ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh : NIRWAN DHIARSO NIM : D 100 070 013 NIRM : 07 06 03010 50013
PROGAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)
Tugas Akhir
Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal 4 Oktober 2012 diajukan oleh :
Nirwan Dhiarso NIM : D 100 070 013 NIRM : 07 06 03010 50013
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Pertama Pembimbing Kedua
(Muslich Hartadi Sutanto,Ph.D) (Senja Rum Harnaeni, ST, MT)
NIK. 851 NIK. 795
Dewana Penguji
(Ir. H. Sri Widodo, MT.) NIK. 542
Tugas Akhir ini diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.
Mengetahui, Menyetujui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. H. Suhendro Trinugroho, MT.)
PRAKATA
Assalammu’allaikum Wr.Wb.
Puji dan syukur Penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya, tak lupa sholawat serta salam kepada junjunganku 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 Ir. Suwardi, M.T., selaku Pembimbing Akademik.
4. Bapak Muslich Hartadi Sutanto ST, M.T., Ph.D selaku Dosen Pembimbing Utama.
5. Ibu Senja Rum Harnaeni, ST, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua. 6. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Penguji.
7. Seluruh Staf dan Dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas segala pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
kooperatif dalam memberi data maupun informasi bermanfaat lainnya. 9. Alm.Bapak dan Ibu tercinta, yang senantiasa memberikan doa dan
restu, nasehat dan bimbingan, semangat, serta pengorbanan yang tiada henti.
10.Kekasih tercinta Liya Anissa yang selalu memberikan dorongan dan semangat yang tiada henti, menemani disaat duka maupun bahagia dalam tangis dan tawa demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.
11.Rekan- rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan moral maupun spiritualnya.
12.Teman-teman ACC 2007: Pak Ogah, Kenthung, Nyonk, Bayok, Kluntunx, terima kasih telah melewati saat-saat bersama dalam suka dan sedih, masa-masa itu tidak akan tergantikan oleh apapun. Teman seperjuangan dalam Proyek Bisar 3.0, Nola, Nugroho Himawan, dan Lilis terimakasih atas kerja samanya.
13.Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun spirituil sehingga terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini, yang tidak dapat Penyusun sebutkan satu persatu, bantuan baik moril maupun spirituil sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari, bahwa 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
PERNYATAAN ORIGINALITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya :
Nama : Nola Riwibowo
NIM : D 100 070 005
Fakultas/Jurusan: Teknik/Teknik Sipil
Jenis : Skripsi
Judul : Analisis pengaruh rekatan antar lapis perkerasan terhadap umur rencana perkerasan jalan dengan menggunakan metode analitis (studi kasus : ruas jalan tol semarang)
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang saya buat dan serahkan ini, merupakan hasil karya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian hari dan atau dapat dibuktikan bahwa skripsi ini hasil jiplakan, maka saya bersedia menerima sanksi apapun dari Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik dan atau gelar dan ijazah yang diberikan Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima.
Surakarta, Oktober 2012 Yang Menyatakan
Motto
“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sangat berat kecuali bagi orang
–
orang
yang khusu”.
(QS.Al Baqarah 45)
“sesungguhnya orang
-orang yang kafir yang menghalang-halangi manusia
dari jalan Allah SWT, benar-benar sesat sejauh-
jauhnya”.
(AN-
Nisaa’ :167)
“Orang yang lamban tapi berhati
-hati akan mencapai sebagian cita-citanya,
sementara orang yang tidak sabar dan terburu-buru akan lebih sering gagal
lagi.”
(Anonim)
Orang harus cukup tegar untuk memaafkan kesalahan,cukup pintar untuk
belajar dari kesalahan dan cukup kuat untuk mengoreksi kesalahan.
(John Maxwell)
Segalanya dimulai dari dalam pikiran. Jika Anda berpikir kalah, maka
Anda akan kalah cepat atau lambat. Sang pemenang adalah orang yang
berfikir bahwa dia pasti menang. Untuk itu yakinlah dan percaya diri.
(Napoleon Hill)
Imagination is more important that knowledge. Knowledge is limited.
Imagination encircles the world.
(Albert Einstein)
“
Cobaan takkan pernah ada akhirnya akan tetapi bila ada niat dan doa semua
pasti ada jalan keluarnya, Berjuanglah dan gapailah mimpimu
”
(Ayah)
“
Dalam setiap kekurangan pasti ada kelebihan tetaplah bersyukur dengan
apa yang di berikan Tuhan kepada kita.
”
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini aku persembahkan kepada :
Allah SWT Alhamdulillah atas restu-Nya lah Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Alm. Bapak & Ibu serta Kakak-kakakku tercinta, terima kasih atas
segala dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta
materil.
Kekasih tercinta, terimaskih atas segala dukungan semangat dan
doanya guna terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Semua orang - orang yang mendukung dibelakangku. Terima kasih
atas semua doa dan dukungannya.
Semua sahabat-sahabat terbaikku
DAFTAR ISI
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
D.Tujuan Penelitian ... 4
E.Manfaat Penelitian ... 4
F. Keaslian Tugas Akhir ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9
A.Perkerasan Jalan ... 9
B.Konstruksi Perkerasan Lentur ... 9
1. Lapis permukaan (surface course) ... 10
2. Lapis pondasi atas (base course) ... 11
3. Lapis pondasi bawah (subbase course ... 11
4. Tanah dasar (subgrade) ... 12
C.Pengaruh Rekatan antar lapis perkerasan ... 12
D.Umur Rencana ... 13
BAB III LANDASAN TEORI ... 15
A.Konsep Metode Analitis10 ... 15
B.Parameter Retak Lelah (Fatigue Cracking) dan Deformasi Permanen ... 16
C.Parameter Analisis Perkerasan Jalan ... 17
1. Temperature desain ... 17
2. Beban gandar standard ... 17
3. Kekakuan tanah dasar (Ss) dan Material Berbutir (Sg) ... 18
4. Kekakuan Lapis Pondasi Atas ... 19
5. Kekakuan Bitumen ... 19
6. Kekakuan campuran elastik ... 21
7. Rekatan antar lapis perkerasan ... 22
8. Prediksi Umur Pelayanan ... 24
9. Faktor Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E) ... 25
10. Beban Gandar Kendaraan ... 27
D.Bisar 3.0 ... 28
BAB IV METODE PENELITIAN ... 31
A.Lokasi Penelitian ... 31
B.Tahap Penelitian ... 32
BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 34
A.Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A (Krapyak-Jatingaleh) Stationing 2+400 s/d 3+860 ... 34
B.Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb) ... 34
1. Perhitungan Temperature Design (T) ... 34
2. Perhitungan Loading Time (t) ... 35
3. Perhitungan nilai Recovered Penetration Index (PIr) ... 35
4. Perhitungan Nilai Recovered Softening Point (SPr) ... 36
5. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb) ... 36
C.Perhitungan Nilai Kekakuan Campuran Elastik (Sme) ... 38
1. Lapis Permukaan AC-Wearing Course ... 38
b. Kriteria Deformasi ... 39
2. Lapis Permukaan AC-Binder Course ... 39
a. Kriteria Fatigue Cracking ... 40
b. Kriteria Deformasi ... 40
3. Lapis Pondasi Atas (Base Course) ... 41
4. Lapis Pondasi Bawah (Sub-base Course) ... 41
5. Lapisan Tanah Dasar (Subgrade) ... 42
D.Lalu Lintas ... 43
1. Faktor Ekivalen beban gandar Kendaraan (E)... 43
2. Pembebanan Lalu Lintas ... 44
E.Variasi modulus reaksi geser (Ks) ... 46
1. Full slip ... 46
a. Ks : 0,00001 MPa/mm ... 46
b. Ks : 0,01 MPa/mm ... 46
2. Intermediate case ... 47
a. Ks : 0, 1 MPa/mm ... 47
b. Ks : 1 MPa/mm ... 47
c. Ks : 10 MPa/mm ... 47
3. Approximately full bonding ... 47
a. Ks : 100 MPa/mm ... 47
b. Ks : 100000 MPa/mm ... 48
F. Perhitungan Umur Pelayanan ... 49
a. Kondisi fatigue cracking ... 49
b. Kondisi deformasi permanen ... 51
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 63
A.Kesimpulan ... 63
B.Saran ... 63 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel I.1 Perbedaan dan persamaan penelitian sejenis sebelumnya ... 5
Tabel III.1 Konfigurasi beban sumbu kendaraan ... 26
Tabel III.2 Faktor Distribusi Lajur (DL) ... 27
Tabel V.1 Hasil uji penetrasi aspal (Jenis aspal : Asphalt shell). ... 35
Tabel V.2 Hasil Pengujian sifat-sifat campuran aspal AC-Wearing Course ... 38
Tabel V.3 Hasil Pengujian sifat-sifat campuran aspal AC-Binder Course. ... 40
Tabel V.4 Hasil Pengujian Concrete Treated Base (CTB) (Dimensi benda uji (silinder) : 15 cm x 30 cm) ... 41
Tabel V.5 Hasil Pengujian mutu material granular kelas B ... 42
Tabel V.6 Hasil Pemeriksaan Material Tanah Dasar ... 42
Tabel V.7 Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan ... 43
Tabel V.8 Angka Ekivalen Beban Gandar Kendaraan ... 44
Tabel V.9 Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011... 45
Tabel V.10 Tabel Koefisien Distribusi Kendaraan (DD) ... 45
Tabel V.11 Faktor Distribusi Lajur (DL) ... 45
Tabel V.12 Perhitungan kumulatif beban gandar standar ... 46
Tabel V.13 Regangan Tekan Horizontal (εt) ... 48
Tabel V.14 Regangan Tarik Vertikal (εz) ... 49
Tabel V.15 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat & prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 10 cm ... 53
Tabel V.16 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat & prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 5 cm ... 53
Tabel V.17 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat & prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 65 cm. ... 54
Tabel V.18 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 10 cm ... 54
Tabel V.19 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 5 cm ... 55
Tabel V.20 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di
prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 65 cm ... 55
DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Susunan Konstruksi Perkerasan Lentur ... 10
Gambar II.2 Model kerusakan perkerasan jalan ... 12
Gambar III.1 Regangan Horizontal dan Vertikal ... 16
Gambar III.2 Sumbu standar 8,16 ton ... 18
Gambar III.3 Nomograph kekakuan bitumen ... 21
Gambar III.4 Rekatan antar lapis perkerasan pada perkerasan jalan ... 22
Gambar III.5 Tampilan worksheet Program BISAR 3.0. ... 28
Gambar III.6 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR 3.0. ... 29
Gambar III.7 Fatigue cracking and critical strain ... 30
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian ... 31
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian ... 33
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN
εz :Regangan Tarik Vertikal.
εt : Regangan tekan horizontal.
AK : shear spring compliance
Beban standar : Beban sumbu tunggal. CBR : California Bearing Ratio
ESAL : Equivalent Standard Axles Loads
fr : Rut factor
h : Ketebalan lapisan beraspal
i : Tingkat pertumbuhan lalulintas
k : Konstanta retak lelah 46,82 untuk kondisi kritis dan 46,06 untuk kondisi kegagalan.
LDM : Load Design Method.
Ks : Modulus Reaksi Geser.
LHR : Lalu lintas Harian Rata-rata. N : Umur pelayanan perkerasan jalan. NDM : Nottingham Design Method. PI : Indeks plastisitas.
Pi : Nilai penetrasi aspal awal. PIr : Recovered penetration index. Sb : Kekakuan bitumen.
Sg : Elastic stiffness pada lapis granuler. Sme : Kekakuan campuran elastic.
SPr : Softening Point Recovered. SPDM : Shell Pavement Design Method. Ss : Elastic stiffness.
T : Suhu rata-rata tahunan.
t :Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis perkerasan jalan
V : Kecepatan kendaraan.
VB : Volume of binder.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A Sta 2+400 s/d 3+860 Lampiran B Job Mix Formula AC-Wearing Course dan Trial Mix AC-Bindetr
Course
Lampiran C Data Concrete Treated 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 Lalulintas 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 3.0
ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)
ABSTRAKSI
Perkerasan Lentur (Flexible Pavement) adalah perkerasan yang menggunakan aspal sebagai perekat. Kondisi rekatan antar lapis perkerasan adalah faktor yang sangat berpengaruh terhadap umur rencana perkerasan jalan karena pada tiap lapis perkerasan tidak selalu tercapai kondisi full bond, terdapat beberapa kerusakan perkerasan terkait dengan kondisi ikatan yang tidak penuh. Pada penelitian ini ruas jalan yang akan menjadi objek adalah ruas jalan tol Semarang seksi A (Krapyak-Jatingaleh) yang menggunakan perkerasan lentur (Flexible Pavement). Dengan menggunakan tiga variasi modulus reaksi geser (Ks) yaitu Full slip (Ks ≤ 0,01MPa/mm), Intermediate case (0,01 MPa/mm < Ks < 100
MPa/mm), approximately full bonding (Ks≥ 100 MPa/mm).
Dalam perhitungan umur rencana perkerasan jalan pada penelitian ini digunakan metode Nottingham Design Method dengan bantuan program software BISAR 3.0 dan data-data pendukung seperti data lalu lintas harian rata-rata (LHR), data CBR, data temperature tahunan rata-rata, data geometrik jalan, dan lain sebagainya di peroleh dari PT. Jasa Marga cabang Semarang. Data-data yang sudah terkumpul kemudian dianalisis untuk mencari untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke Program Bisar 3.0. Output dari Program Bisar 3.0. yaitu nilai strain untuk kondisi fatigue cracking (εt) dan deformasi permanen (εz) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pengaruh rekatan antar lapis perkerasan adalah faktor yang sangatlah penting pada perancangan desain perkerasan jalan untuk mendapatkan umur pelayanan yang maksimal. Bila kondisi rekatan antar lapis perkerasan full slip terjadi di tack coat dan prime coat (layer 1-2 & 1-2-3) pada kondisi fatigue cracking maka akan menurunkan umur rencana sekitar 99% dari keadaan terikat penuh dan pada kondisi deformasi akan terjadi penurunan sekitar 22% pada kondisi kritis dan sekitar 14% pada kondisi gagal. Bila full slip hanya terjadi pada prime coat (layer 2-3), umur rencana pada kondisi fatigue cracking turun sekitar 99% bila ditinjau dari kedalaman 10 cm dan bila ditinjau dari kedalaman 5 cm umur rencana mengalami penurunan sekitar 59%. Apabila ditinjau pada kondisi deformasi akan terjadi penurunan sekitar 21% pada kondisi kritis dan sekitar 14% pada kondisi gagal.
