ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur Rencana Jalan Dengan Menggunakan Metode Analitis (Studi Kasus Ruas Jalan Rembang - Bulu).
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP
UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS RUAS JALAN REMBANG - BULU)
NASKAH PUBLIKASI
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
ADITYA NUGROHO
NIM : D 100 070 006
NIRM : 07 6 106 03010 50006
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR
RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS RUAS JALAN REMBANG - BULU)
Naskah Publikasi
Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran
Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal: …………..
diajukan oleh :
Aditya Nugroho
NIM : D 100 070 006
NIRM : 07 6 106 03010 50006
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Pertama
Pembimbing Kedua
(Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T.)
(Muslich H. S, S.T., M.T., Ph.D.)
NIK. 815
NIK. 795
Dewan Penguji
(Ir. H. Sri Widodo, M.T.)
NIK. 542
Tugas Akhir ini diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
(Ir. Agus Riyanto SR., M.T.)
M.T.)
NIK. 483
Menyetujui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. H. Suhendro Trinugroho,
NI
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP
UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN PANTURA)
Aditya Nugroho (D 100 070 006)
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta
ABSTRAKSI
Jalan Pantura merupakan jalan nasional sebagai jalur utama penghubung
antara Jakarta – Semarang – Surabaya yang berperan penting untuk
menggerakkan perekonomian nasional dan khusunya daerah Pulau Jawa bagian
Utara. Seiring dengan meningkatnya kepadatan lalu lintas yang melintas pada
perkerasan jalan tersebut menyebabkan berbagai kendala, salah satunya adalah
kerusakan pada bagian konstruksi jalan yang tidak sesuai dengan umur rencana
perkerasan jalan, salah satu penyebab dari kerusakan itu adalah faktor loading
time sebagian akibatnya dari kecepatan kendaraan. Berkaitan dengan hal tersebut
dalam penelitian ini akan dibahas mengenai pengaruh kecepatan dengan variasi
kecepatan yaitu, kecepatan rencana 43 km/jam sedangkan variasi kecepatannya 20
km/jam, 30 km/jam, 60 km/jam, 80 km/jam.
Metode analitis yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
Nottingham Design Method dengan menggunakan bantuan program BISAR
(Bitumen Analysis in Roads) 3.0, data-data pendukung seperti data lalu lintas
harian rata-rata (LHR), data CBR, data temperature tahunan rata-rata, data
kecepatan, dan lain sebagainya diperoleh dari Dinas Bina Marga Jawa Tengah.
Data-data yang sudah terkumpul kemudian dianalisis untuk mencari nilai yang
dibutuhkan sebagai input ke Program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0.
Output dari Program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0 yaitu asphalt mix
tensile strain untuk kondisi fatigue (t) dan asphalt mix vertikal strain deformasi
(z) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Berdasarkan hasil tentang analisis pengaruh kecepatan kendaraan terhadap
umur rencana jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham Design Method)
dengan alat bantu program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0, bahwa
kecepatan kendaraan berpengaruh terhadap umur rencana jalan. Dapat
ditunjukkan dengan persamaan regresi, untuk kriteria retak lelah pengaruh
kecepatan terhadap umur rencana jalan dalam kondisi kritis yaitu y = 0,000x +
0,012 dan untuk kondisi gagal yaitu y = 0,004x + 0,072. Sedangkan untuk kriteria
deformasi, pengaruh kecepatan terhadap umur rencana jalan dalam kondisi kritis
yaitu y = 0,001x + 0,294 dan kondisi gagal yaitu y = 0,007x + 2,261.
Kata kunci: loading time, Nottingham Design Mehod, BISAR 3.0.
PENDAHULUAN
Ruas jalan arteri Rembang di jalur Pantura merupakan jalur utama
penghubung antara Jakarta – Semarang - Surabaya, yang mempunyai intensitas
kendaraan yang melintas perkerasan jalan tersebut cukup tinggi, dan dapat
mempengaruhi kecepatan kendaraan menjadi lebih pelan sehingga
waktu
pembebanan pada perkerasan jalan menjadi tinggi. Karena perkerasan jalan
bersifat viscoelastis, maka waktu pembebanan yang tinggi menyebabkan regangan
yang terjadi menjadi semakin besar dan mengakibatkan berkurangnya nilai
stiffness (kekakuan) material.
Penelitian dan perencanaan jalan di Indonesia selama ini hanya mengacu
pada metode empiris saja, sedangkan metode analitis masih jarang atau mungkin
tidak pernah digunakan. Oleh karena itu penelitian mengenai pengaruh beban
berlebih (overload) terhadap umur pelayanan jalan menggunakan metode analitis
yang dalam hal ini menggunakan bantuan program Bisar , sangat diperlukan untuk
mengetahui pengaruh umur pelayanan jalan akibat beban berlebih ( overload).
Tujuan penelitian dilakukannya identifikasi pengaruh kecepatan terhadap
umur rencana pada ruas jalan arteri di jalur pantura adalah untuk mengetahui
pengaruh kecepatan terhadap umur jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham
design method) dengan alat bantu program BISAR (Bitumen Stress Analysis in
Roads) 3.0.
LANDASAN TEORI
A. Umur Rencana Jalan
Umur rencana jalan perkerasan menurut (Sukirman, 1995) adalah
jumlah tahun dari saat jalan tersebut dibuka untuk lalulintas kendaraan
sampai diperlukan suatu perbaikan yang bersifat struktural, sampai
diperlukan overlay (lapisan ulang) suatu perkerasan. Selama umur tersebut
pemeliharaan perkerasan jalan harus tetap dilakukan, seperti pelapisan
nonstruktural yang brfungsi sebagai lapisan aus. Umur rencana untuk
perkerasan lentur jalan baru umumnya diambil 10 tahun dan untuk
peningkatan jalan 10 tahun.
B. Kecepatan
Kecepatan kedaraan yang berbeda akan menghasilkan waktu
pembebanan (loading time) yang berbeda pula. Waktu pembebanan (loading
time) adalah lamanya beban yang diterima oleh perkerasan jalan ketika roda
kendaraan melintasi perkerasan jalan tersebut, dengan demikian tergantung
dari kecepatan kendaraan. (Brown & Brunton, 1997). Kendaraan dengan beban
yang sama akan menghasilkan tingkat kerusakan yang berbeda karena
perbedaan kecepatan. Di ruas jalan lokasi penelitian ini menggunakan lapis
perkerasan lentur yang bersifat viscoelastis maka loading time yang tinggi akan
menyebabkan regangan dan tegangan yang terjadi menjadi besar dan
mengakibatkan berkurangnya nilai stiffness lapis perkerasan jalan. Konsep
dasarnya adalah kekakuan (stiffness) lapisan perkerasan dipengaruhi oleh
tegangan (stress) dan regangan (strain) yang nilainya dapat ditentukan melalui
lama pembebanan (loding time).
C. Konsep Metode Analitis
Metode analitis merupakan metode yang berdasarkan konsep teori
matematis dan menganalisa sifat tegangan dan regangan pada suatu lapisan
perkerasan jalan yang diakibatkan oleh beban berulang dari kendaraan.
Prinsip utama dari metode analitis adalah mengasumsikan perkerasan jalan
menjadi suatu struktur “multi-layer (elastic) structure ” untuk perkerasan
lentur dan suatu struktur “beam on elastic foundation” untuk perkerasan
kaku. Akibat beban kendaraan yang bekerja di atasnya, yang dalam hal ini
dianggap sebagai beban statis merata, maka akan timbul tegangan ( stress) dan
regangan (strain) pada struktur tersebut.
Adapun secara umum prosedur yang dipakai dalam metode analitis
(Nottingham Design Method) adalah sebagai berikut :
a. Menentukan suhu udara rata-rata tahunan (T).
b. Menentukan kecepatan rata-rata dari kendaraan (V).
c. Menghitung angka kumulatif dari gandar standar dalam umur rencana (N).
d. Menentukan kekakuan tanah dasar (E3 = Ss).
e. Menentukan temperatur desain campuran aspal untuk ukuran regangan
yang dipertimbangkan.
f. Menentukan kekakuan campuran aspal (E1 = Sme).
g. Menentukan regangan maksimum yang diijinkan untuk ukuran yang
sedang dipertimbangkan.
h. Menentukan ketebalan lapisan minimum untuk kriteria regangan (strain)
yang dipertimbangkan.
Pada penelitian ini menggunakan program yang telah didesain
berdasarkan metode multi layer linier elastic theory yang berupa program
BISAR 3.0. Program BISAR (Bitumen Stress Analysis in Road) produk Shell
dapat digunakan untuk mengestimasi ketebalan perkerasan aspal dan unbound
granular layer . Program ini menghitung stress, strain dan displacement pada
tiap posisi pada multi layer system (Setyawan, 2003).
1. Beban gandar standar
Konstruksi perkerasan jalan menerima beban lalu lintas yang
dilimpahkan melalui roda-roda kendaraan. Beban standar merupakan
beban sumbu tunggal beroda ganda seberat 18.000 pon (8,16 ton). Semua
beban kendaraan lain dengan sumbu berbeda diekivalenkan ke beban
sumbu standar dengan menggunakan angka ekivalen beban sumbu (
Sukirman, 1993 ).
2. Kekakuan tanah dasar dan material berbutir
Untuk menentukan besarnya nilai kekauan material berbutir
dapat nomogram Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas
granular dan Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah
granular yang bersumber Bina Marga 2002.
3. Temperatur desain
Untuk memperhitungkan pengaruh temperatur dalam proses
desain struktur perkerasan lentur secara analitis yaitu pendekatan desain
praktis yang menggunakan faktor temperatur desain.. Secara umum
temperatur desain dapat dihitung dengan menggunakan rumus Brown dan
Brunton (1986) sebagai berikut :
a). Untuk kriteria retak lelah Temperatur desain = 1,92 T
b). Untuk kriteria deformasi permanenTemperatur desain = 1,47 T
Dimana T = suhu udara rerata tahunan (°C)
4. Kekakuan bitumen (Sb)
Ketika tegangan diberlakukan pada material aspal, hasil regangan
bergantung pada suhu dan lama waktu tegangan tersebut diterapkan..
Sebagai gantinya, Van der Poel memperkenalkan istilah "kekakuan" (s b)
seperti rasio tegangan terhadap regangan untuk aspal pada suhu dan waktu
pembebanan tertentu. Persamaan berikut diturunkan oleh Ullidtz (1979)
dapat digunakan untuk menghitung kekakuan bitumen pada sebuah kondisi
yang terbatas tapi praktis
(SPr – T = 20˚-60˚).
Sb = 1,157 x 10-7 x t -0.368 x 2,718–PIr (SPr – T)5
Waktu pembebanan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
log t = 5 x 10-4 h – 0,2 - 0,94 log v
Untuk ketebalan lapisan campuran aspal antara 150 mm sampai
350 mm, menurut Brown dan Brunton (1986) waktu pembebanan dapat
dihitung dengan hubungan empirik yang sederhana sebagai berikut :
t=
Recovered Penetration Index dapat dihitung dengan rumus menurut Brown
dan Brunton (1986) sebagai berikut :
–
–
Recovered Softening Point (SPr) dapat dihitung dengan rumus menurut
Brown dan Brunton (1986) sebagai berikut :
Dengan :
Sb
= kekakuan bitumen
t
= waktu pembebanan (detik)
h
= ketebalan lapisan perkerasan aspal (mm)
v
= kecepatan kendaraan (km/jam)
Pi
= penetrasi aspal awal (0.1 mm)
5. Kekakuan campuran elastik
Menurut Brown, S.F. dan Brunton, J.M., (1986) persamaan
untuk menentukan nilai kekakuan campuran adalah sebagai berikut :
Sme
= Sb
n
= 0,83 log
–
–
Sebagai alternatif, Shell menerapkan teori kekakuan yang secara
matematis seperti persamaan berikut.
Sme = Sb
VMA = voids mineral aggregate /rongga dalam campuran agregat.
Cv
=
dengan:
Sme
= kekakuan campuran elastik
Sb
= kekakuan bitumen
VB
= volume binder
6. Prediksi umur rencana (N) (Million Standard Axles)
Berikut rumus yang dapat digunakan untuk menghitung umur pelayanan
pada kriteria retak lelah (fatigue cracking) :
log N = 15,8 log εt – k – (5,13 log εt – 14,39) log VB – (8,63 log εt – 24,2) log SP 1
Sedangkan untuk menghitung umur pelayanan dengan kriteria deformasi
permanen dapat digunakan rumus sebagai berikut :
- Kondisi kritis
N = fr
- Kondisi gagal
N = fr
dengan:
εt
= Asphalt mix tensile strain
k
= 46,82 kondisi kritis dan 46,06 kondisi kegagalan
εz
= Asphalt mix vertical strain
7. Angka Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E)
Dalam pembebanan lalu lintas ini dibutuhkan pengelompokan
kendaraan
berdasarkan
beban
golongan
sumbu
dari berbagai
jenis
kendaraan yang melewati ruas jalan Rembang–Bulu,yang dapat dilihat pada
tabel dariDepartemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2004
:
Dalam metode Bina Marga 2002, untuk mengkalkulasi angka ekivalen
beban gandar satu sumbu tunggal kendaraan (E) dihitung dengan menggunakan
persamaan di bawah ini.
E roda tunggal =
8. Structural Number (SN)
Indeks yang diturunkan dari analisis lalu lintas, kondisi tanah dasar,
dan lingkungan yang dapat dikonversi menjadi tebal lapisan perkerasan dengan
menggunakan koefisien kekuatan relatif yang sesuai untuk tiap-tiap jenis
material masing-masing lapis struktur perkerasan. Menurut Bina Marga 2002
dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
SN =
Di
: Tebal lapis permukaan
ai
: Koefisien kekuatan relatif
9. Umur Rencana (N)
1. Mencari nilai w18 dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
w18 = DD x DL x LHR x E
Faktor distribusi arah (DD) pada umumnya diambil 0,5.
2. Mencari nilai n dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
-
Wt =
Dengan :
Wt = N
: Jumlah gandar standar kumulatif dalam umur rencana (MSA)
E
: Angka ekivalen beban gandar standar sumbu kendaraan
g
: Pertumbuhan lalu lintas (%)
n
: Umur pelayanan (tahun).
METODE PENELITIAN
Tahapan Penelitian
Untuk mendapatkan hasil yang diharapkan, maka disusun suatu
tahapan penelitian, adapun tahapan-tahapan penelitian in adalah sebagai berikut:
a) Penelitian ini dimulai dengan studi pustaka, yaitu mengumpulkan literatur –
literatur yang akan digunakan sebagai referensi pada penelitian ini.
Pengumpulan data sekunder, yaitu meliputi data VMA aspal, CBR tanah dasar,
tebal perkerasan jalan, volume LHR tahun 2007 dan kecepatan kendaraan,
temperatur udara di lokasi.
b) Setelah data-data terkumpul, dilakukan pengolahan dengan perhitungan
analitis, meliputi : analisa temperatur desain, analisa waktu pembebanan,
analisa kekakuan bitumen (bitumen stiffness), analisa jari-jari contact area
c) Dari hasil perhitungan analitis tersebut kemudian digunakan sebagai data input
perhitungan dengan progam
BISAR (Bitumen Stress Analysis in Roads)
sehingga mendapatkan hasil output data tegangan (stress) dan regangan
(strain). Dari hasil output perhitungan tersebut bersama d pengaruh kecepatan
terhadap umur rencana perkerasan.
d) Diambil kesimpulan dan saran sesuai hasil penelitian tentang pengruh
kecepatan terhadap umur rencana jalan studi kasus jalur pantura di jalan
Rembang – Bulu STA 0+000 S/D 3+000.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Regangan Horisontal (εt)
Hasil perhitungan dengan software BISAR:
Tabel Nilai regangan horisontal εt
NO.
Regangan Horisontal (εt)
1.
259
2.
20,3
3.
262
4.
166
Nilai dari hasil perhitungan tegangan horisontal (εt) dipilih yang terbesar = 262
B. Regangan Vertikal (εz)
Hasil perhitungan dengan software BISAR:
Tabel. Nilai regangan vertikal (εz)
NO. Regangan Vertikal (εz)
1.
237,2
2.
225,4
Nilai dari hasil perhitungan tegangan vertikal (εz) dipilih yang terbesar = 237,2
C. Parameter Kumulatif Gandar Standar Dalam Retak lelah (fatique)
= 10,99
VB
=
log Ngagal
= 15,8 log εt – k – (5,13 log εt – 14,39) log VB – (8,63 log εt
– 24,2) .log SPr
Ngagal
= -0,000198
= 0,99954 MSA
D. Parameter Kumulatif Gandar Standar Dalam Penurunan (deformasi)
= 1.
Ngagal = fr
= 9,9532 MSA
E. Ekivalen (E) Lalu lintas Harian Rata-rata
a. Perhitungan ekivalensi roda tunggal :
E roda tunggal =
- 3T = 0,1027
- 5T = 0,7921
- 6T = 1,6425
b. Perhitungan ekivalensi roda ganda :
SN =
SN = (7,5 x 0,4) + (9,8 x 0,138) + (15,7 x 0,13) = 2,99 +1,38 + 2,05
= 6,42 (maka nilai SN yang digunakan adalah 6)
Dari pembacaan tabel diketahui nilai dan Ipt = 2 (Tabel III.2).
Nilai SN dan Ipt digunakan untuk membaca ditabel lampiran M,
sehingga diperoleh angka ekivalen roda ganda dengan cara interpolasi
dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
Beban gandar satu sumbu tunggal
Ton
Kips
5
8
10
14
11
17,6
22
30,8
Ekivalensi
Keterangan
0,1209
0,6693
0,1580
0,7317
Single axles
Single axles
Tandem axles
Tandem axles
(Sumber: Hasil Perhitungan)
c. Perhitungan ekivalen pada golongan kendaraan :
1.
Golongan 2 (1 + 1) T
= 0,0013 + 0,0013 = 0,0025
2.
Golongan 3 (1+2) T
= 0,0013 + 0,0203 = 0,0215
3. Golongan 4 (2 + 5)T
= 0,0203 + 0,7921 = 0,8124
4.
Golongan 5a (3 + 5) T
= 0,1027 + 0,7921 = 0,8947
5.
Golongan 5b (3 + 5) T
= 0,1027 + 0,1209 = 0,2236
6.
Golongan 6a (5 + 8) T
= 0,7921 + 5,1911 = 5,9832
7.
Golongan 6b (5 + 8) T
= 0,7921 + 0,6693 = 1,4614
8.
Golongan 7a (6 + 7.7) T = 1,6425 + 0,7317 = 2,3742
9.
Golongan 7b (6 + 7.7 + 5 + 5) T
= 1,6425 + 0,7317 + 0,1209 + 0,1209 = 2,6161
10. Golongan 7c (6 + 7.7 + 5.5) T
= 1,6425 + 0,7317 + 0,1580= 2,5322
d. Perhitungan jumlah lalu lintas ekivalen :
- Faktor distribusi arah (DD)
= 0,5
- Faktor distribusi lajur (DL)
= 100 %
- Faktor pertumbuhan lalu lintas (i)
= 5,66%
Besarnya beban gandar standar kumulatif (w18) masing-masing
golongan kendaraan pertahun dapat dihitung sebagai berikut ini :
w18 = LHR x DD x DL x E
1. Golongan 2 (1 + 1) T
= 2560 x 0,5 x 1 x 0,0025
= 3,244
2. Golongan 3 (1+2) T
= 729 x 0,5 x 1 x 0,0215
= 7,853
3. Golongan 4 (2 + 5)T
= 1316 x 0,5 x 1 x 0,8124
= 543,540
4. Golongan 5a (3 + 5) T = 212 x 0,5 x 1 x 0,8947
= 94,843
5. Golongan 5b (3 + 5) T = 716 x 0,5 x 1 x 0,2236
= 80,048
6. Golongan 6a (5 + 8) T = 1129 x 0,5 x 1 x 5,9832
= 3377,493
7. Golongan 6b (5 + 8) T = 1368 x 0,5 x 1 x 1,4614
= 1000,341
8. Golongan 7a (6 + 7.7) T = 1906 x 0,5 x 1 x 2,3742
= 2262,6
9. Golongan 7b (6+7.7+5+ 5)T = 1536 x 0,5 x 1 x 2,6161 = 1536,962
10. Golongan 7c (6 + 7.7 + 5.5) T = 779 x 0,5 x 1 x 2,5322 = 986,3 +
Jumlah = 9884,259 SA/hari
W18
= 3607754,576 SA/tahun
M. Umur Rencana (UR) Kondisi Fatique Kondisi Gagal :
999543,5786
= 3607754,576 .
URgagal
= 0,28 tahun
-
N. Umur Rencana (UR) Kondisi Deformasi Kondisi Gagal :
9953179,362
= 3607754,576 .
URgagal
= 2,64 tahun
-
Tabel. Rekapitulasi hasil perhitungan variasi kecepatan
No
Uraian Perhitungan
Hasil Perhitungan
Kec.20
Kec.30
Kec.43
Kec.60
Kec.80
a. Kondisi fatique (˚C)
44,16
44,16
44,16
44,16
44,16
b. Kondisi deformasi (˚C)
33,81
33,81
33,81
33,81
33,81
2.
Lama Pembebanan (detik)
0,047
0,032
0,023
0,017
0,013
3.
Kekakuan Tanah Dasar (Mpa)
52
52
52
52
52
4.
Kekakuan Lapis Granuler (Sg)
131
131
131
131
131
206,84
206,84
206,84
206,84
206,84
a. AC-Base Modified
- 0,310
- 0,310
- 0,310
- 0,310
- 0,310
b. AC-BC Modified
-0,310
-0,310
-0,310
-0,310
-0,310
c. AC-WC Modified
-0,238
-0,238
-0,238
-0,238
-0,238
a. AC-Base Modified(˚C)
54,517
54,517
54,517
54,517
54,517
b. AC-BC Modified (˚C)
54,517
54,517
54,517
54,517
54,517
c. AC-WC Modified (˚C)
58,358
58,358
58,358
58,358
58,358
1) Kondisi fatique (Mpa)
0,6
0,8
1,1
1,4
1,8
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1,9
2,1
2,4
2,7
3,0
1) Kondisi fatique(Mpa)
0,6
0,8
1,1
1,4
1,8
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1,9
2,1
2,4
2,7
3,0
1.
Temperatur Design (T)
a. Lapis Pondasi Bawah (Mpa)
b. Lapis Pondasi Atas (Mpa)
5.
6.
7.
Recovered Penetration Index (PIr)
Softening Point (SPr)
Kekakuan Bitumen (Sb)
a. AC-Base Modified
b. AC-BC Modified
c. AC-WC Modified
1) Kondisi fatique (Mpa)
1
1,3
1,6
1,9
2,2
4,0
4,6
5,3
5,9
6,5
1) Kondisi fatique (Mpa)
472,264
575,76
715,47
842,091
996,48
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1015,196
1114,34
1209,95
1305,26
1393,2
1) Kondisi fatique (Mpa)
399,033
488,21
609,07
719,041
853,58
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
869,924
956,59
1040,3
1123,95
1201,22
1) Kondisi fatique (Mpa)
618,603
740,18
852,16
956787
1055,5
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1574,888
1725,32
1870,02
2013,92
2146,41
a. Regangan horisontal (εt)
292
278
262
248
234
b. Regangan vertikal (εz)
245
241
237
234
231
1) Kondisi kritis (MSA)
0,106109
0,13192
0,1737
0,22077
0,2882
2) Kondisi gagal (MSA)
0,61060
0,7591
0,9995
1,27038
1,6586
1) Kondisi kritis (MSA)
1,1071
1,1750
1,2385
1,3023
1,3616
2) Kondisi gagal (MSA)
8,9323
9,4601
9,9532
10,4477
10,9065
a. Kondisi fatique (SA/tahun)
3607754
3607754
3607754
3607754
3607754
b. Kondisi deformasi (SA/tahun)
3607754
3607754
3607754
3607754
3607754
1) Kondisi kritis (tahun)
0,03
0,04
0,05
0,06
0,08
2) Kondisi gagal (tahun)
0,17
0,22
0,28
0,36
0,47
1) Kondisi kritis (tahun)
0,31
0,33
0,35
0,37
0,38
2) Kondisi gagal (tahun)
2,38
2,51
2,64
2,76
2,87
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
8.
Kekakuan Campuran Elastik (Sme)
a. AC-Base Modified
b. AC-BC Modified
c. AC-WC Modified
9.
10.
Regangan
Gandar Standar Kumulaif (N)
a. Kondisi fatique
b. Kondisi Deformasi
11.
12.
Jumlah Lalu Lintas Ekivalen
Umur Rencana
a. Kondisi fatique
b. Kondisi Deformasi
O. Pembahasan
Dari hasil penelitian ini diperoleh semakin tinggi kecepatan kendaraan maka
semakin besar juga kekakuan aspal dan kekakuan aspal elastis pada pekerasan
jalan, meskipun jalan dalam keadan fatique cracking dan deformasi permanen,
Seperti tabel Rekapitulasi kekakuan aspal dan campuran aspal dibawah ini.
Dari hasil analisa tentang pengaruh kecepatan kendaraan terhadap umur
pekerasan jalan dapat dijelaskan dengan grafik berikut :
Umur Perkerasan (tahun)
0.5
0.4
y = 0.004x + 0.072
R² = 0.998
0.3
Kondisi Gagal
0.2
y = 0.000x + 0.012
R² = 0.998
0.1
Kondisi Kritis
0.0
0
20
40
60
80
100
Kecepatan (km/jam)
Gambar. Grafik antara kecepatan dan umur jalan dalam keadaan fatique.
Umur Perkerasan (tahun)
3.5
y = 0.007x + 2.261
R² = 0.974
3.0
2.5
2.0
Kondisi Gagal
1.5
1.0
Kondisi Kritis
y = 0.001x + 0.294
R² = 0.975
0.5
0.0
0
20
40
60
Kecepatan (km/jam)
80
100
Gambar Grafik antara kecepatan dan umur jalan dalam keadaan deformasi.
Dari gambar diperoleh bahwasanya semakin rendah laju kecepatan
kendaraan yang melewati perkerasan jalan, maka berpengaruh menjadi lebih cepat
terjadinya kondisi fatique cracking (retak lelah) maupun permanent deformation
(deformasi permanen), sehingga umur perkerasan jalan dapat berakibat semakin
yang singkat. Hal ini terkait dengan perkerasan jalan yang bersifat viscoelastis
aspal dimana terjadi kecepatan rendah (loading time yang tinggi) akan
menyebabkan regangan yang terjadi menjadi besar dan mengurangi kekakuan
campuran aspal.
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan Hasil analisis pengaruh kecepatan kendaraan terhadap umur
rencana jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham Design Method) dengan
alat bantu program BISAR (Bitumen Stress
Analisis in Roads) 3.0, bahwa
kecepatan kendaraan berpengaruh terhadap umur jalan. yang ditunjukkan dengan
persamaan regresi. Untuk kriteria retak lelah pengaruh kecepatan terhadap umur
rencana jalan dapat ditunjukkan dengan persamaan regresi:
a. y = 0,000x + 0,012 (kondisi kritis)
b. y = 0,004x + 0,072 (kondisi gagal)
Sedangakan untuk kriteria deformasi, pengaruh kecepatan terhadap umur
rencana dapat ditunjukkan dengan persamaan regresi:
a. y = 0,001x + 0,294 (kondisi kritis)
b. y = 0,007x + 2,261 (kondisi gagal)
Dengan: x = kecepatan (km/jam)
y = umur rencana (tahun)
B. Saran
1. Penelitian ini bisa dikembangkan lagi dengan metode yang sama dengan lokasi
yang berbeda, sehingga dapat diketahui perbandingannya.
2. Penelitian Tugas Akhir ini dapat direncanakan ulang dengan menggunakan
metode analitis yang lain sebagai bentuk alternatif perhitungan seperti
metode TRRL LR-1132, Leeds design method dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
_______, 1987, Peraturan Perkerasan Lentur Jalan Raya Berdasarkan Metode
Analisa Komponen, Bina Marga (SKBI.2.3.26.1987), Jakarta.
______, 2001, Pedoman Penyusun Laporan Kerja Praktek, Usulan Tugas Akhir
dan Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
, 2002, Direktorat Jenderal Bina Marga, Pedoman Perencanaan Tebal
Perkerasan Lentur , Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
, 2005, Pedoman Perencanaan Tebal Lapis Tambah Perkerasan Lentur
dengan Metoda Lendutan, No. Pd T-05-2002-B, Departemen Pekerjaan
Umum, Jakarta.
Brown, SF. and Brunton JM. 1986. “An Introduction to the Analytical Design of
Bituminous Pavements”, 3rd Edition, University of Nottingham, UK.
Herfanda, A.F., 2010, Evaluasi Umur Sisa Ruas Jalan Kartasura – Klaten.
Pemerintah Kabupaten Rembang Provinsi Jawa Tengah, 2011, Kondisi Geografis,
www.rembang.go.id, (diakses tanggal 21-20-2012)
Kementrian Pekerjaan Umum, 2008, Paket 11 – Perencanaan Teknik Jalan dan
Jembatan, Direktorat Jenderal Bina Marga, Semarang
Pardosi, R, 2010, Studi Pengaruh Beban Belebih (overload) Terhadap
Pengurangan Umur Rencana Perkerasan Jalan. Tugas Akhir.
Universitas Sumatera Utara.
Sudarsono, D.U., 1979, Konstruksi Jalan Raya , Badan Penerbit Pekerjaan Umum,
Bandung.
Sukirman, S, 1992, Perkerasan Lentur Jalan Raya , Bandung.
Sukirno, Herry., 2005, Analisa Kerusakan Jalan Akibat Overloading Ruas Jalan
Bawen – Krasak Jawa Tengah. Tesis, Program Magister Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Sunarjono, Sri, 2011, Stiffness, Fatigue, dan Permanent Deformation, Surakarta.
Prasetyo, Agung, 2012, Analisa Pengaruh Beban Berlebih Terhadap Umur
Rencana Perkerasan Jalan (Studi Kasus Ruas Jalan Rembang – Bulu),
Tugas Akhir, Tugas Akhir. Universitas Muhammadiyah Surakarta.
UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS RUAS JALAN REMBANG - BULU)
NASKAH PUBLIKASI
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
ADITYA NUGROHO
NIM : D 100 070 006
NIRM : 07 6 106 03010 50006
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR
RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS RUAS JALAN REMBANG - BULU)
Naskah Publikasi
Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran
Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal: …………..
diajukan oleh :
Aditya Nugroho
NIM : D 100 070 006
NIRM : 07 6 106 03010 50006
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Pertama
Pembimbing Kedua
(Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T.)
(Muslich H. S, S.T., M.T., Ph.D.)
NIK. 815
NIK. 795
Dewan Penguji
(Ir. H. Sri Widodo, M.T.)
NIK. 542
Tugas Akhir ini diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
(Ir. Agus Riyanto SR., M.T.)
M.T.)
NIK. 483
Menyetujui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. H. Suhendro Trinugroho,
NI
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP
UMUR RENCANA JALAN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE ANALITIS
(STUDI KASUS : RUAS JALAN PANTURA)
Aditya Nugroho (D 100 070 006)
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta
ABSTRAKSI
Jalan Pantura merupakan jalan nasional sebagai jalur utama penghubung
antara Jakarta – Semarang – Surabaya yang berperan penting untuk
menggerakkan perekonomian nasional dan khusunya daerah Pulau Jawa bagian
Utara. Seiring dengan meningkatnya kepadatan lalu lintas yang melintas pada
perkerasan jalan tersebut menyebabkan berbagai kendala, salah satunya adalah
kerusakan pada bagian konstruksi jalan yang tidak sesuai dengan umur rencana
perkerasan jalan, salah satu penyebab dari kerusakan itu adalah faktor loading
time sebagian akibatnya dari kecepatan kendaraan. Berkaitan dengan hal tersebut
dalam penelitian ini akan dibahas mengenai pengaruh kecepatan dengan variasi
kecepatan yaitu, kecepatan rencana 43 km/jam sedangkan variasi kecepatannya 20
km/jam, 30 km/jam, 60 km/jam, 80 km/jam.
Metode analitis yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
Nottingham Design Method dengan menggunakan bantuan program BISAR
(Bitumen Analysis in Roads) 3.0, data-data pendukung seperti data lalu lintas
harian rata-rata (LHR), data CBR, data temperature tahunan rata-rata, data
kecepatan, dan lain sebagainya diperoleh dari Dinas Bina Marga Jawa Tengah.
Data-data yang sudah terkumpul kemudian dianalisis untuk mencari nilai yang
dibutuhkan sebagai input ke Program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0.
Output dari Program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0 yaitu asphalt mix
tensile strain untuk kondisi fatigue (t) dan asphalt mix vertikal strain deformasi
(z) yang dipakai untuk menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Berdasarkan hasil tentang analisis pengaruh kecepatan kendaraan terhadap
umur rencana jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham Design Method)
dengan alat bantu program BISAR (Bitumen Analysis in Roads) 3.0, bahwa
kecepatan kendaraan berpengaruh terhadap umur rencana jalan. Dapat
ditunjukkan dengan persamaan regresi, untuk kriteria retak lelah pengaruh
kecepatan terhadap umur rencana jalan dalam kondisi kritis yaitu y = 0,000x +
0,012 dan untuk kondisi gagal yaitu y = 0,004x + 0,072. Sedangkan untuk kriteria
deformasi, pengaruh kecepatan terhadap umur rencana jalan dalam kondisi kritis
yaitu y = 0,001x + 0,294 dan kondisi gagal yaitu y = 0,007x + 2,261.
Kata kunci: loading time, Nottingham Design Mehod, BISAR 3.0.
PENDAHULUAN
Ruas jalan arteri Rembang di jalur Pantura merupakan jalur utama
penghubung antara Jakarta – Semarang - Surabaya, yang mempunyai intensitas
kendaraan yang melintas perkerasan jalan tersebut cukup tinggi, dan dapat
mempengaruhi kecepatan kendaraan menjadi lebih pelan sehingga
waktu
pembebanan pada perkerasan jalan menjadi tinggi. Karena perkerasan jalan
bersifat viscoelastis, maka waktu pembebanan yang tinggi menyebabkan regangan
yang terjadi menjadi semakin besar dan mengakibatkan berkurangnya nilai
stiffness (kekakuan) material.
Penelitian dan perencanaan jalan di Indonesia selama ini hanya mengacu
pada metode empiris saja, sedangkan metode analitis masih jarang atau mungkin
tidak pernah digunakan. Oleh karena itu penelitian mengenai pengaruh beban
berlebih (overload) terhadap umur pelayanan jalan menggunakan metode analitis
yang dalam hal ini menggunakan bantuan program Bisar , sangat diperlukan untuk
mengetahui pengaruh umur pelayanan jalan akibat beban berlebih ( overload).
Tujuan penelitian dilakukannya identifikasi pengaruh kecepatan terhadap
umur rencana pada ruas jalan arteri di jalur pantura adalah untuk mengetahui
pengaruh kecepatan terhadap umur jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham
design method) dengan alat bantu program BISAR (Bitumen Stress Analysis in
Roads) 3.0.
LANDASAN TEORI
A. Umur Rencana Jalan
Umur rencana jalan perkerasan menurut (Sukirman, 1995) adalah
jumlah tahun dari saat jalan tersebut dibuka untuk lalulintas kendaraan
sampai diperlukan suatu perbaikan yang bersifat struktural, sampai
diperlukan overlay (lapisan ulang) suatu perkerasan. Selama umur tersebut
pemeliharaan perkerasan jalan harus tetap dilakukan, seperti pelapisan
nonstruktural yang brfungsi sebagai lapisan aus. Umur rencana untuk
perkerasan lentur jalan baru umumnya diambil 10 tahun dan untuk
peningkatan jalan 10 tahun.
B. Kecepatan
Kecepatan kedaraan yang berbeda akan menghasilkan waktu
pembebanan (loading time) yang berbeda pula. Waktu pembebanan (loading
time) adalah lamanya beban yang diterima oleh perkerasan jalan ketika roda
kendaraan melintasi perkerasan jalan tersebut, dengan demikian tergantung
dari kecepatan kendaraan. (Brown & Brunton, 1997). Kendaraan dengan beban
yang sama akan menghasilkan tingkat kerusakan yang berbeda karena
perbedaan kecepatan. Di ruas jalan lokasi penelitian ini menggunakan lapis
perkerasan lentur yang bersifat viscoelastis maka loading time yang tinggi akan
menyebabkan regangan dan tegangan yang terjadi menjadi besar dan
mengakibatkan berkurangnya nilai stiffness lapis perkerasan jalan. Konsep
dasarnya adalah kekakuan (stiffness) lapisan perkerasan dipengaruhi oleh
tegangan (stress) dan regangan (strain) yang nilainya dapat ditentukan melalui
lama pembebanan (loding time).
C. Konsep Metode Analitis
Metode analitis merupakan metode yang berdasarkan konsep teori
matematis dan menganalisa sifat tegangan dan regangan pada suatu lapisan
perkerasan jalan yang diakibatkan oleh beban berulang dari kendaraan.
Prinsip utama dari metode analitis adalah mengasumsikan perkerasan jalan
menjadi suatu struktur “multi-layer (elastic) structure ” untuk perkerasan
lentur dan suatu struktur “beam on elastic foundation” untuk perkerasan
kaku. Akibat beban kendaraan yang bekerja di atasnya, yang dalam hal ini
dianggap sebagai beban statis merata, maka akan timbul tegangan ( stress) dan
regangan (strain) pada struktur tersebut.
Adapun secara umum prosedur yang dipakai dalam metode analitis
(Nottingham Design Method) adalah sebagai berikut :
a. Menentukan suhu udara rata-rata tahunan (T).
b. Menentukan kecepatan rata-rata dari kendaraan (V).
c. Menghitung angka kumulatif dari gandar standar dalam umur rencana (N).
d. Menentukan kekakuan tanah dasar (E3 = Ss).
e. Menentukan temperatur desain campuran aspal untuk ukuran regangan
yang dipertimbangkan.
f. Menentukan kekakuan campuran aspal (E1 = Sme).
g. Menentukan regangan maksimum yang diijinkan untuk ukuran yang
sedang dipertimbangkan.
h. Menentukan ketebalan lapisan minimum untuk kriteria regangan (strain)
yang dipertimbangkan.
Pada penelitian ini menggunakan program yang telah didesain
berdasarkan metode multi layer linier elastic theory yang berupa program
BISAR 3.0. Program BISAR (Bitumen Stress Analysis in Road) produk Shell
dapat digunakan untuk mengestimasi ketebalan perkerasan aspal dan unbound
granular layer . Program ini menghitung stress, strain dan displacement pada
tiap posisi pada multi layer system (Setyawan, 2003).
1. Beban gandar standar
Konstruksi perkerasan jalan menerima beban lalu lintas yang
dilimpahkan melalui roda-roda kendaraan. Beban standar merupakan
beban sumbu tunggal beroda ganda seberat 18.000 pon (8,16 ton). Semua
beban kendaraan lain dengan sumbu berbeda diekivalenkan ke beban
sumbu standar dengan menggunakan angka ekivalen beban sumbu (
Sukirman, 1993 ).
2. Kekakuan tanah dasar dan material berbutir
Untuk menentukan besarnya nilai kekauan material berbutir
dapat nomogram Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi atas
granular dan Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah
granular yang bersumber Bina Marga 2002.
3. Temperatur desain
Untuk memperhitungkan pengaruh temperatur dalam proses
desain struktur perkerasan lentur secara analitis yaitu pendekatan desain
praktis yang menggunakan faktor temperatur desain.. Secara umum
temperatur desain dapat dihitung dengan menggunakan rumus Brown dan
Brunton (1986) sebagai berikut :
a). Untuk kriteria retak lelah Temperatur desain = 1,92 T
b). Untuk kriteria deformasi permanenTemperatur desain = 1,47 T
Dimana T = suhu udara rerata tahunan (°C)
4. Kekakuan bitumen (Sb)
Ketika tegangan diberlakukan pada material aspal, hasil regangan
bergantung pada suhu dan lama waktu tegangan tersebut diterapkan..
Sebagai gantinya, Van der Poel memperkenalkan istilah "kekakuan" (s b)
seperti rasio tegangan terhadap regangan untuk aspal pada suhu dan waktu
pembebanan tertentu. Persamaan berikut diturunkan oleh Ullidtz (1979)
dapat digunakan untuk menghitung kekakuan bitumen pada sebuah kondisi
yang terbatas tapi praktis
(SPr – T = 20˚-60˚).
Sb = 1,157 x 10-7 x t -0.368 x 2,718–PIr (SPr – T)5
Waktu pembebanan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
log t = 5 x 10-4 h – 0,2 - 0,94 log v
Untuk ketebalan lapisan campuran aspal antara 150 mm sampai
350 mm, menurut Brown dan Brunton (1986) waktu pembebanan dapat
dihitung dengan hubungan empirik yang sederhana sebagai berikut :
t=
Recovered Penetration Index dapat dihitung dengan rumus menurut Brown
dan Brunton (1986) sebagai berikut :
–
–
Recovered Softening Point (SPr) dapat dihitung dengan rumus menurut
Brown dan Brunton (1986) sebagai berikut :
Dengan :
Sb
= kekakuan bitumen
t
= waktu pembebanan (detik)
h
= ketebalan lapisan perkerasan aspal (mm)
v
= kecepatan kendaraan (km/jam)
Pi
= penetrasi aspal awal (0.1 mm)
5. Kekakuan campuran elastik
Menurut Brown, S.F. dan Brunton, J.M., (1986) persamaan
untuk menentukan nilai kekakuan campuran adalah sebagai berikut :
Sme
= Sb
n
= 0,83 log
–
–
Sebagai alternatif, Shell menerapkan teori kekakuan yang secara
matematis seperti persamaan berikut.
Sme = Sb
VMA = voids mineral aggregate /rongga dalam campuran agregat.
Cv
=
dengan:
Sme
= kekakuan campuran elastik
Sb
= kekakuan bitumen
VB
= volume binder
6. Prediksi umur rencana (N) (Million Standard Axles)
Berikut rumus yang dapat digunakan untuk menghitung umur pelayanan
pada kriteria retak lelah (fatigue cracking) :
log N = 15,8 log εt – k – (5,13 log εt – 14,39) log VB – (8,63 log εt – 24,2) log SP 1
Sedangkan untuk menghitung umur pelayanan dengan kriteria deformasi
permanen dapat digunakan rumus sebagai berikut :
- Kondisi kritis
N = fr
- Kondisi gagal
N = fr
dengan:
εt
= Asphalt mix tensile strain
k
= 46,82 kondisi kritis dan 46,06 kondisi kegagalan
εz
= Asphalt mix vertical strain
7. Angka Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E)
Dalam pembebanan lalu lintas ini dibutuhkan pengelompokan
kendaraan
berdasarkan
beban
golongan
sumbu
dari berbagai
jenis
kendaraan yang melewati ruas jalan Rembang–Bulu,yang dapat dilihat pada
tabel dariDepartemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2004
:
Dalam metode Bina Marga 2002, untuk mengkalkulasi angka ekivalen
beban gandar satu sumbu tunggal kendaraan (E) dihitung dengan menggunakan
persamaan di bawah ini.
E roda tunggal =
8. Structural Number (SN)
Indeks yang diturunkan dari analisis lalu lintas, kondisi tanah dasar,
dan lingkungan yang dapat dikonversi menjadi tebal lapisan perkerasan dengan
menggunakan koefisien kekuatan relatif yang sesuai untuk tiap-tiap jenis
material masing-masing lapis struktur perkerasan. Menurut Bina Marga 2002
dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
SN =
Di
: Tebal lapis permukaan
ai
: Koefisien kekuatan relatif
9. Umur Rencana (N)
1. Mencari nilai w18 dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
w18 = DD x DL x LHR x E
Faktor distribusi arah (DD) pada umumnya diambil 0,5.
2. Mencari nilai n dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
-
Wt =
Dengan :
Wt = N
: Jumlah gandar standar kumulatif dalam umur rencana (MSA)
E
: Angka ekivalen beban gandar standar sumbu kendaraan
g
: Pertumbuhan lalu lintas (%)
n
: Umur pelayanan (tahun).
METODE PENELITIAN
Tahapan Penelitian
Untuk mendapatkan hasil yang diharapkan, maka disusun suatu
tahapan penelitian, adapun tahapan-tahapan penelitian in adalah sebagai berikut:
a) Penelitian ini dimulai dengan studi pustaka, yaitu mengumpulkan literatur –
literatur yang akan digunakan sebagai referensi pada penelitian ini.
Pengumpulan data sekunder, yaitu meliputi data VMA aspal, CBR tanah dasar,
tebal perkerasan jalan, volume LHR tahun 2007 dan kecepatan kendaraan,
temperatur udara di lokasi.
b) Setelah data-data terkumpul, dilakukan pengolahan dengan perhitungan
analitis, meliputi : analisa temperatur desain, analisa waktu pembebanan,
analisa kekakuan bitumen (bitumen stiffness), analisa jari-jari contact area
c) Dari hasil perhitungan analitis tersebut kemudian digunakan sebagai data input
perhitungan dengan progam
BISAR (Bitumen Stress Analysis in Roads)
sehingga mendapatkan hasil output data tegangan (stress) dan regangan
(strain). Dari hasil output perhitungan tersebut bersama d pengaruh kecepatan
terhadap umur rencana perkerasan.
d) Diambil kesimpulan dan saran sesuai hasil penelitian tentang pengruh
kecepatan terhadap umur rencana jalan studi kasus jalur pantura di jalan
Rembang – Bulu STA 0+000 S/D 3+000.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Regangan Horisontal (εt)
Hasil perhitungan dengan software BISAR:
Tabel Nilai regangan horisontal εt
NO.
Regangan Horisontal (εt)
1.
259
2.
20,3
3.
262
4.
166
Nilai dari hasil perhitungan tegangan horisontal (εt) dipilih yang terbesar = 262
B. Regangan Vertikal (εz)
Hasil perhitungan dengan software BISAR:
Tabel. Nilai regangan vertikal (εz)
NO. Regangan Vertikal (εz)
1.
237,2
2.
225,4
Nilai dari hasil perhitungan tegangan vertikal (εz) dipilih yang terbesar = 237,2
C. Parameter Kumulatif Gandar Standar Dalam Retak lelah (fatique)
= 10,99
VB
=
log Ngagal
= 15,8 log εt – k – (5,13 log εt – 14,39) log VB – (8,63 log εt
– 24,2) .log SPr
Ngagal
= -0,000198
= 0,99954 MSA
D. Parameter Kumulatif Gandar Standar Dalam Penurunan (deformasi)
= 1.
Ngagal = fr
= 9,9532 MSA
E. Ekivalen (E) Lalu lintas Harian Rata-rata
a. Perhitungan ekivalensi roda tunggal :
E roda tunggal =
- 3T = 0,1027
- 5T = 0,7921
- 6T = 1,6425
b. Perhitungan ekivalensi roda ganda :
SN =
SN = (7,5 x 0,4) + (9,8 x 0,138) + (15,7 x 0,13) = 2,99 +1,38 + 2,05
= 6,42 (maka nilai SN yang digunakan adalah 6)
Dari pembacaan tabel diketahui nilai dan Ipt = 2 (Tabel III.2).
Nilai SN dan Ipt digunakan untuk membaca ditabel lampiran M,
sehingga diperoleh angka ekivalen roda ganda dengan cara interpolasi
dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
Beban gandar satu sumbu tunggal
Ton
Kips
5
8
10
14
11
17,6
22
30,8
Ekivalensi
Keterangan
0,1209
0,6693
0,1580
0,7317
Single axles
Single axles
Tandem axles
Tandem axles
(Sumber: Hasil Perhitungan)
c. Perhitungan ekivalen pada golongan kendaraan :
1.
Golongan 2 (1 + 1) T
= 0,0013 + 0,0013 = 0,0025
2.
Golongan 3 (1+2) T
= 0,0013 + 0,0203 = 0,0215
3. Golongan 4 (2 + 5)T
= 0,0203 + 0,7921 = 0,8124
4.
Golongan 5a (3 + 5) T
= 0,1027 + 0,7921 = 0,8947
5.
Golongan 5b (3 + 5) T
= 0,1027 + 0,1209 = 0,2236
6.
Golongan 6a (5 + 8) T
= 0,7921 + 5,1911 = 5,9832
7.
Golongan 6b (5 + 8) T
= 0,7921 + 0,6693 = 1,4614
8.
Golongan 7a (6 + 7.7) T = 1,6425 + 0,7317 = 2,3742
9.
Golongan 7b (6 + 7.7 + 5 + 5) T
= 1,6425 + 0,7317 + 0,1209 + 0,1209 = 2,6161
10. Golongan 7c (6 + 7.7 + 5.5) T
= 1,6425 + 0,7317 + 0,1580= 2,5322
d. Perhitungan jumlah lalu lintas ekivalen :
- Faktor distribusi arah (DD)
= 0,5
- Faktor distribusi lajur (DL)
= 100 %
- Faktor pertumbuhan lalu lintas (i)
= 5,66%
Besarnya beban gandar standar kumulatif (w18) masing-masing
golongan kendaraan pertahun dapat dihitung sebagai berikut ini :
w18 = LHR x DD x DL x E
1. Golongan 2 (1 + 1) T
= 2560 x 0,5 x 1 x 0,0025
= 3,244
2. Golongan 3 (1+2) T
= 729 x 0,5 x 1 x 0,0215
= 7,853
3. Golongan 4 (2 + 5)T
= 1316 x 0,5 x 1 x 0,8124
= 543,540
4. Golongan 5a (3 + 5) T = 212 x 0,5 x 1 x 0,8947
= 94,843
5. Golongan 5b (3 + 5) T = 716 x 0,5 x 1 x 0,2236
= 80,048
6. Golongan 6a (5 + 8) T = 1129 x 0,5 x 1 x 5,9832
= 3377,493
7. Golongan 6b (5 + 8) T = 1368 x 0,5 x 1 x 1,4614
= 1000,341
8. Golongan 7a (6 + 7.7) T = 1906 x 0,5 x 1 x 2,3742
= 2262,6
9. Golongan 7b (6+7.7+5+ 5)T = 1536 x 0,5 x 1 x 2,6161 = 1536,962
10. Golongan 7c (6 + 7.7 + 5.5) T = 779 x 0,5 x 1 x 2,5322 = 986,3 +
Jumlah = 9884,259 SA/hari
W18
= 3607754,576 SA/tahun
M. Umur Rencana (UR) Kondisi Fatique Kondisi Gagal :
999543,5786
= 3607754,576 .
URgagal
= 0,28 tahun
-
N. Umur Rencana (UR) Kondisi Deformasi Kondisi Gagal :
9953179,362
= 3607754,576 .
URgagal
= 2,64 tahun
-
Tabel. Rekapitulasi hasil perhitungan variasi kecepatan
No
Uraian Perhitungan
Hasil Perhitungan
Kec.20
Kec.30
Kec.43
Kec.60
Kec.80
a. Kondisi fatique (˚C)
44,16
44,16
44,16
44,16
44,16
b. Kondisi deformasi (˚C)
33,81
33,81
33,81
33,81
33,81
2.
Lama Pembebanan (detik)
0,047
0,032
0,023
0,017
0,013
3.
Kekakuan Tanah Dasar (Mpa)
52
52
52
52
52
4.
Kekakuan Lapis Granuler (Sg)
131
131
131
131
131
206,84
206,84
206,84
206,84
206,84
a. AC-Base Modified
- 0,310
- 0,310
- 0,310
- 0,310
- 0,310
b. AC-BC Modified
-0,310
-0,310
-0,310
-0,310
-0,310
c. AC-WC Modified
-0,238
-0,238
-0,238
-0,238
-0,238
a. AC-Base Modified(˚C)
54,517
54,517
54,517
54,517
54,517
b. AC-BC Modified (˚C)
54,517
54,517
54,517
54,517
54,517
c. AC-WC Modified (˚C)
58,358
58,358
58,358
58,358
58,358
1) Kondisi fatique (Mpa)
0,6
0,8
1,1
1,4
1,8
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1,9
2,1
2,4
2,7
3,0
1) Kondisi fatique(Mpa)
0,6
0,8
1,1
1,4
1,8
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1,9
2,1
2,4
2,7
3,0
1.
Temperatur Design (T)
a. Lapis Pondasi Bawah (Mpa)
b. Lapis Pondasi Atas (Mpa)
5.
6.
7.
Recovered Penetration Index (PIr)
Softening Point (SPr)
Kekakuan Bitumen (Sb)
a. AC-Base Modified
b. AC-BC Modified
c. AC-WC Modified
1) Kondisi fatique (Mpa)
1
1,3
1,6
1,9
2,2
4,0
4,6
5,3
5,9
6,5
1) Kondisi fatique (Mpa)
472,264
575,76
715,47
842,091
996,48
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1015,196
1114,34
1209,95
1305,26
1393,2
1) Kondisi fatique (Mpa)
399,033
488,21
609,07
719,041
853,58
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
869,924
956,59
1040,3
1123,95
1201,22
1) Kondisi fatique (Mpa)
618,603
740,18
852,16
956787
1055,5
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
1574,888
1725,32
1870,02
2013,92
2146,41
a. Regangan horisontal (εt)
292
278
262
248
234
b. Regangan vertikal (εz)
245
241
237
234
231
1) Kondisi kritis (MSA)
0,106109
0,13192
0,1737
0,22077
0,2882
2) Kondisi gagal (MSA)
0,61060
0,7591
0,9995
1,27038
1,6586
1) Kondisi kritis (MSA)
1,1071
1,1750
1,2385
1,3023
1,3616
2) Kondisi gagal (MSA)
8,9323
9,4601
9,9532
10,4477
10,9065
a. Kondisi fatique (SA/tahun)
3607754
3607754
3607754
3607754
3607754
b. Kondisi deformasi (SA/tahun)
3607754
3607754
3607754
3607754
3607754
1) Kondisi kritis (tahun)
0,03
0,04
0,05
0,06
0,08
2) Kondisi gagal (tahun)
0,17
0,22
0,28
0,36
0,47
1) Kondisi kritis (tahun)
0,31
0,33
0,35
0,37
0,38
2) Kondisi gagal (tahun)
2,38
2,51
2,64
2,76
2,87
2) Kondisi Deformasi (Mpa)
8.
Kekakuan Campuran Elastik (Sme)
a. AC-Base Modified
b. AC-BC Modified
c. AC-WC Modified
9.
10.
Regangan
Gandar Standar Kumulaif (N)
a. Kondisi fatique
b. Kondisi Deformasi
11.
12.
Jumlah Lalu Lintas Ekivalen
Umur Rencana
a. Kondisi fatique
b. Kondisi Deformasi
O. Pembahasan
Dari hasil penelitian ini diperoleh semakin tinggi kecepatan kendaraan maka
semakin besar juga kekakuan aspal dan kekakuan aspal elastis pada pekerasan
jalan, meskipun jalan dalam keadan fatique cracking dan deformasi permanen,
Seperti tabel Rekapitulasi kekakuan aspal dan campuran aspal dibawah ini.
Dari hasil analisa tentang pengaruh kecepatan kendaraan terhadap umur
pekerasan jalan dapat dijelaskan dengan grafik berikut :
Umur Perkerasan (tahun)
0.5
0.4
y = 0.004x + 0.072
R² = 0.998
0.3
Kondisi Gagal
0.2
y = 0.000x + 0.012
R² = 0.998
0.1
Kondisi Kritis
0.0
0
20
40
60
80
100
Kecepatan (km/jam)
Gambar. Grafik antara kecepatan dan umur jalan dalam keadaan fatique.
Umur Perkerasan (tahun)
3.5
y = 0.007x + 2.261
R² = 0.974
3.0
2.5
2.0
Kondisi Gagal
1.5
1.0
Kondisi Kritis
y = 0.001x + 0.294
R² = 0.975
0.5
0.0
0
20
40
60
Kecepatan (km/jam)
80
100
Gambar Grafik antara kecepatan dan umur jalan dalam keadaan deformasi.
Dari gambar diperoleh bahwasanya semakin rendah laju kecepatan
kendaraan yang melewati perkerasan jalan, maka berpengaruh menjadi lebih cepat
terjadinya kondisi fatique cracking (retak lelah) maupun permanent deformation
(deformasi permanen), sehingga umur perkerasan jalan dapat berakibat semakin
yang singkat. Hal ini terkait dengan perkerasan jalan yang bersifat viscoelastis
aspal dimana terjadi kecepatan rendah (loading time yang tinggi) akan
menyebabkan regangan yang terjadi menjadi besar dan mengurangi kekakuan
campuran aspal.
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan Hasil analisis pengaruh kecepatan kendaraan terhadap umur
rencana jalan berdasarkan metode analitis (Nottingham Design Method) dengan
alat bantu program BISAR (Bitumen Stress
Analisis in Roads) 3.0, bahwa
kecepatan kendaraan berpengaruh terhadap umur jalan. yang ditunjukkan dengan
persamaan regresi. Untuk kriteria retak lelah pengaruh kecepatan terhadap umur
rencana jalan dapat ditunjukkan dengan persamaan regresi:
a. y = 0,000x + 0,012 (kondisi kritis)
b. y = 0,004x + 0,072 (kondisi gagal)
Sedangakan untuk kriteria deformasi, pengaruh kecepatan terhadap umur
rencana dapat ditunjukkan dengan persamaan regresi:
a. y = 0,001x + 0,294 (kondisi kritis)
b. y = 0,007x + 2,261 (kondisi gagal)
Dengan: x = kecepatan (km/jam)
y = umur rencana (tahun)
B. Saran
1. Penelitian ini bisa dikembangkan lagi dengan metode yang sama dengan lokasi
yang berbeda, sehingga dapat diketahui perbandingannya.
2. Penelitian Tugas Akhir ini dapat direncanakan ulang dengan menggunakan
metode analitis yang lain sebagai bentuk alternatif perhitungan seperti
metode TRRL LR-1132, Leeds design method dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
_______, 1987, Peraturan Perkerasan Lentur Jalan Raya Berdasarkan Metode
Analisa Komponen, Bina Marga (SKBI.2.3.26.1987), Jakarta.
______, 2001, Pedoman Penyusun Laporan Kerja Praktek, Usulan Tugas Akhir
dan Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
, 2002, Direktorat Jenderal Bina Marga, Pedoman Perencanaan Tebal
Perkerasan Lentur , Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
, 2005, Pedoman Perencanaan Tebal Lapis Tambah Perkerasan Lentur
dengan Metoda Lendutan, No. Pd T-05-2002-B, Departemen Pekerjaan
Umum, Jakarta.
Brown, SF. and Brunton JM. 1986. “An Introduction to the Analytical Design of
Bituminous Pavements”, 3rd Edition, University of Nottingham, UK.
Herfanda, A.F., 2010, Evaluasi Umur Sisa Ruas Jalan Kartasura – Klaten.
Pemerintah Kabupaten Rembang Provinsi Jawa Tengah, 2011, Kondisi Geografis,
www.rembang.go.id, (diakses tanggal 21-20-2012)
Kementrian Pekerjaan Umum, 2008, Paket 11 – Perencanaan Teknik Jalan dan
Jembatan, Direktorat Jenderal Bina Marga, Semarang
Pardosi, R, 2010, Studi Pengaruh Beban Belebih (overload) Terhadap
Pengurangan Umur Rencana Perkerasan Jalan. Tugas Akhir.
Universitas Sumatera Utara.
Sudarsono, D.U., 1979, Konstruksi Jalan Raya , Badan Penerbit Pekerjaan Umum,
Bandung.
Sukirman, S, 1992, Perkerasan Lentur Jalan Raya , Bandung.
Sukirno, Herry., 2005, Analisa Kerusakan Jalan Akibat Overloading Ruas Jalan
Bawen – Krasak Jawa Tengah. Tesis, Program Magister Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Sunarjono, Sri, 2011, Stiffness, Fatigue, dan Permanent Deformation, Surakarta.
Prasetyo, Agung, 2012, Analisa Pengaruh Beban Berlebih Terhadap Umur
Rencana Perkerasan Jalan (Studi Kasus Ruas Jalan Rembang – Bulu),
Tugas Akhir, Tugas Akhir. Universitas Muhammadiyah Surakarta.