

2.2.1.3 Modulus reaksi subgrade arah horizontal (kh) .............................. 9

2.2.1.4 Koefisien gesek pada tiang/cakar (k) ........................................... 9

2.2.2 Pembebanan .......................................................................................... 10

2.2.3 Sistem Cakar Ayam .............................................................................. 11

2.2.4 Metode Elemen Hingga ........................................................................ 12

2.2.4.1 Elemen Shell .................................................................................. 13

2.2.4.2 Elemen Spring ............................................................................... 14

2.2.4.3 Elemen Solid ................................................................................. 15

BAB 3 METODE PENELITIAN .............................................................................. 16

3.1 Alat dan Bahan ................................................................................................ 16

3.1.1 Alat ........................................................................................................ 16

3.1.2 Bahan .................................................................................................... 16

3.1.2.1 Parameter Input ............................................................................. 16

3.1.2.2 Pembebanan .................................................................................. 18

3.1.2.3 Posisi Pembebanan ........................................................................ 20

3.1.2.4 Dimensi Sistem CAM dan Perkerasan Tanpa Cakar .................... 20

3.2 Langkah Penelitian .......................................................................................... 22

3.2.1 Input Ruang Model ............................................................................... 23

3.2.2 Input Material Property ........................................................................ 25

3.2.3 Pembuatan dan Penggambaran Model .................................................. 27

3.2.4 Assignment modulus reaksi subgrade ................................................... 30

3.2.5 Definisi tipe pembebanan dan tipe analisis ........................................... 31

3.2.6 Analisis (analysis/running) ................................................................... 33

3.2.7 Hasil dan Tabulasi Data output ............................................................. 34

3.2.8 Pengolahan Data ................................................................................... 35

3.3 Hipotesis ......................................................................................................... 37

commit to user


xi

3.4 Flow Chart ...................................................................................................... 38

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 39

4.1 Lendutan ......................................................................................................... 39

4.2 Momen ............................................................................................................ 53

4.3 Gaya Lintang ................................................................................................... 62

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 69

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 69

5.2 Saran ............................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 71

LAMPIRAN ................................................................................................................. 73

DAFTAR GAMBAR

commit to user


xii

Gambar 2.1 Perbandingan pelat tanpa cakar dan dengan cakar ............................... 4

Gambar 2.2 Skema perhitungan Sistem Cakar Ayam berdasarkan metode BoEF .. 5

Gambar 2.3 Lendutan rata-rata pada pelat fleksibel untuk menuntukan kv ............ 8

Gambar 2.4 Faktor adhesi untuk tiang pancang dalam tanah lempung .................. 10

Gambar 2.5 Beban yang diaplikasikan ..................................................................... 11

Gambar 2.6 Lendutan yang terjadi akibat beban titik .............................................. 12

Gambar 2.7 Reaksi perlawanan tanah lateral ........................................................... 12

Gambar 2.8 Perlawan momen pada cakar ................................................................ 12

Gambar 2.9 Model elemen shell............................................................................... 14

Gambar 2.10 Macam penempatan elemen spring ...................................................... 14

Gambar 2.11 Rectangular solid element (RS-8) ........................................................ 15

Gambar 3.1 Besarnya pembebanan semi-truck ........................................................ 18

Gambar 3.2 Potongan memanjang dan melintang pembebanan .............................. 18

Gambar 3.3 Luas pembebanan semi-truck pada midsurface .................................... 19

Gambar 3.4 Tipikal layout sistem CAM .................................................................. 21

Gambar 3.5 Potongan Melintang.............................................................................. 21

Gambar 3.6 input model struktur dan input data gridline ........................................ 24

Gambar 3.7 editting gridline .................................................................................... 24

Gambar 3.8 Tampilan awal SAP2000 ...................................................................... 25

Gambar 3.9 Input data material Beton, Baja, dan Tanah ......................................... 26

Gambar 3.10 Input data elemen shell untuk pelat dan pipa cakar .............................. 26

Gambar 3.11 Garis tinjauan pada model .................................................................... 27

Gambar 3.12 Piasan elemen shell............................................................................... 28

Gambar 3.13 Potongan-potongan yang ditinjau ......................................................... 28

Gambar 3.14 Penggambaran objek pipa/cakar dan tanah .......................................... 29

commit to user


xiii

Gambar 3.15 Pemodelan sistem CAM dengan SAP2000 .......................................... 30

Gambar 3.16 Pemodelan sistem perkerasan tanpa cakar dengan SAP2000 ............... 30

Gambar 3.17 Input area spring .................................................................................. 31

Gambar 3.18 Input load case ..................................................................................... 32

Gambar 3.19 Model yang telah dibebani ................................................................... 32

Gambar 3.20 Input analysis case ............................................................................... 33

Gambar 3.21 Tahapan sebelum analisis ..................................................................... 34

Gambar 3.22 Proses analisis yang sudah selesai ........................................................ 34

Gambar 3.23 Contoh output kontur lendutan ............................................................. 35

Gambar 3.24 Contoh output bentuk tabel SAP2000 .................................................. 35

Gambar 3.25 Tabel output lendutan ........................................................................... 36

Gambar 3.26 Kurva lendutan potongan memanjang .................................................. 36

Gambar 3.27 Flow Chart............................................................................................ 38

Gambar 4.1 Tipikal kontur lendutan sistem perkerasan tanpa cakar ....................... 39

Gambar 4.2 Tipikal deformed shape sistem perkerasan tanpa cakar ....................... 40

Gambar 4.3 Tipikal kontur lendutan dengan sistem CAM ...................................... 40

Gambar 4.4 Tipikal deformed shape dengan sistem CAM ...................................... 41

Gambar 4.5 Tinjauan pada sistem CAM dengan jarak antar cakar 2,25 m .............. 43



Gambar 4.8 Pengaruh satu cakar terhadap lendutan ................................................ 47

Gambar 4.9 Pengaruh dua cakar terhadap lendutan ................................................. 47




Gambar 4.13 Pengaruh jarak cakar terdekat ke roda kiri terhadap lendutan ............. 52

commit to user


xiv

Gambar 4.14 Pengaruh jarak cakar terdekat ke roda kanan terhadap lendutan ......... 52

Gambar 4.15 Tipikal kontur momen .......................................................................... 53

Gambar 4.16 Potongan melintang T01-01 ................................................................. 56



Gambar 4.19 Potongan melintang P01-01 ................................................................. 59



Gambar 4.22 Tipikal kontur gaya lintang .................................................................. 63







DAFTAR TABEL

commit to user


xv

Tabel 2.1 Golongan kendaraan yang beroperasi di jalan tol ..................................... 10

Tabel 3.1 Parameter input subgrade.......................................................................... 16

Tabel 3.2 Material property beton dan baja, ............................................................. 16

Tabel 3.3 Koordinat letak roda .................................................................................. 19

Tabel 3.4 Detail jarak antar cakar ............................................................................. 20

Tabel 4.1 Rekapitulasi lendutan pada tiap posisi beban ............................................ 40

Tabel 4.2 Jarak dan jumlah cakar terdekat terhadap beban ....................................... 44

Tabel 4.3 Jarak beban ke cakar terdekat pada sistem CAM ...................................... 49

Tabel 4.4 Rekapitulasi Momen pada tiap posisi beban ............................................. 52

Tabel 4.5 Rekapitulasi gaya lintang pada tiap posisi beban ...................................... 61

pengaruh jarak antar cakar pada sistem cam …

Documents