BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.2. Skid Resistance Pada Permukaan Perkerasan
Dalam menjalankan fungsinya perkerasan harus memiliki beberapa kriteria yaang harus dipenuhi. Kriteria-kriteria tersebut ditinjau baik dari segi fungsional maupun struktural. Salah satu kriteria fungsional pada perkerasan yang harus di perhatikan adalah tahanan gesek permukaan. Tahanan gesek pada permukaan perkerasan biasa disebut dengan gesekan perkerasan atau pavement friction.
Pavement friction merupakan gaya yang menahan gerak relatif antara roda kendaraan dan permukaan perkerasan. Gaya penahan ini dihasilkan melalui putaran roda atau luncuran di atas permukaan perkerasan. (Hall, J. W., et al, 2009) Seperti di ilustrasikan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Diagram gaya yang terjadi pada rotasi ban kendaraan Sumber: Hall, J . W., et al. 2009
9 Gesekan pada perkerasan (pavement friction) dipengaruhi beberapa faktor. Menurut Hall, J. W., et al, (2009) faktor-faktor ini dibagi menjadi empat kategori yaitu: karakteristik permukaan perkerasan, parameter pengoperasian kendaraan, properti ban, dan lingkungan. Pada Tabel 2.1 Faktor-faktor tersebut dijabarkan dengan faktor yang paling berpengaruh diberi cetak tebal.
Tabel 2.1 Faktor yang mempengaruhi gesekan perkerasan (pavement friction) Karakteristik Permukaan Perkerasan Parameter Pengoperasian Kendaraan
Properti Ban Lingkungan
Tekstur mikro Tekstur makro Tekstur mega atau unevenness Properti material Temperatur Slip speed Kecepatan kendaraan Gerak pengereman Driving Maneuver Foot Print
Desain tapak dan kondisinya Komposisi karet dan kekerasannya Tekanan udara Beban Temperatur Iklim Angin Temperatur Air ( hujan, kondensasi) Salju dan es Kontaminan Anti skid material (garam, pasir) Tanah, pasir, runtuhan
Sumber: Modifikasi dari Wallman dan Astrom (2001) dalam Hall, J .L., et al. (2009)
Pavement friction paling lemah berada pada saat pekerasan basah. Menurut Henry, J. J. (2000) gesekan pada perkerasan basah (wet pavement friction) merupakan gaya yang dihasilkan ketika ban meluncur pada permukaan perkerasan yang basah. Gesekan pada perkerasan basah (wet pavement friction) biasa disebut sebagai tahanan gelincir (skid resistance).
Skid Resistance (tahanan gelincir) adalah gaya yang dihasilkan antara muka jalan dan ban untuk mengimbangi majunya gerak kendaraan jika dilakukan pengereman. (Sukirman, S. , 1999).
10 Skid resistance merupakan nilai gesekan yang terjadi antara permukaan perkerasan dan roda kendaraan. Nilai gesekan ini tergantung pada: tekstur mikro dan makro permukaan jalan, properti dari ban, kecepatan kendaraan dan kondisi cuaca. (Beaven and Tubey, L.W., 1978 pada Yero, S., et al, 2012).
Menurut Hardiyatmo, H. C. (2011) Tahanan gelincir (skid resitance) berfungsi untuk mengakomodasi pengereman dan gerakan membelok kendaraan. Oleh sebab itu, skid resistance merupakan salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam menciptakan keamanan berkendara
Skid resistance pada pemukaan perkerasan dapat diukur melalui beberapa cara dengan meninjau parameter tertentu. Dalam penelitiannya Rahman, H. (1998) mengukur skid resistance permukaan perkerasan dengan meninjau dua parameter dari sudut pandang perkerasan, parameter tersebut yaitu:
a. Parameter Skid Resistance Permukaan Langsung
Parameter skid resistance permukaan berikut diperoleh langsung dari hasil pengukuran lapangan yang disesuaikan dengan prinsip dasar terjadinya gaya gesek antara ban dan permukaan perkerasan. Beberapa parameter hasil pengukuran langsung yang umum dipergunakan antara lain:
1) Sideway Force Coefficient (SFC), diukur dengan menggunakan kombinasi sepeda motor (sidecar), dimana roda sampingnya dikunci dengan sudut 20 derajat dari arah perjalanan. Gaya antara ban dan lapisan permukaan perkerasan kemudian diukur didefenisikan sebagai SFC.
2) Braking Force Coefficient (BFC), diukur dengan mengunci roda kendaraan yang bergerak dan mengukur torsi pengreman pada saat slip terjadi. Dari pengukuran torsi tersebut, gaya antara ban dan lapisan
11 permukaan perkerasan diukur didefinisikan sebagai BFC. (Croney, 1992 dalam Rahman, H., 1998)
b. Parameter Skid Resistance Permukaan Tak Langsung
Pada pengukuran skid resistance menggunakan parameter tak langsung nilai skid resistance dicari dengan menggunakan persamaan baku yang diperoleh dari hasil penelitian terdahulu mengenai korelasi antara parameter langsung dan tak langsung. Parameter tak langsung ini terdiri dari:
1) Tekstur Mikro (Microtexture)
Microtexture adalah karakteristik permukaan dalam skala kecil dari agregat dan mortar, biasanya digambarkan dengan dua kondisi ekstrim (sesuai Tabel 2.2), yaitu kesat dan licin. Jenis klasifikasi tekstur ini sesungguhnya merupakan faktor utama dalam menciptakan kekuatan adhesi antara ban karet dan permukaan perkerasan.
Tabel 2.2 Kondisi Tekstur dan Kategori Kecepatan
No. Ilustrasi Skala Tekstur Kecepatan Makro Mikro Tinggi Rendah
1. Kasar Kesat Baik Sedang
2. Kasar Kesat Buruk Buruk
3. Halus Kesat Sedang Baik
4. Halus Licin Buruk Buruk
Sumber: Rahman, H. (1998)
2) Tekstur makro (Macrotexture)
Macrotexture adalah profil permukaan yang terlihat oleh mata dan biasanya dibagi menjadi dua kondisi ekstim (sesuai Tabel 2.2) yaitu halus dan kasar. Macrotexture memegang peranan penting pada jalan dengan
12 kecepatan tinggi dalam menciptakan kekesatan yang baik antara ban karet dan permukaan perkerasan, akibat tersedianya saluran drainase yang baik, Sehingga ban karet selalu berhubungan dengan permukaan perkerasan. 3) Polished Stone Value (PSV)
Polished Stone Value menggambarkan presentase batuan yang terpoles dari batuan induk pada pemolesan tertentu. Di lapangan, nilai ini akan menggambarkan kekuatan dari agregat melawan efek pemolesan dari arus lalu lintas. Pada pelaksanaanya, uji PSV dilakukan dengan memoles agregat dengan roda karet yang berputar dengan tambahan air dan bahan pemoles. Dalam hal ini PSV mensimulasikan kondisi agregat pada permukaan perkerasan setelah terekspos dan terpoles oleh arus lalu lintas. Dalam mengukur skid resistance terdapat beberapa alat yang biasa digunakan. Alat-alat tersebut memiliki metode operasi dan kecepatan yang berbeda-beda seperti Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Alat-alat Pengukur Skid Resistance
Alat Mode Operasional % Slip (yaw angle) Kecepatan (km/jam) Negara Manufaktur
ASTM E-274 Trailer British Portable Tester Dagonal Braked Vehicle (DBV)
DFTester DWW Trailer Griptester IMAG
Japanese Skid Tester Komatsu Skid Tester
Locked wheel Slider Locked wheel Slider Fixed slip Fíxed slip Variable fixed slip Locked wheel Variable fixed slip 100 100 100 100 86 14.5 0-100 100 10-30 30-90 10 65 0-90 30-90 30-90 30-90 30-90 30-60 United States United Kingdom U.S.(NASA) Japan The Netherlands Scotland France Japan Japan Sumber: Hendry, J. J. (2000)
13 Tabel 2.3 Alat-alat Pengukur Skid Resistance (Lanjutan)
Alat Mode Operasional % Slip (yaw angle) Kecepatan (km/jam) Negara Manufaktur LCPC MuMeter Norsemeter Oscar Norsemetel ROAR Norsemeter SALTAR Odoliograph Polish SRT-3 Runway Fïction'Ièster Saab Friction Tester (SFT) SCRIM Skiddometer BV-8 Skiddometer BV-l I Stradograph StuttgarterReibungsmesser (SRM) Locked Wheel Side force Variable slip, fixed slip Variable slip, fixed slip Variable slip Side force Locked wheel Fixed slip Fixed slip Side force Locked wheel Fixed.slip Sidc force Locked wheel, fixed slip 100 13(7.5 o) 0-90 0-90 0-90 34 (20O) 100 15 15 34 (20o) 100 20 21 (12o) 100,20 40-90 20-80 30-90 30-90 30-60 30-90 30-90 30-90 30-90 30-90 30-90 30-90 30-90 30-90 France United Kingdom Norwey Norwey Norwey Belgium Japan United State Sweden United Kingdom Sweden Sweden Denmark Germany Sumber: Hendry, J. J. (2000)
2.3. British Pendulum Tester
Dalam Penelitian ini untuk mengukur skid resistance digunakan alat British Pendulum Tester (Gambar 2.4). British Pendulum Tester merupakan alat uji jenis bandul (pendulum) dinamis, digunakan untuk mengukur energi yang hilang pada saat karet di bagian bawah telapak bandul menggesek permukaan yang diuji. Alat ini dimaksudkan untuk pengujian pada permukaan yang datar di lapangan atau laboratorium, dan untuk mengukur nilai pemolesan (polishing value) pada benda uji berbentuk lengkung. (SNI 4427:2008)
14 Gambar 2.4 British Pendulum Tester
Sumber: SNI 4427:2008
British Pendulum Tester telah digunakan sejak awal 1960-an, dan versi pertama dari standar ASTM E-303 yang menjelaskan pengoperasianya dipublikasikan tahun 1961. British Pendulum Tester dioperasiakan dengan melepas pendulum dari ketinggian tertentu sehingga karet menyentuh permukaan dengan jarak tertentu. Ketika pendulum menyentuh permukaan, energi potensial pendulum menjadi energi kinetik maksimum. Saat karet slider bergerak dipermukaan, gesekan yang terjadi mengurangi energi kinetik dari pendulum sebagai ukuran tingkat gesekan. Ketika slider berhenti menyentuh permukaan energi kinetik yang berkurang dikonversi menjadi energi potensial saat pendulum menyentuh ketinggian
15 maksimumnya. Perbedaan antara tinggi sebelum pelepasan dan ketinggian yang diperoleh setelah pelepasan sama dengan kehilangan energi kinetik akibat gesekan antara slider dan perkerasan atau sampel. Karena kecepatan rata-rata dari slider relatif tergantung pada perkerasannya dan juga merupakan fungsi dari gesekan, slip speed rata-rata berkurang sejalan dengan bertambahnya gesekan. Bagaimanapun slip speed untuk British Pendulum Tester biasanya diasumsikan 10 km/jam (6mph). British Pendulum Tester dilengkapi dengan skala yang mengukur ketinggian pendulum yang diperoleh, Hasil pembacaan skala tersebut disebut British Pendulum Number (BPN) dengan skala 0 sampai 140. Karena slip speed pada British Pendulum Tester sangat rendah, British Pendulum Number sangat tergantung pada microtexture, oleh karena itu nilai British Pendulum Number dianggap mewakili microtexture. Hal ini sangat berguna karena perhitungan microtexture secara langsung yang sulit dilakukan. (Henry, J. J., 2000)
Menurut Henry, J. J. (2000) British Pendulum Tester juga digunakan untuk mengevaluasi sampel yang disubjekkan untuk pemolesan yang dipercepat pada British Wheel dalam menghitung nilai pemolesan agregat.
Untuk menjaga keamanan dalam berkendara terdapat nilai minimum British Pendulum Number yang harus dipenuhi. Nilai-nilai tersebut disajikan dalam Tabel 2.4.
16 Tabel 2.4 Nilai minimum untuk skid restistance menggunakan British Pendulum Tester
Kategori Tipe Lokasi Minimum Skid
Resistance (BPN)
A
Lokasi yang sulit seperti:
Bundaran
Belokan berjari-jari <150m pada jalan bebas hambatan
Kemiringan 1:20 atau lebih curam, dengan panjang >100m
Lengan Pendekat simpang bersinyal pada jalan bebas hambatan
65
B
Jalan utama/cepat, menerus dan jalan kelas 1 dan jalan berlalu lintas berat diperkotaan (>2000 kendaraan per hari)
55
C Lokasi-lokasi lainnya 45
Catatan: Untuk kategori A dan B dimana kecepatan kendaraan tinggi (>95 km/jam) tambahan keperluan adalah kedalaman tekstur minimum adalah 0,65mm
Sumber: ROAD RESEARCH LABORATORY (1969). Instructions for using the Portable Skid Resistance Tester.
Satuan nilai kekesatan yang diukur dengan alat BPT adalah British Pendulum Number (BPN), baik untuk permukaan uji datar atau nilai pemolesan untuk benda uji lengkung. Nilaiini mempresentasikan sifat-sifat hambatan atau gesekan (frictional). 2.3.1 Ketentuan Alat
Dalam pengukuran menggunakan British Pendulum tester terdapat beberapa ketentuan yang harus dipenuhi yaitu: British Pendulum Tester yang digunakan harus dalam kondisi sebagai berikut:
a. Peralatan pendulum, peluncur dan pengaitnya, mempunyai berat (1500 ± 30)g b. Jarak titik pusat pendulum dari pusat oskilasi (oscillation) adalah (411 ± 5)
mm
c. Alat uji disetel dan kedudukan kontak karet peluncurnya harus sepanjang 124 mm sampai 127 mm untuk pengujian pada permukaan yang rata, dan
17 sepanjang 75 mmsampai 78 mm untuk pengujian pemolesan pada benda uji berbentuk lengkung
d. berat per dan pengatur kontak peluncur pada Gambar 3 atau berat dalam keadaannormal rata-rata (2.500 ± 100) g.
Karet Peluncur yang digunakan pada alat British Pendulum Tester harus dalam kondisi sebagai berikut:
a. Peluncur terdiri atas lempengan pelat karet ukuran 6 mm x 5 mm x 76 mm yang direkatkan di bagian telapak bandul untuk pengujian pada permukaan datar, atau pelat karet ukuran 6 mm x 25 mm x 32 mm untuk pengujian pemolesan. Karet peluncur terbuat dari karet alam (British) sesuai dengan persyaratan dari Road Research Laboratory (RRL) – British, atau karet sintetis yang sesuai dengan persyaratan dalam AASHTO M 261.
b. Peluncur baru harus dikondisikan sebelum digunakan, yaitu dengan mengayunkan batang bandul 10 kali di atas lembaran ampelas dengan ukuran No. 60 (silicon carbide cloth No. 60 atau sejenisnya) tahan air, dalam kondisi kering.
c. Keausan pada tepi karet peluncur tidak boleh lebih dari pada 3,2 mm pada kedudukan mendatar atau 1,6 mm pada arah vertikal (Gambar 2.5).
Gambar 2.5 Karet Peluncur dengan Keausan Tepi Maksimum Sumber: SNI 4427:2008
18 2.3.2 Persiapan Alat
Sebelum menggunakan British Pendulum Tester terdapat beberapa hal yang harus dipersiapkan antara lain:
Gambar 2.6 Bagian-bagian Pada Alat British Pendulum Tester
Sumber: SNI 4427:2008 Keterangan:
9) Pegangan untuk mengangkat alat 10)Baut Pengatur naik-turun
11)Pengunci sepatu (peluncur) 12)Karet peluncur untuk koefisien
kekesatan
13)Baut penyetel kedudukan datar pada kaki belakang
14)Penyipat datar (Water pass)
15)Tombol kontrol untuk kedudukan tegak
1) Piringan skala ukur 2) Tombol pelepas bandul 3) Lingkaran skala kekesatan 4) Pengunci bandul
5) Baut diameter 0,95 cm 6) Pegangan penangkap
7) Baut penyetel kedudukan datar pada kaki depan
8) Baut pengunci naik-turun
9) Pegangan untuk mengangkat alat
19 a. Posisi Mendatar
Letakkan alat uji perlahan-lahan di atas lokasi titik yang akan diuji dengan cara mengatur posisi mendatar alat uji secara tepat atau memutar ketiga baut pengatur mendatar (Lihat Gambar 2.6, keterangan No. 7 dan No. 13), sampai posisi gelembung air pada alat ukur penyipat datar (water pass) berada di tengah-tengah.
b. Pengaturan Angka Nol
Pengaturan angka nol pada skala pengukuran dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1) Tetapkan batang pendulum atau batang penguji pada posisi belum diturunkan.
2) Turunkan batang pendulum secara hati-hati dengan mengendorkan tombol pengunci naik-turun (No. 8) yang ada di belakang titik pusat pendulum, dan putar baut pengatur naik-turun (No. 10), sehingga bila bandul diayunkan dapat meluncur bebas pada permukaan yang akan diuji.
3) Biarkan peluncur karet menggantung bebas pada permukaan yang diuji. 4) Kencangkan tombol pengunci (No. 8).
5) Tempatkan batang pendulum pada posisi terkunci dan siap untuk diluncurkan, dan putar jarum penunjuk skala ukur berlawanan arah jarum jam sampai menyentuh sekrup pembatas pada batang pendulum.
6) Tekan tombol pelepas bandul (No. 2) sehingga batang pendulum terayun bebas dan segera tangkap kembali saat berayun berbalik ke arah yang
20 berlawanan. Catat angka yang tertera pada skala ukur (No. 1) yang ditunjuk oleh jarum penunjuk.
7) Jika pembacaan belum menunjukkan angka nol, kendorkan tombol pengunci naik-turun (No. 8) dan stel baut pengatur naik-turun (No. 10), ke atas atau ke bawah.
8) Ulangi kembali Butir (5) sampai dengan Butir(7) di atas sehingga jarum pembacaan menunjukkan angka nol pada skala ukur (No. 1).
c. Pengaturan Panjang Bidang Kontak Karet Peluncur
Gambar 2.7 Skema Alat Pendulum dan Bidang Kontak Karet Peluncur Sumber: SNI 4427:2008
21 1) Persiapan
a) Dalam keadaan posisi batang pendulum menggantung bebas, selipkan pelat pembatas (spacer) di bawah peluncur karet dengan cara mengangkat handel alat.
b) Turunkan bandul peluncur sehingga tepi karet peluncur hanya menyentuh permukaan yang akan diuji.
c) Kencangkan baut pengunci naik-turun (No. 8, pada Gambar 4), angkat handel alat dan singkirkan pelat pembatas.
2) Pengukuran panjang bidang kontak
a) Angkat handel alat dan gerakan batang pendulum ke kanan, turunkan bandul peluncur dan gerakan batang pendulum pelan-pelan ke kiri sehingga karet peluncur menyentuh permukaan uji.
b) Tempatkan mistar pengukur panjang bidang kontak di sebelah karet peluncur sejajar arah gerakan bandul pendulum untuk memeriksa panjang bidang kontak.
c) Angkat karet peluncur dengan mengangkat handel alat, dan gerakan ke kiri, kemudian turunkan pelan-pelan sampai tepi karet peluncur berhenti pada permukaan uji.
d) Jika panjang bidang kontak belum mencapai antara 124 mm dan 127 mm untuk pengujian permukaan yang datar, atau antara 75 mm dan 78 mm untuk benda uji lengkung, atur baut pengatur datar bagian depan (No. 7). Panjang bidang kontak dapat pula diatur dengan meninggikan atau merendahkan batang pendulum dengan mengatur baut pengatur naik-turun (No. 10).