BAB I PENDAHULUAN. ketempat lain. Kegiatan perpindahan orang dan barang dari satu tempat asal ke

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1. Umum Manusia sebagai makhluk sosial tidak dapat hidup dengan memisahkan diri dari manusia lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan akan kepentingannya manusia perlu berkomunikasi dan bertransaksi dengan manusia lainnya. Agar dapat berkomunikasi dan bertransaksi manusia membutuhkan sarana dan prasarana agar dapat berpindah maupun memindahkan, dari suatu tempat ketempat lain. Kegiatan perpindahan orang dan barang dari satu tempat asal ke tempat tujuan dengan menggunakan sarana dinamakan transportasi (Warpani 2002). Sarana transportasi merupakan alat yang digunakan untuk berpindah dan memindahkan dari suatu tempat ke tempat lain. Sarana transportasi biasa disebut moda transportasi yaitu kerdaraan baik darat, laut maupun udara, sedangkan prasarana transportasi merupakan segala sesuatu yang dapat menunjang modamoda transportasi agar dapat melayani kegiatan transportasi dengan baik. Prasarana mencakup jalur, serta komponen pendukung lainnya seperti ramburambu lalulintas. Tanpa prasarana yang baik moda transportasi tidak dapat bekerja maksimal. Saat ini di Indonesia sedang dilakukan pembangunan di segala bidang, salah satunya pembangunan prasarana transportasi darat yaitu jalan raya. Konstruksi perkerasan jalan saat ini umumnya ada dua jenis yaitu perkerasan lentur (flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid pavement). Setiap tahunnya 1

2 jumlah jalan yang di bangun dan diperbaiki semakin meningkat seiring dengan pesatnya pertumbuhan penduduk yang menuntut akan aksesbilitas yang baik yang nyaman dan aman dalam bertransportasi. I.2 Latar Belakang Komponen yang utama pada jaringan jalan adalah pada bagian perkerasan. Perkerasan berfungsi untuk melindungi tanah dasar ( subgrade) dan lapisan pembentuk perkerasan supaya tidak mengalami tegangan dan renggangan yang berlebihan oleh akkibat beban lalulintas. Perkerasan merupakan struktur yang diletakkan pada tanah dasar yang memisahkan antara ban kendaraan dengan tanah dasar yang berada di bawahnya. [3] Beban yang bekerja pada suatu struktur perkerasan sewajarnya dan seharusnya sesuai dengan beban rencana pada saat perkerasan itu didesain. Di Indonesia metode yang digunakan untuk merencanakan perkerasan lentur adalah metode yang bersumber dari AASHTO, sampai akhirnya diadopsi dan dikeluarkan Pedoman Desain Perencanaan Perkerasan Lentur Pd T oleh Direktorat Jendral Bina Marga dan pada tahun 2013 dikeluarkan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013 sebagai penyempurna. Beban yang bekerja pada suatu struktur perkerasan melebihi beban yang digunakan pada saat desain disebut beban berlebih ( overloading). Overloading dapat mengakibatkan kerusakan dini perkerasan dan juga dapat mengakibatkan berkurangnya umur rencana pada desain suatu struktur perkerasan. (Mulyono, 2002) dalam analisanya pada ruas jalan Manado-Bitung berkesimpulan bahwa overloading dapat menurunkan rutting life hingga 60%, dan (Rahim,2000) 2

3 menyimpulkan bahwa overloading yang terjadi pada beberapa ruas jalan di Province Riau disebabkan oleh 45%-55% factor internal pengguna jalan. Pada Manual Desain Perkerasan Jalan NO 02/M/BM/2013 Direktorat Jendral Bina Marga mulai menggunakan pendekatan desain mekanistik untuk mendukung prosedur empiris pada Manual Desain Perkerasan Jalan Pd T B. Perinsip utama dari metode mekanistik adalah mengasumsikan perkerasan jalan menjadi suatu struktur multilayer (elastic) structure untuk perkerasan lentur dan suatu struktur beam on elastic foundation untuk perkerasan kaku. Akibat beban kendaraan yang bekerja diatasnya, yang dalam hal ini dianggap beban statis merata, maka akan timbul tegangan ( stress) dan regangan ( strain) pada struktur tersebut. Lokasi tempat bekerjannya tegangan/renggangan maksimum akan menjadi kriteria perancangan tebal struktur perkerasan. Tegangan (stress), regangan ( strain), dan lendutan ( deflection) adalah respon dari material perkerasan yang mengalami pembebanan. [2] Untuk mendapatkan respon struktur perkeraan diperlukan properties dari setiap lapis perkerasan dan pembebanan yang terjadi pada permukaan perkerasan. Propertis dari lapis perkerasan yang dibutuhkan untuk metode mekanistik empirik yaitu modulus elastisitas dan Poission s rasio yang didapat dari hasil pengujian laboraturium sesuai dengan ketentuan yang telah ditetapkan dalam penentua desain yang disediakan. Modulus Elastisitas yang sangat dipengaruhi oleh suhu adalah modulus elastisitas campuran beraspal karena sifat visco-elastic yang kemudian akan mempengaruhi karakteristik dari campuran beraspal tersebut [18], 3

4 dan hasil uji modulus elastisitas di laboraturium sering tidak sesuai atau tidak sama besarnya pada saat proses penghamparan dan pemadatan dilapangan [17]. Pogram bantu komputer yang sudah ada adalah program KENPAVE yang dikembangkan oleh Dr. Yang H. Huang P.E Professor Emertus of Civil Engineering University of Kentucky. Program ini merupakan program analisis untuk perkerasan yang berdasarkan pada metode mekanisitk. [1] Program KENPAVE mempunyai keunggulan dari program lain karena program ini lebih mudah digunakan, dapat dijalankan dengan mudah dengan memasukkan input yang diperlukan. I.3 Perumusan Masalah Pada tugas akhir ini akan dianalisis structural effect dari pembebanan berlebih overloading dan perubahan modulus bahan material penyusun desain perkerasan lentur opsi biaya minimum termasuk CTB (Bagan Desain 3 Manual Desain Perkerasan Jalan NO 02/M/BM/2013. Evaluasi dilakukan dengan program KENPAVE/KENLAYER dengan menaikkan beban yang bekerja pada struktur perkerasan dari beban strandard desain. I.4 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah sebbagai berikut : 1. Mengevaluasi desain perkerasan yang disajikan oleh Bina Marga dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE terhadap beban standard 4

5 2. Mengetahui efek overloading terhadap repetisi beban rencana dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE 3. Mengetahui efek penurunan modulus bahan material penyusun desain perkeraasan dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE 4. Mengetahui efek overloading dan perubahan moduus terhadap umur retak dan alur ( fatigue and rutting life) dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE Manfaat penelitian ini agar dapat dijadikan referensi dan evaluasi dalam suatu perencanaan struktur perkerasan lentur I.5 Batasan Masalah Pada tugas akhi ini mempunyai ruang lingkup dan batasan masalah sebagai berikut: 1. Perkerasan yang dievaluasi merupakan perkerasan lentur yang telah disajikan dalam bagan desain 3 Manual Perkerasan Jalan NO: 02/M/BM/ Struktur pondasi jalan yang di evaluasi termasuk golongan tanah normal (Prosedur Desain Pondasi A Manual Perkerasan Jalan NO: 02/M/BM/ Metode mekanistik dilakukan dengan menggunakan program KENPAVE/KENLAYER 4. Beban overloading merupakan beban sumbu tunggal beroda ganda 5

6 I.6 Literature Review Pengumpulan literature atau bahan bacaan yang relevan untuk penyusunan tugas akhir ini yang mana dapat mendukung dalam mengumpulkan teori, dan analisis metode untuk menyelesaikan perumusan masalah tugas akhir ini. Dimana yang menjadi fokus utama dala tugas akhir ini adalah beban berlebih dan modulus elastisitas. I.6.1 Beban Berlebih Beban berlebih ( overload) pada kendaraan berat merupkan kasus yang sudah tidak asing lagi bagi para perencana dan pengelola jalan di Indonesia. Lemahnya sistem pengawasan dan ketegasan pemerintah serta ketidak pedulian pihak pengusaha menjadi faktor penyebab utama, lebih kurang 95% distribusi angkutan di Indonesia dilakukan melalui jalur darat [14]. Bagi pengusaha membawa beban melebihi daya angkut suatu kendaraan dapat menghemat biaya produksi dalam usahanya [13]. Pengertian Beban Berlebih Beban berlebih ( overoading) adalah beban lalu-lintas rencana(jumlah lintasan operasional rencana) tercapai sebelum umur rencana perkerasan,atau sering disebut dengan kerusakan dini (Hikmat Iskandar, Jurnal Perencanaan Volume Lalu-lintas Untuk Angkutan Jalan,2008). Beban berlebih (overloading) adalah jumlah berat muatan kendaraan angkutan penumpang, mobil barang, kendaraan khusus, kereta gandengan dan kereta tempelan yang diangkut melebihi dari jumlah yang di ijinkan (JBI) atau muatan sumbu terberat (MST) 6

7 melebihi kemampuan kelas jalan yang ditetapkan. JBI (jumlah berat yang diijinkan) adalah berat maksimum kendaraan bermotor berikut muatannya yang di ijinkan berdasarkan ketentuan. Muatan sumbu terberat (MST) adalah jumlah tekanan maksimum roda-roda kendaraan pada sumbu yang menekan jalan (Perda Prov.Kaltim No.09 thn 2006). Konsep Dasar Beban Berlebih a. Secara Teknis Desain Muatan sumbu terberat (MST) dipakai sebagai dasar pengendalian dan pengawasan muatan kendaraan di jalan yang ditetapkan berdasarkan peraturan perundang-undangan. Dapat dilihat pada table berikut ini: Tabel 1.1 Dimensi dan Sumbu Terberat Maksimum Kelas I Fungsi Lebar (mm) Dimensi dan Sumbu Terberat Maksimum Panjang (mm) Tinggi (mm) Arteti Kolektor MST (Ton) 10 II Arteri Kolektor Lokal Lingkungan III Arteri Kolektor Lokal Lingungan Khusus Arteri >10 Sumber : UU NO.22 Tahun

8 Sering sekali pihak pengusaha mengabaikan peraturan yang telah dibuat pemerintah dalam hal muatan sumbu terberat, karena bagi mereka dengan meperbanyak daya angkut akan memotong biaya produksi, sedangkan pemerintah dalam melakukan fungsi pengawasan tergolong tidak tegas dalam menyikapi pelanggaran yang terjadi. Sebuah proceedings menyajikan perbandingan antara muatan yang di perboleh kan dengan muatan aktual yang terjadi dijalan pada sebeberapa segmen jalan,yang terlihat dari grafik berikut: Gambar 1.1 Grafik Beban Diizinkan VS Beban Aktual Sumber: Gatot S. Proceeding of The Eastern Asia Society for Transportation Studies, Vol.9, 2013 Fenomena beban berlebih (overloading) tidak hanya terjadi di Indonesia tetapi juga terjadi dinegara maju dan berkembang seperti China, Philipina, Mesir, Cairo dan lainnya. Negara-negara tersebut juga mempunyai ketentuan dalam menetapkan muatan sumbu terberat, dapat dilihat pada table berikut: 8

9 Tabel 1.2 Muatan Sumbu Terberat Beberapa Negara MST Negara/Institusi Negara/Institusi (Ton) Indonesia 8 & 10 Italia MST (Ton) 12 Malaysia 8 & 10 Perancis 13 Singapura 10 MEE (sepakat) Thailand 8 & 10 Saudi Arabia Philipina 10 Jordania Jepang 10 Qatar Inggris Belgia Irlandia Ethiopia Jerman 10 Belanda Sumber: Moh. Anas Aly & Achmad Helmi, KNTJ-8 Penerapan sangsi pada pelanggaran ketentuan Muatan Sumbu Terberat (MST) di Indoonesia diberlakukan dalam 3 kondisi sanksi yaitu: I. Pelanggaran tingkat I yaitu kelebihan muatan sampai dengan 15% II. Pelanggaran tingkat II yaitu kelebihan muatan sampai dengan 25% III. Pelanggaran tingkat III yaitu keleihan muatan lebih besar dari 25% 9

10 Sanksi yang diterapkan terhadap pelanggaran Muatan Sumbu Terberat diserahkan kepada Dinas Perhubungan Provinsi sehingga berbeda sanksi yang dikenakan tiap provinsi. Dikarenakan kesulitan dalam menangani mutan berlebih, Direktorat Jendral Bina Marga sering mengadakan evaluasi melalui pertemuan seperti seminar maupun konferensi yang menghasilkan kesepakatan-kesepakatan tertentu. Seperti pada pertemuan di Bandung 26 April 2006, 8 Kedinasan penyelenggara jalan menyepakati bahwa toleransi beban berlebih diperbolehkan hingga 70% dari daya angkut semula truk tersebut [14]. Pada awal tahun 2008 Kedinasan penyelenggara jalan menyepakati kembali bahwa beban berlebih dapat ditolerir hingga 50%, dan pada akhir tahun 2008 akhir, Departemen Bina Marga menurunkan toleransi beban berlebih menjadi 30% dari daya angkut semula yang kemudian di sahkan menjadi UU No.22 tahun 2008 [13]. Beban berlebih secara teknis desain akan mempengarui angka ekivanlen (E). Misalkan, E truk dengan berat 18 ton = 2.5; ini berarti 1 kali lintasan truk 18 ton equivalen dengan 2,5 kali lintas sumbu standard. Bila pada kenyataan pada saat jalan dibuka, truk yang pada awalnya diperkirakan mengangkut 18 ton ternyata bermuatan 36 ton, maka lintas sumbu standard menjadi 2 kali lebih besar yaitu menjadi 5 kali lintas sumbu standard. Hal ini akan sangat mempengaruhi repetisi beban lalulintas rencana yang dapat dilimpahkan pada suatu 10

11 ruas jalan, sehingga umur jalan tersebut akan lebih cepat tercapai daripada umur yang telah direncanakan. b. Secara Mekanis Desain Secara teknis, peraturan yang mengatur tentang Muatan Sumbu Terberat (MST) difungsikan untuk menjaga dan mengawasi agar jumlah repetisi beban rencana (ESAL desain) tidak melebihi repetisi beban yang akan dibebankan terhadap struktur jalan pada saat jalan mulai dibuka/difungsikan [5]. Sedangkan mekanis desain digunakan untuk memprediksi repetisi beban lalulintas yang dapat ditampung dengan beban dan properties material tertentu. Apabila suatu struktur perkerasan dengan properties material tertentu, kemudian diberikan beban yang mewakili repetisi lintas sumbu standard, lalu dilakukan perhitungan secara mekanistik akan menghasilkan respons struktur perkerasan. Respons struktur perkerasan tersebut kemudian subsitusikan kedalam tranfer function maka akan menghasilkan nilai repetisi beban lalulintas yang dapat diterima oleh struktur perkerasan tersebut hingga mencapai kelelahan retak dan alur (fatigue cracking & rutting). Dalam analisa mekanistik, beban yang bekerja pada strukutur perkerasan merupakan beban terbagi rata yang merupakan konversi dari beban terpusat terhadap luas permukaan ban yang bekerja, yang kemudian disebut tekanan ban ( tire pressure). Makauntuk kondisi beban berlebih (overloading), beberapa literature menaikkan tekanan ban (tire pressure) dalam análisa mekanistik [6,7,8,9] 11

12 Gambar 1.2 Diagram Konsep dasar Beban Berlebih Secara Teknis dan Mekanis Overload ESAL Desain (LHRxEdesainxDx365xn) beban kendaraan > beban desain maka EAktual > Edesain ESAL Aktual (LHRxEaktualxDx365xn) ESAL Aktual > Esal Desain ESAL Aktual yang akan diterima perkerasan Umur jalan yang ada pada n(faktor umur rencana) akan tercapai lebih cepat Teknis Beban Sumbu Standard Overload 70 Psi 70 Psi beban yang bekerja pada perkerasan naik tekanan ban menjadi > 70 Psi Nf dan Nr dengan beban yang dinaikkan Nf dan Nr desain maka Retak dan alur (Nf&Nr) pada perkerasan akan lebih cepat tercapai dari desain Desain Perkerasan Nf dan Nr dengan beban standard (desain) Mekanis 12

13 I.6.2 Modulus Elastisitas Modulus resilien (M r ) adalah ukuran kekakuan suatu bahan, yang merupakan perkiraan Modulus elastisitas (E). Modulus elastisitas merupakan tegangan dibagi dengan regangan menggunakan beban yang dilakukan secara perlahan-lahan. Sedangkan modulus resilien adalah tegangan dibagi renggangan untuk beban yang dilakukan secara cepat sesuai yang dialami oleh perkerasan jalan [19]. Pengujian Modulus Lapisan Pengujian modulus lapisan dapat dilakukan dilaboraturium dan dilapangan. Metode pengujian seperti metode pembebanan, durasi pembebanan, waktu penyipanan, dan pemberian tegangan akan berpengaruh terhadap nilai besaran modulus yang akan diperoleh. a. Pengujian Laboraturium Pengujian laboraturium untuk modulus lapisan mempunyai beberapa ketentuan seperti AASHTO T294-92, 1992 dan SNI dengan menggunakan alat beban berulang triaxial UMATTA (Universal Materials Testing Apparatus) [16,17]. Gambar 1.3 Universal Materials Testing Apparatus Sumber: herenbainstruments.com 13

14 b. Pengujian Lapangan Pengujian lapangan untuk modulus elastisitas dilakukan dengan alat FWD, yaitu dengan menentukan lendutan pada titik-titik yang ditentukan lalu hasil lendutan itu diolah dengan program ELMOD ( Evaluatin of Layer Moduli and Overlay Design) [18]. Perhitungan lendutan dengan alat FWD dilakukan dengan memberikan pembebanan yang setara dengan standard desain jalan perkerasan lentur. Gambar 1.4 Falling Weight Deflectometer Sumber: testconsult.co.uk Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Modulus Modulus elastisitas sangat diengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, pemadatan dan pembebanan a) Suhu Modulus Elastisitas yang sangat dipengaruhi oleh suhu adalah modulus elastisitas campuran beraspal karena sifat visco-elastic yang kemudian akan mempengaruhi karakteristi dari campuran beraspal tefrsebut [18]. Nilai modulus elastisitas akan menurun dengan meningkatnya temperatur. Seperti 14

15 yang terlihat pada grafik dari percobaan oleh Djunaedi Kosasih dan Siegfried berikut: Gambar 1.5 Grafik Modulus terhadap Temperatur Sumber: Koleksi Perpustakaan Pusjatan Terlihat bahwa kecendrungan penrunan nilai modulus lapisan beraspal terhadap temperatut permukaan perkerasan cukup bervariasi. b) Pemadatan dan Pembebanan Hasil uji modulus elastisitas di laboraturium sering tidak sesuai atau tidak sama besarnya pada saat proses penghamparan dan pemadatan dilapangan [17]. Sebuah hasil penelitian oleh Nyoman Suarna (Jurnal Litbang Jalan) menyebutkan bahwa secara umum diperoleh bahwa modulus lapangan nilainya lebih besar dari modulus laboraturium. Berikut adalah tabel hasil penelitian perbandingan modulus laboraturium dengan modulus pada suatu ruas jalan. 15

16 Tabel 1.3 Modulus Lapangan VS Modulus Laboraturium Sumber: Nyoman S & I. Ketut, Jurnal Litbang Jalan I.7 Metodologi Pada tugas akhir ini akan dianalisis structural effect dari pembebanan berlebih overloading terhadap desain perkerasan lentur opsi biaya minimum termasuk CTB (Bagan Desain 3 Manual Desain Perkerasan Jalan NO 02/M/BM/ Melakukanan studi tentang struktur perkerasan lentur Manual Desain Perkerasan Jalan No 02/M/BM/2013, dan analisa kerusakan fatik dan rutting pada perkerasan lentur 2. Memabahas dasar-dasar metode mekanikal empirik perkerasan lentur 3. Melakukanan studi tentang pembebanan overloading dan pengaruh modulus bahan material terhadap perkerasan lentur melalui penelitian yang telah ada 4. Pembebanan yang bekerja pada evaluasi mekanistik yaitu 75, 125 dan 200 Psi dengan dua kondisi modulus bahan material, yaitu 100% sesusai dengan perencanaan dan 10% turun dan naik dari perencanaan 16

17 5. Analisis dampak beban berlebih overloading dan pengaruh penurunan modulus bahan terhadap desain perkerasan lentur opsi biaya minimum termasuk CTB (Bagan Desain 3 Manual Desain Perkerasan Jalan NO 02/M/BM/2013 dengan metode mekanistik menggunakan program KENPAVE/KENLAYER. Tabel 1.4 Desain yang Akan Dianalisa CBR STRUKTUR PERKERASAN LENTUR % F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 2.5 F1; 2.5 F2; 2.5 F3; 2.5 F4; 2.5 F5; 2.5 F6; 2.5 F7; 2.5 F7; F1; 3 F2; 3 F3; 3 F4; 3 F5; 3 F6; 3 F7; 3 F7; 3 4 F1; 4 F2; 4 F3; 4 F4; 4 F5; 4 F6; 4 F7; 4 F7; 4 5 F1; 5 F2; 5 F3; 5 F4; 5 F5; 5 F6; 5 F7; 5 F7; 5 6 F1; 6 F2; 6 F3; 6 F4; 6 F5; 6 F6; 6 F7; 6 F7; 6 6. Analisa repetisi beban dari beberapa institusi, baik kondisi normal maupun kondisi overloading dan akibat penurunan modulus bahan material yang dihasilkan program KENPAVE terhadap repetisi beban rencana 7. Pengambilan kesimpulan dan saran dari hasil evaluasi. 17

18 Mulai Studi Pustaka Evaluasi Menggunakan Program KENPAVE/KENLAYER Pembebanan (70;125;200) Psi Modulus Bahan (90; )% Variasi Perkerasan F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8 Variasi CBR Tanah Dasar (2.5;3;4;5,6) % Nilai Tegangan dan Renggangan Analisis tegangan dan renggangan terhadap Pembebanan dan Modulus Repetisi Beban Lalulintas Nf dan ND Analisis Nf dan Nr tehadap Pembebanan dan Modulus serta N desain Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar 1.6 Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir 18

19 I.8 Sistematika Penulisan Tahap penulisan yang ada didalam tugas akhir ini dikelompokkan kedalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut : Bab I Pendahuluan Bab ini berisi tentang rancangan yang akan dilakukan pada tugas akhir ini yaitu meliputi tinjauan umum, latar belakang, perumusan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. Bab II Manual Desain Perkerasan Jalan Lentur No 02/M/BM/2013 Bab ini berisi tentang desain perkerasan lentur yang disajikan Kementrian Bina Marga tahun Manual Desan Perkerasan Tahun 2013 merupakan manual desain terbaru yang dikeluarkan Bina Marga yang melengkapi manual-manual sebelumnya Bab III Metode Mekanistik-Empirik dan Parameter Desain Bab ini berisi tentang perinsip dasar serta parameter desain yang diperlukan dalam metode mekanistik-empirik. Pada bab ini juga akan menerangkan beban yang akan dimodelkan dalam metode mekanistikempirik Bab IV Hasil dan Pembahasan Bab ini berisi tentang hasil dari evaluasi program KENPAVE terhadap desain perkerasan lentur opsi biaya minimum yang disajikan pada Manual Desain Perkerasan Jalan No 02/M/BM/2013 Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tenttang kesimpulan dari pembahasan bab sebelumnya dan saran mengenai hasil evaluasi yang dilakukan. 19