ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIALBERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN Analisis Pengaruh Kondisi Pondasi Material Berbutir Terhadap Umur Pelayanan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan Pantura Ruas Rembang–Bulu).

(1)

ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL

BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN

DENGAN METODE ANALITIS

(STUDI KASUS JALAN PANTURA RUAS REMBANG–_BULU)

Tugas Akhir

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh :

Desnata Pramida Giri NIM : D 100 070 009 NIRM : 07 6 106 03010 50009

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

MOTTO

”Jangan pernah takut dengan apapun yang kamu hadapi selama kamu benar, sebab jalan kebebnaran adalah jalan menuju Tuhan”

(Ibuku Tersayang)



“Doa, disiplin dan tepat waktu, adalah kunci meraih sukses”

(Ayahku Tersayang)



“Hendaklah kamu saling mengasihi sebagai saudara, dan saling mendahului dalam member hormat”

(Roma 12:10)



"Jika cinta itu penting maka pentingkanlah dia, jika mencintai itu penting cintailah dia”

(Mario Teguh)



“Jangan pernah sedih, karena kau telah mencintaiku. Jangan pernah sedih, karena kau telah kehilangan aku. Jangan pernah sedih, karena kau tak sanggup melupakan aku. Maka jangan menangis, saat aku meninggalkanmu. Dan ingatlah waktu-waktu terbaik yang pernah kita lalui. Maka kau akan bangga karena kau mengenalku, karena aku hanyalah batu pijakan bagimu saat kau ingin melompat lebih tinggi”.

(dari. Mata Ayahku)



(4)

PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini aku persembahkan kepada:



 Tuhan YME_

Terima kasih atas restu dan tuntunan-Nya lah Tugas Akhir ini dapat selesai.

 Keluargaku tercinta_

Ayah dan bunda serta adiku, terima kasih atas segala dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta materil._

 Semua orang yang mendukung di belakangku, terima kasih atas semua doa da dukungannya._

 Rekan-rekan ACC yang selalu mendukung dan memotivasi aku, dalam setiap aku terpuruk hingga bangkit dan terselesaikan Tugas Akhir ini. Jalan dan perjuangan kita tak sampai disini, namun perjuangan baru akan kita mulai kawan, semangat!!!!_

 Rekan_rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS 2007, terima kasih atas hangatya persahabatan selama ini member suntikan semangat baru sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini._  Kinanti Nugraheni, terima kasih atas kasih saying, dukungan,

saran, doa dan netbooknya guna menyelesaikan Tugas Akhir ini._

 Agnes Dewi Krisnawati, terima kasih atas doa dan dukungannya._

 Almamaterku tercinta._

(5)

PRAKATA

Assalammu’allaikum Wr.Wb.

Puji syukur kehadirat Tuhan YME, atas nikmat yang diberikan kepada Penulis, 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 jurusanTeknik 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. Tuhan YME.

2. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik UMS. 3. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik

Sipil UMS.

4. Bapak Muh. Ujianto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik. 5. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama. 6. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T, PhD., selaku Dosen Pembimbing Kedua. 7. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dosen Penguji.

8. Bapak Muslich Hartadi, S.T., M.T., P.h.D., atas saran dan idenya dalam tugas akhir kami.

9. Seluruh staf dan dosen Jurusan Teknik Sipil UMS, terima kasih atas segala pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di UMS.

10. Bapak Sapuan selaku Asisten Kasi Jalan Dinas Marga Jawa Tengah, terima kasih banyak karena telah kooperatif dalam memberi data maupun informasi bermanfaat lainnya.

(6)

Tengah, terima kasih atas segala bantuan dan informasinya.

12. Bapak dan ibu staf Dinas Perhubungan Provinsi Jawa Tengah, terima kasih atas segala bantuan dan informasinya.

13. Ayahku Bapak Purwoko dan Bundaku Ibu Sri Rejeki tercinta, yang senantiasa memberikan doa dan restu, nasehat dan bimbingan, semangat,

serta pengorbanan yang tiada henti, ananda sadar bahwa masih jauh perjalanan untuk bisa membalas budi orang tua, semoga tidak mengecewakan.

14. Adikku V i s a R e t r i tersayang, untuk segala bantuan dan semangat. 15. Rekan - rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun

junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan moral maupun spiritualnya.

16. Teman – teman ACC dimanapun kalian akan berada nanti, persahabatan kalian tak ada gantinya dan inilah jembatan masa depan kita.

17. Kinanti Nugraheni, atas segala bantuan, dukungan, saran, doa dan laptopnya.

18. Agnes Dewi Chrisnawati, untuk doa dan motivasinya.

Penulis menyadari, bahwa ini masih jauh dari sempurna. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun, memungkinkan perkembangan aplikasi teknik praktis dan menarik. Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini bermanfaat bagi berbagai pihak yang memerlukan dan semoga amal usaha dari berbagai pihak yang telah membantu penulis, akan mendapatkan balasan yang setimpal dari Tuhan YME, amin.

Surakarta, Juli 2012

(7)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

MOTTO ... iii

PERSEMBAHAN ... iv

PRAKATA ...v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

ABSTRAKSI... xvii

BAB I PENDAHULUAN ...1

A. Latar Belakang ...1

B. Rumusan Masalah ...3

C. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ...3

1. Tujuan Penelitian ...3

2. Manfaat Penelitian ...3

D. Batasan Masalah ...3

E. Keaslian Tugas Akhir ...4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...5

A. Konsepsi dan Fungsi Lapis Pondasi Jalan ...5

B. Syarat Lapis Pondasi...6

C. Material Berbutir...9

D.CBR (California Bearing Ratio)...9

E. Umur Pelayanan...9

F. Penelitian Sejenis ...10

BAB III LANDASAN TEORI ...12

(8)

B. Konsep Metode Analitis ...12

C. Desain Temperatur...13

a. Kriteria Retak Lelah ...13

b. Kriteria Deformasi Permanen ...13

D. Kekakuan Tanah Dasar dan Lapis Pondasi...13

E. Kekakuan Bitumen ...14

F. Kekakuan Campuran Aspal ...15

G. Prediksi Umur Rencana ...16

a. Kriteria Retak Lelah ...16

b. Kriteria Deformasi Permanen ...17

H. Pembebanan Lalu Lintas...17

I. BISAR...21

BAB IV METODE PENELITIAN ...25

A. Umum ...25

B. Lokasi Penelitian...25

C. Alat...26

D. Pengumpulan Data ...26

E. Teknik Analisa Data ...26

F. Tahapan Penelitian...27

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN ...29

A. Pengumpulan Data ...29

1. Data Lapis Perkerasan...29

2. Data Suhu Udara Rerata Tahunan...30

3. Data Kecepatan ...30

4. Data Uji Perkerasan Aspal ...30

5. Data Lalu Lintas Harian Rata - Rata ...33

6. Data VariasiCBR...33

B. Pengolahahan Data ...34

1. Temperatur Desain ...34

a. Kriteria Retak Lelah (fatigue) ...35

(9)

2. Kekakuan Pondasi dan Tanah Dasar...35

a. Lapis Pondasi Atas...35

b. Lapis Pondasi Bawah ...36

c. Tanah Dasar ...36

3. Kekakuan Bitumen...37

a. LapisAC-WC Modified...39

1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) ...39

2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ...40

b. LapisAC-BC Modified...40

c. LapisAC-Base Modified...41

4. Kekakuan Campuran Aspal...42

a. LapisAC-WC Modified...43

b. LapisAC-BC Modified...44

c. LapisAC-Base Modified...45

5. Pembebanan Lalu Lintas ...46

a. Menghitung Angka Ekivalen Roda Tunggal ...47

b. Menghitung Angka Ekivalen Roda Ganda ...47

c. Menghitung Angka Ekivalen masing-masing jenis kendaraan ...48

(10)

6. Bisar 3.0. ...49

7. Umur Pelayanan ...53

a. Kriteria Retak Lelah (Fatigue)...53

b. Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ...54

C. Pembahasan ...55

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...59

A. Kesimpulan ...59

B. Saran ...59

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Syarat Bahan Lapis Pondasi ...6

Tabel II.2 Penelitian Sejenis ...10

Tabel III.1 Angka Ekivalen Beban Sumbu Kendaraan...19

Tabel III.2 Faktor Distribusi Lajur (DL) ...19

Tabel V.1 Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal PanasAC-WC Modified...30

Tabel V.2 Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal PanasAC-BC Modified...31

Tabel V.3 Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal PanasAC-Base Modified...31

Tabel V.4 Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas A...32

Tabel V.5 Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas B ...32

Tabel V.6 Jumlah LHR Tahun 2009...33

Tabel V.7 Hasil Nilai Ss LPA Dalam Pembacaan Nomogram...36

Tabel V.8 Hasil Nilai Ss LPB Dalam Pembacaan Nomogram...36

Tabel V.9 Hasil Regangan Yang Terjadi...51

Tabel V.10 Variasi NilaiCBR...56

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Letak Pondasi Pada Perkerasan Lentur ...6

Gambar II.2 Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a2) ...7

Gambar II.3 Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a3) ...8

Gambar III.1 Konfigurasi Beban Kendaraan Yang Melintasi Ruas Jalan Rembang-Bulu...20

Gambar III.2 Bagan Alur Pengerjaan ProgramBISAR 3.0...22

Gambar III.3 TampilanworksheetProgramBISAR3.0 ...23

Gambar III.4 Multilayered pavement loading configuration ...23

Gambar III.5 Location of Critical Stresses or Strains in a Layered System ...24

Gambar III.6 Fatigue cracking and critical strain ...24

Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian. ...25

Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian ...28

Gambar V.1 Gambar Struktur Perkerasan Ruas Rembang–Bulu STA 0+000– STA 3+000 ...29

Gambar V.2 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu Y dan Z ...50

Gambar V.3 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu X dan Y ...50

Gambar V.4 Diagram Regangan xx ...51

Gambar V.5 Diagram Regangan yy ...52

(13)

DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN

Δ L _{: Pertambahan panjang (m).}

ε_z _:_{Asphalt mix vertical strain}₍_{Micro Strain}_). ε_t _:_{Asphalt mix tensile strain}₍_{Micro Strain}_).

AASHTO : American Association Of State Highway and Transportation Official.

A : Luas penampang (m2).

AC-Base : (Asphalt Concrete Base). AC-BC : (Asphalt Concrete Binder).

AC-WC : (AsphaltConcrete-WearingCourse).

a2 : Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas. a3 : Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah.

Beban standar : Beban sumbu tunggal beban ganda seberat 18.000 pounds (18,6 ton).

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 perbandingan antara beban} yang dibutuhkan untuk penetrasi, misal tanah sebesar 0,1”

atau 0,2” dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada penetrasi 0,1”atau 0,2”(%).

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 beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton (18.000 lb).

(14)

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 Modifie rolled asphalt, dan 1,52 untukModified dense bitumen macadam. h : Ketebalan lapisan beraspal (mm).

g : Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun).

JMF _{: (}_{Job Mix Formula}_{), rumus perbandingan campuran hasil}

rancangan campuran yang digunakan.

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(%).

MSA :Milion standard axles.

N : Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles). NAASRA _:_{National Association Of Australian state road authorities} PI : Plastisitas indeks (%).

Pi : Nilai penetrasi aspal awal.

PIr _:_{Recovered Penetration Index}_.

PP : Peraturan Pemerintah.

Sb : Kekakuan bitumen (MPa).

Sg :Elastic stiffnesspada lapis granuler (MPa).

SKBI : Standar Konstruksi Bangunan Indonesia. Sme : Kekakuan campuran elastik (MPa). SNI : Standar Nasional Indonesia.

SPr :Softening Point Recovered(temperatur titik lembek) (˚C).

Ss :Elastic stiffnesspada tanah dasar (MPa). T : Suhu rata-rata tahunan (˚C).

(15)

t :Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis perkerasan jalan (detik).

UR : (Umur Rencana) Jumlah waktu dalam tahun dihitung sejak jalan tersebut mulai dibuka sampai saat diperlukan perbaikan berat atau dianggap perlu untuk diberi lapis permukaan yang

baru.

V : Kecepatan kendaraan (km/jam).

VB :Volume of binder(volume aspal) (%).

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data LHR Tahun 2007 Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa Timur).

Lampiran 2 DataCBRRuas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa Timur). Lampiran 3 Data Rancangan Campuran Rencana (JMD).

Lampiran 4 Hasil Pengujian Aspal Keras.

Lampiran 5 Menentukan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb).

Lampiran 6 Tebal Lapis Perkerasan Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa Timur) Sta 0+000-3+000.

Lampiran 7 Pengelompokan Jenis Kendaraan (PtT-01-2002-B).

Lampiran 8 Menentukan Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granular (PtT-01-2002-B).

Lampiran 9 Bisar 3.0-Block Report

(17)

ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN DENGAN METODE

ANALITIS

(STUDI KASUS : JALAN PANTURA RUAS REMBANG–_BULU)

ABTRAKSI

Penyebab rusaknya jalan sangatlah banyak, seperti kerusakan akibat

overload, akibat saluran drainase jelek, jenis material dan sebagainya. Pada penelitian ini akan dibahas apakah perubahan kondisi pondasi juga akan berdampak pada pengurangan umur pelayanan jalan, yang nantinya jalan tersebut akan mengalami kerusakan. Disini akan dicoba dengan simulasi variasi nilai CBR

lapis pondasi atas 95% (CBRasli), 93% (Pengurangan 2,1% dari CBR asli), 90% (Penguranagn 5,26% dari CBR asli) sedangakan untuk lapis pondasi bawah menggunakan variasi 67,5% (CBR asli), 50% (Pengurangan 25% dari CBR asli) dan 35% (Pengurangan 48,1% dariCBRasli).

Dalam penelitian ini yang pertama adalah menentukan nilai variasi CBR LPA dan LPB seperti di atas, kemudian mencari data-data pendukung lain yang digunakan untuk menganalisis diantaranya data uji aspal, suhu rata-rata tahunan dan data-data lain seperti LHR. Data-data yang sudah terkumpul kemudian dianalisis untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke Program Bisar 3.0. Output dari Program Bisar 3.0 yaitu asphalt mix untuk kondisi fatigue (εt) dan deformasi (εz) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur pelayanan jalan.

Berdasarkan hasil perhitungan denganCBR LPA 95% (CBR asli) dan LPB 67,5% (CBR asli) didapat umur pelayanan 0,64 tahun untuk kondisi fatigue dan 2,85 tahun untuk kondisi deformasi, untuk variasi CBR LPA 93% (Pengurangan 2,1% dariCBRasli) dan LPB 50% (Pengurangan 25% dari CBRasli) didapat 0,63 tahun untuk kondisi fatigue dan 2,82 tahun untuk kondisi deformasi, CBR LPA 90% (Penguranagn 5,26% dariCBRasli) dan LPB 35% (Pengurangan 48,1% dari

CBR asli) adalah 0,58 untuk kondisi fatigue dan 2,71 tahun untuk kondisi deformasi. Dengan penguranagan CBR2,1%-5,26% dari CBR asli pada LPA dan 25%-48,1% dari CBR asli pada LPB, nilai umur pelayanan hanya berubah 0,02-0,06 tahun untuk kondisi fatigue, sedangkan untuk kondisi deformasi 0,03-0,14 tahun. Dapat disimpulkan bahwa perubahan kondisi pondasi material berbutir tidak begitu berpengaruh pada umur pelayanan jalan.