30 Nd = jumlah repetisi beban
ε
c
= regangan tekan pada bagian bawah lapis pondasi bawah
Model Rutting Shell Pavement Design Manual Berdasarkan hasil AASHTO road test, manual perencanaan
perkerasan Shell mengembangkan persamaan sebagai berikut: Nd = 6,15 x 10
17
ε
c 4
..................................2.7 Nd = jumlah repetisi beban
ε
c
= regangan tekan pada bagian bawah lapis pondasi bawah
Model Rutting Finn et al Finn et al mengembangkan model rutting ini untuk perkerasan lentur
dengan menggunakan jumlah repetisi beban 18-kip ESAL, tegangan tekan vertikal, dan defleksi permukaan sebagai berikut :
Lapisan AC 152 mm 6 inch Log RR = -5,617 + 4,343 log d
– 0,16 log N
18
– log 1.118 σ
c
......................................................2.8 -
Lapisan AC 152 mm 6 inch Log RR = -1,173 + 0,717 log d
– 0,658 log N
18
– log0,666 σ
c
.......................................................2.9 d
= defleksi permukaan,mils 10
-3
in N
18
=nilai ekivalen dari 18-kips beban sumbu tunggal σ
c
= tegangan tekan vertikal pada pertemuan AC dan subbase atau subgrade
II.7 PROGRAM KENPAVE
DAN METODE
MANUAL DESAIN
PERKERASAN JALAN No.22.2KPTSDb2012
Universitas Sumatera Utara
31
II.7.1. 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
[4]
. 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. II.7.2. 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.
Universitas Sumatera Utara
32 Gambar 2.5 Tampilan Awal Kenpave
II.7.2.1. Menu-menu pada Program Kenpave
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 data file
yang dibuat, dapat mengetikkan nama direktori mis C:\ABC\ di kotak jalur data
Universitas Sumatera Utara
33 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 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.
Editor Menu editor digunakan untuk memeriksa, mengedit dan cetak data file
Layernip dan Slabsinp Kedua menu ini digunakan untuk membuat data file sebelum Kenlayer atau
Kenslabs dapat dijalankan 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\ LGRAPH atau SGRAPH
Menu ini dapat digunakan untuk menampilkan grafik rencana dan penampang perkerasan dengan beberapa informasi tentang input dan output
Contour Menu ini berguna untuk plot kontur tekanan atau momen dalam arah x atau y,
menu ini digunakan untuk perkerasan kaku.
Universitas Sumatera Utara
34 II.7.3. Program Kenlayer
Program Kenlayer 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 jenis sumbu roda, yaitu sumbu roda tunggal, roda ganda, sumbu tandem dan sumbu triple.
Program 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
[14]
. II.7.3.1 Menu-Menu Pada Layerinp Pogram Kenlayer
Gambar 2.6 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.
Universitas Sumatera Utara
35 Gambar 2.6. Tampilan Layar Layerinp
Menu-menu yang ada di dalam Layerinp adalah: a.
File Menu ini untuk memilih file yang akan diinput. New untuk file baru dan
Old untuk file yang sudah ada. b.
General Dalam menu general terdapat beberapa menu yang harus diinput yaitu :
Title : Judul dari analisa
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.
Universitas Sumatera Utara
36 Gambar 2.7 Tampilan Menu General
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.
DEL : Akurasi hasil analisa. Standar akuras 0.001
NL : Jumlah layerlapis, maksimum 19 lapisan
NZ : 1 untuk vertikal displacement, 5 untuk vertikal
displacement dan nilai regangan, 9 untuk vertikal displacement, nilai regangan dan tegangan
NBOND :
1 jika
antar semua
lapisan saling
berhubunganterikat, 2 jika tiap antar lapisan tidak terikat atau gaya geser diabaikan
Universitas Sumatera Utara
37 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 c.
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 2.8. Tampilan layar Zcoord
Universitas Sumatera Utara
38 d.
Layer Jumlah layer yang ada dalam menu ini sama dengan jumlah NL pada menu
general. TH adalah tebal tiap layer lap is. PR adalah Poisson‟s Ratio tiap layer.
Gambar 2.9. Tampilan Layar Layer e.
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
Universitas Sumatera Utara
39 Gambar 2.10. Tampilan Layar Interface
f. 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 2.11. Gambar Layer Modulli
Universitas Sumatera Utara
40 g.
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.
II.7.4. 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 KNlbs, data tekanan ban q Kpapsi. Data jarak anatara roda ganda d cm inch dan data jari-jari bidang
kontak a cminch. Pada penelitian ini digunakan data kondisi beban berdasarkan data yang digunakan di Indonesia
[8]
sebagai berikut : o
Beban kendaraan sumbu standar 18.000 pon8,16 ton o
Tekanan roda satu ban 0,55 Mpa = 5,5 kgcm
2
Universitas Sumatera Utara
41 o
Jari-jari bidang kontak 110 mm atau 11 cm o
Jarak antar masing-masing sumbu roda ganda = 33 cm
Gambar 2.12. Sumbu standar ekivalen di Indonesia
Sumber : Silvia Sukirman 1993 II.7.5. 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. II.7.6. Tahapan Evaluasi Menggunakan Program Kenpave
Tahapan perhitungan evaluasi tebal perkerasan dengan metode Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2KPTSDb2012 dengan menggunakan program
Kenpave adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
42 1.
Menentukan data struktur perkerasan yaitu modulus elastisitas, poisson ratio, dan tebal perkerasan berdasarkan perencanaan menggunakan metode Manual
Desain Perkerasan Jalan No.22.2KPTSDb2012 2.
Hitung parameter dengan menggunakan teori sistem lapis banyak program Kenpave sehingga diperoleh hasil tegangan dan regangan yang terjadi pada
struktur perkerasan 3.
Nilai regangan tarik horizontal di bawah lapis permukaan perkerasan dapat digunakan untuk mengetahui jumlah repetisi beban N
f
dan nilai regangan di bawah lapis pondasi bawah atau permukaan tanah dasar dapat digunakan
untuk mengetahui N
d
4. Periksa nilai N
f
dan N
d
dengan N
rencana
yang telah direncanakan 5.
Jika nilai N
f
atau N
d
lebih besar dari nilai N
rencana
maka tebal perkerasan yang dihasilkan melalui metode perencanaan Manual Desain Perkerasan Jalan
No.22.2KPTSDb2012 mampu menahan beban lalu lintas sesuai dengan yang direncanakan
6. Jika nilai N
f
atau N
d
lebih kecil dari N
rencana
maka tebal perkerasan metode Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2KPTSDb2012 tidak mampu
menahan beban lalu lintas yang direncanakan berdasarkan teori sisitem lapis banyak program Kenpave.
II.8. METODE