EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR
METODE BINA MARGA Pt T-01-2002-B DENGAN
MENGGUNAKAN PROGRAM KENPAVE
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh
Ujian Sarjana Teknik Sipil
KHAIRI FADHLAN
08 0404 013
BIDANG STUDI TRANSPORTASI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ABSTRAK
Perencanaan tebal perkerasan lentur dengan menggunakan metode Bina Marga Pt-T-01-2002-B dievaluasi dengan menggunakan program KENPAVE bagian KENLAYER. Evaluasi dilakukan dengan menghitung regangan tarik horisontal di bawah lapisan permukaan dan regangan tekan dibawah lapisan pondasi bawah atau di atas tanah dasar, sehingga didapat jumlah repetisi beban dengan menggunakan analisa kerusakan struktur perkerasan fatigue dan rutting.
Pada metode Bina Marga Pt-T-01-2002-B dilakukan perencanaan dengan memberikan variasi nilai CBR tanah dasar, dan variasi beban lalu lintas rencana. Variasi nilai CBR tanah dasar ditetapkan sebesar 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%, sedangkan untuk variasi beban lalu lintas rencana ditetapkan sebesar 0.5 × 106 ESAL, 25 × 106 ESAL, dan 200 × 106 ESAL. Tebal perkerasan yang direncanakan dengan metode Bina Marga juga akan direncanakan dengan struktur empat lapis dan struktur dua lapis (full depth) sehingga menghasilkan 30 jenis tebal perkerasan yang berbeda untuk selanjutnya tebal perkerasan tersebut dievaluasi dengan menggunakan program KENPAVE.
Dari hasil evaluasi dengan menggunakan program KENPAVE tebal perkerasan lentur yang direncanakan dengan metode Bina Marga Pt T-01-2002-B struktur empat lapis untuk semua variasi menghasilkan jumlah repetisi beban yang lebih kecil dari jumlah repetisi beban yang direncanakan, sedangkan tebal perkerasan struktur dua lapis pada variasi (CBR 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, beban lalu lintas rencana 0.5×106 ESAL), variasi (CBR 2%, 4%, beban lalu lintas 25×106 ESAL), dan variasi (CBR 2%, beban lalu lintas 200×106 ESAL) menghasilkan jumlah repetisi beban yang lebih besar dari repetisi beban rencana, pada variasi (CBR 6%, 8%, 10%, beban lalu lintas 25×106 ESAL), dan variasi (CBR4%, 6%, 8%, 10%, beban lalu lintas 200×106 ESAL) menghasilkan jumlah repetisi beban yang lebih kecil dari repetisi beban yang direncanakan.
Kata Kunci:
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmaanirrahiim
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan karuniaNya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini mengambil judul: EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN
LENTUR METODE BINA MARGA Pt T-01-2002-B DENGAN
MENGGUNAKAN PROGRAM KENPAVE
.
Tugas Akhir ini merupakan syarat yang diwajibkan bagi mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.Pada kesempatan ini, dengan tulus dan kerendahan hati, penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan sebesar-besarnya kepada bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc. sebagai pembimbing tugas akhir dan Koordinator Tugas Akhir Bidang Studi Transportasi atas kesediaannya membimbing, memotivasi, pengarahan, kesediaan waktu dan kesabaran beliau kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Rasa hormat dan terima kasih yang sama juga penulis tujukan kepada:
1. Bapak Prof.Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak dan Ibu dosen staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membekali penulis dengan berbagai ilmu pengetahuan hingga selesainya tugas akhir ini.
5. Teristimewa untuk kedua orang tua saya Ayah Alm. Khairussalam, dan Ibu Yusraini, atas segala doa, kasih, semangat, dan keikhlasan atas segala pengorbanannya selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Kakak dan adik saya Rike Yulisa dan Pinta Yuniara yang tak henti memberikan motivasi, dukungan, dan perhatiannya.
7. Seluruh teman-teman Teknik Sipil USU 2008. Khususnya Dapot, Eci, Ica, Rarat si bulet, Rama, Khatab, Muazi, Fadil, Dedi, Aris, Imam, Maulana,
B’al, Bery, Nel, Diq, dan Nona atas segala ketulusan hati dalam
memberikan masukan, semangat dan kesetiakawanannya.
Penulis sungguh menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Karena itu penulis membuka diri terhadap kritikan dan saran bagi penyempurnaan tugas akhir ini. Dan, akhirnya penulis berharap tulisan ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya di lingkungan Departemen Teknik Sipil USU.
Medan, Maret 2013 Hormat saya,
KHAIRI FADHLAN
DAFTAR ISI
I.3. Perumusan Masalah Penelitian...4
I.4. Tujuan dan Manfaat ...4
I.5. Batasan Masalah ...5
I.6. Metodologi Penelitian ...5
I.7. Sistematika Penulisan ...6
BAB II METODE PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR II.1. Umum ...9
II.2. Perkerasan Lentur ...12
II.2.1 Lapisan Perkerasan Lentur ... 12
II.3. Metode Perencanaan Perkerasan Lentur ...17
II.3.1. Prinsip Perencanaan Perkerasan Lentur ... 17
II.3.2. Metode Empiris ...19
II.3.4. Metode Mekanistik Empiris ...20
II.4 Teori Sistem Lapis Banyak ...22
II.4.1. Sistem Satu Lapis ... 24
II.4.2. Sistem Dua Lapis ...25
II.4.3. Sistem Tiga Lapis ...27
II.5. Pemodelan Lapisan Perkerasan...29
II.6. Analisa Kerusakan Perkerasan ...35
II.6.1. Retak Lelah / Fatigue ... 36
II.6.2. Retak Alur / Rutting ...37
BAB III PROGRAM KENPAVE DAN METODE BINA MARGA Pt T-01-2002-B III.1. Umum ...40
III.2. Program KENPAVE ...41
III.2.1. Instalasi Program ...41
III.2.2. Perkembangan Program KENPAVE...43
III.2.3. Tampilan Utama Program KENPAVE ...43
III.2.4. Menu-Menu Pada Program KENPAVE...44
III.3. Program KENLAYER ...47
III.3.1. Dasar Teori Program KENLAYER ...47
III.3.2. Menu-Menu LAYERINP Program KENLAYER ...48
III.4. Data Masukan (Input Program) ...53
III.5. Data Keluaran (Output Program) ...54
III.6. Tahapan Evaluasi Menggunakan Program KENPAVE ...55
III.7.1. Angka Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan ...56
III.7.2. Reliabilitas...56
III.7.3. Lalu Lintas Pada Lajur Rencana ...59
III.7.4. Koefisien Drainase ...60
III.7.5. Indeks Permukaan ...61
III.7.6. Koefisien Kekuatan Relatif ...63
III.7.7. Batas-Batas Minimum Tebal Pekerasan ...68
III.7.8. Persamaan Bina Marga ...69
III.8. Prosedur Perencanaan Perkerasan Bina Marga ...70
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode Bina Marga Pt T-01- 2002-B ...71
IV.1.1 Data Perencanaan perkerasan lentur ...71
IV.1.2 Asumsi Data-Data Parameter ...72
IV.1.3 Perhitungan Perencanaan tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat Lapis ...73
IV.1.4 Perhitungan Perencanaan Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua Lapisan (full depth) ...76
IV.2 Evaluasi Tebal Lapisan Perkerasan Metode Bina Marga Dengan Menggunakan Program KENPAVE ...78
IV.2.1. Perhitungan Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat Lapis ...78
IV.2.3. Perhitungan Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua Lapis (full depth) ... 87 IV.3. Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Menggunakan Program Kenpave...90
IV.4. Analisis Hasil Perhitungan ...94 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR NOTASI
a = koefisien kekuatan relatif c = koefisien distribusi kendaraan CBR = California Bearing Ratio (%) DDT = Daya dukung tanah (%)
W18 = Perkiraan jumlah beban sumbu standar ekivalen 18-kip ESAL = Equivalent Standar Axle Load
ZR = Deviasi normal standar
So = Gabungan standard error untuk perkiraan lalu-lintas dan kinerja
IP = Perbedaan antara indeks permukaan jalan awal (IPo) dan Indeks permukaan jalan akhir design (IPt), (IPo-IPt)
MR = Modulus resilien
IPo = Indeks permukaan jalan awal (initial design serviceability index ) IPt = Indeks permukaan jalan akhir (terminal serviceability index) IPf = Indeks permukaan jalan hancur (minimum 1,5)
N = Faktor pertumbuhan lalu-lintas yang sudah disesuaikan dengan perkembangan lalu-lintas. Faktor ini merupakan faktor pengali yang diperoleh dari penjumlahan harga rata-rata setiap tahun.
n = umur rencana.
i = faktor pertumbuhan lalu-lintas (%)
a1 ,a2 , a3 = Koefisien kekuatan relatif bahan perkerasan (berdasarkan besaran mekanistik)
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbedaan Perkerasan Lentur dan Pekerasan Kaku ...11
Tabel 2.2. Ringkasan rumus sistem satu lapis...25
Tabel 2.3. Nilai-Nilai Elastisitas ...30
Tabel 2.4. Nilai Elastisitas Tipikal ...31
Tabel 2.5. Nilai Poisson Ration ...31
Tabel 2.6. analisa struktur perkerasan ...34
Tabel 3.1. Satuan English dan SI ...50
Table 3.2 Rekomendasi tingkat reliabilitas untuk bermacam-macam klasifikasi jalan ...57
Tabel 3.3 Nilai Penyimpangan normal standar (standar normal deviate) untuk tingkat reliabilitas tertentu...58
Tabel 3.4 Faktor Distribusi Lajur (DD) ...59
Tabel 3.5 Definisi Kualitas Drainase ...60
Tabel 3.6 Koefisien drainase (m) untuk memodifikasi koefisien kekuatan relative material untreated base dan subbase pada perkerasan lentur ...61
Tabel 3.7. Indeks Permukaan pada Akhir Umur Rencana (IPt) ...62
Tabel 3.8. Indeks Permukaan pada Awal Umur Rencana (IP0) ...62
Tabel 3.9. Tebal minimum lapis permukaan berbeton aspal dan lapis pondasi agregat (inci) ...68
Tabel 4.1. Variasi nilai beban lalu lintas dan nilai CBR ...71
Tabel 4.2. Perencanaan perkerasan ...72
Tabel 4.3. Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat Lapis ...75
Tabel 4.4. Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua Lapis ...77
Table 4.5. Data Perencanaan I...78
Tabel 4.7. Nilai Regangan Tarik Horisontal Dan Regangan Tekan Vertikal
Struktur Empat Lapis ...85
Tabel 4.8. Hasil Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat Lapis Dengan Program KENPAVE ...86
Table 4.9. Data Perencanaan I Struktur Dua Lapis ...87
Tabel 4.10. Hasil program KENPAVE ...88
Tabel 4.11. Nilai Regangan Tarik Horisontal Dan Regangan Tekan Vertikal Struktur Dua Lapis...88
Tabel 4.12. Hasil Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua Lapis Dengan Program KENPAVE ...89
Table 4.13. Asumsi pertama tebal lapis perkerasan program KENPAVE ...91
Table 4.14. Asumsi kedua tebal lapis perkerasan program KENPAVE ...92
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir ...8
Gambar 2.1 Lapisan Perkerasan Lentur ...10
Gambar 2.2 Lapisan Perkerasan Kaku ...10
Gambar 2.3 Lapisan Perkerasan Komposit ...11
Gambar 2.4 Regangan pada perkerasan lentur ...21
Gambar 2.5. Sistem Lapis Banyak ...23
Gambar 2.6. sistem satu lapis ...24
Gambar 2.7. struktur dua lapisan ...26
Gambar 2.8. Distribusi Tegangan vertikal dalam system struktur dua lapisan ...26
Gambar 2.9. Tegangan Sistem Tiga Lapis ...27
Gambar 2.10. Modulus Elastisitas ...30
Gambar 2.11. Poisson Ratio ...32
Gambar 2.12. lokasi analisa struktur perkerasan ...35
Gambar 3.1. Tampilan Awal KENPAVE ...44
Gambar 3.2. Tampilan Layar LAYERINP ...48
Gambar 3.3. Tampilan Menu General ...49
Gambar 3.4. Tampilan Layar Zcoord ...51
Gambar 3.5. Tampilan Layar Layer ...51
Gambar 3.6. Tampilan Layar Interface ...52
Gambar 3.7. Tampilan Layar Load ...53
Gambar 3.8. Sumbu standar Ekivalen di Indonesia ...54
Gambar 3.9 Grafik untuk memperkirakan koefisien kekuatan relatif lapis permukan bereton aspal bergradasi rapat (a1) ...63
Gambar 3.11. Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bersemen (a3) ...65
Gambar 3.12. Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi beraspal (a2) ...66
Gambar 3.13 Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular (a2) ...67
Gambar 4.1. Susunan tebal lapis perkerasan perencanaan I ...74
Gambar 4.2. Susunan tebal lapis perkerasan perencanaan I ...77
Gambar 4.3.Tampilan Menu LAYERINP ...79
Gambar 4.4. Tampilan Menu General...80
Gambar 4.5. Tampilan Menu zcoord ...80
Gambar 4.6. Tampilan Menu layer ...81
Gambar 4.7. Tampilan Menu Moduli ...81
Gambar 4.8. Tampilan Menu Load ...82
Gambar 4.9. Tampilan Output program KENPAVE ...82
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Hubungan CBR tanah dasar dengan Indeks Tebal Perkerasan ...94 Grafik 4.2. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 0.5 × 106
dengan jumlah repetisi beban ...96 Grafik 4.3. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 25 × 106
dengan jumlah repetisi beban ...96 Grafik 4.4. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 200 × 106 dengan jumlah repetisi beban ... 97 Grafik 4.5. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 0.5 × 106 dengan jumlah repetisi beban ...97 Grafik 4.6. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 25 ×
106 dengan jumlah repetisi beban ...98 Grafik 4.7. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 200
