Penentuan Nilai Stabilitas Marshall Dengan Menggunakan Artificial Neural Network

 

 

 

PENENTUAN NILAI STABILITAS MARSHALL DENGAN
MENGGUNAKAN ARTIFICIAL NEURAL NETWORK
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk
Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:

RENDI PRATAMA SIREGAR
10 0404 132

Dosen Pembimbing:
Ir. ZULKARNAIN A. MUIS, M.Eng.Sc
IRWAN SURANTA SEMBIRING, ST, MT

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016


 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

ABSTRAK

Stabilitas Marshall pada aspal beton merupakan salah satu parameter
terpenting didalam campuran dan kualitas material. Bagian ini bergantung pada
banyak faktor seperti gradasi, persentase agregat hancur, kadar aspal, dan kualitas
material. Pada penelitian ini, variasi dari stabilitas marshall dengan kadar aspal

disimulasikan dengan menggunakan program Artificial Neural Network (ANN)
dengan pelatihan algoritma Levenberg-Marquardt Back Propagation (LMBP).
Persentase dari agregat pecah/hancur; persentase lolos ayakan yang melalui
ayakan nomor 200, 50, 30, 8, 4 dan ½ inch, dan persentase dari kadar aspal telah
ditetapkan sebagai jaringan input dan stabilitas marshall sebagai jaringan output.
Pada tahap pertama, menentukan kemampuan penyamarataan maksimum dari
setiap jaringan dengan sebuah angka yang telah ditetapkan pada neuron di hidden
layer. Perbandingan nilai maksimum ini menyatakan bahwa jaringan dengan 8
neuron di hidden layer memiliki kemampuan penyamarataan maksimum. Pada
tahap kedua, variasi dari data aktual stabilitas marshall dibandingkan dengan hasil
simulasinya. Simulasi ini terlihat bagus untuk menentukan stabilitas marshall.
 
 
 
 
 
 
 
 



 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrahmaanirrahiim
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada ALLAH SWT karena atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini mengambil judul: PENENTUAN NILAI STABILITAS
MARSHALL DENGAN MENGGUNAKAN ARTIFICIAL NEURAL
NETWORK. Tugas Akhir ini merupakan syarat yang diwajibkan bagi mahasiswa
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Pada kesempatan ini, dengan tulus dan kerendahan hati, penulis

menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan sebesar-besarnya
kepada bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc. sebagai pembimbing Tugas
Akhir dan Koordinator Tugas Akhir Bidang Studi Transportasi, serta bapak
Irwan Suranta Sembiring, S.T., M.T. sebagai Co pembimbing Tugas Akhir atas
kesediaannya membimbing, memotivasi, pengarahan, kesediaan waktu dan
kesabaran kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Rasa hormat dan terima kasih yang sama juga penulis tujukan kepada:
1. Bapak Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T. selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

ii 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 


 

3. Bapak Medis S.Surbakti, ST, MT dan Bapak Ir. Andi Putra Rambe, MBA
selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan
kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak dan Ibu dosen staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membekali penulis dengan
berbagai ilmu pengetahuan hingga selesainya tugas akhir ini.
5. Teristimewa untuk kedua orang tua saya H. Panusunan Siregar dan Ibu Hj.
Asmaraya atas segala doa, kasih, semangat, dan keikhlasan atas segala
pengorbanannya selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
6. Adik-adik saya Juanda Andika Siregar, Patriana Dwi Puspita Siregar,
Silvana Ira Puspita Siregar, dan Febriani Tri Puspita Siregar yang tak henti
memberikan motivasi, dukungan, dan perhatiannya.
7. Sahabat saya M. Yusuf, Ahmad Himawan Umna Gultom, Rosadi Patra
Tanjung, M. Rifqy Haikal Ritonga, Dede Oktria Syaferi, Ahmad Tirta
Pratama, Tengku Fakhri Noor, Aditya Hariyanto dan Fadlin Alwi
Kurniawan Harahap. Yang membantu memberikan saya bantuan baik lisan
maupun tulisan dalam mengerjakan Tugas Akhir saya ini.

8. Seluruh teman-teman Teknik Sipil USU 2010, dan terkhususnya anak
subjurusan transportasi yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, atas
segala ketulusan hati dalam memberikan masukan, semangat dan
kesetiakawanannya.

iii 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

Penulis sungguh menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
kata sempurna. Karena itu penulis membuka diri terhadap kritikan dan
saran bagi penyempurnaan tugas akhir ini. Dan, akhirnya penulis
berharap tulisan ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan khususnya di lingkungan Departemen Teknik Sipil USU.

Medan, April 2016
Hormat saya,

RENDI PRATAMA SIREGAR
NIM. 10 0404 132

iv 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

DAFTAR ISI

i


ABSTRAK
KATA PENGANTAR

ii

DAFTAR ISI

v

DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR GAMBAR

x

BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang


1

I.2. Rumusan Masalah

4

I.3. Pembatasan Masalah

4

I.4. Tujuan

5

I.5. Manfaat

5

I.6. Sistematika Penulisan


5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Umum
II.2. Bahan Campuran Aspal Panas
II.2.1. Agregat
II.2.1.1. Sifat Agregat

7
12
12
13


 
Universitas Sumatera Utara

 

 


 

II.2.1.2. Klasifikasi Agregat

14

II.2.1.3. Jenis Agregat dan Persyaratan Sifat Agregat

14

II.2.1.4. Sifat-sifat Fisik Agregat dan Hubungannya Dengan . . . .
...

Kinerja Campuran

18

II.2.2. Aspal

19

II.2.2.1. Jenis Aspal

20

II.2.2.2. Komposisi Aspal

21

II.2.2.3. Sifat Aspal

22

II.2.2.4. Pemeriksaan Properties Aspal

23

II.2.3. Anti Stipping Agent

27

II.3. Marshall Test

29

II.3.1. Pengujian Marshall Untuk Perencaaan Campuran

30

II.3.1.1. Berat Isi Benda Uji Padat

32

II.3.1.2 Pengujian Stabilitas dan Flow

32

II.3.1.3. Pengujian Volumetrik

33

II.4. Analisa Campuran Beraspal

35

II.4.1. Rumusan Perhitungan dan Parameternya
II.5. Evaluasi Hasil Uji Marshall
II.5.1. Stabilitas

36
40
41

vi 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

II.5.2. Pelelehan

41

II.5.3. Evaluasi VMA

42

II.5.4. VIM

42

II.5.5. VFA

43

II.5.6. Pengaruh Pemadatan

43

II.6. Hubungan Stabilitas Marshall Dengan Jaringan Saraf Tiruan . . . . . . .
.

(Artificial Neural Network)

44

II.7. Program Jaringan Saraf Tiruan

44

II.7.1. Definisi Jaringan Saraf Tiruan

44

II.7.2. Arsitektur Jaringan

46

II.7.3. Jaringan Backpropagation

49

II.7.4. Fungsi Matlab Dalam Artificial Neural Network

51

II.7.5. Perkembangan Program Artificial Neural Network

52

II.7.6. Tampilan Utama Pada Matlab

53

II.7.7. Menu-menu Pada Program Neural Network

54

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Diagram Alur (Flowchart)

72

III.2. Persiapan Penelitian

73

III.3. Pengembangan Model Artificial Neural Network

73

vii 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Persiapan Data

77

IV.1.1 Data Marshall Test dan Extraction Test

77

IV.2. Perhitungan Nilai Stabilitas Marshall Dengan Program Artificial . . .
Neural Network

..

78

IV.2.1 Variasi Parameter Untuk Desain Artificial Neural Network…78
IV.3. Proses Running Program Artificial Neural Network

80

IV.3.1. Proses Pengolahan Data

88

IV.3.2. Tabel Hasil Simulasi Artificial Neural Network

93

IV.3.3. Grafik Hasil Simulasi Artificial Neural Network

95

IV.3.4. Hasil Output Artificial Neural Network Terhadap Nilai . . . . . ..
...

Stabilitas Marshall

97

IV.3.5. Perbandingan Nilai Stabilitas Marshall AMP Karya Murni . . . .
Dengan Artificial Neural Network

.

105

IV.3.6. Grafik Perbandingan Antara Data Aktual Dengan Hasil . . . . . .
.

Simulasi Neuron 8

112

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan

113

V.2. Saran

114

viii 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

115

LAMPIRAN

ix 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Ketentuan Sifat Campuran Laston (AC)

9

Tabel 2.2 Ketentuan Agregat Kasar untuk Campuran Beton Aspal

15

Tabel 2.3 Ketentuan Agregat Halus untuk Campuran Beton Aspal

16

Tabel 2.4 Gradasi Bahan Pengisi

17

Tabel 2.5 Amplop Gradasi Agregat Gabungan untuk Campuran Aspal

18

Tabel 4.1 Hasil Simulasi Pada Jaringan Dengan Neuron 3 Pada Hidden Layer

93

Tabel 4.2 Hasil Simulasi Pada Jaringan Dengan Neuron 6 Pada Hidden Layer

93

Tabel 4.3 Hasil Simulasi Pada Jaringan Dengan Neuron 8 Pada Hidden Layer

94

Tabel 4.4 Hasil Simulasi Pada Jaringan Dengan Neuron 10 Pada Hidden Layer 94
Tabel 4.5 Hasil Output Neuron 3

97

Tabel 4.6 Hasil Output Neuron 6

99

Tabel 4.7 Hasil Output Neuron 8

101

Tabel 4.8 Hasil Output Neuron 10

103

Tabel 4.9 Data Aktual Stabilitas Marshall Dengan Data Simulasi Neuron 8

106


 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan volume dan rongga-density benda uji campur panas

33

Gambar 2.2 Jaringan Saraf dengan Lapisan Tunggal

46

Gambar 2.3 Jaringan Saraf dengan Banyak Lapisan

47

Gambar 2.4 Jaringan Saraf dengan Kompetitif

48

Gambar 2.5 Tampilan Program Matlab

53

Gambar 2.6 Tampilan Program Neural Network

53

Gambar 2.7 Tampilan Window Import to Network/Data Manager

55

Gambar 2.8 Tampilan Window Create Network or Data

56

Gambar 2.9 Tampilan Menu View

60

Gambar 2.10 Tampilan Menu Train (Training Info)

60

Gambar 2.11 Tampilan Menu Train (Training Parameters)

62

Gambar 2.12 Tampilan Menu Simulate

63

Gambar 2.13 Tampilan Menu Adapt (Adaption Info)

64

Gambar 2.14 Tampilan Menu Adaption Parameters

64

Gambar 2.15 Tampilan Menu Reinitialize Weights

65

Gambar 2.16 Tampilan Menu View/Edit Weights

65

Gambar 2.17 Tampilan Window Neural Network Training

66

xi 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

Gambar 2.18 Tampilan Plot Performance

67

Gambar 2.19 Tampilan Plot Training State

68

Gambar 2.20 Tampilan Plot Regression

69

Gambar 3.1 Diagram Flowchart

72

Gambar 4.1 Tampilan Awal Program Matlab

81

Gambar 4.2 Tampilan Awal Neural Network

81

Gambar 4.3 Tampilan Menu Import to Network/Data Manager

82

Gambar 4.4 Tampilan Menu Neural Network/Data Manager

82

Gambar 4.5 Tampilan Menu Create Network or Data

83

Gambar 4.6 Tampilan Menu View

83

Gambar 4.7 Tampilan Menu Train, Training Info

84

Gambar 4.8 Tampilan submenu Training Parameters

84

Gambar 4.9 Tampilan Menu Simulate

85

Gambar 4.10 Tampilan Menu Adapt

85

Gambar 4.11 Tampilan Menu Neural Network Training (nntraintool)

86

Gambar 4.12 Tampilan Menu Performance

86

Gambar 4.13 Tampilan Menu Regression

87

Gambar 4.14 Tampilan Menu network1_outputs

87

Gambar 4.15 Tampilan Menu Performance

89

xii 
 
Universitas Sumatera Utara

 

 

 

Gambar 4.16 Tampilan Menu Regression

89

Gambar 4.17 Tampilan Menu Performance

90

Gambar 4.18 Tampilan Menu Regression

90

Gambar 4.19 Tampilan Menu Performance

91

Gambar 4.20 Tampilan Menu Regression

91

Gambar 4.21 Tampilan Menu Performance

92

Gambar 4.22 Tampilan Menu Regression

92

Gambar 4.23 Grafik simulasi R dengan MSE pada Neuron 3

95

Gambar 4.24 Grafik simulasi R dengan MSE pada Neuron 6

95

Gambar 4.25 Grafik simulasi R dengan MSE pada Neuron 8

96

Gambar 4.26 Grafik simulasi R dengan MSE pada Neuron 10

96

Gambar 4.27 Kurva Grafik Data Neuron 8 dengan Data Aktual

112

xiii 
 
Universitas Sumatera Utara