Bahan Perkerasan (3 SKS) Pertemuan ke-11
Bahan Perkerasan (3 SKS)
Pertemuan ke-11
Eka Faisal Nurhidayatullah, S.T., M.T.
Mata Kuliah
Pengampu
Semester
Bobot SKS
Kelas
Hari/Jam
Ruang Kelas
: Bahan Perkerasan
: Eka Faisal Nurhidatayatullah, S.T., M.T.
:V
: 3 SKS
:E
: Rabu/11.10 - 13.40 WIB
: K2-E01
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Sejarah & perspektif
AASHO (American Assoc. of State Highway
Organizations) Road Test tahun 1956 – 1962
Tujuan: "...to study the performance of
pavement structures of known thickness
under moving loads of known magnitude and
frequency.“
Lokasi: Interstate Hwy 80, Ottawa, Illinois,
USA
Investasi USD 27 juta
Objek studi: perkerasan beraspal, perkerasan
PCC, dan beberapa tipe jembatan bentang
pendek
Informastion obtained : pavement structural
design,
pavement
performance,
load
equivalencies, climate effects, and much
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Sejarah & perspektif
Performance Measurements :
The following measurements of performance were collected:
•Roughness and visual distress (both Flexible Pavement and Rigid Pavement (PCC))
•Deflections, strains, etc.
•Pavement Serviceability Index (PSI)
Perancangan Struktur Perkerasan Metode
AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
AASHO Road Test menghasilkan “hubungan-hubungan (empiris, dibantu teori-teori & data-data
praktikal) yang menunjukkan bagaimana kinerja perkerasan dipengaruhi oleh desain strukturalnya
dan pembebanan yang didukungnya”
Desain struktural direpresentasikan oleh ketebalan komponen struktural perkerasan
Pembebanan direprentasikan oleh berat dan frekuensi gandar (axle load)
Konsep Structural Number (SN)
Structural Number (SN) menggambarkan kebutuhan struktural keseluruhan (overall structural
requirement) yang diperlukan untuk mendukung pembebanan lalulintas.
SN adalah angka abstrak yang menggambarkan kekuatan struktur suatu perkerasan yang
diperlukan sebagai akibat dari kombinasi antara:
(1) daya dukung tanah,
(2) total pembebanan,
(3) tingkat layanan akhir, dan
(4) kondisi lingkungan yang dialami di lapangan
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Structural Number (SN) … (lanjutan)
SN
SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3
dikonversikan menjadi ketebalan aktual lapis-lapis
perkerasan (misal 150 mm beton aspal) menggunakan
koefisien lapisan (a) yang menggambarkan kekuatan
relatif material yang digunakan pada lapisan tersebut.
Selain koefisien lapisan, semua lapisan di bawah lapis
permukaan memiliki koefisien drainasi (m) yang
menggambarkan kehilangan kekuatan relatif pada lapisan
tersebut akibat karakteristik drainasinya dan waktu total
lapisan tsb terpapar kondisi kelembaban mendekati jenuh
(near-saturation moisture)
Koefisien drainasi (m) belum dimasukkan ke dalam persamaan yang
dibangun tahun 1972
Sering dianggap bernilai = 1.0, meski ada lapisan “quick-draining”
dapat memiliki nilai m hingga 1.4, atau hingga 0.4 untuk lapisan “slowdraining”
D1
a1
D2
a2
m2
D3
a3
m3
Perancangan Struktur Perkerasan Metode
AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Pembebanan lalulintas (traffic loading)
Persamaan-persamaan yang dihasilkan dari
AASHO Road Test
diperloleh berdasarkan
aplikasi berbagai beban menggunakan satu
macam kendaraan (truk)
Beban yang dijadikan referensi (standar) adalah
beban gandar tunggal 18 kips (80 kN)
Beban lalulintas harus dikonversikan ke dalam
beban standar tersebut Equivalent 18-kips
Single Axle Loads (ESAL)
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Dukungan Tanah Dasar (soil support)
Kinerja struktur perkerasan berkait langsung dengan sifat-sifat fisik dan kondisi tanah dasar
Metode AASHTO untuk perkerasan lentur mengasumsikan bahwa pada umumnya sifat fisik dan
kondisi tanah dasar untuk keperluan perkerasan jalan cukup diwakili oleh satu kuantitas yang
disebut Soil support value (S)
Tanah dasar dengan nilai S kecil akan berakibat pada lebih tebalnya perkerasan yang harus
digelar di atasnya
Problem terkait tanah dasar perlu perbaikan tanah utk mendukung kinerja perkerasan
Ada tanah yg sangat ekspansif, organik, resilien
ketidak seragaman daya dukung tanah yang disebabkan oleh variasi jenis dan kondisi tanah.
pemadatan tambahan oleh beban lalulintas terhadap tanah yang pemadatannya kurang
sempurna ketika dikonstruksi.dan
kesulitan pemadatan, khususnya untuk jenis tanah dengan nilai kohesi rendah (sand) dan
basah serta lempung dengan plastisitas tinggi
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
Tingkat pelayanan perkerasan (pavement serviceability) dipahami sebagai kemampuan
perkerasan untuk melayani lalulintas kendaraan berat (truk) berkecepatan tinggi.
Present Serviceability Index (PSI) berskala 0 – 5 dikembangkan selama periode
pengujian AASHO Road Test berdasarkan opini ahli (expert opinion); 0 menggambarkan
index terendah, 5 index tertinggi.
Penilaian PSI pada dasarnya merupakan penilaian kualitas berkendara (ride quality) oleh
panel ahli yang dikorelasikan dengan hasil pengukuran fisik permukaan perkerasan jalan
(misal: slope variance, rutting, pothole, dan cracking).
Kinerja perkerasan yang direpresentasikan dengan indeks tingkat pelayanan
(serviceability index) merupakan konsep dasar (basic philosophy) dari metode empiris
AASHTO
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
P0
4.2
PSI
Pt
1.5
Pf
0
Jumlah Repetisi Beban Gandar Tunggal Ekivalen (ESAL) Skala Log
Nilai PSI 4,2 dan 1,5 diperoleh dari kondisi perkerasan jalan awal dan akhir pengujian pada AASHO Road Test
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
Dari grafik PSI vs Beban lalulintas di atas:
Rasio (dalam logaritma) antara kehilangan
tingkat pelayanan pada waktu t terhadap
kehilangan tingkat pelayanan pada saat Pt = 1,5
dilambangkan dengan Gt
Hubungan antara Gt dengan jumlah repetisi
beban ESAL pada akhir waktu t (dilambangkan
dengan Wt ) dan akumulasi beban ESAL pada
saat Pt = 1,5 didefinisikan sebagai:
b merupakan suatu fungsi desain (SN) dan
variabel-variabel pembebanan (L1 dan L2) yang
mempengaruhi bentuk kurva tingkat pelayanan:
r merupakan suatu fungsi desain (SN) dan variabelvariabel pembebanan (L1 dan L2) yang menunjukkan
besarnya akumulasi beban repetisi (ESAL) yang
diharapkan terjadi pada saat Pt = 1,5:
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Rumus utama di atas hanya berlaku pada kondisi cuaca dan tanah yang serupa dengan kondisi
pada AASHO Road Test. Untuk memperhitungkan variasi kondisi cuaca di luar kondisi
pengujian, rumus tersebut dikoreksi dengan suatu Faktor Regional (R)
Untuk memperhitungkan variasi kondisi tanah di luar kondisi pengujian, rumus tersebut
dikoreksi berdasarkan kondisi dukungan tanah setempat (Si)
Setelah dikoreksi dengan kedua faktor di atas, persamaan utama yang menghubungkan antara akumulasi repetisi beban standar (sumbu
tunggal 18 kips) , Wt18, pada suatu tingkat pelayanan tertentu, Pt, dengan kebutuhan struktural keseluruhannya (SN) dengan
mempertimbangkan faktor cuaca regional (R) dan nilai daya dukung tanah (Si) menjadi:
Nilai daya dukung tanah (DDT) metode AASHTO 1986 dinyatakan dalam modulus resilien (Mr) atau korelasi dengan CBR, sedangkan
faktor regional (FR) dinyatakan dengan koefisien drainase (m), kehilangan tingkat pelayanan(ΔPSI), dan simpangan baku
keseluruhan (ZR dan So).
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Ekuivalensi beban lalulintas
Beban
lalulintas (beban gandar aktual) harus dikonversikan ke dalam beban standar
gandar tunggal 18 kips (= 80 kN = 8,2 Ton) Equivalent 18-kips Single Axle Loads
(ESAL)
Ekivalensi diperoleh dengan membandingkan besarnya repetisi beban Lx dan L18 yang
memberikan tingkat kerusakan yang sama, yaitu sebesar log Wt x / Wt18
Persamaan ekuivalensi:
Wx = banyaknya repetisi beban gandar Lx; W18= banyaknya repetisi beban gandar standar (sumbu tunggal 18 kips); Lx = beban
gandar yang dievaluasi (dalam kips), L2= kode jenis gandar (L2s = 1 [standar gandar tunggal], L2x = 1, 2, atau 3, jika gandar yg
dievaluasi berupa gandar tunggal, tandem, atau tridem. Arti notasi lain, lihat rumus-rumus sebelumnya.
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Ekuivalensi beban lalulintas
Contoh hitungan: Berapa nilai ekivalensi suatu gandar tandem dengan berat 40.000 lb
(178 KN) pada perkerasan dengan SN = 5 dan Pt = 2,5?
Jawaban: 2,08
Perhitungan:
G=
b40 =
artinya, beban akibat W18 setara dengan akibat dari
48,06% beban W40. untuk kondisi tsb.
Dengan
demikian, nilai faktor ekivaluensi gandar tersebut
(LEF) = 2,8
b18 =
Latihan Soal:
Berapa nilai ekivalensi (LEF) Truk gandar tunggal berat 8 Ton, distribusi
pembebanan depan 34 % dan belakang 66% pada perkerasan dengan SN = 3
dan Pt = 2,0?
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO
– Tahapan desain
Faktor pertumbuhan lalu lintas (Growth Factor)
Jumlah kendaraan dari tahun ke tahun akan terus bertambah
selama umur rencana karena :
Faktor perkembangan daerah
Kemampuan masyarakat membeli kendaraan dan lain-lain
Faktor ini di nyatakan dalam persen pertahun dengan
persamaan:
Dengan:
g = persentase pertumbuhan lalulintas (%)
n = umur rencana (tahun)
Indeks Tingkat Pelayanan (Present Serviceability Index)
Angka PSI diperoleh dari pengukuran kekasaran (roughness), dan
pengukuran kerusakan (distress) seperti retak – retak, amblas, alur,
dan tipe kerusakan lain selama masa pelayanan.
Roughness merupakan faktor dominan dalam menentukan
PSI
Tingkat pelayanan dibagi menjadi dua yaitu tingkat pelayanan
awal (pi) dan tingkat pelayanan akhir (pt).
Tingkat pelayanan awal berdasar AASHTO diharuskan sama atau
lebih dari 4,0. Nilai tingkat pelayanan awal (pi) yang
direkomendasikan oleh AASHTO Road Test adalah 4,2 untuk
flexibel pavement.
Angka PSI pada akhir umur rencana (pt) adalah angka yang masih
dapat diterima sebelum dilakukannya pelapisan ulang (overlay).
o Angka antara 2,5 atau 3,0 adalah yang disarankan untuk
digunakan pada jalan kelas tinggi,
o Angka 2,0 untuk jalan kelas rendah.
o Angka 1,5 dapat dapat digunakan atas dasar pertimbangan
ekonomi.
Design Serviceability Loss
ΔPSI dihitung dengan perhitungan sebagai
berikut:
ΔPSI=pi - pt
Dengan :
pi= Indeks pelayanan pada awal umur rencana
pt= Indeks pelayanan pada akhir umur rencana
Faktor – faktor yang mempengaruhi PSI dari
perkerasan :
Lalu-lintas kendaraan
Umur Jalan
Lingkungan (Tanah, Cuaca, Temperatur,
aliran air dll
Ekivalensi Beban Lalu Lintas
AASHTO menghitung angka ekivalen (Ex) sebagai
perbandingan umur perkerasan akibat beban
lalulintas standar (18 kips) terhadap umur
perkerasan akibat beban lalulintas non standar (x
kips), dan besarnya tergantung dari jenis sumbu,
indeks pelayanan akhir (pt), serta besarnya angka
structural number (SN).
Fungsi logaritma dari perbandingan antara
kehilangan tingkat pelayanan dari po sampai pt
dengan kehilangan tingkat pelayanan po = 4,2 dan
pt = 1,5 dinyatakan sebagai nilai G.
P0
4.2
PSR
Pt
1.5
Pf
0
Jumlah Repetisi Beban Gandar Tunggal Ekivalen (ESAL) Skala Log
Dengan:
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
pt = indeks pelayanan (serviceability index) akhir (pt)
Fungsi desain dan variasi beban sumbu kendaraan yang
menyatakan jumlah perkiraan banyaknya sumbu kendaraan
yang akan diperlukan sehingga permukaan perkerasan
mencapai tingkat pelayanan = 1,5 dinyatakan sebagai β.
dengan:
β
SN
Lx
L18
L 2x
1
= faktor desain dan variasi beban sumbu
= structural number
= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
= beban sumbu standar (18 kips)
= notasi konfigurasi sumbu
= sumbu tunggal ; 2 = sumbu ganda ; 3 = sumbu tripel
Dengan:
Β
= faktor desain dan variasi beban sumbu
SN
= structural number
Lx
= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L18
= beban sumbu standar (18 kips)
L 2x
= notasi konfigurasi sumbu
1
= sumbu tunggal ; 2 = sumbu ganda ;3 = sumbu tripel
Nilai faktor ESAL (LEF) dapat dihitung setelah Wx/W18 diketahui.
Sebagai contoh, LEF untuk kendaraan golongan 2 & 3 adalah sebagai
berikut:
Dengan:
LEF
= Faktor ESAL
� / �18 = Perbandingan ekivalen sumbu x terhadap sumbu standar
LEF Total = LEF depan + LEF belakang
Lalulintas Rencana
Lalulintas rencana : LHR X GF X 365
Dengan :
LHR = LHR pada awal jalan dibuka
= Growth Factor
365 = hari dalam satu tahun
Lalu Lintas Rencana
Lalulintas Rencana ESAL
Lalu lintas rencana ESAL ( 18) = Lalulintas rencana x LEF
Lalu Lintas Pada Lajur Rencana
Faktor distribusi arah ditetapkan sebesar 0,5 dan faktor
distribusi lajur sebesar 1 untuk mendapatkan lalulintas
rencana kumulatif (w18). Perhitungannya adalah sebagai
berikut:
W18=DD×DL× ( 18)
Dengan:
DD= faktor distribusi berdasarkan arah
DL= faktor distribusi berdasarkan jumlah
18 = Lalulintas Rencana ESAL kumulatis selama UR
Nilai DD biasanya ditentukan sebesar 0,5 (50%) pada
kebanyakan jalan. Pembuktian telah menunjukan bahwa
DD dapat bervariasi dari 0,3 sampai 0,7 tergantung pada
arah yang “terisi beban” dan yang “tidak terisi beban”
Standar Deviasi
Standar deviasi keseluruhan (S0) adalah gabungan simpangan
standar dari perkiraan lalulintas dan pelayanan perkerasan.
Besarnya nilai standar deviasi keseluruhan pada AASHTO ini
tergantung jenis perkerasan dan variasi lalulintas.
Kisaran standar deviasi (S0) yang disarankan untuk perkerasan lentur
adalah 0,35 – 0,45.
So = 0,30 – 0,40 : Rigid pavement
So = 0,4 – 0,5 : flexible pavement
Reliabilitas
Reliabilitas adalah nilai profitabilitas dari
kemungkinan tingkat pelayanan yang dipandang
dari sudut pemakai jalan. Dapat juga diartikan
sebagai penggabungan beberapa tingkat
kepastian pada proses perencanaan untuk
memastikan bahwa berbagai alternatif rencana
akan bertahan pada periode analisa. Tingkat
reliabilitas yang disarankan untuk berbagai
klasifikasi jalan sesuai dengan fungsinya
ditunjukan pada
Penerapan
konsep
reliability
harus
memperhatikan langkah-langkah berikut ini :
Definisikan klasifikasi fungsi jalan dan
tentukan apakah merupakan jalan perkotaan
atau jalan antar kota
Pilih tingkat reliabilitas dari rentang yang
diberikan
Deviasi Standar (So) harus dipilih mewakili
Modulus resilient tanah dasar
Karakteristik mutu tanah dasar pada perencanaan
perkerasan lentur ditentukan oleh nilai resilient
modulus (MR).
Resilient Modulus adalah nilai hubungan dinamis
antara tegangan dan regangan yang mempunyai
karakteristik nonlinear.
Dengan menggunakan persamaan dari Heukelom
and Klomp (1962) korelasi antara nilai CBR Corps
of Engineer dan nilai resilient modulus (MR)
dihitung seperti berikut:
( �)=1500×
( �)
Dengan:
Mr = Modulus Resilien
CBR = california bearing ratio
Structural Number (SN) rencana
SN (Structural number ) rencana ditentukan dengan persaan sebagai berikut :
Atau menggunakan grafik :
Dengan:
W18
ZR
S0
SN
ΔPSI
MR
= perkiraan nilai kumulatif ekivalen beban kendaraan
dari aplikasi ESAL (Equivalent Single Axle Load)
= deviasi normal yang mewakili nilai relialibilitas (R)
= gabungan kesalahan baku dari perkiraan beban
lalulintas dan kinerja suatu perkerasan jalan
= Structural number, Nilai korelasi total suatu tebal
perkerasan yang dibutuhkan
= selisih antara indeks pelayanan awal dan akhir
= resilient modulus (psi)
Ketebalan Lapis Perkerasan (D)
Wearing Course
Binder Course
Base
Subbase
Subgrade
Koefisien Drainase (m)
Definisi umum kualitas drainase :
Wearing Course
Binder Course
Base
Nilai koefisien drainase merupakan fungsi dari kualitas drainase
dan persen waktu selama setahun struktur perkerasan akan
dipengaruhi oleh kadar air yang mendekati jenuh
Subbase
Subgrade
Koefisien Kekuatan Relatif (a)
AASHTO Memberikan korelasi antara nilai koefisien kekuatan
relatif dan Modulus Resilien (MR)
Estimasi koefisien kekuatan relatif dikelompokkan ke dalam 5
kategori, diantaranya :
- Beton aspal (Asphalt concrete)
- Lapis fondasi granular (granular base)
- Lapis fondasi bawah granular (granular subbase)
- Cement-Treated Base (CTB)
- Asphalt-Treated Base (ATB)
Beton aspal (Asphalt concrete)
Lapis fondasi granular (granular base)
a2 = 0,249(log10Ebs) – 0,977
Lapis fondasi bawah granular
(granular subbase)
a2 = 0,227(log10Esb) – 0,839
Lapis fondasi bersemen
Lapis fondasi beraspal
Tebal Minimum perkerasan
Contoh Soal
Rencanakan:
Tebal perkerasan untuk jalan arteri 2 jalur umur rencana 10 tahun. Dengan data lalu lintas tahun 2011 seperti di
bawah.
CBR tanah dasar = 3,25 %
Data-data:
Kendaraan ringan (MP) 2 ton............................................................................1063 kendaraan
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton..............................................................368 kendaraan
Bus kecil (1.2) 8 ton............................................................................................. 57 kendaraan
Bus besar (1.2) 14,2 ton....................................................................................... 19 kendaraan
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton ...............................................................................427 kendaraan
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton.....................................................................................49 kendaraan
Truk (1.2.2) 26 ton.......................................................................................... 30 kendaraan
---------------------------------------------------LHR 2011 = 2012 kendaraan/hari/2 jalur
Perkembangan lalu lintas (i) : .............................................untuk 10 tahun = 6,5 %
Bahan-bahan perkerasan:
- Lapis permukaan
= Aspal beton (AC) 2500 MPa
- Lapis fondasi atas = Butiran granular CBR 70%
- Lapis fondasi bawah = Butiran granular CBR 70%
1. Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas
Besarnya pertumbuhan lalulintas telah ditetapkan sebesar 6,5 % untuk semua jenis kendaraan
selama umur rencana. Faktor Pertumbuhan lalulintas dihitung dengan persamaan :
Dengan:
g = persentase pertumbuhan lalulintas (%)
n = umur rencana (tahun)
2. Tingkat Pelayanan
Nilai tingkat pelayanan awal (Pi) yang direkomendasikan oleh AASHTO Road Test adalah. 4,2
Nilai indeks pelayanan akhir (Pt) ditetapkan berdasar volume lalulintas ADT = 2012 sebesar 2,0
Selanjutnya ΔPSI dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut:
Δ� = �−
�
=4,2−2,0=2,2
Pi = Indeks pelayanan pada awal umur rencana
Pt = Indeks pelayanan pada akhir umur rencana
3. Standar Deviasi
Untuk perkerasan lentur digunakan standar deviasi keseluruhan (So) sebesar 0,45.
4. Faktor ESAL
Nilai G dapat dilihat pada perhitungan berikut:
Dengan:
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
pt = indeks pelyanan (serviceability index) akhir (pt)
Perhitungan βx dengan mengasumsikan nilai SN= 3,65. Nilai SN digunakan untuk menghitung βx dan β18.
Contoh perhitungan βx untuk kendaraan ringan (MP) dengan berat sumbu depan 1 ton = 2,2046 Kips.
Dengan:
β = faktor desain dan variasi beban sumbu
SN = structural number
Lx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L 18= beban sumbu standar (18 kips)
L 2 = notasi konfigurasi sumbu
1 = sumbu tunggal 2 = sumbu ganda 3 = sumbu tripel
:
Hasil perhitungan nilai β18 dengan SN 3,65 adalah sebagai berikut:
Nilai Wx/W18 dapat dihitung setelah nilai G, β18, dan βx .Sebagai contoh perhitungan Wx/W18 untuk
kendaraan ringan (MP) sumbu depan 1 ton=2,2046 kips adalah sebagai berikut:
Dengan:
W = ekivalen beban sumbu standar (W= 18.000 lbs (80 kN))
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
Lx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L 18= beban sumbu standar (18 kips)
L 2 = notasi konfigurasi sumbu
1 = sumbu tunggal 2 = sumbu ganda 3 = sumbu tripel
Faktor ESAL (LEF) dapat dihitung setelah Wx/W18diketahui. Sebagai contoh, LEF untuk kendaraan ringan
(MP) sumbu depan adalah sebagai berikut:
Dengan:
LEF
= Faktor ESAL
� /�18 = perbandingan ekivalen sumbu x terhadap sumbu standar
Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu depan
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
Beban Depan
Ton
Kips
1
2,204623
1,8
3,968321
2,7
5,952481
4,8
10,58219
2,8
6,172943
5,1
11,24358
6,5
14,33005
L2
β18
βx
Wx/W18
LEF
1
1
1
1
1
1
1
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,401195
0,404924
0,414576
0,475783
0,416122
0,490671
0,587427
3941,369
484,7479
98,0899
9,068086
84,6215
7,041489
2,569496
0,000254
0,002063
0,010195
0,110277
0,011817
0,142015
0,389181
Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu belakang
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
Beban Belakang (L1)
Ton
Kips
1
2,204623
3,5
7,716179
5,3
11,6845
9,4
20,72345
5,5
12,12542
10
22,04623
19,5
42,99014
L2
β18
βx
Wx/W18
LEF
1
1
1
1
1
1
2
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,401195
0,430254
0,501648
0,977839
0,51351
1,099398
1,046799
3941,369
33,81654
5,998353
0,556113
5,140955
0,428801
0,346794
0,000254
0,029571
0,166712
1,798195
0,194516
2,332082
2,883553
Total LEF kendaraan ringan (MP) :
�
=
� � +
�� � �
�
=0,000254+0,000254=0,000507
GVW
Kips
4,409
Depan
0,000254
5,3
11,684
0,002063
0,029571
0,031634
8
17,637
0,010195
0,166712
0,176907
Bus besar (1.2) 14,2 ton
14,2
31,305
0,110277
1,798195
1,908472
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
8,3
18,298
0,011817
0,194516
0,206334
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
15,1
33,289
0,142015
2,332082
2,474098
26
57,320
0,389181
2,883553
3,272735
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Truk (1.2.2)
26 ton
(ton)
2
LEF
Belakang Lain
0,000254
5. Lalulintas Rencana ESAL
�
�
�
� �
� �
� �
�n�� �
� �� �
� �� �
=
× ×365
=1063×13,5×365=5233903
= � � � � �� �×
�
= 5233903×0,000507
=2655,881
� �
� �� �
Total
LEF
0,000507
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
LHR
2011
GF
1063
368
57
19
427
49
30
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
Lalulintas
Rencana
5233903
1812223
278804
95047
2103699
240785
145738
Faktor
ESAL
0,000507
0,031634
0,176907
1,908472
0,206334
2,474098
3,272735
Total (Wt)
Lalulintas
Rencana
ESAL
2655,881
57328,33
49322,34
181393,9
434064,1
595725,3
476962,5
1797452
ESAL
Faktor distribusi arah ditetapkan sebesar 0,5 dan faktor distribusi lajur sebesar 1 untuk
mendapatkan lalulintas rencana kumulatif (w18). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
18 = × × 18
=0,5×1×1797452=898726,2
Dengan:
DD= faktor distribusi berdasarkan arah
D L = faktor distribusi berdasarkan jumlah lajur
18= nilai kumulatif prediksi E
6. Reliabilitas
Berdasarkan Tabel untuk jalan kolektor pada
daerah rural, maka nilai reliabilitas berkisar
antara 75 – 95 %.
Dengan pendekatan nilai rencana ESAL
antara 898726,2 sesuai Tabel nilai reliabilitas
dapat ditetapkan sebesar 85 %.
Untuk nilai reliabilitas 85% sesuai pada Tabel
maka nilai ZRsebesar -1,037.
7. Modulus resilient tanah dasar
CBR rencana sebesar 3,25%. Dengan menggunakan persamaan dari Heukelom and Klomp (1962) korelasi
antara nilai CBR Corps of Engineer dan nilai resilient modulus (MR) dihitung seperti berikut:
MR ( �)=1500×
( �)
=1500×3,25
=4875 �
8. Tebal Lapis Perkerasan
Lapis Permukaan
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
Tebal Minimum Perkerasan
=
=
=
Aspal beton (AC) 2500 MPa=
362592,5 Psi
0,4
3
inch
=
=
=
=
=
=
bahan butiran (granular)
0,13
%
70
27500
psi
6
Inch
1
=
=
=
=
=
=
bahan butiran (granular)
0,13
70
%
18500
psi
6
Inch
1
Lapis Fondasi Atas
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
CBR
Modulus Elastisitas
Tebal Minimum Perkerasan
Koeisien drainase (m)
Lapis Fondasi Bawah
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
CBR
Modulus Elastisitas
Tebal Minimum Perkerasan
Koeisien drainase (m)
Beton aspal (Asphalt concrete)
Lapis fondasi granular (granular base)
a2 = 0,249(log10Ebs) – 0,977
Lapis fondasi bawah granular
(granular subbase)
a2 = 0,227(log10Esb) – 0,839
Tugas dikumpulkan awal pertemuan minggu depan!
Rencanakan:
Tebal perkerasan untuk jalan arteri 2 jalur umur rencana 12 tahun. Dengan data lalu lintas tahun 2016 seperti di
bawah.
CBR tanah dasar = 3,5 %
Data-data:
Kendaraan ringan (MP) 2 ton............................................................................1100 kendaraan
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton..............................................................370 kendaraan
Bus kecil (1.2) 8 ton............................................................................................. 52 kendaraan
Bus besar (1.2) 14,2 ton....................................................................................... 21 kendaraan
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton ...............................................................................440 kendaraan
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton.....................................................................................60 kendaraan
Truk (1.2.2) 26 ton.......................................................................................... 35 kendaraan
---------------------------------------------------LHR 2016 = 2078 kendaraan/hari/2 jalur
Perkembangan lalu lintas (g) : .............................................untuk 12 tahun = 5 %
Bahan-bahan perkerasan:
- Lapis permukaan
= Aspal beton (AC) 2000 MPa
- Lapis fondasi atas = Butiran granular CBR 70%
- Lapis fondasi bawah = Butiran granular CBR 70%
Pertemuan ke-11
Eka Faisal Nurhidayatullah, S.T., M.T.
Mata Kuliah
Pengampu
Semester
Bobot SKS
Kelas
Hari/Jam
Ruang Kelas
: Bahan Perkerasan
: Eka Faisal Nurhidatayatullah, S.T., M.T.
:V
: 3 SKS
:E
: Rabu/11.10 - 13.40 WIB
: K2-E01
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Sejarah & perspektif
AASHO (American Assoc. of State Highway
Organizations) Road Test tahun 1956 – 1962
Tujuan: "...to study the performance of
pavement structures of known thickness
under moving loads of known magnitude and
frequency.“
Lokasi: Interstate Hwy 80, Ottawa, Illinois,
USA
Investasi USD 27 juta
Objek studi: perkerasan beraspal, perkerasan
PCC, dan beberapa tipe jembatan bentang
pendek
Informastion obtained : pavement structural
design,
pavement
performance,
load
equivalencies, climate effects, and much
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Sejarah & perspektif
Performance Measurements :
The following measurements of performance were collected:
•Roughness and visual distress (both Flexible Pavement and Rigid Pavement (PCC))
•Deflections, strains, etc.
•Pavement Serviceability Index (PSI)
Perancangan Struktur Perkerasan Metode
AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
AASHO Road Test menghasilkan “hubungan-hubungan (empiris, dibantu teori-teori & data-data
praktikal) yang menunjukkan bagaimana kinerja perkerasan dipengaruhi oleh desain strukturalnya
dan pembebanan yang didukungnya”
Desain struktural direpresentasikan oleh ketebalan komponen struktural perkerasan
Pembebanan direprentasikan oleh berat dan frekuensi gandar (axle load)
Konsep Structural Number (SN)
Structural Number (SN) menggambarkan kebutuhan struktural keseluruhan (overall structural
requirement) yang diperlukan untuk mendukung pembebanan lalulintas.
SN adalah angka abstrak yang menggambarkan kekuatan struktur suatu perkerasan yang
diperlukan sebagai akibat dari kombinasi antara:
(1) daya dukung tanah,
(2) total pembebanan,
(3) tingkat layanan akhir, dan
(4) kondisi lingkungan yang dialami di lapangan
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Structural Number (SN) … (lanjutan)
SN
SN = a1D1 + a2m2D2 + a3m3D3
dikonversikan menjadi ketebalan aktual lapis-lapis
perkerasan (misal 150 mm beton aspal) menggunakan
koefisien lapisan (a) yang menggambarkan kekuatan
relatif material yang digunakan pada lapisan tersebut.
Selain koefisien lapisan, semua lapisan di bawah lapis
permukaan memiliki koefisien drainasi (m) yang
menggambarkan kehilangan kekuatan relatif pada lapisan
tersebut akibat karakteristik drainasinya dan waktu total
lapisan tsb terpapar kondisi kelembaban mendekati jenuh
(near-saturation moisture)
Koefisien drainasi (m) belum dimasukkan ke dalam persamaan yang
dibangun tahun 1972
Sering dianggap bernilai = 1.0, meski ada lapisan “quick-draining”
dapat memiliki nilai m hingga 1.4, atau hingga 0.4 untuk lapisan “slowdraining”
D1
a1
D2
a2
m2
D3
a3
m3
Perancangan Struktur Perkerasan Metode
AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Pembebanan lalulintas (traffic loading)
Persamaan-persamaan yang dihasilkan dari
AASHO Road Test
diperloleh berdasarkan
aplikasi berbagai beban menggunakan satu
macam kendaraan (truk)
Beban yang dijadikan referensi (standar) adalah
beban gandar tunggal 18 kips (80 kN)
Beban lalulintas harus dikonversikan ke dalam
beban standar tersebut Equivalent 18-kips
Single Axle Loads (ESAL)
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Dukungan Tanah Dasar (soil support)
Kinerja struktur perkerasan berkait langsung dengan sifat-sifat fisik dan kondisi tanah dasar
Metode AASHTO untuk perkerasan lentur mengasumsikan bahwa pada umumnya sifat fisik dan
kondisi tanah dasar untuk keperluan perkerasan jalan cukup diwakili oleh satu kuantitas yang
disebut Soil support value (S)
Tanah dasar dengan nilai S kecil akan berakibat pada lebih tebalnya perkerasan yang harus
digelar di atasnya
Problem terkait tanah dasar perlu perbaikan tanah utk mendukung kinerja perkerasan
Ada tanah yg sangat ekspansif, organik, resilien
ketidak seragaman daya dukung tanah yang disebabkan oleh variasi jenis dan kondisi tanah.
pemadatan tambahan oleh beban lalulintas terhadap tanah yang pemadatannya kurang
sempurna ketika dikonstruksi.dan
kesulitan pemadatan, khususnya untuk jenis tanah dengan nilai kohesi rendah (sand) dan
basah serta lempung dengan plastisitas tinggi
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
Tingkat pelayanan perkerasan (pavement serviceability) dipahami sebagai kemampuan
perkerasan untuk melayani lalulintas kendaraan berat (truk) berkecepatan tinggi.
Present Serviceability Index (PSI) berskala 0 – 5 dikembangkan selama periode
pengujian AASHO Road Test berdasarkan opini ahli (expert opinion); 0 menggambarkan
index terendah, 5 index tertinggi.
Penilaian PSI pada dasarnya merupakan penilaian kualitas berkendara (ride quality) oleh
panel ahli yang dikorelasikan dengan hasil pengukuran fisik permukaan perkerasan jalan
(misal: slope variance, rutting, pothole, dan cracking).
Kinerja perkerasan yang direpresentasikan dengan indeks tingkat pelayanan
(serviceability index) merupakan konsep dasar (basic philosophy) dari metode empiris
AASHTO
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
P0
4.2
PSI
Pt
1.5
Pf
0
Jumlah Repetisi Beban Gandar Tunggal Ekivalen (ESAL) Skala Log
Nilai PSI 4,2 dan 1,5 diperoleh dari kondisi perkerasan jalan awal dan akhir pengujian pada AASHO Road Test
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Indeks Tingkat Pelayanan (Serviceability Index)
Dari grafik PSI vs Beban lalulintas di atas:
Rasio (dalam logaritma) antara kehilangan
tingkat pelayanan pada waktu t terhadap
kehilangan tingkat pelayanan pada saat Pt = 1,5
dilambangkan dengan Gt
Hubungan antara Gt dengan jumlah repetisi
beban ESAL pada akhir waktu t (dilambangkan
dengan Wt ) dan akumulasi beban ESAL pada
saat Pt = 1,5 didefinisikan sebagai:
b merupakan suatu fungsi desain (SN) dan
variabel-variabel pembebanan (L1 dan L2) yang
mempengaruhi bentuk kurva tingkat pelayanan:
r merupakan suatu fungsi desain (SN) dan variabelvariabel pembebanan (L1 dan L2) yang menunjukkan
besarnya akumulasi beban repetisi (ESAL) yang
diharapkan terjadi pada saat Pt = 1,5:
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO 1972
– Prinsip-prinsip desain
Rumus utama di atas hanya berlaku pada kondisi cuaca dan tanah yang serupa dengan kondisi
pada AASHO Road Test. Untuk memperhitungkan variasi kondisi cuaca di luar kondisi
pengujian, rumus tersebut dikoreksi dengan suatu Faktor Regional (R)
Untuk memperhitungkan variasi kondisi tanah di luar kondisi pengujian, rumus tersebut
dikoreksi berdasarkan kondisi dukungan tanah setempat (Si)
Setelah dikoreksi dengan kedua faktor di atas, persamaan utama yang menghubungkan antara akumulasi repetisi beban standar (sumbu
tunggal 18 kips) , Wt18, pada suatu tingkat pelayanan tertentu, Pt, dengan kebutuhan struktural keseluruhannya (SN) dengan
mempertimbangkan faktor cuaca regional (R) dan nilai daya dukung tanah (Si) menjadi:
Nilai daya dukung tanah (DDT) metode AASHTO 1986 dinyatakan dalam modulus resilien (Mr) atau korelasi dengan CBR, sedangkan
faktor regional (FR) dinyatakan dengan koefisien drainase (m), kehilangan tingkat pelayanan(ΔPSI), dan simpangan baku
keseluruhan (ZR dan So).
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Ekuivalensi beban lalulintas
Beban
lalulintas (beban gandar aktual) harus dikonversikan ke dalam beban standar
gandar tunggal 18 kips (= 80 kN = 8,2 Ton) Equivalent 18-kips Single Axle Loads
(ESAL)
Ekivalensi diperoleh dengan membandingkan besarnya repetisi beban Lx dan L18 yang
memberikan tingkat kerusakan yang sama, yaitu sebesar log Wt x / Wt18
Persamaan ekuivalensi:
Wx = banyaknya repetisi beban gandar Lx; W18= banyaknya repetisi beban gandar standar (sumbu tunggal 18 kips); Lx = beban
gandar yang dievaluasi (dalam kips), L2= kode jenis gandar (L2s = 1 [standar gandar tunggal], L2x = 1, 2, atau 3, jika gandar yg
dievaluasi berupa gandar tunggal, tandem, atau tridem. Arti notasi lain, lihat rumus-rumus sebelumnya.
Perancangan Struktur Perkerasan Metode AASHTO
– Prinsip-prinsip desain
Konsep Ekuivalensi beban lalulintas
Contoh hitungan: Berapa nilai ekivalensi suatu gandar tandem dengan berat 40.000 lb
(178 KN) pada perkerasan dengan SN = 5 dan Pt = 2,5?
Jawaban: 2,08
Perhitungan:
G=
b40 =
artinya, beban akibat W18 setara dengan akibat dari
48,06% beban W40. untuk kondisi tsb.
Dengan
demikian, nilai faktor ekivaluensi gandar tersebut
(LEF) = 2,8
b18 =
Latihan Soal:
Berapa nilai ekivalensi (LEF) Truk gandar tunggal berat 8 Ton, distribusi
pembebanan depan 34 % dan belakang 66% pada perkerasan dengan SN = 3
dan Pt = 2,0?
Perancangan Struktur Perkerasan
Metode AASHTO
– Tahapan desain
Faktor pertumbuhan lalu lintas (Growth Factor)
Jumlah kendaraan dari tahun ke tahun akan terus bertambah
selama umur rencana karena :
Faktor perkembangan daerah
Kemampuan masyarakat membeli kendaraan dan lain-lain
Faktor ini di nyatakan dalam persen pertahun dengan
persamaan:
Dengan:
g = persentase pertumbuhan lalulintas (%)
n = umur rencana (tahun)
Indeks Tingkat Pelayanan (Present Serviceability Index)
Angka PSI diperoleh dari pengukuran kekasaran (roughness), dan
pengukuran kerusakan (distress) seperti retak – retak, amblas, alur,
dan tipe kerusakan lain selama masa pelayanan.
Roughness merupakan faktor dominan dalam menentukan
PSI
Tingkat pelayanan dibagi menjadi dua yaitu tingkat pelayanan
awal (pi) dan tingkat pelayanan akhir (pt).
Tingkat pelayanan awal berdasar AASHTO diharuskan sama atau
lebih dari 4,0. Nilai tingkat pelayanan awal (pi) yang
direkomendasikan oleh AASHTO Road Test adalah 4,2 untuk
flexibel pavement.
Angka PSI pada akhir umur rencana (pt) adalah angka yang masih
dapat diterima sebelum dilakukannya pelapisan ulang (overlay).
o Angka antara 2,5 atau 3,0 adalah yang disarankan untuk
digunakan pada jalan kelas tinggi,
o Angka 2,0 untuk jalan kelas rendah.
o Angka 1,5 dapat dapat digunakan atas dasar pertimbangan
ekonomi.
Design Serviceability Loss
ΔPSI dihitung dengan perhitungan sebagai
berikut:
ΔPSI=pi - pt
Dengan :
pi= Indeks pelayanan pada awal umur rencana
pt= Indeks pelayanan pada akhir umur rencana
Faktor – faktor yang mempengaruhi PSI dari
perkerasan :
Lalu-lintas kendaraan
Umur Jalan
Lingkungan (Tanah, Cuaca, Temperatur,
aliran air dll
Ekivalensi Beban Lalu Lintas
AASHTO menghitung angka ekivalen (Ex) sebagai
perbandingan umur perkerasan akibat beban
lalulintas standar (18 kips) terhadap umur
perkerasan akibat beban lalulintas non standar (x
kips), dan besarnya tergantung dari jenis sumbu,
indeks pelayanan akhir (pt), serta besarnya angka
structural number (SN).
Fungsi logaritma dari perbandingan antara
kehilangan tingkat pelayanan dari po sampai pt
dengan kehilangan tingkat pelayanan po = 4,2 dan
pt = 1,5 dinyatakan sebagai nilai G.
P0
4.2
PSR
Pt
1.5
Pf
0
Jumlah Repetisi Beban Gandar Tunggal Ekivalen (ESAL) Skala Log
Dengan:
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
pt = indeks pelayanan (serviceability index) akhir (pt)
Fungsi desain dan variasi beban sumbu kendaraan yang
menyatakan jumlah perkiraan banyaknya sumbu kendaraan
yang akan diperlukan sehingga permukaan perkerasan
mencapai tingkat pelayanan = 1,5 dinyatakan sebagai β.
dengan:
β
SN
Lx
L18
L 2x
1
= faktor desain dan variasi beban sumbu
= structural number
= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
= beban sumbu standar (18 kips)
= notasi konfigurasi sumbu
= sumbu tunggal ; 2 = sumbu ganda ; 3 = sumbu tripel
Dengan:
Β
= faktor desain dan variasi beban sumbu
SN
= structural number
Lx
= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L18
= beban sumbu standar (18 kips)
L 2x
= notasi konfigurasi sumbu
1
= sumbu tunggal ; 2 = sumbu ganda ;3 = sumbu tripel
Nilai faktor ESAL (LEF) dapat dihitung setelah Wx/W18 diketahui.
Sebagai contoh, LEF untuk kendaraan golongan 2 & 3 adalah sebagai
berikut:
Dengan:
LEF
= Faktor ESAL
� / �18 = Perbandingan ekivalen sumbu x terhadap sumbu standar
LEF Total = LEF depan + LEF belakang
Lalulintas Rencana
Lalulintas rencana : LHR X GF X 365
Dengan :
LHR = LHR pada awal jalan dibuka
= Growth Factor
365 = hari dalam satu tahun
Lalu Lintas Rencana
Lalulintas Rencana ESAL
Lalu lintas rencana ESAL ( 18) = Lalulintas rencana x LEF
Lalu Lintas Pada Lajur Rencana
Faktor distribusi arah ditetapkan sebesar 0,5 dan faktor
distribusi lajur sebesar 1 untuk mendapatkan lalulintas
rencana kumulatif (w18). Perhitungannya adalah sebagai
berikut:
W18=DD×DL× ( 18)
Dengan:
DD= faktor distribusi berdasarkan arah
DL= faktor distribusi berdasarkan jumlah
18 = Lalulintas Rencana ESAL kumulatis selama UR
Nilai DD biasanya ditentukan sebesar 0,5 (50%) pada
kebanyakan jalan. Pembuktian telah menunjukan bahwa
DD dapat bervariasi dari 0,3 sampai 0,7 tergantung pada
arah yang “terisi beban” dan yang “tidak terisi beban”
Standar Deviasi
Standar deviasi keseluruhan (S0) adalah gabungan simpangan
standar dari perkiraan lalulintas dan pelayanan perkerasan.
Besarnya nilai standar deviasi keseluruhan pada AASHTO ini
tergantung jenis perkerasan dan variasi lalulintas.
Kisaran standar deviasi (S0) yang disarankan untuk perkerasan lentur
adalah 0,35 – 0,45.
So = 0,30 – 0,40 : Rigid pavement
So = 0,4 – 0,5 : flexible pavement
Reliabilitas
Reliabilitas adalah nilai profitabilitas dari
kemungkinan tingkat pelayanan yang dipandang
dari sudut pemakai jalan. Dapat juga diartikan
sebagai penggabungan beberapa tingkat
kepastian pada proses perencanaan untuk
memastikan bahwa berbagai alternatif rencana
akan bertahan pada periode analisa. Tingkat
reliabilitas yang disarankan untuk berbagai
klasifikasi jalan sesuai dengan fungsinya
ditunjukan pada
Penerapan
konsep
reliability
harus
memperhatikan langkah-langkah berikut ini :
Definisikan klasifikasi fungsi jalan dan
tentukan apakah merupakan jalan perkotaan
atau jalan antar kota
Pilih tingkat reliabilitas dari rentang yang
diberikan
Deviasi Standar (So) harus dipilih mewakili
Modulus resilient tanah dasar
Karakteristik mutu tanah dasar pada perencanaan
perkerasan lentur ditentukan oleh nilai resilient
modulus (MR).
Resilient Modulus adalah nilai hubungan dinamis
antara tegangan dan regangan yang mempunyai
karakteristik nonlinear.
Dengan menggunakan persamaan dari Heukelom
and Klomp (1962) korelasi antara nilai CBR Corps
of Engineer dan nilai resilient modulus (MR)
dihitung seperti berikut:
( �)=1500×
( �)
Dengan:
Mr = Modulus Resilien
CBR = california bearing ratio
Structural Number (SN) rencana
SN (Structural number ) rencana ditentukan dengan persaan sebagai berikut :
Atau menggunakan grafik :
Dengan:
W18
ZR
S0
SN
ΔPSI
MR
= perkiraan nilai kumulatif ekivalen beban kendaraan
dari aplikasi ESAL (Equivalent Single Axle Load)
= deviasi normal yang mewakili nilai relialibilitas (R)
= gabungan kesalahan baku dari perkiraan beban
lalulintas dan kinerja suatu perkerasan jalan
= Structural number, Nilai korelasi total suatu tebal
perkerasan yang dibutuhkan
= selisih antara indeks pelayanan awal dan akhir
= resilient modulus (psi)
Ketebalan Lapis Perkerasan (D)
Wearing Course
Binder Course
Base
Subbase
Subgrade
Koefisien Drainase (m)
Definisi umum kualitas drainase :
Wearing Course
Binder Course
Base
Nilai koefisien drainase merupakan fungsi dari kualitas drainase
dan persen waktu selama setahun struktur perkerasan akan
dipengaruhi oleh kadar air yang mendekati jenuh
Subbase
Subgrade
Koefisien Kekuatan Relatif (a)
AASHTO Memberikan korelasi antara nilai koefisien kekuatan
relatif dan Modulus Resilien (MR)
Estimasi koefisien kekuatan relatif dikelompokkan ke dalam 5
kategori, diantaranya :
- Beton aspal (Asphalt concrete)
- Lapis fondasi granular (granular base)
- Lapis fondasi bawah granular (granular subbase)
- Cement-Treated Base (CTB)
- Asphalt-Treated Base (ATB)
Beton aspal (Asphalt concrete)
Lapis fondasi granular (granular base)
a2 = 0,249(log10Ebs) – 0,977
Lapis fondasi bawah granular
(granular subbase)
a2 = 0,227(log10Esb) – 0,839
Lapis fondasi bersemen
Lapis fondasi beraspal
Tebal Minimum perkerasan
Contoh Soal
Rencanakan:
Tebal perkerasan untuk jalan arteri 2 jalur umur rencana 10 tahun. Dengan data lalu lintas tahun 2011 seperti di
bawah.
CBR tanah dasar = 3,25 %
Data-data:
Kendaraan ringan (MP) 2 ton............................................................................1063 kendaraan
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton..............................................................368 kendaraan
Bus kecil (1.2) 8 ton............................................................................................. 57 kendaraan
Bus besar (1.2) 14,2 ton....................................................................................... 19 kendaraan
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton ...............................................................................427 kendaraan
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton.....................................................................................49 kendaraan
Truk (1.2.2) 26 ton.......................................................................................... 30 kendaraan
---------------------------------------------------LHR 2011 = 2012 kendaraan/hari/2 jalur
Perkembangan lalu lintas (i) : .............................................untuk 10 tahun = 6,5 %
Bahan-bahan perkerasan:
- Lapis permukaan
= Aspal beton (AC) 2500 MPa
- Lapis fondasi atas = Butiran granular CBR 70%
- Lapis fondasi bawah = Butiran granular CBR 70%
1. Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas
Besarnya pertumbuhan lalulintas telah ditetapkan sebesar 6,5 % untuk semua jenis kendaraan
selama umur rencana. Faktor Pertumbuhan lalulintas dihitung dengan persamaan :
Dengan:
g = persentase pertumbuhan lalulintas (%)
n = umur rencana (tahun)
2. Tingkat Pelayanan
Nilai tingkat pelayanan awal (Pi) yang direkomendasikan oleh AASHTO Road Test adalah. 4,2
Nilai indeks pelayanan akhir (Pt) ditetapkan berdasar volume lalulintas ADT = 2012 sebesar 2,0
Selanjutnya ΔPSI dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut:
Δ� = �−
�
=4,2−2,0=2,2
Pi = Indeks pelayanan pada awal umur rencana
Pt = Indeks pelayanan pada akhir umur rencana
3. Standar Deviasi
Untuk perkerasan lentur digunakan standar deviasi keseluruhan (So) sebesar 0,45.
4. Faktor ESAL
Nilai G dapat dilihat pada perhitungan berikut:
Dengan:
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
pt = indeks pelyanan (serviceability index) akhir (pt)
Perhitungan βx dengan mengasumsikan nilai SN= 3,65. Nilai SN digunakan untuk menghitung βx dan β18.
Contoh perhitungan βx untuk kendaraan ringan (MP) dengan berat sumbu depan 1 ton = 2,2046 Kips.
Dengan:
β = faktor desain dan variasi beban sumbu
SN = structural number
Lx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L 18= beban sumbu standar (18 kips)
L 2 = notasi konfigurasi sumbu
1 = sumbu tunggal 2 = sumbu ganda 3 = sumbu tripel
:
Hasil perhitungan nilai β18 dengan SN 3,65 adalah sebagai berikut:
Nilai Wx/W18 dapat dihitung setelah nilai G, β18, dan βx .Sebagai contoh perhitungan Wx/W18 untuk
kendaraan ringan (MP) sumbu depan 1 ton=2,2046 kips adalah sebagai berikut:
Dengan:
W = ekivalen beban sumbu standar (W= 18.000 lbs (80 kN))
G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan
Lx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)
L 18= beban sumbu standar (18 kips)
L 2 = notasi konfigurasi sumbu
1 = sumbu tunggal 2 = sumbu ganda 3 = sumbu tripel
Faktor ESAL (LEF) dapat dihitung setelah Wx/W18diketahui. Sebagai contoh, LEF untuk kendaraan ringan
(MP) sumbu depan adalah sebagai berikut:
Dengan:
LEF
= Faktor ESAL
� /�18 = perbandingan ekivalen sumbu x terhadap sumbu standar
Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu depan
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
Beban Depan
Ton
Kips
1
2,204623
1,8
3,968321
2,7
5,952481
4,8
10,58219
2,8
6,172943
5,1
11,24358
6,5
14,33005
L2
β18
βx
Wx/W18
LEF
1
1
1
1
1
1
1
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,401195
0,404924
0,414576
0,475783
0,416122
0,490671
0,587427
3941,369
484,7479
98,0899
9,068086
84,6215
7,041489
2,569496
0,000254
0,002063
0,010195
0,110277
0,011817
0,142015
0,389181
Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu belakang
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
Beban Belakang (L1)
Ton
Kips
1
2,204623
3,5
7,716179
5,3
11,6845
9,4
20,72345
5,5
12,12542
10
22,04623
19,5
42,99014
L2
β18
βx
Wx/W18
LEF
1
1
1
1
1
1
2
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,774888
0,401195
0,430254
0,501648
0,977839
0,51351
1,099398
1,046799
3941,369
33,81654
5,998353
0,556113
5,140955
0,428801
0,346794
0,000254
0,029571
0,166712
1,798195
0,194516
2,332082
2,883553
Total LEF kendaraan ringan (MP) :
�
=
� � +
�� � �
�
=0,000254+0,000254=0,000507
GVW
Kips
4,409
Depan
0,000254
5,3
11,684
0,002063
0,029571
0,031634
8
17,637
0,010195
0,166712
0,176907
Bus besar (1.2) 14,2 ton
14,2
31,305
0,110277
1,798195
1,908472
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
8,3
18,298
0,011817
0,194516
0,206334
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
15,1
33,289
0,142015
2,332082
2,474098
26
57,320
0,389181
2,883553
3,272735
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Truk (1.2.2)
26 ton
(ton)
2
LEF
Belakang Lain
0,000254
5. Lalulintas Rencana ESAL
�
�
�
� �
� �
� �
�n�� �
� �� �
� �� �
=
× ×365
=1063×13,5×365=5233903
= � � � � �� �×
�
= 5233903×0,000507
=2655,881
� �
� �� �
Total
LEF
0,000507
Jenis Kendaraan
Kendaraan ringan (MP) 2 ton
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton
Bus kecil (1.2) 8 ton
Bus besar (1.2) 14,2 ton
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton
Truk (1.2.2) 26 ton
LHR
2011
GF
1063
368
57
19
427
49
30
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
13,5
Lalulintas
Rencana
5233903
1812223
278804
95047
2103699
240785
145738
Faktor
ESAL
0,000507
0,031634
0,176907
1,908472
0,206334
2,474098
3,272735
Total (Wt)
Lalulintas
Rencana
ESAL
2655,881
57328,33
49322,34
181393,9
434064,1
595725,3
476962,5
1797452
ESAL
Faktor distribusi arah ditetapkan sebesar 0,5 dan faktor distribusi lajur sebesar 1 untuk
mendapatkan lalulintas rencana kumulatif (w18). Perhitungannya adalah sebagai berikut:
18 = × × 18
=0,5×1×1797452=898726,2
Dengan:
DD= faktor distribusi berdasarkan arah
D L = faktor distribusi berdasarkan jumlah lajur
18= nilai kumulatif prediksi E
6. Reliabilitas
Berdasarkan Tabel untuk jalan kolektor pada
daerah rural, maka nilai reliabilitas berkisar
antara 75 – 95 %.
Dengan pendekatan nilai rencana ESAL
antara 898726,2 sesuai Tabel nilai reliabilitas
dapat ditetapkan sebesar 85 %.
Untuk nilai reliabilitas 85% sesuai pada Tabel
maka nilai ZRsebesar -1,037.
7. Modulus resilient tanah dasar
CBR rencana sebesar 3,25%. Dengan menggunakan persamaan dari Heukelom and Klomp (1962) korelasi
antara nilai CBR Corps of Engineer dan nilai resilient modulus (MR) dihitung seperti berikut:
MR ( �)=1500×
( �)
=1500×3,25
=4875 �
8. Tebal Lapis Perkerasan
Lapis Permukaan
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
Tebal Minimum Perkerasan
=
=
=
Aspal beton (AC) 2500 MPa=
362592,5 Psi
0,4
3
inch
=
=
=
=
=
=
bahan butiran (granular)
0,13
%
70
27500
psi
6
Inch
1
=
=
=
=
=
=
bahan butiran (granular)
0,13
70
%
18500
psi
6
Inch
1
Lapis Fondasi Atas
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
CBR
Modulus Elastisitas
Tebal Minimum Perkerasan
Koeisien drainase (m)
Lapis Fondasi Bawah
Jenis Lapisan
Koeisien kekuatan relatif
CBR
Modulus Elastisitas
Tebal Minimum Perkerasan
Koeisien drainase (m)
Beton aspal (Asphalt concrete)
Lapis fondasi granular (granular base)
a2 = 0,249(log10Ebs) – 0,977
Lapis fondasi bawah granular
(granular subbase)
a2 = 0,227(log10Esb) – 0,839
Tugas dikumpulkan awal pertemuan minggu depan!
Rencanakan:
Tebal perkerasan untuk jalan arteri 2 jalur umur rencana 12 tahun. Dengan data lalu lintas tahun 2016 seperti di
bawah.
CBR tanah dasar = 3,5 %
Data-data:
Kendaraan ringan (MP) 2 ton............................................................................1100 kendaraan
Kendaraan sedang (Angkutan) 5,3 ton..............................................................370 kendaraan
Bus kecil (1.2) 8 ton............................................................................................. 52 kendaraan
Bus besar (1.2) 14,2 ton....................................................................................... 21 kendaraan
Truk Ringan (1.2L) 8,3 ton ...............................................................................440 kendaraan
Truk Berat (1.2H) 15,1 ton.....................................................................................60 kendaraan
Truk (1.2.2) 26 ton.......................................................................................... 35 kendaraan
---------------------------------------------------LHR 2016 = 2078 kendaraan/hari/2 jalur
Perkembangan lalu lintas (g) : .............................................untuk 12 tahun = 5 %
Bahan-bahan perkerasan:
- Lapis permukaan
= Aspal beton (AC) 2000 MPa
- Lapis fondasi atas = Butiran granular CBR 70%
- Lapis fondasi bawah = Butiran granular CBR 70%