ANALISA PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN
DENGAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S - 1 Teknik Sipil
diajukan oleh : Lilis Widyawati NIM : D 100 070 0071 NIRM : 07 06 03010 50071
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG)
Tugas Akhir
Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal: 13 Oktober 201220 Juni 2012
diajukan oleh : Lilis Widyawati NIM : D 100 070 071 NIRM : 07 06 03010 50071
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Pertama Pembimbing Kedua
(Ir. Agus Riyanto SR, M.T.) (Ir. H. Sri Widodo, M.T. )
NIK. 483 NIK. 542
Dewan Penguji
(H. Muslich Hartadi Sutanto, S.T., M.T., Ph.D.) NIK. 851
Tugas Akhir ini diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.
Mengetahui, Menyetujui,
Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. Agus Riyanto SR, M.T.) (Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T.)
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(Q.S. Al-Baqarah : 45)
“Amal yang paling dicintai oleh Allah adalah yang terus menerus meski hanya sedikit.”
(Muhammad SAW)
“Kemenangan yang seindah – indahnya dan sesukar – sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri.”
(Ibu Kartini)
“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua. ”
(Aristoteles)
“Ilmu itu lebih baik daripada harta. Ilmu menjaga engkau dan engkau menjaga harta. Ilmu itu penghukum (hakim) dan harta terhukum. Harta itu kurang apabila dibelanjakan tapi ilmu bertambah bila dibelanjakan.”
(Khalifah Ali bin Abi Talib)
v
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada :
Allah SWT Alhamdulillahirobil’alamin puji syukur saya panjatkan, atas kuasa-Nya lah Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik,
Ayah dan Bunda te rc int a,terima kasih atas perhatian, cinta, kasih sayang dan do’a dari kalian selama ini.
Kakak tercinta Wulan dan Amir, terima kasih dukungannya selama ini.
Atha Rosa dan Ade’ Fizzi kalian selalu membuatku bahagia.
Semua orang - orang disekitarku, terima kasih telah berbaik hati kepadaku.
Semua sahabat-sahabat terbaikku.
PRAKATA
Assalammu’allaikum Wr.Wb.
Puji syukur Penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat dan hidayah-Nya, tak lupa sholawat serta salam kepada junjungan
Nabi Besar Muhammmad SAW, sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat
selesai sebagaimana yang diharapkan.
Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan program pendidikan Sarjana Strata I pada Program Studi Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang mempunyai
arti penting, dengan harapan mahasiswa terbiasa berpikir kritis, objektif dan
rasional. Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan dari berbagai
pihak.
Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan dari berbagai
pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Program
Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Jaji Abdurrosyid, ST, MT, selaku Pembimbing Akademik.
4. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama.
5. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua.
6. Bapak H. Muslich Hartadi Sutanto S.T., M.T., Ph.D., selaku Dosen
Penguji.
7. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., terima kasih atas bimbingannya
selama ini.
vii
Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas segala pemberian ilmu yang
bermanfaat selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
9. Staf Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Mas Pur, Mas Bambang dan Pak Rohani.
Terima kasih bantuannya.
10.Seluruh staf Jasa Marga Semarang Jawa Tengah, terima kasih banyak telah
memberi data-data pendukung tugas akhir.
11.Mamah dan babe tercinta, yang senantiasa memberikan doa dan restu,
nasehat dan bimbingan, semangat, serta pengorbanan yang tiada henti.
12.Mba Wulandari, Aa’ Amir, Ade’ Atha, dan semua saudara yang telah
memberikan semangat dan dukungan.
13.Dimas Wahyu Alit sekeluarga yang selalu memberikan dorongan dan spirit
yang tiada henti demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.
14.Pengurus KB-Tunas Ceria Bunda Wulan, Bunda Atik, Bunda Yeyen dan
Bunda Sri beserta seluruh murid angkatan 2011/2012 dan angkatan
2012/2013 terimakasih telah memberikan do’a dan semangat.
15.My best friends Ayuk, Nindi,dan Vitria, I love you all.
16.Teman seperjuangan dalam Proyek Bisar 3.0, Nola, Arya, Hima, Nirwan,
Wahyu (Pak Ough), Ayudi, Nugroho, Agung (Klunthung) dan Desnata
terimakasih atas kerja samanya.
17.Rekan- rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS, Widi, Andrian, Bayu Arief,
Afiz, Indra, Denis, Tito, Nutri, Jalu, Barendra, Adit, Donis dan semua
teman-teman angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan moral
maupun spiritualnya.
18.Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun spirituil
sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan, yang tidak dapat
Penulis menyadari, bahwa Tu gas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu segala koreksi dan saran yang bersifat membangun Penyusun
harapkan guna penyempurnaan Tugas Akhir ini. Besar harapan Penyusun semoga
Tugas Akhir ini bermanfaat bagi Penyusun dan Pembaca. Amin yaa robbal alamin.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Surakarta, Oktober 2012
ix DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
MOTTO ... iii
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
B.Material Berbutir ... 8
C.Daya Dukung Tanah Dasar ... 9
D.CBR (California Bearing Ratio) ... 9
E.Umur rencana ... 10
BAB III LANDASAN TEORI A.Konsep Metode Analitis ... 11
B.BISAR ... 12
C.Beban Gandar Standar ... 17
D.Kekakuan Tanah Dasar ... 18
E.Temperatur Desain ... 21
F. Kekakuan Bitumen ... 21
G.Kekakuan Campuran Elastik ... 23
H.Prediksi Umur Pelayanan ... 23
I. Angka Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E) ... 25
J. Beban Lalu Lintas ... 26
BAB IV METODE PENELITIAN A.Lokasi Penelitian ... 28
B.Pengumpulan Data ... 28
C.Analisa Data ... 29
D.Tahapan Penelitian ... 29
BAB V HASIL PENELITIAN A.Hasil Pengumpulan Data ... 31
B.Pengolahan Data ... 39
C.Pembahasan ... 53
BAB VI KESIMPULAN DAN A.Kesimpulan ... 55
B.Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Struktur Perkerasan Lalu Lintas Normal ... 5
Gambar II.2 Struktur Perkerasan Lalu Lintas Berat... 7
Gambar III.1 Bagan Alir Pengerjaan Program BISAR 3.0 ... 14
Gambar III.2 Tampilan worksheet Program BISAR 3.0 ... 15
Gambar III.3Dimensi Contact Area paa Ban ... 15
Gambar III.4Konfigurasi pembebanan pada perkerasan multilayer ... 16
Gambar III.5 Konfigurasi beban As standar ... 17
Gambar III.6 Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular ... 19
Gambar III.7 Grafik kuat tekan & modulus lapis pondasi bersemen ... 20
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian ... 28
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian ... 30
Gambar V.1 Susunan konstruksi perkerasan ... 35
Gambar V.2 Tinjauan Regangan Berdasarkan Suhu Desain 1,92 T = 51,84 °C ... 46
Gambar V.3 Tinjauan Regangan Berdasarkan Suhu Desain 1,47 T = 36,69 °C ... 47
Gambar V.4 Hubungan Kadar Air Dengan CBR ... 54
Gambar V.5 Hubungan CBR Dengan Umur Pelayanan Kriteria Fatigue (Kuat Tekan 80 g/cm2 ... 55
Gambar V.6Hubungan CBR Dengan Umur Pelayanan Kriteria Deformasi (Kuat Tekan 80 g/cm2 ... 55
Gambar V.7 Hubungan CBR Dengan Umur Pelayanan Kriteria Fatigue (Kuat Tekan 110 g/cm2 ... 56
Gambar V.8 Hubungan CBR Dengan Umur Pelayanan Kriteria Deformasi (Kuat Tekan 110 g/cm2 ... 56
Gambar V.9 Hubungan CBR Dengan Umur Pelayanan Kriteria Fatigue (Kuat Tekan 140 g/cm2 ... 57
DAFTAR TABEL
Tabel III.1 Perhitungan angka ekivalen kendaraan ... 26
Tabel III.2 Faktor Distribusi Lajur (DL) ... 27
Tabel V.1 VMA (Voids Mix Agregate) dan VB (Volume of Binder) ... 31
Tabel V.2 Kecepatan Rata-rata Kendaraan ... 32
Tabel V.3 Hasil uji penetrasi aspal ... 32
Tabel V.4 Jumlah LHR 1 tahun ... 33
Tabel V.5 Jumlah LHR tahun 2010 ... 33
Tabel V.6 Faktor ekivalen beban gandar kendaraan ... 34
Tabel V.7 Nilai CBR Agregat Kelas B dan Tanah Dasar ... 36
Tabel V.8 Hasil Pengujian Cement Treated Base (CTB) ... 36
Tabel V. 9 Hasil Pengujian Mutu Material Granular Kelas B ... 37
Tabel V.10 Hasil Pemeriksaan Tanah Dasar (Subgrade) ... 37
Tabel V.11 Variasi Nilai Kadar Air Terhadah Nilai CBR Lapis Pondasi Bawah ... 38
Tabel V.12 Variasi Nilai Kuat Tekan CTB dan Nilai CBR Lapis Pondasi Bawah ... 38
Tabel V.13 Hasil Perhitungan Ekivalen Beban Sumbu Gandar Kendaraan ... 44
Tabel V.14 Hasil Perhitungan Umur Pelayanan ... 51
Tabel V.15 Hasil Perhitungan Konversi Satuan Umur Pelayanan Kriteria Fatigue .. 37
Tabel V.16 Hasil Perhitungan Konversi Satuan Umur Pelayanan Kriteria Deformasi ... 37
xiii
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN
εz :Regangan tekan vertical.
εt : Regangan tarik horizontal.
AASHTO : American Association Of State Highway and Transportation
Official.
AC : (Asphalt Concrete)
AC-BC : (Asphalt Concrete Binder Course).
AC-WC : (Asphalt Concrete-Wearing Course).
a2 : Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas.
a3 : Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah.
BISAR : Bitumen Stress Analysis in Roads
C : Nilai koefisien distribusi kendaraan ringan dan berat. Adalah
angka yang digunakan untuk menyatakan besarnya kendaraan
berat dan ringan yang lewat pada lajur rencana berdasarkan
jumlah lajur dan arahnya.
CBR : California Bearing Ratio, adalah persntase perbandingan antara
kuat penetrasi suatu material uji terhadap kuat penetrasi bahan
standar yang berupa batu pecah yang mempunyai CBR 100%.
CTB : (Cement Treated Base)
DLLAJR : Dinas Lalu Lintas Angkutan Jalan Raya.
DD : Faktor distribusi arah.
DL : Faktor distribusi lajur.
E : Angka Ekivalen beban sumbu untuk jenis kendaraan adalah
angka yang menyatakan perbandingan tingkat kerusakan
yang ditimbulkan oleh satu lintasan sumbu kendaraan dengan
beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton (18.000 lb).
E1 : Kekakuan campuran aspal.
F : Gaya (N).
fr : Rut factor adalah konstanta yang digunakan untuk menghitung
besarnya nilai umur rencana pada kondisi deformasi. Besarnya
nilai Rut factor adalah 1,00 untuk Hot rolled asphalt, 1,56 untuk
Dense bitumen macadam, 1,37 untuk Modified rolled asphalt, dan
1,52 untuk Modified dense bitumen macadam.
h : Ketebalan lapisan beraspal (mm).
g : Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun).
k : Konstanta retak lelah 46,82 untuk kondisi kritis dan 46,06 untuk
kondisi kegagalan.
LHR : Jumlah rata-rata lalulintas kendaraan bermotor beroda 4 atau
lebih yang dicatat selama 24 jam sehari untuk kedua jurusan.
L : Panjang awal (m).
LL : Liquid Limit (%).
MPa : (Mega Pascal)
MSA : (Million standard axles)
n : Umur pelayanan perkerasan jalan (Tahun)
N : Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles).
PI : Plastisitas indeks (%).
Pi : Nilai penetrasi aspal awal.
PIr : (Recovered Penetration index).
PP : Peraturan Pemerintah.
PT : Perseroan Terbatas
Sb : Kekakuan bitumen (MPa).
Sg : Elastic stiffness pada lapis granuler (MPa).
SKBI : Standar Konstruksi Bangunan Indonesia.
Sme : Kekakuan campuran elastik (MPa).
SNI : Standar Nasional Indonesia.
xv
SPr : Softening Point Recovered (temperatur titik lembek) (˚C).
Ss : Elastic stiffness pada tanah dasar (MPa).
T : Suhu rata-rata tahunan (˚C).
t :Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis perkerasan
jalan (detik).
V : Kecepatan kendaraan (km/jam).
VB : Volume of binder (volume aspal) (%).
VMA : Rongga yang terdapat dalam campuran agregat (%).
W18 : Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif selama satu tahun.
Wt : Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif selama umur
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A Sta 2+400 - 3+860
Lampiran B : Job Mix Formula AC-Wearing Course dan Trial Mix AC Binder
Course
Lampiran C : Data Concrete Tread Base (CTB) Test dan Perhitungan Stiffness
CTB dengan Nomograph Bina Marga 2002
Lampiran D : Data Granular Backfill Test
Lampiran E : Data Subgrade Test
Lampiran F : Data Penetrasi dan Titik Lembek Aspal
Lampiran G : Data Lalu Lintas Harian Rata-rata (LHR) dan Kecepatan Rata-rata
Kendaraan
Lampiran H : Nomograph Van der Poel dan Bina Marga 2002
Lampiran I : Data Hasil Analisis Tegangan dan Regangan dengan Program
Bisar
xvii
ANALISA PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR TERHADAP UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
( STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG)
ABSTRAKSI
Musim hujan mengakibatkan terjadinya rembesan samping pada kontruksi pondasi jalan, sehingga mempengaruhi daya dukung material berbutir yang berada pada lapisan pondasi. Daya dukung pondasi yang menurun tersebut akan mempengaruhi mutu, tingkat pelayanan dan umur pelayanan jalan yang semakin berkurang seperti kenyataan yang ada, dalam penelitian ini bertujuan menganalisa pengaruh kondisi pondasi material berbutir terhadap umur pelayanan jalan dengan menggunakan program BISAR 3.0 (Bitumen Stress Analysis in Roads).
Dalam perhitungan umur pelayanan pererasan jalan pada penelitian ini, data-data pendukung seperti data-data lalu lintas harian rata-rata (LHR), data-data CBR, data-data temperature tahunan rata-rata, data geometrik jalan dan lain sebagainya diperoleh dari PT. Jasa Marga (Persero) Tbk Cabang Semarang. Data-data yang sudah terkumpul kemudian dianalisis menggunakan Nottingham Design Method untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input pada program BISAR 3.0, kemudian menganalisis stress dan strain menggunakan program BISAR 3.0 untuk kriteria fatigue dan kriteria deformasi yang dipakai untuk menghitung besarnya umur pelayanan perkerasan jalan. Berdasarkan analisa yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa pengaruh kondisi pondasi terhadap umur pelayanan jalan adalah pada kriteria fatigue kondisi terendam (soaked) umur pelayanan mengalami kenaikan, tetapi nilainya lebih rendah jika dibandingkan dengan kondisi tidak terendam (unsoaked) yaitu dengan persamaan y = 120,1e0.000x pada CTB 80 kg/cm2 dan y = 134,0e0.000x pada CTB110 kg/cm2. kondisi terendam (soaked) , dan untuk kondisi CBR tidak terendam (Unsoaked) dengan persamaan y = 117,7e0.000x pada CTB 80 kg/cm2 dan y = 131,6e0.000x pada CTB110 kg/cm2, sedangkan untuk kriteria deformasi kondisi terendam (soaked) umur pelayanan mengalami penurunan dan nilainya lebih rendah jika dibandingkan dengan kondisi tidak terendam (unsoaked) yaitu dengan persamaan kondisi CBR terendam (Soaked) y = 72,31e-8E-0x pada CTB 80 kg/cm2 dan y = 80,13e-8E-0x pada CTB110 kg/cm2., dan untuk kondisi CBR tidak terendam (Unsoaked) dengan persamaan y = 80,06e-0.00x pada CTB 80 kg/cm2 dan y = 86,45e-0.00x pada CTB110 kg/cm2.
