Prediksi Alur Pada Perkerasan Lentur Jalan Raya Metode Bina Marga Nomor 02 M Bm 2013 Dengan Menggunakan Program Kenpave
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
Transportasi merupakan suatu proses memindahkan suatu benda dari suatu
tempat (titik asal) ke tempat lainnya (tujuan), baik benda hidup maupun benda mati
dengan jarak tertentu. Proses pemindahan benda ini membutuhkan suatu prasarana
sebagai alat angkut dalam kegiatan transportasi ini. Selain itu, agar terlaksananya
proses transportasi ini, jalan raya sebagai area perlintasan kegiatan ini turut serta
mempengaruhi kelancaran kegiatan ini. Karena jalan yang baik akan memberikan
dampak yang baik dalam proses transportasi, sebaliknya jalan yang buruk akan
memberikan dampak yang buruk pula. Jalan yang baik memberikan manfaat seperti ;
efektifitas pemakaian waktu, biaya, dan kenyamanan dalam melakukan proses
transportasi. Hal ini dapat tercapai apabila jalan raya tersebut memiliki lapisan
permukaan yang rata, konstruksi yang kuat, dan memiliki masa layan jalan (umur
jalan) yang relatif lama agar biaya yang digunakan dalam pemeliharaan jalan relatif
sedikit. Namun, karena intesitas kegiatan tranportasi yang tinggi, kondisi jalan raya
ini tidak selalu dalam keadaan baik. Karena penggunaan jalan yang terus menerus
dengan beban kendaraan yang tinggi dan volume lalu lintas yang terus meningkat
mengakibatkan kondisi permukaan jalan raya mengalami perubahan bentuk atau
dalam kata lain tidak rata seperti awal pembuatan jalan raya tersebut. Oleh karena
itu, diperlukan perencanaan perkerasan jalan raya yang baik agar memenuhi aspek
kapasitas dan daya dukung jalan yang baik.
Pada umumnya, dikenal dua jenis perkerasan jalan raya yang sering
digunakan yaitu perkerasan lentur (flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid
1
pavement). Seiring berkembangnya zaman, sekarang dikenal pula jenis perkerasan
baru, yaitu perkerasan komposit (composite pavement) yaitu merupakan hasil
kombinasi dari kedua jenis perkerasan di atas. Ketiga jenis perkerasan tersebut,
masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan dalam konstruksi jalan raya.
Pada perkerasan lentur, dikenal dua metode dalam perencanaan perkerasan tersebut
yaitu Metode Empiris dan Metode Mekanistik. Metode Empiris merupakan metode
perencanaan perekerasan jalan yang didasari pada keadaan nyata dimana perkerasan
jalan itu dilakukan. Metode ini ditampilkan dengan persamaan, tabel, dan gambar
dalam menilai performa suatu perkerasan jalan raya. Sedangkan Metode Mekanistik
adalah metode perkerasan jalan yang mengasumsikan perkerasan menjadi suatu
struktur “multi-layer (elastic) structure” untuk perkerasan lentur dan suatu struktur
“beam on elastic foundation” untuk perkerasan kaku. Dalam hal ini, beban kendaraan
yang melintas di atas perkerasan jalan raya dianggap beban statis merata, maka akan
timbul tegangan (stress), regangan (strain), dan lendutan (deflection) pada struktur
tersebut. Untuk mempermudah dalam mengetahui gaya-gaya tersebut diatas, maka
dipakai alat bantu berupa program komputer KENPAVE. KENPAVE merupakan
program komputer yang dikembangkan oleh Dr. Yang H. Huang P.E, Professor
Emeritus of Civil Engineering University of Kentucky (Huang, 2004).
Dalam penelitian ini akan dibahas bagaimana cara memprediksi alur (rutting)
yang terjadi pada suatu perkerasan dengan bantuan program KENPAVE. Selain itu,
penelitian ini merupakan faktorial studi dimana akan ada parameter-parameter yang
mempengaruhi design dari perkerasan lentur tersebut.
2
I.2. PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini akan dilakukan perencanaan perkerasan lentur jalan raya
dengan mengunakan metode Bina Marga Nomor 02/M/BM/2013. Pada metode Bina
Marga akan dilakukan perhitungan dengan variasi beban lalu lintas dan variasi nilai
CBR tanah dasar
Selanjutnya akan dievaluasi dengan program KENPAVE
(KENLAYER). Kemudian dengan menggunakan metode mekanistik-empirik hasil
evaluasi dari KENPAVE akan diolah untuk mendapatkan kedalaman alur (rutting)
yang ditampilkan dalam bentuk grafik.
I.3. BATASAN MASALAH
1. Metode yang digunakan dalam perencanaan perkerasan lentur jalan raya ini
adalah metode Bina Marga Nomor 02/M/BM/2013.
2. Menggunakan metode Mekanistik Multilayer Sistem dengan menggunakan
program KENPAVE (KENLAYER) dalam proses evaluasi perkerasan untuk
mendapatkan tegangan dan regangan.
3. Metode Mekanistik-Empirik digunakan dalam pengolahan data nilai tegangan
dan regangan untuk mendapatkan nilai kedalaman alur.
4. Parameter yang digunakan pada perencanaan perkerasan dengan metode Bina
Marga No.02/M/BM/2013 adalah nilai CBR tanah dasar dan nilai beban lalu
lintas (ESAL). Parameter lain yang diperlukan akan ditambahkan dan
diasumsikan dengan kondisi perencanaan tersebut.
5. Variasi beban kendaraan (ESAL) : 2.000.000 ESAL, 20.000.000 ESAL, dan
200.000.000 ESAL. Untuk variasi CBR : 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%.
3
7. Struktur perkerasan lentur direncanakan dengan tipe perkerasan empat lapis
dengan dua variasi lapis pondasi. Tipe A dengan lapis pondasi atas dan bawah
adalah CTB (Cement Treatment Base) dan CTSB (Cement Treatment Sub
Base). Tipe B dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB dan Granular
Kelas B.
I.4. TUJUAN
1.
Merencanakan
tebal
No.02/M/BM/2013
perkerasan
lentur
metode
Bina
Marga
dengan variasi material pengisi Base dan Sub Base.
2. Merencanakan variasi CBR dan beban lalu lintas dengan menggunakan
metode Bina Marga No.02/M/BM/2013.
3. Mengevaluasi perencanaan perkerasan lentur yang dihasilkan dari metode
Bina
Marga
No.02/M/BM/2013
dengan
menggunakan
program
KENPAVE (KENLAYER).
I.5. MANFAAT
1. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai pengetahuan tentang
kerusakan pada perkerasan lentur berupa alur (rutting).
2. Dapat diketahui variasi alur (rutting) yang terjadi pada masing-masing
perkerasan dengan variasi CBR dan beban kendaraan.
3. Penelitian ini dapat dijadikan refrensi dalam suatu perencanaan struktur
perkerasan lentur.
4
I.6. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang dipakai pada penelitian ini berisi kajian mengenai metode
perencanaan struktur perkerasan lentur dengan menggunakan metode Bina Marga
No.02/M/BM/2013
dan program KENPAVE
(KENLAYER).
Secara rinci,
metodologi analisis yang akan dipakai pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Melakukan studi pustaka yang berhubungan dengan perencanaan struktur
perkerasan, metode perencanaan, dan kerusakan alur (rutting) pada
perkerasan lentur.
b. Metode perencanaan perkerasasan jalan raya (perkerasan lentur) dengan
menggunakan metode Bina Marga No.02/M/BM/2013.
c. Merencanakan tebal perkerasan lentur metode Bina Marga dengan dua
tipe perkerasan. Tipe A dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB
(Cement Treatment Base) dan CTSB (Cement Treatment Sub Base). Tipe
B dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB dan Granular Kelas
B.
d. Menentukan variasi nilai beban kendaraan (ESAL) dan CBR untuk
perencanaan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga.
e. Mengevaluasi perkerasan yang dihasilkan secara manual dengan metode
Bina Marga menggunakan program KENPAVE (KENLAYER).
f. Analisa repitisi beban yang dihasilkan program KENPAVE dengan
repetisi beban rencana.
g. Pengolahan data tegangan dan regangan dari program KENPAVE dengan
metode Mekanistik-Empirik untuk mengetahui kedalaman alur.
5
h. Pengambilan kesimpulan berupa alur (rutting) yang terjadi pada
perencanaan perkerasan lentur. (berupa grafik hubungan antara variasi
nilai ESAL dan CBR pada 2 tipe perkerasan yang direncanakan)
i.
Pengambilan saran dari hasil penelitian.
I.7. LITERATURE REVIEW
1. Arshad, Ahmad Kamil. 2007. Flexible Pavement Design : Transitioning
From Empirical to Mechanistic-Based Design Methods. JURUTERA
Menjelaskan tentang perubahan dari metode empiris ke metode mekanisktik
berdasarkan metode desain perkerasan lentur. Pada metode empiris tercantum
metode AASHTO 1986/1993 dimana panduan AASHTO berdasarkan
AASHO Road Test tahun 1950an. Untuk metode mekanistik sendiri
membahas lapisan perkerasan yang dimodelkan dalam multilayer elastic
system, yang di dalamnya membahas tentang fatigue dan rutting.
2. Behiry, Ahmed Ebrahim Abu El-Matty. 2012. Fatigue And Rutting Lives In
Flexible Pavement. Ains Shams Engineering Journal. Vol. 3. 367-374
Menjelaskan tentang fatigue dan rutting pada perkerasan lentur. Penelitian ini
menggunakan program BISAR dan penelitian mengenai perkerasan lentur
disesuaikan dengan kondisi di Mesir. Seperti penelitian yang lain, dalam
penelitian ini meninjau horizontal tensile strain (ɛt) dan vertical compressive
strain (ɛv). Dalam penelitian ini mencantumkan persamaan fatigue model dan
rutting model. Untuk rutting model sebagai berikut :
……………………………………………… (1.1)
6
Tabel 1.1 Koefsien model rutting
No
Organization
F3
F4
1
Asphalt Institute
1.365E-09
4.477
2
Shell Research
6.15E-07
4
3
US Army Corps of Engineers
1.81E-15
6.527
4
Belgian Road Research Center
3.05E-09
4.35
5
Transport and Road Research
1.31E-06
3.75
Laboratory
Hasil yang didapatkan dalam penelitian ini adalah grafik hubungan antara
Beban dan Tensile Strain/Compressive Strain dengan variasi nilai modulus
elastisitas. Juga grafik hubungan perbedaan ketebalan base dengan beban.
3. Bhattacharya, KumKum and Sagar Deshmukh. 2014. Study On Rutting And
Surface Behaviour Of Urban Flexible Pavement. International Journal of
Research in Engineering and Technology. Vol. 03. Issue 04
Menjelaskan mengenai studi kasus yang dilakukan di 2 tempat tinjauan ;
yaitu Pos pertama dari Bhavsar Hostel ke Shastrinagar, Pos kedua dari
Jaymangal ke Memnagar, Gujarat. Studi ini meninjau kerusakan rutting
daerah tersebut yang terjadi karena jalur BRT. Proses penelitian ini dimulai
dengan pengukuran kedalamaan rutting di tempat tersebut, setelah itu data
yang diperoleh dianalisis kerusakan yang terjadi. Solusi yang diberikan
adalah memberikan beberapa alternatif pemakaian material untuk perkerasan
lentur seperti ; Stone Matrix Asphalt (SMA), Flexible Pavement with Mastic
Asphalt, Flesible Pavement reinforced with Glass Fibre Grid, Paver Block ,
dan Rigid Pavement (PQC).
7
4. Ekwulo, Emmanuel O. and Dennins B. Eme. 2009. Fatigue And Rutting
Strain Analysis Of Flexible Pavements Designed Using CBR Methods.
African Journal of Environmental Science and Technology. Vol.3 (12), pp.
412-421
Menjelaskan mengenai analisis regangan fatigue dan rutting yang terjadi pada
perkerasan lentur dengan menggunakan metode CBR. Di dalam penelitian ini
membahas sistem lapisan elastis dimana dibahas juga dalam buku Yoder and
Witczak 1975 dalam bab multilayered pavement system. Tegangan dan
regangan yang di bahas terjadi di interface (lapisan antara lapisan aspal
dengan lapisan pondasi, dan antara lapisan pondasi dengan tanah dasar). Jadi
tegangan dan yang dianalisis adalah horizontal stress dan vertical stress pada
interface. Hubungan antara kegagalan rutting dan compressive strain di atas
tanah dasar di sajikan dengan persamaan repetisi beban oleh Asphalt Institute
(1982) :
……………………………………… (1.2)
Dimana : Nr = Number of load applications to failure (rutting failure)
ɛc =Vertical compressive strain at the bottom of asphalt bound layer
Dalam jurnal ini diberikan juga persamaan menghitung factor kerusakan yang
berguna untuk mengetahui perkerasan tersebut masih layak atau sudah tidak
(fail) ;
∑
……………………………………………………………. (1.3)
8
Dimana :
= Damage factor
= Actual number of load repetitions
= Number of load repetitons to failure
5. El-Badawy, Sherif M and Mostafa A. Kamel. Assessment and Improvement of
the Accuracy of the Odemark Transformation Method. IJAEST (International
Journal of Advanced Engineering Sciences and Technologies). Vol No.5,
Issue No.2, 105-110
Menjelaskan tentang salah satu metode mekanistik yaitu metode Odemark.
Dalam penelitian ini dijelaskan bahwa Odemark menganggap lapisan
perkerasan dapat di tranformasikan ke dalam satu lapisan perkerasan dengan
ketentuan tinggi/tebal perkerasan tersebut di ubah menjadi h efektif (he)
…………………………………………………… (1.4)
√
H1 E1 u1
He E2 u
H2 E2 u2
E2 u2
Dalam penelitian ini dibahas juga mengenai nilai factor koreksi f untuk lapis
banyak.
Hasil dari penelitian ini disajikan dengan grafik hubungan antara
Kedalaman titik tinjauan (Z) dengan factor koreksi F dengan perbandingan
modulus elastisitas E1 dan E2 yang berbeda-beda.
6. Fadhlan, Khairi dan Zulkarnain A. Muis. Evaluasi Perencanaan Tebal
Perkerasan
Lentur
Metode
Bina
Marga
Pt
T-01-2002-B
Dengan
Menggunakan Program KENPAVE. Depository Universitas Sumatera Utara
9
Menjelaskan tentang perencanaan perkerasan lentur jalan raya yang
dirancang menggunakan Bina Marga Pt T-01-2002-B yang kemudian di
evaluasi dengan program kenpave. Dalam penelitian ini menggunakan datadata asumsi dengan parameter pembandingnya adalah variasi nilai CBR dan
ESAL. Variasi nilai CBR dan ESAL ini mengakibatkan variasi tebal
perkerasan dimana ada dua tipe perkerasan yaitu struktur 4 lapis dan 2 lapis,
masing-masing terdiri dari 15 perencanaan tebal perkerasan. Masing-masing
perkerasan tersebut kemudian dievaluasi dengan program kenpave untuk
mendapatkan nilai tegangan dan regangannya. Nilai tegangan dan regangan
yang didapt digunakan dalam menganalisa repetisi beban rencana Nf dan Nd.
Hasil penelitian ditampilkan dengan grafik hubungan antara CBR/ESAL
dengan repetisi beban .
7. Loay Akram Al-Kahateb et al. Rutting Prediction of Flexible Pavements
Using Finite Element Modeling. Jordan Journal of Civil Engineering. Vol.5
No.2. 2011
Menjelaskan deformasi permanen yang dapat terjadi pada perkerasan lentur
yang dapat di buat dengan persamaan :
∑
…………………………………………………………. (1.5)
Dimana : RD = pavement permanent deformation
n = number of the layer
= total plastic strain in the layer i
= thickness of layer I
10
8. Simanjuntak, Irvan dan Zulkarnain A. Muis. Evaluasi Tebal Lapis
Perkerasan Lentur Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012
Dengan
Menggunakan
Program
KENPAVE.
Depository Universitas
Sumatera Utara
Menjelaskan tentang penelitian perencanaan perkerasan jalan lentur dengan
manual desain perkerasan jalan No.22.2/KPTS/Db/2012 yang kemudian
dievaluasi dengan program kenpave. Penggunaan program kenpave dalam
penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan dan regangan yang
dihasilkan oleh perkerasan yang di rancang dalam penelitian tersebut. Hasil
regangan yang di dapat kemudian di analisis kembali untuk mendapatkan
nilai repetisi beban Nf dan Nd. Hasil penelitian ditunjukkan dengan grafik
hubungan CBR yang bervariasi dengan Repetisi beban dengan nilai beban
lalu lintas (ESAL) yang bervariasi.
9. Suaryana, Nyoman, dkk. 2013. Pengembangan Model Keruntuhan Lapis
Beraspal. Jurnal Jalan-Jembatan. Vol. 30 No. 1. Hlm. 46-53
Menjelaskan mengenai perkerasan lapis beraspal (perkerasan lentur) yang di
modelkan dengan sistem model keruntuhan. Model keruntuhan tersebut
merupakan analisis kegagalan fatigue menggunakakan metode mekanistik.
Dalam penelitian ini menggunakan 4 kategori pendekatan yaitu ; metode
perencanaan berdasarkan pengalaman, perencanaan pengujian sederhana,
berdasarkan evaluasi statistik kinerja perkerasan, dan analisis struktural
sistem lapisan perkerasan. Dala penelitian ini salah satu model perencanaan
tebal perkerasan yang menggunakan metode analisis struktural sistem lapis
11
perkerasan yang digunakan adalah Austroad 2010. Kerusakan yang diteliti
adalah
kelelahan
(fatigue)
dengan
menggunakan
konstanta
yang
dikembangkan oleh Shell (1978).
I.8. SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk memperjelas tahapan penulisan tugas akhir ini, dikelompokkan ke
dalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan tahapan awal dalam pengerjaan tugas akhir,
yang meliputi tinjauan latar belakang, perumusan masalah, pembatasan
masalah, tujuan, manfaat, metodologi penelitian, dan sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan berisi uraian tentang teori perencanaan perkerasan
jalan raya. Studi umum yang berhubungan dengan perkerasan lentur, metodemetode dalam perencanaan perkerasan lentur, teori multi-layer system,
permodelan lapisan perkerasan, Bina Marga 2013, dan analisa kerusakan
perkerasan, yang akan dikhususkan kepada kerusakan berupa alur (rutting).
BAB III METODE PENELITIAN
Meupakan bab yang berisi langkah-langkah dalam pengerjaan
penelitian ini, dimulai dari perhitungan desain tebal perkerasan dengan datadata asumsi, mengetahui nilai regangan pada masing-masing desain, sampai
pencarian nilai rutting pada desain tersebut.
12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil dari perencanaan perkerasan lentur dengan
metode Bina Marga dan evaluasi perkerasan dengan program KENPAVE
(KENLAYER).
Dalam bab ini juga ditampilkan grafik-grafik hubungan
variasi nilai ESAL dengan CBR yang menunjukkan alur (rutting) pada 2 tipe
perkerasan yang telah direncakan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya dan
saran mengenai hasil dari penelitian ini yang dapat dijadikan masukan.
13
PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
Transportasi merupakan suatu proses memindahkan suatu benda dari suatu
tempat (titik asal) ke tempat lainnya (tujuan), baik benda hidup maupun benda mati
dengan jarak tertentu. Proses pemindahan benda ini membutuhkan suatu prasarana
sebagai alat angkut dalam kegiatan transportasi ini. Selain itu, agar terlaksananya
proses transportasi ini, jalan raya sebagai area perlintasan kegiatan ini turut serta
mempengaruhi kelancaran kegiatan ini. Karena jalan yang baik akan memberikan
dampak yang baik dalam proses transportasi, sebaliknya jalan yang buruk akan
memberikan dampak yang buruk pula. Jalan yang baik memberikan manfaat seperti ;
efektifitas pemakaian waktu, biaya, dan kenyamanan dalam melakukan proses
transportasi. Hal ini dapat tercapai apabila jalan raya tersebut memiliki lapisan
permukaan yang rata, konstruksi yang kuat, dan memiliki masa layan jalan (umur
jalan) yang relatif lama agar biaya yang digunakan dalam pemeliharaan jalan relatif
sedikit. Namun, karena intesitas kegiatan tranportasi yang tinggi, kondisi jalan raya
ini tidak selalu dalam keadaan baik. Karena penggunaan jalan yang terus menerus
dengan beban kendaraan yang tinggi dan volume lalu lintas yang terus meningkat
mengakibatkan kondisi permukaan jalan raya mengalami perubahan bentuk atau
dalam kata lain tidak rata seperti awal pembuatan jalan raya tersebut. Oleh karena
itu, diperlukan perencanaan perkerasan jalan raya yang baik agar memenuhi aspek
kapasitas dan daya dukung jalan yang baik.
Pada umumnya, dikenal dua jenis perkerasan jalan raya yang sering
digunakan yaitu perkerasan lentur (flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid
1
pavement). Seiring berkembangnya zaman, sekarang dikenal pula jenis perkerasan
baru, yaitu perkerasan komposit (composite pavement) yaitu merupakan hasil
kombinasi dari kedua jenis perkerasan di atas. Ketiga jenis perkerasan tersebut,
masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan dalam konstruksi jalan raya.
Pada perkerasan lentur, dikenal dua metode dalam perencanaan perkerasan tersebut
yaitu Metode Empiris dan Metode Mekanistik. Metode Empiris merupakan metode
perencanaan perekerasan jalan yang didasari pada keadaan nyata dimana perkerasan
jalan itu dilakukan. Metode ini ditampilkan dengan persamaan, tabel, dan gambar
dalam menilai performa suatu perkerasan jalan raya. Sedangkan Metode Mekanistik
adalah metode perkerasan jalan yang mengasumsikan perkerasan menjadi suatu
struktur “multi-layer (elastic) structure” untuk perkerasan lentur dan suatu struktur
“beam on elastic foundation” untuk perkerasan kaku. Dalam hal ini, beban kendaraan
yang melintas di atas perkerasan jalan raya dianggap beban statis merata, maka akan
timbul tegangan (stress), regangan (strain), dan lendutan (deflection) pada struktur
tersebut. Untuk mempermudah dalam mengetahui gaya-gaya tersebut diatas, maka
dipakai alat bantu berupa program komputer KENPAVE. KENPAVE merupakan
program komputer yang dikembangkan oleh Dr. Yang H. Huang P.E, Professor
Emeritus of Civil Engineering University of Kentucky (Huang, 2004).
Dalam penelitian ini akan dibahas bagaimana cara memprediksi alur (rutting)
yang terjadi pada suatu perkerasan dengan bantuan program KENPAVE. Selain itu,
penelitian ini merupakan faktorial studi dimana akan ada parameter-parameter yang
mempengaruhi design dari perkerasan lentur tersebut.
2
I.2. PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini akan dilakukan perencanaan perkerasan lentur jalan raya
dengan mengunakan metode Bina Marga Nomor 02/M/BM/2013. Pada metode Bina
Marga akan dilakukan perhitungan dengan variasi beban lalu lintas dan variasi nilai
CBR tanah dasar
Selanjutnya akan dievaluasi dengan program KENPAVE
(KENLAYER). Kemudian dengan menggunakan metode mekanistik-empirik hasil
evaluasi dari KENPAVE akan diolah untuk mendapatkan kedalaman alur (rutting)
yang ditampilkan dalam bentuk grafik.
I.3. BATASAN MASALAH
1. Metode yang digunakan dalam perencanaan perkerasan lentur jalan raya ini
adalah metode Bina Marga Nomor 02/M/BM/2013.
2. Menggunakan metode Mekanistik Multilayer Sistem dengan menggunakan
program KENPAVE (KENLAYER) dalam proses evaluasi perkerasan untuk
mendapatkan tegangan dan regangan.
3. Metode Mekanistik-Empirik digunakan dalam pengolahan data nilai tegangan
dan regangan untuk mendapatkan nilai kedalaman alur.
4. Parameter yang digunakan pada perencanaan perkerasan dengan metode Bina
Marga No.02/M/BM/2013 adalah nilai CBR tanah dasar dan nilai beban lalu
lintas (ESAL). Parameter lain yang diperlukan akan ditambahkan dan
diasumsikan dengan kondisi perencanaan tersebut.
5. Variasi beban kendaraan (ESAL) : 2.000.000 ESAL, 20.000.000 ESAL, dan
200.000.000 ESAL. Untuk variasi CBR : 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%.
3
7. Struktur perkerasan lentur direncanakan dengan tipe perkerasan empat lapis
dengan dua variasi lapis pondasi. Tipe A dengan lapis pondasi atas dan bawah
adalah CTB (Cement Treatment Base) dan CTSB (Cement Treatment Sub
Base). Tipe B dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB dan Granular
Kelas B.
I.4. TUJUAN
1.
Merencanakan
tebal
No.02/M/BM/2013
perkerasan
lentur
metode
Bina
Marga
dengan variasi material pengisi Base dan Sub Base.
2. Merencanakan variasi CBR dan beban lalu lintas dengan menggunakan
metode Bina Marga No.02/M/BM/2013.
3. Mengevaluasi perencanaan perkerasan lentur yang dihasilkan dari metode
Bina
Marga
No.02/M/BM/2013
dengan
menggunakan
program
KENPAVE (KENLAYER).
I.5. MANFAAT
1. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai pengetahuan tentang
kerusakan pada perkerasan lentur berupa alur (rutting).
2. Dapat diketahui variasi alur (rutting) yang terjadi pada masing-masing
perkerasan dengan variasi CBR dan beban kendaraan.
3. Penelitian ini dapat dijadikan refrensi dalam suatu perencanaan struktur
perkerasan lentur.
4
I.6. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang dipakai pada penelitian ini berisi kajian mengenai metode
perencanaan struktur perkerasan lentur dengan menggunakan metode Bina Marga
No.02/M/BM/2013
dan program KENPAVE
(KENLAYER).
Secara rinci,
metodologi analisis yang akan dipakai pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Melakukan studi pustaka yang berhubungan dengan perencanaan struktur
perkerasan, metode perencanaan, dan kerusakan alur (rutting) pada
perkerasan lentur.
b. Metode perencanaan perkerasasan jalan raya (perkerasan lentur) dengan
menggunakan metode Bina Marga No.02/M/BM/2013.
c. Merencanakan tebal perkerasan lentur metode Bina Marga dengan dua
tipe perkerasan. Tipe A dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB
(Cement Treatment Base) dan CTSB (Cement Treatment Sub Base). Tipe
B dengan lapis pondasi atas dan bawah adalah CTB dan Granular Kelas
B.
d. Menentukan variasi nilai beban kendaraan (ESAL) dan CBR untuk
perencanaan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga.
e. Mengevaluasi perkerasan yang dihasilkan secara manual dengan metode
Bina Marga menggunakan program KENPAVE (KENLAYER).
f. Analisa repitisi beban yang dihasilkan program KENPAVE dengan
repetisi beban rencana.
g. Pengolahan data tegangan dan regangan dari program KENPAVE dengan
metode Mekanistik-Empirik untuk mengetahui kedalaman alur.
5
h. Pengambilan kesimpulan berupa alur (rutting) yang terjadi pada
perencanaan perkerasan lentur. (berupa grafik hubungan antara variasi
nilai ESAL dan CBR pada 2 tipe perkerasan yang direncanakan)
i.
Pengambilan saran dari hasil penelitian.
I.7. LITERATURE REVIEW
1. Arshad, Ahmad Kamil. 2007. Flexible Pavement Design : Transitioning
From Empirical to Mechanistic-Based Design Methods. JURUTERA
Menjelaskan tentang perubahan dari metode empiris ke metode mekanisktik
berdasarkan metode desain perkerasan lentur. Pada metode empiris tercantum
metode AASHTO 1986/1993 dimana panduan AASHTO berdasarkan
AASHO Road Test tahun 1950an. Untuk metode mekanistik sendiri
membahas lapisan perkerasan yang dimodelkan dalam multilayer elastic
system, yang di dalamnya membahas tentang fatigue dan rutting.
2. Behiry, Ahmed Ebrahim Abu El-Matty. 2012. Fatigue And Rutting Lives In
Flexible Pavement. Ains Shams Engineering Journal. Vol. 3. 367-374
Menjelaskan tentang fatigue dan rutting pada perkerasan lentur. Penelitian ini
menggunakan program BISAR dan penelitian mengenai perkerasan lentur
disesuaikan dengan kondisi di Mesir. Seperti penelitian yang lain, dalam
penelitian ini meninjau horizontal tensile strain (ɛt) dan vertical compressive
strain (ɛv). Dalam penelitian ini mencantumkan persamaan fatigue model dan
rutting model. Untuk rutting model sebagai berikut :
……………………………………………… (1.1)
6
Tabel 1.1 Koefsien model rutting
No
Organization
F3
F4
1
Asphalt Institute
1.365E-09
4.477
2
Shell Research
6.15E-07
4
3
US Army Corps of Engineers
1.81E-15
6.527
4
Belgian Road Research Center
3.05E-09
4.35
5
Transport and Road Research
1.31E-06
3.75
Laboratory
Hasil yang didapatkan dalam penelitian ini adalah grafik hubungan antara
Beban dan Tensile Strain/Compressive Strain dengan variasi nilai modulus
elastisitas. Juga grafik hubungan perbedaan ketebalan base dengan beban.
3. Bhattacharya, KumKum and Sagar Deshmukh. 2014. Study On Rutting And
Surface Behaviour Of Urban Flexible Pavement. International Journal of
Research in Engineering and Technology. Vol. 03. Issue 04
Menjelaskan mengenai studi kasus yang dilakukan di 2 tempat tinjauan ;
yaitu Pos pertama dari Bhavsar Hostel ke Shastrinagar, Pos kedua dari
Jaymangal ke Memnagar, Gujarat. Studi ini meninjau kerusakan rutting
daerah tersebut yang terjadi karena jalur BRT. Proses penelitian ini dimulai
dengan pengukuran kedalamaan rutting di tempat tersebut, setelah itu data
yang diperoleh dianalisis kerusakan yang terjadi. Solusi yang diberikan
adalah memberikan beberapa alternatif pemakaian material untuk perkerasan
lentur seperti ; Stone Matrix Asphalt (SMA), Flexible Pavement with Mastic
Asphalt, Flesible Pavement reinforced with Glass Fibre Grid, Paver Block ,
dan Rigid Pavement (PQC).
7
4. Ekwulo, Emmanuel O. and Dennins B. Eme. 2009. Fatigue And Rutting
Strain Analysis Of Flexible Pavements Designed Using CBR Methods.
African Journal of Environmental Science and Technology. Vol.3 (12), pp.
412-421
Menjelaskan mengenai analisis regangan fatigue dan rutting yang terjadi pada
perkerasan lentur dengan menggunakan metode CBR. Di dalam penelitian ini
membahas sistem lapisan elastis dimana dibahas juga dalam buku Yoder and
Witczak 1975 dalam bab multilayered pavement system. Tegangan dan
regangan yang di bahas terjadi di interface (lapisan antara lapisan aspal
dengan lapisan pondasi, dan antara lapisan pondasi dengan tanah dasar). Jadi
tegangan dan yang dianalisis adalah horizontal stress dan vertical stress pada
interface. Hubungan antara kegagalan rutting dan compressive strain di atas
tanah dasar di sajikan dengan persamaan repetisi beban oleh Asphalt Institute
(1982) :
……………………………………… (1.2)
Dimana : Nr = Number of load applications to failure (rutting failure)
ɛc =Vertical compressive strain at the bottom of asphalt bound layer
Dalam jurnal ini diberikan juga persamaan menghitung factor kerusakan yang
berguna untuk mengetahui perkerasan tersebut masih layak atau sudah tidak
(fail) ;
∑
……………………………………………………………. (1.3)
8
Dimana :
= Damage factor
= Actual number of load repetitions
= Number of load repetitons to failure
5. El-Badawy, Sherif M and Mostafa A. Kamel. Assessment and Improvement of
the Accuracy of the Odemark Transformation Method. IJAEST (International
Journal of Advanced Engineering Sciences and Technologies). Vol No.5,
Issue No.2, 105-110
Menjelaskan tentang salah satu metode mekanistik yaitu metode Odemark.
Dalam penelitian ini dijelaskan bahwa Odemark menganggap lapisan
perkerasan dapat di tranformasikan ke dalam satu lapisan perkerasan dengan
ketentuan tinggi/tebal perkerasan tersebut di ubah menjadi h efektif (he)
…………………………………………………… (1.4)
√
H1 E1 u1
He E2 u
H2 E2 u2
E2 u2
Dalam penelitian ini dibahas juga mengenai nilai factor koreksi f untuk lapis
banyak.
Hasil dari penelitian ini disajikan dengan grafik hubungan antara
Kedalaman titik tinjauan (Z) dengan factor koreksi F dengan perbandingan
modulus elastisitas E1 dan E2 yang berbeda-beda.
6. Fadhlan, Khairi dan Zulkarnain A. Muis. Evaluasi Perencanaan Tebal
Perkerasan
Lentur
Metode
Bina
Marga
Pt
T-01-2002-B
Dengan
Menggunakan Program KENPAVE. Depository Universitas Sumatera Utara
9
Menjelaskan tentang perencanaan perkerasan lentur jalan raya yang
dirancang menggunakan Bina Marga Pt T-01-2002-B yang kemudian di
evaluasi dengan program kenpave. Dalam penelitian ini menggunakan datadata asumsi dengan parameter pembandingnya adalah variasi nilai CBR dan
ESAL. Variasi nilai CBR dan ESAL ini mengakibatkan variasi tebal
perkerasan dimana ada dua tipe perkerasan yaitu struktur 4 lapis dan 2 lapis,
masing-masing terdiri dari 15 perencanaan tebal perkerasan. Masing-masing
perkerasan tersebut kemudian dievaluasi dengan program kenpave untuk
mendapatkan nilai tegangan dan regangannya. Nilai tegangan dan regangan
yang didapt digunakan dalam menganalisa repetisi beban rencana Nf dan Nd.
Hasil penelitian ditampilkan dengan grafik hubungan antara CBR/ESAL
dengan repetisi beban .
7. Loay Akram Al-Kahateb et al. Rutting Prediction of Flexible Pavements
Using Finite Element Modeling. Jordan Journal of Civil Engineering. Vol.5
No.2. 2011
Menjelaskan deformasi permanen yang dapat terjadi pada perkerasan lentur
yang dapat di buat dengan persamaan :
∑
…………………………………………………………. (1.5)
Dimana : RD = pavement permanent deformation
n = number of the layer
= total plastic strain in the layer i
= thickness of layer I
10
8. Simanjuntak, Irvan dan Zulkarnain A. Muis. Evaluasi Tebal Lapis
Perkerasan Lentur Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012
Dengan
Menggunakan
Program
KENPAVE.
Depository Universitas
Sumatera Utara
Menjelaskan tentang penelitian perencanaan perkerasan jalan lentur dengan
manual desain perkerasan jalan No.22.2/KPTS/Db/2012 yang kemudian
dievaluasi dengan program kenpave. Penggunaan program kenpave dalam
penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan dan regangan yang
dihasilkan oleh perkerasan yang di rancang dalam penelitian tersebut. Hasil
regangan yang di dapat kemudian di analisis kembali untuk mendapatkan
nilai repetisi beban Nf dan Nd. Hasil penelitian ditunjukkan dengan grafik
hubungan CBR yang bervariasi dengan Repetisi beban dengan nilai beban
lalu lintas (ESAL) yang bervariasi.
9. Suaryana, Nyoman, dkk. 2013. Pengembangan Model Keruntuhan Lapis
Beraspal. Jurnal Jalan-Jembatan. Vol. 30 No. 1. Hlm. 46-53
Menjelaskan mengenai perkerasan lapis beraspal (perkerasan lentur) yang di
modelkan dengan sistem model keruntuhan. Model keruntuhan tersebut
merupakan analisis kegagalan fatigue menggunakakan metode mekanistik.
Dalam penelitian ini menggunakan 4 kategori pendekatan yaitu ; metode
perencanaan berdasarkan pengalaman, perencanaan pengujian sederhana,
berdasarkan evaluasi statistik kinerja perkerasan, dan analisis struktural
sistem lapisan perkerasan. Dala penelitian ini salah satu model perencanaan
tebal perkerasan yang menggunakan metode analisis struktural sistem lapis
11
perkerasan yang digunakan adalah Austroad 2010. Kerusakan yang diteliti
adalah
kelelahan
(fatigue)
dengan
menggunakan
konstanta
yang
dikembangkan oleh Shell (1978).
I.8. SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk memperjelas tahapan penulisan tugas akhir ini, dikelompokkan ke
dalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan tahapan awal dalam pengerjaan tugas akhir,
yang meliputi tinjauan latar belakang, perumusan masalah, pembatasan
masalah, tujuan, manfaat, metodologi penelitian, dan sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan berisi uraian tentang teori perencanaan perkerasan
jalan raya. Studi umum yang berhubungan dengan perkerasan lentur, metodemetode dalam perencanaan perkerasan lentur, teori multi-layer system,
permodelan lapisan perkerasan, Bina Marga 2013, dan analisa kerusakan
perkerasan, yang akan dikhususkan kepada kerusakan berupa alur (rutting).
BAB III METODE PENELITIAN
Meupakan bab yang berisi langkah-langkah dalam pengerjaan
penelitian ini, dimulai dari perhitungan desain tebal perkerasan dengan datadata asumsi, mengetahui nilai regangan pada masing-masing desain, sampai
pencarian nilai rutting pada desain tersebut.
12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang hasil dari perencanaan perkerasan lentur dengan
metode Bina Marga dan evaluasi perkerasan dengan program KENPAVE
(KENLAYER).
Dalam bab ini juga ditampilkan grafik-grafik hubungan
variasi nilai ESAL dengan CBR yang menunjukkan alur (rutting) pada 2 tipe
perkerasan yang telah direncakan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya dan
saran mengenai hasil dari penelitian ini yang dapat dijadikan masukan.
13