ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAPUMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur Rencana Perkerasan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan Tol Semarang).
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE
ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Naskah Publikasi Ilmiah
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
Diajukan oleh :
HIMAWAN KRESNA PREMANA NIM : D 100 070 008
NIRM : 07 6 106 03010 50008
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
(2)
ANALISIS PENG UMUR RENCA (STU
Diaju
Pembimbing P
(H. Muslich Hartadi S NIK. 815
LEMBAR PENGESAHAN
NGARUH KECEPATAN KENDARAAN TE CANA PERKERASAN JALAN DENGAN M
ANALITIS
TUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Tugas Akhir
ajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji
Pada Tanggal: …………..
diajukan oleh : Himawan Kresna Premana
NIM : D 100 070 008 NIRM : 07 6 106 03010 50008
Susunan Dewan Penguji
Pertama Pembimbi
di ST, M.T., Ph.D) (Senja Rum Ha NIK. 795 Dewan Penguji
(Ir. Agus Riyanto SR, MT.) NIK. 483
TERHADAP METODE )
an
bing Kedua
Harnaeni, ST, MT) K. 795
(3)
ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE
ANALITIS
(STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Himawan Kresna Premana (d 100 070 008)
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
ABSTRAKSIDalam merencanakan perkerasan jalan harus memenuhi beberapa faktor, salah satunya yaitu loading time yang dipengaruhi oleh kecepatan. Material aspal yang bersifat viscoelastic menjadikan karakteristik lapisan beraspal sangat sensitif terhadap lama pembebanan. Oleh karena itu, pengetahuan mengenai nilai kekakuan (stiffness) dan hubungannya dengan kecepatan kendaraan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap perubahan umur rencana jalan perlu dikembangkan.
Data yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah data sekunder yang diperoleh dari Dinas Jasa Marga Jawa Tengah. Data-data tersebut adalah kecepatan rata-rata dari kendaraan, suhu udara rata-rata tahunan, lalu lintas harian rata-rata, tebal, jenis dan karakteristik material perkerasan, dan sebagainya. Data tersebut kemudian diolah menjadi data masukan dalam analisis menggunakan
Nottingham Design Method untuk mencari nilai yang dibutuhkan sebagai input ke
Program Bisar 3.0. kemudian menganalisis stress dan strain yang dipakai untuk menghitung besarnya umur rencana perkerasan jalan.
Berdasarkan hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan kendaraan yang melewati suatu jalan, maka umur pelayanannya (N) semakin lama, pada kondisi fatigue cracking (retak lelah) maupun deformasi permanen dapat dikatakan bahwa semakin tinggi kecepatan, maka daya rusak yang ditimbulkan terhadap jalan tersebut akan lebih rendah sehingga kemampuan jalan untuk melayani lalu lintas akan semakin lama. Untuk hubungan kecepatan kendaraan dengan umur perkerasan jalan, dapat dirumuskan sebagai berikut,
Fatigue kritis : y = 1,824ln(x) + 122,3; Fatigue gagal : y = 1,826ln(x) + 158,2;
Deformasi kritis : y = 1,775ln(x) + 57,18; Deformasi gagal : y = 1,779ln(x) + 95,13; Dimana y adalah umur pelayanan jalan dan x adalah kecepatan kendaraan. Kata kunci: Loading Time, Nottingham Design Method, Umur Rencana.
(4)
PENDAHULUAN
Ketersediaan ruas jalan raya yang nyaman merupakan suatu hal yang mutlak dipenuhi, maka dalam perencanaan dan pelaksanaannya harus mempertimbangkan beberapa faktor. Salah satunya adalah faktor loading time yaitu lama waktu pembebanan yang dipengaruhi oleh kecepatan kendaraan. Karena perkerasan jalan bersifat viscoelastis maka loading time yang tinggi akan menyebabkan regangan yang terjadi menjadi besar dan mengakibatkan berkurangnya nilai stiffness lapis perkerasan jalan, dan hal ini juga akan berpengaruh pada umur rencana jalan. Oleh karena itu, pengetahuan mengenai loading time dan hubungannya dengan kecepatan kendaraan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap umur rencana jalan perlu dikembangkan.
Penelitian ini mempunyai tujuan menganalisis pengaruh kecepatan kendaraan terhadap kinerja struktur perkerasan jalan dengan metode analitis menggunakan alat bantu program Bisar dan juga mengembangkan hubungan antara kecepatan kendaraan dan umur rencana jalan.
LANDASAN TEORI A. Konsep Metode Analitis
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. Lokasi tempat bekerjanya tegangan/regangan maksimum akan menjadi kriteria perancangan tebal struktur perkerasan. Sehingga dapat dikatakan bahwa filosofi pendekatan analitis dari desain perkerasan adalah mengasumsikan struktur perkerasan seperti struktur teknik sipil yang lain.
B. BISAR (Bitumen Stress Analysis in Roads)
Penelitian ini menggunakan software BISAR (Bitumen Stress Analysis in
Road) 3.0 produk Shell untuk menganalisis stress, strain dan displacement pada
(5)
pada area yang berbentuk lingkaran. Pengaruh dari pembebanan tersebut akan dihitung dan resultan dari beban tersebut akan digunakan untuk penghitungan angka stress dan strain. Pada penghitungan ini, tiap lapisan mempunyai ketebalan yang beragam akan merespon pembebanan tersebut sesuai dengan karakteristiknya masing-masing. Untuk setiap lapis perkerasan data ketebalan, modulus elastisitas, angka poisson ratio harus diketahui terlebih dahulu.
C. Rumus-Rumus Yang Digunakan 1. Beban gandar standar
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 (E3= Ss)
Nilai kekakuan tanah dasar dapat dikorelasikan secara kasar dengan nilai CBR (California Bearing Ratio) maupun nilai IP (Index Plastisitas) tanah dasar dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Ss= 10 x CBR
Ss= 70–IP
Dimana Ss= kekakuan tanah dasar (MPa)
3. Kekakuan lapis pondasi atas (CTB)
Nilai kekakuan CTB (Cement Treated Base) dapat diketahui dengan membuat grafik hubungan kuat tekan & modulus lapis pondasi bersemen berdasarkan nomograph Bina Marga 2002, sehingga didapatkan persamaan linier sebagai berikut:
y = 0.005x + 4.02
dengan, y = modulus stiffness (E) lapis pondasi bersemen (Psi) x = kuat tekan 7 hari lapis pondasi bersemen (Psi) 4. Temperatur desain
Secara umum temperatur desain dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
(6)
Temperatur desain = 1,92 T
b). Untuk kriteria deformasi permanen Temperatur desain = 1,47 T
Dengan T = suhu udara rerata tahunan (°C) 5. Kekakuan bitumen (Sb)
Persamaan berikut diturunkan oleh Ullidtz dapat digunakan untuk menghitung kekakuan bitumen pada sebuah kondisi yang terbatas tapi praktis. Sb= 1,157 x 10-7x t-0.368x 2,718–PIr(SPr–T)5
Dengan :
Sb = kekakuan bitumen
t = waktu pembebanan (detik)
PIr = recovered penetration index
SPr = recovered softening point
T = temperatur Desain (°C) Waktu pembebanan dapat ditentukan dengan persamaan berikut : log t = 5 x 10-4h–0,2 - 0,94 log v
Dengan :
t = waktu pembebanan (detik) h = ketebalan lapisan (mm)
v = kecepatan kenderaan (km/jam)
Recovered Penetration Index dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
PI = ,, ,,
Recovered Softening Point (SPr) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
SP = 98,4 26,35 x log (0,65 x P)
Dimana Pi= penetrasi aspal awal (0.1 mm)
6. Kekakuan campuran aspal
Dalam analisis perkerasan, jika nilai yang diukur tak tersedia maka kekakuan campuran elastik (Sme) dapat dihitung dari kekakuan aspal (Sb)..
Persamaan yang sesuai adalah sebagai berikut : Sme = Sb
1 +
,n = 0,83 log Cv =
(7)
Dengan :
Sme = kekakuan campuran elastik
(MPa)
Sb = kekakuan bitumen (MPa)
Cv= konsentrasi volume agregat (%)
VA= volume of aggregate (%)
VB= volume of binder (%)
Untuk kepadatan dengan volume rongga lebih besar dari 3% digunakan rumus sebagai berikut :
Cv’ =
( , . , )
Dengan :
Cv’ = modifikasi konsentrasi volume agregat (%)
VIM = voids in mix/volume rongga udara dalam campuran (%) 7. Prediksi Umur Rencana (N)
Akhir suatu umur rencana perkerasan dapat ditandai dengan adanya salah satu kondisi yang berupa "kegagalan" atau "kondisi kritis". Kegagalan menyiratkan bahwa perkerasan sudah tidak lagi layak untuk digunakan. Keadaan ini ditandai dengan adanya rutting sedalam 20 mm atau keretakan yang luas akibat jejak roda. Sehingga pada rute tersebut perlu diberi lapis tambahan atau direkonstruksi. Sedangkan kondisi kritis dapat digambarkan dengan adanya
rutting sedalam 10 mm atau awal dari terjadinya retak jejak roda. Kondisi kritis
merupakan awal kemunduran struktural yang dapat semakin cepat terjadi. Berikut rumus yang dapat digunakan untuk menghitung umur pelayanan pada kriteria retak lelah :
log N = 15,8 log ε t–k– (5,13 log ε t–14,39) log VB– (8,63 log ε t–24,2) log SPi
Dengan :
N = umur pelayanan
ε t = asphalt mix tensile strain
k = konstanta retak lelah
k = 46,82 untuk kondisi kritis k = 46,06 untuk kegagalan VB = volume of binder
SPr = recovered softening point
Sedangkan pada kriteria deformasi permanen untuk menghitung umur pelayanan dapat digunakan rumus sebagai berikut :
(8)
N = fr ,
, b). Untuk kegagalan
N = fr ,
Dengan :
N = umur pelayanan
ε t = asphalt mix vertical strain
fr = rut factor
Berikut besarnya nilai rut factor untuk beberapa tipe material :
Hot rolled asphalt : 1,00
Dense bitumen macadam : 1,56
Modified rolled asphalt : 1,37
Modified dense bitumen macadam : 1,52
8. Faktor Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E)
Konfigurasi sumbu kendaraan merupakan salah satu faktor penting untuk menentukan faktor ekivalen sumbu kendaraan (E). Beban sumbu dan konfigurasi beban kendaraan dapat dilihat pada tabel 1. di bawah ini.
Tabel 1 Konfigurasi beban sumbu kendaraan.
Jenis Golongan Konfigurasi Roda Kendaraan Keterangan
I + DINAS 3 + 5 T
Sedan, Jeep, Pick Up, Bus, Angkutan Umum
II 5 + 8 T Truck 2 Gandar
III 6 + 7 . 7 T Truck 3 Gandar
IV 5 + 7 + 7 . 7 T Truck 4 Gandar
V 6 + 7 . 7 + 5 . 5 T Truck 5 Gandar
Menurut Pd T-05-2005-B, faktor ekivalen tiap beban gandar (E) dirumuskan sebagai berikut:
1. Sumbu tunggal roda tunggal
(9)
2. Sumbu tunggal roda ganda
ESTRG = ,
3. Sumbu ganda roda ganda
ESDRG = ,
9. Beban Gandar Kendaraan
Beban lalu lintas dinyatakan dalam lintas ekivalen gandar standar (W18).
Prosedur untuk menentukan lintas ekivalen gandar standar (W18) digunakan
persamaan sebagai berikut. w18= DDx DLx LHR x E
dengan:
w18= Beban gandar standar
kumulatif
DD= Faktor distribusi arah
DL= Faktor distribusi lajur
E = Angka ekivalen beban gandar sumbu kendaraan
Pada umumnya faktor distribusi arah (DD) di ambil 50% atau 0,5.
Sedangkan faktor distribusi lajur (DL) dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Faktor Distribusi Lajur (DL).
Jumlah lajur per arah
% beban gandar standar dalam lajur rencana
1 100
2 80-100
3 60-80
4 50-75
Sumber: Pt T-01-2002-B
Dalam perencanaan tebal perkerasan menurut metode Bina Marga (Pt T 01-2002-B), lalu lintas yang digunakan yaitu lalu lintas kumulatif selama umur rencana dengan cara mengalikan beban gandar kumulatif pada lajur rencana (w18) dengan pertumbuhan lalu lintas (traffic growth). Secara
(10)
Wt = (1+ ) 1 dengan :
Wt = N = Jumlah gandar standar kumulatif (MSA)
w18 = Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun
g = Pertumbuhan lalu lintas (%) n = Umur Pelayanan (tahun)
METODE PENELITIAN
Data yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah data sekunder. Data sekunder atau data yang didapat tidak langsung diperoleh dari instansi terkait yaitu Dinas Jasa Marga Jawa Tengah.
Data tersebut kemudian diolah menjadi data siap pakai, data yang sudah diolah kemudian menjadi data masukan dalam analisis selanjutnya. Data-data tersebut adalah sebagai berikut :
1. Suhu udara rata-rata tahunan. 2. Kecepatan rata-rata dari kendaraan. 3. Lalu lintas harian rata-rata.
4. Tebal, jenis dan karakteristik material perkerasan. 5. Banyaknya lapisan perkerasan.
6. Nilai CBR (California Bearing Ratio) material berbutir.
7. Nilai IP (Index Plastisitas) atau CBR (California Bearing Ratio) tanah dasar. ANALISA DAN PERHITUNGAN
Tabel 3. Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011
Jenis Golongan Total Kendaraan Satuan
I + DINAS 947.422 kendaraan/tahun/2 arah
II 256.061 kendaraan/tahun/2 arah
III 50.274 kendaraan/tahun/2 arah
IV 20.794 kendaraan/tahun/2 arah
(11)
Menghitung faktor ekivalen masing-masing kendaraan:
- Golongan I+DINAS (3+5)T = 0,09526+0,73503 = 0,83029 - Golongan II (5+8) = 0,73503+0,92385 = 1,65888 - Golongan III (6+7.7) = 1,52416+1,07161 = 2,59577 - Golongan IV (5+7+7.7) = 0,73503+0,54154+1,07161 = 2,34819 - Golongan V (6+7.7+5.5) = 1,52416+ 1,0716 +0,27859 = 2,87472
Perhitungan kumulatif beban gandar standar (w18) per hari adalah sebagai berikut.
- w18per hari = LHR x E :
- Golongan I+Dinas : 2596 x 0,83029 = 2155,16 - Golongan II : 702 x 1,65888 = 1163,77 - Golongan III : 138 x 2,59577 = 357,53 - Golongan IV : 57 x 2,34819 = 133,78 - Golongan V : 17 x 2,87472 = 49,82
w18 = 3860,06 gandar/hari/2 arah
- w18per hari = w18 x DDx DL
= 3860,06 x 0,5 x 1
= 1930 gandar standar/hari/arah
Jadi terdapat 1930 gandar standard yang membebani jalan tol Semarang seksi A per hari satu arah.
Analisa perhitungan dengan menggunakan Nottingham Design Method dapat dilihat pada Tabel 4 dibawah ini.Tabel 4. Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan Angka Kekakuan
No T
T desain
V T
Retak Lelah (Fatigue Cracking) retak
lelah
deformasi
permanen Sb n
Sme
AC - WC AC - BC
°C °C °C km/jam Detik Mpa Mpa Mpa
1 27 51.84 39.69 30 0.0258 0.10 4.65 364.827 464.080
2 27 51.84 39.69 40 0.0197 0.15 4.50 476.555 602.377
3 27 51.84 39.69 58.75 0.0137 0.20 4.40 574.872 723.364
4 27 51.84 39.69 70 0.0116 0.23 4.35 629.330 790.137
(12)
lanjutan No
Deformasi Permanen
SCTB Sg Ss
Sb n
Sme
AC - WC AC - BC
Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
1 0.50 4.07 1032.654 1280.466 9900.3 126.6 159
2 0.60 4.00 1157.718 1431.297 9900.3 126.6 159
3 0.90 3.86 1488.655 1828.259 9900.3 126.6 159
4 0.93 3.85 1518.969 1864.482 9900.3 126.6 159
5 0.95 3.84 1538.948 1888.342 9900.3 126.6 159 Tabel 5. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam MSA
No kecepatan
Retak Lelah (Fatigue
Cracking)
Deformasi Permanen (Permanent Deformation)
N (msa) N (msa)
Kritis Gagal Kritis Gagal
1 30 7439.07 42807.37 292.55 1940.39
2 40 7678.73 44186.46 299.86 1987.14
3 58.75 7911.07 45523.43 318.51 2106.23
4 70 8030.49 46210.65 320.07 2116.20
5 80 8117.16 46709.37 321.42 2124.80
Tabel 6. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam Tahun
kondisi
Kecepatan N g w18 tahun W18 km/jam MSA Gandarstandar
/tahun
(solver) MSA
F
at
igue
K
ri
ti
s 30 7439 0.05 704450 128.53 7439
40 7679 0.05 704450 129.18 7679 58.75 7911 0.05 704450 129.79 7911 70 8030 0.05 704450 130.10 8030 80 8117 0.05 704450 130.31 8117
F
at
igue
G
aga
l 30 42807 0.05 704450 164.37 42807
40 44186 0.05 704450 165.01 44186 58.75 45523 0.05 704450 165.63 45523 70 46211 0.05 704450 165.93 46211 80 46709 0.05 704450 166.15 46709
(13)
D ef or m asi K ri ti
s 30 293 0.05 704450 63.13 293
40 300 0.05 704450 63.62 300 58.75 319 0.05 704450 64.80 319 70 320 0.05 704450 64.89 320 80 321 0.05 704450 64.98 321
D ef or m asi G aga
l 30 1940 0.05 704450 101.10 1940
40 1987 0.05 704450 101.58 1987 58.75 2106 0.05 704450 102.77 2106 70 2116 0.05 704450 102.86 2116 80 2125 0.05 704450 102.94 2125 Pembahasan
Dari hasil analisis yang ditunjukkan oleh Tabel 6 diperoleh hubungan antara kecepatan dengan umur pelayanan jalan seperti Grafikberikut,
Grafik V.1. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Fatigue Kritis ).
Grafik V.2. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Fatigue gagal ).
128.53 129.18
129.79130.10 130.31
y = 1.784ln(x) + 122.5 R² = 0.995 128.00 128.50 129.00 129.50 130.00 130.50
0 20 40 60 80 100
Um u r P ela y a n a n ( T a h u n ) Kecepatan (km/jam) 164.37 165.01 165.63165.93 166.15
y = 1.787ln(x) + 158.3 R² = 0.995 164.00 164.50 165.00 165.50 166.00 166.50
0 50 100
Um u r p ela y a n a n ( t a h u n ) Kecepatan (Km/jam)
(14)
Grafik V.3. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Deformasi Kritis ).
Grafik V.4. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Deformasi Gagal ).
Dari grafik di atas sangat jelas bahwa semakin tinggi kecepatan kendaraan yang melewati suatu jalan, maka umur pelayanannya (N) semakin lama, pada kondisi fatigue cracking (retak lelah) maupun deformasi permanen dapat dikatakan bahwa semakin tinggi kecepatan, maka daya rusak yang ditimbulkan terhadap jalan tersebut akan lebih rendah sehingga kemampuan jalan untuk melayani lalu lintas akan semakin lama. Hal ini terkait dengan sifat viscoelastis aspal yang dimana semakin kecil kecepatan (loading time tinggi) menyebabkan regangan yang terjadi menjadi besar dan mengakibatkan berkurangnya nilai
stiffness lapis perkerasan jalan.
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan
Dari analisis pengaruh kecepatan terhadap umur perkerasan jalan dapat disimpulkan bahwa :
63.1363.62
64.8064.8964.98 y = 2.047ln(x) + 56.17
R² = 0.957 60.00 61.00 62.00 63.00 64.00 65.00 66.00
0 50 100
Um u r P ela y a n a n (T a h u n ) Kecepatan (km/jam) 101.10101.58 102.77102.86102.94 y = 2.051ln(x) + 94.12
R² = 0.957 100.00 101.00 102.00 103.00 104.00 105.00 106.00
0 20 40 60 80 100
Um u r P ela y a n a n (T a h u n ) Kecepatan (km/jam)
(15)
1. Kecepatan mempunyai pengaruh terhadap umur perkerasan, semakin tinggi kecepatan maka umur perkerasan juga semakin tinggi.
2. Untuk hubungan kecepatan kendaraan dengan umur perkerasan jalan, dapat dirumuskan sebagai berikut
a. Fatigue kritis : y = 1,784ln(x) + 122,5 b. Fatigue gagal : y = 1,787ln(x) + 158,3 c. Deformasi kritis : y = 2,047ln(x) + 56,17 d. Deformasi gagal : y = 2,051ln(x) + 94,12
Dimana y adalah umur pelayanan jalan dan x adalah kecepatan kendaraan. B. Saran
1. Perlu pemahaman lebih lanjut tentang program BISAR, agar tidak terjadi kesulitan atau kesalahan dalam penelitian penelitian berikutnya.
2. Dalam penelitian dengan metode Nottingham Design Methods, sebaiknya didukung dengan metode-metode yang ada di Indonesia.
3. Perlu kecermatan dalan membaca Nomograph Van Der Poel.
4. Selain kecepatan, perlu adanya pengembangan variasi analisis untuk menyusun laporan selanjutnya, yaitu variasi beban kendaraan dan juga suhu DAFTAR PUSTAKA
______, 2001, Pedoman Penyusun Laporan Kerja Praktek, Usulan Tugas Akhir
dan Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta
Brown et al.,1977, Nottingham Design Method, Inggris
DepartemenPekerjaanUmum, 2005, Pedoman Perencanaan Tebal Lapis Tambah
Perkerasan Lentur dengan Metoda Lendutan, No.Pd T-05-2002-B,
Dep.PU, Jakarta
Hikmat Iskandar, 2008, Jurnal Perencanaan Volume Lalu-lintas Untuk Angkutan Jalan.
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.
Peraturan Pemerintah No.43 (1993), Tentang Prasarana dan Lalu-Lintas Jalan.
Sukirman, S, 1999, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Bandung
Untung Soedarsono, Djoko, 1979, Kontruksi Jalan Raya, Pekerjaan Umum, Jakarta
(1)
Wt = (1+ ) 1 dengan :
Wt = N = Jumlah gandar standar kumulatif (MSA)
w18 = Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun g = Pertumbuhan lalu lintas (%)
n = Umur Pelayanan (tahun)
METODE PENELITIAN
Data yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah data sekunder. Data sekunder atau data yang didapat tidak langsung diperoleh dari instansi terkait yaitu Dinas Jasa Marga Jawa Tengah.
Data tersebut kemudian diolah menjadi data siap pakai, data yang sudah diolah kemudian menjadi data masukan dalam analisis selanjutnya. Data-data tersebut adalah sebagai berikut :
1. Suhu udara rata-rata tahunan. 2. Kecepatan rata-rata dari kendaraan. 3. Lalu lintas harian rata-rata.
4. Tebal, jenis dan karakteristik material perkerasan. 5. Banyaknya lapisan perkerasan.
6. Nilai CBR (California Bearing Ratio) material berbutir.
7. Nilai IP (Index Plastisitas) atau CBR (California Bearing Ratio) tanah dasar.
ANALISA DAN PERHITUNGAN
Tabel 3. Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun 2011
Jenis Golongan Total Kendaraan Satuan
I + DINAS 947.422 kendaraan/tahun/2 arah
II 256.061 kendaraan/tahun/2 arah
III 50.274 kendaraan/tahun/2 arah
IV 20.794 kendaraan/tahun/2 arah
(2)
- Golongan I+DINAS (3+5)T = 0,09526+0,73503 = 0,83029 - Golongan II (5+8) = 0,73503+0,92385 = 1,65888 - Golongan III (6+7.7) = 1,52416+1,07161 = 2,59577 - Golongan IV (5+7+7.7) = 0,73503+0,54154+1,07161 = 2,34819 - Golongan V (6+7.7+5.5) = 1,52416+ 1,0716 +0,27859 = 2,87472
Perhitungan kumulatif beban gandar standar (w18) per hari adalah sebagai berikut.
- w18per hari = LHR x E :
- Golongan I+Dinas : 2596 x 0,83029 = 2155,16 - Golongan II : 702 x 1,65888 = 1163,77 - Golongan III : 138 x 2,59577 = 357,53 - Golongan IV : 57 x 2,34819 = 133,78 - Golongan V : 17 x 2,87472 = 49,82
w18 = 3860,06 gandar/hari/2 arah - w18per hari = w18 x DDx DL
= 3860,06 x 0,5 x 1
= 1930 gandar standar/hari/arah
Jadi terdapat 1930 gandar standard yang membebani jalan tol Semarang seksi A per hari satu arah.
Analisa perhitungan dengan menggunakan Nottingham Design Method dapat dilihat pada Tabel 4 dibawah ini.Tabel 4. Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan Angka Kekakuan
No T
T desain
V T
Retak Lelah (Fatigue Cracking) retak
lelah
deformasi
permanen Sb n
Sme
AC - WC AC - BC °C °C °C km/jam Detik Mpa Mpa Mpa
1 27 51.84 39.69 30 0.0258 0.10 4.65 364.827 464.080
2 27 51.84 39.69 40 0.0197 0.15 4.50 476.555 602.377
3 27 51.84 39.69 58.75 0.0137 0.20 4.40 574.872 723.364
4 27 51.84 39.69 70 0.0116 0.23 4.35 629.330 790.137
(3)
lanjutan
No
Deformasi Permanen
SCTB Sg Ss
Sb n
Sme
AC - WC AC - BC
Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
1 0.50 4.07 1032.654 1280.466 9900.3 126.6 159
2 0.60 4.00 1157.718 1431.297 9900.3 126.6 159
3 0.90 3.86 1488.655 1828.259 9900.3 126.6 159
4 0.93 3.85 1518.969 1864.482 9900.3 126.6 159
5 0.95 3.84 1538.948 1888.342 9900.3 126.6 159
Tabel 5. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam MSA
No kecepatan
Retak Lelah (Fatigue
Cracking)
Deformasi Permanen (Permanent Deformation)
N (msa) N (msa)
Kritis Gagal Kritis Gagal
1 30 7439.07 42807.37 292.55 1940.39
2 40 7678.73 44186.46 299.86 1987.14
3 58.75 7911.07 45523.43 318.51 2106.23
4 70 8030.49 46210.65 320.07 2116.20
5 80 8117.16 46709.37 321.42 2124.80
Tabel 6. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam Tahun
kondisi
Kecepatan N g w18 tahun W18
km/jam MSA Gandarstandar /tahun
(solver) MSA
F
at
igue
K
ri
ti
s 30 7439 0.05 704450 128.53 7439
40 7679 0.05 704450 129.18 7679
58.75 7911 0.05 704450 129.79 7911
70 8030 0.05 704450 130.10 8030
80 8117 0.05 704450 130.31 8117
F
at
igue
G
aga
l 30 42807 0.05 704450 164.37 42807
40 44186 0.05 704450 165.01 44186 58.75 45523 0.05 704450 165.63 45523 70 46211 0.05 704450 165.93 46211 80 46709 0.05 704450 166.15 46709
(4)
D ef or m asi K ri
40 300 0.05 704450 63.62 300
58.75 319 0.05 704450 64.80 319
70 320 0.05 704450 64.89 320
80 321 0.05 704450 64.98 321
D ef or m asi G aga
l 30 1940 0.05 704450 101.10 1940
40 1987 0.05 704450 101.58 1987
58.75 2106 0.05 704450 102.77 2106
70 2116 0.05 704450 102.86 2116
80 2125 0.05 704450 102.94 2125
Pembahasan
Dari hasil analisis yang ditunjukkan oleh Tabel 6 diperoleh hubungan antara kecepatan dengan umur pelayanan jalan seperti Grafikberikut,
Grafik V.1. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Fatigue Kritis ).
Grafik V.2. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Fatigue gagal ).
128.53 129.18
129.79130.10
130.31
y = 1.784ln(x) + 122.5 R² = 0.995 128.00 128.50 129.00 129.50 130.00 130.50
0 20 40 60 80 100
Um u r P ela y a n a n ( T a h u n ) Kecepatan (km/jam) 164.37 165.01 165.63165.93 166.15
y = 1.787ln(x) + 158.3 R² = 0.995 164.00 164.50 165.00 165.50 166.00 166.50
0 50 100
Um u r p ela y a n a n ( t a h u n ) Kecepatan (Km/jam)
(5)
Grafik V.3. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Deformasi Kritis ).
Grafik V.4. Hubungan Antara Kecepatan Kendaraan dengan Umur Pelayanan (N) Jalan ( Kondisi Deformasi Gagal ).
Dari grafik di atas sangat jelas bahwa semakin tinggi kecepatan kendaraan yang melewati suatu jalan, maka umur pelayanannya (N) semakin lama, pada kondisi fatigue cracking (retak lelah) maupun deformasi permanen dapat dikatakan bahwa semakin tinggi kecepatan, maka daya rusak yang ditimbulkan terhadap jalan tersebut akan lebih rendah sehingga kemampuan jalan untuk melayani lalu lintas akan semakin lama. Hal ini terkait dengan sifat viscoelastis aspal yang dimana semakin kecil kecepatan (loading time tinggi) menyebabkan regangan yang terjadi menjadi besar dan mengakibatkan berkurangnya nilai stiffness lapis perkerasan jalan.
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan
Dari analisis pengaruh kecepatan terhadap umur perkerasan jalan dapat disimpulkan bahwa :
63.1363.62
64.8064.8964.98 y = 2.047ln(x) + 56.17
R² = 0.957 60.00
61.00 62.00 63.00 64.00 65.00 66.00
0 50 100
Um
u
r
P
ela
y
a
n
a
n
(T
a
h
u
n
)
Kecepatan (km/jam)
101.10101.58
102.77102.86102.94
y = 2.051ln(x) + 94.12 R² = 0.957 100.00
101.00 102.00 103.00 104.00 105.00 106.00
0 20 40 60 80 100
Um
u
r
P
ela
y
a
n
a
n
(T
a
h
u
n
)
(6)
kecepatan maka umur perkerasan juga semakin tinggi.
2. Untuk hubungan kecepatan kendaraan dengan umur perkerasan jalan, dapat dirumuskan sebagai berikut
a. Fatigue kritis : y = 1,784ln(x) + 122,5 b. Fatigue gagal : y = 1,787ln(x) + 158,3 c. Deformasi kritis : y = 2,047ln(x) + 56,17 d. Deformasi gagal : y = 2,051ln(x) + 94,12
Dimana y adalah umur pelayanan jalan dan x adalah kecepatan kendaraan.
B. Saran
1. Perlu pemahaman lebih lanjut tentang program BISAR, agar tidak terjadi kesulitan atau kesalahan dalam penelitian penelitian berikutnya.
2. Dalam penelitian dengan metode Nottingham Design Methods, sebaiknya didukung dengan metode-metode yang ada di Indonesia.
3. Perlu kecermatan dalan membaca Nomograph Van Der Poel.
4. Selain kecepatan, perlu adanya pengembangan variasi analisis untuk menyusun laporan selanjutnya, yaitu variasi beban kendaraan dan juga suhu
DAFTAR PUSTAKA
______, 2001, Pedoman Penyusun Laporan Kerja Praktek, Usulan Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta
Brown et al.,1977, Nottingham Design Method, Inggris
DepartemenPekerjaanUmum, 2005, Pedoman Perencanaan Tebal Lapis Tambah Perkerasan Lentur dengan Metoda Lendutan, No.Pd T-05-2002-B, Dep.PU, Jakarta
Hikmat Iskandar, 2008, Jurnal Perencanaan Volume Lalu-lintas Untuk Angkutan Jalan.
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.
Peraturan Pemerintah No.43 (1993), Tentang Prasarana dan Lalu-Lintas Jalan. Sukirman, S, 1999, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Bandung
Untung Soedarsono, Djoko, 1979, Kontruksi Jalan Raya, Pekerjaan Umum, Jakarta