ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMURRENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur Rencana Perkerasan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan Tol Semarang).

ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR
RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG)
Tugas Akhir

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

Diajukan oleh :
HIMAWAN KRESNA PREMANA
NIM : D 100 070 008
NIRM : 07 6 106 03010 50008

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012

i

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS PENGAR
RHADAP UMUR
ARUH KECEPATAN KENDARAAN TERH
RENCANA PER
EA
ANALITIS
RKERASAN JALAN DENGAN METODE
(STU
TUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG))
Tugas Akhir
Diaju
ajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran
an
Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal: …………..
diajukan oleh :
Himawan Kresna Premana
NIM : D 100 070 008
NIRM : 07 6 106 03010 50008
Susunan Dewan Penguji

Pertama
Pembimbing Per

Pembimbing
bing Kedua

ST, M.T., Ph.D)
(Senja Rum Harna
(H. Muslich Hartadi ST
arnaeni, ST, MT)
NIK. 815
NIK.. 795
Dewan Penguji

(Ir. Agus Riyanto SR, MT.)
NIK. 483

ii

PERNAYATAAN ORIGINALITAS
Yang bertandatangan dibawah ini, saya
Nama

: Himawan Kresna Premana

Nomor Induk/ NIRM : D 100 070 008/ 07 6 106 03010 50008
Fakultas/Jurusan

: Teknik/Teknik Sipil

Judul Tugas Akhir

: Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur
Rencana Perkerasan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi
Kasus 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 juplakan, 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, Juli 2012
Yang Menyatakan

Himawan Kresna Premana

MOTTO
Ya Allah, Tunjukilah kami jalan yang lurus, yaitu jalan orang-orang yang telah engkau
anugerahkan nikmat kepada mereka, bukan mereka yang dimurkai dan bukan pula jalan mereka
yang sesat.
( QS. Al-Fatihah 6-7 )
Allah SWT tidak akan menguji suatu kaum melebihi batas kemampuannya
(Al-Hadist)
Bekerjalah kamu seolah-olah kamu hidup selamanya, dan beribadahlah kamu seolah-olah kamu
mati esok hari. Bertawakallah kepada Allah karena dialah sebaik-baik tempat kembali.
(Al-Hadist)
Mintalah apapun yang kau minta hanya pada ALLAh, meskipun itu tali sendal yang putus.

(Al-Hadist)
Jalani hidupmu sebagaimana air mengalir. Ada dengar didengar ada lihat dilihat.
( Anonim )
Berfikirlah efisien! Maka kesuksesan ada dibelakangmu.
( Phunsuk Wangdu, 3 IDIOTS )

iii

PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini aku persembahkan kepada :
 Allah SWT Alhamdulillah atas restu-Nya

lah Tugas Akhir ini dapat terselesaikan
dengan baik.
 My luphly family, Bapak & Ibu serta

Adekku tercinta, terima kasih atas segala
dukungan baik berupa doa maupun
dukungan semangat serta materil.
 Semua sahabat-sahabat terbaikku,

 Semua saudara-saudara tercinta,
 Almamater Tercinta.

iv

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 M. Ujianto ST, MT., selaku Pembimbing Akademik.
4. Bapak Muslich Hartadi ST, M.T., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing
Utama.
5. Ibu Senja Rum Harnaeni, ST, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua.
6. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, 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 selaku Kadiv Teknik PT Jasa Marga (Persero) Cabang
semarang, terima kasih banyak karena telah kooperatif dalam memberi
data maupun informasi bermanfaat lainnya.

v

9. Bapak Sumin Siswo Dihardjo, BA dan Ibu Sayem tercinta, yang
senantiasa memberikan doa dan restu, nasehat dan bimbingan, semangat,
serta pengorbanan yang tiada henti. I love you mom, dad.
10. Adekku Rosiana Sekar Mas Tuti, terimakasih doanya ya dek, kakak
sayang adek. cepet lulus, cepet jadi guru matematika ya.
11. Teman-teman kos “Delta”: Erwin, Kempot, Davit, Aski, bang Jimmi,
terimaksih atas bantuan kalian semua.
12. Rekan- rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun
junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan
moral maupun spiritualnya.
13. Teman-teman seperjuangan: Nola, Bayu Arya, Nugroho part 2, Lilis , Dwi
wahyu Pak ogah, Agunk Sragen, Desna Kenthunk, Yudi Nyonk, dan
Nirwan Gembur, terima kasih telah melewati saat-saat bersama dalam
perjuangan TA ini dan terimakasih atas kerja samanya.

14. 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,

Penulis

vi

2012

DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... ii
MOTTO .................................................................................................................... iii
PERSEMBAHAN ................................................................................................... iv
PRAKATA .................................................................................................................v
DAFTAR ISI ........................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL .....................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xi
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ........................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv
ABSTRAKSI ...........................................................................................................xv
BAB I

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

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................7
A. Perkerasan Jalan .....................................................................................7
1. Lapis Permukaan (surface course) ....................................................7
2. Lapis Pondasi Atas (base course) .....................................................8
3. Lapis Pondasi Bawah (subbase course) ............................................8
4. Tanah Dasar (subgrade).....................................................................9
B. Kecepatan ..............................................................................................9
C. Waktu Pembebanan (loading time) .......................................................9
1. Pengertian Waktu Pembebanan (loding time) ............................. …9
2. Konsep Dasar Waktu Pembebanan (loding time) ........................ …9
D. Umur Rencana Jalan .............................................................................10

vii

BAB III LANDASAN TEORI ...............................................................................11
A. Konsep Metode Analitis .......................................................................11
B. Bisar (Bitumen Stress Analysis in Road) ..............................................12
C. Rumus-Rumus yang Digunakan ...........................................................15
1. Beban gandar standar......................................................................15
2. Kekakuan Tanah Dasar...................................................................16
3. Kekakuan Lapis Pondasi Atas (CTB) ............................................16
4. Temperatur Desain..........................................................................16
5. Kekakuan Bitumen (Sb) ................................................................17
6. Kekakuan Campuran Aspal ............................................................18
7. Prediksi Umur rencana ...................................................................19
8. Faktor Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E) .................20
9. Beban Gandar Kendaraan ...............................................................21
BAB IV METODE PENELITIAN ......................................................................23
A. Pengumpulan Data ...............................................................................23
B. Pengolahan Data ..................................................................................23
C. Lokasi Penelitian .............................................................................. ..23
D. Tahapan Penelitian ...............................................................................24
BAB V

ANALISA DAN PEMBAHASAN ..........................................................26
A. Data Susunan lapis Perkerasan Jalan Tol Semarang Seksi A ..............26
B. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen .................................................26
1. Perhitungan Temperatur design (T).................................................26
2. Perhitungan Loading Time (t) ..........................................................27
3. Perhitungan Nilai Recoverd Penetratiaon Index (PIr) ....................27
4. Perhitungan Nilai Recoverd Softening Point (SPr) .........................27
5. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (sb) ....................................28
C. Perhitungan Nilai Kekakuan Campuran Elastik (Sme)..........................29
1. Lapis Permukaan AC-Wearing Cours ............................................29
2. Lapis Permukaan AC-Binder cours................................................30
D. Perhitungan Nilai Kekakuan Lapis Berbutir (Unbound Layer)............31
1. Lapis Pondasi Atas (Base Course)...................................................31

viii

2. Lapis Pondasi Bawah (sub-base Course) ........................................32
3. Lapisan Tanah Dasar (Subgrade) ....................................................33
E. Lalu Lintas ............................................................................................35
1. Faktor Ekivalen Beban Gandar Kendaraan (E)................................35
2. Pembebanan Lalu Lintas..................................................................36
F. Perhitungan Umur Perkerasan ..............................................................37
1. Analisis Dengan Program BISAR 3.0..............................................37
2. Perhitungan Umur Pelayanan (N) ....................................................39
G. Pembahasan ..........................................................................................46
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................47
A. Kesimpulan ...........................................................................................47
B. Saran .....................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

ix

DAFTAR TABEL

Tabel I.1

Halaman
Penelitian Sejenis Sebelumnya ...............................................................5

Tabel III.1

Konfigurasi Beban Sumbu Kendaraan ................................................20

Tabel III.2

Faktor Distribusi Lajur (DL) ................................................................22

Tabel V.1

Hasil Pengujian Cement Treated Base (CTB) ......................................31

Tabel V.2

Hasil Pengujian Mutu Material Granular Kelas B ...............................32

Tabel V.3

Hasil Pemeriksaan Material Tanah Dasar ............................................32

Tabel V.4

Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan Angka Kekakuan .................33

Tabel V.5

Angka Ekivalen Beban Gandar Kendaraan .........................................34

Tabel V.6

Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011 ............35

Tabel V.7

Data LHR Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011 ...........................35

Tabel V.8

Faktor Distribusi Lajur (DL) ................................................................36

Tabel V.9

Regangan Tekan Horizontal (ε t) ..........................................................37

Tabel V.10 Regangan Tarik Vertikal (ε z) ..............................................................37
Tabel V.11 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam MSA ............42
Tabel V.12 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam Tahun ..........43

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1

Halaman
Permukaan jalan retak dan bergelombang ...........................................2

Gambar II.1

hubungan stress, strains dan loading time (Sunarjono, 2009) ...........10

Gambar III.1 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR 3.0. ....................................13
Gambar III.2 Tampilan Worksheet Program BISAR 3.0 .........................................14
Gambar III.3 Fatigue Cracking and Critical Strain ...............................................15
Gambar III.4 Sumbu Standar 8,16 ton (Sukirman, 1993) ........................................16
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian .......................................................................24
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian ........................................................................25
Gambar V.1 Susunan Konstruksi Perkerasan Jalan ...............................................26

xi

DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN

ε
ε

z

: Asphalt mix vertical strain (Micro Strain).

t

: Asphalt mix tensile strain (Micro Strain).

AASHTO

: American Association Of State Highway and Transportation
Official.

AC-Base

: (Asphalt Concrete Base), laston sebagai lapisan pondasi.

AC-BC

: (Asphalt Concrete Binder), laston sebagai lapisan pengikat.

AC-WC

: (Asphalt Concrete-Wearing Course), laston sebagai lapisan aus

Beban standar : Beban sumbu tunggal beban ganda seberat 18.000 pounds
(18,6 ton).
C

: Nilai koefisien distribusi kendaraan ringan dan berat. Adalah
angka yang digunakan untuk menyatakan besarnya kendaraan
berat dan ringan yang lewat pada lajur rencana berdasarkan
jumlah lajur dan arahnya.

CBR

: California Bearing Ratio, adalah perbandingan antara beban
yang dibutuhkan untuk penetrasi, misal tanah sebesar 0,1”
atau 0,2” dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada
penetrasi 0,1” atau 0,2” (%).

DLLAJR

: Dinas Lalu Lintas Angkutan Jalan Raya.

E

: Angka Ekivalen beban sumbu untuk jenis kendaraan adalah
angka yang

menyatakan perbandingan tingkat kerusakan

yang ditimbulkan oleh satu lintasan beban standar sumbu
tunggal seberat 8,16 ton (18.000 lb).
fr

: Rut factor, adalah konstanta yang digunakan untuk menghitung
besarnya nilai umur rencana pada kondisi deformasi. Besarnya
nilai Rut factor adalah 1,00 untuk Hot rolled asphalt, 1,56 untuk
Dense bitumen macadam, 1,37 untuk Modifie rolled asphalt, dan
1,52 untuk Modified dense bitumen macadam.

h

: Ketebalan lapisan beraspal (mm).

i

: Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun).

xii

JMF

: (Job Mix Formula), rumus perbandingan campuran hasil
rancangan campuran yang digunakan.

k

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

LHR

: (Jumlah rata-rata lalulintas kendaraan bermotor) beroda 4 atau
lebih yang dicatat selama 24 jam sehari untuk kedua jurusan.

LL

: Liquid Limit (%).

N

: Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles).

PI

: Indeks plastisitas (%).

Pi

: Nilai penetrasi aspal awal.

PIr

: Recovered penetration index.

PP

: Peraturan Pemerintah.

Sb

: Kekakuan bitumen (MPa).

Sg

: Elastic stiffness pada lapis granuler (MPa).

SKBI

: Standar Konstruksi Bangunan Indonesia.

Sme

: Kekakuan campuran elastik (MPa).

SNI

: Standar Nasional Indonesia.

SPr

: Softening Point Recovered (temperatur titik lembek) (˚C) .

Ss

: Elastic stiffness pada tanah dasar (MPa).

T

: Suhu rata-rata tahunan (˚C).

TAI

: The Asphalt Intsitute.

t

:Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis perkerasan
jalan (detik).

UR

: (Umur Rencana) Jumlah waktu dalam tahun dihitung sejak jalan
tersebut mulai dibuka sampai saat diperlukan perbaikan berat
atau dianggap perlu untuk diberi lapis permukaan yang baru.

V

: Kecepatan kendaraan (km/jam).

VB

: Volume of binder (volume aspal) (%).

VMA

: Rongga yang terdapat dalam campuran agregat (%).

xiii

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A

Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A

LAMPIRAN B

Job Mix Formula Ac-Wearing Course Dan Trial Mix Ac-Binder
Course

LAMPIRAN C

Data Cement Treated Base (CTB) Test dan Perhitungan Stifness
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 Lalu Lintas Harian Rata-Rata (LHR) Dan Kecepatan RataRata Kendaraan

LAMPIRAN H

Nomograph

LAMPIRAN I

Hasil Analisis Tegangan Dan Regangan Dengan Program Bisar

LAMPIRAN J

Surat Ijin Penelitian

LAMPIRAN K

Lembar Konsultasi Tugas Akhir

xiv

ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR
RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG)
ABSTRAKSI
Dalam merencanakan perkerasan jalan harus memenuhi beberapa faktor, salah
satunya yaitu loading time yang dipengaruhi oleh kecepatan. Material aspal yang
bersifat viscoelastic menjadikan karakteristik lapisan beraspal sangat sensitif
terhadap lama pembebanan. Oleh karena itu, pengetahuan mengenai nilai kekakuan
(stiffness) dan hubungannya dengan kecepatan kendaraan untuk mengetahui
pengaruhnya terhadap perubahan umur rencana jalan perlu dikembangkan dengan
cara melakukan sebuah penelitian simulasi tentang dampak lama pembebanan
(loading time) terhadap umur perkerasan jalan tersebut.
Data yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah data sekunder
yang diperoleh dari Dinas Jasa Marga Jawa Tengah. Data-data tersebut adalah
kecepatan rata-rata dari kendaraan, suhu udara rata-rata tahunan, lalu lintas harian
rata-rata, tebal, jenis dan karakteristik material perkerasan, dan sebagainya. Data
tersebut kemudian diolah menjadi data masukan dalam analisis menggunakan
Nottingham Design Method untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke
Program Bisar 3.0. kemudian menganalisis stress dan strain yang dipakai untuk
menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Berdasarkan hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi
kecepatan kendaraan yang melewati suatu jalan, maka umur pelayanannya (N)
semakin lama, pada kondisi fatigue cracking (retak lelah) maupun deformasi
permanen dapat dikatakan bahwa semakin tinggi kecepatan, maka daya rusak yang
ditimbulkan terhadap jalan tersebut akan lebih rendah sehingga kemampuan jalan
untuk melayani lalu lintas akan semakin lama. Untuk hubungan kecepatan
kendaraan dengan umur perkerasan jalan, dapat dirumuskan sebagai berikut, Fatigue
kritis : y = 1,824ln(x) + 122,3; Fatigue gagal : y = 1,826ln(x) + 158,2; Deformasi
kritis : y = 1,775ln(x) + 57,18; Deformasi gagal : y = 1,779ln(x) + 95,13; Dimana y
adalah umur pelayanan jalan dan x adalah kecepatan kendaraan.
Kata kunci: Loading Time, Nottingham Design Method, Umur Rencana.

xv