STUDI PENGARUH BEBAN BELEBIH (OVERLOAD) TERHADAP PENGURANGAN UMUR RENCANA PERKERASAN JALAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil RINTO PARDOSI 050404117 BIDANG STUDI TRANSPORTASI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
KATA PENGANTAR Dengan segala kerendahan hati, saya panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya dengan berkat dan karunia-nya saja saya dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. Adapun tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Judul Tugas Akhir ini adalah : Studi Pengaruh Beban Berlebih (Overload) Terhadap Pengurangan Umur Rencana Perkerasan Jalan. Pada Kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang setulusnya kepada : 1. Orang tua tercinta beserta saudara-saudara saya yang telah memberikan perhatian dan doa restu dalam aktifitas serta pada masa studi. 2. Bapak Ir.Indra Jaya Pandia, sebagai pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir.Zulkarnain A.Muis, M.Eng.Sc, sebagai kordinator Tugas Akhir Sub Jurusan Transportasi. 4. Bapak Prof.Dr.Ing Johannes Tarigan sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik USU. 5. Bapak Ir.Teruna Jaya, M.Sc, sebagai Sekretaris Jurusan Sipil Fakultas Teknik USU. 6. Seluruh staf pengajar dan pengawai Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Angkatan 05 Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari banyak kekurangan pada tulisan ini dan masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap kiranya tulisan ini dapat memberikan manfaat kepada semua pihak yang memerlukannya. Medan, Juni 2010 Penulis RINTO S PARDOSI 050404 117
ABSTRAK Kemampuan struktur perkerasan jalan dalam menjalankan fungsinya berkurang sebanding dengan bertambahnya umur perkerasan dan bertambahnya beban lalu lintas yang dipikul dari kondisi awal apalagi apabila terdaat kendaraan dengan keadaan beban berlebih terhadap lapisan perkerasan. Pada tulisan ini akan dilihat sejauhmana pengaruh dari kelebihan beban kendaraan terhadap umur perkerasan jalan dengan menggunakan metode Bina Marga 2002. Angka ekivalen kendaraan dihitung dan N (ESAL) dihitung pada keadaan beban normal dan beban berlebih. Persen umur perkerasan jalan akibat kelebihan masing-masing muatan kemudian dihitung. Sehingga dapat disimpulkan seberapa pengaruh kelebihan muatan kendaraan terhadap umur perkerasan jalan. Dalam tugas akhir ini dapat dilihat, misalnya dengan kelebihan beban sebesar 10 % untuk truk sedang (16 ton), trailer (34 ton) dan trailer (54 ton) mempengaruhi persen umur masing-masing menjadi 89,330 %, 93,444 % dan 96,347 %. Untuk kombinasi ketiga kendaraan tersebut dengan kelebihan beban 10 % mempengaruhi persen umur rencana menjadi sebesar 81,465 % dari 100 %. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kelebihan beban kendaraan terhadap perkerasan jalan sangat berpengaruh terhadap pengurangan umur perkerasan jalan. Sehingga sangat diharapkan para pengguna jalan perlu mematuhi peraturan berlalu lintas yang ada.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK...iii DAFTAR ISI... v DAFTAR NOTASI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR GRAFIK... xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 I.1 Permasalahan... 2 I.2 Pembatasan Masalah... 4 I.3 Metodologi dan Pembahasan.... 5 I.4 Tujuan dan Manfaat Penelitan... 5 I.5 Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 9 II.1. Umum... 9 II.2. Beban Berlebih... 12 II.3. Parameter Perencanaan Perkerasan... 15 II.3.1. Beban Lalu Lintas... 15 II.3.2. Daya Dukung Tanah Dasar (DDT)... 16 II.3.3. Faktor Regional... 18
II.3.4. Pertumbuhan Lalu Lintas (i%)... 19 II.3.5. Umur Rencana... 20 II.3.6. Reliabilitas... 20 II.3.7. Jumlah Lajur... 22 II.3.8. Koefisien Distribusi Kenderaan ( C )... 23 II.3.9. Koefisien Drainase (m)... 24 II.3.10. Indeks Permukaan Awal ( IPo)... 25 II.3.11. Indeks Permukaan Akhir ( IPt)... 26 II.3.12. Koefisien Kekuatan Relatif (a)... 27 II.3.13. Lapis Permukaan... 29 II.3.14. Lapis Pondasi... 30 II.3.15. Lapis Pondasi Bawah... 32 II.3.15.1 Lapis Pondasi Bersemen... 33 II.3.15.1 Lapis Pondasi Beraspal... 34 II.3.16 Batas-batas Minimum Tebal Lapisan Perkerasan... 35 II.4 Kategori Kendaraan... 36 II.5 Persamaan Bina Marga... 38 BAB III METODOLOGI... 43 III.1. Umum... 43 III.2. Topik Penelitian... 44 III.3. Pengumpulan Data... 44 III.4. Angka Ekivalen (E)... 45 III.5. Prosedur Perencanaan dan Perhitungan Perkerasan Lentur... 48 III.6. Perencanaan Tebal Lapisan Perkerasan... 48
III.6.1. Indeks Tabal Perkerasan (ITP)... 48 III.6.2. Tebal Lapisan Perkerasan... 49 III.7 Prosedur Perhitungan Pengurangan Umur Perkerasan Jalan... 49 III.8 Analisis dan Interpretasi... 50 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 51 IV.1. Analisis... 51 IV.1.1. Data Kendaraan... 51 IV.1.2. Konfigurasi Masing-Masing Sumbu Kendaraan... 51 IV.1.3. Angka Ekivalen Kendaraan Untuk Kendaraan dalam Keadaan Standar ( tidak ada beban berlebih)... 52 IV.2 Data Penunjang Perencanaan Perkerasan Lentur... 53 IV.3. Perhitungan Pengaruh Perubahan Beban Kendaraan Terhadap % Umur Perkerasan Jalan... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 60 V.1. Kesimpulan... 60 V.2. Saran... 61 DAFTAR PUSTAKA... 62 LAMPIRAN...
DAFTAR NOTASI a c = koefisien kekuatan relatif = koefisien distribusi kendaraan CBR = California Bearing Ratio (%) DDT = Daya dukung tanah (%) W 18 Z R So ΔIP = Perkiraan jumlah beban sumbu standar ekivalen 18-kip = Deviasi normal standar = Gabungan standard error untuk perkiraan lalu-lintas dan kinerja = Perbedaan antara indeks permukaan jalan awal (IPo) dan Indeks permukaan jalan akhir design (IPt), (IPo-IPt) M R = Modulus resilien IPo = Indeks permukaan jalan awal (initial design serviceability index ) IPt = Indeks permukaan jalan akhir (terminal serviceability index) IPf = Indeks permukaan jalan hancur (minimum 1,5) N = Faktor pertumbuhan lalu-lintas yang sudah disesuaikan dengan perkembangan lalu-lintas. Faktor ini merupakan faktor pengali yang diperoleh dari penjumlahan harga rata-rata setiap tahun. n = umur rencana. i = faktor pertumbuhan lalu-lintas (%) a 1, a 2, a 3 = Koefisien kekuatan relatif bahan perkerasan (berdasarkan besaran mekanistik) D 1, D 2, D 3 = Tebal masing-masing lapis perkerasan
m 2, m 3 SDRG STRG STRT STrRG = Koefisien drainase = Sumbu Dual Roda Ganda = Sumbu Tunggal Roda Ganda = Sumbu Tunggal Roda Tunggal = Sumbu Triple Roda Ganda
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kelas Jalan berdasarkan fungsi dan penggunaannya (PP No.43/1993)... 11 2.2. Faktor Regional ( FR )... 18 2.3. Rekomendasi tingkat reliabilitas untuk bermacam-macam klasifikasi jalan... 20 2.4. Nilai penyimpangan normal standar (standar normal deviate) untuk tinggkat reabilitas tertentu... 21 2.5. Jumlah Lajur Berdasarkan Lebar Perkerasan... 22 2.6. Faktor Distribusi Lajur (DL)... 22 2.7. Koefisien Distribusi Kenderaan (C)... 22 2.8. Definisi kualitas drainase... 23 2.9. Koefisien drainase (m) untuk memodifikasi koefisien kekuatan relative material untreated base dan subbase pada perkerasan lentur... 24 2.10. Indeks Permukaan awal Umur Rencana (IPo)... 25 2.11. Indeks Permukaan Akhir Pada Akhir Umur Rencana (IPt)... 25 2.12. Koefisien Kekuatan Relatif (a)... 27 2.13. Tebal Minimum Lapis Permukaan... 28 2.14. Tebal Minimum Lapis Pondasi... 30 2.15. Tebal minimum lapis permukaan berbeton aspal dan lapis pondasi agregat (inci)... 34 2.16. Kategori Jenis Kendaraan Berdasarkan 3 Referensi... 37 3.1. Angka Ekivalen beban sumbu kendaraan (E)... 55 4.1. Data Kendaraan... 59
4.2. Konfigurasi masing-masing sumbu kendaraan... 59 4.3. Angka Ekivalen kendaraan untuk beban dalam keadaan standar (tidak ada beban berlebih)... 60 4.4. Perhitungan Total ESAL selama 10 Tahun... 62 4.5. Perhitungan % Umur Akibat Perubahan Berat Truk Sedang (16 ton)... 63 4.6. Perhitungan % Umur Akibat Perubahan Berat Truk Berat (24 ton)... 64 4.7. Perhitungan % Umur Akibat Perubahan Berat Trailer (54 ton)... 65 4.8. % Perubahan Berat dan % Umur Masing-masing Truk Sedang, Truk Berat dan Trailer... 66 4.9. % Perubahan Berat dan % Umur Kombinasi Ketiga Truk... 67
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Susunan konstruksi perkerasan lentur... 8 2.2. Penyebaran Beban Roda Hingga Lapisan Subgrade... 9 2.3. Grafik Korelasi CBR dan DDT... 17 2.4. Grafik untuk memperkirakan koefisien kekuatan relatif lapis permukaan beton aspal bergradasi rapat ( a 1 )... 28 2.5. Variasi Koefisien Relatif Lapis Pondasi Granular ( a 2 )... 29 2.6. Variasi Koefisien Relatif Lapis Pondasi Granular ( a 3 )... 31 2.7. Variasi Koefisien Relatif Lapis Pondasi Bersemen ( a 2 )... 32 2.8. Variasi Koefisien Relatif Lapis Pondasi Beraspal ( a 2 )... 33 2.9. Indeks Tebal Perkerasan Masing - Masing Lapisan... 41 3.1. Sumbu standar 18.000 pon/ 8,16 ton... 54
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1. Hubungan % Perubahan Berat dan % Umur Untuk Truk Sedang (16 ton)... 63 4.2. Hubungan % Perubahan Berat dan % Umur Untuk Truk Berat (24 ton)... 64 4.3. Hubungan % Perubahan Berat dan % Umur Untuk Trailer (54 ton)... 65 4.4. Hubungan % Perubahan Berat dan % Umur Untuk Ketiga Truk... 66 4.5. Hubungan % Perubahan Berat dan % Umur Kombinasi Ketiga Truk... 67 4.6. Penurunan Kondisi Perkerasan Jalan Akibat Pertambahan Beban Lalu Lintas... 68