Perancangan Perkerasan Lanjut BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan Negara yang berkembang. Salah satu faktor penunjang pembangunan adalah sarana perhubungan baik darat maupun laut. Pembangunan prasarana perhubungan utamanya yang menyangkut jalan raya diarahkan untuk lebih memperlancar arus barang dan jasa serta meningkatkan mobilitas manusia keseluruh wilayah tanah air. Terutama daerah pedesaan, daerah perbatasan, daerah terpencil serta pembangunan dalam kota. Kelancaran arus perhubungan darat akan memperlancar tercapainya pembangunan segala bidang, oleh karena itu pembangunan dan peningkatan mutu jaringan jalan raya terus ditingkatkan. Pembangunan dan peningkatan jaringan jalan selain ditinjau dari segi teknis konstruksi, kenyamanan, maka perlu juga ditinjau dari segi ekonomis. Untuk memenuhi syarat-syarat tersebut, dalam hal ini tergantung dari beberapa faktor. Salah satu faktor adalah perencanaan tebal perkerasan jalan. Perencanaan tebal perkerasan jalan merupakan faktor yang penting bagi kekuatan jalan. Oleh karena itu penulis diamanahkan oleh dosen untuk mengerjakan tugas perkerasan ini dalam rangka untuk mendalami dan mempelajari perencanaan tebal perkerasan jalan raya. Dalam hal ini ada beberapa metode yang lazim dipakai. Namun dalam hal ini penulis hanya diamanahkan untuk mengerjakan dan membahas tiga metode, yakni : Metode ASPHALT INSTITUTE (Perkerasan Lentur Jalan Raya) SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Perancangan Perkerasan Lanjut
BAB IPENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan Negara yang berkembang. Salah satu
faktor penunjang pembangunan adalah sarana perhubungan baik darat
maupun laut. Pembangunan prasarana perhubungan utamanya yang
menyangkut jalan raya diarahkan untuk lebih memperlancar arus
barang dan jasa serta meningkatkan mobilitas manusia keseluruh
wilayah tanah air. Terutama daerah pedesaan, daerah perbatasan,
daerah terpencil serta pembangunan dalam kota.
Kelancaran arus perhubungan darat akan memperlancar
tercapainya pembangunan segala bidang, oleh karena itu
pembangunan dan peningkatan mutu jaringan jalan raya terus
ditingkatkan. Pembangunan dan peningkatan jaringan jalan selain
ditinjau dari segi teknis konstruksi, kenyamanan, maka perlu juga
ditinjau dari segi ekonomis. Untuk memenuhi syarat-syarat tersebut,
dalam hal ini tergantung dari beberapa faktor. Salah satu faktor adalah
perencanaan tebal perkerasan jalan.
Perencanaan tebal perkerasan jalan merupakan faktor yang
penting bagi kekuatan jalan. Oleh karena itu penulis diamanahkan oleh
dosen untuk mengerjakan tugas perkerasan ini dalam rangka untuk
mendalami dan mempelajari perencanaan tebal perkerasan jalan raya.
Dalam hal ini ada beberapa metode yang lazim dipakai. Namun dalam
hal ini penulis hanya diamanahkan untuk mengerjakan dan membahas
tiga metode, yakni :
Metode ASPHALT INSTITUTE (Perkerasan Lentur Jalan
Raya)
Metode AASHTO’93 (Perkerasan Lentur Jalan Raya)
Metode NAASRA (Perkerasan Kaku Jalan Raya)
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari penulisan ini adalah untuk memenuhi salah satu
persyaratan kelulusan mata kuliah Perencanaan Perkerasan Jalan
Lanjutan. Selain itu untuk mengetahui lebih luas lagi tentang masalah
perkerasan jalan.
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
Adapun Tujuannya, ada 2 bagian, yaitu Tujuan umum dan Tujuan
Khusus.
a. Tujuan Umum
Untuk mengetahui lebih jauh mengenai perencanaan tebal perkerasan
jalan dengan dua metode yakni metode ASPHALT INSTITUTE ,metode
AASHTO’93 dan metode NAASRA sebagai persiapan dalam
perencanaan di lapangan.
b. Tujuan khusus
Untuk mengetahui cara/penerapan metode ASPHALT
INSTITUTE dalam perencanaan tebal perkerasan jalan lentur.
Untuk mengetahui cara/penerapan metode AASHTO’93 dalam
perencanaan tebal perkerasan jalan lentur.
Untuk mengetahui cara/penerapan metode NAASRA dalam
perencanaan tebal perkerasan jalan kaku.
Untuk mendapatkan hasil perencanaan dari metode-metode
perencanaan yang digunakan.
1.3. Batasan
Adapun ruang lingkup bahasan meliputi tinjauan umum
perkerasan. Data-data yang diperlukan dan perhitungan tebal
perkerasan jalan dengan menggunakan metode ASPHALT INSTITUTE ,
metode AASHTO’93 dan metode NAASRA
Perencanaan perkerasan dengan menggunakan metode apapun
juga mempunyai permasalahan yang sangat luas. Pada penulisan ini
penulis hanya mengemukakan permasalahan-permasalahan dengan
batasan sebagai berikut :
Perencanaan tebal perkerasan jalan lentur dengan
menggunakan metode ASPHALT INSTITUTE
Perencanaan tebal perkerasan jalan lentur dengan
menggunakan metode AASHTO’93
Perencanaan tebal perkerasan jalan kaku dengan
menggunakan metode NAASRA
Data-data pendukung merupakan data otentik yang
diberikan dalam tugas ini.
Hasil perencanaan merupakan hasil perhitungan yang
akan menentukan tebal perkerasan jalan.
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
BAB IITEORI RINGKAS
2.1. UmumPerkerasan Jalan adalah Lapisan-lapisan bahan yang dipasang
diatas tanah dasar untuk menerima beban lalu lintas, sehingga beban
tersebut ditambah berat sendiri perkerasan tersebut dapat dipikul oleh
tanah dasar.
Konstruksi Perkerasan terdiri dari :
a. Lapisan permukaan (Surface
Course) ; lapisan yang terletak paling atas.
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
b.Lapisan Pondasi Atas (Base Course) ; lapisan yang terletak diantara
lapisan pondasi bawah dan lapisan permukaan.
c.Lapisan Pondasi Bawah (SubBase Course) ; lapisan yang terletak
diantara lapis pondasi bawah dan tanah dasar.
d.Lapisan Tanah Dasar (Sub Grade) ; lapisan yang terletak paling bawah
dari suatu konstruksi jalan raya.
Kekuatan dan Keawetan Konstruksi Perkerasan Jalan sangat
tergantung dari sifat-sifat tanah dan Daya Dukung Tanah Dasar.
Jenis-jenis Konstruksi Perkerasan :
a. Konstruksi Perkerasan Lentur (Flexible Pavement), yaitu perkerasan
yang menggunakan aspal sebagai bahan pengikat. Lapisan-lapisan
perkerasannya bersifat memikul dan menyebarkan beban lalu lintas
ke tanah dasar.
b. Konstruksi Perkerasan Kaku (Rigid Pavement), yaitu Perkerasan yang
menggunakan semen sebagai bahan pengikat. Pelat beton dengan
atau tanpa tulangan diletakkan diatas tanah dasar dengan atau tanpa
lapis pondasi bawah. Beban lalu lintas sebagian dipikul oleh pelat
beton.
2.2. Metode ASPHALT INSTITUTE
2.2.1 Dasar Perencanaan
Dalam prosedur perencanaan Asphalt Institude ini jalan
dikenal sebagai system multi lapisan. Material elastis pada setiap
lapisan ditandai oleh modulus elastisitas dan Possion’s Ratio. Lalu
lintas dinyatakan dalam kaitannya dengan pengulangan dari
suatu beban 80 kN ( 18000 lb) tekanan roda tunggal berlaku
untuk trotoar pada dua satuan ban rangkap. Karena tujuan
analisa, ban yang rangkap didekati oleh dua plat lingkar dengan
radius = 115 mm ( 4,52 inci) spasi 345 mm ( 13,57 inci) terpusat
pada tengah,berdasarkan pada suatu beban 80 kN ( 18000 lb)
tekanan roda dan suatu 483 kPa ( 70 psi) tekanan.
Prosedur dapat digunakan untuk mendisain jalan aspal
terdiri atas berbagai kombinasi aspal yaitu:
1. Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis pondasi
atas (Emulsified Asphalt Base) tanpa menggunakan lapis
pondasi bawah.Kombinasi ini terbagi lagi atas :
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
1) Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis
pondasi atas berupa Emulsified Asphalt Mix Type I.
2) Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis
pondasi atas berupa Emulsified Asphalt Mix Type II.
3) Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis
pondasi atas berupa Emulsified Asphalt Mix Type III.
2. Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis pondasi
atas (Emulsified Asphalt Base) serta menggunakan lapis
pondasi bawah (Untreated Aggregate Base) .Kombinasi ini
terbagi lagi atas :
1) Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis
pondasi atas (Emulsified Asphalt Base) serta menggunakan
lapis pondasi bawah (Untreated Aggregate Base) dengan
ketebalan 150 mm.
2) Kombinasi Lapis Permukaan (AC Surface) dengan lapis
pondasi atas (Emulsified Asphalt Base) serta menggunakan
lapis pondasi bawah (Untreated Aggregate Base) dengan
ketebalan 300 mm.
2.2.2 Kriteria Desain
Perkerasan lentur yang didesain merupakan full design pavement
yang terdiri dari aggregate sub base, aggregate base, ATB dan HRS
untuk lapis permukaannya.
Kriteria Desain adalah mengacu pada dua kondisi tegangan dan
regangan yaitu, kondisi dimana beban roda (W) yang disalurkan melalui
lapisan permukaan jalan oleh roda kendaraan secara vertikal. Beban ini
disalurkan hingga ke lapisan tanah dasar, dimana beban yang diterima
dari lapisan yang paling atas ke bawah semakin berkurang. Pada kondisi
ini, tegangan-tegangan kritis yang diperhitungkan adalah tegangan
vertikal yang terjadi di atas lapisan tanah dasar. Berikutnya adalah
kondisi dimana beban roda menyebabkan terjadinya lendutan terhadap
lapis perkerasan. Pada kondisi ini, tegangan regangan kritis yang
diperhitungkan adalah regangan horizontal yang terjadi di bawah lapisan
permukaan.
Parameter desain yang penting dalam perencanaan lapis perkerasan
dengan metode AI adalah sbb :
Analisa Lalu lintas pada metode in digunakan suatu beban tunggal
seberat 80 KN sebagai beban standar, dimana jumlah setiap beban
kendaraan pada permukaan perkerasan diharapkan selama jangka
waktu tertentu dapat diekivalenkan dengan beban as tunggal
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
sebesar 80 KN (disebut equivalent axle load = EAL). dalam analisa
lalu lintas hal-hal yang perlu diperhatikan adalah mengenai
perkiraan volume lalu lintas, perkiraan beban as ekivalen
1. Perkiraan Volume lalu lintas
ada beberapa hal yang perlu diperhatikan sbb :
- Masa analisa, digunakan untuk membuat perbandingan
ekonomis antara alternatif-alternatif perencanaan termasuk
untuk konstruksi awal dan overlay yang akan datang.
- Klasifikasi dan jumlah truk, jika data mengenai perhitungan
dan klasifikasi lalu lintas tidak tersedia, maka perkiraan dapat
diperoleh dari tabel distribusi truk pada kelas jalan yang
berbeda.
Jalur rencana, jika data mengenai perhitungan dan
klasifikasi lalu lintas tidak tersedia, maka perkiraan dapat
diperoleh dari tabel prosentase lalu lintas total pada jalur
rencana
- Masa perencanaan, adalah jumlah tahun dari awal penggunaan
lalu lintas pada suatu jalan sampai dengan perbaikan pertama
yang diharapkan.
- Pertumbuhan lalu lintas, adalah prosentase pertumbuhan
jumlah kendaraan pertahun. faktor pertumbuhan ditentukan
dengan menggunakan tabel faktor pertumbuhan.
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
2. Perkiraan Beban As Equivalent
Pada perkiraan ini hal-hal yang perlu diperhatikan sbb :
- Faktor truck yaitu jumlah jumlah dari aplikasi beban dari
sumbu tunggal (80 KN) yang diakibatkan sekali lintasann pada
satu kendaraan.
- Faktor equivalen beban , yaitu jumlah dari aplikasi beban as
tunggal 80 KN yang diakibatkan satu lintasan dari satu sumbu.
- Jumlah kendaraan, yaitu suatu jumlah ttotal kendaraan yang
terlibat.
Faktor truck ditentukan dari data distribusi berat sumbu dengan
menggunakan faktor ekivalen beban berdasarkan tabel load
equivalen factor.
Beban sumbu tunggal ekivalen 80 KN (EAL) dihitung dengan
rumus :
EAL = Σ (jumlah kendaraan dalam setiap kelasberat x faktor
truk)
Faktor truk dihitung dengan mengalikan jumlah dari as
dalam setiap kelas berat dengan faktor
ekivalen beban yang tepat, dan membagi hasilnya dengan
jumlah keseluruhan kendaraan yang terlibat.
Jenis bahan /materiil yang digunakan
Persyaratan kekuatan tanah dasar untuk perencanaan dengan
metode asphalt institute dinyatakan dalam nilai modulus relisisent
(Mr) yang ditentukan berdasarkan hasil uji laboratorium. nilai Mr
dapat ditentukan berdasarkan hasil test CBR atau hasil nilai
resistance value dengan pendekatan sbb :
Mr = 10,3 x CBR (Mpa)
Mr = 1500 x CBR (Psi)
Mr = 8 + {3,8 x (R value)} (Mpa)
Mr = 1155 + {555 x (R value)} (Psi)
Material perkerasan dapt digunakan aspal beton, aspal emulsi
dengan agregat yang tidak diperkuat.
Faktor lingkungan
meliputi hujan, temperature dan keadaan setempat lainnya.
- EAL awal = perkiraan ekivelen beban as tunggal 80 KN pada tahun
pertama
- EAL design = perkiraan ekivelen beban as tunggal 80 KN pada akhir
umur rencana
- TA = tebal perkerasan yang dibutuhkan diatas subgrade, berupa aspal
beton (mm atau cm)
- TE = tebal efektif perkerasan lamayang yang dikonversikan ke aspal
beton (mm atau cm)
- r = Angka pertumbuhan lalu lintas pertahun
- n = umur rencana (tahun)
- tabel distribusi truck pada klas jalan yang berbeda
- tabel prosentase lalu lintas total pada jalu rencana
- tabel faktor pertumbuhan lalu lintas
- tabel faktor ekivelen beban
- tabel faktor konversi
2.3. Metode AASHTO ‘93
Metode AASHTO’93 merupakan perluasan dari metode AASHTO’72
dengan tambahan beberapa parameter baru. Modifikasi-modifikasi
parameter tersebut adalah sebagai berikut :
Parameter Daya Dukung Tanah diganti dengan Modulus Residen
(Mr).
Parameter Koefisien Relatif Lapisan untuk berbagai macam
material dibedakan atas Modulus resilennya dan nilai CBR-nya.
Parameter Faktor Lingkungan seperti kelembaban dan suhu
ditambahkan untuk mempertimbangkan pengaruh lingkungan terhadap
perencanaan. Parameter ini menggantikan parameter faktor regional
pada metode sebelumnya.
Parameter Reliabilitas atau tingkat keandalan (R) diperkenalkan
pada metode ini agar perencana dapat menganalisa tingkat resiko
yang dihasilkan dari berbagai macam kelas jalan.
Parameter baru lainnya yaitu seperti simpangan baku
keseluruhan (So) dan koefisien drainase (mi).
Sehingga didapatkan rumus metode AASHTO’93 untuk menghitung
Indeks Tebal Perkerasan sebagai fungsi dari faktor-faktor yang
mempengaruhi adalah :
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
Dimana :
W18 = lintas ekivalen selama umur rencana.
Zr = simpangan baku
So = gabungan simpangan baku
SN = indeks tebal perkerasan
ΔPSI = selisih indeks permukaan awal dan akhir
Mr = modulus resilen tanah dasar (psi)
Dan untuk menentukan tebal masing-masing lapisan mempergunakan
rumus sebagai berikut :
Dimana :
ai = koefisien relatif lapis ke i
Di = tebal lapis ke i
mi = koefisien drainase lapis ke i
SN = indeks tebal perkerasan
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
Menurut AASHTO’93 parameter-parameter desainnya adalah
sebagai berikut :
Batasan Waktu
Batasan waktu ini meliputi penentuan umur kinerja jalan
(Performance periode) dan umur rencana (analisis periode)
Tabel dibawah ini menyajikan hubungan antara Umur Rencana
dengan kondisi jalan raya pada umumnya.
Kondisi Jalan Raya Umur Rencana (Th)Kota dengan LL tinggi 30 – 50Desa dengan LL tinggi 20 – 50Jalan dengan LL rendah 15 – 25Agregat permukaan dengan LL rendah
10 – 20
Lalu Lintas
Volume lalu lintas harus didistribusikan pada suatu arah suatu jalur
untuk tujuan perencanaan. Distribusi arah (DD) biasanya ditentukan
pada masing-masing arah sebesar 0.5 (50%), tetapi bisa juga berkisar
0,3 – 0,7. untuk distribusi jalur (DL), harga-harga yang berbeda
diberikan tergantung pada total jalur yang ada pada suatu arah.
Sehingga menurut AASHTO’93, volume lalu lintas pada tahun
pertama adalah :
Dimana :
DD = faktor distribusi arah
DL = faktor distribusi jalur
W18 = total dua arah 18 kip ESAL selama umur rencana.
Jumlah jalur pada masing-
masing arah
Persen 18 kip ESAL pada
jalur rencana (DL)
1 100
2 80 – 100
3 60 – 80
4 50 – 75
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
18 kip ESAL adalah jumlah lintas ekivalen yang akan melintasi jalan
tersebut selama masa pelayanan, dari saat dibuka sampai akhir umur
rencana.
Reliabilitas dan Gabungan Kesalahan Baku
Reliabilitas mempunyai pengertian yang berkaitan dengan tingkat
kepastian pada proses perencanaan untuk menjamin bahwa variasi
alternatif perencanaan akan mencapai akhir periode analisa, dengan
rumus sebagai berikut :
Dimana :
FR = faktor keandalan
n = jumlah tahap perencanaan termasuk perkerasan aslinya
AASHTO merekomendasikan nilai Reliabilitas (R) menurut klasifikasi
fungsional jalan yang direncanakan sesuai tabel dibawah ini :
Tabel 1.3. Perkiraan Tingkat Keandalan (R) untuk berbagai klasifikasi
Jalan Menurut Fungsinya.
Klasifikasi Fungsional
Reliabilitas yang
direkomendasikan
Dalam Kota Luar Kota
Jalan antar kota dan bebas
hambatan
Jalan arteri
Jalan kolektor
Jalan lokal
85-99.9
80-99
80-95
50-80
80-99.9
75-95
75-95
50-80
Untuk suatu tingkat keandalan yang diberikan (R), faktor keandalan
merupakan fungsi dari gabungan kesalahan baku (So) yang bernilai
antara 0.4-0.5 menurut AASHTO’93. Sedangkan nilai Simpangan Baku
Normal (ZR) ditentukan berdasarkan Tingkat Keandalan (R) yang
dipilih, seperti yang tersaji pada tabel II.4 dibawah.
Tabel 4 Harga Simpangan Baku Normal (ZR) berkaitan dengan
tingkat Keandalan yang dipilih.
Tingkat
Keandalan (R)
Simpangan Baku
Normal (ZR)
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
50
60
70
75
80
85
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
99.9
99.99
-0.00
-0.253
-0.524
-0.674
-0.841
-1.037
-1.282
-1.340
-1.405
-1.476
-1.555
-1.645
-1.751
-1.881
-2.054
-2.327
-3.090
-3.750
SULTAN HAMKA / D 1 1 1 0 2 0 7 2
Perancangan Perkerasan Lanjut
Faktor Lingkungan
Kondisi lingkungan sangat mempengaruhi masa pelayanan jalan
dengan beberapa cara. Perubahan suhu dan kelembaban dapat
berpengaruh pada kekuatan, ketahanan dan kapasitas beban yang
dapat dipikul oleh perkerasan dan material tanah dasarnya.
Dampak lainnya adalah akibat langsung dari pengembangan
tanah dasar, naiknya perkerasan, daya angkat karena pembekuan
yang akan menyebabkan kehilangan kualitas dan tingkat
pelayanan jalan.
Tujuan dari analisa lingkungan ini adalah untuk menghasilkan
grafik kehilangan tingkat pelayanan yang timbul karena dampak
lingkungan seperti pengembangan tanah dan daya angkat karena
pembekuan sejalan dengan waktu, seperti pada contoh gambar 1 :
Gambar 1 Grafik hubungan antara IP swell dan jumlah tahun dari
jalan tersebut dibuka
Besarnya penurunan indeks permukaan akibat pengembangan
(swell) merupakan fungsi dari tingkat pengembangan (swel rate
constant), kemungkinan pengembangan (swell probability), dan