Salah satu jenis perkerasan jalan yang paling sering digunakan dalam
pembangunan jalan baru maupun perbaikan jalan lama adalah perkerasan kaku. Jika
diaplikasikan pada tanah dasar yang stabil, perkerasan kaku cenderung memiliki
umur layan yang panjang. Sebaliknya, jika tanah dasar memiliki daya dukung yang
tidak konsisten, slab pada perkerasan kaku dapat mengalami deformasi lentur,
yang pada akhirnya menurunkan kinerja serta berujung terjadinya kegagalan
fungsi sebelum mencapai batas minimal umur layan yang direncanakan. Tantangan
yang perlu diperhatikan meliputi distribusi tegangan kritis, kelemahan beton
slab dalam menahan tarik, serta penerapan teknik analisis mekanistik- numerik
dalam desain perkerasan kaku di atas tanah ekspansif agar struktur dapat
menopang beban lalu lintas dan tetap stabil terhadap kondisi tanah dasar yang
bermasalah.
Penelitian ini bertujuan untuk menemukan dasar ilmiah yang kokoh dalam
penerapan perkerasan kaku pada tanah ekspansif. Kajian yang dilakukan mencakup
evaluasi distribusi tegangan kritis pada slab akibat beban lalu lintas dan
variasi daya dukung tanah, analisis penerapan perkuatan yang sesuai untuk
mengatasi kelemahan kuat tarik beton, serta perumusan metode desain yang tepat
untuk perkerasan kaku pada tanah dasar yang bersifat ekspansif.
Metodologi penelitian ini melibatkan serangkaian observasi dan
pengujian baik di lapangan maupun di laboratorium, serta analisis menggunakan
metode analitis dan numerik terhadap interaksi antara beban lalu lintas, slab
perkerasan kaku, dan tanah dasar (subgrade). Data yang dikumpulkan
terdiri dari data primer, yaitu hasil pengujian laboratorium yang meliputi
sifat-sifat tanah ekspansif, nilai pengembangan tanah ekspansif di bawah model
perkerasan kaku berskala kecil, serta data survei lalu lintas. Sementara itu,
data sekunder diperoleh dari as-built drawing desain perkerasan kaku
pada ruas jalan yang menjadi objek penelitian. Analisis numerik dilakukan
dengan pendekatan menggunakan metode elemen hingga.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi tegangan kritis saat
kondisi normal mencapai 2,30MPa, tegangan kritis naik signifikan menjadi
6,94MPa ketika pengaruh tanah ekspansif diperhitungkan. Tegangan kritis akibat perilaku tanah dasar
ekspansif berpotensi menurunkan reliability dan menimbulkan kerusakan
dini perkerasan kaku. Pemasangan perkuatan berupa besi tulangan dapat menjadi
salah satu solusi alternatif, dengan didasari perhitungan yang akurat.
Kebutuhan pemasangan perkuatan mencapai 206,37% bila dibandingkan terhadap
kondisi normal tanpa pengaruh kondisi tanah ekspansif. Metode yang lebih akurat sebagai dasar
analisis desain perkerasan kaku di atas tanah ekspansif adalah teori slab on
elastic foundation, yang dikembangkan dalam penelitian ini sebagai
penyempurnaan dari teori beam on elastic foundation.
