Rigid Pavement dan Jenis Sambungan Beton

Sambungan adalah perlemahan plat beton yang sengaja dibuat agar retak yang timbul pada plat beton baik retak melintang maupun memanjang sesuai dengan yang diharapkan baik bentuk maupun lokasinya.

Perkerasan kaku konvensional (JPCP, JRCP,CRCP) menggunakan beberapa sambungan melintang dan memanjang. Sambungan susut melintang digunakan pada JPCP dan JRCP, umumnya menggunakan ruji. Pada setiap akhir dari pelaksanaan harian pembuatan perkerasan, atau pelaksanaan penghamparan yang mengalami keterlambatan, digunakaan sambungan pelaksanaan melintang, umumnya dilakukan pada lokasi sambungan susut yang telah direncanakan dari JPCP dan JRCP. Sambungan muai melintang atau sambungan isolasi dipasang dimana pemuaian dari perkerasan akan merusak jembatan atau fasilitas drainase disebelahnya. Sambungan susut memanjang dibuat bila dua atau lebih perkerasan ataupun bahu jalan dilaksanakan pada saat yang bersamaan. Sedangkan sambungan pelaksanaan memanjang digunakan antara dua lajur atau bahu jalan yang diperkeras pada saat yang berbeda.

Untuk JPCP, jarak sambungan maksimum perlu ditentukan untuk memastikan bahwa semua sambungan dipotong pada suatu interval sehingga tegangan akan hilang dan tidak terjadi retak acak. Persamaan mekanistik berikut dikembangkan berdasarkan jari-jari kekakuan relatif (l) bersama dengan parameter seperti modulus elastisitas beton (E), tebal pelat (h), modulus tanah dasar (k), dan rasio Poisson (μ) untuk menentukan jarak sambungan maksimum:

Agar konservatif, rasio jarak sambungan dengan jari-jari kekakuan relatif harus dibatasi hingga 4-5 meskipun 7 dapat bekerja di lapangan.

(untuk mempermudah  spacing joint, bisa menggunakan web ini)

Fungsi Sambungan pada Rigid Pavement

• Mengendalikan Retak
• Memudahkan Pelaksanaan
• Mengakomodasi Gerakan Pelat
• Mengakomodasi gerakan susut pada sambungan melintang
• Mengakomodasikan gerakan lenting plat beton akibat panas - dingin pada siang – malam pada sambungan memanjang

Jenis Sambungan

• Sambungan Susut Melintang
• Sambungan Memanjang
• Sambungan Konstruksi / Pelaksanaan
• Sambungan Muai (Expansion Joint)
• Sambungan Kontraksi (Contraction Joint)
• Sambungan Isolasi

a. Sambungan Susut Melintang

Sambungan susut melintang adalah jenis sambungan melintang yang bertujuan mengendalikan retak susut beton, serta membatasi pengaruh tegangan lenting yang timbul pada pelat akibat pengaruh perubahan temperatur dan kelembaban. Jarak antara tiap sambungan susut, umumnya di buat sama.

Sambungan susut pada perkerasaan dengan beban lalu lintas yang ringan, bisa hanya merupakan agregat interlocking sepanjang sambungan. Sedangkan untukbeban lalu lintas yang lebih berat, menggunakan ruji sebagai penyalur beban pada sambungan. Ruji mencegah pergerakan vertikal atau faulting diantara pelat, tetapi memungkinkan sambungan untuk membuka dan menutup guna melepaskan tegangan yang terjadi akibat perubahan temperatur dan kadar air pada perkerasan beton.

Pada perkerasan dengan sambungan, sambungan melintang biasanya dipasang ruji yang tegak lurus terhadap arah lalu lintas. Fungsi utama dari sambungan susut melintang, ialah untuk mengontrol retak sebagai akibat dari tegangan tarik dan tegangan lentur pada pelat beton yang disebabkan oleh proses hidrasi semen, beban lalu lintas dan pengaruh lingkungan. 

Karena sambungan ini berjumlah sangat banyak, maka kinerjanya akan mempengaruhi kinerja perkerasan secara signifikan. Kerusakan yang terjadi pada sambungan umumnya “faulting” dan atau spalling (gompal). Kinerja sambungan yang jelek akan mengakibatkan kerusakan lebih lanjut seperti pecah dibagian sudut, blows up, dan retak dibagian pelat. Kinerja sambungan susut melintang berkaitan dengan tiga faktor utama, yaitu jarak antar sambungan, penyalur beban yang melintang sambungan dan bentuk sambungan serta sifat bahan penutup (joint sealent).

Note: Sambungan melintang dibuat setiap jarak 5 m - 6 m. (rumus pendekatan 24 s/d 25 x T beton)

b. Sambungan Memanjang

Sambungan memanjang ialah sambungan antar dua pelat yang memungkinkan pelat melenting tanpa terjadi pemisahan atau retak pada pelat tersebut. Sambungan memanjang digunakan untuk melepaskan tegangan lenting dan umumnya diperlukan bila lebar pelat lebih dari 4,6 meter. Lebar pelat yang lebih

kecil atau sama dengan 4,6 meter menunjukkan kinerja yang memuaskan tanpa sambungan memanjang, walaupun ada kemungkinan terjadinya beberapa retak memanjang. Sambungan memanjang bila memungkinkan, sebaiknya satu garis dengan garis lajur perkerasan, untuk meningkatkan layanan lalu lintas. Marka berupa “cat strip lurus” ditempatkan pada lajur perkerasan. Penyaluran beban pada sambungan memanjang didapat melalui agregat interlock. Untuk membantu penyaluran beban, batang pengikat sering digunakan yang dipasang melintang pada sambungan memanjang. Batang pengikat lebih kecil ukuranya dari ruji, dan merupakan besi sirip (besi alur). Batang pengikat pada dudukannya dipasang diantara lajur dan juga diberi lapisan epoxy untuk mencegah karat.

Note: Sambungan memanjang dibuat maks. 4.5 m

Sambungan memanjang bisa dibuat dengan penggergajian atau dibuat sebagai sambungan pelaksanaan. Jika digergaji dudukannya dipasang terlebih dahulu dan sambungan digergaji seperti pada cara pembuatan sambungan susut melintang. Jika dibuat sebagai sambungan pelaksanaan, batang pengikat digunakan untuk mengikat pelat beton yang sudah dan baru dihampar.

c. Sambungan Konstruksi / Pelaksanaan

Sambungan pelaksanaan ialah sambungan antara pelat bila beton dicor pada saat yang tidak bersamaan. Tipe sambungan ini bisa dibagi lagi menjadi sambungan pelaksanaan melintang dan memanjang.

-- Sambungan Pelaksanaan Melintang

Setelah penghamparan mencapai daerah sambungan, maka papan pemisah akan dilepas. Pada penghamparan berikutnya, adukan beton yang baru langsung menempel pada permukaan penampang melintang beton yang lama.

Sambungan pelaksanaan melintang, umumnya menggantikan sambungan susut,akan tetapi jangan dibuat miring, karena penghamparan dan pemadatan yang sempurna akan sulit didapat. Sambungan pelaksanaan melintang hendaknya dipasang ruji dan menyatu langsung dengan beton lama. Sambungan melintang beralur cenderung gompal, sehingga tidak direkomendasikan. Disarankan sambungan pelaksanaan melintang, digergaji dan diberi lapisan penutup (joint sealent). 

--- Sambungan Pelaksanaan Memanjang

Batang pengikat harus terikat kuat pada beton, batang pengikat hendaklah dimasukkan pada beton yang masih plastis. Sangat disarankan untuk melakukan pengujian “pull out” untuk menjamin bahwa batang pengikat tertanam kuat pada beton. Pembengkokan batang pengikat tidak dianjurkan. Bila pembengkokan harus dilakukan, kemudian diluruskan saat pelaksanaan, maka tulangan yang dipergunakan ialah grade 40 (tegangan lelehnya kurang dari 276 MPa), karena tulangan seperti ini lebih toleran terhadap pembengkokan. Mungkin diperlukan pengulangan kembali pemberian lapisan tahan karat pada batang pengikat setelah diluruskan kembali. Bilamana dilakukan pengujian pull out, maka pengujian tersebut harus dilakukan setelah batang pengikat diluruskan kembali. Disarankan sambungan pelaksanaan memanjang digergajidan diberi lapisan penutup. Ukuran reservoar hendaklah sama dengan ukuran pada sambungan melintang. Sambungan memanjang berupa lidah alur, telah digunakan pada masa lalu dan sekarang sangat jarang. Sambungan ini berupa konfigurasi dari lidah yang pendek dan alur (takikan) yang pas ukuranya untuk memindahkan gaya geser. Pemilihan untuk menggunakan sambungan pelaksanaan memanjang dengan tipe lidah alur harus dilakukan dengan hati hati. Bagian atas dari pelat diatas lidah alur seringkali mengalami kerusakan akibat geser. Dengan alasan tersebut, disarankan bahwa sambungan dengan lidah alur tidak digunakan bila tebal pelat lebih kecil dari 25 cm. Pada sambungan pelaksanaan memanjang, sambungan memanjang tersebut perlu bergeser sekitar 10 sampai 40 cm dari sambungan pelaksanaan memanjang pada pelat betonnya, guna mencegah retak refleksi.

Keuntungan menempatkan sambungan konstruksi

• Gerakan horizontal pada lantai yang bebas
• Gerakan vertikal terbatas
• Transfer beban menjadi optimal
• Perlindungan bagian tepi pavement 
• Pencegahan retakan yang terbentuk karena variasi termal
• Penyambungan yang benar antara dua beton

(penjelasan construction joint dapat dilihat disini)

d. Sambungan Muai (Expansion Joint)

Sambungan muai ialah sambungan yang terletak pada lokasi spesifik untuk memungkinkan perkerasan memuai tanpa merusak struktur di sebelahnya atau merusak perkerasan itu sendiri. Umumnya ini digunakan pada daerah dekat kepala jembatan dan utilitas yang tertanam di jalan. Perancangan perkerasan di awal, menggunakan sambungan muai melintang seperti sambungan susut, tetapi kinerjanya tidak baik. Salah satu rancangan awal menggabungkan sambungan muai dengan jarak setiap 28 meter dengan sambungan susut setiap 9 meter. Jika sambungan muai menutup memungkinkan sambungan susut terbuka dengan sangat lebar. Perancangan dan pemeliharaan sambungan susut yang baik sebenarnya bisa menghilangkan keperluan sambungan muai, kecuali pada objek seperti struktur. 

Ketika sambungan muai digunakan, perkerasan bergerak mendekati sambungan muai dalam waktu beberapa tahun. Hal ini menyebabkan beberapa sambungan susut yang berdekatan akan terbuka dan merusak lapisan penutup dan agregat interlocknya. Lebar dari sambungan muai umumnya 19mm atau lebih dan dipasang 19mm - 25mm dibawah permukaan pelat, untuk memberikan tempat bagi pemasangan lapisan penutup (joint sealent). Ruji polos paling umum digunakan sebagai alat penyalur beban pada sambungan muai ini. Setiap ruji pada sambungan muai dilengkapi dengan penutup pada satu ujungnya, yang memberikan ruang pada pelat untuk mengakomodir pergerakan ruji, ketika pelat disebelahnya mendekati ke sambungan muai.

(penjelasan expansion joint pada beton dapat dilihat disini)

e. Sambungan Kontraksi (Contraction Joint)

Sambungan kontraksi meredakan ketegangan yang terjadi pada beton akibat kontraksi. Sambungan ini mencegah pembentukan retakan yang tidak teratur, sambungan kontraksi juga menghilangkan tekanan karena bengkok.

Sambungan sambungan kontraksi harus dirancang untuk memungkinkan perpindahan antara kedua sisi pelat tetapi, pada saat yang sama, sambungan tersebut harus mentransfer tegangan lentur yang dihasilkan di pelat oleh beban eksternal.

(penjelasan contraction joint dapat dilihat disini)

f. Sambungan Isolasi (Isolation Joint)

Sambungan isolasi memiliki satu tujuan yang sangat sederhana yaitu mengisolasi pelat dari sesuatu yang lain. Sesuatu yang lain itu bisa berupa dinding atau kolom atau pipa pembuangan. Berikut adalah beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dengan sambungan isolasi.

--- Sambungan memanjang (longitudinal joint)

Sambungan ini disediakan untuk mencegah retak memanjang dan memungkinkan jalan dibangun dengan lebar yang nyaman. Sambungan tipe warping biasanya digunakan dan tidak ada ketentuan yang dibuat untuk ekspansi dan kontraksi melintang jalan.

Dua penyebab utama retak memanjang

• Warping stress yang tinggi
• Variasi besar dalam kelembaban tanah di bawah tepi daripada di bawah tengah jalan dalam kasus tanah liat.

--- Joint Filler

Sambungan ekspansi biasanya diisi hingga 2,5cm dari permukaan pelat dengan bahan pengisi sambungan kompresibel yang sifatnya elastis, sehingga dapat dimampatkan tanpa ekstensi dan harus kembali ke ukuran semula setelah beban kompresi dihilangkan. Joint filler tidak tidak dipengaruhi variasi kelembaban dan suhu.

--- Joint Sealer

Tujuan dari joint sealing compound adalah untuk menutup joint terhadap masuknya air dan pasir tanpa merusak permukaan jalan. Bahan sealer yang digunakan antara lain campuran aspal karet atau senyawa aspal teroksidasi terfluks.

(penjelasan isolation joint pada beton bisa dilihat disini)

g. Joint Khusus (Speciality Joint)

Ada beberapa jenis sambungan tambahan yang kadang-kadang digunakan. Sambungan khusus ini memiliki tujuan yang sangat spesifik dan karenanya kurang umum dibandingkan sambungan kontraksi, konstruksi, dan isolasi. Jenis sambungan khusus pertama digunakan untuk transisi antara perkerasan beton dan aspal. Dowels atau tepi yang menebal dapat digunakan untuk membantu mengurangi tingkat stres yang meningkat karena kurangnya transfer beban antara perkerasan. Kemungkinan lain adalah perkerasan aspal memanjang di atas bagian beton yang menipis untuk membantu transisi.

Jenis sambungan khusus lainnya adalah khusus untuk CRCP. Jenis sambungan khusus ini dikenal sebagai sambungan terminal dan digunakan untuk membantu transisi antar bagian. Dua desain sambungan terminal meliputi sambungan terminal balok baja flensa lebar dan sambungan terminal jangkar lug.