ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN Analisis Pengaruh Rekatan Antar Lapis Perkerasan Terhadap Umur Rencana Perkerasan Jalan Dengan Menggunakan Metode Analitis (Studi Kasus : Ruas Jalan Tol Semara

ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN
TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh :
NIRWAN DHIARSO
NIM : D 100 070 013
NIRM : 07 06 03010 50013

PROGAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN
TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)

Tugas Akhir
Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran
Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal 4 Oktober 2012
diajukan oleh :
Nirwan Dhiarso
NIM : D 100 070 013
NIRM : 07 06 03010 50013
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Pertama

Pembimbing Kedua

(Senja Rum Harnaeni, ST, MT)
NIK. 795

(Muslich Hartadi Sutanto,Ph.D)
NIK. 851
Dewana Penguji

(Ir. H. Sri Widodo, MT.)
NIK. 542
Tugas Akhir ini diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.
Mengetahui,

Menyetujui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil

(Ir. H. Suhendro Trinugroho, MT.)
NIK. 732

PRAKATA
Assalammu’allaikum Wr.Wb.
Puji dan syukur Penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya, tak lupa sholawat serta salam
kepada junjunganku Nabi Besar Muhammmad SAW, sehingga penyusunan
Tugas Akhir ini dapat selesai sebagaimana yang diharapkan.
Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan program pendidikan Sarjana Strata I pada Program Studi
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
mempunyai arti penting, dengan harapan mahasiswa terbiasa berpikir kritis,
objektif dan rasional. Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan
dari berbagai pihak.
Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan dari berbagai
pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Agus Riyanto,SR, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan
Program Studi Teknik Sipil Fakultas

Teknik

Universitas

Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Suwardi, M.T., selaku Pembimbing Akademik.
4. Bapak Muslich Hartadi Sutanto ST, M.T., Ph.D selaku Dosen
Pembimbing Utama.
5. Ibu Senja Rum Harnaeni, ST, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua.
6. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Penguji.
7. Seluruh Staf dan Dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas segala
pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
8. Bapak Charles Lendra selaku Kabag bagian operasi PT. Jasa Marga
(PERSERO) cabang Semarang, terima kasih banyak karena telah

kooperatif dalam memberi data maupun informasi bermanfaat lainnya.
9. Alm.Bapak dan Ibu tercinta, yang senantiasa memberikan doa dan
restu, nasehat dan bimbingan, semangat, serta pengorbanan yang tiada
henti.
10. Kekasih tercinta Liya Anissa yang selalu memberikan dorongan dan
semangat yang tiada henti, menemani disaat duka maupun bahagia
dalam tangis dan tawa demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.

11. Rekan- rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun
junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan
moral maupun spiritualnya.
12. Teman-teman ACC 2007: Pak Ogah, Kenthung, Nyonk, Bayok,
Kluntunx, terima kasih telah melewati saat-saat bersama dalam suka
dan sedih, masa-masa itu tidak akan tergantikan oleh apapun. Teman
seperjuangan dalam Proyek Bisar 3.0, Nola, Nugroho Himawan, dan
Lilis terimakasih atas kerja samanya.
13. Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun
spirituil sehingga terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini, yang
tidak dapat Penyusun sebutkan satu persatu, bantuan baik moril maupun
spirituil sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Penulis

menyadari,

bahwa

ini

masih

jauh

dari

sempurna. Oleh

karena itu segala koreksi dan saran yang bersifat membangun Penyusun harapkan
guna penyempurnaan Tugas Akhir ini. Besar harapan Penyusun semoga Tugas
Akhir ini bermanfaat bagi Penyusun dan Pembaca. Amin yaa robbal alamin.
Wassalamualaikum Wr. Wb.

Surakarta, Oktober 2012

Penulis

PERNYATAAN ORIGINALITAS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya :

Nama

: Nola Riwibowo

NIM

: D 100 070 005

Fakultas/Jurusan: Teknik/Teknik Sipil
Jenis

: Skripsi

Judul

: Analisis pengaruh rekatan antar lapis perkerasan terhadap
umur rencana perkerasan jalan dengan menggunakan
metode analitis (studi kasus : ruas jalan tol semarang)

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang saya buat dan

serahkan ini, merupakan hasil karya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan
ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila
dikemudian hari dan atau dapat dibuktikan bahwa skripsi ini hasil jiplakan, maka
saya bersedia menerima sanksi apapun dari Program Studi Teknik Sipil Fakultas
Teknik dan atau gelar dan ijazah yang diberikan Universitas Muhammadiyah
Surakarta batal saya terima.

Surakarta, Oktober 2012
Yang Menyatakan

(Nirwam Dhiarso)

Motto

“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang
demikian itu sangat berat kecuali bagi orang – orang yang khusu”.
(QS.Al Baqarah 45)
“sesungguhnya orang-orang yang kafir yang menghalang-halangi manusia
dari jalan Allah SWT, benar-benar sesat sejauh-jauhnya”.
(AN-Nisaa’ :167)

“Orang yang lamban tapi berhati-hati akan mencapai sebagian cita-citanya,
sementara orang yang tidak sabar dan terburu-buru akan lebih sering gagal
lagi.”
(Anonim)
Orang harus cukup tegar untuk memaafkan kesalahan,cukup pintar untuk
belajar dari kesalahan dan cukup kuat untuk mengoreksi kesalahan.
(John Maxwell)
Segalanya dimulai dari dalam pikiran. Jika Anda berpikir kalah, maka
Anda akan kalah cepat atau lambat. Sang pemenang adalah orang yang
berfikir bahwa dia pasti menang. Untuk itu yakinlah dan percaya diri.
(Napoleon Hill)
Imagination is more important that knowledge. Knowledge is limited.
Imagination encircles the world.
(Albert Einstein)
“Cobaan takkan pernah ada akhirnya akan tetapi bila ada niat dan doa semua
pasti ada jalan keluarnya, Berjuanglah dan gapailah mimpimu”
(Ayah)
“Dalam setiap kekurangan pasti ada kelebihan tetaplah bersyukur dengan
apa yang di berikan Tuhan kepada kita.”
(Ibu)

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir ini aku persembahkan kepada :
Allah SWT Alhamdulillah atas restu-Nya lah Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Alm. Bapak & Ibu serta Kakak-kakakku tercinta, terima kasih atas
segala dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta
materil.
Kekasih tercinta, terimaskih atas segala dukungan semangat dan
doanya guna terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Semua orang - orang yang mendukung dibelakangku. Terima kasih
atas semua doa dan dukungannya.
Semua sahabat-sahabat terbaikku
Almamater Tercinta.

DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii

MOTTO.............................................................................................................. iii
PERSEMBAHAN .............................................................................................. iv
PRAKATA ......................................................................................................... v
DAFTAR ISI ................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ........................................ xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi
ABSTRAKSI .................................................................................................. xvii
BAB I

PENDAHULUAN .............................................................................. 1
A. Latar Belakang ................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah .......................................................................... 3
C. Batasan Masalah ............................................................................. 3
D. Tujuan Penelitian ............................................................................ 4
E. Manfaat Penelitian .......................................................................... 4
F. Keaslian Tugas Akhir ..................................................................... 4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 9
A. Perkerasan Jalan ............................................................................. 9
B. Konstruksi Perkerasan Lentur ......................................................... 9
1. Lapis permukaan (surface course) ............................................ 10
2. Lapis pondasi atas (base course) .............................................. 11
3. Lapis pondasi bawah (subbase course ...................................... 11
4. Tanah dasar (subgrade) ............................................................. 12
C. Pengaruh Rekatan antar lapis perkerasan ...................................... 12
D. Umur Rencana .............................................................................. 13
E. Penelitian Sejenis ......................................................................... 14

BAB III LANDASAN TEORI ......................................................................... 15
A. Konsep Metode Analitis10 ............................................................ 15
B. Parameter Retak Lelah (Fatigue Cracking) dan Deformasi Permanen
...................................................................................................... 16
C. Parameter Analisis Perkerasan Jalan .............................................. 17
1.

Temperature desain ................................................................ 17

2.

Beban gandar standard ........................................................... 17

3.

Kekakuan tanah dasar (Ss) dan Material Berbutir (Sg) ............ 18

4.

Kekakuan Lapis Pondasi Atas ................................................ 19

5.

Kekakuan Bitumen ................................................................. 19

6.

Kekakuan campuran elastik ................................................... 21

7.

Rekatan antar lapis perkerasan ............................................... 22

8.

Prediksi Umur Pelayanan ........................................................ 24

9.

Faktor Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E) ........... 25

10. Beban Gandar Kendaraan ....................................................... 27
D. Bisar 3.0 ........................................................................................ 28
BAB IV METODE PENELITIAN .................................................................. 31
A. Lokasi Penelitian .......................................................................... 31
B. Tahap Penelitian ........................................................................... 32
BAB V

ANALISA DAN PEMBAHASAN ..................................................... 34
A. Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A (Krapyak-Jatingaleh)
Stationing 2+400 s/d 3+860 ........................................................... 34
B. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb) ..................................... 34
1. Perhitungan Temperature Design (T) ........................................ 34
2. Perhitungan Loading Time (t).................................................... 35
3. Perhitungan nilai Recovered Penetration Index (PIr) ................ 35
4. Perhitungan Nilai Recovered Softening Point (SPr) .................. 36
5. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb) ............................... 36
C. Perhitungan Nilai Kekakuan Campuran Elastik (Sme)..................... 38
1. Lapis Permukaan AC-Wearing Course ...................................... 38
a. Kriteria Fatigue Cracking .................................................. 39

b. Kriteria Deformasi ............................................................. 39
2. Lapis Permukaan AC-Binder Course ........................................ 39
a. Kriteria Fatigue Cracking .................................................. 40
b. Kriteria Deformasi ............................................................. 40
3. Lapis Pondasi Atas (Base Course) ............................................ 41
4. Lapis Pondasi Bawah (Sub-base Course) ................................. 41
5. Lapisan Tanah Dasar (Subgrade) ............................................. 42
D. Lalu Lintas .................................................................................... 43
1. Faktor Ekivalen beban gandar Kendaraan (E)............................ 43
2. Pembebanan Lalu Lintas ........................................................... 44
E. Variasi modulus reaksi geser (Ks) ................................................. 46
1. Full slip .................................................................................... 46
a. Ks : 0,00001 MPa/mm .......................................................... 46
b. Ks : 0,01 MPa/mm ................................................................ 46
2. Intermediate case ...................................................................... 47
a. Ks : 0, 1 MPa/mm ................................................................. 47
b. Ks : 1 MPa/mm ..................................................................... 47
c. Ks : 10 MPa/mm ................................................................... 47
3. Approximately full bonding ...................................................... 47
a. Ks : 100 MPa/mm ................................................................. 47
b. Ks : 100000 MPa/mm ........................................................... 48
F. Perhitungan Umur Pelayanan ........................................................ 49
a. Kondisi fatigue cracking ..................................................... 49
b. Kondisi deformasi permanen ................................................ 51
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 63
A. Kesimpulan ................................................................................... 63
B. Saran ............................................................................................. 63
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel I.1

Halaman
Perbedaan dan persamaan penelitian sejenis sebelumnya ................. 5

Tabel III.1

Konfigurasi beban sumbu kendaraan ............................................ 26

Tabel III.2

Faktor Distribusi Lajur (DL) .......................................................... 27

Tabel V.1

Hasil uji penetrasi aspal (Jenis aspal : Asphalt shell). ..................... 35

Tabel V.2

Hasil Pengujian sifat-sifat campuran aspal AC-Wearing Course ... 38

Tabel V.3

Hasil Pengujian sifat-sifat campuran aspal AC-Binder Course. ...... 40

Tabel V.4

Hasil Pengujian Concrete Treated Base (CTB) (Dimensi benda uji

(silinder) : 15 cm x 30 cm) ................................................................................. 41
Tabel V.5

Hasil Pengujian mutu material granular kelas B ............................ 42

Tabel V.6

Hasil Pemeriksaan Material Tanah Dasar ...................................... 42

Tabel V.7

Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan ....................................... 43

Tabel V.8

Angka Ekivalen Beban Gandar Kendaraan ................................... 44

Tabel V.9

Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011........ 45

Tabel V.10 Tabel Koefisien Distribusi Kendaraan (DD) ................................... 45
Tabel V.11 Faktor Distribusi Lajur (DL) .......................................................... 45
Tabel V.12 Perhitungan kumulatif beban gandar standar ................................. 46
Tabel V.13 Regangan Tekan Horizontal (εt) .................................................... 48
Tabel V.14 Regangan Tarik Vertikal (εz) ......................................................... 49
Tabel V.15 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat
& prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 10 cm ............................................ 53
Tabel V.16 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat
& prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 5 cm .............................................. 53
Tabel V.17 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan variasi di tack coat
& prime coat (Layer 1-2 & 2-3) kedalaman 65 cm. ............................................ 54
Tabel V.18 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di
prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 10 cm ............................................. 54
Tabel V.19 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di
prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 5 cm ............................................... 55

Tabel V.20 Rekapitulasi Hasil Perhitungan umur pelayanan dengan variasi di
prime coat (Layer 2-3) tinjauan kedalaman 65 cm ........................ 55
DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1

Halaman
Susunan Konstruksi Perkerasan Lentur ....................................... 10

Gambar II.2

Model kerusakan perkerasan jalan .............................................. 12

Gambar III.1 Regangan Horizontal dan Vertikal ............................................. 16
Gambar III.2 Sumbu standar 8,16 ton .............................................................. 18
Gambar III.3 Nomograph kekakuan bitumen ................................................... 21
Gambar III.4 Rekatan antar lapis perkerasan pada perkerasan jalan ................. 22
Gambar III.5 Tampilan worksheet Program BISAR 3.0. ................................... 28
Gambar III.6 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR 3.0. .............................. 29
Gambar III.7 Fatigue cracking and critical strain ........................................... 30
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian ................................................................ 31
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian ................................................................. 33
Gambar V.1 Susunan konstruksi perkerasan jalan ........................................... 34

DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN
εz

: Regangan Tarik Vertikal.

εt

: Regangan tekan horizontal.

AK

: shear spring compliance

Beban standar

: Beban sumbu tunggal.

CBR

: California Bearing Ratio

ESAL

: Equivalent Standard Axles Loads

fr

: Rut factor

h

: Ketebalan lapisan beraspal

i

: Tingkat pertumbuhan lalulintas

k

: Konstanta retak lelah 46,82 untuk kondisi kritis dan 46,06
untuk kondisi kegagalan.

LDM

: Load Design Method.

Ks

: Modulus Reaksi Geser.

LHR

: Lalu lintas Harian Rata-rata.

N

: Umur pelayanan perkerasan jalan.

NDM

: Nottingham Design Method.

PI

: Indeks plastisitas.

Pi

: Nilai penetrasi aspal awal.

PIr

: Recovered penetration index.

Sb

: Kekakuan bitumen.

Sg

: Elastic stiffness pada lapis granuler.

Sme

: Kekakuan campuran elastic.

SPr

: Softening Point Recovered.

SPDM

: Shell Pavement Design Method.

Ss

: Elastic stiffness.

T

: Suhu rata-rata tahunan.

t

:Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis
perkerasan jalan

TRL

: Transport Research Laboratory

V

: Kecepatan kendaraan.

VB

: Volume of binder.

VMA

: Rongga yang terdapat dalam campuran agregat.

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A

Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A Sta 2+400 s/d 3+860

Lampiran B

Job Mix Formula AC-Wearing Course dan Trial Mix AC-Bindetr
Course

Lampiran C

Data Concrete Treated Base (CTB) Test dan Perhitungan Stiffness
CTB dengan Nomograph Bina Marga 2002

Lampiran D

Data Granular Backfill Test)

Lampiran E

Data Subgrade Test

Lampiran F

Data Penetrasi dan Titik Lembek Aspal

Lampiran G

Data Lalulintas Harian Rata-rata (LHR) dan Kecepatan Rata-rata
Kendaraan

Lampiran H

Nomograph van der Poel dan Bina Marga 2002

Lampiran I

Data Hasil Analisis Tegangan dan Regangan dengan Program Bisar
3.0

Lampiran J

Lembar konsultasi Tugas Akhir.

ANALISIS PENGARUH REKATAN ANTAR LAPIS PERKERASAN
TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN TOL SEMARANG)
ABSTRAKSI

Perkerasan Lentur (Flexible Pavement) adalah perkerasan yang
menggunakan aspal sebagai perekat. Kondisi rekatan antar lapis perkerasan adalah
faktor yang sangat berpengaruh terhadap umur rencana perkerasan jalan karena
pada tiap lapis perkerasan tidak selalu tercapai kondisi full bond, terdapat
beberapa kerusakan perkerasan terkait dengan kondisi ikatan yang tidak penuh.
Pada penelitian ini ruas jalan yang akan menjadi objek adalah ruas jalan tol
Semarang seksi A (Krapyak-Jatingaleh) yang menggunakan perkerasan lentur
(Flexible Pavement). Dengan menggunakan tiga variasi modulus reaksi geser (Ks)
yaitu Full slip (Ks ≤ 0,01MPa/mm), Intermediate case (0,01 MPa/mm < Ks < 100
MPa/mm), approximately full bonding (Ks ≥ 100 MPa/mm).
Dalam perhitungan umur rencana perkerasan jalan pada penelitian ini
digunakan metode Nottingham Design Method dengan bantuan program software
BISAR 3.0 dan data-data pendukung seperti data lalu lintas harian rata-rata
(LHR), data CBR, data temperature tahunan rata-rata, data geometrik jalan, dan
lain sebagainya di peroleh dari PT. Jasa Marga cabang Semarang. Data-data yang
sudah terkumpul kemudian dianalisis untuk mencari untuk mencari nilai yang
dibutuhkan sebagai input ke Program Bisar 3.0. Output dari Program Bisar 3.0.
yaitu nilai strain untuk kondisi fatigue cracking (εt) dan deformasi permanen (εz)
yang dipakai untuk menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Dari hasil analisis menunjukkan bahwa pengaruh rekatan antar lapis
perkerasan adalah faktor yang sangatlah penting pada perancangan desain
perkerasan jalan untuk mendapatkan umur pelayanan yang maksimal. Bila kondisi
rekatan antar lapis perkerasan full slip terjadi di tack coat dan prime coat (layer 12 & 2-3) pada kondisi fatigue cracking maka akan menurunkan umur rencana
sekitar 99% dari keadaan terikat penuh dan pada kondisi deformasi akan terjadi
penurunan sekitar 22% pada kondisi kritis dan sekitar 14% pada kondisi gagal.
Bila full slip hanya terjadi pada prime coat (layer 2-3), umur rencana pada kondisi
fatigue cracking turun sekitar 99% bila ditinjau dari kedalaman 10 cm dan bila
ditinjau dari kedalaman 5 cm umur rencana mengalami penurunan sekitar 59%.
Apabila ditinjau pada kondisi deformasi akan terjadi penurunan sekitar 21% pada
kondisi kritis dan sekitar 14% pada kondisi gagal.
Kata kunci : Rekatan antar lapis perkerasan, Nottingham Design Method, BISAR
3.0.