REKAYASA JALAN TSP 214 KONSEP DESAIN PERKERASAN JALAN

REKAYASA JALAN (TSP – 214) KONSEP DESAIN PERKERASAN JALAN UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

PENDAHULUAN Secara umum perkerasan jalan harus cukup kuat terhadap tiga tinjauan kekuatan, yaitu : Ø kuat terhadap beban lalu lintas Ø tahan terhadap keausan akibat ban kendaraan dan air Ø tahan terhadap cuaca dan temperatur

TUJUAN PERKERASAN : • Melindungi tanah subgrade dari kemungkinan terjadinya lendutan berlebihan yang diistilahkan dengan permanent deformation. • Memberikan pelayanan yang cukup kepada pengguna jalan tanpa memerlukan perbaikan selama periode waktu rencana yang ditentukan, misal 20 tahun • Menahan hilangnya kapasitas dukung dari struktur akibat kelelahan (fatique) oleh pembebanan yang berulang (dari kendaraan) perkerasan dibuat dengan biaya struktur yang paling ekonomis

TEORI PENYEBARAN GAYA perkerasan lentur perkerasan kaku sampai ke tanah dasar dan tebal perkerasan diberikan sampai dengan kondisi kemampuan tanah menerima beban atau tegangan gaya sepenuhnya dipikul oleh pelat beton

Beberapa teori perlapisan muncul untuk menganalisa dn kondisi ini, antara lain : Teori Boussinesq • Material dianggap homogen, elastis dan isotropis dan semi tak terhingga • Perkerasan dianggap satu lapis (single layer) • Penyebaran tegangan parabolis, dengan sebaran mengikuti formula : dan Dimana r = jarak arah radial dari beban titik z = kedalaman

Penyebaran tegangan tergantung kedalaman dan radius jarak beban

Teori Burmister Sedangkan teori Burmister menindak lanjuti teori Boussinesq, hanya berbeda kriteria : • Dianggap dua lapisan • Setiap lapis homogen, elastis dan isotropis • Formula defleksinya Untuk perkerasan lentur

Teori multi layer (Lapis banyak) Sudah menganggap perkerasan dan tanah dasar sebagai satu kesatuan yang terdiri dari banyak lapisan. Formula memberikan kondisi regangan dalam 3 dimensi :

PROSES PERENCANAAN STRUKTUR PERKERASAN Menurut Principles of Pavement Design (Yolder and Witczak) proses desain secara garis besar dibagi dalam empat tahap.

PENDEKATAN METODE PERANCANGAN PENDEKATAN PERTAMA • didasarkan pada beban kendaraan rencana yang akan menyebabkan tingkat kerusakan yag dibatasi pada tingkat kerusakan yang diijinkan • kendaraan yang paling berat yang akan merusak struktur perkerasan tanpa meninjau peranan dari kendaraan lain • Variabel penting lainnya adalah tanah dasar, yaitu bila daya dukung tanah meningkat , maka jumlah beban sumbu yang dapat ditampung akan meningkat pula Metode ini dianut oleh US Army Corp of Engineer yang berbasis metode CBR. Sedangkan Indonesia memilih metode ini untuk desain perkerasan lentur.

PENDEKATAN KEDUA • Menganggap selama umur rencana, akan ada sejumlah beban berulang sumbu standar pada perkerasan yang terletak pada tanah dasar bervariasi kekuatannya • Pada akhir masa pelayanan, maka struktur perkerasan diperkirakan mengalami batas kerusakan yang diijinkan. Metode ini digunakan oleh NAASRA, sedangkan Indonesia menggunakan metode ini untuk desain perkerasan kaku

KRITERIA UMUM Dalam perancangan perkerasan, dengan menggunakan metode manapun, selalu terdapat 3 parameter desain , yaitu : 1) Pembebanan lalu lintas • Survei lalu lintas (traffic counting) • Beban Sumbu Standar (Equivalent Standard Axle) 2) Umur rencana ditetapkan sesuai dengan program penanganan jalan yang direncanakan, misalnya : • Pembangunan jalan baru , untuk masa layanan 20 tahun. • Peningkatan jalan, untuk masa layanan 10 tahun • Pemeliharaan jalan, untuk jangka waktu 5 tahun 3) Standar dan kelas jalan Klasifikasi jalan menurut kelas jalan untuk jalan antar kota dan jalan perkotaan serta jalan kabupaten dapat dilihat pada tabel berikut.

KELAS MUATAN SUMBU TERBERAT (MST) ton) Arteri I > 10 IIIA 8 Kolektor IIIA 8 IIIB 8 Lokal IIIC 8 FUNGSI Tabel Kualifikasi Kelas jalan antar kota Tabel Kualifikasi Kelas jalan perkotaan

PARAMETER PERENCANAAN TEBAL LAPISAN KONSTRUKSI PERKERASAN I. FUNGSI JALAN Sesuai dengan Undang-undang tentang jalan, sistem jaringan jalan dibagi 2 : Sistem jaringan jalan primer : jaringan jalan dengan peranan pelayanan jasa distribusi untuk pengembangan semua wilayah di tingkat nasional dengan semua simpul jasa distribusi yang kemudian berwujud kota. Sifatnya menerus yang memberikan pelayanan lalu lintas tidak terputus walaupun masuk ke dalam kawasan perkotaan. Sistem jaringan jalan sekunder : jaringan jalan dengan peranan pelayanan jasa distribusi untuk masyarakat dalam kota , yang artinya sistem ini tersusun mengikuti ketentuan pengaturan tata ruang kota yang menghubungkan kawasan yang memiliki fungsi primer, fungsi sekunder ke-1, sekunder ke-2, dst.

Fungsi Jalan Sifat Jalan Arteri Perjalanan jarak jauh kecepatan tinggi jumlah jalan masuk dibatasi Jalan kolektor Perjalanan jarak sedang kecepatan rata-rata sedang jumlah jalan masuk dibatasi Jalan Lokal Perjalanan jarak dekat kecepatan rendah jumlah jalan masuk tidak dibatasi Jalan lingkungan Perjalanan jarak dekat (melayani angkutan lingkungan) kecepatan rendah

II. KONDISI LINGKUNGAN Pelapukan material tidak hanya disebabkan repetisi beban lalu lintas, tetapi juga oleh cuaca dan air di sekitar struktur perkerasan.

III. DAYA DUKUNG TANAH DASAR • Tanah dasar dapat berupa tanah asli, galian ataupun timbunan yang disiapkan dengan pemadatan. • Parameter yang digunakan sebagai penunjuk mutu daya dukung tanah dasar seperti CBR, modulus resilien (MR), penetrometer konus dinamis (Dynamic Cone Penetrometer) atau modulus reaksi tanah dasar (k).

California Bearing Ratio (CBR) • CBR dinyatakan dalam persen, merupakan perbandingan antara beban yang dibutuhkan oleh penetrasi sedalam 0, 1 inch atau 2 inch antara contoh tanah dengan batu pecah standar. • Nilai CBR merupakan nilai empiris dari mutu tanah dasar dibandingkan mutu batu pecah standar yang memiliki nilai CBR 100%. • Berdasarkan kondisi benda uji, CBR dibedakan atas CBR rencana/laboratorium, CBR lapangan dan CBR lapangan rendaman.

Nilai CBR untuk satu titik pengamatan h 1+h 2+. . . +hn hn CBRn = h (cm) = tebal tiap lapisan tanah ke-n = nilai CBR pada lapisan ke-n

CONTOH PERHITUNGAN Dari hasil pengujian di lapangan untuk nilai CBR antara sta 0+000 sampai sta. 4+250 diperoleh nilai CBR titik pengamatan sebagai berikut : Ruas jalan dibagi menjadi 2 segmen, segmen pertama antara sta 0+000 – sta 2+000 dan segmen kedua antara 2+250 – 4+250.

Penetrometer Konus Dinamis • Daya dukung tanah dasar yang telah dipadatkan di lapangan dapat diukur langsung dengan melakukan pengujian CBR lapangan atau korelasi dengan nilai empiris hasil pengujian penetrometer konus dinamis (alat DCP). • Alat DCP digunakan untuk mendapatkan data daya dukung tanah dasar sampai kedalaman 90 cm di bawah permukaan tanah dasar.

Analisis data lapangan dilakukan dengan menggunakan kumulatif tumbukan untuk mencapai kedalaman penetrasi tertentu dengan rumus : Dimana D = kedalaman penetrasi , mm N = jumlah pukulan untuk mencapai kedalaman D mm Korelasi nilai DCP dengan CBR Daya dukung tanah berbanding terbalik dengan kecepatan penetrasi yang ditunjukkan dengan nilai mm/tumbukan. Rumus yang digunakan untuk korelasi antara nilai CBR dengan DN hasil uji dengan alat DCP adalah : Catatan : DN dalam cm/tumbukan

IV. BEBAN LALU LINTAS • Beban lalu lintas adalah beban kendaraan yang dilimpahkan ke perkerasan jalan melalui kontak antara ban dan permukaan jalan REPETISI BEBAN DINAMIS Konfigurasi sumbu dan roda kendaraan Berdasarkan konfigurasi sumbu dan jumlah roda, maka kendaraan dibedakan menjadi : Sumbu tunggal roda tunggal (STRT) Sumbu tunggal roda ganda (STRG) Sumbu ganda/tandem roda tunggal (STd. RT) Sumbu ganda/tandem roda ganda (STd. TG) Sumbu tripel roda ganda (STr. RG)

Beban roda kendaraan Untuk keperluan desain perkerasaan, bidang kontak antara roda dan perkerasan jalan diasumsikan berbentuk lingkaran dengan radius sama dengan lebar ban. Radius bidang kontak ditentukan oleh ukuran dan tekanan ban a = radius bidang kontak P = beban roda p = tekanan ban

Beban sumbu Beban kendaraan dilimpahkan melalui roda kendaraan yang terjadi berulang kali selama masa pelayanan jalan akibat repetisi kendaraan yang melintas jalan tersebut Berat total kendaraan G Sumbu depan : F 1 = I 1/I = A % Sumbu belakang : F 2 = I 2/I = B%m.

Contoh kasus : Apabila hasil survei kendaraan diperoleh beban roda belakang dari sebuah kendaraan truk seberat 2100 kg. Truk tersebut merupakan truk 2 as dengan jenis sumbu tunggal. Distribusi beban sumbu belakang 34% dan 66%. Berapakah berat total truk ? beban sumbu/as tunggal Beban sumbu standar (Equivalent Standard Axle) roda ganda Berat 18 kips atau 18000 lbs atau 8. 16 ton.

Angka ekivalen (AE) atau Equivalent axle Load (EAL) suatu sumbu standar adalah jumlah lintasan kendaraan as runggal sebesar 18 kips yang memiliki derajat kerusakan (DF) yang sama bila jenis as tersebut lewat satu kali. Angka ekivalen masing-masing golongan beban sumbu tiap kendaraan, ditentukan dengan rumus :

PEMBAGIAN KELAS KENDARAAN MENURUT ASSHTO

Volume lalu lintas didefinisikan sebagai jumlah kendaraan yang melewati satu titik pengamatan selama satuan waktu (hari, jam , menit) Lalu lintas harian (LHR) Volume lalu lintas harian Lalu lintas harian rata-rata tahunan (LHRT),

V. UMUR RENCANA • Umur rencana perkerasan adalah jumlah tahun dari saat jalan tersebut dibuka untuk lalu lintas kendaraan sampai diperlukan suatu perbaikan yang bersifat struktural. • Selama umur rencana tersebut pemeliharaan perkerasan jalan tetap harus dilakukan, sseperti pelapisan nonstruktural yang berfungsi sebagai lapisan aus.

VI. KINERJA PERKERASAN JALAN (PAVEMENT PERFORMANCE) Kinerja perkerasan jalan mutu perkerasan jalan ü Keamanan, ditentukan oleh besarnya gesekan akibat adanya kontak antara ban dan permukaan jalan yang dipengaruhi oleh bentuk dan kondisi ban, tekstur permukaan jalan, cuaca dan sebagainya. ü Wujud perkerasan (struktural perkerasan), sehubungan dengan kondisi fisik dari jalan tersebut seperti adanya retak, amblas, alur dan gelombang. ü Fungsi pelayanan (functional performance), sehubungan dengan bagaimana perkerasan memberikan pelayanan pada pemakai jalan.

Parameter untuk menilai mutu struktur perkerasan adalah kekasaran (roughness) iregularitas permukaan perkerasan arah melintang dan memanjang

Wujud perkerasan fungsi pelayanan KENYAMANAN MENGEMUDI ----- RIDING QUALITY ----- a) Indeks permukaan (Serviceability index) b) indeks kondisi jalan (Road condition Index) c) International Roughness Index (IRI)

INTERNATIONAL ROUGHNESS INDEX (IRI) • IRI adalah parameter penunjuk kekasaran (roughness) jalan untuk arah profil memanjang atau longitudinal jalan. • Satuannya adalah m/km atau mm/m

INTERNATIONAL ROUGHNESS INDEX (IRI)

INDEKS PERMUKAAN (SERVICEABILITY INDEX) Kinerja struktur perkerasan untuk menerima beban dan melayani lalu lintas secara empiris dinyatakan dengan indeks permukaan (IP). • Metode ini diadopsi dari ASSHTO yaitu serviceability index yang merupakan skala penilaian kinerja struktur perkerasan jalan berdasarkan pengamatan terhadap kerusakan retak, alur, lubang (pothole), lendutan , kekasaran permukaan.

INDEKS KONDISI JALAN (ROAD CONDITION INDEX /RCI) Merupakan skala dari tingkat kenyamanan atau kinerja jalan yang dapat diperoleh dengan alat roughometer ataupun secara visual. Skala angka bervariasi dari 2 - 10 dengan pengertian sebagai berikut :

TERIMA KASIH