ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIALBERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN Analisis Pengaruh Kondisi Pondasi Material Berbutir Terhadap Umur Pelayanan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan Pantura Ruas Rembang–Bulu).
ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL
BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN
DENGAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN PANTURA RUAS REMBANG–BULU)
Tugas Akhir
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
Desnata Pramida Giri
NIM : D 100 070 009
NIRM : 07 6 106 03010 50009
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
MOTTO
”Jangan pernah takut dengan apapun yang kamu hadapi selama kamu
benar, sebab jalan kebebnaran adalah jalan menuju Tuhan”
(Ibuku Tersayang)
“Doa, disiplin dan tepat waktu, adalah kunci meraih sukses”
(Ayahku Tersayang)
“Hendaklah kamu saling mengasihi sebagai saudara, dan saling
mendahului dalam member hormat”
(Roma 12:10)
"Jika cinta itu penting maka pentingkanlah dia, jika mencintai itu penting
cintailah dia”
(Mario Teguh)
“Jangan pernah sedih, karena kau telah mencintaiku. Jangan pernah
sedih, karena kau telah kehilangan aku. Jangan pernah sedih, karena kau
tak sanggup melupakan aku. Maka jangan menangis, saat aku
meninggalkanmu. Dan ingatlah waktu-waktu terbaik yang pernah kita lalui.
Maka kau akan bangga karena kau mengenalku, karena aku hanyalah
batu pijakan bagimu saat kau ingin melompat lebih tinggi”.
(dari. Mata Ayahku)
PERSEMBAHAN
Tugas akhir ini aku persembahkan kepada:
Tuhan YME
Terima kasih atas restu dan tuntunan-Nya lah Tugas Akhir ini
dapat selesai.
Keluargaku tercinta
Ayah dan bunda serta adiku, terima kasih atas segala
dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta
materil.
Semua orang yang mendukung di belakangku, terima kasih
atas semua doa da dukungannya.
Rekan-rekan ACC yang selalu mendukung dan memotivasi
aku,
dalam
setiap
aku
terpuruk
hingga
bangkit
dan
terselesaikan Tugas Akhir ini. Jalan dan perjuangan kita tak
sampai disini, namun perjuangan baru akan kita mulai kawan,
semangat!!!!
Rekanrekan mahasiswa Teknik Sipil UMS 2007, terima kasih
atas hangatya persahabatan selama ini member suntikan
semangat baru sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Kinanti Nugraheni, terima kasih atas kasih saying, dukungan,
saran, doa dan netbooknya guna menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Agnes
Dewi
Krisnawati,
dukungannya.
Almamaterku tercinta.
terima
kasih
atas
doa
dan
PRAKATA
Assalammu’allaikum Wr.Wb.
Puji syukur kehadirat Tuhan YME, atas nikmat yang diberikan kepada
Penulis, 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 jurusanTeknik
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. Tuhan YME.
2. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik UMS.
3. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik
Sipil UMS.
4. Bapak Muh. Ujianto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik.
5. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama.
6. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T, PhD., selaku Dosen Pembimbing Kedua.
7. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dosen Penguji.
8. Bapak Muslich Hartadi, S.T., M.T., P.h.D., atas saran dan idenya dalam
tugas akhir kami.
9. Seluruh staf dan dosen Jurusan Teknik Sipil UMS, terima kasih atas
segala pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di UMS.
10. Bapak Sapuan selaku Asisten Kasi Jalan Dinas Marga Jawa Tengah,
terima kasih banyak karena telah kooperatif dalam memberi data maupun
informasi bermanfaat lainnya.
11. Bapak dan ibu staf Direktorat Jendral Bina Marga Provinsi Jawa
Tengah, terima kasih atas segala bantuan dan informasinya.
12. Bapak dan ibu staf Dinas Perhubungan Provinsi Jawa Tengah, terima
kasih atas segala bantuan dan informasinya.
13. Ayahku Bapak Purwoko dan Bundaku Ibu Sri Rejeki tercinta, yang
senantiasa memberikan doa dan restu, nasehat dan bimbingan, semangat,
serta pengorbanan yang tiada henti, ananda sadar bahwa masih jauh
perjalanan untuk bisa membalas budi orang tua, semoga tidak
mengecewakan.
14. Adikku V i s a R e t r i tersayang, untuk segala bantuan dan semangat.
15. Rekan - rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun
junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan
moral maupun spiritualnya.
16. Teman – teman ACC dimanapun kalian akan berada nanti, persahabatan
kalian tak ada gantinya dan inilah jembatan masa depan kita.
17. Kinanti Nugraheni, atas segala bantuan, dukungan, saran, doa dan
laptopnya.
18. Agnes Dewi Chrisnawati, untuk doa dan motivasinya.
Penulis menyadari, bahwa ini masih jauh dari sempurna. Penulis
mengharapkan
saran
dan kritik yang membangun, memungkinkan
perkembangan aplikasi teknik praktis dan menarik. Akhir kata penulis berharap
Tugas Akhir ini bermanfaat bagi berbagai pihak yang memerlukan dan semoga
amal usaha dari berbagai pihak yang telah membantu penulis, akan
mendapatkan balasan yang setimpal dari Tuhan YME, amin.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii
MOTTO ................................................................................................................ iii
PERSEMBAHAN ................................................................................................ iv
PRAKATA .............................................................................................................v
DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ...................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi
ABSTRAKSI...................................................................................................... xvii
BAB I
PENDAHULUAN .................................................................................1
A. Latar Belakang....................................................................................1
B. Rumusan Masalah ..............................................................................3
C. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ..........................................3
1. Tujuan Penelitian ...........................................................................3
2. Manfaat Penelitian .........................................................................3
D. Batasan Masalah .................................................................................3
E. Keaslian Tugas Akhir .........................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................5
A. Konsepsi dan Fungsi Lapis Pondasi Jalan ..........................................5
B. Syarat Lapis Pondasi...........................................................................6
C. Material Berbutir.................................................................................9
D. CBR (California Bearing Ratio) .........................................................9
E. Umur Pelayanan..................................................................................9
F. Penelitian Sejenis..............................................................................10
BAB III LANDASAN TEORI ...........................................................................12
A. Metode Analitis.................................................................................12
B. Konsep Metode Analitis ...................................................................12
C. Desain Temperatur............................................................................13
a. Kriteria Retak Lelah.....................................................................13
b. Kriteria Deformasi Permanen ......................................................13
D. Kekakuan Tanah Dasar dan Lapis Pondasi.......................................13
E. Kekakuan Bitumen ...........................................................................14
F. Kekakuan Campuran Aspal ..............................................................15
G. Prediksi Umur Rencana ....................................................................16
a. Kriteria Retak Lelah.....................................................................16
b. Kriteria Deformasi Permanen ......................................................17
H. Pembebanan Lalu Lintas...................................................................17
I. BISAR................................................................................................21
BAB IV METODE PENELITIAN ..................................................................25
A. Umum ...............................................................................................25
B. Lokasi Penelitian...............................................................................25
C. Alat....................................................................................................26
D. Pengumpulan Data ............................................................................26
E. Teknik Analisa Data .........................................................................26
F. Tahapan Penelitian............................................................................27
BAB V
ANALISA DAN PEMBAHASAN ......................................................29
A. Pengumpulan Data............................................................................29
1. Data Lapis Perkerasan..................................................................29
2. Data Suhu Udara Rerata Tahunan................................................30
3. Data Kecepatan ............................................................................30
4. Data Uji Perkerasan Aspal ...........................................................30
5. Data Lalu Lintas Harian Rata - Rata ............................................33
6. Data Variasi CBR .........................................................................33
B. Pengolahahan Data ...........................................................................34
1. Temperatur Desain .......................................................................34
a. Kriteria Retak Lelah (fatigue) ...............................................35
b. Kriteria Retak Deformasi Permanen (Deformation).............35
2. Kekakuan Pondasi dan Tanah Dasar............................................35
a. Lapis Pondasi Atas................................................................35
b. Lapis Pondasi Bawah ............................................................36
c. Tanah Dasar ..........................................................................36
3. Kekakuan Bitumen.......................................................................37
a. Lapis AC-WC Modified.........................................................39
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................39
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................40
b. Lapis AC-BC Modified..........................................................40
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................40
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................41
c. Lapis AC-Base Modified .......................................................41
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................41
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................42
4. Kekakuan Campuran Aspal..........................................................42
a. Lapis AC-WC Modified.........................................................43
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................43
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................44
b. Lapis AC-BC Modified..........................................................44
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................44
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................45
c. Lapis AC-Base Modified .......................................................45
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................45
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................46
5. Pembebanan Lalu Lintas ..............................................................46
a. Menghitung Angka Ekivalen Roda Tunggal ........................47
b. Menghitung Angka Ekivalen Roda Ganda ...........................47
c. Menghitung Angka Ekivalen masing-masing jenis kendaraan
...............................................................................................48
d. Menentukan factor – factor untuk menghitung besarnya lalu
lintas ekivalen ......................................................................48
6. Bisar 3.0. .....................................................................................49
7. Umur Pelayanan ...........................................................................53
a. Kriteria Retak Lelah (Fatigue)..............................................53
b. Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) .......................54
C. Pembahasan ......................................................................................55
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................59
A. Kesimpulan .......................................................................................59
B. Saran .................................................................................................59
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel II.1
Halaman
Syarat Bahan Lapis Pondasi ...............................................................6
Tabel II.2
Penelitian Sejenis..............................................................................10
Tabel III.1
Angka Ekivalen Beban Sumbu Kendaraan.......................................19
Tabel III.2
Faktor Distribusi Lajur (DL) .............................................................19
Tabel V.1
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-WC Modified........30
Tabel V.2
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-BC Modified.........31
Tabel V.3
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-Base Modified ......31
Tabel V.4
Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas A.............................32
Tabel V.5
Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas B .............................32
Tabel V.6
Jumlah LHR Tahun 2009..................................................................33
Tabel V.7
Hasil Nilai Ss LPA Dalam Pembacaan Nomogram..........................36
Tabel V.8
Hasil Nilai Ss LPB Dalam Pembacaan Nomogram..........................36
Tabel V.9
Hasil Regangan Yang Terjadi...........................................................51
Tabel V.10 Variasi Nilai CBR .............................................................................56
Tabel V.11 Hasil Perhitungan Umur Pelayanan .................................................57
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Halaman
Letak Pondasi Pada Perkerasan Lentur ...........................................6
Gambar II.2
Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a2)
..........................................................................................................7
Gambar II.3
Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a3)
..........................................................................................................8
Gambar III.1 Konfigurasi Beban Kendaraan Yang Melintasi Ruas Jalan
Rembang-Bulu................................................................................20
Gambar III.2 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR 3.0 ..................................22
Gambar III.3 Tampilan worksheet Program BISAR 3.0 .......................................23
Gambar III.4 Multilayered pavement loading configuration ..............................23
Gambar III.5 Location of Critical Stresses or Strains in a Layered System .......24
Gambar III.6 Fatigue cracking and critical strain ..............................................24
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian. ...................................................................25
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian .....................................................................28
Gambar V.1 Gambar Struktur Perkerasan Ruas Rembang–Bulu STA 0+000–
STA 3+000 .....................................................................................29
Gambar V.2 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu Y dan Z ...........50
Gambar V.3 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu X dan Y ..........50
Gambar V.4 Diagram Regangan xx ....................................................................51
Gambar V.5 Diagram Regangan yy ....................................................................52
Gambar V.6 Diagram Regangan zz.....................................................................52
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN
Δ L
: Pertambahan panjang (m).
εz
: Asphalt mix vertical strain (Micro Strain).
εt
: Asphalt mix tensile strain (Micro Strain).
AASHTO
: American Association Of State Highway and Transportation
Official.
A
: Luas penampang (m2).
AC-Base
: (Asphalt Concrete Base).
AC-BC
: (Asphalt Concrete Binder).
AC-WC
: (Asphalt Concrete-Wearing Course).
a2
: Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas.
a3
: Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah.
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.
DD
: Faktor distribusi arah.
DL
: Faktor distribusi lajur.
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).
F
: Gaya (N).
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).
g
: Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun).
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.
L
: Panjang awal (m).
LL
: Liquid Limit (%).
MSA
: Milion standard axles.
N
: Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles).
NAASRA
: National Association Of Australian state road authorities
PI
: Plastisitas indeks (%).
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 (%).
W18
: Beban gandar standard kumulatif selama satu tahun.
Wt
: Jumlah beban gandar tunggal standard kumulatif.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Data LHR Tahun 2007 Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa
Timur).
Lampiran 2
Data CBR Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa Timur).
Lampiran 3
Data Rancangan Campuran Rencana (JMD).
Lampiran 4
Hasil Pengujian Aspal Keras.
Lampiran 5
Menentukan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb).
Lampiran 6
Tebal Lapis Perkerasan Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa
Timur) Sta 0+000-3+000.
Lampiran 7
Pengelompokan Jenis Kendaraan (PtT-01-2002-B).
Lampiran 8
Menentukan Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granular
(PtT-01-2002-B).
Lampiran 9
Bisar 3.0-Block Report
Lampiran 10 Lembar Konsultasi Tugas Akhir.
ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR
TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN DENGAN METODE
ANALITIS
(STUDI KASUS : JALAN PANTURA RUAS REMBANG – BULU)
ABTRAKSI
Penyebab rusaknya jalan sangatlah banyak, seperti kerusakan akibat
overload, akibat saluran drainase jelek, jenis material dan sebagainya. Pada
penelitian ini akan dibahas apakah perubahan kondisi pondasi juga akan
berdampak pada pengurangan umur pelayanan jalan, yang nantinya jalan tersebut
akan mengalami kerusakan. Disini akan dicoba dengan simulasi variasi nilai CBR
lapis pondasi atas 95% (CBR asli), 93% (Pengurangan 2,1% dari CBR asli), 90%
(Penguranagn 5,26% dari CBR asli) sedangakan untuk lapis pondasi bawah
menggunakan variasi 67,5% (CBR asli), 50% (Pengurangan 25% dari CBR asli)
dan 35% (Pengurangan 48,1% dari CBR asli).
Dalam penelitian ini yang pertama adalah menentukan nilai variasi CBR
LPA dan LPB seperti di atas, kemudian mencari data-data pendukung lain yang
digunakan untuk menganalisis diantaranya data uji aspal, suhu rata-rata tahunan
dan data-data lain seperti LHR. Data-data yang sudah terkumpul kemudian
dianalisis untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke Program Bisar
3.0. Output dari Program Bisar 3.0 yaitu asphalt mix untuk kondisi fatigue (εt)
dan deformasi (εz) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur pelayanan
jalan.
Berdasarkan hasil perhitungan dengan CBR LPA 95% (CBR asli) dan LPB
67,5% (CBR asli) didapat umur pelayanan 0,64 tahun untuk kondisi fatigue dan
2,85 tahun untuk kondisi deformasi, untuk variasi CBR LPA 93% (Pengurangan
2,1% dari CBR asli) dan LPB 50% (Pengurangan 25% dari CBR asli) didapat 0,63
tahun untuk kondisi fatigue dan 2,82 tahun untuk kondisi deformasi, CBR LPA
90% (Penguranagn 5,26% dari CBR asli) dan LPB 35% (Pengurangan 48,1% dari
CBR asli) adalah 0,58 untuk kondisi fatigue dan 2,71 tahun untuk kondisi
deformasi. Dengan penguranagan CBR 2,1%-5,26% dari CBR asli pada LPA dan
25%-48,1% dari CBR asli pada LPB, nilai umur pelayanan hanya berubah 0,020,06 tahun untuk kondisi fatigue, sedangkan untuk kondisi deformasi 0,03-0,14
tahun. Dapat disimpulkan bahwa perubahan kondisi pondasi material berbutir
tidak begitu berpengaruh pada umur pelayanan jalan.
Kata kunci : Analitis, Material Berbutir, Umur Pelayanan.
BERBUTIR TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN
DENGAN METODE ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN PANTURA RUAS REMBANG–BULU)
Tugas Akhir
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
Desnata Pramida Giri
NIM : D 100 070 009
NIRM : 07 6 106 03010 50009
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
MOTTO
”Jangan pernah takut dengan apapun yang kamu hadapi selama kamu
benar, sebab jalan kebebnaran adalah jalan menuju Tuhan”
(Ibuku Tersayang)
“Doa, disiplin dan tepat waktu, adalah kunci meraih sukses”
(Ayahku Tersayang)
“Hendaklah kamu saling mengasihi sebagai saudara, dan saling
mendahului dalam member hormat”
(Roma 12:10)
"Jika cinta itu penting maka pentingkanlah dia, jika mencintai itu penting
cintailah dia”
(Mario Teguh)
“Jangan pernah sedih, karena kau telah mencintaiku. Jangan pernah
sedih, karena kau telah kehilangan aku. Jangan pernah sedih, karena kau
tak sanggup melupakan aku. Maka jangan menangis, saat aku
meninggalkanmu. Dan ingatlah waktu-waktu terbaik yang pernah kita lalui.
Maka kau akan bangga karena kau mengenalku, karena aku hanyalah
batu pijakan bagimu saat kau ingin melompat lebih tinggi”.
(dari. Mata Ayahku)
PERSEMBAHAN
Tugas akhir ini aku persembahkan kepada:
Tuhan YME
Terima kasih atas restu dan tuntunan-Nya lah Tugas Akhir ini
dapat selesai.
Keluargaku tercinta
Ayah dan bunda serta adiku, terima kasih atas segala
dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta
materil.
Semua orang yang mendukung di belakangku, terima kasih
atas semua doa da dukungannya.
Rekan-rekan ACC yang selalu mendukung dan memotivasi
aku,
dalam
setiap
aku
terpuruk
hingga
bangkit
dan
terselesaikan Tugas Akhir ini. Jalan dan perjuangan kita tak
sampai disini, namun perjuangan baru akan kita mulai kawan,
semangat!!!!
Rekanrekan mahasiswa Teknik Sipil UMS 2007, terima kasih
atas hangatya persahabatan selama ini member suntikan
semangat baru sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
Kinanti Nugraheni, terima kasih atas kasih saying, dukungan,
saran, doa dan netbooknya guna menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Agnes
Dewi
Krisnawati,
dukungannya.
Almamaterku tercinta.
terima
kasih
atas
doa
dan
PRAKATA
Assalammu’allaikum Wr.Wb.
Puji syukur kehadirat Tuhan YME, atas nikmat yang diberikan kepada
Penulis, 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 jurusanTeknik
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. Tuhan YME.
2. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik UMS.
3. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik
Sipil UMS.
4. Bapak Muh. Ujianto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik.
5. Bapak Ir. H. Sri Widodo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama.
6. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T, PhD., selaku Dosen Pembimbing Kedua.
7. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dosen Penguji.
8. Bapak Muslich Hartadi, S.T., M.T., P.h.D., atas saran dan idenya dalam
tugas akhir kami.
9. Seluruh staf dan dosen Jurusan Teknik Sipil UMS, terima kasih atas
segala pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di UMS.
10. Bapak Sapuan selaku Asisten Kasi Jalan Dinas Marga Jawa Tengah,
terima kasih banyak karena telah kooperatif dalam memberi data maupun
informasi bermanfaat lainnya.
11. Bapak dan ibu staf Direktorat Jendral Bina Marga Provinsi Jawa
Tengah, terima kasih atas segala bantuan dan informasinya.
12. Bapak dan ibu staf Dinas Perhubungan Provinsi Jawa Tengah, terima
kasih atas segala bantuan dan informasinya.
13. Ayahku Bapak Purwoko dan Bundaku Ibu Sri Rejeki tercinta, yang
senantiasa memberikan doa dan restu, nasehat dan bimbingan, semangat,
serta pengorbanan yang tiada henti, ananda sadar bahwa masih jauh
perjalanan untuk bisa membalas budi orang tua, semoga tidak
mengecewakan.
14. Adikku V i s a R e t r i tersayang, untuk segala bantuan dan semangat.
15. Rekan - rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun
junior, khususnya angkatan 2007. Terima kasih atas segala dukungan
moral maupun spiritualnya.
16. Teman – teman ACC dimanapun kalian akan berada nanti, persahabatan
kalian tak ada gantinya dan inilah jembatan masa depan kita.
17. Kinanti Nugraheni, atas segala bantuan, dukungan, saran, doa dan
laptopnya.
18. Agnes Dewi Chrisnawati, untuk doa dan motivasinya.
Penulis menyadari, bahwa ini masih jauh dari sempurna. Penulis
mengharapkan
saran
dan kritik yang membangun, memungkinkan
perkembangan aplikasi teknik praktis dan menarik. Akhir kata penulis berharap
Tugas Akhir ini bermanfaat bagi berbagai pihak yang memerlukan dan semoga
amal usaha dari berbagai pihak yang telah membantu penulis, akan
mendapatkan balasan yang setimpal dari Tuhan YME, amin.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii
MOTTO ................................................................................................................ iii
PERSEMBAHAN ................................................................................................ iv
PRAKATA .............................................................................................................v
DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ...................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi
ABSTRAKSI...................................................................................................... xvii
BAB I
PENDAHULUAN .................................................................................1
A. Latar Belakang....................................................................................1
B. Rumusan Masalah ..............................................................................3
C. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ..........................................3
1. Tujuan Penelitian ...........................................................................3
2. Manfaat Penelitian .........................................................................3
D. Batasan Masalah .................................................................................3
E. Keaslian Tugas Akhir .........................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................5
A. Konsepsi dan Fungsi Lapis Pondasi Jalan ..........................................5
B. Syarat Lapis Pondasi...........................................................................6
C. Material Berbutir.................................................................................9
D. CBR (California Bearing Ratio) .........................................................9
E. Umur Pelayanan..................................................................................9
F. Penelitian Sejenis..............................................................................10
BAB III LANDASAN TEORI ...........................................................................12
A. Metode Analitis.................................................................................12
B. Konsep Metode Analitis ...................................................................12
C. Desain Temperatur............................................................................13
a. Kriteria Retak Lelah.....................................................................13
b. Kriteria Deformasi Permanen ......................................................13
D. Kekakuan Tanah Dasar dan Lapis Pondasi.......................................13
E. Kekakuan Bitumen ...........................................................................14
F. Kekakuan Campuran Aspal ..............................................................15
G. Prediksi Umur Rencana ....................................................................16
a. Kriteria Retak Lelah.....................................................................16
b. Kriteria Deformasi Permanen ......................................................17
H. Pembebanan Lalu Lintas...................................................................17
I. BISAR................................................................................................21
BAB IV METODE PENELITIAN ..................................................................25
A. Umum ...............................................................................................25
B. Lokasi Penelitian...............................................................................25
C. Alat....................................................................................................26
D. Pengumpulan Data ............................................................................26
E. Teknik Analisa Data .........................................................................26
F. Tahapan Penelitian............................................................................27
BAB V
ANALISA DAN PEMBAHASAN ......................................................29
A. Pengumpulan Data............................................................................29
1. Data Lapis Perkerasan..................................................................29
2. Data Suhu Udara Rerata Tahunan................................................30
3. Data Kecepatan ............................................................................30
4. Data Uji Perkerasan Aspal ...........................................................30
5. Data Lalu Lintas Harian Rata - Rata ............................................33
6. Data Variasi CBR .........................................................................33
B. Pengolahahan Data ...........................................................................34
1. Temperatur Desain .......................................................................34
a. Kriteria Retak Lelah (fatigue) ...............................................35
b. Kriteria Retak Deformasi Permanen (Deformation).............35
2. Kekakuan Pondasi dan Tanah Dasar............................................35
a. Lapis Pondasi Atas................................................................35
b. Lapis Pondasi Bawah ............................................................36
c. Tanah Dasar ..........................................................................36
3. Kekakuan Bitumen.......................................................................37
a. Lapis AC-WC Modified.........................................................39
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................39
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................40
b. Lapis AC-BC Modified..........................................................40
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................40
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................41
c. Lapis AC-Base Modified .......................................................41
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................41
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................42
4. Kekakuan Campuran Aspal..........................................................42
a. Lapis AC-WC Modified.........................................................43
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................43
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................44
b. Lapis AC-BC Modified..........................................................44
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................44
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................45
c. Lapis AC-Base Modified .......................................................45
1) Kriteria Retak Lelah (Fatigue) .........................................45
2) Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) ..................46
5. Pembebanan Lalu Lintas ..............................................................46
a. Menghitung Angka Ekivalen Roda Tunggal ........................47
b. Menghitung Angka Ekivalen Roda Ganda ...........................47
c. Menghitung Angka Ekivalen masing-masing jenis kendaraan
...............................................................................................48
d. Menentukan factor – factor untuk menghitung besarnya lalu
lintas ekivalen ......................................................................48
6. Bisar 3.0. .....................................................................................49
7. Umur Pelayanan ...........................................................................53
a. Kriteria Retak Lelah (Fatigue)..............................................53
b. Kriteria Deformasi Permanen (Deformation) .......................54
C. Pembahasan ......................................................................................55
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................59
A. Kesimpulan .......................................................................................59
B. Saran .................................................................................................59
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel II.1
Halaman
Syarat Bahan Lapis Pondasi ...............................................................6
Tabel II.2
Penelitian Sejenis..............................................................................10
Tabel III.1
Angka Ekivalen Beban Sumbu Kendaraan.......................................19
Tabel III.2
Faktor Distribusi Lajur (DL) .............................................................19
Tabel V.1
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-WC Modified........30
Tabel V.2
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-BC Modified.........31
Tabel V.3
Hasil Uji Sifat-sifat Campuran Aspal Panas AC-Base Modified ......31
Tabel V.4
Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas A.............................32
Tabel V.5
Hasil Uji Mutu Material Untuk Agregat Kelas B .............................32
Tabel V.6
Jumlah LHR Tahun 2009..................................................................33
Tabel V.7
Hasil Nilai Ss LPA Dalam Pembacaan Nomogram..........................36
Tabel V.8
Hasil Nilai Ss LPB Dalam Pembacaan Nomogram..........................36
Tabel V.9
Hasil Regangan Yang Terjadi...........................................................51
Tabel V.10 Variasi Nilai CBR .............................................................................56
Tabel V.11 Hasil Perhitungan Umur Pelayanan .................................................57
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Halaman
Letak Pondasi Pada Perkerasan Lentur ...........................................6
Gambar II.2
Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a2)
..........................................................................................................7
Gambar II.3
Nomogram Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granuler (a3)
..........................................................................................................8
Gambar III.1 Konfigurasi Beban Kendaraan Yang Melintasi Ruas Jalan
Rembang-Bulu................................................................................20
Gambar III.2 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR 3.0 ..................................22
Gambar III.3 Tampilan worksheet Program BISAR 3.0 .......................................23
Gambar III.4 Multilayered pavement loading configuration ..............................23
Gambar III.5 Location of Critical Stresses or Strains in a Layered System .......24
Gambar III.6 Fatigue cracking and critical strain ..............................................24
Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian. ...................................................................25
Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian .....................................................................28
Gambar V.1 Gambar Struktur Perkerasan Ruas Rembang–Bulu STA 0+000–
STA 3+000 .....................................................................................29
Gambar V.2 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu Y dan Z ...........50
Gambar V.3 Gambar Tinjauan Regangan Berdasarkan Sumbu X dan Y ..........50
Gambar V.4 Diagram Regangan xx ....................................................................51
Gambar V.5 Diagram Regangan yy ....................................................................52
Gambar V.6 Diagram Regangan zz.....................................................................52
DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN
Δ L
: Pertambahan panjang (m).
εz
: Asphalt mix vertical strain (Micro Strain).
εt
: Asphalt mix tensile strain (Micro Strain).
AASHTO
: American Association Of State Highway and Transportation
Official.
A
: Luas penampang (m2).
AC-Base
: (Asphalt Concrete Base).
AC-BC
: (Asphalt Concrete Binder).
AC-WC
: (Asphalt Concrete-Wearing Course).
a2
: Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas.
a3
: Koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah.
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.
DD
: Faktor distribusi arah.
DL
: Faktor distribusi lajur.
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).
F
: Gaya (N).
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).
g
: Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun).
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.
L
: Panjang awal (m).
LL
: Liquid Limit (%).
MSA
: Milion standard axles.
N
: Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles).
NAASRA
: National Association Of Australian state road authorities
PI
: Plastisitas indeks (%).
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 (%).
W18
: Beban gandar standard kumulatif selama satu tahun.
Wt
: Jumlah beban gandar tunggal standard kumulatif.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Data LHR Tahun 2007 Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa
Timur).
Lampiran 2
Data CBR Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa Timur).
Lampiran 3
Data Rancangan Campuran Rencana (JMD).
Lampiran 4
Hasil Pengujian Aspal Keras.
Lampiran 5
Menentukan Nilai Kekakuan Bitumen (Sb).
Lampiran 6
Tebal Lapis Perkerasan Ruas Jalan Rembang-Bulu (Batas Jawa
Timur) Sta 0+000-3+000.
Lampiran 7
Pengelompokan Jenis Kendaraan (PtT-01-2002-B).
Lampiran 8
Menentukan Koefisien Kekuatan Relatif Lapis Pondasi Granular
(PtT-01-2002-B).
Lampiran 9
Bisar 3.0-Block Report
Lampiran 10 Lembar Konsultasi Tugas Akhir.
ANALISIS PENGARUH KONDISI PONDASI MATERIAL BERBUTIR
TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN DENGAN METODE
ANALITIS
(STUDI KASUS : JALAN PANTURA RUAS REMBANG – BULU)
ABTRAKSI
Penyebab rusaknya jalan sangatlah banyak, seperti kerusakan akibat
overload, akibat saluran drainase jelek, jenis material dan sebagainya. Pada
penelitian ini akan dibahas apakah perubahan kondisi pondasi juga akan
berdampak pada pengurangan umur pelayanan jalan, yang nantinya jalan tersebut
akan mengalami kerusakan. Disini akan dicoba dengan simulasi variasi nilai CBR
lapis pondasi atas 95% (CBR asli), 93% (Pengurangan 2,1% dari CBR asli), 90%
(Penguranagn 5,26% dari CBR asli) sedangakan untuk lapis pondasi bawah
menggunakan variasi 67,5% (CBR asli), 50% (Pengurangan 25% dari CBR asli)
dan 35% (Pengurangan 48,1% dari CBR asli).
Dalam penelitian ini yang pertama adalah menentukan nilai variasi CBR
LPA dan LPB seperti di atas, kemudian mencari data-data pendukung lain yang
digunakan untuk menganalisis diantaranya data uji aspal, suhu rata-rata tahunan
dan data-data lain seperti LHR. Data-data yang sudah terkumpul kemudian
dianalisis untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke Program Bisar
3.0. Output dari Program Bisar 3.0 yaitu asphalt mix untuk kondisi fatigue (εt)
dan deformasi (εz) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur pelayanan
jalan.
Berdasarkan hasil perhitungan dengan CBR LPA 95% (CBR asli) dan LPB
67,5% (CBR asli) didapat umur pelayanan 0,64 tahun untuk kondisi fatigue dan
2,85 tahun untuk kondisi deformasi, untuk variasi CBR LPA 93% (Pengurangan
2,1% dari CBR asli) dan LPB 50% (Pengurangan 25% dari CBR asli) didapat 0,63
tahun untuk kondisi fatigue dan 2,82 tahun untuk kondisi deformasi, CBR LPA
90% (Penguranagn 5,26% dari CBR asli) dan LPB 35% (Pengurangan 48,1% dari
CBR asli) adalah 0,58 untuk kondisi fatigue dan 2,71 tahun untuk kondisi
deformasi. Dengan penguranagan CBR 2,1%-5,26% dari CBR asli pada LPA dan
25%-48,1% dari CBR asli pada LPB, nilai umur pelayanan hanya berubah 0,020,06 tahun untuk kondisi fatigue, sedangkan untuk kondisi deformasi 0,03-0,14
tahun. Dapat disimpulkan bahwa perubahan kondisi pondasi material berbutir
tidak begitu berpengaruh pada umur pelayanan jalan.
Kata kunci : Analitis, Material Berbutir, Umur Pelayanan.