i
Penentuan Titik Keruntuhan pada Hasil Uji
Fatigue
Campuran Aspal Tertentu Menggunakan Metode
Flow
Number
The Determination of the Failure Point of t
he Asphalt Mixture’s
Fatigue Test Result Using Flow Number’s
Method
SKRIPSI
Disusun sebagai Syarat Menempuh Ujian Sarjana Pada Prodi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
CAHYA ESTHER P.
I 0112021
PRODI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Penentuan Titik Keruntuhan pada Hasil Uji Fatigue Campuran
Aspal Tertentu Menggunakan Metode Flow Number
The Determination of the Fatilure Point of the Asphalt Mixture’s Fatigue Test
Result Using Flow Number’s Method
Disusun Oleh :
CAHYA ESTHER PURNAMA WULAN
NIM I0112021
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan Dosen Pembimbing
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Ary Setyawan, M.Sc., Ph.D 19661204 199512 1 001
iii
PENGESAHAN SKRIPSI
Penentuan Titik Keruntuhan pada Hasil Uji Fatigue
Campuran Aspal Tertentu Menggunakan Metode Flow
Number
The Determination of the Failure Point of the Asphalt Mixture’s Fatigue Test Result Using Flow Number Method
Disusun Oleh CAHYA ESTHER P.W.
I0112021
Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :
Hari : Kamis
3. Slamet Jauhari Legowo, S.T., M.T.
19670413 199702 1 001 ...
4. Ir. Agus Sumarsono, M.T.
19570814 198601 1 001 ...
Disahkan,
Tanggal : ………..
Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Wibowo, ST, DEA
iv
MOTTO :
Jangan pernah takut untuk berjuang menghadapi tantangan, karena tantangan
ada untuk membuat kuat dan berani. Ingat dan Percaya bahwa kita tidak pernah
berjuang sendiri. Saat kita berjuang, Tuhan berusaha lebih besar untuk membuat
kita bertahan dan menang.
(Cahya Esther P.W.)
When You Keep Fighting, Finally, You’ll Know The Way to Win..
(Healer, 2015)
Serahkanlah hidupmu kepada TUHAN dan percayalah kepada-Nya,
dan Ia akan bertindak ( Mazmur 37 : 5)
SEBAB
Yesus Kristus tetap sama, baik kemarin hari ini dan sampai
selama-lamanya (Ibrani 13 : 8)
Karena itu rendahkanlah dirimu di bawah tangan Tuhan yang kuat,
supaya kamu ditinggikan-Nya pada waktunya. Serahkanlah segala
v
PERSEMBAHAN :
Yang terkasih
Trisni Setyasih - Hary Agus Purnomo
(Kedua Orang Tuaku)
vi
PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas limpahan berkat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi : Studi Penentuan Titik Keruntuhan Hasil Uji Fatigue Campuran Aspal Menggunakan Metode Flow Number.
Dalam skripsi ini penulis dapat membandingkan antara teori yang diperoleh di bangku perkuliahan dengan praktik yang dapat terjadi, sehingga akan diperoleh pengetahuan tentang praktik secara langsung.
Dalam pengerjaan skripsi ini penulis telah mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Tuhan Yesus Kristus atas Berkat dan Kekuatan dari pada-Nya lah yang membuat penulis berhasil menuntaskan studi di Teknik Sipil UNS, hanya karena Anugerah-Nya saja skripsi ini dapat tersusun,
2. Ir. Ary Setyawan, M.Sc., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing Skripsi I, yang senantiasa memberikan bimbingan dan motivasi yang positif,
3. Dr. F. Pungky Pramesti, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi II, yang dengan sabar dan menyenangkan selama proses bimbingan,
4. Wibowo, S.T, DEA, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret,
5. Prof. Ir. Nyoman Arya Thanaya, M.E., Ph.D., selaku Dosen Universitas Udayana Jurusan Teknik Sipil yang dengan rendah hati membantu kelancaran pengujian di Bali,
6. Rekan seperjuangan Fatigue Team, Michael dan Aditya Martien, yang saling membangun dan berjuang meskipun banyak rintangan yang harus kita lewati, 7. Mama, Papa, serta kakak-kakak (Mba Icha, Mas Yuwono, Mas Bram), atas
seluruh doa dan dukungannya yang tidak ternilai,
8. Keluarga besar Senoaji dan Broto Waluyo, atas seluruh bantuan dan dukungan, 9. Laboran dan petugas (Pak Joko dan Mas Sigit) Laboratorium Jalan Raya dan
vii
10. Rekan seperjuangan di laboratorium Jalan Raya, Rendra, Ponco, Luqman, Firman, dan Fikri, yang senantiasa berbagi suka dan suka selama berada di Laboratorium,
11. Sahabat-sahabat terkasih, Mba Ebeth, Enjels, Agus, Titin, Grace, Yaya, VG. Genesis yang senantiasa ada di saat-saat yang genting selama pengerjaan skripsi dan semoga sampai selamanya, sedikit senyum dari kalian adalah obat bagi keresahan hati,
12. Seluruh teman-teman Teknik Sipil UNS 2012, atas pengalamannya selama penulis menempuh pendidikan di Teknik Sipil UNS.
13. Seluruh dosen Teknik Sipil UNS, yang memberi segudang ilmu dan wawasan mengenai dunia Teknik Sipil,
14. LBSA, Alped, organisasi pendukung finansial studi penulis,
15. Seluruh pihak yang mendukung studi dan percaya akan setiap mimpi besar – si pemimpi kecil ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun penulis harapkan demi kesempurnaan skripsiini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.
Surakarta, Oktober 2016
viii
ABSTRAK
Cahya Esther Purnama Wulan. 2016. Penentuan Titik Keruntuhan pada Hasil Uji Fatigue Campuran Aspal Tertentu Menggunakan Metode Flow Number. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
Penentuan titik keruntuhan pada data uji fatigue campuran aspal dengan stress-controlled mode lebih sulit ditentukan namun memiliki beberapa versi metode. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan titik keruntuhan pada suatu campuran beraspal menggunakan metode Flow Number serta memutuskan model Flow Number yang aplikatif digunakan pada campuran yang diuji.
Uji Marshall digunakan dalam penelitian ini untuk menentukan OBC dan campuran terbaik sebelum melakukan uji fatigue. Analisis data uji fatigue yang digunakan adalah metode Flow Number, untuk mengetahui failure point. Sementara itu uji Fatigue dilakukan dengan Indirect Tensile Fatigue Test. Pengujian fatigue dilakukan pada suhu 20⁰C dengan frekuensi sebesar 10Hz menggunakan tiga variasi pembebanan sebesar 500 kPa, 600 kPa, dan 700 kPa. Beberapa pendekatan ilmiah metode Flow Number antara lain FNest, Three-Stages Model, Stepwise Method, dan Francken Model akan digunakan dalam penelitian ini.
Campuran aspal yang terpilih untuk pengujian fatigue adalah campuran aspal modifikasi EVA dengan OBC sebesar 6.5%. Hasil analisis FN campuran aspal modifikasi EVA berturut-turut pada pembebanan 500 kPa, 600 kPa, dan 700 kPa untuk masing-masing model adalah sebagai berikut, Three-Stages Model keruntuhan pada 6621, 4841, 611, Metode Fnest keruntuhan terjadi pada 4271, 3266, dan 537, Metode Francken runtuh pada 3401, 2431, 421, dan Metode Stepwise keruntuhan pada 6901, 6841, 1291. Keempat model pendekatan menunjukkan bahwa secara umum makin besar pembebanan, makin kecil FN yang dihasilkan. Sedangkan, hasil FN yang paling sesuai secara teoritis maupun grafis dihasilkan melalui pendekatan Three-Stages Model dan Stepwise yang jatuh di area yang mengalami kenaikan akumulatif strain cukup ekstrem setelah kenaikan yang relatif konstan.
ix
ABSTRACT
Cahya Esther Purnama Wulan. 2016. The Determination of the Failure Point of the Asphalt Mixture’s Fatigue Test Result Using Flow Number’s Method. Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University .
The failure point of the asphalt mixture’s fatigue test result performed in controlled stress mode is difficult to determine. However, several methods from empirical studies are available to solve this problem. The objectives of this study are to determine the fatigue failure point of indirect tensile fatigue test results using Flow
Number’s Method and to determine the best Flow Number’s model for the asphalt mixtures tested.
In order to achieve these purposes, firstly the best asphalt mixture was selected out of three asphalt mixtures, based on their Marshall properties. Secondly The Indirect Tensile Fatigue Test was performed upon the chosen asphalt mixture. The stress-controlled fatigue tests were conducted at 20⁰C of temperature and 10 Hz of frequency, applying three loads, 500 kPa; 600 kPa; and 700 kPa. The last step was applying Flow Number methods, namely FNest, Three-Stages Model, Stepwise Method, and Francken Model on the result of fatigue tests, to determine the failure point of the specimen.
The chosen asphalt mixture is Modified EVA asphalt mixture with 6.5% of OBC (Optimum Bitumen Content). Furthermore the result of this study shows the failure point of Modified EVA at 500 kPa, 600 kPa, and 700 kPa of Three-Stages Model are 6621, 4841, 611; FNest, are 4271, 3266, 537; Francken are 3401, 2431, 421; and Stepwise Method are 6901, 6841, 1291, respectively. These different results show that the bigger the loading, the smaller the number of cycles to failure. Whereas, the most recommended FN result shown by Three-Stages Model and Stepwise method which exhibit an extreme increase after a constant development of accumulated strain.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
PENGESAHAN SKRIPSI ... iii
MOTTO ... iv
PERSEMBAHAN ... v
PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1 LATAR BELAKANG ... Error! Bookmark not defined.
1.2 RUMUSAN MASALAH ... Error! Bookmark not defined.
1.3 TUJUAN PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.
1.4 BATASAN MASALAH ... Error! Bookmark not defined.
1.5 MANFAAT PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.
BAB 2 DASAR TEORI ... Error! Bookmark not defined.
2.1. UMUM ... Error! Bookmark not defined.
2.2. DASAR TEORI ... Error! Bookmark not defined.
2.2.1 BITUMEN ... Error! Bookmark not defined.
xi
2.2.1.2 POLYMER MODIFIED BITUMEN ... Error! Bookmark not defined.
a. EVA (Ethylene Vinyl Acetate) Modified BitumenError! Bookmark not defined.
b. SBS (Styrene-Butadine-Styrene) Modified BitumenError! Bookmark not defined.
2.2.2 TEORI FATIGUE ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 CLASSICAL FATIGUE ANALYSIS ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4 FLOW NUMBER (FN) ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.1. Three-Stages –Models ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.2. FNest Model... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.3. Francken Model ... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.4. Stepwise Method ... Error! Bookmark not defined.
BAB 3 METODE PENELITIAN... Error! Bookmark not defined.
3.1 UMUM ... Error! Bookmark not defined.
3.2 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIANError! Bookmark not defined.
3.3 DATA ... Error! Bookmark not defined.
3.4 BAHAN ... Error! Bookmark not defined.
3.5 ALAT ... Error! Bookmark not defined.
3.6 BENDA UJI ... Error! Bookmark not defined.
3.7 PROSEDUR PENGUJIAN ... Error! Bookmark not defined.
3.8 TAHAP PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.
3.9 KERANGKA PIKIR ANALISA ... Error! Bookmark not defined.
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASANError! Bookmark not defined.
4.1. HASIL PEMERIKSAAN BAHAN ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1. HASIL PEMERIKSAAN AGREGAT .... Error! Bookmark not defined.
xii
4.2. PENGUJIAN MARSHALL DAN PENENTUAN OBC ... Error! Bookmark not defined.
4.3. HASIL PENGUJIAN FATIGUE ... Error! Bookmark not defined.
4.4. HASIL PEMODELAN DATA METODE FLOW NUMBER ... Error! Bookmark not defined.
4.4.1. Three-Stages Model ... Error! Bookmark not defined.
4.4.2. FNest Model... Error! Bookmark not defined.
4.4.3. Francken Model ... Error! Bookmark not defined.
4.4.4. Stepwise Method ... Error! Bookmark not defined.
4.5. PEMBAHASAN FN ... Error! Bookmark not defined.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined.
5.1. KESIMPULAN ... Error! Bookmark not defined.
5.2. SARAN ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ketentuan Aspal Keras Menurut Spesifikasi Bina Marga Revisi 3 (2010) ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.2 Perbandingan hasil yang diperoleh dengan stress-controlled dan strain-controlled ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.1 Benda Uji ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.2 Test Program Pengujian Fatigue ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat HalusError! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Hasil Pemeriksaan Properti Aspal... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Hasil Uji Marshall Campuran Beraspal 60/70Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Hasil Uji Marshall Campuran Beraspal SBSError! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Hasil Uji Marshall Campuran Beraspal Modifikasi EVA ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Konstanta, NPS, dan NST Three-Stages ModelError! Bookmark not defined.
xiv
Tabel 4.8 Parameter Distribusi Probabilitas dan FN Metode FNest ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.9 Konstanta Regresi dan FN Metode FrackenError! Bookmark not defined.
Tabel 4.10 FN pada Stepwise Method ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.11 FN untuk berbagai Model Metode Flow NumberError! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mekanisme Fatigue Failure Akibat Pergerakan Roda Kendaraan ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Perkembangan Keretakan Fatigue ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Distribusi Tegangan Relatif dan Penampakan Tegangan Biaksial yang Bekerja Pada Benda Uji Menggunakan Alat IDTError! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 Ilustrasi Pembebanan IDT-ITFT ... Error! Bookmark not defined.
xv
Gambar 2.6 Hubungan Tipikal Permanent Strain dengan Cycles Number pada RLPD ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1 Skema Konfigurasi Apparatus Indirect Tensile Test ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Diagram Alir Analisa Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Regangan dan Jumlah Total Repetisi Beban untuk load stress (P) sebesar 500 kPa, 600 kPa, dan 700 kPaError! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Grafik Representasi Three-Stages Model pada P = 500 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Grafik Representasi Three-Stages Model pada P = 600 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Grafik Representasi Three-Stages Model pada P = 700 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Grafik Representasi Metode FNest pada P = 500 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Grafik Representasi Metode FNest pada P = 600 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Grafik Representasi Metode FNest pada P = 700 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.8 Grafik Representasi Francken Model pada P = 500 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Grafik Turunan Pertama Francken Model pada P = 500 kPa .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Grafik Turunan Kedua Francken Model pada P = 500 kPa ... Error! Bookmark not defined.
xvi
Gambar 4.12 Grafik Turunan Pertama Francken Model pada P = 600 kPa .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.13 Grafik Turunan Kedua Francken Model pada P = 600 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.14 Grafik Representasi Francken Model pada P = 700 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.15 Grafik Turunan Pertama Francken Model pada P = 700 kPa .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.16 Grafik Turunan Kedua Francken Model pada P = 700 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.17 Grafik Representasi Stepwise Method pada P = 500 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.18 Grafik Representasi Stepwise Method pada P = 600 kPa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.19 Grafik Representasi Stepwise Method pada P = 700 kPa ... Error! Bookmark not defined.
