![Proposal TA (Riefky AM) [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/proposal-ta-riefky-am.jpg)
14 0 973 KB
PROPOSAL TUGAS AKHIR ANALISIS PERBANDINGAN TEBAL PERKERASAN LENTUR DENGAN METODE MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dan AASHTO ’93 (Studi Kasus Jalan Baru Bugel – Girijati Parangtritis)
Tugas Akhir ini diajukan guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta
Disusun oleh : RIEFKY ABI MUKTI No. Mhs : 13310026
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JANABADRA YOGYAKARTA 2018
i
PERSETUJUAN PROPOSAL TUGAS AKHIR ANALISIS PERBANDINGAN TEBAL PERKERASAN LENTUR DENGAN METODE MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dan AASHTO ’93 (Studi Kasus Jalan Baru Bugel – Girijati Parangtritis)
Tugas Akhir ini diajukan guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta
Disusun oleh : RIEFKY ABI MUKTI No. Mhs : 13310026
Telah Diperiksa dan Disetujui oleh : Dr. Nindyo Cahyo Kresnanto, S.T., M.T.
: ......................................
Dosen Pembimbing Utama Risdiyanto, S.T., M.T.
: ......................................
Dosen Pembimbing Pendamping
ii
DAFTAR ISI
PROPOSAL TUGAS AKHIR..................................................................................i PERSETUJUAN PROPOSAL TUGAS AKHIR....................................................ii DAFTAR ISI..........................................................................................................iii DAFTAR TABEL....................................................................................................v DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vi BAB I. PENDAHULUAN.......................................................................................1 1.1.
Latar Belakang Masalah............................................................................1
1.2.
Rumusan Masalah.....................................................................................2
1.3.
Tujuan Penelitian.......................................................................................2
1.4.
Manfaat Penelitian.....................................................................................3
1.5.
Batasan Masalah........................................................................................3
4.4.
Lokasi Penelitian.......................................................................................4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................5 2.1.
Sejarah Perkerasan Jalan...........................................................................6
2.2.
Konstruksi Telford.....................................................................................6
2.3.
Konstruksi Macadam................................................................................7
2.4.
Faktor Yang Mempengaruhi Perkerasan Jalan..........................................7
2.5.
Perkerasan Lentur (Flexible Pavement)....................................................8
2.6.
Susunan Lapis Perkerasan Lentur...........................................................10
2.6.1.
Tanah Dasar (Sub Grade)................................................................10
2.6.2.
Lapis Pondasi Bawah (Sub Base Course)........................................12
2.6.3.
Lapis Pondasi Atas (Base Course)...................................................14
2.6.4.
Lapis Permukaan (Surface Course).................................................15
2.7.
Penelitian Sejenis....................................................................................16
BAB III. LANDASAN TEORI..............................................................................19 3.1.
Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017............19
3.1.1. Ruang Lingkup.....................................................................................19 3.1.2. Tahapan Perencanaan...........................................................................19 iii
3.2.
Perencanaan Perkerasan Lentur Metode AASHTO 1993.......................39
3.2.1. Ruang Lingkup.....................................................................................39 3.2.2.
Tahapan Perencanaan.......................................................................39
BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN.............................................................52 4.1.
Tahapan Penelitian..................................................................................52
4.2.
Studi Literatur.........................................................................................55
4.3.
Penentuan Lokasi....................................................................................55
4.4.
Data Sekunder.........................................................................................55
4.5.
Analisis Data...........................................................................................56
4.6.
Lokasi Penelitian.....................................................................................56
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................57
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Gradasi Lapis Pondasi Agregat.............................................................13 Tabel 2.2. Ketentuan Sifat Lapis Pondasi Agregat Kelas C..................................13 Y
Tabel 3.1. Umur Rencana Perkerasan Jalan Baru (UR).........................................20 Tabel 3.2. Faktor Laju Pertumbuhan Lalu Lintas (i) (%)......................................22 Tabel 3.3. Faktor Distribusi Lajur (DL).................................................................24 Tabel 3.4. Pengumpulan Data Beban Gandar........................................................25 Tabel 3.5. Nilai VDF masing – masing jenis kendaraan niaga..............................26 Tabel 3.6. Nilai VDF asing-masing Jenis Kendaraan Niaga.................................27 Tabel 3.7. Perkiraan Lalu Lintas untuk Jalan Lalu Lintas Rendah........................28 Tabel 3.8. Pemilihan Jenis Perkerasan...................................................................30 Tabel 3.9. Faktor Penyesuaian Modulus Tanah Dasar terhadap Kondisi Musim..31 Tabel 3.10. Bagan Desain Fondasi Jalan Minimum..............................................33 Tabel 3.11. Bagan Desain Perkerasan Lentur Opsi Biaya Minimum Dengan CTB 1) ................................................................................................................................35 Tabel 3.12. Bagan Desain Perkerasan Lentur Denagan HRS1...............................36 Tabel 3.13. Bagan Desain Perkerasan Lentur – Aspal Dengan Lapis Fondasi Berbutir (Sebagai alternatif Tabel 3.12 dan 3.13)..................................................37 Tabel 3.14. Penyesuaian Tebal Lapis Fondasi Agregat A Untuk Tanah Dasar CBR ≥ 7 % (Hanya Untuk Tabel 3.13)...........................................................................38 Tabel 3.15. Faktor Distribusi Lajur (DL)................................................................40 Tabel 3.16. Indeks Kemampuan Pelayanan Akhir (Pt)..........................................41 Tabel 3.17. Nilai Reliabilitas (R)...........................................................................41 Tabel 3.18. Standard Normal Deviation (ZR)........................................................41 Tabel 3.19. Quality of Drainage............................................................................42 Tabel 3.20. Drainage Coefficient (mi)...................................................................42 Tabel 3.21. Tebal Minimum..................................................................................50
v
DAFTAR GAMBAR YGambar 1.1. Peta Lokasi Penelitian
Gambar 2.1. Distribusi Penyebaran Beban (sumber: modul Perencanaan perkerasan Jalan, UJB Yogyakarta, Fakultas Teknik)............................................5 Gambar
2.2.
Konstruksi
Jalan
Bangsa
Romawi
(sumber:
http://muhyazin.blogspot.co.id/2013/01/konstruksi-jalan-dalam-sejarahnya.html)6 Gambar
2.3.
Konstruksi
Telford
(sumber:
https://sanggapramana.wordpress.com/2010/07/26/pondasi-telford/)...................6 Gambar
2.4.
Konstruksi
Macadam
(sumber:
https://sanggapramana.wordpress.com/2010/07/26/pondasi-telford/)...................7 Gambar 2.5. Susunan Lapis Perkerasan Lentur (sumber: modul Perencanaan perkerasan Jalan, UJB Yogyakarta, Fakultas Teknik)..........................................10 Y
Gambar 3.1. Grafik perkiraan koefisien kekuatan relatif lapis permukaan beton aspal ɑ1 (AASHTO 1993).....................................................................................43 Gambar 3.2. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas ɑ2 (AASHTO1993).....................................................................................................44 Gambar 3.3. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah ɑ3 (AASHTO 1993)....................................................................................................45 Gambar 3.4. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bersemen (CTB) (AASHTO 1993)........................................................................................46 Gambar 3.5. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi beraspal (AASHTO 1993)....................................................................................................47 Gambar 3.6. Nomogram perhitungan tebal perkerasan lentur AASHTO 1993.....48 Gambar 3.7. Diagram tebal lapis perkerasan (sumber: AASHTO 1993)..............50 Gambar 4.1. Bagan Alir Penelitian............................................................................54 Gambar 4.2. Peta Lokasi Ruas Jalan Bugel-Girijati (Samas-Kretek) Parangtritis 56
vi
BAB I. PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Masalah
Perkembangan jalan raya merupakan salah satu hal yang selalu beriringan dengan kemajuan teknologi dan pemikiran manusia yang menggunakannya, oleh karena itu jalan merupakan fasilitas penting bagi manusia. Tersedianya suatu jaringan jalan dan sistem transportasi yang baik akan meningkatkan interaksi antar pelakunya yang pada kelanjutannya akan dapat meningkatkan perekonomian masyarakat. Semakin tinggi laju perekonomian suatu daerah, maka akan semakin meningkat jumlah kendaraan yang melewati daerah tersebut. Jalan merupakan prasarana yang sangat berperan penting dalam arus lalu lintas, sehingga selama masa layannya tersebut diusahakan menghindari masalah yang berhubungan dengan kerusakan jalan. Kualitas jalan yang baik sangat diutamakan demi keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan. Suatu jalan akan mencapai tingkat keamanan dan kenyamanan jika direncanakan sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan. Peraturan yang umum digunakan dalam perencanaan jalan di Indonesia yaitu peraturan yang dikeluarkan oleh Dinas Pekerjaan
Umum
Bidang
Bina
Marga.
Peraturan
tersebut
senantiasa
dikembangkan dengan tujuan untuk mendapatkan perencanaan jalan yang lebih efisien dibandingkan dengan peraturan sebelumnya. Pembangunan Jalan Jalur Lintas Selatan (JJLS) ruas Bugel-Girijati (Samas Kretek) Parangtritis merupakan studi kasus yang menarik untuk dijadikan pokok bahasan dalam Tugas Akhir ini, khususnya pada evaluasi perencanaan tebal perkerasan jalan yang digunakan. Pembangunan JJLS tidak sekadar membuat jalan baru, tetapi juga dilakukan pembuatan dinding penahan tanah dengan pasangan batu, termasuk melakukan penimbunan dengan tanah sebagai persiapan struktur badan jalan, serta pembuatan saluran, gorong gorong dan perkerasan aspal selebar 7 meter. Tanah yang dibebaskan secara keseluruhan selebar 30 meter. Kebijakan itu diambil jika kedepan dilakukan pelebaran tidak ada
vii
hambatan, itu untuk menanggulangi ketika jalan sudah padat kendaraan akan mudah dilebarkan. Dalam penelitian ini akan dicari perbandingan perencanaan tebal perkerasan lentur menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dari Dinas Pekerjaan Umum Bidang Bina Marga dengan metode AASHTO ’93. 1.2.
Rumusan Masalah
Jalan merupakan prasarana yang sangat berperan penting dalam arus lalu lintas, sehingga selama masa layanan jalan tersebut diusahakan menghindari masalah yang berhubungan dengan kerusakan jalan. Prasarana jalan yang terbebani oleh volume lalu lintas yang tinggi dan berulang-ulang akan menyebabkan terjadinya penurunan kualitas jalan yang dapat diketahui dari kondisi permukaan jalan, baik secara struktural maupun fungsional yang mengalami kerusakan. Salah satu cara untuk mengatasi agar tebal perkerasan tidak mudah mengalami kerusakan dan dapat digunakan selama umur rencana jalan, maka perlu adanya pemilihan metode untuk mendapatkan tebal perkerasan yang sesuai dan baik. Metode yang efektif dan efisien untuk merencanakan tebal perkerasan sangat diperlukan agar diperoleh hasil yang sesuai dengan kenyamanan, keamanan, dan keselamatan bagi pengguna jalan. Dalam perencanaan tebal perkerasan banyak metode-metode yang dapat digunakan untuk perencanaan tersebut. Permasalahan yang akan diteliti dalam Tugas Akhir ini adalah: 1. Berapakah tebal perkerasan tiap lapisan dengan menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017? 2. Berapakah tebal perkerasan tiap lapisan dengan menggunakan metode AASHTO ’93? 3. Bagaimana perbandingan ketebalan tiap lapisan antara metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dengan metode AASHTO ’93? 1.3.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk: viii
1. Merencanakan tebal perkerasan menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017, Bina Marga. 2. Merencanakan tebal perkerasan menggunakan metode AASHTO ’93. 3. Membandingkan hasil perencanaan menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dengan metode AASHTO ’93. 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat menjadi literatur bagi mahasiswa yang akan melakukan perencanaan perkerasan jalan baik untuk tugas praktikum maupun sebagai tugas akhir. 2. Bagi penyusun adalah untuk menerapkan ilmu yang di dapat di bangku kuliah serta membandingkan antara teori dengan kondisi sesungguhnya di lapangan. 3. Sebagai masukan dan bahan pertimbangan untuk dinas terkait agar memilih dan menerapkan metode perencanaan perkerasan lentur jalan sesuai kondisi di lapangan. 1.5. Batasan Masalah Dalam penelitian ini perlu adanya pembatasan masalah agar dapat menghasilkan tujuan yang ingin dicapai. Dalam hal ini batasan permasalahan yaitu: 1. Penelitian meliputi perencanaan tebal perkerasan lentur menurut metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dan perencanaan tebal perkerasan lentur metode AASHTO ’93. 2. Perhitungan tebal perkerasan jalan baru pada Jalur Lintas Selatan Ruas Jalan BugelGirijati (Samas-Kretek) sepanjang 2,64 km menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017. 3. Perhitungan tebal perkerasan jalan baru pada Jalur Lintas Selatan Ruas Jalan BugelGirijati (Samas-Kretek) sepanjang 2,64 km menggunakan metode AASHTO ’93. 4. Penelitian ini dilakukan berdasarkan data sekunder yang diperoleh dari Balai Besar Pelaksanaan Jalan Nasional V Wilayah Provinsi Yogyakarta.
ix
4.4. Lokasi Penelitian Proyek pembangunan jalan baru ruas Bugel-Girijati (Samas-Kretek) Parangtritis tahun anggaran 2017 terletak di wilayah Kabupaten Bantul, Yogyakarta. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 1.1 di bawah ini.
Gambar 1.1. Peta Lokasi Penelitian
x
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Dalam membuat suatu bangunan pada pekerjaan sipil diperlukan suatu pondasi, begitu pula jika kita membuat bangunan jalan, areal parkir maupun lapangan terbang. Bila bangunan tersebut dilalui oleh kendaraan yang mempunyai beban dinamis, serta tahan terhadap cuaca, maka diperlukan suatu pondasi yang memadai. Berbeda dengan bangunan lain, jalan merupakan bentuk bangunan sipil yang berada di ruang terbuka, selain pondasi maka bangunan jalan harus tahan cuaca sehingga diperlikan drainase yang memadai untuk menampung air hujan, baik yang jatuh di jalan atau lingkungan di sekitar jalan itu berada. Sebuah konstruksi perkerasan jalan yang baik adalah: 1. Mempunyai total tebal yang cukup, sehingga mampu menyebarkan beban/muatan lalu lintas ke tanah dasar. 2. Mempunyai permukaan yang kedap air, sehingga mencegah masuknya air ke dalam lapisan di bawahnya. 3. Mempunyai permukaan yang rata, tahan geser dan kemiringan samping yang cukup, sehingga air hujan mudah mengalir ke samping. Subgrade menerima semua beban lalu-lintas, oleh karena itu secara struktur, fungsi dari subgrade adalah menerima beban kendaraan melalui kontak roda berupa beban terbagi rata Po. Beban tersebut disebarkan ke tanah dasar menjadi P1, beban P1 ini harus lebih kecil dari daya dukung tanah dasar.
Gambar 2.1. Distribusi Penyebaran Beban (sumber: modul Perencanaan perkerasan Jalan, UJB Yogyakarta, Fakultas Teknik)
xi
2.1.
Sejarah Perkerasan Jalan
Perkerasan jalan dikenal pertama kali lebih dari 1800 tahun yang lalu oleh bangsa Romawi dan berkembang hingga saat ini. Bangsa Romawi membuat perkerasan jalan dari batu yang disusun setebal 3-5 feet (1 sd 1,7 m) dan lebar sekitar 35 feet (± 12 m). Perkerasan tersebut dibuat berlapis-lapis seperti terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Konstruksi Jalan Bangsa Romawi (sumber: http://muhyazin.blogspot.co.id/2013/01/konstruksi-jalan-dalam-sejarahnya.html)
2.2.
Konstruksi Telford
Pada akhir abad ke 18 seorang bangsa Inggris bernama Thomas Telford (17571834) ahli jembatan lengkung dari batu, menciptakan konstruksi perkerasan jalan yang prinsipnya seperti jembatan lengkung. Prinsip yang dipakai Telford adalah desak-desakan. Bahan yang dipakai berupa batu belah yang disusun berdiri tegak dan diatasnya diberi batu pengisi.
Gambar 2.3. Konstruksi Telford (sumber: https://sanggapramana.wordpress.com/2010/07/26/pondasi-telford/)
xii
2.3.
Konstruksi Macadam
Pada tahun yang sama Jhon London Mc. Adam (1756-1786) orang Scotlandia memperkenalkan konstruksi perkerasan dengan prinsip tumpang tindih dengan menggunakan batu-batu belah berukuran besar sekitar 3”. Perkerasan dengan sistem ini sangat berhasil, sehingga sistem ini merupakan awal prinsip pembuatan jalan secara modern, dan sistem ini disebut sistem Macadam.
Gambar 2.4. Konstruksi Macadam (sumber: https://sanggapramana.wordpress.com/2010/07/26/pondasi-telford/)
2.4.
Faktor Yang Mempengaruhi Perkerasan Jalan
Faktor-faktor yang mempengaruhi perkerasan jalan adalah: 1. Faktor Alam Kondisi lingkungan pada lokasi jalan sangat mempengaruhi konstruksi konstruksi perkerasan jalan. Factor alam tersebut antara lain air yang berasal dari hujan dan pengaruh perubahan temperature akibat kondisi cuaca dan iklim setempat. Adanya aliran air di sekitar badan jalan dapat mengakibatkan rembesan air ke dalam lapisan konstruksi jalan yang akan menyebabkan ikatan antara butir-butir agregat dan aspal lepas sehingga lapisan perkerasan tidak lagi kedap air, selain itu juga mengakibatkan perubahan kadar air yang akan mempengaruhi sifat daya dukung tanah dasar. 2. Faktor Lalu-Lintas Lalu-lintas sangat berpengaruh pada konstruksi perkerasan jalan hal ini disebabkan adanya beban dari lalu-lintas yang sangat bervariasi dari beban yang berat sampai beban yang ringan, jangka waktu pembebanan yang
xiii
bervariasi, kecepatan lalu-lintas yang berubah-ubah serta adanya beban kejut dari kendaraan seperti beban pengereman yang mendadak sehingga terjadi lendutan. Data lalu-lintas yang akan digunakan dalam penetapan tebal perkerasan perlu dianalisis dengan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut: a. Hasil perhitungan volume dan komposisi lalu-lintas berdasarkan data terakhir dari pos-pos perhitungan lalu-lintas setempat. b. Faktor-faktor pertumbuhan lalu lintas sebagai akibat bertambahnya kendaraan yang lewat, perkembangan sosial ekonomi daerah yang bersangkutan maupun pertumbuhan daerah-daerah sekitarnya. Hasil analisis data lain tersebut akan memberikan perkiraan volume kendaraan (LHR) pada awal umur rencana sampai akhir umur rencana. Untuk penyederhanaan hitungan kecenderungan pertumbuhan kendaraan dari awal umur rencana dibuat linier. Besarnya beban akibat kendaraan (beban roda) di daerah simpang empat kali lebih banyak dilewati kendaraan (beban roda) daripada di daerah jalan kondisi lurus dan di daerah simpang menerima beban roda lebih besar di daerah jalan lurus yang diakibatkan karena pengereman (berhenti), kecepatan rendah. Sehingga penanganan di daerah simpang harus lebih tahan/kuat menerima beban lalu-lintas yang dipikul, maka penanganan simpang secara teknis lebih tepat menggunakan konstruksi perkerasan kaku/rigid, sering dijumpai bagian jalan aspal yang sering mengalami kerusakan lebih cepat dibandingkan dengan bagian lain. Lokasi dimana kerusakan jalan berlangsung lebih cepat tersebut dikenal dengan nama lokasi khusus seperti simpang (Moh. Anas Aly, 2007). 2.5.
Perkerasan Lentur (Flexible Pavement)
Perkerasan lentur adalah perkerasan yang menggunakan aspal sebagai bahan pengikat. Pada umumnya perkerasan lentur baik digunakan untuk jalan yang melayani beban lalu lintas ringan sampai sedang, seperti jalan perkotaan, jalan dengan sistem utilitas terletak di bawah perkerasan jalan, perkerasan bahu jalan,
xiv
atau perkerasan dengan konstruksi bertahap. Perkerasan lentur memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut: 1. Memiliki bahan pengikat aspal. 2. Sifat dari perkerasan ini adalah memikul beban lalu lintas dan menyebarkannya ke tanah dasar. 3. Pengaruhnya terhadap repitisi beban adalah timbulnya rutting (lendutan pada jalur roda). 4. Pengaruhnya terhadap penurunan tanah dasar yaitu jalan bergelombang (mengikuti tanah dasar). Keuntungan dari penerapan perkerasan lentur (flexible pavement) antara lain: 1. Dapat digunakan pada daerah dengan perbedaan penurunan (differential settlement) terbatas. 2. Mudah untuk diperbaiki. 3. Tambahan lapisan perkerasan dapat dilakukan kapan saja. 4. Memiliki tahanan geser yang baik. 5. Warna perkerasan memberi kesan tidak menyilaukan pemakai jalan. 6. Dapat dilaksanakan bertahap, terutama pada kondisi biaya pembangunan terbatas atau kurangnya data untuk perencanaan. Adapun kerugian dari penggunaan perkerasan lentur (flexible pavement) yaitu: 1. Tebal total struktur perkerasan lebih tebal dibandingkan perkerasan kaku (rigid pavement). 2. Kelenturan dan sifat kohesi berkurang selama masa pelayanan. 3. Tidak baik digunakan untuk kondisi sering digenangi air. 4. Penggunaan agregat lebih banyak. Struktur perkerasan lentur terdiri dari beberapa lapis yang mana semakin ke bawah memiliki daya dukung tanah yang buruk. Susunan dari perkerasan lentur yaitu: 1. Lapis permukaan (surface course). 2. Lapis pondasi (base course). 3. Lapis pondasi bawah (sub base course). 4. Lapis tanah dasar (sub grade).
xv
Gambar 2.5. menunjukkan susunan lapis perkerasan lentur (flexible pavement)
Gambar 2.5. Susunan Lapis Perkerasan Lentur (sumber: modul Perencanaan perkerasan Jalan, UJB Yogyakarta, Fakultas Teknik)
2.6.
Susunan Lapis Perkerasan Lentur
2.6.1. Tanah Dasar (Sub Grade) Tanah dasar merupakan pondasi bagi perkerasan, baik perkerasan pada jalur lalulintas maupun pada bahu. Dengan demikian, maka tanah dasar harus mampu memikul beban kendaraan yang disalurkan oleh perkerasan. Disamping harus mempunyai kekuatan, tanah dasar juga harus mempunyai stabilitas volume akibat pengaruh lingkungan, terutama air. Karena kekuatan dan stabilitas volume sangat dipengaruhi air, pengendalian air (drainase) merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari pekerjaan tanah dasar. Untuk keperluan desain perkerasan berdasarkan pendekatan empiris, parameter kekuatan tanah dasar yang sering digunakan adalah CBR, meskipun dewasa ini ada kecenderungan diganti dengan modulus resilien. Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalan sangat tergantung sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar. Pengukuran daya dukung lapisan tanah dasar dapat dilakukan dengan California Bearing Ratio (CBR), parameter elastis, serta modulus reaksi tanah dasar (k). Umumnya persoalan yang menyangkut tanah adalah sebagai berikut: 1. Perubahan bentuk tetap (deformasi permanen) dari macam tanah tertentu akibat beban lalu-lintas.
xvi
2. Sifat mengembang dan menyusut dari tanah tertentu akibat perubahan kadar air. 3. Daya dukung tanah yang tidak merata dan sukar ditentukan secara pasti pada daerah dengan macam tanah yang sangat berbeda sifat dan kedudukannya, atau akibat pelaksanaan. 4. Lendutan dan lendutan balik selama dan sesudah pembebanan lalu-lintas macam tertentu. 5. Tambahan pemadatan akibat pembebanan lalu-lintas dan penurunan yang diakibatkannya, yaitu pada tanah berbutir kasar (granular soil) yang dipadatkan secara baik pada saat pelaksanaan. Pada kasus yang sederhana, tanah dasar dapat terdiri atas tanah asli tanpa perlakuan; sedangkan pada kasus lain yang lebih umum, tanah dasar terdiri atas tanah asli pada galian atau bagian atas timbunan yang dipadatkan. Oleh karena itu, maka tanah dasar dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok, yaitu tanah dasar pada galian tanah biasa, tanah dasar pada galian batuan serta tanah dasar pada timbunan. Sejauh ini, informasi yang ada umumnya menunjukka bahwa dalam arah vertikal, tanah dasar mempunyai tebal yang tidak jelas. Namun demikian, terdapat informasi yang menyatakan bahwa tebal tanah dasar adalah sekitar 1 meter. Tebal tersebut nampaknya didasarkan pada salah satu persyaratan letak permukaan air tanah yang dipandang tidak mempengaruhi kinerja tanah dasar, yaitu harus sekurang-kurangnya sekitar 1,2 meter di bawah permukaan tanah dasar. Ketentuan mengenai tebal tersebut diperlukan dalam rangka menentukan kekuatan CBR, apabila tanah dasar terdiri atas lapisan-lapisan yang mempunyai kekuatan yang berbeda. Untuk mendapatkan tanah dasar yang memenuhi tuntutan kekuatan dan stabilitas volume, persyaratan yang harus dipenuhi pada pekerjaan tanah dasar biasanya menyangkut aspek-aspek sebagai berikut: 1. Bahan (tanah). 2. Peralatan pemadatan dan penunjangnya. 3. Kadar air pemadatan. 4. Tebal maksimum lapisan yang dipadatkan. xvii
5. Jumlah lintasan pemadatan. 6. Cara pemadatan. 7. Kepadatan. 8. Kemiringan melintang. 9. Kerataan permukaan. 10. Perlindungan tanah dasar. 2.6.2. Lapis Pondasi Bawah (Sub Base Course) Lapis perkerasan yang terletak diantara lapis pondasi dan tanah dasar dinamakan lapis pondasi bawah (sub base).
Lapis pondasi bawah berfungsi sebagai: 1. Sebagai bagian dari konstruksi perkerasan untuk mendukung dan menyebarkan beban roda. 2. Mencapai efisiensi pengguanaan material yang relatif murah agar lapisan lapisan diatasnya dapat dikurangi ketebalannya (penghematan biaya konstruksi). 3. Mencegah tanah dasar masuk ke dalam lapis pondasi. 4. Sebagai lapis pertama agar pelaksanaan konstruksi berjalan lancar. Lapis pondasi bawah diperlukan sehubungan dengan terlalu lemahnya daya dukung tanah dasar terhadap roda-roda alat berat (terutama pada saat pelaksanaan konstruksi) atau karena kondisi lapangan yang memaksa harus segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca. Bermacam-macam jenis material setempat (CBR ˃ 20%, dan Indeks Plastisitas PI ˂ 10% ) yang relatif lebih baik dari tanah dasar dapat digunakan sebagai bahan pondasi bawah. Persyaratan untuk pondasi bawah adalah: D 15 pondasi D15 tana h dasar
≥
5…………………………………………………………..
50%, PI < 4%) dapat digunakan sebagai bahan lapis pondasi, antara lain: 1. Lapis pondasi macadam. 2. Lapis pondasi atas dengan agregat. 3. Lapis pondasi atas dengan bahan ikat semen CTB (Cemented Treated Base). 4. Lapis pondasi atas dengan bahan ikat aspal ATB (Asphalt Treated Base). Agregat untuk lapis pondasi atas harus bebas dari bahan organic dan gumpalan lempung atau bahan-bahan lain yang tidak dikehendaki, serta harus memenuhi persyaratan gradasi sesuai dengan Tabel 2.1., serta sifat-sifat dari agregat sesuai dengan Tabel 2.2. 2.6.4. Lapis Permukaan (Surface Course) Lapis permukaan (surface course) adalah bagian perkerasan yang paling atas atau sering disebut lapis aus (wearing course). Secara struktur lapis permukaan perkerasan lentur terdiri atas campuran mineral agregat dan bahan pengikat (prime coat) yang ditempatkan sebagai lapisan paling atas dan biasanya terletak di atas lapis pondasi. Fungsi lapis permukaan antara lain: 1. Sebagai bagian perkerasan untuk menahan beban roda. 2. Sebagai lapisan tidak tembus air untuk melindungi badan jalan dari
kerusakan akibat cuaca. 3. Sebagai lapisan aus (wearing course).
Agar berfungsi sebagai lapis permukaan, maka harus memenuhi persyaratan: 1. Mempunyai kekesatan atau tahanan terhadap penggelinciran. 2. Mampu menahan beban kendaraan dan deformasi permanen. 3. Dapat mencegah masuknya air ke dalam struktur perkerasan.
xxi
Bahan untuk lapis permukaan umumnya sama dengan bahan untuk lapis pondasi dengan persyaratan yang lebih tinggi. Penggunaan bahan aspal diperlukan agar lapisan dapat bersifat kedap air, disamping itu bahan aspal sendiri memberikan bantuan tegangan tarik, yang berarti mempertinggi daya dukung lapisan terhadap beban roda. Pemilihan bahan untuk lapis permukaan perlu mempertimbangkan kegunaan, umur rencana, serta pentahapan konstruksi agar dicapai manfaat sebesar-besarnya dari biaya yang dikeluarkan. 2.7.
Penelitian Sejenis
Penelitian yang serupa yaitu: 1. Analisis Tebal Perkerasan Lentur Jalan Baru Menggunakan Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) 2013 Pada Ruas Jalan Mapanget – Kairagi. Kesimpulan dari penelitian ini adalah: a. Berdasarkan Bina Marga 2013, dengan penajaman desain terhadap umur rencana dan faktor kerusakan (VDF), maka perkerasan didesain dengan menggunakan desain 3 yaitu menggunakan struktur perkerasan AC WC dan CTB. Sedangkan penajaman untuk tanah lunak, yaitu tanah dasar dengan CBR = 3% (CBR ≤ 6%), penggunaan lapis penopang berdasarkan Bagan Desain 2 diambil setebal 300 mm. Setelah dilakukan koreksi terhadap temperatur maka total tebal lapis beraspal dikali dengan faktor sebesar 0.91. Penajaman desain memperlihatkan bahwa desain tebal perkerasan, pada Bina Marga 2002, berubah dari 655 mm menjadi 1110 mm, suatu indikasi perkerasan semakin kuat. Namun dengan menggunakan CTB maka tebal perkerasan beraspal berkurang dari 195 mm menjadi 60 mm, suatu pengurangan yang sangat berarti yaitu sebesar 135 mm, merupakan indikasi perkerasan yang semakin ekonomis. Jika sumber daya tidak memadai untuk mengerjakan konstruksi CTB, maka solusi yang ditunjukkan pada alternatif desain 3A dengan menggunakan lapis pondasi Agregat Kelas A dapat digunakan. b. Penajaman desain pada Bina Marga 2002 terhadap Bina Marga 2013 adalah sebagai berikut:
xxii
i.
Umur rencana pada perkerasan baru untuk perkerasan lentur dengan elemen perkerasan lapisan aspal, lapisan berbutir, dan CTB ditetapkan yaitu 20 tahun. Sedangkan untuk pondasi jalan, yaitu 40 tahun.
ii. Analisis beban sumbu harus dilakukan secara menyeluruh. Hal ini berupa survey yang dilakukan minimal 7 x 24 jam, studi jembatan timbang, atau data WIM Regional. iii. Pengenalan struktur perkerasan menggunakan cement treated base (CTB). Struktur perkerasan CTB mulai digunakan untuk nilai CESA dari 4 juta sampai 30 juta dengan menggunakan desain 3 maupun desain 3A. iv. Pengaruh temperatur perkerasan lapisan beraspal diakomodir. Hal ini berupa koreksi temperatur dilakukan terhadap total tebal lapisan beraspal namun bersifat interim. v. Pengaruh iklim dalam prosedur perencanaan tebal perkerasan dinyatakan dengan menggunakan Bagan Desain 1, yaitu suatu cara untuk memperkirakan nilai CBR tanah dasar, sehubungan dengan jenis tanah, posisi muka air tanah, LHRT dan menetapkan nilai koefisien drainase. vi. Prosedur rinci untuk desain pondasi jalan harus dilakukan. Tanah dasar dengan nilai CBR < 6% harus dilakukan perbaikan tanah dasar yaitu dengan lapis penopang (capping layer).
2. Analisis Tebal Perkerasan Lentur Dengan Metode Manual Desain Perkerasan Jalan 2013 dan Metode AASHTO 1993 (Studi Kasus Ruas Jalan Baron Tepus). Kesimpulan dari penelitian ini adalah: a. Perhitungan Manual Desain Perkerasan Jalan 2013 lebih mudah digunakan karena mengacu pada peraturan Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jendral Bina Marga. Dan juga peraturan MDP 2013 sudah disesuaikan dengan kondisi di Indonesia. b. Hasil perkerasan lentur dengan metode Manual Desain Perkerasan Jalan 2013 adalah sebagai berikut: 1. Lapis permukaan dengan bahan Laston MS 744 kg dengan tebal 10 cm 2. Lapis pondasi atas dengan bahan Laston atas MS 454 kg dengan tebal 8 cm. 3. Lapis pondasi bawah dengan bahan batu pecah kelas A tebal 30 cm.
xxiii
c. Membandingkan hasil tebal perkerasan lentur menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan 2013 dan AASHTO 1993 pada ruas jalan Baron – Tepus (Planjan – Tepus). d. Hasil perkerasan lentur dengan metode AASHTO 1993 adalah sebagai berikut: 1. Lapis permukaan bahan aspal modulus 360.000 psi dengan tebal 15 cm. 2. Lapis pondasi atas bahan aspal modulus 27.000 dengan tebal 8 cm. 3. Lapis pondasi bawah bahan granular modulus 18.000 dengan tebal 35 cm.
BAB III. LANDASAN TEORI
3.1. Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 3.1.1. Ruang Lingkup Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 dibuat untuk melengkapi pedoman desain perkerasan PtT-01-2002-B dan PdT-14-2003 dengan penajaman pada aspek-aspek berikut ini: 1. Penentuan umur rencana. 2. Discounted lifecycle cost yang terendah. 3. Pelaksanaan konstruksi yang praktis.
xxiv
4. Efisiensi penggunaan material. Penajaman pendekatan desain yang digunakan dalam melengkapi pedoman desain tersebut di atas adalah dalam hal-hal berikut: 1. Umur rencana optimum berdasarkan analisis lifecycle cost. 2. Koreksi faktor iklim. 3. Analisis beban sumbu. 4. Pengaruh temperatur. 5. Struktur perkerasan cement treated base. 6. Prosedur rinci desain fondasi jalan. 7. Pertimbangan desain drainase. 8. Persyaratan analisis lapisan untuk PtT-01-2002-B. 9. Penerapan pendekatan mekanistik. 10. Katalog desain. Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017 membantu mencapai pemenuhan struktural dan kepraktisan konstruksi untuk kondisi beban dan iklim di Indonesia. 3.1.2. Tahapan Perencanaan Berikut ini merupakan tahapan dalam perencanaan tebal perkerasan lentur jalan baru
menggunakan
metode
Manual
Desain
Perkerasan
Jalan
(MDP)
04/SE/Db/2017. 1. Umur Rencana Umur rencana perkerasan baru dinyatakan pada Tabel 3.1. berikut ini. Tabel 3.1. Umur Rencana Perkerasan Jalan Baru (UR)
Jenis Perkerasan Perkerasan Lentur
Umur Elemen Perkerasan Lapisan aspal dan lapisan berbutir Fondasi jalan Semua perkerasan untuk daerah yang
Rencana (tahun)(1) 20 40
tidak dimungkinkan pelapisan ulang (overlay) seperti: jalan perkotaan,
xxv
underpass, jembatan, terowongan Cement Treated Base (CTB) Lapis fondasi atas, lapis fondasi bawah, Perkerasan kaku lapis beton semen, dan fondasi jalan Jalan tanpa
Semua elemen (termasuk fondasi jalan
penutup
Minimum 10
Sumber : Manual Desain Perkerasan Jalan 2017 Catatan: -
Jika dianggap sulit untuk menggunakan umur rencana di atas, maka dapat digunakan umur rencana berbeda, namun sebelumnya harus dilakukan analisis dengan discounted lifecycle cost yang dapat menunjukkan bahwa umur rencana tersebut dapat memberikan discounted lifecycle cost terendah. Nilai bunga diambil dari nilai bunga rata-rata dari Bank Indonesia.
-
Umur rencana harus memperhitungkan kapasitas jalan.
2. Menentukan Nilai ESA 4 dan atau ESA 5 Sesuai Umur Rencana Beban lalu lintas yang diperlukan dalam desain struktur perkerasan jalan adalah jumlah total perulangan beban sumbu standar ekivalen yang diperkirakan akan lewat pada lajur rencana jalan yang sedang didesain selama masa layan. Berikut ini adalah tahapan perhitungan beban lalu lintas: a. Analisis Volume Lalu Lintas Parameter yang penting dalam analisis struktur perkerasan adalah data lalu lintas yang diperlukan untuk menghitung beban lalu lintas rencana yang dipikul oleh perkerasan selama umur rencana. Beban dihitung dari volume lalu lintas pada tahun survei yang selanjutnya diproyeksikan ke depan sepanjang tahun pertama setelah perkerasan diperkirakan selesai dibangun atau direhabilitasi. Elemen utama beban lalu lintas dalam desain adalah: i) Beban gandar kendaraan komersial. ii) Volume lalu lintas yang dinyatakan dalam beban sumbu standar. Analisis volume lalu lintas didasarkan pada survey yang diperoleh dari: xxvi
i) Survey lalu lintas, dengan durasi minimal 7 x 24 jam. Survei dapat dilakukan secara manual mengacu pada Pedoman Survei Pencacahan Lalu Lintas ( Pd T-19-2004B) atau menggunakan peralatan dengan pendekatan yang sama. ii) Hasil-hasil survei lalu lintas sebelumnya. iii) Nilai perkiraan pada tabel perkiraan lalu lintas untuk jalan dengan lalu lintas rendah. Dalam analisis lalu lintas, penentuan volume lalu lintas pada jam sibuk dan lalu lintas harian rata-rata tahunan (LHRT) mengacu pada Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI). Penentuan nilai LHRT didasarkan pada data survey volume lalu lintas dengan mempertimbangkan faktor k. Perkiraan volume lalu lintas harus dilaksanakan secara realistis. Rekayasa data lalu lintas untuk meningkatkan justifikasi ekonomi tidak boleh dilakukan untuk kepentingan apapun. Jika terdapat keraguan terhadap data lalu lintas maka perencana harus membuat survei cepat secara independen untuk memverifikasi data tersebut. b. Data Lalu Lintas Akurasi data lalu lintas penting untuk menghasilkan desain perkerasan yang efektif. Data harus meliputi semua jenis kendaraan komersial. Apabila diketahui atau diduga terdapat kesalahan data, harus dilakukan perhitungan lalu lintas khusus sebelum perencanaan akhir dilakukan. c. Jenis Kendaraan Sistem klasifikasi kendaraan dinyatakan dalam Pedoman Survei Pencacahan Lalu Lintas (PdT-19-2004-B). Beban gandar kendaraan penumpang dan kendaraan ringan sampai sedang cukup kecil sehingga tidak berpotensi menimbulkan kerusakan struktural pada perkerasan. Hanya kendaraan niaga dengan jumlah roda enam atau lebih yang perlu diperhitungkan dalam analisis. d. Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas Faktor pertumbuhan lalu lintas berdasarkan data-data pertumbuhan series (historical growth data) atau formulasi korelasi dengan faktor
xxvii
pertumbuhan lain yang berlaku. Jika tidak tersedia data maka Tabel 3.3. dapat digunakan (2015 – 2035). Tabel 3.2. Faktor Laju Pertumbuhan Lalu Lintas (i) (%)
Tipe Jalan Arteri dan perkotaan Kolektor rural Jalan desa
Jawa
Sumatra
Kalimantan
Rata-rata Indonesia
4,80
4,83
5,14
4,75
3,50 1,00
3,50 1,00
3,50 1,00
3,50 1,00
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
Pertumbuhan lau lintas selama umur rencana dihitung dengan faktor pertumbuhan kumulatif (Cumulative Growth Factor): R =
(1+0,01 i)UR−1 ……………………………………………….... 0,01 i
(3.1) Dengan : R
= faktor pengali pertumbuhan lalu lintas kumulatif
i
= laju pertumbuhan lalu lintas tahunan (%)
UR
= umur rencana (tahun)
Apabila diperkirakan akan terjadi perbedaan laju pertumbuhan tahunan sepanjang total umur rencana (UR), dengan i1% selama periode awal (UR 1 tahun) dan i2% selama sisa periode berikutnya (UR - UR1), faktor pengali pertumbuhan lalu lintas kumulatif dapat dihitung dari formula berikut: R=
(1+0,01 i1¿¿ UR 1−1) ¿+ 0,01 i1
( 1+0,01 i1 )
( UR 1−1)
(1+0,01 i2)(UR−UR 1) −1 ........................... (1+0,01 i2) 0,01i 2
{
}
...............................(3.2) Dengan: R
= faktor pengali pertumbuhan lalu lintas kumulatif
i1
= laju pertumbuhan tahunanlalu nlintas periode 1 (%)
xxviii
i2
= laju pertumbuhan tahunanlalu nlintas periode 2 (%)
UR
= total umur rencana (tahun)
UR1
= umur rencana periode 1 (tahun)
Formula di atas digunakan untuk periode rasio volume kapasitas (RVK) yang belum mencapai tingkat kejenuhan (RVK ≤ 0,85). Apabila kapasitas lalu lintas diperkirakan tercapai pada tahun ke (Q) dari umur rencana (UR), faktor pengali pertumbuhan lalu lintas kumulatif dihitung sebagai berikut: R=
(1+0,01 i)Q −1 + (UR – Q) (1 + 0,01i)(Q – 1)………..………….(3.3) 0,01 i
Analisis lalu lintas harus memperhatikan faktor pengalihan lalu lintas yang didasarkan pada jaringan jalan dan harus memperhitungkan proyeksi peningkatan kapasitas ruas jalan eksisting dan pembangunan ruas jalan baru. e. Lalu Lintas pada Lajur Rencana Lajur rencana adalah salah satu lajur lalu lintas dari suatu ruas jalan yang menampung lalu lintas kendaraan niaga (truk dan bus) paling besar. Beban lalu lintas pada lajur rencana dinyatakan dalam kumulatif beban gandar standar (ESA) dengan memperhitungkan faktor distribusi arah (DD) dan faktor distribusi lajur kendaraan niaga (DL). Untuk jalan dua arah, faktor distribusi arah (DD) umumnya diambil 0,50 kecuali pada lokasi-lokasi yang jumlah kendaraan niaga cenderung lebih tinggi pada satu arah tertentu. Faktor distribusi lajur digunakan untuk menyesuaikan beban kumulatif (ESA) pada jalan dengan dua lajur atau lebih dalam satu arah. Pada jalan yang demikian, walaupun sebagian besar kendaraan niaga akan menggunakan lajur luar, sebagian lainnya akan menggunakan lajur-lajur dalam. Faktor distribusi jalan ditunjukkan pada Tabel 3.4. Beban desain pada setiap lajur tidak boleh melampaui kapasitas lajur selama umur rencana. Kapasitas lajur mengacu pada Permen PU No. 19/PRT/M/2011 tentang Persyaratan Teknis Jalan dan Kriteria
xxix
Perencanaan Teknis Jalan berkaitan rasio antara volume dan kapasitas jalan yang harus dipenuhi. Tabel 3.3. Faktor Distribusi Lajur (DL)
Jumlah Lajur setiap arah 1 2 3 4
Kendaraan niaga pada lajur desain (% terhadap populasi kendaraan niaga) 100 80 60 50
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
f. Faktor Ekivalen Beban (Vehicle Damage Factor) Dalam desain perkerasan, beban lalu lintas dikonversi ke beban standar (ESA) dengan menggunakan Faktor Ekivalen Beban (Vehicle Damage Factor). Analisis struktur perkerasan dilakukan berdasarkan jumlah kumulatif ESA pada lajur rencana sepanjang umur rencana. Desain yang akurat memerlukan perhitungan beban lalu lintas yang akurat pula. Studi atau survei beban gandar yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik merupakan dasar perhitungan ESA yang andal. Oleh sebab itu, survei beban gandar harus dilakukan apabila dimungkinkan. Ketentuan pengumpulan data beban gandar ditunjukkan pada Tabel 3.5. Timbangan survei beban gandar yang menggunakan sistem statis harus mempunyai kapasitas beban roda (tunggal atau ganda) minimum 18 ton atau kapasitas beban sumbu tunggal minimum 35 ton. Tingkat pembebanan faktual berlebih diasumsikan berlangsung sampai tahun 2020. Setelah tahun 2020, diasumsikan beban kendaraan sudah terkendali dengan beban sumbu nominal terberat (MST) 12 ton. Namun demikian, untuk keperluan desain, Direktorat Jenderal Bina Marga dapat menentukan waktu penerapan efektif beban terkendali tersebut setiap waktu. Jika survei beban gandar tidak mungkin dilakukan oleh perencana dan data survei beban gandar sebelumnya tidak tersedia, maka nilai VDF pada tabel 3.6 dan tabel 3.7 dapat
xxx
digunakan untuk menghitung ESA. Tabel 3.6. menunjukkan nilai VDF regional masing-masing jenis kendaraan niaga yang diolah dari data studi WIM yang dilakukan Ditjen Bina Marga pada tahun 2012 – 2013. Data tersebut perlu diperbarui secara berkala sekurangkurangnya setiap 5 tahun. Apabila survei lalu lintas dapat mengidentifikasi jenis dan muatan kendaraan niaga, dapat digunakan data VDF masing-masing jenis kendaraan menurut tabel 3.7. Untuk periode beban faktual (sampai tahun 2020), digunakan nilai VDF beban nyata. Untuk periode beban normal (terkendali) digunakan VDF dengan muatan sumbu terberat 12 ton. Perkiraan beban gandar kawasan dengan lalu lintas rendah dapat mengacu Tabel 3.8. Tabel 3.4. Pengumpulan Data Beban Gandar
Spesifikasi Penyediaan Prasarana Jalan Jalan Bebas Hambatan Jalan Raya Jalan Sedang Jalan Kecil
Sumber Data Beban Gandar 1 atau 2 1 atau 2 atau 3 2 atau 3 2 atau 3
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
xxxi
Tabel 3.5. Nilai VDF masing – masing jenis kendaraan niaga Sumatra Beban Aktual
Jenis Kendaraan
Jawa Beban Aktual
Normal
Kalimantan Beban Aktual
Normal
Bali, Nusa Tenggara, Maluku dan Papua
Sulawesi Beban Aktual
Normal
Beban Aktual
Normal
Normal
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
VDF 4
VDF 5
5B
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
6A
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
0,55
0.5
6B
4,5
7,4
3,4
4,6
5,3
9,2
4,0
5,1
4,8
8,5
3,4
4,7
4,9
9,0
2,9
4,0
3,0
4,0
2,5
3,0
7A1
10,1
18,4
5,4
7,4
8,2
14,4
4,7
6,4
9,9
18,3
4,1
5,3
7,2
11,4
4,9
6,7
-
-
-
-
7A2
10,5
20,0
4,3
5,6
10,2
19,0
4,3
5,6
9,6
17,7
4,2
5,4
9,4
19,1
3,8
4,8
4,9
9,7
3,9
6,0
7B1
-
-
-
-
11,8
18,2
9,4
13,0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7B2
-
-
-
-
13,7
21,8
12,6
17,8
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7C1
15,9
29,5
7,0
9,6
11,0
19,8
7,4
9,7
11,7
20,4
7,0
10,2
13,2
25,5
6,5
8,8
14,0
11,9
10,2
8,0
7C2A
19,8
39,0
6,1
8,1
17,7
33,0
7,6
10,2
8,2
14,7
4,0
5,2
20,2
42,0
6,6
8,5
-
-
-
-
7C2B
20,7
42,8
6,1
8,0
13,4
24,2
6,5
8,5
-
-
-
-
17,0
28,8
9,3
13,5
-
-
-
-
7C3
24,5
51,7
6,4
8,0
18,1
34,4
6,1
7,7
13,5
22,9
9,8
15,0
28,7
59,6
6,9
8,8
-
-
-
-
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
32
Tabel 3.6. Nilai VDF asing-masing Jenis Kendaraan Niaga Jenis Kendaraan
KENDARAAN NIAGA
Klasifik asi lama 1
Distribusi Tipikal (%) Uraian
Alter natif 1
2,3,4
2,3,4
5a 5b 6a.1 6a.2 6b1.1 6b1.2 6b2.1 6b2.2 7a1 7a2 7a3
5a 5b 6.1 6.2 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 9.3
7b
10
7c1 7c2.1 7c2.2 7c3
11 12 13 14
Konfigurasi Sumbu
Kelompok Sumbu
Semua Kendaraan Bermotor 30,4
Semua Kendaraan Bermotor kecuali Sepeda Motor
51,7
74,3
2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 4
3,5 0,1
5,00 0,20
4,6
6,60
-
-
3,8
5,50
3,9
5,60
0,1
4 5 5 6
Muatan yang Diangkut Sepeda Motor Sedan/Angkot/Pickup/Station Wagon Bus Kecil Bus Besar Truk 2 Sumbu-cargo ringan Truk 2 Sumbu-ringan Truk 2 Sumbu-cargo sedang Truk 2 Sumbu-sedang Truk 2 Sumbu-berat Truk 2 Sumbu-berat Truk 3 Sumbu-ringan Truk 3 Sumbu-sedang Truk 3 Sumbu-berat Truk 2 Sumbu dan Trailer Penarik 2 Sumbu Truk 4 Sumbu-trailer Truk 5 Sumbu-trailer Truk 5 Sumbu-trailer Truk 6 Sumbu-trailer
1.1
2 2
1.1 1.2 1.2 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.22 1.22 1.1.2 1.2-2.2 1.2-22 1.2-22 1.2-222 1.22-222
Muatan umum Tanah,pasir,besi,semen Muatan umum Tanah,pasir,besi,semen Muatan umum Tanah,pasir,besi,semen Muatan umum Tanah,pasir,besi,semen
Faktor Ekivalen Beban (VDF) (ESA/Kendaraan) VDF pangkat 4
VDF pangkat 5
0,10
0,3 1,0 0,3 0,8 0,7 1,6 0,9 7,3 7,6 28,1 28,9
0,2 1,0 0,2 0,8 0,7 1,7 0,8 11,2 11,2 64,4 62,2
0,5
0,70
36,9
90,4
0,3
0,50
0,7
1,00
0,3
0,50
13,6 19,0 30,3 41,6
24,0 33,2 69,7 93,7
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
33
Tabel 3.7. Perkiraan Lalu Lintas untuk Jalan Lalu Lintas Rendah
Deskripsi Jalan
Pertumbuha n Lalu Lintas (%)
Faktor Pengali Pertumbuha n Kumulatif Lalu Lintas
Kelompok Sumbu/Ken daraan Berat
Kumulatif HVAG (kelompok sumbu)
Faktor ESA/HVAG
Beban Lalu Lintas Desain (aktual) (ESA4)
20
1
22
2
14454*
3,16
4,5 x 104
3 6
20 20
1 1
22 22
2 2,1
21681 252945
3,16 3,16
7 x 104 8 x 105
8
20
3,5
28,2
2,3
473478
3,16
1,5 x 106
3,5
28,2
2,2
1585122
3,16
5 x 106
LHR dua arah (kend/hari)
Kendaraan Berat (% dari lalu lintas)
Umur Rencana (th)
30
3
90 500 500
Jalan desa minor dengan akses kendaraan berat terbatas Jalan kecil dua arah Jalan lokal Akses lokal darah
industri atau quarry Jalan kolektor 2000 7 20 Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
34
g. Beban Sumbu Standar Kumulatif Beban sumbu standar kumulatif atau Cumulative Equivalent Single Axle Load (CESAL) merupakan jumlah kumulatif beban sumbu lalu lintas desain pada lajur desain selama umur rencana, yang ditentukan sebagai berikut: Menggunakan VDF masing-masing kendaraan niaga ESATH-1
=
(ΣLHRJK
x
VDFJK)
x
365
x
DD
x
DL
x
R
……………………………………………………………………..(3.4) Dengan : ESATH-1
: kumulatif lintasan sumbu standar ekivalen (equivalent standard axle) pada tahun pertama.
LHRJK
: lintas harian rata – rata tiap jenis kendaraan niaga (satuan kendaraan per hari).
VDFJK
: Faktor Ekivalen Beban (Vehicle Damage Factor) tiap jenis kendaraan niaga (Tabel 3.5. dan Tabel 3.6.)
DD
: Faktor distribusi arah.
DL
: Faktor distribusi lajur (Tabel 3.3). CESAL
: Kumulatif beban sumbu standar ekivalen selama umur rencana.
R 3.
: Faktor pengali pertumbuhan lalu lintas kumulatif.
Menentukan Tipe Perkerasan Pemilihan jenis perkerasan akan bervariasi berdasarkan volume lalu lintas, umur rencana dan kondisi fondasi jalan. Batasan pada Tabel 3.1 tidak mutlak, perencana harus mempertimbangkan biaya terendah selama umur rencana, keterbatasan dan kepraktisan pelaksanaan. Pemilihan alternatif desain berdasarkan manual ini harus didasarkan pada discounted lifecycle cost terendah. Basis dari prosedur desain perkerasan lentur dengan campuran beraspal yang digunakan pada manual ini adalah karakteristik mekanik material dan analisis
struktur
perkerasan
secara
mekanistik.
Metode
ini
menghubungkan masukan berupa beban roda, struktur perkerasan dan sifat
35
mekanik material, dengan keluaran berupa respons perkerasan terhadap beban roda seperti tegangan, regangan atau lendutan. Tabel 3.8. Pemilihan Jenis Perkerasan Struktur Perkerasan
Bagan Desain
ESA (juta) dalam 20 tahun (Pangkat 4 kecuali ditentukan lain) 0 - 0,5 0,1 - 4 >4 - 10 >10 - 30 >30 200
Perkerasan kaku dengan lalu lintas 4 berat (di atas tanah dengan CBR ≥ 2,5%) Perkerasan kaku dengan lalu lintas rendah (daerah 4A pedesaan dan perkotaan) AC WC modifikasi atau SMA modifikasi 3 dengan CTB (ESA pangkat 5) AC dengan CTB 3 (ESA pangkat 5) AC tebal ≥ 100 mm dengan lapis fondasi 3B berbutir (ESA pangkat 5) AC atau HRS tipis di atas lapis fondasi 3A berbutir Burda atau Burtu dengan LPA kelas A 5 3 atau batuan asli Lapis fondasi Soil 6 1 Cement Perkerasan tanpa penutup (Japat, jalan 7 1 kerikil) Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
4.
-
2
2
2
1,2
-
-
-
-
2
-
-
2
2
-
1,2
2
2
1,2
-
-
-
3
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
2
Menentukan Segmen Tanah Dasar Dengan Daya Dukung yang Seragam. Untuk desain, daya dukung rencana tanah dasar diperoleh dari nilai CBR rendaman 4 hari pada 95% kepadatan standar kering maksimum. Pengujian daya dukung harus dilakukan untuk mendapatkan nilai CBR yang sebenarnya. Tanah dasar yang lazim ditemui di Indonesia mempunyai nilai CBR sekitar 4% bahkan dapat serendah 2%. Nilai 36
modulus tanah dasar yang diperoleh dari DCP harus disesuaikan dengan kondisi musim. Faktor penyesuaian minimum ditunjukkan pada Tabel 3.9. Tabel 3.9. Faktor Penyesuaian Modulus Tanah Dasar terhadap Kondisi Musim
Musim Musim hujan dan tanah jenuh Masa transisi Musim kemarau
Faktor penyesuaian minimum nilai CBR berdasarkan pengujian DCP 0,90 0,80 0,70
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
Untuk menghitung nilai CBR desain digunakan rumus berikut : Nilai
CBRdesain
=
(CBR
hasil
pengujian
DCP)
x
faktor
penyesuaian............................................................................................(3.5) Ruas jalan yang didesain harus dikelompokkan berdasarkan kesamaan segmen yang mewakili kondisi tanah dasar yang dapat dianggap seragam (tanpa perbedaan yang signifikan). Secara umum disarankan untuk menghindari pemilihan segmen seragam yang terlalu pendek. Dua metode perhitungan CBR karakteristik diuraikan sebagai berikut: a. Metode distribusi normal standar Jika tersedia cukup data yang valid (minimum 10 titik data uji per segmen yang seragam) rumus berikut ini dapat digunakan: CBR karakteristik = CBR rata-rata – f x deviasi standar …………(3.6) Dengan : f = 1,645 (probabilitas 95%), untuk jalan tol atau jalan bebas hambatan. f = 1,282 (probabilitas 90%) untuk jalan kolektor dan arteri. f = 0.842 (probabilitas 80%), untuk jalan lokal dan jalan kecil. Koefisien variasi (CV) maksimum dari data CBR untuk suatu segmen tidak lebih besar dari 25%. Koefisien variasi sampai dengan 30% masih boleh digunakan. Apabila jumlah data per segmen kurang dari 10 maka nilai CBR terkecil dapat mewakili sebagai CBR segmen. b. Metode persentil
37
Metode persentil menggunakan distribusi data nilai CBR pada segmen seragam yang dianggap terdistribusi secara normal. Nilai persentil ke “x” dari suatu kumpulan data membagi kumpulan data tersebut dalam dua bagian, yaitu bagian yang mengandung “x” persen data dan bagian yang mengandung (100 – x) persen data. Nilai CBR yang dipilih adalah adalah nilai persentil ke 10 (10thpercentile) yang berarti 10% data segmen yang bersangkutan lebih kecil atau sama dengan nilai CBR pada persentil tersebut. Atau 90% dari data CBR pada segmen seragam tersebut lebih besar atau sama dengan nilai CBR pada persentil tersebut. Sedangkan untuk menghitung CBR Rencana untuk stabilisasi tanah dasar digunakan rumus sebagai berikut : CBRstabilisasi
=
CBRtanah
asal
x
2(tebal
lapis
stabilisasi
dalam
mm)/150
……………………………………………………………………..(3.7) 5. Menentukan Struktur Fondasi Perkerasan Umur rencana fondasi untuk jalan baru dan pelebaran minimum 40 tahun dengan pertimbangan sebagai berikut: a. Fondasi perkerasan tidak dapat ditingkatkan selama masa pelayanan, kecuali dengan cara rekonstruksi menyeluruh. b. Perkerasan lentur dengan desain fondasi di bawah standar mungkin memerlukan perkuatan dengan lapisan aspal tambahan berulangkali selama masa pelayanannya sehingga biaya total perkerasan (lifecycle cost) menjadi lebih mahal dibandingkan dengan perkerasan yang didesain dengan baik. c. Perkerasan kaku di atas tanah lunak dengan desain fondasi di bawah standar (under design) cenderung mengalami keretakan dini yang dalam kasus terburuk mungkin memerlukan penggantian pelat beton. Untuk mencari nilai fondasi perkerasan dapat digunakan tabel 3.10.
38
Tabel 3.10. Bagan Desain Fondasi Jalan Minimum CBR Tanah Dasar (%)
Kelas Kekuatan Tanah Dasar
Uraian Struktur Fondasi
≥6 5 4 3 2,5
SG6 SG5 SG4 SG3 SG2,5
Perbaikan tanah dasar dapat berupa stabilisasi semen atau material timbunan pilihan (sesuai persyaratan Spesifikasi Umum, Devisi 3 – pekerjaan tanah) (pemadatan lapisan ≤ 200 mm tebal gembur) Lapis penopang(4)(5) Atau lapis penopang dan geogrid (4)(5)
Tanah ekspansif (potensi pemuaian > 5%) Perkerasan di atas SG1(3) tanah lunak(2) Tanah gambut dengan HRS atau DBST untuk perkerasan untuk jalan raya minor (nilai minimum-ketentuan lain berlaku)
Lapis penopang berbutir(4)(5)
Perkerasan Lentur Beban lalu lintas pada lajur rencana dengan umur rencana 40 tahun (juta ESA5) > 4 4 jt ESA, tanah SG1 memerlukan lapis penopang setebal 1200 mm untuk mencapai daya dukung setara SG2.5 dan selanjutnya perlu ditambah lagi setebal 350 mm untuk meningkatkan menjadi setara SG6. (5) Tebal lapis penopang dapat dikurangi 300 mm jika tanah asal dipadatkan pada kondisi kering. (6) Untuk perkerasan kaku, material perbaikan tanah dasar berbutir halus (klasifikasi A4 sampai dengan A6) harus berupa stabilisasi semen.
39
6. Menentukan Struktur Perkerasan Yang Memenuhi Syarat. Proses desain struktur perkerasan bersifat iteratif (trial and error) yang dimulai dengan memilih suatu struktur yang diperkirakan akan mampu menerima
beban
rencana.
Selanjutnya
dilakukan
analisis
untuk
mendapatkan besaran regangan kritikal untuk melihat apakah struktur tersebut dapat menerima beban rencana. Apabila ternyata seluruh atau salah satu regangan kritikal tersebut menunjukkan bahwa struktur tersebut tidak dapat menerima beban rencana maka dilakukan perubahan struktur (dapat berupa perubahan dimensi atau material, atau kedua-duanya). Analisis diulangi untuk menghitung regangan-regangan kritikal dan seterusnya hingga diperoleh struktur yang memenuhi kriteria desain. Desain perkerasan lentur berdasarkan beban lalu lintas rencana dan pertimbangan biaya terendah ditunjukan pada Tabel 3.11 sampai dengan Tabel 3.14. Desain tebal perkerasan didasarkan pada nilai ESA pangkat 4 dan pangkat 5 tergantung pada model kerusakan (deterioration model) dan pendekatan desain yang digunakan. Digunakan nilai ESA yang sesuai sebagai input dalam proses perencanaan. a. Digunakan pangkat 4
pada desain perkerasan lentur berdasarkan
Pedoman Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Pt T-01-2002-B atau metode AASHTO 1993 (pendekatan statistik empirik). b. Pangkat 4 digunakan untuk bagan desain pelaburan tipis (seperti Burtu atau Burda), perkerasan tanpa penutup (Unsealed granular pavement) dan perencanaan tebal overlay berdasarkan grafik lendutan untuk kriteria alur (rutting). c. Pangkat 5 digunakan untuk desain perkerasan lentur (kaitannya dengan faktor kelelahan aspal beton dalam desain dengan pendekatan Mekanistik Empiris) termasuk perencanaan tebal overlay berdasarkan grafik lengkung lendutan (curvature curve) untuk kriteria retak lelah (fatigue).
40
Tabel 3.11. Bagan Desain Perkerasan Lentur Opsi Biaya Minimum Dengan CTB1) F12 Untuk Lalu Lintas di bawah 10 juta ESA5 lihat bagan desain 3A3B dan 3C Repetisi beban sumbu kumulatif 20 tahun pada lajur rencana (106ESA5) Jenis permukaan berpengikat Jenis lapis fondasi
> 10 - 30
F2
F3
F4
F5
Lihat bagan desain 4 untuk alternatif perkerasan kaku 3
> 30 - 50
> 50 - 100
AC
> 100 - 200
> 200 - 500
AC Cement Treated Base (CTB)
AC WC AC BC4 AC BC atau AC Base CTB3
40 60 75 150
40 60 100 150
40 60 125 150
50 60 160 150
50 60 220 150
Fondasi Agregat Kelas A
150
150
150
150
150
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017 Catatan: 1. Ketentuan-ketentuan struktur Fondasi Bagan Desain - 2 berlaku. 2. CTB mungkin tidak ekonomis untuk jalan dengan beban lalu lintas < 10 juta ESA5. Rujuk Bagan Desain - 3A, 3B dan 3C sebagai alternatif. 3. Pilih Bagan Desain - 4 untuk solusi perkerasan kaku dengan pertimbangan life cycle cost yang lebih rendah untuk kondisi tanah dasar biasa (bukan tanah lunak). 4. Hanya kontraktor yang cukup berkualitas dan memiliki akses terhadap peralatan yang sesuai dan keahlian yang diizinkan melaksanakan pekerjaan CTB. LMC dapat digunakan sebagai pengganti CTB untuk pekerjaan di area sempit atau jika disebabkan oleh ketersediaan alat. 5. AC BC harus dihampar dengan tebal padat minimum 50 mm dan maksimum 80 mm.
41
Tabel 3.12. Bagan Desain Perkerasan Lentur Denagan HRS1
Kumulatif Beban Sumbu 20 Tahun pada lajur rencana (106CESA5) Jenis Permukaan Striktur Perkerasan HRS WC HRS Base LFA Kelas A LFA Kelas A atau LFA Kelas B atau Kerikil Alam atau Lapis Distabilisasi dengan CBR > 10%3
FF1 < 0,5
0,5 ≤ FF2 ≤ 4,0
HRS atau Penetrasi Makadam Tebal Lapisan (mm) 50 150 150
HRS 30 35 250 125
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017 1
Bagan Desain -3A merupakan alternatif untuk daerah yang HRS menunjukkan riwayat kinerja yang baik dan daerah yang dapat menyediakan material yang sesuai ( gap
graded mix). 2
HRS tidak sesuai untuk jalan dengan tanjakan curam dan daerah perkotaan dengan beban lebih besar dari 2 juta ESA5
3
Kerikil alam dengan atau material stabiisasi dengan CBR > 10% dapat merupakan pilihan yang paling ekonomis jika material dan sumberdaya penyedia jasa yang
mumpuni tersedia. Ukuran material LFA kelas B lebih besar dari pada kelas A sehingga lebih mudah mengalami segregasi. Selain itu, ukuran butir material kelas B yang lebih besar membatasi tebal minimum material kelas B. Walaupun dari segi mutu material kelas A lebih tinggi daripada kelas B, namun dari segi harga material LFA kelas A dan B tidak terlalu berbeda sehingga untuk jangka panjang LFA kelas A dapat menjadi pilihan yang lebih kompetitif.
Tabel 3.13. Bagan Desain Perkerasan Lentur – Aspal Dengan Lapis Fondasi Berbutir (Sebagai alternatif Tabel 3.12 dan 3.13) FFF1
FFF2 Solusi yang dipilih
FFF3
STRUKTUR PERKERASAN FFF4 FFF5 FFF6
FFF7 Lihat Catatan 2
FFF8
FFF9
42
Kumulatif beban sumbu 20 tahun pada lajur rencanaaaaa(106 ESA5)
4-7
> 7 - 10
KETEBALAN LAPIS PERKERASAN (mm) AC WC 40 40 40 40 AC BC 60 60 60 60 AC Base 0 70 80 105 LPA Kelas A 400 300 300 300 Catatan 1 2 Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
> 10 - 20
> 20 - 30
> 30 - 50
> 50 - 100
> 100 - 200
40 60 145 300
40 60 160 300
40 60 180 300 3
40 60 210 300
40 60 245 300
Catatan Bagan Desain - 3B: 1. FFF1 atau FFF2 harus lebih diutamakan daripada solusi FF1 dan FF2 (Tabel 3.13) atau dalam situasi jika HRS berpotensi mengalami rutting. 2. Perkerasan dengan CTB (Tabel 3.12) dan pilihan perkerasan kaku dapat lebih efektif biaya tapi tidak praktis jika sumber daya yang dibutuhkan tidak tersedia. 3. Untuk desain perkerasan lentur dengan beban > 10 juta CESA5, diutamakan menggunakan Tabel 3.12. Tabel 3.14 digunakan jika CTB sulit untuk diimplementasikan. Solusi dari FFF5 - FFF9 dapat lebih praktis daripada solusi Tabel 3.12 untuk situasi konstruksi tertentu seperti: (i) perkerasan kaku atau CTB bisa menjadi tidak praktis pada pelebaran perkerasan lentur eksisting atau, (ii) di atas tanah yang berpotensi konsolidasi atau, (iii) pergerakan tidak seragam (dalam hal perkerasan kaku) atau, (iv) jika sumber daya kontraktor tidak tersedia. 4. Tebal minimum lapis fondasi agregat yang tercantum di dalam Tabel 3.12 dan Tabel 3.13 diperlukan untuk memastikan drainase yang mencukupi sehingga dapat membatasi kehilangan kekuatan perkerasan pada musim hujan. Kondisi tersebut berlaku untuk semua bagan desain kecuali Tabel 3.14. 5. Tebal LFA berdasarkan Tabel 3.14 dapat dikurangi untuk subgrade dengan daya dukung lebih tinggi dan struktur perkerasan dapat mengalirkan air dengan baik (faktor m ≥ 1). 6. Semua CBR adalah nilai setelah sampel direndam 4 hari.
Tabel 3.14. Penyesuaian Tebal Lapis Fondasi Agregat A Untuk Tanah Dasar CBR ≥ 7 % (Hanya Untuk Tabel 3.13) STRUKTUR PERKERASAN 43
Kumulatif beban sumbu 20 tahun pada lajur rencanaaaaa(106 CESA5)
FFF1
FFF2
FFF3
FFF4
FFF5
FFF6
FFF7
FFF8
FFF9
4-7
> 7 - 10
> 10 - 20
> 20 - 30
> 30 - 50
> 50 - 100
> 100 - 200
300 200 150 150
300 200 150 150
300 200 150 150
TEBAL LFA A (mm) PENYESUAIAN TERHADAP TABEL 3.14 Subgrade CBR ≥ 5,5 - 7 400 300 300 300 300 300 Subgrade CBR ≥ 7– 10 330 220 215 210 205 200 Subgrade CBR ≥ 10 260 150 150 150 150 150 Subgrade CBR ≥ 15 200 150 150 150 150 150 Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan 2017
44
3.2. Perencanaan Perkerasan Lentur Metode AASHTO 1993 3.2.1. Ruang Lingkup. Prosedur, parameter-parameter serta hasil analisis perencanaan tebal perkerasan lentur yang digunakan mengacu pada AASHTO Guide For Design Of Pavement Structures 1993 yaitu sebagai berikut. Parameter perencanaan terdiri dari: 1. Analisis lau-lintas; mencakup umur rencana, lalu-lintas harian rata-rata, pertumbuhan lalu-lintas tahunan, vehicle damage factor, equivalent single axle load 2. Terminal service ability index 3. Initial service ability 4. Service ability loss 5. Reliability 6. Standar normal deviasi 7. Standar deviasi 8. CBR tanah dasar 9. Resilient modulus 10. Elastic (resilient) modulus 11. Layer coefficient 12. Drainage coefficient 3.2.2. Tahapan Perencanaan. 1. Analisis Lalu Lintas a. Penentuan umur rencana, bisa digunakan 20 – 40 tahun. b. Penentuan faktor distribusi arah (DD), biasanya nilai yang digunakan sebesar 0,5. Namun pada kasus tertentu besarnya nilai dari faktor distribusi arah bisa digunakan 0,3 – 0,7. Pengecualian ini terjadi pada kendaraan berat yang cenderung menuju ke satu arah tertentu. c. Penentuan faktor distribusi lajur (DL )
45
Tabel 3.15. Faktor Distribusi Lajur (DL) Jumlah Lajur Per-arah
% Beban Gandar Standar Dalam Lajur Rencana 100 80 – 100 60 – 80 50 - 75
1 2 3 4 Sumber : AASHTO 1993 d. Data Lalu lintas harian rata-rata (LHR).
e. Menghitung lalu lintas pada lajur rencana (W18) W18 = DD x DL x Ŵ18.................................................................... (3.8) Dimana : DD
= Faktor distribusi arah.
DL
= Faktor distribusi lajur.
Ŵ18 = Beban gandar standar kumulatif untuk dua arah f. Menghitung lalu lintas kumulatif selama umur rencana (Wt ) Wt = w18 x (1+𝑔)−1𝑔...................................................................... (3.9) Dimana : Wt
= Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif.
w18
= Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun.
n
= Umur pelayanan (tahun)
g
= Perkembangan lalu lintas (%)
2. Perhitungan Modulus Resilient (MR) tanah dasar. MR = 1500 CBR (psi)..........................................................................(3.10) Dimana : CBR
= Nilai CBR (%)
MR
= Modulus resilien
3. Menentukan serviceability. a. Indeks
kemampuan
pelayanan
awal
(Po),
untuk
perkerasan
kaku
menggunakan nilai Po 4,5 dan untuk perkerasan lentur menggunakan nilai Po 4,2. b.
Indeks kemampuan pelayanan akhir (Pt) dapat menggunakan Tabel 3.16. Tabel 3.16. Indeks Kemampuan Pelayanan Akhir (Pt) Pt 3,0
Persen Orang Berpendapat Tidak Setuju 12 %
46
2,5 2,0 Sumber : AASHTO 1993
55 % 85 %
c. Kehilangan kemampuan pelayanan (ΔPSI) ΔPSI = Po – Pt .............................................................................. (3.11) Pada perkerasan lentur (flexible pavement) dengan tingkat lalu lintas tinggi ΔPSI = Po – Pt = 4,2 – 2,5 dan untuk tingkat lalu lintas rendah ΔPSI = Po – Pt = 4,2 – 2,0 = 2,2.
4. Menentukan reliability (R) dan standar deviasi normal (Z R). Tabel 3.17. Nilai Reliabilitas (R)
Reliability : R (%)
Klasifikasi Jalan Jalan tol Arteri Kolektor Lokal
Urban 85-99,9 80-99 80-95 50-80
Rural 80-99,9 75-95 75-95 50-80
Sumber : AASHTO 1993 Tabel 3.18. Standard Normal Deviation (ZR)
R (%) 50 60 70 75 80 85 90 91 92
ZR -0,000 -0,253 -0,524 -0,674 -0,841 -1,037 -1,282 -1,340 -1,405
R (%) 93 94 95 96 97 98 99 99,9 99,99
ZR -1,476 -1,555 -1,645 -1,751 -1,881 -2,054 -2,327 -3,090 -3,750
Sumber: AASHTO 1993
5. Deviasi standar keseluruhan (So), dapat menggunakan nilai berikut:
So = 0,40 sampai dengan 0,50 ( diambil dari AASHTO 1993 halaman I62). 6. Penentuan koefisien drainase. Tabel 3.19. Quality of Drainage Quality of drainage
Water removed within
Excellent
2 jam
47
Good
1 hari
Fair
1 minggu
Poor
1 bulan
Very poor
Air tidak terbebaskan
Sumber: AASHTO 1993 Tabel 3.20. Drainage Coefficient (mi)
Percent of time pavement structure is exposed to moisture levels approaching saturation Quality of drainage Excellent Good Fair Poor Very poor
< 1%
1-5%
5-25%
>25%
1,40-1,35 1,35-1,25 1,25-1,15 1,15-1,05 1,05-0,95
1,35-1,30 1,25-1,15 1,15-1,05 1,05-0,80 0,95-0,75
1,30-1,20 1,15-1,00 1,00-0,80 0,80-0,60 0,75-0,40
1,20 1,00 0,80 0,60 0,40
Sumber: AASHTO 1993
7. Menentukan bahan dan koefisien layer. ai (Koefisien kekuatan relatif), dikelompokkan menjadi 5 yaitu: beton aspal (asphalt concrete), lapis pondasi granular (granular base), lapis pondasi bawah granular (granular subbase), cement-treated base (CTB), dan asphalt-treated base (ATB).
48
Gambar 3.1. Grafik perkiraan koefisien kekuatan relatif lapis permukaan beton aspal ɑ1 (AASHTO 1993) Pada ɑ2, koefisien kekuatan relatif dapat digunakan Gambar 3.2 atau dengan rumus berikut: ɑ2 = 0,249 (log10EBS)-0,977 …………………...……...……….….... (3.12)
49
Gambar 3.2. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas ɑ2 (AASHTO1993)
50
Pada ɑ3 dapat menggunakan Gambar 3.4 atau dengan rumus berikut: ɑ3 = 0,227 (log10EBS) – 0,839 ............................................................. (3.13)
Gambar 3.3. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah ɑ3 (AASHTO 1993)
51
Gambar 3.4. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bersemen (CTB) (AASHTO 1993)
52
Gambar 3.5. Grafik variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi beraspal (AASHTO 1993)
53
8. Menghitung angka struktural (SN), dapat menggunakan nomogram pada Gambar 3.6 atau dengan rumus pada (3.14).
Po−Pt ) Po−Pf Log10W18=ZRSo + 9,36log10(SN+1) - 0,20 + + 2,32𝑙𝑜𝑔10𝑀𝑟 − 1094 0,40+ ( SN +1)5,19 log10(
8,07............................................................................. (3.14) Dimana: W18
= Kumulatif beban gandar standar selama umur rencana.
ZR
= Standar normal deviasi.
So
= Combined standard error dari prediksi lalu lintas dan kinerja.
SN
= Structural number.
MR
= Modulus resilien.
Po
= Initial serviceability.
Pt
= Terminal serviceability.
Pf
= Failure serviceability.
Gambar 3.6. Nomogram perhitungan tebal perkerasan lentur AASHTO 1993
SN (structural number) dibutuhkan untuk menngakomodasi lalu lintas rencana dengan menggunakan data lalu lintas, modulus elastisitas tanah
54
dasar, nilai-nilai fungsional serviceability, reliability dan standar deviasi normal. SN a1.D1 a2.D2.m2 a3.D3.m3 ........................................................ (3.15) Dimana: SN
= Nilai Structural Number.
a1, a2, a3
= Koefisien relatif masing-masing lapisan.
D1, D2, D3
= Tebal masing-masing lapisan perkerasan.
m1, m2, m3,
= Koefisien drainase masing-masing lapisan.
Untuk menentukan tebal lapis perkerasan dapat menggunakan persamaan berikut, menurut AASHTO 1993 : a. Angka Struktural 1 (SN1)
SN 1 ……………………………....…………………...…… (3.16) a1
D1 =
Dengan: SN1
= Angka struktural lapis perkerasan
D1
= Tebal lapis perkerasan
a1
= Koefisien layer lapisan
b. Angka Struktural 2 (SN2) D2 =
SN 2−a1. D 1 ……………………………..………………….. (3.17) a 2. m2
Dengan: SN2
= Angka struktural lapis pondasi atas
D1
= Tebal lapis perkerasan D1 (in)
a1,a2
= Koefisien layer lapisan
m2
= Koefisien drainase
c. Angka Struktural 3 (SN3) D3
=
SN 3−a 1. D 1+a 2. m2. D2 ………..…….……………………… a3. m 3
(3.18) Dengan: SN3
= Angka struktural lapis pondasi bawah
D2
= Tebal lapis perkerasan D2 (in)
a1, a2,a3 = Koefisien layer lapisan
55
m2, m3
= Koefisien drainase
Gambar 3.7. Diagram tebal lapis perkerasan (sumber: AASHTO 1993) Tebal minimum masing-masing lapis perkerasan mengacu pada Tabel 2.14. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-35)
Tabel 3.21. Tebal Minimum Traffic, ESAL 7000000 Sumber: AASHTO 1993
Asphalt Concrete 1,0 inch 2,0 inch 2,5 inch 3,0 inch 3,5 inch 4,0 inch
Aggregate Base 4,0 inch 4,0 inch 4,0 inch 6,0 inch 6,0 inch 6,0 inch
Jalan Tol :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
= 5cm
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
= 5cm
Asphalt Concrete Base (AC BASE / ATB)
= 15cm
Aggregate Base
= 15 cm
Jalan Arteri :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
= 5cm
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
= 5cm
Asphalt Concrete Base (AC BASE / ATB)
= 8cm
Aggregate Base
= 15 cm
Jalan Kolektor : Asphalt Concrete (AC)
= 5cm
Asphalt Treated Base (ATB)
= 7cm
Aggregate Base
= 15cm
56
Jalan Lokal :
Asphalt Concrete (AC)
= 4cm
Asphalt Treated Base (ATB)
= 6cm
Aggregate Base
= 15cm
57
BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Tahapan Penelitian Penelitian ini disusun dalam dua tahap penelitian utama. Tahapan pertama yaitu perencanaan tebal perkerasan jalan menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017. Tahap kedua yaitu perencanaan tebal perkerasan jalan menggunakan metode AASHTO ’93. Bagan alir penelitian terlihat pada Gambar 4.1. di bawah ini:
Mulai
Studi Literatur
Penentuan Lokasi
Pengumpulan Data Sekunder 1. Data CBR tanah dasar 2. Data lalu lintas harian (LHR) 3. Data umur rencana 4. Koefisien drainase 5. Angka pertumbuhan lalu lintas 6. Data topografi
A
58
A
Analisis Data
Perencanaan Tebal Perkerasan Metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) No. 04/SE/Db/2017
Menentukan: 1. Umur rencana. 2. Analisis volume lalu lintas. 3. Faktor pertumbuhan lalu lintas. 4. Faktor distribusi lajur. 5. VDF (Vehicle Damage Factor).
Menghitung ESA 4 dan ESA 5 (sesusai umur rencana yang dipilih)
Menentukan tipe perkerasan
Menentukan segmen tanah dasar dengan daya dukung yang seragam
Menentukan struktur fondasi perkerasan A
Perencanaan Tebal Perkerasan Metode AASHTO ‘93
Lalu Lintas (Traffic) 1. Umur rencana. 2. Faktor distribusi arah (DD). 3. Faktor distribusi lajur (DL). 4. LHR. 5. Beban konfigurasi sumbu.
Menghitung W18 dan WT
Indeks Permukaan (Serviceability) 1. Indeks Permukaan Awal (IP0) 2. Indeks Permukaan Akhir (IPA)
Reliabilitas (Reliability) 1. Standar deviasi normal (ZR) 2. Standar deviasi (So) B
59
A
B
Menentukan struktur perkerasan sesuai Bagan Desain Perkerasan
Modulus Resilien (MR) Koefisien Drainase (m)
Koefisien kekuatan relatif (a) Tebal lapis perkerasan Menghitung SN (Structural Number) dengan nomogran atau persamaan Menghitung tebal perkerasan dengan rumus = tebal lapis perkerasan
Perbandingan tebal lapis perkerasan lentur
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 4.1. Bagan Alir Penelitian
60
4.2. Studi Literatur Studi literatur adalah mencari referensi teori-teori yang relefan dengan kasus atau permasalahan yang ditemukan. Referensi yang berkaitan dengan penelitian ini berisikan tentang: 1. Perencanaan perkerasan jalan. 2. Peraturan-peraturan tentang perencanaan jalan. 3. Metode perencanaan tebal lapis perkerasan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017. 4. Metode perencanaan tebal lapis perkerasan metode AASHTO ’93. Referensi ini dapat dicari dari buku, jurnal, artikel laporan penelitian serta situs-situs di internet. Output dari studi literatur ini ini adalah terkoleksinya referensi yang relefan dengan perumusan masalah. Tujuannya adalah untuk memperkuat permasalahan serta sebagai dasar teori dalam melakukan studi dan juga menjadi dasar untuk melakukan desain perencanaan tebal perkerasan jalan dari tiap metode yang digunakan. 4.3.
Penentuan Lokasi
Penentuan lokasi merupakan aspek penting
agar diperoleh data yang dibutuhkan
merupakan hal yang perlu dipertimbangkan. Lokasi proyek pembangunan Jalur Jalan Lintas Selatan (JJLS) berada di ruas jalan Bugel-Girijati (Samas-Kretek), Kecamatan Kretek, Kabupaten Bantul, D.I. Yogyakarta. 4.4.
Data Sekunder
Data sekunder adalah data yang didapat secara tidak langsung, dalam hal ini daapat melalui instansi terkait guna mendapatkan data yang berupa laporan perencanaan. Adapun data-data yang dibutuhkan untuk penelitian ini adalah: 1. Data CBR tanah dasar. 2. Data lalu lintas harian. 3. Data umur rencana. 4. Koefisien drainase. 5. Data angka pertumbuhan lalu lintas. 6. Data topografi.
61
4.5.
Analisis Data
Analisis data merupakan tahapan penelitian untuk mengolah data-data yang diperoleh dan bertujuan untuk mendapatkan parameter-parameter yang diperlukan dalam perencanaan tebal perkerasan. Dalam penelitian ini analisis dasar perhitungan yang digunakan adalah: 1. Perencanaan tebal perkerasan jalan menggunakan metode Manual Desain Perkerasan Jalan (MDP) Nomor 04/SE/Db/2017. 2. Perencanaan tebal perkerasan jalan menggunakan metode AASHTO ’93. Dari kedua metode tersebut akan didapatkan tebal lapis perkerasan jalan. 4.6. Lokasi Penelitian Proyek pembangunan jalan baru ruas Bugel-Girijati (Samas-Kretek) Parangtritis tahun anggaran 2017 terletak di wilayah Kabupaten Bantul, Yogyakarta. Panjang ruas jalan tersebut yaitu 2,64 km yang dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Peta Lokasi Ruas Jalan Bugel-Girijati (Samas-Kretek) Parangtritis
62
DAFTAR PUSTAKA AASHTO. (1993). Guide for Design of Pavement Structures. Washington DC. http://sanggapramana.wordpress.com. (2010, 07 26). Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, B. M. (2017). Manual Perkerasan Jalan Nomor 04/SE/Db/2017. Jakarta. Muhyazin. (2013). http://muhyazin.blogspot.co.id. Nugroho, D. L. (2016). Evaluasi Perencanaan Tebal Perkerasan Dan Biaya Perkerasan Jalan Nasional Di Provinsi Yogyakarta (Studi Kasus Ruas Jalan Nasional Gading - Gledak). Yogyakarta: Universitas Janabadra Yogyakarta. Prijambodo. Perencanaan Perkerasan Jalan. Yogyakarta: Universitas Janabadra Yogyakarta. Sendow, R. T., & Jansen, F. (2016). Analisis Tebal Perkerasan Lentur Jalan Baru Menggunakan Manual Desain Perkerasan Jalan. Sukirman. (1999). Perkerasan Lentur Jalan Raya. Bandung: Nova. Ulya, K. S., Rahmawati, A., & Adly, E. (2017). Analisis Tebal Perkerasan Lentur Dengan Metode Manual Desain Perkerasan Jalan dan Metode AASHTO 1993. Yogyakarta.
63
64
