KAJIAN METODA PERENCANAAN PELAPISAN ULANG CAMPURAN BERASPAL DI ATAS PERKERASAN BETON KOMPOSIT.

TUGAS AKHIR

KAJIAN METODA PERENCANAAN

PELAPISAN ULANG CAMPURAN BERASPAL DI ATAS

PERKERASAN BETON (KOMPOSIT)

Karya Tulis Ini Merupakan Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Bidang Teknik Sipil

Oleh :

ANDRY C NAINGGOLAN

5103210004

PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK SIPIL

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN

FAKULTAS TEKNIK

iv

ABSTRAK

Andry C Nainggolan, NIM. 5103210004, “Kajian Metoda Perencanaan Pelapisan Ulang Campuran Beraspal di atas Perkerasan Beton (Komposit)”.

Tugas Akhir, Medan: Prodi Teknik Sipil Jurusan Pendidikan Teknik Bangunan Fakultas Teknik, ,Universitas Negeri Medan, 2013.

Pelapisan ulang / lapis tambah (overlay) merupakan salah satu alternatif peningkatan pada ruas jalan yang mencapai kondisi kritis atau failure karena tidak membutuhkan biaya yang cukup besar. Pelapisan ulang bertujuan untuk mengembalikan kekuatan perkerasan sehingga mampu memberikan pelayanan yang optimal kepada pengguna jalan. Salah satu bahan penambahan tersebut adalah lapisan beraspal (AC). Perencanaan yang tidak tepat akan menyebabkan jalan cepat rusak (under design) atau menyebabkan konstruksi tidak ekonomis (over design) sehingga mempengaruhi kinerja perkerasan itu sendiri baik dari segi struktural maupun fungsional. Metoda perencanaan yang dibahas dalam tugas akhir ini yaitu AUSTROADS, AASHTO dan Asphalt Institute. Ketiga metoda tersebut dipilih karena adanya perbedaan konsep dalam merencanakan tebal overlay diantaranya beban lalu lintas (CESA), kondisi permukaan perkerasan, CBR-value, lendutan/load transfer dan sebagainya.

v

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa,

yang senantiasa telah memberikan karunia dan rahmatnya sehingga Tugas Akhir ini

dapat diselesaikan. Tugas Akhir merupakan salah satu mata kuliah di Jurusan

Pendidikan Teknik Bangunan Universitas Negeri Medan.

Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan, dan doa dari berbagai

pihak, Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Oleh

karena itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu kepada :

1. Bapak Ir. Hamidun Batubara.,M.T, selaku Dosen Pembimbing dan banyak

memberikan masukan kepada penulis.

2. Bapak Prof. Dr. Abdul Hamid, M.Pd, selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Negeri Medan

3. Bapak Drs. Asri Lubis, S.T., M.Pd, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik

Bangunan Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.

4. Ibu Syafiatun Siregar, S.T., M.T, selaku Ketua Prodi D3 Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.

5. Seluruh dosen dan staf pegawai pada Jurusan Pendidikan Teknik Bangunan

Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan

6. Teristimewa kepada kedua orang tua yang sangat saya kasihi dan cintai, yang

telah memberikan segalanya untuk kemajuan anak – anaknya.

7. Rekan – rekan mahasiswa/i Teknik Sipil angkatan 2010 dan kakak stambuk

vi 8. Semua pihak yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu, saya

ucapkan terima kasih.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan

dalam Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, kritik dan saran dari pembaca akan sangat

bermanfaat bagi penulis. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi

perkembangan pendidikan khususnya Program Studi D-3 Teknik Sipil.

Medan, Juli 2013

Penulis

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Persentase Kondisi Jalan di Indonesia ... 3

Gambar 1.2. Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir ... 7

Gambar 2.1. Struktur Perkerasan Komposit ... 14

Gambar 2.2. Pembebanan pada Pelat Beton ... 16

Gambar 2.3. Umur Rencana untuk Pelebaran Perkerasan / Overlay ... 35

Gambar 2.4. Correction of Effective Modulus of Subgrade Reaction for Potensial Loss Subbase Support ... 42

Gambar 2.5. Hubungan antara k & CBR ... 43

Gambar 2.6. Lapis Peredam Retak pada Sistem Lapisan Tambahan... ... 50

Gambar 2.7. Grafik untuk Menentukan Tebal Slab Beton ... 51

Gambar 2.8. Flowchart Perhitungan Overlay Metoda AUSTROADS ... 52

Gambar 2.9. Faktor Konversi dari Penurunan Ketebalan Perkerasan Beton ke Tebal Lapis Ulang A ... 54

Gambar 2.10. Titik-titik Pengujian Lendutan pada Perkerasan Beton.... ... 55

Gambar 2.11. Nilai k-dinamis efektif yang ditentukan dari d0 dan AREA ... 55

Gambar 2.12. Modulus Elastis Perkerasan Beton Ditentukan dari Nilai k, AREA dan tebal pelat ... 56

Gambar 2.13. Grafik untuk Mengestimasi Modulus Komposit Reaksi Subgrade (k) .... 56

Gambar 2.14. Faktor Fjc ... 58

Gambar 2.15. Flowchart Perhitungan Overlay Metoda AASHTO ... 60

Gambar 2.16. Flowchart Perhitungan Overlay Metoda Asphalt Institute MS – 17... 63

Gambar 2.17. Design Chart for Full-Depth Asphalt Concrete ( SI Metric)... 65

Gambar 3.1. Lalu Lintas Rencana (Design Traffic / ESAL)... ... 106

xi

DAFTAR NOTASI

AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Official

AUSTROADS = Association of Road and Traffic Authorities

C = Suatu besaran yang menyatakan distribusi kendaraan ( Koefisien Distribusi

Kendaraan )

CBR = Penetapan nilai kekuatan bahan penyusun lapis keras untuk lapis pondasi

dan tanah dasar( California Bearing Ratio )

DD = Faktor distribusi arah

DL = Faktor distribusi lajur

Ei = Angka Ekivalen Jenis Kendaraan

FR = Faktor Regional

IPo = Indeks Permukaan Awal

IPt = Indeks Permukaan Akhir

ITP = Indeks Tebal Perkerasan

i = Proses perubahan volume beban lalu lintas pada ruas jalan yang umumnya

dihitung dari tahun ketahun ( tingkat pertumbuhan lalu lintas LHR =

Volume lalu lintas rata – rata dalam satuan kend/ hari Lintas Harian

Rata-Rata

Ki = Nilai Kondisi Lapisan

LEP = Jumlah lintas ekivalen harian rata – rata dari sumbu tunggal seberat 8,16 ton

( 18.000 lbs ) pada lajur rencana yang diguka terjadi pada permulaan umur

xii LEA = Jumlah lintas ekivalen harian rata – rata dari sumbu tunggal seberat 8,16

ton ( 18.000 lbs ) pada lajur rencana yang diduga terjadi pada akhir rencana

( Lintas Ekivalen Akhir)

LER = Suatu besaran yang digunakan dalam nomogram penetapan tebal lapis

keras untuk menyatakan jumlah lintas ekivalen beban sumbu tunggal

sebesar 8,16 ton ( 18.000 lbs ) pada lajur rencana.

n = Jumlah tahun pengamatan

R = Nilai Ketetapan Untuk Perhitungan CBR Segmen

SDRG = Sumbu Dual Roda Ganda

STRG = Sumbu Tunggal Roda Ganda

STRT = Sumbu Tunggal Roda Tunggal

STrRG = Sumbu Triple Roda Ganda

SN = Strucktur Number / Indeks tebal perkerasan (ITP)

So = Simpangan Baku Keseluruhan UR = Jumlah waktu dalam tahun dihitung

sejak jalan mulai dibuka sampai saat diperlukan pembukaan ( umur

rencana ).

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Data Kondisi Perkerasan Eksisting ... 11

Tabel 2.2. Data Lendutan dan Load transfer ... 11

Tabel 2.3. Data Volume Lalu Lintas dan LHR ... 12

Tabel 2.4. Kriteria Perkerasan Konstruksi Jalan ... 13

Tabel 2.5. Quality of Drainage ... 27

Tabel 2.6. Data/parameter golongan kendaraan, LHR, pertumbuhan lalu lintas (i)dan VDF ... 36

Tabel 2.7. Nilai VDF berdasarkan Bina Marga MST-10 ... 37

Tabel 2.8. Nilai VDF berdasarkan NAASRA MST-10 ... 38

Tabel 2.9. Konfigurasi beban sumbu ... 39

Tabel 2.15. Faktor Konversi Lapis Ulang Beton Aspal ... 48

Tabel 2.16. Koefisien Load Transfer ... 57

Tabel 2.17. Perkiraan nilai Ffat berdasarkan Kerusakan Beton ... 59

Tabel 2.18. Truck Factor untuk Kelas Jalan yang berbeda ... 64

Tabel 3.1. Data Kondisi Perkerasan Eksisting ... 67

Tabel 3.2. Data Lendutan dan Load transfer ... 67

Tabel 3.3. Data Volume Lalu Lintas dan LHR ... 68

Tabel 3.4. Faktor Hubungan antara Umur Rencana dengan Perkembangan Lalu Lintas ... 70

1

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Struktur perkerasan merupakan struktur yang terdiri beberapa lapisan dengan

kekerasan dan daya dukung yang berbeda-beda, tiap lapisan perkerasan harus

terjamin kekuatan dan ketebalannya sehingga tidak akan mengalami distress yaitu

perubahan karena tidak mampu menahan beban dan tidak cepat kritis atau failure.

Jenis perkerasan yang umum digunakan di Indonesia adalah perkerasan lentur

(flexible pavement) dan perkerasan beton (rigid pavement). Sekarang ini tengah

dikembangkan perkerasan komposit (composite pavement) yaitu perpaduan antara

perkerasan beton dengan permukaan aspal (NAASRA, 1987). Dan tipe inilah yang

dibahas dalam tugas akhir ini. Sebagaimana halnya suatu perkerasan lentur jalan

raya, maka perkerasan jalan beton pun akan mengalami penurunan kinerja

sehubungan dengan pengaruh beban lalu lintas yang berlebih dan lingkungan

sekitarnya dimana jalan itu berada. Penurunan kinerja yang umum pada perkerasan

jalan adalah penurunan dari segi fungsional dan struktural dalam melayani lalu lintas.

Dalam rangka meningkatkan kembali kemampuan perkerasan jalan beton

tersebut serta memanfaatkan perkerasan lama yang sudah ada secara efektif, maka

perlu dilakukan usaha perkuatan perkerasan yang sudah ada, agar bisa melayani lalu

lintas lebih lama lagi. Untuk memperpanjang masa pelayanan jalan beton tersebut,

dapat dilakukan penambahan lapis tambah diatas perkerasan beton yang sudah ada,

dimana salah satunya bahan penambahan tersebut adalah lapisan beraspal (AC).

2 Pelapisan tambahan bertujuan untuk mengembalikan kekuatan perkerasan

sehingga mampu memberikan pelayanan yang optimal kepada masyarakat pengguna

jalan (stake holders).

Penurunan fungsional dapat terjadi dari beberapa kondisi yang dapat merugikan

kenyamanan dan keamanan bagi pengguna jalan seperti :

a. Rendahnya kekesatan jalan

b. Tekstur permukaan jalan yang sudah bergelombang

c. Distorsi permukaan yang berlebihan

d. Kondisi drainase perkerasan (hydroplaning)

Sedangkan penurunan struktural dapat diakibatkan oleh kapasitas beban yang

berlebih (overload) pada struktur perkerasan. Ini diperlihatkan pada kondisi

perkerasan eksisting seperti terjadinya retak-retak refleksi (cracking), kerusakan

pada sambungan, amblas, defleksi (penurunan), alur, gelombang serta kerusakan

lainnya.

Menurut data Dirjen Bina Marga 2012, sebagian kondisi jalan di Indonesia

berada dalam kondisi kurang baik bahkan ada dalam kondisi kritis (lihat Gambar

1.1), sehingga upaya untuk meningkatkan kondisi jalan tersebut menjadi kondisi baik

memerlukan biaya (cost) yang cukup besar. Hal ini terjadi, karena tidak adanya

3 Kondisi Jalan di Indonesia menurut Dirjen Bina Marga Tahun

2012

Baik 53%

Rusak ringan 13 % rusak sedang 34 % rusak parah 3%

Sumber : Data Dirjen Bina Marga 2012

Gambar 1.1. Persentase Kondisi Jalan di Indonesia

Indonesia sebagai Negara berkembang pada umumnya mempertimbangkan

konstruksi lapis tambah (overlay). Salah satu faktor pemilihannya adalah karena

tidak memerlukan biaya yang cukup besar.

Tujuan perencanaan overlay adalah mengembalikan kekuatan perkerasan

sehingga mampu memberikan pelayanan yang optimal kepada pemakai jalan.

Perkerasan yang baik diharapkan dapat menjamin pergerakan manusia dan/atau

barang secara lancar, aman, cepat, murah dan nyaman. Permasalahan yang dibahas

dalam tugas akhir ini tidak meliputi semua metoda yang digunakan untuk

perencanaan tebal lapis tambah, tetapi hanya beberapa metoda perencanaan

perkerasan yang paling umum digunakan yaitu metoda AUSTROADS, AASHTO

dan Asphalt Institute dengan memakai analisa lendutan / load transfer atau nilai

CBR. Akan tetapi tidak semua metoda yang ada ekonomis dan layak digunakan

untuk setiap kondisi, karena itu perlu dilakukan kajian yang seksama mengenai

kelebihan dan kekurangan atau akurasi dari masing-masing metoda tersebut sesuai

dengan kondisi di lapangan. Maka diangkatlah tugas ini pada penulisan tugas akhir

dengan judul “Kajian Metoda Perencanaan Pelapisan Ulang Campuran

4

I.2. Identifikasi Masalah

Pada penjelasan yang dimuat dalam latar belakang, dapat dibuat identifikasi

masalah pada kajian metoda perencanaan pelapisan ulang campuran beraspal diatas

perkerasan beton (Komposit) adalah :

1. Bagaimanakah metoda perencanaan pelapisan ulang campuran beraspal diatas

perkerasan beton yang sudah ada (data Rancaekek-Bojong, Bandung) ?

2. Apakah metoda perencanaan pelapisan ulang campuran beraspal berpengaruh

terhadap perkerasan beton ?

3. Bagaimanakah gambaran hasil perencanaan tebal lapis tambah pada

perkerasan beton ?

4. Apakah metoda yang lebih layak dan ekonomis dalam pelapisan ulang

campuran beraspal diatas perkerasan beton ?

I.3. Pembatasan Masalah

Sesuai dengan identifikasi masalah diatas, maka pembatasan masalah yang akan

dikaji dalam penulisan tugas akhir ini sebagai berikut :

1. Karena yang umum dipergunakan di dalam perkerasan komposit ialah

perkerasan beton tanpa tulangan, maka Tugas Akhir ini hanya membahas

tentang lapis ulang (overlay) campuran beraspal (AC) di atas perkerasan

beton tanpa tulangan.

2. Metoda perencanaan pelapisan ulang campuran beraspal diatas perkerasan

beton yang sudah ada (data Rancaekek-Bojong, Bandung).

3. Penentuan tebal pelapisan ulang (overlay) campuran beraspal di atas

perkerasan beton menggunakan nomogram atau rumus-rumus yang telah

5

I.4. Perumusan Masalah

Berdasarkan batasan masalah diatas, maka rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana gambaran tebal pelapisan ulang campuran beraspal diatas

perkerasan beton yang sudah ada dari rumus yang tersedia ?

2. Bagaimana metoda perencanaan pelapisan ulang campuran beraspal diatas

perkerasan beton tanpa tulangan?

1.5. Tujuan Penulisan

Sesuai dengan perumusan masalah diatas maka tujuan penulisan tugas akhir ini

sebagai berikut :

1. Untuk menganalisa dan membandingkan beberapa prosedur desain dalam

menentukan tebal lapis tambah pada suatu perkerasan beton dengan

menggunakan metode AUSTROADS, AASHTO dan Asphalt Institute.

2. Untuk mendapatkan gambaran hasil perencanaan tebal lapis tambah,

sehingga dapat melakukan suatu evaluasi tebal lapis tambah yang sesuai

kebutuhan.

1.6. Manfaat Penulisan

Adapun manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Dapat menganalisa dan membandingkan beberapa prosedur desain dalam

menentukan tebal lapis tambah campuran beraspal pada suatu perkerasan

beton yang sudah ada dengan menggunakan metode AUSTROADS,

AASHTO dan Asphalt Institute.

2. Mendapatkan gambaran hasil perencanaan tebal lapis tambah, sehingga

dapat melakukan suatu evaluasi tebal lapis tambah yang sesuai

6

1.7. Metode Penulisan

Metode pembahasan yang dilakukan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah

Studi Literatur dengan mencari dan mengumpulkan data-data dari buku ajar (text

book), standar perencanaan yang relevan, jurnal maupun buku-buku petunjuk teknis

yang sesuai dengan pembahasan “Kajian Metoda Perencanaan Pelapisan Ulang

Campuran Beraspal di atas Perkerasan Beton (Komposit)”, serta masukan dari

dosen pembimbing. Kemudian menganalisa, membandingkan dan menulis kembali

7

Gambar 1.2. Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir

PERMASALAHAN

Perlunya kajian mengenai perencanaan tebal lapis tambah yang dibutuhkan, karena metoda yang digunakan mempengaruhi hasil perencanaan

MAKSUD

Untuk menganalisa dan membandingkan beberapa prosedur desain dalam menentukan tebal lapis tambah pada suatu perkerasan beton

TUJUAN

Untuk mendapatkan gambaran hasil perencanaan tebal lapis tambah dari masing-masing metoda yang digunakan, sehingga dapat menjadi pembelajaran

dalam aplikasi penggunaan metoda tersebut

TINJAUAN PUSTAKA

Data Sembarang

Kondisi Perkerasan Volume Lalu

Lintas (CESA)

CBR - Value Lendutan/Load

Transfer

AUSTROADS AASHTO Asphalt Institute

Menentukan Tebal Lapis Tambah

 AUSTROADS

 AASHTO

 Asphalt Institute

ANALISA DAN PERBANDINGAN

111

DAFTAR PUSTAKA

AUSTROADS, 1992. Pavement Design : A Guide to The Structural Design of Road

Pavement. Austroads, Sydney, Australia.

AASHTO, 1986. Guide for Design of Pavement Structures. AASHTO, Washington

DC, USA.

AASHTO, 1993. Guide for Design of Pavement Structures. AASHTO, Washington

DC, USA.

ACI-318.1983- ASTM C78-75. Pedoman Pengujian Kekuatan Tekan Beton. Dinas

PU Bina Marga Affandi, Furqon, Dr. Ir, dkk. 2003. Perencanaan Perkerasan Jalan

Beton Semen. SNI – 2003.

Agus Iqbal Manu,Ir. 1999. Perkerasan Kaku. Dinas PU Bina Marga.

ASPHALT INSTITUTE, 1983. Asphalt Overlays for Highway and Street

Rehabilitation. Manual Series No. 17 ( MS – 17 ). The Asphalt Institute,

Kentucky, USA.

Croney, D, 1977. The Design and Performance of Road Pavements. Transport and

Road Research Laboratory, London.

Dachlan, Tatang. 2006. Kinerja Jalan Beton Semen di Indonesia. Balitbang

DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM, 2005. Pedoman Perencanaan Tebal Lapis

Tambah Perkerasan Lentur dengan Metoda Lendutan. Pd. T – 05 – 2005 – B.

Dep. PU, Jakarta.

Huang, Y. H, 2004. Pavement Analysis and Design. Second Edition. Pearson

Education Inc, New Jearsey. NAASRA, 1987. A Guide to the Structural Design of

Road Pavements. NAASRA. Australia.

112 Jakarta.

Pedoman Teknis No.T.19-2004-B. Survai Pencacahan Lalu Lintas. Bina Marga

Pedoman XX- SNI. 2002. Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen. Bina Marga.

Sukanto,Ir. 1999. Pedoman Perkerasan jalan. Dinas PU Bina Marga

Sulaksono, S.W, 2000. Rekayasa Jalan. ITB. Bandung.

Suryawan, Ari. 2005. Perkerasan Jalan Beton (Rigid Pavement). Spesifikasi

perencanaan metoda AASHTO ’93. Beta Offset. Yogyakarta.

Yoder, E. J. 1967. Principles of Pavement Design. Jhon Wiley & Sons, Inc. New

York – London – Sydney - Toronto.