commit to user
5
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Jalan Raya
2.1.1 Pengertian Jalan
Jalan merupakan salah satu prasarana penghubung dari daerah yang satu menuju daerah lainnya. Dalam ketentuan yang diberlakukan dalam UU 22 tahun 2009 Jalan didefinisikan sebagai seluruh bagian Jalan, termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu lintas umum, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air, kecuali jalan rel dan jalan kabel.
Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 34 Tahun 2006, sistem jaringan jalan yang dilihat dari fungsi adalah satu kesatuan ruas jalan yang saling menghubungkan dan mengikat pusat pertumbuhan dengan wilayah yang berada dalam pengaruh pelayanannya. Jalan yang berfungsi dengan baik adalah jalan yang memberikan keamanan dan kenyamanan saat dilewati oleh pengguna jalan. Faktor kemanan dan kenyamanan inilah merupakan faktor yang paling dirasakan oleh pengguna jalan.
Kemanaan dan kenyamanan ini bisa didapat dengan keadaan jalan bagus, secara fungsional dan struktural. Keadaan jalan yang rapi, kuat, dan sesuai dengan umur rencana.
2.1.2 Struktur Perkerasan Lentur
Perkerasan lentur adalah perkerasan yang menggunakan aspal sebagai bahan pengikatnya dan bila diberi beban maka perkerasan akan melendut/melentur sehingga perkerasan lentur lebih optimal dalam memberikan kenyamanan dalam berkendara.
Menurut Federal Highway Administration (FHWA, 2006) dalam buku Hary Christady Hardiyatmo (2011) Konstruksi perkerasan lentur jalan raya terdiri atas lapisan-lapisan yang dapat dibagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut:
a. Lapisan permukaan (Surface Course) b. Lapisan pondasi atas (base course)
commit to user c. Lapisan pondasi bawah (subbase course) d. Lapisan tanah dasar (subgrade)
Gambar 2.1 Susunan Lapis Perkerasan Lentur Sumber: Federal Highway Administration
1) Lapisan permukaan (surface), mempunyai fungsi dalam struktur perkerasan sebagai:
Menerima beban langsung dari lalu lintas yang menyebarkan untuk mengurangi tegangan pada lapisan bawah struktur jalan.
Menyediakan permukaan jalan yang aman dan kesat.
Menyediakan permukaan yang baik bentuknya dan rata sehingga nyaman dilalui.
2) Lapisan pondasi atas (base), berfungsi sebagai:
Bagian perkerasan yang menahan gaya lintang dari beban roda dan menyebarkan beban ke lapisan di bawahnya.
Lapisan peresapan untuk lapisan pondasi bawah.
Bantalan terhadap lapisan permukaan.
3) Lapisan pondasi bawah (subbase), berfungsi:
Membantu mendistribusikan beban ke tanah dasar sebagai bagian dari perancangan strukturnya.
Mengurangi lapisan di atasnya yang lebih mahal.
Mencegah partikel halus dari tanah dasar naik ke lapisan pondasi atas.
4) Lapisan tanah dasar (subgrade), berfungsi sebagai landasan kerja lapisan perkerasan di atasnya dan sebagai pondasi struktur secara keseluruhan.
commit to user 2.1.3 Klasifikasi Jalan Menurut Statusnya
Klasifikasi jalan menurut wewenang Pembinaan Jalan sesuai PP No. 26/1985 adalah:
a. Jalan Nasional
Jalan nasional merupakan jalan arteri dan jalan kolektor dalam sistem jaringan jalan primer yang menghubungkan antar ibukota propinsi, dan jalan strategis nasional, serta jalan tol. Jalan arteri primer didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 60 (enam puluh) kilometer per jam dan untuk jalan arteri sekunder didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 30 (tiga puluh) kilometer per jam dengan lebar badan jalan paling sedikit 11 (sebelas) meter.
b. Jalan Provinsi
Jalan provinsi merupakan jalan kolektor dalam sistem jaringan jalan primer yang menghubungkan ibukota propinsi dengan ibukota kabupaten/kota, atau antar ibukota kabupaten/kota, dan jalan strategis propinsi. Jalan kolektor primer didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 40 (empat puluh) kilometer per jam dan jalan kolektor sekunder didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 20 (dua puluh) kilometer per jam dengan lebar badan jalan paling sedikit 9 (sembilan) meter.
c. Jalan Kabupaten
Jalan kabupaten merupakan jalan lokal dalam sistem jaringan jalan primer yang tidak termasuk pada jalan nasional dan propinsi yang menghubungkan ibukota kabupaten dan ibukota kecamatan, antar ibukota kecamatan, dengan pusat kegiatan 8 lokal. Jalan lokal primer didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 20 (dua puluh) kilometer per jam dan jalan lokal sekunder didesain berdasarkan kecepatan rencana paling rendah 10 (sepuluh) kilometer per jam dengan lebar badan jalan paling sedikit 7, 5 (tujuh koma lima) meter.
d. Jalan Desa
Jalan desa merupakan jalan umum yang menghubungkan kawasan dan/atau antar permukiman dalam desa, serta jalan lingkungan.
commit to user e. Jalan Khusus
Merupakan jalan yang dibangun dan dipelihara oleh instansi atau badan hokum atau perorangan untuk melayani kepentingan masing-masing dari instansi tersebut.
Sesuai dengan Undang Undang Nomor 38 Tahun 2004, jalan umum dikelompokkan menurut Sistem, fungsi, status dan kelas. Jalan dikelompokkan sesuai fungsi jalan.
Fungsi jalan tersebut dikelompokkan sebagai berikut:
a) Jalan Arteri merupakan jalan yang melayani lalu lintas khususnya melayani angkutan jarak jauh dengan kecepatan rata-rata tinggi serta jumlah akses yang dibatasi.
b) Jalan Kolektor merupakan yang melayani lalu lintas terutama terutama melayani angkutan jarak sedang dengan kecepatan rata-rata sedang serta jumlah akses yang masih dibatasi.
c) Jalan Lokal merupakan jalan yang melayani angkutan setempat terutama angkutan jarak pendek dan kecepatan rata-rata rendah serta akses yang tidak dibatasi.
Jalan perkotaan merupakan segmen jalan yang mempunyai perkembangan secara permanen dan menerus sepanjang seluruh atau hampir seluruh jalan (MKJI, 1997).
Tipe jalan pada jalan perkotaan adalah sebagai berikut ini.
a) Jalan dua lajur dua arah tak terbagi (2/2 UD)
Tipe ini meliputi semua jalan perkotaan dua lajur dua arah dengan lehar jalur lalu lintas lebih kecil dari dan sama dengan 10,5 meter. Untuk jalan yang lebih lebar dari 11 meter, jalan sesungguhnya selama beroperasi pada kondisi arus tinggi sebaiknya diamati sebagai dasar 12 pemilihan prosedur perhitungan jalan perkotaan dua atau empat lajur tak terbagi. Kondisi dasar tipe jalan ini didefinisikan sebagai berikut:
Lebar jalur lalu lintas tujuh meter.
Lebar bahu efektif paling sedikit 2 m pada setiap sisi.
Tidak ada median.
Hambatan samping rendah.
Ukuran kota 1,0 - 3,0 Juta.
commit to user
Tipe alinyemen datar.
b) Jalan empat lajur dua arah (4/2)
Tipe jalan ini meliputi semua jalan dua arah dengan lebar jalur lalu lintas lebih dari 10,5 meter dan kurang dari 16,0 meter. Tipe jalan ini terdiri dari dua jenis, yaitu :
Jalan empat lajur dua arah terbagi (4/2 D)
Kondisi dasar tipe jalan ini didefinisikan sebagai berikut:
1) Lebar lajur 3,5 m (lebar jalur lalu lintas total 14,0 m).
2) Kereb (tanpa bahu).
3) Jarak antara kereb dan penghalang terdekat pada trotoar ≥ 2 m.
4) Ada median.
5) Hambatan samping rendah.
6) Ukuran kota 1,0 - 3,0 Juta.
7) Tipe alinyemen datar.
Jalan empat lajur dua arah tak terbagi (4/2 UD)
Kondisi dasar tipe jalan ini didefinisikan sebagai berikut:
1) Lebar lajur 3,5 m (lebar jalur lalu lintas total 14,0 m).
2) Kereb (tanpa bahu).
3) Jarak antara kereb dan penghalang terdekat pada trotoar ≥ 2 m.
4) Tidak ada median.
5) Pemisahan arah lalu lintas 50 - 50.
6) Hambatan samping rendah.
7) Ukuran kota 1,0 - 3,0 Juta.
8) Tipe alinyemen datar.
Jalan enam lajur dua arah terbagi (6/2 D)
Tipe jalan ini meliputi semua jalan dua arah dengan lebar jalur lalu lintas lebih dari 18 meter dan kurang dari 24 meter.
Kondisi dasar tipe jalan ini didefinisikan sebagai berikut:
1) Lebar lajur 3,5 m (lebar jalur lalu lintas total 21,0 m).
2) Kereb (tanpa bahu).
3) Jarak antara kereb dan penghalang terdekat pada trotoar ≥ 2 m.
4) Median.
commit to user 5) Pemisahan arah lalu lintas 50 -50.
6) Hambatan samping rendah.
7) Ukuran kota 1,0 - 3,0 Juta.
8) Tipe alinyemen datar.
Jalan satu arah (1 - 3/1)
Tipe jalan ini meliputi semua jalan satu arah dengan lebar jalur lalu lintas dari 5,0 meter sampaidengan 10,5 meter.
Kondisi dasar tipe jalan ini didefinisikan sebagai berikut:
1) Lebar jalur lalu lintas tujuh meter.
2) Lebar bahu efektif paling sedikit 2 m pada setiap sisi.
3) Tidak ada median.
4) Hambatan samping rendah.
5) Ukuran kota 1,0 - 3,0 Juta.
6) Tipe alinyemen datar.
2.1.4 Pemeliharaan Jalan
Perencanaan pemeliharaan dan perbaikan perkerasan jalan meliputi pemilihan lokasi yang akan diperbaiki, waktu, serta metodanya. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa kondisi seperti iklim, topografi, teknologi yang ada dalam desain, pelaksanaan, dan dana. Suatu pendekatan sistematik yaitu dengan membuat suatu sistem manajemen pemeliharaan perkerasan jalan, diperlukan untuk mengoptimasikan perencanaan secara menyeluruh (Dirjen Bina Marga, 1990).
Pengertian pemeliharaan menurut PP No. 34 Tahun 2006 pasal 84 ayat 3 tentang jalan adalah:
1. Pemeliharaan jalan adalah penanganan jalan yang meliputi perawatan, rehabilitasi, penunjangan dan peningkatan.
2. Pemeliharaan rutin jalan merupakan kegiatan merawat serta memperbaiki kerusakan-kerusakan yang terjadi pada ruas-ruas jalan dengan kondisi pelayanan mantap. Jalan dengan kondisi pelayanan mantap adalah ruas-ruas jalan dengan umur rencana yang dapat diperhitungkan serta mengikuti suatu standar tertentu.
commit to user
3. Pemeliharaan berkala jalan merupakan kegiatan kegiatan penanganan terhadap setiap kerusakan yang diperhitungkan dalam desain agar penurunan kondisi jalan dapat dikendalikan pada kondisi kemantapan sesuai dengan rencana.
4. Rehabilitasi jalan merupakan kegiatan penanganan terhadap setiap kerusakan yang tidak diperhitungkan dalam desain, yang berakibat menurunnya kondisi kemantapan pada bagian/tempat tertentu dari suatu ruas jalan dengan kondisi rusak ringan, agar penurunan kondisi kemantapan tersebut dapat dikembalikan pada kondisi kemantapan sesuai dengan rencana.
Perbedaan pemeliharaan jalan yang meliputi kegiatan pemeliharaan rutin, pemeliharaan berkala dan rehabilitasi jalan adalah:
1. Pemeliharaan rutin adalah kegiatan pemeliharaan jalan yang dilakukan dengan interval penanganan kurang dari 1 (satu) tahun. Kegiatan pemeliharaan rutin ini dibedakan atas yang direncanakan secara rutin (cyclic) dan tidak direncanakan yang tergantung pada kejadian kerusakan (reactive).
2. Pemeliharaan berkala adalah kegiatan pemeliharaan jalan yang dilakukan dengan interval penanganan beberapa tahun. Kegiatan pemeliharaan ini dilakukan baik untuk menambah nilai struktural ataupun memperbaiki nilai fungsionalnya yang meliputi kegiatan-kegiatan yang bersifat pencegahan (preventive), pelaburan (resurfacing), pelapisan tambah (overlay) dan rekonstruksi perkerasan (rehabilitation).
3. Rehabilitasi jalan adalah kegiatan pemeliharaan jalan yang dilaksanakan untuk mengatasi kerusakan-kerusakan pada segmen tertentu yang mengakibatkan penurunan tidak wajar pada kemampuan pelayanan jalan pada bagian-bagian tertentu.
commit to user 2.1.5 Ketebalan Aspal Existing Berdasarkan MDP
Dari pedoman MDP (Manual Desain Perkerasan Jalan) terdapat ketebalan lapis perkerasan existing yang mengacu pada angka CESA yang terdapat dalam tabel berikut ini:
Tabel 2.1 Ketebalan Lapis Perkerasan Sesuai MDP
Sumber: Manual Desain Perkerasan Jalan, Bina Marga 2013
2.1.6 Jumlah Lajur dan Koefisien Distribusi Kendaraan (C).
Lajur rencana menurut pedoman Pd T-05-2005-B merupakan salah satu lajur lalu lintas dari suatu ruas jalan yang menerima lalu-lintas terbesar. Jika jalan tidak memiliki tanda batas lajur, maka jumlah lajur ditentukan dari lebar perkerasan sesuai Tabel 2.1 berikut:
Tabel 2.2 Jumlah lajur berdasarkan lebar perkerasan Lebar Perkerasan (L) Jumlah Lajur
L < 4,50 m 1
4,50 m < L < 8,00 m 2 8,00 m < L < 11,25 m 3 11,25 m < L < 15,00 m 4 15,00 m < L < 18,75 m 5 18,75 m < L < 22,50 m 6 Sumber: Pd T-05-2005-B
commit to user
Menurut Petunjuk Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya dengan Metode Pd T-05-2005-B, koefisien distribusi kendaraan (C) ditentukan oleh jenis kendaraan dan jumlah lajur. Nilai koefisien ini dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.3 Koefisien distribusi kendaraan (C)
Jumlah Lajur Kendaraan ringan* Kendaraan berat**
1 arah 2 arah 1 arah 2 arah
1 1,00 1,00 1,00 1,00
2 0,60 0,50 0,70 0,50
3 0,40 0,40 0,50 0,475
4 - 0,30 - 0,45
5 - 0,25 - 0,425
6 - 0,20 - 0,40
Sumber: Pd T-05-2005-B
Keterangan: *) MobilPenumpang
**) Truk dan Bus
2.1.7 Ekivalen Beban Sumbu Kendaraan (E).
Dalam pedoman Pd T-05-2005-B nilai Ekivalen beban sumbu kendaraan (E) masing-masing golongan setiap kendaraan ditentukan menurut Rumus 2.1, 2.2, 2.3 dan 2.4 atau pada dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Angka Ekivalen STRT= [beban sumbu (ton)
5,40 ]
4
… … … . . (2.1)
Angka Ekivalen STRG= [beban sumbu (ton)
8,16 ]
4
… … … . . (2.2)
Angka Ekivalen SDRG= [beban sumbu (ton)
13,76 ]
4
… … … . . (2.3)
commit to user Angka Ekivalen STrRG= [beban sumbu (ton)
18,45 ]
4
… … … . . (2.4) keterangan:
STRT = Sumbu Tunggal Roda Tunggal STRG = Sumbu Tunggal Roda Ganda SDRG = Sumbu Dual Roda Ganda STrRG = Sumbu Triple Roda Ganda
Tabel 2.4 Ekivalen beban sumbu kendaraan (E).
Beban sumbu (ton)
Ekivalen beban sumbu kendaraan (E)
STRT STRG SDRG STrRG
1 0,00118 0,00023 0,00003 0,00001
2 0,01882 0,00361 0,00045 0,00014
3 0,09526 0,01827 0,00226 0,00070
4 0,30107 0,05774 0,00714 0,00221
5 0,73503 0,14097 0,01743 0,00539
6 1,52416 0,29231 0,03615 0,01118
7 2,82369 0,54154 0,06698 0,02072
8 4,81709 0,92385 0,11426 0,03535
9 7,71605 1,47982 0,18302 0,05662
10 11,76048 2,25548 0,27895 0,08630
11 17,21852 3,30225 0,40841 0,12635
12 24,38653 4,67697 0,57843 0,17895
13 33,58910 6,44188 0,79671 0,24648
14 45,17905 8,66466 1,07161 0,33153
15 59,53742 11,41838 1,41218 0,43690
16 77,07347 14,78153 1,82813 0,56558
17 98,22469 18,83801 2,32982 0,72079
18 123,45679 23,67715 2,92830 0,90595
19 153,26372 29,39367 3,63530 1,12468
20 188,16764 36,08771 4,46320 1,38081
Sumber: Pd T-05-2005-B
commit to user
2.1.8 Umur Rencana dan Perkembangan Lalu Lintas
Untuk menghitung umur rencana lalu lintas dapat menggunakan rumus pedoman dari Manual Desain Perkerasan berikut ini:
𝑅 = (1 + 0,01𝑖)𝑈𝑅− 1
0,01𝑖 … … … . (2.5) dengan:
R = faktor pengali pertumbuhan lalu lintas i = tingkat pertumbuhan tahunan (%) UR = umur rencana (tahun)
Sumber : Bina Marga 2013
Tabel 2.5 Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas (i) Minimum untuk desain 2011 – 2020 > 2021 – 2030
Arteri Dan Perkotaan (%) 5 4
Kolektor Rural (%) 3,5 2,5
Jalan Desa (%) 1 1
Sumber: Bina Marga
2.1.9 Akumulasi Ekivalen Beban Sumbu Standar (CESA)
Beban sumbu standar kumulatif atau Cumulative Equivalent Single Axle Load (CESA) merupakan jumlah kumulatif beban sumbu lalu lintas desain pada lajur desain selama umur rencana, yang ditentukan sebagai :
ESA = (Σjenis kendaraan LHRT x VDF) ...(2.6) CESA = ESA x 365 x R ...(2.7) Dimana ESA : lintasan sumbu standar ekivalen (equivalent standard axle) untuk 1 (satu) hari
LHRT : lintas harian rata – rata tahunan untuk jenis kendaraan tertentu CESA : Kumulatif beban sumbu standar ekivalen selama umur rencana R : faktor pengali pertumbuhan lalu lintas
Nilai CESA ini selanjutnya akan disebut sebagai N rencana yang akan dibandingkan dengan N rencana dari metode Pd-T-05-2005-B dan metode SDPJL.
commit to user
2.2 Analisis dengan Metode Pd T-05-2005-B
Pedoman perencanaan tebal lapis tambah perkerasan lentur dengan metode lendutan dipersiapkan oleh Panitia Teknik Standardisasi Bidang Konstruksi dan Bangunan melalui Gugus Kerja Bidang Perkerasan Jalan pada Sub Panitia Teknik Standarisasi Bidang Prasarana Transportasi.
Pedoman ini diprakarsai oleh Pusat Litbang Prasarana Transportasi, Badan Litbang ex. Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. Pedoman ini merupakan revisi Manual Pemeriksaan Perkerasan Jalan Dengan Alat Benkelman Beam (01/MN/B/1983) dan selain berlaku untuk data lendutan yang diperoleh berdasarkan alat Benkelman Beam juga berlaku untuk data lendutan yang diperoleh dengan alat Falling Weight Deflectometer.
Prasanti, Reza Razali, dkk (2012) melakukan penelitian tentang perencanaan lapis tambah (overlay) dengan membandingkan 3 metode, yakni Pd T-05-2005-B, Analisa Komponen 1987, dan AASTHO 1986. Data yang diperlukan untuk analisis ini berupa data lalu lintas, berat kendaraan overload, curah hujan, data teknis jalan, dan hasil pengujian lendutan dengan benkelman beam. Dari hasil penelitian didapat tebal lapisan dengan metode Pd T-05-2005-B yang paling tebal perencanaan dengan umur layan rencana yang sama.
Penelitian berikutnya adalah perbandingan metode Pd T-05-2005-B dengan program EVERSERIES yang dilakukan oleh Grandy Hellyantoro, Mohammad Faldi Fauzi(2012). Dari hasil penelitian yang mereka lakukan bahwa tebal lapis ulang dengan menggunakan Bina Marga Metoda Lendutan Pd.T-05-2005-B memiliki nilai yang cenderung lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan program EVERSERIES, karena pada program EVERSERIES ini koreksi tebal perkerasan dilakukan lebih komprehensif, yaitu meliputi koreksi terhadap temperatur, faktor musim, faktor beban alat dan jenis material. Sedangkan pada Bina Marga Metoda Lendutan Pd.T-05-2005-B koreksi hanya dilakukan terhadap temperatur, faktor musim dan faktor beban alat. Metoda yang disarankan untuk perencanaan tebal lapis tambah adalah dengan menggunakan program EVERSERIES karena akan memberiak hasil output yang lebih detail pada setiap lapisan dan setiap stationing
commit to user
Penelitian kali ini berbeda dari penelitian-penelitian sebelumnya dimana perbandingan metode dilakukan dengan membandingkan dua metode yakni Pd-T- 05-2005-B dengan metode SDPJL. Metode Pd-T-05-2005-B dan SDPJL ini termasuk metode baru dalam perencanaan overlay dimana metode Pd-T-05-2005- B dilakukan secara perhitungan manual, sedangkan metode SDPJL dalam berntuk software. Pada penelitian ini kedua metode tersebut menggunakan data lendutan yang didapatkan dari survey yang dilakukan oleh P2JN Jawa Tengah dengan menggunakan alat FWD. Kemudian, perbandingan tingkat efisiensi antara keduanya berbeda dari penelitian yang biasanya dilakukan dengan menggunakan perbandingan biaya, untuk penelitian ini perbandingan efisiensi menggunakan program mekanistik KENPAVE dengan melihat repitisi beban yang dihasilkan dari kedua perencanaan tebal lapis tambah.
2.2.1 Lendutan dengan Falling Weight Deflectometr (FWD)
Pusat Litbang Jalan Departemen Pekerjaan Umum memiliki beberapa alat penyelidikan lapangan tersebut, diantaranya alat Falling Weight Deflectometer.
Dimana pengoperasiannya dan evaluasinya dilakukan secara komputerisasi. Alat FWD ini telah banyak digunakan di beberapa negara terutama di negara-negara maju dan telah diakui sebagai alat yang dapat menentukan dan meningkatkan kekuatan struktur perkerasan jalan.
Prinsip kerja FWD adalah memberikan beban impuls terhadap struktur perkerasan, khususnya perkerasan lentur melalui pelat berbentuk sirkular (bundar), yang efeknya sama dengan kendaraan. Pelat sirkular diletakkan pada permukaan perkerasan yang akan diukur, kemudian beban dijatuhkan padanya sehingga menimbulkan gaya yang bervariasi. Berat beban sebelum jatuh relatif lebih kecil dibanding berat sebenarnya, biasanya sekitar 3-14 % dari berat maksimum. Pulsa beban yang diberikan akibat beban jatuh ke dalam seperangkat pegas kira-kira setengah gelombang sinus. Efek beban yang timbul akan ditangkap oleh tujuh buah deflector yang diletakkan dengan jarak jarak-jarak tertentu tertentu pada batang pengukur, sehingga secara keseluruhan lendutan itu akan membentuk suatu cekung lendutan (deflection bowl).
commit to user
Lendutan yang digunakan adalah lendutan pada pusat beban (df1). Nilai lendutan ini harus dikoreksi dengan faktor muka air tanah (faktor musim) dan koreksi temperatur serta faktor koreksi beban uji (bila beban uji tidak tepat sebesar 4,08 ton). Besarnya lendutan langsung adalah sesuai Rumus 2.8.
dL = df1 x Ft x Ca x FKB-FWD ... (2.8)
dengan pengertian :
dL = lendutan langsung (mm)
df1 = lendutan langsung pada pusat beban (mm)
Ft = faktor penyesuaian lendutan terhadap temperatur standar 35o C, untuk tebal lapis beraspal (HL) lebih kecil 10 cm, untuk tebal lapis beraspal (HL) lebih besar atau sama dengan 10 cm (Kurva A untuk HL < 10 cm dan Kurva B untuk HL > 10 cm).
= 4,184 x TL- 0,4025 , untuk HL < 10 cm ... (2.9)
= 14,785 x TL- 0,7573 , untuk HL > 10 cm ... (2.10) TL = temperatur lapis beraspal, diperoleh dari hasil pengukuran langsung dilapangan atau dapat diprediksi dari temperatur udara,yaitu:
TL = 1/3 (Tp + Tt + Tb) ... (2.11) Tp = temperatur permukaan lapis beraspal
Tt = temperatur tengah lapis beraspal Tb = temperatur bawah lapis beraspal
Data-data temperatur terdapat dalam lampiran A Ca = faktor pengaruh muka air tanah (faktor musim)
= 1,2 ; bila pemeriksaan dilakukan pada musim kemarau atau muka air tanah rendah
= 0,9 ; bila pemeriksaan dilakukan pada musim hujan atau muka air tanah tinggi FKB-FWD
= faktor koreksi beban uji Falling Weight Deflectometer (FWD) = 4,08 x (Beban Uji dalam ton)(-1) ... (2.12)
commit to user
Gambar 2.2 Rangkaian Alat Falling Weight Deflectometer (FWD) Sumber: Pd-T-05-2005-B
Gambar 2.3 Trailer Alat Falling Weight Deflectometer (FWD) Sumber: Pd-T-05-2005-B
2.2.2 Keseragaman Lendutan
Menurut metode Pd T-05-2005-B keseragaman lendutan sangat baik memiliki rentang nilai faktor keseragaman antara 0-10, untuk keseragaman baik memiliki rentang antara 11-20 dan keseragaman cukup baik memiliki rentang antara 21-30.
Nilai faktor Keseragaman lendutan ini dapat ditentukan dengan menggunakan Rumus 2.13 sebagai berikut:
𝐹𝐾 = 𝑠
𝑑𝑅 𝑥 100% < 𝐹𝐾 𝑖𝑗𝑖𝑛 … … … . . (2.13) keterangan:
FK = faktor keseragaman
FK ijin = faktor keseragaman yang diijinkan = 0 % - 10%; keseragaman sangat baik = 11% - 20%; keseragaman baik
commit to user = 21% - 30%; keseragaman cukup baik dR = lendutan rata-rata pada suatu seksi jalan = ∑ 𝑑𝑛1𝑠
𝑛𝑠 … … … . . … … … . … … … . . (2.14) s = deviasi standar = simpangan baku
= √𝑛𝑠(∑ 𝑑𝑛1𝑠 2) − (∑ 𝑑𝑛1𝑠 )2
𝑛𝑠(𝑛𝑠 − 1) … … … (2.15) d = nilai lendutan balik (dB) atau lendutan langsung (dL) tiap titik pemeriksaan pada suatu seksi jalan
ns = jumlah titik pemeriksaan pada suatu seksi jalan.
2.2.3 Lendutan Wakil
Berdasarkan Pd T-05-2005-B, untuk menentukan besarnya lendutan yang mewakili suatu sub ruas/seksi jalan dapat digunakan Rumus 2.16, Rumus 2.17 dan Rumus 2.18 yang disesuaikan dengan fungsi/kelas jalan, yaitu:
Dwakil = dR + 2 s ; untuk jalan arteri / tol (tingkat kepercayaan 98%) ... (2.16) Dwakil = dR + 1,64 s ; untuk jalan kolektor (tingkat kepercayaan 95%) ...(2.17) Dwakil = dR +1,28 s ; untuk jalan lokal (tingkat kepercayaan 90%) ... (2.18) dengan:
Dwakil = lendutan yang mewakili suatu seksi jalan dR = lendutan rata-rata
s = deviasi standar
2.2.4 Faktor koreksi tebal lapis tambah
Perencanaan tebal lapis tambah yang diperoleh dari metode lendutan Pd T-05- 2005-B adalah berdasarkan temperatur standar 35oC, maka untuk perhitungan di tiap daerah perlu dikoreksi karena tiap daerah memiliki temperatur perkerasan rata- rata tahunan (TPRT) yang berbeda. Data temperatur perkerasan rata-rata tahunan untuk setiap daerah atau kota dapat dilihat pada Tabel A1 Lampiran A, sedangkan faktor koreksi tebal lapis tambah (Fo) dapat diperoleh dengan Rumus 2.19 atau menggunakan Gambar 2.4.
commit to user
Fo = 0,5032 x EXP(0'0194 x TPRT)…... (2.19) dengan:
Fo = faktor koreksi tebal lapis tambah
TPRT = temperatur perkerasan rata-rata tahunan untuk daerah/kota tertentu
Gambar 2.4 Faktor koreksi tebal lapis tambah/overlay (Fo) Sumber: Pd T-05-2005-B
2.2.5 Lendutan Rencana/Ijin
Berdasarkan Pd T-05-2005-B Untuk menentukan besarnya lendutan rencana/ijin dengan menggunakan alat FWD suatu sub ruas/seksi jalan, digunakan Rumus 2.20 atau dengan memplot data lalu-lintas rencana (CESA) pada Gambar kurva D:
Drencana = 17,004 x CESA (-0,2307) ...(2.20) dengan:
Drencana = lendutan rencana
CESA = akumulasi ekivalen beban lalu lintas standar
commit to user
Gambar 2.5 Hubungan antara lendutan rencana dan lalu-lintas Sumber: Pd T-05-2005-B
2.2.6 Tebal Lapis Tambah
Perencanaan lapis tambahan pada perkerasan jalan merupakan penentuan nilai ketebalan dari lapisan aspal atau lapisan butir yang akan melapisi perkerasan yang ada, sebagai usaha dalam mengatasi masalah penurunan kekuatan perkerasan serta melindungi struktur selama periode desain yang telah direncanakan.
Menurut Praveen Kumar dan Ankit Gupta (2010), metode pemeliharaan perkerasan jalan dapat dibagi menjadi sebagai berikut:
a. Teknik pelaksanaan.
b. Pemilihan bahan dan rencana campuran perkerasan.
c. Pemilihan metode perbaikan perkerasan jalan.
d. Evaluasi kinerja.
e. Pelatihan tenaga pelaksana.
Metode pemilihan pemeliharaan perkerasan jalan harus dicantumkan dalam tahap perencanaan dan tahap pelaksanaan proyek.
commit to user
Perencanaan lapis tambahan (overlay) bertujuan untuk memberikan peningkatan kekuatan struktur perkerasan agar dapat melayani lalu lintas yang direncanakan selama kurun waktu yang akan datang sesuai rencana.
Untuk perhitungan nilai atau angka tebal lapis tambah/overlay menurut metode Pd T-05-2005-B dapat menggunakan Rumus 2.21 atau menggunakan Gambar 2.7.
Ho= [Ln (1,0364)+Ln (Dsbl ov)-Ln (Dstl ov)]
0,0597 ……….. (2.21)
keterangan:
Ho = tebal lapis tambah sebelum dikoreksi temperatur perkerasan rata-rata tahunan daerah tertentu
Dsblov = lendutan sebelum lapis tambah/Dwakil
Dstlov = lendutan setelah lapis tambah/Drencana
Gambar 2.6 Tebal lapis tambah/overlay (Ho) Sumber: Pd T-05-2005-B
Nilai tebal perencanaan lapis tambah yang diperoleh dari metode lendutan Pd T- 05-2005-B adalah berdasarkan temperatur standar 35oC, kemudian untuk perhitungan daerah lain harap disesuaikan dengan temperatur perkerasan daerah rata-rata tahunan (TPRT) tahunan daerah tersebut. Sesuai dengan metode Pd T-05-
commit to user
2005-B, data temperatur perkerasan rata-rata tahunan untuk setiap daerah atau kota dapat menggunakan Tabel A1 Lampiran A, sedangkan nilai faktor koreksi tebal lapis tambah (Fo) dapat diperoleh dengan Rumus 2.22 atau menggunakan Gambar 2.7.
Fo = 0,5032 x EXP(0'0194 x TPRT)…...(2.22)
dengan:
Fo = faktor koreksi tebal lapis tambah
TPRT = temperatur perkerasan rata-rata tahunan untuk daerah/kota tertentu (Tabel A1 pada Lampiran A)
Gambar 2.7 Faktor koreksi tebal lapis tambah/overlay (Fo) Sumber: Pd T-05-2005-B
Setelah tebal lapis tambah didapatkan ditentukan juga rincian jenis tebal lapisan AC-WC, AC-BC. Dalam menentukan rincian tebal lapis tambah sesuai jenis lapisan menggunakan tabel 2.6.
commit to user Tabel 2.6 Ketentuan Pelapisan Minimum
Sumber: Manual Desain Bina Marga 2013
2.3 Metode Software Desain Perkerasan Jalan Lentur (SDPJL)
Software Desain Perkerasan Jalan Lentur (SDPJL) merupakan perangkat lunak yang digunakan dalam membantu membuat desain perkerasan jalan lentur baik desain perkerasan baru ataupun perkerasan lapis tambah (overlay), Software Desain Perkerasan Jalan Lentur berlandaskan pada Pedoman Interim Desain Perkerasan Jalan Lentur No 001/BM/2011.
Cori Angela, Hendri Warman, Yurisman Yurisman (2014) melakukan penelitian perbandingan metode SDPJL dan metode analisa komponen dalam menentukan tebal lapis tambah. Dari hasil analisa data diperolah tebal perkerasan yang sama untuk kedua metode tersebut. Tebal perkerasan overlay diperoleh 4cm AC-WC, kemudian lapisan perkerasan pelebaran untuk kedua metode tersebut sama yaitu 20 cm agregat klas B, 7cm AC-BC dan 4 cm AC-WC. Penggunaan software sebagai penunjang dan pembantu dalam perencanaan suatu jalan sangat dibutuhkan sebagai bentuk dari penggunaan teknologi dari perkembangan zaman.
Desain jalan di Indonesia telah berkembang dari tahun ketahun. Dimulai dari Metode Analisa Komponen pada tahun 1987, kemuadian berkembang menjadi desain perkerasan lentur Pt T-01-2002-B yang diadopsi dari metode AASHTO pada penelitiannya pada tahun 1958-1960 di Ottawa, Illinois menggunakan kendaraan dengan sumbu tunggal roda ganda dengan muatan sumbu terberat 8.16 ton/18000 pon.
commit to user
Dalam meningkatkan kinerja aset jalan Indonesia agar dapat menghadapi empat tantangan yaitu beban berlebih, temperatur perkerasan yang tinggi, curah hujan yang tinggi, dan tanah lunak serta tantangan ke lima yaitu mutu konstruksi harus di tingkatkan dengan meningkatkan profesionalisme industri konstruksi jalan, Pemerintahan Indonesia melalui Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jendral Bina Marga pada tahun 2012 mengeluarkan draft manual desain perkerasan jalan, yang kemudian di sahkan pada tahun 2013 menjadi Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M.BM/2013
Pada penelitian kali ini, software SDPJL dibandingkan dengan metode perhitungan manual Pd-T-05-2005 B. Pada umumnya, penggunakan software SDPJL menggunakan data lendutan dari BB. Namun, pada penelitian kali ini software SDPJL menggunakan data dari alat FWD, sehingga ada beberapa perbedaan pada saat pemilihan data-data input pada kolom isian. Sebelum dilakukan input, data lendutan FWD harus di konversi menjadi data BB, karena sofware SDPJL harus menggunakan data lendutan dari alat BB.
Saat ini SDPJL ini menggunakan bantuan perangkat lunak Microsoft Excel sebagai media pembukanya dan merupakan perkembangan dari Road Design System (RDS). Beberapa prinsip utama SDPJL yang dipaparkan dari petunjuk penggunaannya antara lain sebagai berikut:
1) Metode pengambilan data lapangan dan metode perencanaan untuk seluruh bagian di Indonesia telah diseragamkan, sehingga mempercepat dan mempermudah proses pemantauannya.
2) Koordinasi pekerjaan lebih dirasa mudah, sehingga setelah itu seluruh pekerjaan diharapkan dapat dilakukan sesuai dengan metode dan kaidah yang ditetapkan dan akan lebih tepat waktu.
3) Semua tahapan perencanaan dapat disimpan dan disatukan dalam satu file dan kemudian dapat dihubungkan dengan perangkat lunak Analisa Harga Satuan.
4) Mempermudah Perencanan dalam mengerjakan beberapa perencanaan konstruksi perkerasan jalan dalam waktu yang sama, sehingga lebih efisien waktu, tenaga, dan biaya.
commit to user
2.4 Pembebanan
Berikut adalah penjelasan mengenai pembebanan yang terjadi pada perkerasan jalan yang akan menjadi pembahasan penggunaan aplikasi KENPAVE. Beban yang diberikan kendaraan berada pada perkerasan jalan melalui bidang kontak antara ban dan muka jalan. Bidang kontak antara roda kendaraan dan perkerasan jalan diasumsikan berbentuk lingkaran dengan radius sama dengan lebar ban. Hubungan antara radius bidang kontak, beban roda, dan tekanan ban dapat dirumuskan sebagai berikut:
P = pπa2 ... (2.23) keterangan:
a = radius bidang kontak P = beban roda
p = Tekanan ban
Kendaraan memiliki berbagai konfigurasi sumbu, roda dan bervariasi dalam total beban yang diangkutnya, diseragamkan dengan satuan lintas sumbu standard (Iss), dikenal juga dengan Equivalent Single Axle Load (ESAL).
Indonesia menggunakan AASHTO sebagai acuan dalam menyusun standard perencanaan tebal untuk desain perkerasan lentur yang sampai saat ini masih digunakan sebagai acuan. AASHTO pada penelitiannya pada tahun 1958-1960 di Ottawa, Illinois menggunakan kendaraan dengan sumbu tunggal roda ganda dengan muatan sumbu terberat 8.16 ton/18000 pon dapat di ilustrasikan sebagai berikut, Kendaraan tersebut diaplikasikan terhadap suatu lintasan (loop) yang dirancang sedemikian rupa.
Maka dengan rumus dapat dihitung tekanan ban sebagai berikut :
beban standard 18000 pon = 8160 kg
luas bidang kontak 4 ban = 4 x µ x 4.512=255.601 inch2
Maka tekanan ban = 18000/255.601= 70 Psi = 0.55 Mpa
commit to user
Gambar 2.8 Sumbu Tunggal Roda Ganda Sumber: Yang H. Huang
Pada desain mekanistik-empirik, beban yang akan diaplikasikan diatas suatu model struktur perkerasan adalah beban standard yang digunakan untuk mendesain yang nantinya akan menghasilkan respon struktur perkeraan yang akan diolah lebih lanjut, dengan mensubstitusikannya terhadap transfer fungtion.
Gambar berikut mengilustrasikan beban yang akan dimodelkan pada program KENPAVE
Gambar 2.9 Pemodelan Pembebanan saat Analisa Mekanistik Sumber: Yang H. Huang
2.5 Titik Kritis
Kriteria perencanaan yang perlu diakomodasi adalah retak dan deformasi permanen. Retak disebabkan oleh perulangan regangan tarik pada bagian bawah lapis perkerasan beraspal, sedangkan deformasi permanen disebabkan oleh perulangan regangan tekan pada bagian atas
commit to user
tanah dasar. Oleh karena itu bagianbawah lapis perkerasan dan bagian atas tanah dasar merupakan titik kritis yang akan dianalisis respon struktur perkerasannya.
Selain terhadap perkerasan, sistem pembebanan juga mempunyai titik kritis. Menurut beberapa studi yang telah dilakukan, titik yang paling kritis pada roda kendaraan sumbu tunggal beroda ganda ialah terletak pada bagan tengah antara kedua roda ganda dapat diilustrasikan seperti gambar berikut:
Gambar 2.10 Titik kritis yang akan Dianalisa Sumber: Yang H. Huang
2.6 Analisa Kerusakan
Analisa kerusakan perkerasan jalan yang akan dijelaskan adalah retak (fatigue) dan alur (rutting). Kerusakan perkerasan disebabkan oleh beban kendaraan yang secara berulang melintas pada lapisan pernukaan suatu perkerasan lentur. Ada beberapa model persamaan yang telah dikembangkan untuk memprediksi jumlah repetisi beban ini. Beberapa model persamaan yang dikembangkan oleh beberapa instansi tersebut merupakan hasil dari riset dan penelitian pada wilayah masing-masing sesuai dengan kondisi tempat dan lingkungan. Oleh karena itu untuk mengadopsi model persamaan analisa
commit to user
kerusakan yang akan dipakai untuk mengevaluasi desain perencanaan tebal lapis tambah metode lendutan Pd-T-05-2005-B dan metode SDPJL perlu dianalisa model persamaan analisa kerusakan yang mana yang paling mendekati terhadap ketentuan desain perkerasan di Indonesia dengan ketentuan dan standard yang telah disajikan perkerasan.
1) Retak lelah (Fatigue)
Pembebanan yang terjadi terus-menerus dapat menyebabkan perkerasan menjadi lelah dan dapat menimbulkan retak. Kerusakan retak lelah (fatigue) dilihat berdasarkan nilai regangan tarik horizontal pada lapis permukaan perkerasan.
Untuk mengetahui jumlah repetisi beban berdasarkan regangan tarik di bawah lapis permukaan dapat digunakan persamaan kerusakan retak lelah (fatigue) perkerasan lentur Model Asphalt Institute yang dirumuskan sebagai berikut:
Nf = 0,0796 (εt)-3,292 (E)-0,854 ...(2.24)
dengan:
Nf = Jumlah repetisi beban
ε
t = regangan tarik pada bagian bawah lapis permukaan E = modulus elastisitas lapis permukaanSumber: Model Asphalt Institute
2) Retak alur (Rutting)
Kriteria retak alur (Rutting) merupakan kriteria yang menyatakan keruntuhan struktur perkerasan akibat beban berulang. Nilai rutting maksimum harus dibatasi,agar pengendara yang melewati alur tersebut terutama pada kecepatan tinggi tidak mengalami kecelakan. Total alur harus dihitung untuk seluruh perkerasan, mulai dari tebal lapis tambah, lapis perkerasan lama, sampai tanah dasar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 65 % dari total alur (Rutting) diakibatkan oleh penurunan (settlement) yang terjadi pada tanah dasar, sehingga critical value kedua dalam Metode Analitis-Mekanistik adalah regangan tekan yang terjadi pada titik teratas dari lapis tanah dasar. Menurut Ahmed (2012) batas suatu sistem perkerasan telah mengalami keruntuhan dan deformasi permanen adalah
commit to user
sebesar 0.5 inchi. Untuk mengetahui jumlah repetisi beban berdasarkan regangan tekan diatas lapis tanah dasar dapat digunakan model rutting Asphalt Institute yang dirumuskan sebagai berikut:
Nd = 1,365x10-9
ε
v-4,477 ... (2.25) dengan:Nd = Jumlah repetisi beban
ε
v = regangan tekan pada lapis atas tanah dasar Sumber: Model Asphalt Institute2.7 Program Kenpave
Program Kenpave merupakan software desain perencanaan perkerasa yang dikembangkan oleh Dr. Yang H Huang, P.E. Profesor Emeritus of Civil Engineering University of Kentucky. Software ini ditulis dalam bahasa pemograman Visual Basic dan dapat dijalankan dengan versi Windows 95 atau diatasnya. Program kenpave ini hanya dapat dijalankan dalam operating system windows 95 sampai windows xp profesional service park 2.
Program Kenpave yang menyertai buku Yang Huang Edisi Kedua “Pavement Analisis dan Desain‟, adalah versi Windows pengganti empat program DOS dari Layernip, Kenlayer, Slabsinp, dan Kenslap. Layerinp dan Kenlayer merupakan program analisis untuk perkerasan lentur, sedangkan Slabsinp dan Kenslap merupakan program analisis untuk perkerasan kaku
Kontrol program Kenpave adalah pada layar utama yang dapat melakukan berbagai fungsi. Setelah file data dibuat dan diberi nama ( berganti nama), seluruh analisis dan desain dapat diselesaikan hanya dengan mengklik tombol atau menu tanpa keharusan untuk mengetik nama file lagi.
Khairi fadhlan dan Zulkarnain A. Muis ( 2013) melakukan evaluasi tebal perkerasan metode empiris Bina Marga Pt T-01-2002-B dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE. Perencanaan tebal perkerasan metode Bina Marga Pt T-01-2002-B direncanakan dengan struktur empat lapis dan struktur dua
commit to user
lapis (full depth). Terdapat perbedaan antara metode empiris Bina Marga dengan metode mekanistik program KENPAVE. Pada metode empiris Bina Marga parameter CBR tanah dasar, beban lalu lintas rencana, nilai reliabilitas, Indeks Permukaan, koefisien drainase dan parameter lainnya menentukan ketebalan lapisan perkerasan yang diperlukan, sedangkan pada metode mekanistik program KENPAVE parameter struktural (modulus elastisitas dan poisson ratio), beban statik, dan tebal perkerasan yang menjadi kriteria perencanaan tebal perkerasan.
Perhitungan respon Tegangan (stress), regangan (strain), dan lendutan (deflection) pada setiap lapisan untuk suatu perkerasan adalah sangat kompleks yang membutuhkan ketelitian sangat tinggi sehingga akan rumit dilakukan dengan cara manual untuk itu diperlukan perhitungan dengan menggunakan bantuan komputer.
Salah satu program bantu komputer yang sudah ada adalah program KENPAVE yang dikembangkan oleh Dr. Yang H. Huang P.E Professor Emeritus of Civil Engineering University of Kentucky. (Huang, 2004)
2.7.1 Tampilan Utama Program Kenpave
Pada tampilan utama program Kenpave terdiri dari dua menu pada bagian atas dan 11 menu bagian bawah. Tiga menu pada bagian kiri digunakan untuk perkerasan lentur, dan lima menu pada bagian kanan untuk perkerasan kaku, dan lainnya untuk tinjauan umum.
commit to user
Gambar 2.11 Tampilan Awal Kenpave
2.7.2 Menu-menu pada Program Kenpave
Data Path
Filename
Help
Editor
Layernip dan Slabsinp
Kenlayer dan Kenslabs
LGRAPH atau SGRAPH
Contour
Untuk menunjang sistem kerja program berikut terdapat fungsi dari menu-menu yang ada pada program KENPAVE ini:
a) Data Path
Data path merupakan direktori tempat penyimpanan data. Nama yang umum pada direktori ini adlah default C:\KENPAVE\ sebagai nama terdaftar pada proses instalasi. Jika ingin membuat direktori baru untuk menyimpan
commit to user
data file yang dibuat, dapat mengetikkan nama direktori (mis C:\ABC\) di kotak jalur data.
b) Filename
Menu Filename akan menampilkan file baru dari Layernip dan Slabsinp.
Nama file ditampilkan pada kotak yang juga akan digunkan dalam file lain yang dihasilkan selama pelaksanaan Kenlayer atau Kenslabs.
c) Help
Menu help merupakan bantuan yang menjelaskan parameter input dan penggunaan yang tepat dari program yang terdapat pada setiap layar menu, sehingga sangat membantu dan memudahkan pengguna untuk menjalankan program.
d) Editor
Menu editor digunakan untuk memeriksa, mengedit dan cetak data file.
e) Layernip dan Slabsinp
Kedua menu ini digunakan untuk membuat data file sebelum Kenlayer atau Kenslabs dapat dijalankan.
f) Kenlayer dan Kenslabs
Kedua menu ini merupakan program utama untuk analisa perkerasan dan dapat hanya dapat dijalankan setelah data file telah diisi. Program ini akan membaca dari setiap data masukan dan akan memulai eksekusi.
g) LGRAPH atau SGRAPH
Menu ini dapat digunakan untuk menampilkan grafik rencana dan penampang perkerasan dengan beberapa informasi tentang input dan output.
h) Contour
Menu ini berguna untuk plot kontur tekanan atau momen dalam arah x atau y, menu ini digunakan untuk perkerasan kaku.
2.7.3 Kenlayer
Menu Kenlayer yang terdapat pada program Kenpave hanya dapat diaplikasikan pada jenis perkerasan lentur tanpa sambungan. Dasar dari program ini adalah teori lapis banyak. Teori sistem lapis banyak adalah metode mekanisitik dalam perencanaan perkerasan lentur. Kenlayer dapat diaplikasikan pada perilaku tiap lapis yang berbeda, seperti linear, non linear atau viskoelastis, dan juga empat
commit to user
jenis sumbu roda, yaitu sumbu roda tunggal, roda ganda, sumbu tandem dan sumbu triple.
Kenlayer ini digunakan untuk menentukan rasio kerusakan menggunakan model tekanan (distress models). Distress model dapat digunakan untuk memprediksi umur perkerasan baru dengan mengasumsi konfigurasi perkerasan. Regangan yang menghasilkan retak dan deformasi telah dianggap bagian penting unruk perkerasan aspal, salah satunya adalah regangan tarik horizontal di bagian bawah lapisan aspal yang menyebabkan kelelahan retak dan regangan tekan vertikal pada permukaan tanah dasar yang menyebabkan deformasi permanen atau rutting.
Jika reabilitas atau kemampuan untuk distress tertentu lebih kecil dari tingkat minimum yang dibutuhkan konfigursai perkerasan yang diasumsikan harus diubah.
.
2.7.4 Submenu Pada Layerinp Menu Kenlayer
Pada Gambar 2.13 menunjukkan tampilan menu Layerinp. Pada menu ini terdapat 11 menu, yang disetiap menunya harus diisi dengan data yang diperlukan.
Untuk menu sudah default tidak perlu diisi, karena akan secara otomtis akan menyesuaikan dengan data yg diisi sebelumnya.
Gambar 2.12 Tampilan Layar Layerinp
commit to user Menu-menu yang ada di dalam Layerinp adalah:
File
Menu ini untuk memilih file yang akan diinput. New untuk file baru dan Old untuk file yang sudah ada.
General
Dalam menu general terdapat beberapa menu yang harus diinput yaitu : o Title : Judul dari analisa
o Matl : Tipe dari material. (1) jika seluruh lapis merupakan linear elastis, (2) jika lapisan merupakan non linear elastis, (3) jika lapisan merupakan viskoelastis, (4) jika lapisan merupakan campuran dari ketiga lapisan di atas.
Gambar 2.13 Tampilan Menu General
o NDAMA : Analisa kerusakan. (0) jika tidak ada kerusakan analisis, (1) terdapat kerusakan analisis, ada hasil printout, (2) terdapat kerusakan analisis, ada hasil printout lebih detail.
o DEL : Akurasi hasil analisa. Standar akuras 0.001 o NL : Jumlah layer/lapis, maksimum 19 lapisan
commit to user
o NZ : (1) untuk vertikal displacement, (5) untuk vertikal displacement dan nilai regangan, (9) untuk vertikal displacement, nilai regangan dan tegangan
o NBOND : (1) jika antar semua lapisan saling berhubungan/terikat, (2) jika tiap antar lapisan tidak terikat atau gaya geser diabaikan.
o NUNIT : satuan yang dugunakan. (0) satuan English, (1) satuan SI
Tabel 2.6 Satuan English dan SI
Satuan Satuan English Satuan SI
Panjang Inch cm
Terkanan Psi kPa
Modulus Psi kPa
Zcoord
Jumlah poin yang ada dalam bahan menu ini sama dengan jumlah NZ pada menu General. ZC adalah jarak vertikal atau jarak dalam arah Z dimana jarak tersebut yang akan dianalisa oleh program. Contoh seperti dalam gambar, hal ini berarti yang akan dianalisa oleh prigram adalah pada kedalaman 4 inch dan 8 inch
Gambar 2.14 Tampilan layar Zcoord
commit to user
Layer
Jumlah layer yang ada dalam menu ini sama dengan jumlah NL pada menu general. TH adalah tebal tiap layer/ lapis. PR adalah Poisson‟s Ratio tiap layer.
Gambar 2.15 Tampilan Layar Layer
Interface
Menu interface ini berkaitan dengan NBOND yang ada dalam menu General. Jika NBOND = 1, maka menu interface akan default. Jika NBOND = 2, maka menu interface akan keluar seperti pada gambar
commit to user
Gambar 2.16 Tampilan Layar Interface
Modulli
Jumlah period dalam menu ini sama dengan jumlah NPY dalam Menu General.
Maksimal period dalam menu ini adalah 12. E adalah modulus elastisitas tiap layer
Gambar 2.17 Gambar Layer Modulli
commit to user
Load
Jumlah unit yang ada dalam menu ini sama dengan jumlah NLG dalam menu General. Untuk kolom Load (0) untuk sumbu tunggal roda tunggal, (1) untuk sumbu roda ganda, (2) untuk sumbu roda tandem, (3) untuk sumbu triple.
Kolom CR adalah radius kontak pembebanan. Kolom CP adalah nilai beban.
Kolom YW dan Xw merupakan jarak antara rode arah y dan arah x. Jika kolom Load = 0, maka kolom YW dan XW = 0. Kolom NR dan NPT adalah jumlah nilai titik yang akan kita tinjau pada lapis perkerasan. h. Parameter seperti Nonlinear, Viscoelastic, Damage, Mohr-Coulomb akan mengikuti nilai dengan mengikuti nilai dengan sendirinya sesuai dengan input nilai yang dimasukkan sebelum data ini.
2.7.5 Data Masukan (Input Program KENPAVE)
Data yang diperlukan sebagai masukan dalam program KENPAVE adalah data struktur perkerasan yang berkaitan dengan perencanaan tebal perkerasan metode mekanistik teori sistem lapis banyak. Data tersebut antara lain: modulus elastisitas, poisson ratio, tebal lapis perkerasan, dan kondisi beban. Modulus elastisitas dari lapisan permukaan sampai tanah dasar yang telah ditentukan.
Data kondisi beban terdiri dari data beban roda P (KN/lbs), data tekanan ban q (Kpa/psi). Data jarak anatara roda ganda d (cm / inch) dan data jari-jari bidang kontak a (cm/inch). Pada penelitian ini digunakan data kondisi beban berdasarkan data yang digunakan di Indonesia sebagai berikut :
Beban kendaraan sumbu standar 18.000 pon/8,16 ton
Tekanan roda satu ban 0,55 Mpa = 5,5 kg/cm2
Jari-jari bidang kontak 110 mm atau 11 cm
Jarak antar masing-masing sumbu roda ganda = 33 cm
commit to user
Gambar 2.18 Sumbu standar ekivalen di Indonesia
2.7.6 Data Keluaran (Output Program)
Data–data yang telah dimasukkan ke dalam program Kenpave akan dijalan kan oleh program. Keluaran dari program tersebut adalah nilai dari tegangan, regangan, dan lendutan. Ada sembilan keluaran dari program ini yaitu vertical deflection, vertical stress, major principal stress, minor principal stress, intermediate principal stress, vertical strain, major principal strain, dan horizontal principal strain.
Pada penelitian ini output yang digunakan adalaah vertical strain dan horizontal principal starin untuk selanjutnya digunakan dalam menghitung jumlah repetisi beban berdasatkan analisa keruskan fatigue dan rutting.
2.8 Tegangan dan Regangan pada Perkerasan Lentur
Analisis dengan metode mekanistik yaitu dengan program Kenpave akan menghasilkan respon struktur perkerasan seperti tegangan, regangan dan lendutan untuk menganalisa suatu sistem perkerasan.
Respon struktur perkerasan tersebut akan terjadi apabila diaplikasikan pembebanan pada lapis permukaan perkerasan.
a. Tegangan, yaitu berupa intensitas internal di dalam struktur perkerasan pada berbagai titik dengan satuan (N/m2, Pa, atau Psi)
commit to user
b. Regangan, menyatakan sebagai rasio perubahan bentuk dari bentuk asli (mm/mm atau in/in), karena regangan di dalam perkerasan nilainya sangat kecil maka dinyatakan dalam microstrain (10-6)
c. Defleksi/lendutan, adalah perubahan linier dalam suatu bentuk dinyatakan dalam satuan panjang (m atau inch atau mm)
Beberapa asumsi yang biasanya digunakan dalam perhitungan respon struktur perkeraan yang sedehana adalah sebagai berikut:
Tiap lapis perkerasan memiliki ketebalan tertentu, kecuali tanah dasar yang tebalnya dianggap tidak terhingga. Sedangkan lebar setiap perkerasan juga dianggap tidak terbatas.
Sifat setiap lapisan perkerasan adalah isotropik, yang artinya sifat-sifat bahan di setiap titik tertentu dalam setiap arah (yaitu : vetikal, radial tangensial) dianggap sama.
Sifat-sifat bahan dari setiap lapisan perkerasan dianggap homogen.
Sebagai contoh pada Gambar 2.20, sifat-sifat di titik Ai sama dengan sifat-sifat bahan dititik Bi.
Sifat-sifat bahan diwakili oleh dua parameter struktural, yaitu modulus elastisitas/resilien ( E atau MR) dan konstanta Paisson (µ).
Friksi antara lapisan perkerasan dianggap baik - tidak terjadi slip
Beban roda kendaran dianggap memberikan gaya vertikal yang seragam terhadap struktur perkerasan dengan bidang kontak berbentuk lingkaran. Komponen gaya horizontal yang diakibatkan oleh rem, percepatan/perlambatan kendaraan, landai jalan dan kemiringan tikungan tidak diperhitungkan.
commit to user
Gambar 2.19 Perkerasan dengan Pembebanan Tunggal, Respons Struktur, dan Material Properties
Sumber: 2007 Annual Conference, Transportation Association of Canada
Analisa mekanistik ada empat metode untuk mendapatkan respon struktur perkerasan yaitu :
Metode sistem satu lapis
Sistem struktur satu lapis, struktur perkerasan dianggap sebagai kesatuan struktur dengan bahan yang homogen.
Metode sistem dua lapis
Dalam pemecahan sistem dua lapis, beberapa asumsi dibuat batas dan kondisi sifat bahan, yaitu homogen, isotropik dan elastik. Sistem ini dimodelkan dengan membedakan tanah dasar dan lapisan perkerasan di atasnya, atau dengan kata lain membedakan lapisan aspal dan lapisan agregat (termasuk tanah dasar). Lapisan permukaan diasumsikan tidak terbatas, namun kedalamannya terbatas. Sedangkan lapisan bawahnya atau tanah dasar tidak terbatas baik arah horizontal maupun vertical.
Metode sistem tiga lapis
Sistem struktur tiga lapis dapat memodelkan lapisan aspal, lapisan agregat dan tanah dasar terpisah. Pemodelan ini, selain lebih mewakili struktur perkerasan yang dibangun, juga dapat mempertimbangkan ketiga sifat bahan perkerasannya yang pada hakekatnya berbeda.
commit to user
Metode sistem lapis pengganti
Bila suatu perkerasan terdiri lebih dari tiga lapisan maka metode lapis pengganti yang digunakan untuk melakukan analisis manual. Prinsip metode tebal lapis pengganti yaitu menjadikan suatu sistem perkerasan lapis banyak menjadi sistem perkerasan satu lapis. Metode ini dikemukakan leh Odemark sehingga sistem tebal lapis pengganti ini sering disebut Odemark Tarnsformation Method.
Gambar 2.20 Odemark’s Transformation of Layer System Sumber: IJAEST, Vol No.5, Issue No.2, 105-110
𝐸1ℎ
1
3
1−𝑣
12= 𝐸2ℎ
𝑒3
1−𝑣
22...
(2.26)dengan :
h= tebal lapisan E= modulus elastisitas v= poisson’s ratio
Setelah menjadi sistem satu lapis maka dapat dilakukan analisis perkerasan dengan metode sistem satu lapis.
2.9 Modulus Elastisitas
Karakteristik material lepas pada umumnya dinyatakan dalam suatu parameter yang merupakan perbandingan antara regangan dan tegangan. Parameter tersebut antara lain adalah modulus elastisitas, modulus resilien, dan CBR.
Masing-masing parameter tersebut diperoleh dengan metode pengujian, asumsi pendekatan dan teknologi yang berbeda sehingga hasil yang diperoleh besarannya akan berbeda pula.
commit to user
Gambar 2.21 Kurva Tegangan Regangan Sumber: infometrik.com
Modulus resilien (Mr) adalah ukuran kekakuan suatu bahan, yang merupakan perkiraan Modulus elastisitas (E). Modulus elastisitas merupakan tegangan dibagi dengan regangan menggunakan beban yang dilakukan secara perlahan-lahan. Sedangkan modulus resilien adalah tegangan dibagi renggangan untuk beban yang dilakukan secara cepat sesuai yang dialami oleh perkerasan jalan.
Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M.BM/2013 memberikan modulus elastisitas tipikal berdasarkan iklim dan kondisi pembebanan di Indonesia untuk dilakukannya pendekatan desain mekanistik terhadap desain yang telah dibuat. Berikut adalah besaran modulus tipikal yang diberikan oleh Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M.BM/2013
commit to user Tabel 2.7 Modulus Tipikal Bina Marga
Jenis Bahan Modulus Tipikal
(MPa)
HRS WC 800
HRS BC 900
AC WC 1100
AC BC (lapis atas) 1200
AC Base 1600
Bahan bersemen CTB 500
Tanah dasar 10 X CBR
Sumber: Bina Marga
Modulus diatas menurun apabila ketebalan dan kekakuan diatasnya membesar, besar penurunannya disajikan dalam tabel berikut:
Tabel 2.8 Besar pengurangan modulus terhadap tebal lapis atas Ketebalan
lapisan atas bahan berpengikat
Modulus bahan lapis atas berpengikat (Mpa)
900 1200
(HRS WC/HRS BC) (AC BC)
40 mm 350 350
75 mm 350 350
100 mm 350 345
125 mm 320 310
150 mm 280 275
175 mm 250 240
200 mm 220 205
225 mm 180 170
> 250 mm 150 150
Sumber: Bina Marga
2.10 Poission’s Ratio
Poisson’s ratio merupakan rasio antara renggangan horizontal dengan regangan vertikal. Perbandingan poison ratio digambarkan sebagai ratio garis melintang sampai regangan bujur dari satu spesimen yang dibebani, konsep ini digambarkan di dalam gambar. Di dalam terminologi realistis, perbandingan
commit to user
poisson dapat berubah-ubah pada awalnya 0 sampai sekitar 0,5 (artinya tidak ada volume berubah setelah dibebani)
3 Gambar 2.10 Ilustrasi Poisson’s Ratio
Gambar 2.22 Poisson’s Ratio
commit to user
Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M.BM/2013 memberikan nilai Poisson’s ratio setiap jenis bahan lapis perkerasan seperti pada Tabel 2.10 berikut
Tabel 2.9 Poisson's Ratio Bina Marga Jenis Bahan Poisson's Ratio
HRS WC
0.4 HRS BC
AC WC AC BC (lapis atas)
AC Base Bahan bersemen
CTB
0.2(mulus) 0.35 (retak)
Tanah dasar
0.45 (tanah kohesif) 0.35 (tanah non
kohesif) Sumber: Bina Marga
