Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku

Transkripsi

1 Reka Racana Teknik Sipil Itenas No. x Vol. xx Jurnal Online Institut Teknologi Nasional September 2014 Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku SURYO W., SATRIO 1., PRASETYANTO, DWI 2. 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan (Institut Teknologi Nasional) 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan (Institut Teknologi Nasional) satriosw123@gmail.com ABSTRAK Penambahan lapis perkerasan perlu dilakukan untuk mengembalikan kekuatan struktur perkerasan yang telah mencapai batas umur rencananya. Jenis perkerasan yang digunakan di dalam penelitian ini adalah perkerasan kaku. Perhitungan tebal lapis tambah berupa lapis kaku ini menggunakan metode Depkimpraswil Perhitungan tebal lapis ini dibagi menjadi dua skenario, yaitu tebal lapis tambah dengan lapis pemisah dan tanpa lapis pemisah. Hasil perhitungan tebal lapis tambah untuk kedua skenario tersebut berturut-turut adalah 16 cm dan 13 cm. Berdasarkan hasil perhitungan didapat tebal lapis tambah dengan lapis pemisah lebih tebal dari lapis tambah tanpa lapis pemisah. Lapis pemisah dimaksudkan untuk memberi daya dukung yang seragam pada lapis tambah serta juga untuk mencegah refleksi penyebaran retak dari lapis perkerasan lama. Berdasarkan metode Depkimpraswil Pd T , apabila hasil perhitungan tebal lapis tambah dibawah tebal minimum maka dipakai tebal minimum sebagai tebal lapis tambah. Kata Kunci: LHR, kekuatan struktural, lapis pemisah ABSTRACT The addition of pavement layer (overlay) is necessary when the design life of an old layer has been reached. Overlay aims to restore the structural strength of the pavement. Type of pavement used in this study are rigid pavement. Calculations of this rigid overlay layer is using Depkimpraswil Pd T method. Overlay layer calculation is divided into two scenarios, unbonded and bonded layers. The results of the calculation of unbonded layer is 16 cm and bonded layer is 13 cm. Calculation results show that unbonded layer is more thick than bonded layer because unbonded layer require the seperator layer. Separator layer is intended to provide a uniform settlement for overlay layer and also to prevent the spread of crack reflection of the old pavement layers. Based on Depkimpraswil 2003 method, when the calculation result of overlay layer below the minimum thickness, the minimum thickness is used as an overlay layer. Keywords: Average Daily Traffic, structural strength, separator layer

2

3 Suryo W., Satrio., Prasetyanto, Dwi. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Untuk melayani beban lalu lintas, maka permukaan tanah dasar perlu diberi perkerasan. Fungsi dari perkerasan tersebut ialah untuk menyalurkan beban lalu lintas secara merata ke tanah dasar agar tanah dasar terlindung dari tekanan berlebih. Perkerasan tersebut memiliki umur rencana tertentu. Setelah umur rencana perkerasan tersebut tercapai, maka perlu dilakukan penambahan lapis perkerasan yang bertujuan untuk mengembalikan kekuatan struktural perkerasan. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk menghitung tebal lapis tambah yang berupa lapis kaku diatas perkerasan kaku. 1.3 Ruang Lingkup Penelitian ini membahas tentang perencanaan tebal lapis perkerasan jalan baru dan selanjutnya dihitung tebal lapis tambah yang berupa lapis kaku diatas perkerasan kaku. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah, Pd T Ada dua skenario perhitungan tebal lapis tambah yang berupa lapis kaku diatas perkerasan kaku, yaitu dengan kondisi lapis tambah menggunakan lapis pemisah dan lapis tambah tanpa menggunakan lapis pemisah. Data yang digunakan pada tugas akhir ini adalah berupa data asumsi, meliputi lalu lintas harian rata-rata, CBR tanah dasar, pertumbuhan lalu lintas, umur rencana, modulus reaksi perkerasan lama dan kuat tarik lentur beton. Untuk data berat sumbu kendaraan, menggunakan data dari surat edaran Direktorat Jenderal Perhubungan Darat nomor SE/02/AJ.108/DRJD/ TINJAUAN PUSTAKA Perkerasan jalan adalah campuran antara agregat dan bahan pengikat yang digunakan untuk melayani beban lalu lintas. Perkerasan jalan berfungsi sebagai penerima beban lalu lintas yang disalurkan melalui roda kendaraan. Berdasarkan bahan pengikat, perkerasan jalan dapat dibagi menjadi perkerasan lentur (bahan pengikat berupa beton aspal), perkerasan kaku (bahan pengikat berupa beton semen), dan perkerasan komposit. Untuk keamanan, maka permukaan perkerasan perlu kesat sehingga mampu memberikan gesekan yang baik antara muka jalan dan ban kendaraan, tidak mudah selip ketika permukaan basah akibat hujan atau menikung pada kecepatan tinggi. (Sukirman, S. 2010). Perkerasan kaku adalah jenis perkerasan yang menggunakan beton semen sebagai bahan pengikat. Perkerasan kaku memiliki beberapa lapisan, yaitu lapis permukaan (pelat beton), lapis fondasi bawah (lebih berperan sebagai lantai kerja), dan lapis tanah dasar. Perkerasan kaku memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan perkerasan lentur yaitu: umur pelayanan lebih panjang dan mampu bertahan dari ganangan air tanpa kerusakan yang parah. Faktor yang berpengaruh pada perencanaan tebal perkerasan kaku adalah: konfigurasi sumbu kendaraan, daya dukung tanah dasar, kuat tarik lentur beton, koefisien distribusi lajur, umur rencana, pertumbuhan lalu lintas, faktor keamanan beban.

4 Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku 3. ISI DAN PEMBAHASAN Prosedur penelitian tugas akhir ini ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Bagan Alir Penelitian Pertama akan dilakukan perhitungan tebal lapis perkerasan jalan baru (disimulasikan tahun 2004) yang berupa perkerasan kaku (T 0 ) menggunakan umur rencana selama 20 tahun, selanjutnya dihitung tebal desain (T) (disimulasikan tahun 2024) dengan menggunakan umur rencana selama 20 tahun. Setelah tebal desain didapat, maka dilakukan perhitungan tebal lapis tambah (T r ) dengan dua skenario seperti yang dijabarkan pada ruang lingkup.

5 Suryo W., Satrio., Prasetyanto, Dwi. Prosedur yang digunakan untuk perencanaan tebal lapis perkerasan jalan baru dan perencanaan tebal desain ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2. Bagan Alir Perencanaan Tebal Pelat

6 Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku Prosedur yang digunakan untuk perencanaan tebal lapis tambah ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3. Bagan Alir Perencanaan Tebal Lapis Tambah Nilai koefisien kerusakan pelat lama (Cs) ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Koefisien Kerusakan Pelat Lama Nilai Koefisien Kerusakan Pelat Lama (Cs) Jenis Kerusakan Pelat Lama 1 Pelat lama masih dalam kondisi baik 0,75 Pelat lama mengalami retak awal 0,35 Pelat lama mengalami kerusakan struktural 3.1 Perhitungan Tebal Lapis Perkerasan Jalan Baru Tebal lapis perkerasan jalan baru (To) dihitung dengan menggunakan data CBR tanah dasar sebesar 4%, kuat tarik lentur beton 4 MPa (f c =28 MPa, benda uji silinder), jalan menggunakan bahu beton, jalan menggunakan ruji (dowell), pertumbuhan lalu lintas sebesar 5% per tahun, umur rencana selama 20 tahun, jalan 2 lajur 1 arah untuk jalan arteri, tipe perkerasan beton bersambung tanpa tulangan, faktor keamanan beban 1,1. Data LHR Tahun 2004 untuk perhitungan tebal lapis perkerasan jalan baru ditunjukkan pada Tabel 2.

7 Suryo W., Satrio., Prasetyanto, Dwi. Tabel 2. Data LHR Tahun 2004 No. Jenis Kendaraan LHR (kend./hari/arah) Konfigurasi Sumbu 1 Mobil Penumpang Bus Besar Truk 2 as kecil Truk 2 as besar Truk 3 as Truk gandeng Nilai CBR efektif yang dipakai adalah sebesar 27%. Hasil perhitungan tebal lapis perkerasan jalan baru untuk tahun 2004 ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Tebal Pelat Tahun 2004 No. Tahun CBR eff (%) Tebal (mm) % Fatik % Erosi ~ ~ 8 Dari tabel 3, maka dipilih tebal pelat yang dipakai adalah 193 mm. Pemilihan tebal pelat tersebut berdasarkan pada nilai persen fatik dan persen erosi yang kurang dari 100%. 3.2 Perencanaan Tebal Desain Tebal desain (T) dihitung dengan menggunakan data CBR efektif sebesar 35% (k = 95 kpa/mm), kuat tarik lentur beton 4 MPa (f c =28 MPa, benda uji silinder), jalan menggunakan bahu beton, jalan menggunakan ruji (dowell), pertumbuhan lalu lintas sebesar 5% per tahun, umur rencana selama 20 tahun, jalan 2 lajur 1 arah untuk jalan arteri, tipe perkerasan beton bersambung tanpa tulangan, faktor keamanan beban 1,1. Data LHR Tahun 2024 untuk perhitungan tebal desain ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Data LHR Tahun 2024 No. Jenis Kendaraan LHR (kend./hari/arah) Konfigurasi Sumbu 1 Mobil Penumpang Bus Besar Truk 2 as kecil Truk 2 as besar Truk 3 as Truk gandeng

8 Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku Hasil perhitungan tebal desain ditunjukkan pada Tabel 5. Tabel 5. Tebal Desain No. Tahun CBR eff (%) Tebal (mm) % Fatik % Erosi ~ ~ ~ ~ ~ Dari tabel 5, maka dipilih tebal desain untuk perhitungan tebal lapis tambah adalah 194 mm. Pemilihan tebal desain tersebut berdasarkan pada nilai % fatik dan % erosi yang kurang dari 100%. 3.3 Perhitungan Lapis Tambah dengan Lapis Pemisah Lapis tambah dengan lapis pemisah dihitung dungan Rumus 1. Tr = (T 2 C s. T 0 2 )...(1) Dengan : Tr = tebal lapis tambahan T = tebal desain berdasarkan beban rencana dan data lalu lintas terbaru T 0 = tebal pelat lama C s = koefisien yang menyatakan kondisi pelat lama. Untuk Cs = 0,35 (kondisi perkerasan lama mengalami kerusakan struktural). To = 19,3 cm T = 19,4 cm Tr = (T 2 C s. T 0 2 ) Tr = (19,4 2 0,35 x 19,3 2 ) Tr = 16 cm > Tr min. (15 cm) Maka, diambil nilai Tr min. yaitu sebesar 16 cm. 3.4 Perhitungan Lapis Tambah Tanpa Lapis Pemisah Untuk mencari tebal lapis tambah dengan lapis pemisah dapat menggunakan Rumus 2. 1,4 T r = (T 1,4 C s. T 1,4 0 )...(2) Dengan : Tr = tebal lapis tambahan T = tebal desain berdasarkan beban rencana dan data lalu lintas terbaru T 0 = tebal pelat lama C s = koefisien yang menyatakan kondisi pelat lama. Tebal minimum lapis tambah langsung adalah sebesar 130 mm. Letak sambungan pada lapis tambahan harus sama dengan letak sambungan pada perkerasan lama. Untuk Cs = 0,75 (kondisi perkerasan lama mengalami retak awal). To = 19,3 cm T = 19,4 cm

9 Suryo W., Satrio., Prasetyanto, Dwi. 1,4 T r = (T 1,4 C s. T 1,4 0 ) 1,4 T r = (19,4 1,4 0,75 x 19,3 1,4 ) Tr = 8 cm < Tr min. (13 cm) Maka, diambil nilai Tr min. yaitu sebesar 13 cm. 3.5 Pembahasan Hasil Perhitungan Dari perhitungan tebal lapis tambah dengan dua skenario diatas, didapat tebal lapis tambah yang ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 6. Tebal Lapis Tambah Dengan Lapis Pemisah Tanpa Lapis Pemisah Koefisien Kerusakan = 0,35 Koefisien Kerusakan = 0,75 Tebal Overlay (cm) 16 8 Tebal Minimum (cm) Tebal lapis tambah yang dipakai untuk lapis tambah dengan lapis pemisah adalah sebesar 16 cm, dan untuk lapis tambah tanpa lapis pemisah adalah sebesar 13 cm. Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa lapis tambah dengan lapis pemisah lebih tebal dari lapis tambah tanpa lapis pemisah. Hal ini terjadi karena untuk lapis tambah dengan lapis pemisah, perkerasan lama dianggap telah mengalami kerusakan struktural, sehingga dikhawatirkan bisa menyebabkan terjadinya differential settlement pada lapis perkerasan lama akibat beban lalu lintas yang diterima dari lapis tambah, sehingga bisa merusak lapis tambah. Untuk mengatasi hal tersebut, maka diperlukan lapis pemisah sebagai lapisan yang memberikan uniform settlement pada lapis tambah. Lapis pemisah juga berfungsi untuk mencegah refleksi penyebaran retak perkerasan lama ke lapis tambahan. Lapis pemisah terbuat dari beton aspal dengan ketebalan minimum 3 cm. Berdasarkan panduan Depkimpraswil Pd T , letak sambungan pada lapis tambah dengan lapis pemisah tidak perlu sama dengan yang ada pada perkerasan lama, sedangkan letak sambungan pada lapis tambah tanpa lapis pemisah harus sama dengan yang ada pada perkerasan lama. Semakin tinggi tingkat kerusakan perkerasan lama, maka semakin tebal tebal lapis tambahnya. Tebal overlay dengan nilai Cs = 0,35 lebih tebal daripada tebal overlay dengan nilai Cs = 0,75. Dapat dilihat pada Tabel 6, ada hasil perhitungan tebal overlay yang nilainya berada dibawah tebal minimum lapis tambah. Maka, berdasarkan pedoman Depkimpraswil 2003, diambil tebal minimum sebagai tebal lapis tambah. Berdasarkan panduan Minimum Thickness Requirements for Asphalt Surface Course and Base Layer in Airfield Pavements, TR-11-27, US Army Corps of Engineers 2011, tebal minimum untuk suatu lapis permukaan sekurangkurangnya tiga kali dari ukuran agregat maksimum. Karena ukuran agregat maksimum adalah 1 inci (2,54 cm), maka tebal minimum untuk lapis tambah dengan lapis pemisah (15 cm) dan lapis tambah tanpa lapis pemisah (13 cm) memenuhi kriteria tersebut.

10 Studi Perencanaan Tebal Lapis Tambah Di Atas Perkerasan Kaku 4. KESIMPULAN Lapis tambah dengan lapis pemisah lebih tebal dari lapis tambah tanpa lapis pemisah. Lapis pemisah dimaksudkan untuk memberi dukungan yang seragam untuk lapis tambah dan untuk mencegah refleksi penyebaran retak dari perkerasan lama ke lapis tambah. Lapis pemisah terbuat dari beton aspal dengan ketebalan minimum 3 cm. Berdasarkan panduan Depkimpraswil 2003, letak sambungan pada lapis tambah dengan lapis pemisah tidak perlu sama dengan yang ada pada perkerasan lama, sedangkan letak sambungan pada lapis tambah tanpa lapis pemisah harus sama dengan yang ada pada perkerasan lama. Apabila hasil perhitungan tebal lapis tambah berada dibawah nilai tebal minimum, berdasarkan metode Depkimpraswil 2003, maka diambil nilai tebal minimum sebagai tebal lapis tambah. Berdasarkan panduan Minimum Thickness Requirements for Asphalt Surface Course and Base Layer in Airfield Pavements, TR-11-27, US Army Corps of Engineers 2011, tebal minimum untuk suatu lapis permukaan sekurang-kurangnya tiga kali dari ukuran agregat maksimum. Disarankan untuk menentukan tebal lapis tambah berupa lapis lentur sebagai perbandingan dengan hasil tebal lapis tambah berupa lapis kaku, dan disarankan untuk menghitung tebal lapis tambah dengan menggunakan konfigurasi sumbu yang berbeda. DAFTAR RUJUKAN Barker, W. R., Bianchini A., Brown, E. R., Gonzales C. R. (2011). Minimum Thickness Requirements for Asphalt Surface Course and Base Layer in Airfield Pavements. US Army Corps of Engineers. Sukirman, S. (2010). Perencanaan Tebal Struktur Perkerasan Lentur. Bandung. Penerbit Nova.

11

12 Suryo W., Satrio., Prasetyanto, Dwi.