xxv
5. Kondisi tanah dasar yang tidak stabil. Kemungkinan disebabkan oleh sistem
pelaksanaan yang kurang baik, atau dapat juga disebabkan oleh sifat tanah dasar yang memang jelek.
6. Proses pemadatan lapisan tanah dasar yang kurang baik.
Perbaikan terhadap jalan tidak hanya dilakukan apabila jalan telah mengalami kerusakan yang parah, tetapi sebaiknya perlu segera dilakukan pemeliharaan
apabila tanda – tanda kerusakan terhadap jalan sudah terlihat. Semakin memperbesar tingkat kerusakan jalan, maka biaya perbaikan jalan juga akan
semakin mahal. Untuk melakukan pemeliharaan yang tepat, maka perlu dilakukan kajian awal terhadap jalan tersebut, meliputi pengamatan visual kerusakan jalan,
kekuatan struktur jalan saat ini, pertumbuhan lalu lintas.
2.3. Kerusakan pada Perkerasan Lentur
Tujuan utama pembuatan struktur jalan adalah untuk mengurangi tegangan atau tekanan akibat beban roda sehingga mencapai tingkat nilai yang dapat diterima
oleh tanah yang menyokong struktur tersebut. Kendaraan pada posisi diam di atas struktur yang dipekeras menimbulkan beban langsung tegangan statis pada
perkerasan yang terkonsentrasi pada bidang kontak yang kecil antara roda dan perkerasan. Ketika kendaraan bergerak, timbul tambahan tegangan dinamis akibat
pergerakan kendaraan ke atas dan ke bawah karena ketidakrataan perkerasan.
xxvi
Intensitas tegangan statis dan dinamis terbesar terjadi di permukaan perkerasan dan terdistribusi dengan bentuk piramid dalam arah vertikal pada seluruh
ketebalan struktur perkerasan. Peningkatan distribusi tegangan tersebut mengakibatkan tegangan semakin kecil sampai permukaan lapis tanah dasar.
Beban lalu lintas
Tanah dasar
Sub base course Base course
Binder course Wearing course
Gambar 2.1. Distribusi pembebanan lalu lintas
Mekanisme retak yang terjadi di lapangan terjadi karena adanya gaya tarik yang ditandai dengan adanya retak awal pada bagian bawah perkerasan yang
mengalami deformasi kemudian retak ini lama kelamaan akan menjalar kepermukaan perkerasan jalan yang dapat mengakibatkan kerusakan dan ketidak
nyamanan.
Akibat beban kendaraan, pada lapis-lapis perkerasan terjadi tegangan dan regangan yang besarnya tergantung pada kekakuan dan tebal lapisan. Pengulangan
beban mengakibatkan terjadinya retak lelah pada lapis beraspal serta deformasi pada lapisan beraspal. Cuaca mengakibatkan lapis beraspal menjadi rapuh
brittle
sehingga makin rentan terhadap terjadinya retak dan disintegrasi pelepasan. Bila sudah mulai terjadi, luas dan keparahan retak akan berkembang cepat sehingga
xxvii
terjadi gompal dan akhirnya terjadi lubang. Di samping itu, retak memungkinkan air masuk ke dalam perkerasan sehingga mempercepat deformasi dan
memungkinkan terjadinya penurunan kekuatan geser dan perubahan volume. Sjahdanulirwan, 2003.
Umumnya kerusakan pada perkerasan lentur yang timbul tidak hanya disebabkan oleh satu faktor saja, tetapi keterkaitan antara berbagai penyebab tersebut.
Kerusakan yang terjadi pada perkerasan lentur, ditentukan berdasarkan Indeks Kinerja Perkerasan Jalan
pavement performance
, yang meliputi 3 hal yaitu: 1. Keamanan, yang ditentukan oleh besarnya gesekan akibat adanya kontak antara
ban dan permukaan jalan. Besarnya gaya gesek yang terjadi dipengaruhi oleh bentuk dan kondisi ban, tekstur permukaaan jalan, kondisi cuaca dan lain
sebagainya. 2. Wujud perkerasan
structural pavement
, sehubungan dengan kondisi fisik dari jalan tersebut seperti adanya retak – retak, amblas, alur, gelombang dan lain
sebagainya. 3.
Fungsi Pelayanan
functional performance
, sehubungan dengan bagaimana perkerasan tersebut memberikan pelayanan kepada pemakai jalan. Wujud
perkerasan dan fungsi pelayanan umumnya merupakan satu kesatuan yang dapat digambarkan dengan kenyamanan mengemudi
riding quality
.
Dasar penentuan tingkat kenyamanan sebagai berikut :
xxviii
a. Jalan disediakan untuk memberikan keamanan dan kenyamanan pada pemakai
jalan. b.
Kenyamanan sebenarnya merupakan faktor subjektif, tergantung penilaian masing – masing pengemudi, tetapi dapat dinyatakan dari nilai rata – rata
yang diberikan oleh pengemudi. c.
Kenyamanan berkaitan dengan bentuk fisik dari perkerasan yang dapat diukur secara objektif serta mempunyai nilai korelasi dengan penilaian subjektif
masing – masing pengemudi. d.
Wujud dari perkerasan dapat juga diperoleh dari sejarah perkerasan itu sendiri. e.
Pelayanan yang diberikan oleh jalan dapat dinyatakan sebagai nilai rata – rata yang diberikan oleh si pemakai jalan.
Sehingga di dalam pelaksanaan pekerjaan jalan diperlukan
quaity control
untuk meminimalkan kesalahan dalam pelaksanaan yang dapat meningkatkan kualitas
jalan tersebut. Pengenalan terhadap kerusakan jalan seringkali bersifat subjektif, maka kemampuan pemeriksaan untuk mengenali kerusakan dan parahnya
kerusakan merupakan hal penting. Menurut Manual Pemeliharaan Jalan No. 03MNB1983 yang dikeluarkan oleh Direktorat Jenderal Bina Marga, kerusakan
jalan dapat dibedakan atas:
2.3.1. Lendutan
Deformation
Deformasi adalah perubahan bentuk pada permukaan jalan dari bentuk awal yang dibangun yang diharapkan. Deformasi dapat terjadi setelah
pembangunan dalam kaitan dengan pengaruh lalu lintas yang dihubungkan dengan beban atau pengaruh lingkungan tidak berhubungan
xxix
dengan beban. Pada beberapa kasus, deformasi dapat terjadi pada perkerasan baru dengan kontrol yang buruk.
Deformasi merupakan suatu unsur penting pada kondisi perkerasan. Deformasi mempunyai pengaruh langsung pada kualitas berkendara
dengan perkerasan kekasaran dan berkurangnya
skid resistance
dan mencerminkan kekurangan pada struktur perkerasan. Deformasi dapat
berujung ke retak-retak pada lapisan permukaan. Beberapa tipe deformasi sebagai berikut :
1. Bergelombang
2. Alur
3. Depresi
4. Pergeseran
2.3.2. Retak
cracks
Retak adalah celah sebagai hasil dari patahan parsial atau komplet pada permukaan perkerasan. Retak pada permukaan perkerasan jalan dapat
terjadi dengan berbagai variasi, baik retak tunggal yang terisolasi maupun retak yang saling berhubungan dan berkembang diatas seluruh permukaan
perkerasan. Bentuk retak, baik sendirian maupun berhubungan dengan deformasi dapat digunakan untuk memperkirakan penyebab kerusakan.
Retak yang dimasuki air dapat menjadi penyebab utama deformasi dan lubang. Adapun bentuk retak sebagai beriktu :
1. Retak blok
block cracks
2. Retak kulit buaya
crocodile cracks
xxx
3. Retak tidak beraturan
crescent shaped cracks
4. Retak memanjang
longitudinal crack
5. Retak melintang
transverse crack
6. Retak diagonal
diagonal crack
2.3.3. Cacat tepi
edge defects
Kerusakan ini terjadi pada pertemuan antara lapisan aspal dengan bahu jalan, dimana kerusakan terjadi pada lapisan aspal bukan bahu jalan. Cacat
tepi sering terjadi pada baigan tepi jalan yang peka terhadap ban aus karena gesekan. Bentuk cacat tepi antara lain :
1. Patah tepi
edge break 2.
Kerusakan tepi
edge drop off
2.3.4. Cacat permukaan
Cacat permukaan disebabkan hilangnya material permukaan baik banyak maupun sedikit. Cacat permukaan mengurangi kualitas layanan perkerasan
dan mengurangi struktur perkerasan. Bentuk cacat permukaan sebagai berikut :
1.
Delamination
2.
Flushing
3.
Polishing
4.
Ravelling
5.
Stripping
2.3.5. Lubang
Pot Holes
xxxi
Lubang adalah cekungan berbentuk mangkuk pada permukaan perkerasan karena hilangnya lapisan permukaan dan material dibawahnya. Lubang
dapat terjadi karena mengelupasnya sebagian kecil lapisan permukaan akibat lalu lintas yang diikuti masuknya air kedalam lapisan perkerasan,
beban yang berlebihan, dan terbawanya lapisan aspal permukaan akibat adhesi yang mengikat aspal ke roda.
Untuk itu, semua prasarana yang terdapat pada suatu sistem transportasi khususnya transportasi darat memerlukan perbaikan kerusakan dan perawatan
yang baik. Hal ini dimaksudkan untuk dapat memperpanjang masa pelayanan ekonominya dengan mempertahankan tingkat pelayanan pada batas standar yang
aman. Aspek dari perbaikan dan perawatan jalan raya adalah prasarana dalam keadaan siap pakai di setiap waktu untuk menjamin kelancaran dan keamanan
penumpang serta keselamatan operasi transportasi darat.
Pemeliharaan fasilitas transportasi adalah suatu kegiatan untuk menjaga fasilitas transportasi dengan cara melakukan pemeliharaan dan perbaikan atau penyesuaian
kondisi fasilitas transportasi sehingga dapat menghasilkan suatu kondisi operasi yang optimal sesuai dengan standar operasi yang telah ditetapkan. Kegiatan
pemeliharaan mencakup
perencanaan, pelaksanaan,
dan pengendalian
pemeliharaan.
Prinsip dari sistem manajemen pemeliharaan adalah mengerjakan secara benar pada saat yang benar dan waktu yang tepat. Sistem manajemen pemeliharaan
xxxii
harus diperlihara secara efektif dan efisien. Pemeliharaan yang baik dapat dilakukan setelah kerusakan-kerusakan yang timbul pada perkerasan tersebut
diidentifikasi dan dievaluasi mengenai penyebab dan akibat dari kerusakan tersebut. Identifikasi kerusakan dan penyebabnya sangat penting, karena
visualisasi yang hampir sama menunjukkan kerusakan yang berbeda. Dua aspek yang dipandang memegang peranan penting dalam sistem manajemen
pemeliharaan adalah pangkalan data dan survai regular.
Dalam pemeliharaan jalan terdapat berbagai pendekatan yang berbeda. Salah satu pendekatan yaitu pemeliharaan yang bersifat pencegahan, dimana suatu komponen
dirawat untuk menghindari kerusakan yang terjadi selama umur pelayanan. Pemeliharaan jenis ini banyak digunakan untuk di Indonesia, apalagi kalau
kerusakan tersebut akan menimbulkan ketidakamanan dari pengguna jalan.
Secara umum
pemeliharaan dapat
diartikan sebagai
upaya untuk
mempertahankanmeningkatkan kondisi perkerasan, namun pengertian secara spesifik dapat ditinjau dari berbagai segi, antara lain :
a. Berdasarkan saatnya
timing
o
Scheduled
: dijadwalkan, misal setiap 3 tahun o
Responsive
: tergantung pada kerusakan, misal penambalan dilakukan apabila ada lubang
b. Berdasarkan luasnya
o Setempat
spot
dikenal juga sebagai penambalan o
Menyeluruh
troughout
xxxiii
c. Berdasarkan frekuensinya
o Rutin, misal pembersihan saluran tepi
o Periodik, misal pemasangan laburan aspal-pasir
surface dressing
o Peningkatan, misal pemasangan lapis tambah
overlay
o Rehabilitasi pembongkaran dan penggantian lapisan
o Khusus insidentil, misal pembuangan longsoran tanah
d. Berdasarkan tebal lapisan
o Lapisan tipis, misal laburan aspal-pasir, bubur aspal-pasir
o Lapisan tebal, misal lapis beton aspal 5 cm
o Peremajaan
rejuvenation
, misal
fog seal
e. Berdasarkan bagian jalan
o Perkerasan
o Bahu
o Saluran drainase
o Daerah milik jalan
o Daerah manfaat jalan
o Perlengkapan jalan
Dengan memahami pengertian teknis di atas, maka penetapan jenis pemeliharaan perlu memperhatikan karakteristik kerusakan, antara lain : jenis, luas, dan
penyebab. Dalam menetapkan jenis penanganan dan programfrekuensi pemeliharaan perkerasan beraspal tergantung dari jenis dan tingkat kerusakan
yang terjadi.
xxxiv 2.4.
Penentuan Kondisi Perkerasan Jalan
Nilai kondisi perkerasan
Pavement Condition Index
PCI digunakan untuk mengetahui nilai kondisi lapis permukaan pada suaru ruas jalan yang besarnya
dipengaruhi oleh keadaan permukaan perkerasan yang diakibatkan oleh kerusakan yang terjadi. Data – data hasil survei kerusakan perkerasan jalan dikelompokkan
berdasarkan kelas kerusakan seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Kelas Kerusakan Jalan
Batas kerusakan Rendah
Sedang Tinggi
Kerusakan Elemen mm
Low Medium
High
Lubang Kedalaman
50 mm 50 mm
50 mm BergelombangKeriting
Penurunan 30 mm
30 mm 30 mm
Alur Penurunan
30 mm 30 mm
30 mm PenurunanAmblas
Penurunan 10 mm
10-50 mm 50 mm
Pergeseran
shoving
Penurunan 10 mm
10-50 mm 50 mm
Kerusakan tepi Lebar
0-100 mm 100 mm 200 mm Retak kulit buaya
Lebar 2 mm
2 mm 2 mm
Retak garis Lebar
2 mm 2 mm
2 mm Kegemukan aspal
- -
- Terkelupas
Sepanjang 20
20 20
jalan Sumber : Departemen Pekerjaan Umum, 1995.
Langkah – langkah untuk menghitung PCI sebagai berikut : 2.4.1.1. Menentukan densitas kerusakan
Densitas didapat dari luas kerusakan dibagi dengan luas perkerasan jalan tiap segmen kemudian dikalikan dengan 100.
xxxv
Densitas = 100
x Lp
Lk
............................................ Rumus 2.1 Dimana :
Lk : Luas kerusakan
Lp : Luas perkerasan
2.4.1.2. Mencari
deduct value
DV Mencari
deduct value
DV yang berupa grafik jenis kerusakan. Cara untuk menentukan DV yaitu dengan memasukkan persentase densitas
pada grafik masing – masing jenis kerusakan kemudian menarik garis vertikal sampai memotong tingkat kerusakan
low, medium, high
, selanjutnya ditarik garis horizontal dan akan didapat DV. Contoh grafik
yang digunakan untuk mencari nilai DV ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Sumber :
U.S. Department of Defense
, 2001
Gambar 2.2. Grafik
Deduct Value
untuk
Alligator Cracking
xxxvi
2.4.1.3. Menjumlahkan
total deduct value
Total
deduct value
yang diperoleh pada suatu segmen jalan yang ditinjau sehingga diperoleh
total deduct value
TDV.
2.4.1.4. Mencari
corrected deduct value Corrected deducted value
CDV dengan jalan memasukkan nilai DV ke grafik CDV dengan cara menarik garis vertikal pada nilai TDV sampai
memotong garis q kemudian ditarik garis horizontal. Nilai q merupakan jumlah masukan dengan DV5.
Sumber :
U.S. Department of Defense
, 2001
Gambar 2.3. Grafik
Corrected Deduct Value
2.4.1.5. Menghitung nilai kondisi perkerasan Nilai kondisi perkerasan dengan mengurangi seratus dengan nilai CDV.
Rumus untuk menghitung PCI sebagai berikut :
xxxvii
PCI = 100 – CDV ..................................... Rumus 2.2
PCI = nilai kondisi perkerasan
CDV =
Corrected Deduct Value
Nilai tersebut menunjukkan kondisi perkerasan pada segmen yang ditinjau, apakah baik, sangat baik atau bahkan buruk sekali dengan
menggunakan paramater Gambar 2.4.
2.4.1.6. Prioritas penanganan kerusakan Nilai kondisi perkerasan untuk tiap segmen yang diperoleh kemudian
dipergunakan untuk menentukan prioritas penanganan kerusakan. Untuk mengetahui nilai kondisi perkerasan keseluruhan dengan menjumlahkan
semua nilai kondisi perkerasan pada tiap segmen dan membaginya dengan total jumlah segmen.
Rata – rata PCI = PCI Tiap SegmenJumlah Segmen....Rumus 2.3 Rata – rata PCI yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam
parameter seperti Gambar 2.4.
xxxviii
FAILED VERY POOR
POOR FAIR
GOOD VERY GOOD
EXCELLENT RATING
PCI
100 85
70 55
40 25
10
Sumber :
U.S. Department of Defense
, 2001
Gambar 2.4. Indeks dan Kondisi Lapis Permukaan Jalan 2.5.
Indirect Tensile Strength
ITS
Indirect Tensile Strength
Test menggunakan prinsip pembebanan Marshall dengan 12,5 mm
wide concave loading strip
. Benda uji silinder yang dibebani kemudian dihubungkan secara pararel pada dan sepanjang bidang diameter secara
vertikal. Ini menghasilkan tegangan tarik tegak lurus terhadap arah pembebanan dan sepanjang bidang vertikal dari diameter yang secara otomatis menyebabkan
benda uji gagal atau mengalami kerusakan sepanjang diameter vertical. Alat uji ITS ditunjukkan pada Gambar 2.5.
xxxix Gambar 2.5. Alat uji
Indirect Tensile Strength
Berdasarkan beban maksimum yang bekerja pada benda uji pada saat mengalami kegagalan, ITS dihitung dengan persamaan berikut :
ITS =
t d
P .
. max
. 2
p …………………………………......……..….. Rumus 2.4
Dimana : ITS
:
Indirect Tensile Strength
kPa Pmax
: maksimal pembebanan kN t
: tinggi rata – rata benda uji m d
: diameter benda uji m
Data yang dihasilkan adalah beban maksimal pada saat benda uji mengalami kegagalan. Pembebanan dan kerusakan benda uji pada
indirect tensile strength
ditunjukkan pada gambar berikut :
xl Gambar 2.6. Pembebanan dan kerusakan benda uji pada
Indirect Tensile Strength
2.6
. Indirect Tensile Stiffness Modulus
ITSM
Indirect Tensile Stiffness Modulus Test
merupakan cara pengujian laboratorium paling konvensional untuk menghitung
stiffness modulus
campuran aspal. Menurut standar,
indirect tensile stiffness modulus test
ini merupakan tes
nondestruktif
dan telah diidentifikasi sebagai metode untuk menghitung rata – rata
stiffness modulus
dari material.
ITSM test menggunakan
Material Testing Apparatus
MATTA dengan suhu standar pengujian 30
o
C. Pengujian ini menggunakan sistem lima kali tumbukan dengan besar beban tertentu sehingga nilai koevisien variasi dari pengujian kurang
dari 5 . Alat uji ITSM ditunjukkan pada Gambar 2.7.
xli Gambar 2.7. Alat uji
Indirect Tensile Stiffness Modulus
Dengan
uniaksial sinusiodal
pembebanan berulang,
stiffness modulus
secara umum didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan maksimum dengan
regangan maksimum.
Indirect Tensile Stiffness Modulus
dalam MPa dihitung dengan persamaan berikut :
ITSM = .
27 ,
t D
L
+ n
................................................................. Rumus 2.5 Dimana :
L : nilai maksimal pembebanan vertikal N
D : rata – rata amplitudo dari deformasi horizontal yang diperoleh dari dua
atau lebih aplikasi pembebanan mm t
: rata – rata tebal benda uji mm u
:
poisson ratio
besarnya 0,35
xlii 2.7. Program Komputer BISAR
Bitumen Stress Analysis in Road
BISAR
Bitumen Stress Analysis in Road
produk Shell digunakan untuk mengestimasi ketebalan perkerasan aspal dan unbound granular layer. Program ini
menghitung
stress, strain
dan
displacement
pada tiap posisi pada multi layer sistem. Setyawan, 2003.
Beban yang bekerja adalah beban vertikal pada area yang berbentuk lingkaran. Pengaruh dari pembebanan tersebut akan dihitung dan resultan dari beban tersebut
akan digunakan untuk menghitung angka stress dan strain. Pada penghitungan ini, tiap lapisan mempunyai ketebalan yang beragam akan merespon pembebanan
tersebut sesuai dengna karakteristiknya masing – masing. Untuk setiap lapisan perkerasan data ketebalan,
modulus elastisitas
, angka
poisson ratio
harus diketahui terlebih dahulu.
BISAR menghitung besarnya
stress
dan
strain
berdasarkan beban vertikal dan tegangan vertikal yang bekerja pada satu bidang
contact area
untuk disebarkan oleh tiap lapis perkerasan. Dimana dimensi dari
contact area
tersebut dapat digambarkan sebagai satu persegi dan dua setengah lingkaran. Sebelum digunakan
sebagai
input
data, satuan beban dikonversikan menjadi kN sedangkan satuan tegangan vertikal menjadi MPa. Dari data karakteristik tiap lapisan didapat angka
stress, strain,
dan
displacement
pada setiap peninjauan posisi pada pertengahan antar lapisan dan batas antar lapisan.
Regangan tarik horisontal maksimum e
t
dan tegangan maksimum s
t
sangat berpengaruh pada bagian bawah lapisan perkerasan aspal, sedangkan
maximum
xliii
compressive stress
dan
strain
berpengaruh pada bagian atas lapis
sub grade
, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8.
Fatigue cracking
dan
critical strain
2.8. Prediksi Umur Layan N