commit to user
i
EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN
PREDIKSI UMUR LAYAN
JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN
(Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi – Peninggalan)
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Magister Teknik Sipil
Disusun Oleh:
JOLIS NAINGGOLAN S941302020
MAGISTER TEKNIK SIPIL KONSENTRASI
TEKNIK REHABILITASI DAN PEMELIHARAAN BANGUNAN SIPIL PROGRAM PASCASARJANA
commit to user
ii
EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN
PREDIKSI UMUR LAYAN
JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN
(Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi – Peninggalan)
TESIS
Disusun Oleh:
JOLIS NAINGGOLAN
S941302020
Telah disetujui oleh Tim Pembimbing
Komisi Nama Tanda Tangan Tanggal Pembimbing
Pembimbing I : Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D. ... ... NIP. 19661204 199512 1 001
Pembimbing II : Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T. ... ... NIP. 19630416 199702 1 001
Mengetahui:
Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana UNS
commit to user
iii
EVALUASI KONDISI PERKERASAN LENTUR DAN
PREDIKSI UMUR LAYAN
JALINTIM PROVINSI SUMATERA SELATAN
(Studi Kasus: Ruas Jalan Batas Provinsi Jambi – Peninggalan)
TESIS
Disusun Oleh:
JOLIS NAINGGOLAN
S941302020
commit to user
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Tesis dengan judul “Evaluasi Kondisi
Perkerasan Lentur dan Prediksi Umur Layan Jalintim Provinsi Sumatera
Selatan (Studi Kasus: Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan)”.
Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus ditempuh guna meraih gelar
Magister Teknik pada Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Tesis ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak terkait, dan pada
kesempatan ini pula penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng., selaku ketua Program Studi Magister
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ir. Ary Setyawan, M.Sc., Ph.D., selaku pembimbing I dari Program Studi
Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T., selaku pembimbing II dari Program Studi
Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Dr.Eng. Ir. Syafi’i, M.T., Ph.D dan Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku
tim penguji pada ujian pendadaran Tesis.
6. Orang tua, adik, saudara, dan teman-temanku yang tiada henti memberikan
dukungan dan doa yang tidak ternilai harganya.
7. Spesial untuk istriku tercinta yang sedang mengandung bayi pertama kami,
yang dengan sabar menunggu kedatanganku.
Penulis sadar bahwa Tesis ini masih jauh dari sempurna, sehingga saran dan kritik yang bersifat konstruktif sangat diharapkan guna peningkatan kualitas penulisan selanjutnya.
Surakarta, Januari 2015
commit to user
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING TESIS ... ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI TESIS ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
ABSTRAK ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
1.6. Hipotesis ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.1.1. Penilaian Kondisi Perkerasan ... 5
2.1.2. Umur Layan Perkerasan ... 7
2.1.3. Hubungan Antara Kondisi dan Umur Layan ... 8
2.2. Landasan Teori ... 10
commit to user
vi
2.2.2. Teori Prediksi Umur Layan ... 19
2.2.3. Teori Analisis Regresi dan Korelasi ... 26
BAB III. METODE PENELITIAN ... 30
3.1. Lokasi Penelitian ... 30
3.2. Jenis Penelitian ... 31
3.3. Parameter dan Variabel ... 31
3.3.1. Penilaian Kondisi Perkerasan ... 31
3.3.2. Prediksi Umur Layan ... 32
3.3. Teknik Pengumpulan Data ... 32
3.3.1. Data Primer ... 32
3.3.2. Data Sekunder ... 33
3.4. Analisis ... 33
3.4.1. Analisis Nilai Kondisi Perkerasan ... 33
3.4.2. Analisis Sisa Umur Layan ... 34
3.4.3. Korelasi Kondisi Perkerasan dan Sisa Umur Layan 35 3.5. Tahapan Penelitian ... 35
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Penilaian Kondisi Perkerasan ... 38
4.1.1. Penyajian Data ... 38
4.1.2. Perhitungan Dengan Metode Nilai PCI ... 40
4.1.3. Analisis Kondisi Perkerasan ... 43
4.2. Prediksi Umur Layan ... 44
commit to user
vii 4.4. Hubungan Nilai PCI dan Sisa Umur Layan Untuk
8 Unit Segmen ... 64
BAB. V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 71
5.1. Kesimpulan ... 71
5.2. Saran ... 72
DAFTAR PUSTAKA ... 73
commit to user
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar. 1.1. Posisi Penelitian... 2
Gambar 2.1. Kurva Perkiraan Pelayanan Kinerja Perkerasan ... 8
Gambar 2.2. Korelasi Nilai Indeks Perkerasan Akibat Overloading Perbatasan Sumatera Barat ke Kota Jambi. ... 9
Gambar 2.3. Skala Penilaian Pavement Condition Index (PCI) ... 17
Gambar 2.4. Grafik hubungan antara TDV dengan CDV ... 18
Gambar 2.5. Grafik Hubungan Antara Dua Variabel ... 27
Gambar 2.6. Penyebaran Korelasi Dua Variabel Untuk Berbagai Koefisien 28 Gambar 3.1. Peta Lokasi dan Jaringan Jalan Provinsi Sumatera Selatan... 30
Gambar 3.2. Bagan Alir Penelitian ... 36
Gambar 4.1. Ilustrasi Lokasi Segmen Jalan ... 38
Gambar 4.2. Pembagian Segmen Kedalam Unit Sampel. ... 39
Gambar 4.3. Grafik Penentuan Deduct Value (DV) Retak Kulit Buaya ... 40
Gambar 4.4. Grafik Penentuan Corrected Deduct Value (CDV) ... 42
Gambar 4.5. Grafik Nilai PCI Setiap Segmen Jalan ... 43
Gambar 4.6. Potongan Lapisan Perkerasan Jalan Segmen I s/d V ... 44
Gambar 4.7. Pengujian FWD di Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan ... 46
Gambar 4.8. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen I ... 48
Gambar 4.9. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen II ... 49
Gambar 4.10. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen III ... 50
Gambar 4.11. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen IV ... 51
Gambar 4.12. Grafik Interpolasi Temperatur Aspal Segmen V ... 52
Gambar 4.13. Grafik Sisa Umur Layan Setiap Segmen ... 60
commit to user
ix Gambar 4.16. Ilustrasi Pembagian Segmen menjadi 8 Unit Segmen ... 65
Gambar 4.17. Pembagian Setiap Unit Segmen Kedalam Unit Sampel ... 65
Gambar 4.18. Grafik Hubungan Antara Nilai PCI <85 dan Sisa Umur
Layan Untuk 8 Unit Segmen Jalan Yang Ditentukan. ... 68
commit to user
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Berat Kendaraan Rata-rata di Ruas Batas Sumatera
Barat-Jambi ... 7
Tabel 2.2. Matriks Keputusan PCI ... 10
Tabel 2.3. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan .. Jalur/bahu jalan turun (Shahin, 1994) ... 11
Tabel 2.4. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Kerusakan Retak Pinggir (Shahin, 1994) ... 11
Tabel 2.5. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Amblas (Deppression) (Shahin, 1994) ... 12
Tabel 2.6. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Pelapukan Dan Butiran Lepas (Shahin, 1994) ... 12
Tabel 2.7. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Retak Kulit Buaya (Shahin, 1994) ... 13
Tabel 2.8. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Tambalan Dan Tambalan Galian Utilitas (Shahin, 1994) ... 13
Tabel 2.9. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Kerusakan Retak Memanjang Dan Melintang (Shahin, 1994) ... 14
Tabel 2.10. Tingkat Kerusakan Aspal dan Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan Retak Blok (Shahin, 1994) ... 14
Tabel 2.11. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Pengembangan (Swell) (Shahin, 1994) ... 15
Tabel 2.12. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Kerusakan Alur (Rutting) (Shahin, 1994) ... 15
Tabel 2.13. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Kerusakan Sangkur (Shoving) (Shahin, 1994) ... 16
Tabel 2.14. Tingkat Kerusakan Aspal, Identifikasi, dan Pilihan Perbaikan
Kerusakan Lubang (Pothole) (Shahin, 1994) ... 16
Tabel 2.15 Temperatur tengah (Tt) dan bawah (Tb) Lapis aspal Berdasarkan Data Temperatur udara (Tu) dan Temperatur permukaan (Tp) .. 20
Tabel 2.16. Perkiraan Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas ... 22
Tabel 2.17. Penggolongan Kendaraan Sesuai Pd.T-19-2004-B ... 22
commit to user
xi
Tabel 2.19. Faktor Distribusi Lajur ... 24
Tabel 2.20. Pedoman Interprestasi Terhadap Koefisien Korelasi ... 28
Tabel 3.1. Parameter dan Variabel Penilaian Kondisi Perkerasan ... 31
Tabel 3.2. Parameter dan Variabel Prediksi Umur Layan ... 31
Tabel 4.1. Data Ukuran dan Tipe Perkerasan Jalan ... 38
Tabel 4.2. Jenis, Tingkatan, dan Ukuran Kerusakan Perkerasan ... 39
Tabel 4.3. Penentuan Nilai Deduct Value (DV) ... 41
Tabel 4.4. Penentuan Nilai Corrected Deduct Value (CDV) ... 42
Tabel 4.5. Rekapitulasi Rata-rata Kondisi Perkerasan Setiap Segmen ... 43
Tabel 4.6. Data Umum Perkerasan Jalan ... 44
Tabel 4.7. Data Survei Volume Lalu lintas ... 45
Tabel 4.8. Data Lendutan Hasil Pengujian Alat FWD ... 47
Tabel 4.9. Perhitungan Lendutan Terkoreksi ... 54
Tabel 4.10. Perhitungan Nilai Sisa CESA Untuk 5 Segmen Jalan ... 56
Tabel 4.11. Perhitungan Nilai Kerusakan Lapisan Aspal (Easpal) ... 57
Tabel 4.12. Perhitungan Nilai Traffic Multiplier (TM) ... 58
Tabel 4.13. Perhitungan Sisa Umur Layan ... 59
Tabel 4.14. Rekapitulasi Sisa Umur Layan Setiap Segmen Jalan ... 60
Tabel 4.15. Perbedaan Periode Sisa Umur Layan Akibat Beban Aktual dan Beban Normal Bina Marga MST-10 ... 61
Tabel 4.16. Rekapitulasi Nilai PCI dan Sisa Umur Layan ... 63
Tabel 4.17. Perhitungan Nilai PCI Pada 8 Unit Segmen ... 66
Tabel 4.18. Perhitungan Sisa Nilai CESA untuk 8 Unit Segmen ... 67
Tabel 4.19. Perhitungan Sisa Umur Layan untuk Unit 8 Segmen ... 67
commit to user
xii
DAFTAR NOTASI
Luas total jenis kerusakan untuk tiap tingkat kerusakan
Luas total unit segmen
Ca Faktor muka air tanah
CESA Akumulasi ekivalen beban sumbu standar yang mampu ditopang oleh perkerasan
Jumlah repetisi sumbu standar selama periode umur layan
Jumlah repetisi sumbu standar selama periode umur layan dengan memperhitungkan pengaruh kelelahan aspal akibat overloading
kendaraan.
CDV Corrected Deduct Value untuk tiap unit
d Nilai lendutan langsung tiap titik pemeriksaan pada suatu seksi jalan.
Lendutan langsung pada pusat beban
Lendutan langsung
Lendutan rata-rata pada suatu seksi jalan
E Angka Ekivalen beban sumbu kendaraan
ESA Equivalent Standart Axles kendaraan pada hari dilakukan survei
Pengulangan sumbu standar pada hari dilakukan survei = ESA
Jumlah pengulangan sumbu standar untuk desain lapisan aspal total besar dari 50 mm (tidak untuk aspal tipis)
Faktor distribusi lajur dan kapasitas lajur
Lendutan rencana atau lendutan layan :
Lendutan yang mewakili suatu seksi jalan
FK Faktor keseragaman
Faktor koreksi beban uji Falling Weight Deflectometer (FWD)
Faktor penyesuaian lendutan terhadap temperatur standar 35ºC
i Pertumbuhan lalu lintas
commit to user
xiii Lij Beban pada sumbu atau kelompok sumbu ke-i sampai ke-j
LHRT Lintasan Harian Rata-rata Tahunan
Jumlah titik pemeriksaan suatu seksi jalan
N Jumlah unit sampel
PCI(s) Pavement Condition Index untuk tiap unit
PCI Nilai PCI perkerasan keseluruhan
R Faktor umur rencana
RF Faktor Reliabilitas
r Korelasi skor variabel X dan Y terhadap total skor.
s Deviasi standar atau simpangan baku
SL Beban standar untuk sumbu atau kelompok sumbu
Smix Kekakuan aspal
STRT Sumbu Tunggal Roda Tunggal
STRG Sumbu Tunggal Roda Ganda
SDRG Sumbu Double Roda Ganda
STrRG Sumbu Triple Roda Ganda
Temperatur bawah lapisan aspal
Pengali lalu lintas akibat overloading kendaraan
Temperatur permuakaan lapisan aspal
Temperatur tengah lapisan aspal
UR Umur rencana
Vb Volume bitumen
VDF Vehicle Damage Factor.
Xi Nilai variabel X ke-i
commit to user
xiv
ABSTRAK
“Evaluasi Kondisi Perkerasan Lentur dan Prediksi Umur Layan Jalintim Provinsi
Sumatera Selatan (Studi Kasus: Ruas Batas Provinsi Jambi-Peninggalan)”. Jolis Nainggolan, S.941302020. Komisi Pembimbing I: Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D., Pembimbing II: Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T. Tesis Magister Teknik Sipil. Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Struktur perkerasan jalan biasanya dirancang dengan umur rencana tertentu. Pada akhir umur rencana tersebut, suatu perkerasan jalan perlu direncanakan untuk diperbaiki. Walaupun demikian, umur layan aktual suatu perkerasan jalan pada kenyataannnya tidak selalu sesuai dengan umur rencana yang ditetapkan saat perancangannya, dapat lebih lama atau lebih cepat tercapai dari umur rencananya. Fenomena terburuk saat ini adalah kerusakan parah selalu terjadi sebelum umur rencananya tercapai, seperti yang kerap terjadi di Jalintim Sumatera Selatan. Penelitian ini bertujuan untuk menilai kondisi kerusakan dan memprediksi sisa umur layan perkerasan di Jalintim Sumatera Selatan, serta mengetahui bagaimana hubungan antara kedua nilai tersebut.
Penelitian ini bersifat deskriptif analisis, yaitu menggambarkan fenomena seperti apa yang terjadi di Jalintim Sumatera Selatan tepatnya di ruas jalan batas Provinsi Jambi-Peninggalan. Penelitian ini diawali dengan menentukan lima segmen jalan yang memiliki kondisi bervariasi secara visual. Kemudian dilakukan penilaian kondisi perkerasan secara detail dengan menggunakan metode Pavement Condition Index (PCI) pada kelima segmen tersebut, sedangkan sisa umur layan diprediksi dengan metode lendutan menggunakan data pengujian alat Falling Weight Deflectometer (FWD) dan beban lalu lintas aktual. Nilai PCI dan sisa umur layan yang diperoleh dari kelima segmen ini, dibuat model regresinya untuk mendapatkan hubungan (korelasi) dan koefisien korelasinya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa segmen I memiliki nilai PCI sebesar 56,1 (baik) dengan periode sisa umur layan 2,98 tahun, segmen II memiliki nilai PCI sebesar 37,8 (buruk) dengan periode sisa umur layan 0,57 tahun, segmen III memiliki nilai PCI sebesar 79,3 (sangat baik) dengan periode sisa umur layan 4,47 tahun, segmen IV memiliki nilai PCI sebesar 39,0 (buruk) dengan periode sisa umur layan 0,22 tahun, dan segmen V memiliki nilai PCI sebesar 95,0 (sempurna) dengan periode sisa umur layan 3,42 tahun. Sedangkan hubungan antara nilai PCI kurang dari 85 dan sisa umur layan di ruas jalan batas Provinsi Jambi-Peninggalan Jalintim Sumatera Selatan, yaitu y=0,0742(x)-1,883, dimana koefisien korelasinya adalah 0,84 dengan tingkat interprestasi kuat.
Kata Kunci: perkerasan, PCI, umur layan, lendutan.
commit to user
xv
ABSTRACT
Jolis Nainggolan, S.941302020. “Evaluation of Flexible Pavement Condition and
Service Life Prediction of Jalintim South Sumatera (Case study: road boundary of Jambi Province-Peninggalan)”. The First of Supervisor: Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D., the Co-supervisor: Dr. Ir. Arif Budiarto, M.T. Rehabilitation and Maintenance in Civil Engineering Departement, Post-Graduate Program. Sebelas Maret University, Surakarta.
Pavement structures are usually designed with a certain service life. In the end of the service life, a pavement needs repairing. However, actual service life of a pavement, in fact, does not always suit the service life set at its designing, it can be last longer or shorter than the age plan. The worst phenomenon nowadays is that a severe damage always occurs before the service life reached, as what often happened at Jalintim South Sumatera. The purpose of this research is to value the damage condition and to predict the remaining service life of pavement at Jalintim South Sumatera, as well as to discover the relationship between both values.
This is a descriptive analysis study, that describes phenomenon that happened in Jalintim South Sumatera at the road boundary of Jambi-Paninggalan. This study begins with deciding five road segments having various condition visually. The valuing pavement condition in detail then is carried out by using pavement condition index method to those five segments, while the service life is predicted by using deflection method using test data of Falling Weight Deflectometer (FWD) and the actual traffic load. The regression model is created from the value of PCI and the remaining service life obtained from the five segments to obtain the correlation and the correlation coefficient.
The result of study shows that Segment I has 56.1 in PCI value (good) with the period of remaining service life of 2,98 years, Segment II has 37.8 in PCI value (poor) with the period of service life age of 0,57 years, Segment III has 79.3 in PCI value (very good) with the period of remaining service life of 4,47 years, Segment IV has 39.0 in PCI value (poor) with the period of remaining service life of 0,22 years, Segment V has 95.0 in PCI value (excellent) with the period of remaining service life of 3,42 years. While the correlation between PCI value less than 85 and remaining service life Jalintim South Sumatera at the road boundary of Jambi-Paninggalan is y=0,0742(x)-1,883, and the correlation coefficient is 0.84 with strong interpretation.
