ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Tugas Akhir

Transkripsi

1 ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Diajukan oleh : HIMAWAN KRESNA PREMANA NIM : D NIRM : PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODEE ANALITIS (STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) Tugas Akhir Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadarann Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji Pada Tanggal:.. diajukan oleh : Himawan Kresna Premana NIM : D NIRM : Pembimbing Pertama Susunan Dewan Penguji Pembimbing Kedua (H. Muslich Hartadi ST, M.T., Ph.D) (Senja Rum Harnaeni, ST, MT) NIK. 815 NIK. 795 Dewan Penguji (Ir. Agus Riyanto SR, MT.) NIK. 483 ii

3 PERNAYATAAN ORIGINALITAS Yang bertandatangan dibawah ini, saya Nama : Himawan Kresna Premana Nomor Induk/ NIRM : D / Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Sipil Judul Tugas Akhir : Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur Rencana Perkerasan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan Tol Semarang) Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang saya buat dan serahkan ini, merupakan hasil karya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian hari dan atau dapat dibuktikan bahwa skripsi ini hasil juplakan, maka saya bersedia menerima sanksi apapun dari Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik dan atau gelar dan ijazah yang diberikan Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima. Surakarta, Juli 2012 Yang Menyatakan Himawan Kresna Premana

4 MOTTO Ya Allah, Tunjukilah kami jalan yang lurus, yaitu jalan orang-orang yang telah engkau anugerahkan nikmat kepada mereka, bukan mereka yang dimurkai dan bukan pula jalan mereka yang sesat. ( QS. Al-Fatihah 6-7 ) Allah SWT tidak akan menguji suatu kaum melebihi batas kemampuannya (Al-Hadist) Bekerjalah kamu seolah-olah kamu hidup selamanya, dan beribadahlah kamu seolah-olah kamu mati esok hari. Bertawakallah kepada Allah karena dialah sebaik-baik tempat kembali. (Al-Hadist) Mintalah apapun yang kau minta hanya pada ALLAh, meskipun itu tali sendal yang putus. (Al-Hadist) Jalani hidupmu sebagaimana air mengalir. Ada dengar didengar ada lihat dilihat. ( Anonim ) Berfikirlah efisien! Maka kesuksesan ada dibelakangmu. ( Phunsuk Wangdu, 3 IDIOTS ) iii

5 PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini aku persembahkan kepada : Allah SWT Alhamdulillah atas restu-nya lah Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. My luphly family, Bapak & Ibu serta Adekku tercinta, terima kasih atas segala dukungan baik berupa doa maupun dukungan semangat serta materil. Semua sahabat-sahabat terbaikku, Semua saudara-saudara tercinta, Almamater Tercinta. iv

6 PRAKATA Assalammu allaikum Wr.Wb. Puji dan syukur Penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-nya, tak lupa sholawat serta salam kepada junjunganku Nabi Besar Muhammmad SAW, sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat selesai sebagaimana yang diharapkan. Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan program pendidikan Sarjana Strata I pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang mempunyai arti penting, dengan harapan mahasiswa terbiasa berpikir kritis, objektif dan rasional. Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Terwujudnya Tugas Akhir ini atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak M. Ujianto ST, MT., selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak Muslich Hartadi ST, M.T., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing Utama. 5. Ibu Senja Rum Harnaeni, ST, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua. 6. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Dosen Penguji. 7. Seluruh Staf dan Dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas segala pemberian ilmu yang bermanfaat selama kuliah di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Bapak Charles selaku Kadiv Teknik PT Jasa Marga (Persero) Cabang semarang, terima kasih banyak karena telah kooperatif dalam memberi data maupun informasi bermanfaat lainnya. v

7 9. Bapak Sumin Siswo Dihardjo, BA dan Ibu Sayem tercinta, yang senantiasa memberikan doa dan restu, nasehat dan bimbingan, semangat, serta pengorbanan yang tiada henti. I love you mom, dad. 10. Adekku Rosiana Sekar Mas Tuti, terimakasih doanya ya dek, kakak sayang adek. cepet lulus, cepet jadi guru matematika ya. 11. Teman-teman kos Delta : Erwin, Kempot, Davit, Aski, bang Jimmi, terimaksih atas bantuan kalian semua. 12. Rekan- rekan mahasiswa Teknik Sipil UMS baik senior maupun junior, khususnya angkatan Terima kasih atas segala dukungan moral maupun spiritualnya. 13. Teman-teman seperjuangan: Nola, Bayu Arya, Nugroho part 2, Lilis, Dwi wahyu Pak ogah, Agunk Sragen, Desna Kenthunk, Yudi Nyonk, dan Nirwan Gembur, terima kasih telah melewati saat-saat bersama dalam perjuangan TA ini dan terimakasih atas kerja samanya. 14. Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun spirituil sehingga terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini, yang tidak dapat Penyusun sebutkan satu persatu, bantuan baik moril maupun spirituil sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini. Penulis menyadari, bahwa ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala koreksi dan saran yang bersifat membangun Penyusun harapkan guna penyempurnaan Tugas Akhir ini. Besar harapan Penyusun semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi Penyusun dan Pembaca. Amin yaa robbal alamin. Wassalamualaikum Wr. Wb. Surakarta, 2012 Penulis vi

8 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii MOTTO... iii PERSEMBAHAN... iv PRAKATA...v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL...x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiv ABSTRAKSI...xv BAB I PENDAHULUAN...1 A. Latar Belakang...1 B. Rumusan Masalah...3 C. Tujuan Masalah...3 D. Batasan Penelitian...3 E. Manfaat Penelitian...3 F. Keaslian Tugas Akhir...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...7 A. Perkerasan Jalan Lapis Permukaan (surface course) Lapis Pondasi Atas (base course) Lapis Pondasi Bawah (subbase course) Tanah Dasar (subgrade)...9 B. Kecepatan...9 C. Waktu Pembebanan (loading time) Pengertian Waktu Pembebanan (loding time) Konsep Dasar Waktu Pembebanan (loding time)... 9 D. Umur Rencana Jalan...10 vii

9 BAB III LANDASAN TEORI...11 A. Konsep Metode Analitis...11 B. Bisar (Bitumen Stress Analysis in Road)...12 C. Rumus-Rumus yang Digunakan Beban gandar standar Kekakuan Tanah Dasar Kekakuan Lapis Pondasi Atas (CTB) Temperatur Desain Kekakuan Bitumen (Sb) Kekakuan Campuran Aspal Prediksi Umur rencana Faktor Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan (E) Beban Gandar Kendaraan...21 BAB IV METODE PENELITIAN...23 A. Pengumpulan Data...23 B. Pengolahan Data...23 C. Lokasi Penelitian D. Tahapan Penelitian...24 BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN...26 A. Data Susunan lapis Perkerasan Jalan Tol Semarang Seksi A...26 B. Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen Perhitungan Temperatur design (T) Perhitungan Loading Time (t) Perhitungan Nilai Recoverd Penetratiaon Index (PIr) Perhitungan Nilai Recoverd Softening Point (SPr) Perhitungan Nilai Kekakuan Bitumen (sb)...28 C. Perhitungan Nilai Kekakuan Campuran Elastik (S me ) Lapis Permukaan AC-Wearing Cours Lapis Permukaan AC-Binder cours...30 D. Perhitungan Nilai Kekakuan Lapis Berbutir (Unbound Layer) Lapis Pondasi Atas (Base Course)...31 viii

10 2. Lapis Pondasi Bawah (sub-base Course) Lapisan Tanah Dasar (Subgrade)...33 E. Lalu Lintas Faktor Ekivalen Beban Gandar Kendaraan (E) Pembebanan Lalu Lintas...36 F. Perhitungan Umur Perkerasan Analisis Dengan Program BISAR Perhitungan Umur Pelayanan (N)...39 G. Pembahasan...46 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...47 A. Kesimpulan...47 B. Saran...47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel I.1 Penelitian Sejenis Sebelumnya...5 Tabel III.1 Konfigurasi Beban Sumbu Kendaraan...20 Tabel III.2 Faktor Distribusi Lajur (D L )...22 Tabel V.1 Hasil Pengujian Cement Treated Base (CTB)...31 Tabel V.2 Hasil Pengujian Mutu Material Granular Kelas B...32 Tabel V.3 Hasil Pemeriksaan Material Tanah Dasar...32 Tabel V.4 Rekapitulasi Hasil Analisis Perhitungan Angka Kekakuan...33 Tabel V.5 Angka Ekivalen Beban Gandar Kendaraan...34 Tabel V.6 Data LHR Tahunan Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun Tabel V.7 Data LHR Jalan Tol Semarang Seksi A Tahun Tabel V.8 Faktor Distribusi Lajur (D L )...36 Tabel V.9 Regangan Tekan Horizontal (εt)...37 Tabel V.10 Regangan Tarik Vertikal (εz)...37 Tabel V.11 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam MSA...42 Tabel V.12 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Umur Pelayanan dalam Tahun...43 x

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar I.1 Permukaan jalan retak dan bergelombang...2 Gambar II.1 hubungan stress, strains dan loading time (Sunarjono, 2009)...10 Gambar III.1 Bagan Alur Pengerjaan Program BISAR Gambar III.2 Tampilan Worksheet Program BISAR Gambar III.3 Fatigue Cracking and Critical Strain...15 Gambar III.4 Sumbu Standar 8,16 ton (Sukirman, 1993)...16 Gambar IV.1 Peta Lokasi Penelitian...24 Gambar IV.2 Bagan Alir Penelitian...25 Gambar V.1 Susunan Konstruksi Perkerasan Jalan...26 xi

13 DAFTAR NOTASI, ISTILAH DAN SINGKATAN ε z ε t AASHTO AC-Base AC-BC AC-WC Beban standar C CBR DLLAJR E f r h i : Asphalt mix vertical strain (Micro Strain). : Asphalt mix tensile strain (Micro Strain). : American Association Of State Highway and Transportation Official. : (Asphalt Concrete Base), laston sebagai lapisan pondasi. : (Asphalt Concrete Binder), laston sebagai lapisan pengikat. : (Asphalt Concrete-Wearing Course), laston sebagai lapisan aus : Beban sumbu tunggal beban ganda seberat pounds (18,6 ton). : Nilai koefisien distribusi kendaraan ringan dan berat. Adalah angka yang digunakan untuk menyatakan besarnya kendaraan berat dan ringan yang lewat pada lajur rencana berdasarkan jumlah lajur dan arahnya. : California Bearing Ratio, adalah perbandingan antara beban yang dibutuhkan untuk penetrasi, misal tanah sebesar 0,1 atau 0,2 dengan beban yang ditahan batu pecah standar pada penetrasi 0,1 atau 0,2 (%). : Dinas Lalu Lintas Angkutan Jalan Raya. : Angka Ekivalen beban sumbu untuk jenis kendaraan adalah angka yang menyatakan perbandingan tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh satu lintasan beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton ( lb). : Rut factor, adalah konstanta yang digunakan untuk menghitung besarnya nilai umur rencana pada kondisi deformasi. Besarnya nilai Rut factor adalah 1,00 untuk Hot rolled asphalt, 1,56 untuk Dense bitumen macadam, 1,37 untuk Modifie rolled asphalt, dan 1,52 untuk Modified dense bitumen macadam. : Ketebalan lapisan beraspal (mm). : Tingkat pertumbuhan lalulintas (% pertahun). xii

14 JMF : (Job Mix Formula), rumus perbandingan campuran hasil rancangan campuran yang digunakan. k : Konstanta retak lelah 46,82 untuk kondisi kritis dan 46,06 untuk kondisi kegagalan. LHR : (Jumlah rata-rata lalulintas kendaraan bermotor) beroda 4 atau lebih yang dicatat selama 24 jam sehari untuk kedua jurusan. LL : Liquid Limit (%). N : Umur pelayanan perkerasan jalan (Million Standard Axles). PI : Indeks plastisitas (%). Pi : Nilai penetrasi aspal awal. PIr : Recovered penetration index. PP : Peraturan Pemerintah. S b Sg SKBI S me SNI SPr Ss T TAI t UR V : Kekakuan bitumen (MPa). : Elastic stiffness pada lapis granuler (MPa). : Standar Konstruksi Bangunan Indonesia. : Kekakuan campuran elastik (MPa). : Standar Nasional Indonesia. : Softening Point Recovered (temperatur titik lembek) ( C). : Elastic stiffness pada tanah dasar (MPa). : Suhu rata-rata tahunan ( C). : The Asphalt Intsitute. :Waktu pembebanan lalulintas yang bekerja pada lapis perkerasan jalan (detik). : (Umur Rencana) Jumlah waktu dalam tahun dihitung sejak jalan tersebut mulai dibuka sampai saat diperlukan perbaikan berat atau dianggap perlu untuk diberi lapis permukaan yang baru. : Kecepatan kendaraan (km/jam). V B : Volume of binder (volume aspal) (%). VMA : Rongga yang terdapat dalam campuran agregat (%). xiii

15 LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D LAMPIRAN E LAMPIRAN F LAMPIRAN G LAMPIRAN H LAMPIRAN I LAMPIRAN J LAMPIRAN K DAFTAR LAMPIRAN Data Geometrik Jalan Tol Semarang Seksi A Job Mix Formula Ac-Wearing Course Dan Trial Mix Ac-Binder Course Data Cement Treated Base (CTB) Test dan Perhitungan Stifness CTB dengan nomograph bina marga 2002 Data Granular Backfill Test Data Subgrade Test Data Penetrasi Dan Titik Lembek Aspal Data Lalu Lintas Harian Rata-Rata (LHR) Dan Kecepatan Rata- Rata Kendaraan Nomograph Hasil Analisis Tegangan Dan Regangan Dengan Program Bisar Surat Ijin Penelitian Lembar Konsultasi Tugas Akhir xiv

16 ANALISIS PENGARUH KECEPATAN KENDARAAN TERHADAP UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN DENGAN METODE ANALITIS (STUDI KASUS JALAN TOL SEMARANG) ABSTRAKSI Dalam 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 dengan cara melakukan sebuah penelitian simulasi tentang dampak lama pembebanan (loading time) terhadap umur perkerasan jalan tersebut. 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. xv