BAB DASAR TEORI.1 Perencanaan Geometrik Perencanaan geometrik jalan adalah bagian dari perencanaan jalan dimana geometrik atau dimensi yang nyata dari suatu jalan beserta bagian bagiannya disesuaikan dengan tuntutatan serta sifat sifat lalu lintas. Melalui perencanaan geometrik ini perencana berusaha menciptakan hubungan yang baik antara waktu dan ruang sehubungan dengan kendaraan bersangkutan sehingga dapat menghasilkan efesiensi, keamanan serta kenyamanan yang paling optimal dalam batas pertimbangan ekonomi yang masih layak..1.1 Parameter Perencanaan Dalam perencanaan geometrik jalan terdapat beberapa parameter perencanaan seperti kendaraan rencana, kecepatan rencana, volome dan kapasitas jalan dan tingkat pelayanan yang diberikan oleh jalan tersebut. Parameter-parameter ini merupakan penentu tingkat kenyamanan dan keamanan yang dihasilkan oleh suatu bentuk geometrik jalan..1. Kendaraan Rencana Kendaraan rencana adalah kendaraan yang dimensi dan radius putarnya dipakai sebagai acuan perencanaan dalam perencanaan geometrik, kendaraan rencana ini dibagi dalam beberpa kelompok yaitu : 1. Kendaraan Kecil, diwakili oleh mobil penumpang.. Kendaraan Sedang, diwakili oleh truk 3 as tandem atau oleh bus besar as. 3. kendaraan besar, diwakili oleh truk-semi- trailer. Dimensi dasar untuk masing masing kategori kendaraan rencana ditunjukan dalam Tabel.1 dibawah ini : Tabel.1 Dimensi Kendaraan Rencana II-1
Kategori Kendaraa n Rencana Kendaraa n Kecil Kendaraa n Sedang Kendaraa n Besar Dimensi Kendaraan (cm) Tonjolan (cm) Radius Putar (cm) Tinggi Lebar Panjang Depan Belakang Min Mak 130 410 410 10 60 60 580 110 100 90 10 10 150 40 10 40 740 90 730 180 1400 Radius Tonjolan (cm) 780 1410 1370 Sumber : Tata Cara Perencanan Geometrik Jalan Antar Kota, No. 038/T/BM/1997 Direktorat Jendral Bina Marga.1.3 Kecepatan Rencana (V R ) Kecepatan rencana suatu ruas jalan adalah kecepatan yang dipilih dasar perencanaan geometrik yang memungkinkan kendaraan kendaraan bergerak dengan aman dan nyaman dalam kondisi cuaca yang cerah, lalu lintas yang lengang dan pengaruh samping jalan yang tidak berarti. Kecepatan masing masing fungsi jalan dapat dilihat pada Tabel. dibawah ini : Fungsi Arteri Kolektor Lokal Tabel. Kecepatan Rencana (V R) Sesuai Klasifikasi Fungsi dan Klasifikasi Medan Jalan Kecepatan Rencana (km/jam) Datar Bukit Pegunungan 70 10 60 80 40 70 60 90 50 60 30 50 40 70 30 50 0 30 Sumber : Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota, No. 038/T/BM/1997 Direktorat Jendral Bina Marga..1.4 Alinemen Horizontal Pada perencanaan elemen horisontal, umumnya akan ditemui dua jenis bagian jalan, yaitu : bagian lurus dan bagian lengkung atau tikungan. 1. Bagian Lurus Panjang maksimum bagian lurus, harus dapat ditempuh dalam waktu,5 menit (sesuai Vr), dengan pertimbangan keselamatan pengemudi akibat dari kelelahan. II-
Tabel.3 Panjang Bagian Lurus Maksimum Panjang Bagian Lurus Fungsi Maksimum Datar Bukit Gunung Arteri 3.000.500.000 Kolektor.000 1.750 1.500 Sumber : TPGJAK No.038/T/BM97. Tikungan a. Jari-jari Minimum Kendaraan pada saat melalui tikungan dengan kecepatan (V) akan menerima gaya sentrifugal yang menyebabkan kendaraan tidak stabil. Untuk mengimbangi gaya sentrifugal tersebut, maka perlu dibuat suatu kemiringan melintang jalan pada tikungan jalan yang disebut superelevasi. Untuk menghindari terjadinya kecelakaan, maka untuk kecepatan tertentu dapat dihitung jari jari minimum untuk superelevasi maksimum dan koefisien gesekan minimum, V 17( e R min = D min = mak R + f mak 181913,53( e + V mak R )... (.1) f mak )... (.) Dimana: R min = jari jari tikungan minimum, (m) V R = kecepatan kendaraan rencana, (km/jam) e mak = superelevasi maksimum (%) f mak D D mak = koef. gesek melintang maksimum = derajat lengkung = derajat maksimum Untuk Pertimbangan perencanaan, digunakan e mak = 10 % dan f mak sesuai gambar.1 yang hasilnya dibulatkan. Untuk berbagai variasi kecepatan dapat digunakan tabel.4. II-3
KOEFISIEN GESEK (f) KECEPATAN (Km/jam) Gambar.1 Grafik Nilai (f), Untuk e maks = 6%, 8%, dan 10% (Menurut AASTHO) V R (km/jam) Rmin (m) 1 0 60 0 Tabel.4 Panjang Jari-Jari Minimum (dibulatkan) Untuk e mak = 10% 10 90 80 60 50 40 30 0 0 37 8 1 11 80 50 30 15 0 0 0 5 Sumber : TPGJAK No.038/T/BM97 b. Perhitungan Jarak Lurus D A-PI1 = ( X + Y PI1 - XA) ( YPI1 - A)... (.3) II-4
d PI1-PI = ( X + Y PI - XPI1) ( YPI - PI1)... (.4) c. Mencari Besar Sudut Tikungan Tikungan = sudut azimuth PI sudut azimuth PI1 Sudut Azimuth = arc tan x y Azimuth PI1 = Arc Tan X Y PI1 PI1 X Y A A. (.5) Azimuth PI = Arc Tan X Y PI PI X Y PI1 PI1.. (.6) Tikungan = Azimuth PI Azimuth PI1 d. Bentuk Busur Lingkaran (Full Circle = FC) Gambar. Komponen FC Sumber: TPGJAK No.038/T/BM97 Keterangan: = Sudut tikungan Tc=Panjang tangen yang berjarak dari TC ke PI atau PI ke CT II-5
Rc = Jari-jari lingkaran Lc = Panjang busur lingkaran Ec = Jarak luar dari PI ke busur lingkaran O = Titik pusat lingkaran FC (Full Circle) adalah jenis tikungan yang hanya terdiri dari bagian suatu lingkaran saja. Tikungan FC hanya digunakan untuk R (jari jari tikungan) yang besar agar tidak terjadi patahan, karena dengan R kecil maka diperlukan superelevasi yang besar. Tabel.5 Jari-Jari Tikungan yang Tidak Memerlukan Lengkung Peralihan V R (km/jam) 10 100 90 80 60 50 40 30 0 Rmin (m) 500 1500 900 10 500 350 50 130 60 Sumber : TPGJAK No.038/T/BM97 Tc = Rc tan ½ (.7) Ec = Tc tan ¼ (.8) πrc 360 Lc =.... (.9) Dimana: Tc = panjang tangen jarak dari TC ke PI atau PI ke CT Rc = jari jari lingkaran Ec = jarak luar dari PI ke busur lingkaran Lc = panjang busur lingkaran e. Lengkung Peralihan (S-C-S) Lengkung peralihan dibuat untuk menghindari terjadinya perubahan alinemen yang tiba tiba dari bentuk lurus ke bentuk lingkaran (R = R = Rc), jadi lengkung peralihan ini diletakkan bagian lurus dan bagian lingkaran II-6
(circle), yaitu pada sebelum dan sesudah tikungan berbentuk busur lingkaran. Panjang lengkung peralihan (Ls), menurut Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota tahun 1997, diambil nilai yang terbesar dari tiga persamaan di bawah ini : (1) Berdasarkan waktu tempuh maksimum (3 detik) untuk melintasi lengkung peralihan, maka panjang lengkung : V R 3,6 Ls = T..(.10) () Berdasarkan antisipasi gaya sentrifugal, digunakan rumus Modifikasi Shortt, sebagai berikut : 3 VR RC. C V R.e C Ls = 0,0 -,77..(.11) (3) Berdasarkan tingkat pencapaian perubahan kelandaian, ( e e ) Ls = m 3,6. r e n V R... (.1) Dimana: T = waktu tempuh 3 detik Rc = jari jari busur lingkaran, (m) C = perubahan percepatan, 0,3-1,0 disarankan 0,4 m/det 3 r e = tingkat pencapaian perubahan kelandaian melintang jalan, sebagai berikut : untuk V R 70 km/jam r e mak= 0,035 m/m/det untuk V R 80 km/jam r e mak= 0,05 m/m/det e = superelevasi e m = superelevasi maksimum e n = superelevasi normal II-7
Sumber : Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.3 Komponen SCS Keterangan: Xs = absis titik Sc pada garis tangen, jarak dari titik TS ke SC Ys = Jarak tegak lurus ke titik SC pada lengkung Ls = Panjang lengkung peralihan Lc = Panjang busur lingkaran Ts = Panjang tangen dari titik PI ke titik TS atau ke titik ST TS = Titik dari tangen spiral SC = Titik dari spiral ke lingkaran Es = Jarak dari PI ke busur lingkaran Θs = Sudut lengkung spiral Rc = Jari jari lingkaran P = Pergeseran tangen terhadap spiral k = Absis dari p pada garis tangen spiral Rumus yang digunakan untuk mencari Lc adalah : Ls 1 40Rc Xs = Ls.. (.13) Ls 6. Rc Ys = (.14) 90 Ls π Rc θs =.... (.15) Ls 6. Rc p = - Rc (1 Cos θs) (.16) II-8
3 Ls 40. Rc k = Ls - - Rc Sin θs (.17) Ts = (Rc + p) tan ½ + k... (.18) Es = (Rc + p) sec ½ - Rc..(.19) ( θs ) 180 Lc = x π x Rc...(.0) L tot = Lc + Ls... (.1) Jika diperoleh Lc < 5 m, maka sebaiknya tidak digunakan bentuk S-C-S, tetapi digunakan lengkung S-S, yaitu lengkung yang terdiri dari dua lengkung peralihan. Jika p yang dihitung dengan rumus di bawah ini, maka ketentuan tikungan yang digunakan bentuk S-C-S. Ls < 0,5m 4. Rc p =... (.) Untuk : Ls = 1,0 meter, maka p = p' dan k = k' Untuk : Ls = Ls, maka p = p' x Ls dan k = k' x Ls f. Bentuk Lengkung Peralihan (S-S) II-9
Sumber : Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.4 Komponen SS Untuk bentuk spiral spiral ini berlaku rumus, sebagai berikut : θs = ½ (.3) θs π. R. c 90 Ls =. (.4) Ls 6. Rc p = - Rc (1 Cos θs)..(.5) 3 Ls 40. Rc k = Ls - - Rc Sin θs.. (.6) Ts = (Rc + p) tan ½ + k. (.7) Es = (Rc + p) sec ½ - Rc (.8) Lc = 0.(.9) L tot = Ls... (.30) g. Mencari Titik STA Tikungan - Full Circle Sta A = titik A (.31a) Sta Tc = Sta A + d A-PI1 - Tc.. (.31b) Sta Ct = Sta Tc + Lc (.31c) Sta B = Sta Cs Tc + d PI1-PI... (.31d) - SS/SCS Sta A = titik A.. (.3a) Sta PI = Sta A + d A-PI... (.3b) Sta TS = Sta A + d A-PI Ts (.3c) Sta SC = Sta Ts + LS. (.3d) II-10
Sta CS Sta ST Sta B = Sta SC. (.3e) = Sta CS + Ls. (.3f) = Sta ST Ts + d PI-B. (.3g) h. Evaluasi Antar Tikungan Masing-masing jenis tikungan dihitung dengan menggunakan rumus berikut: - Full Circle (FC) Tc Tc ( + 3 4 Ls ) ( 1+ 3 4 Ls 1)+ (x x 1) +( y y 1)..(.33) - Spiral-Circle-Spira (SCS)/Spiral-Spiral (SS) Tc Tc ( + 3 4 Ls ) ( 1+ 3 4 Ls 1)+ (x x 1) +( y y 1)...(.34) 3. Pencapaian Super Elevasi II-11
Sumber : Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.5 Perubahan Kemiringan Melintang Pada Tikungan Komponen berat kendaraan untuk mengimbangi gaya sentrifugal diperoleh dengan membuat kemiringan melintang jalan. Kemiringan melintang jalan pada lengkung horisontal disebut superelevasi, bertujuan untuk memperoleh komponen berat kendaraan guna mengimbangi gaya sentrifugal. Semakin besar superelevasi, semakin besar pula komponen berat kendaraan. Superelevasi dicapai secara bertahap dari kemiringan melintang normal pada bagian jalan yang lurus sampai ke kemiringan penuh (superelevasi) pada bagian lengkung. Pada tikungan SCS, pencapaian superelevasi dilakukan secara linear, diawali dari bentuk normal sampai awal lengkung peralihan (TS) yang berbentuk pada bagian lurus jalan, lalu dilanjutkan sampai superelevasi penuh pada akhir bagian lengkung peralihan (SC). Pada tikungan FC, pencapaian superelevasi dilakukan secara linear, diawali dari bagian lurus sepanjang ⅔ Ls sampai dengan bagian lingkaran penuh sepanjang ⅓ Ls. Pada tikungan S-S, pencapaian superelevasi seluruhnya dilakukan pada bagian spiral. Superelevasi tidak diperlukan jika radius ( R ) cukup besar, untuk itu cukup lereng luar diputar sebesar lereng normal (LP), atau bahkan tetap lereng normal (LN). Tabel.6 Panjang Lengkung Peralihan Minimum dan Superelevasi yang diperlukan, untuk e mak = 10 % dan f mak = 0,153 V R = 60 km/jam D R ( Ls ) Panjang Lengkung Peralihan, (m) *) e (0) (m) 1 3 Pembulatan 0.5 5730 LN 50 0 38 50 0.50 865 LN 50 1 38 50 0.75 1910 LP 50 1 38 50 1.00 143 LP 50 38 50 1.5 1146 LP 50 3 38 50 1.50 955 0.03 50 3 38 50 1.75 819 0.06 50 4 38 50.00 716 0.09 50 5 38 50.50 573 0.036 50 6 38 50 3.00 477 0.04 50 8 38 50 II-1
3.50 409 0.048 50 9 38 50 4.00 358 0.054 50 11 38 50 4.50 318 0.059 50 13 38 50 5.00 86 0.064 50 15 38 50 6.00 39 0.07 50 0 38 50 7.00 05 0.080 50 5 38 50 8.00 179 0.086 50 31 38 50 9.00 159 0.091 50 37 38 60 10.00 143 0.095 50 44 38 60 11.00 130 0.098 50 51 38 60 1.00 119 0.099 50 59 38 60 1.78 115 0.100 D mak = 1.78 Sumber : TPGJAK No.038/T/BM97 a. Landai Relatif Kemiringan melintang atau kelandaian pada penampang jalan diantara tepi perkerasan luar dan sumbu jalan sepanjang lengkung peralihan disebut landai relatif. Persentase kelandaian ini disesuaikan dengan kecepatan rencana dan jumlah lajur yang ada. Tabel.7 Landai Relatif Maksimum (Untuk / TB) V R (km/jam) 0 30 40 50 60 80 Kemiringan 1 1 1 1 1 1 maksimum 50 75 100 115 15 150 Sumber : Spesifikasi Standar untuk Perencanaan Geometrik JLK (Rancangan Akhir), Bina Marga 1990 Selain menggunakan Tabel di atas, bisa juga dihitung menggunakan rumus : 1 ( e + en ) B m Ls =... (.35) Dimana: 1 m = landai relatif, (%) e = Superelevasi (m/m ) en = Kemiringan melintang normal (m/m ) B = Lebar jalur (m) II-13
b. Diagram Superelevasi (1) Metoda Metoda untuk melakukan superelevasi yaitu merubah lereng potongan melintang, dilakukan dengan bentuk profil dari tepi perkerasan yang dibundarkan, tetapi disarankan cukup untuk mengambil garis lurus saja. Ada tiga cara untuk mendapatkan superelevasi yaitu : - Memutar perkerasan jalan terhadap profil sumbu. - Memutar perkerasan jalan terhadap tepi jalan sebelah dalam. - Memutar perkerasan jalan terhadap tepi jalan sebelah luar Sumber: Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.6a. Metoda Pencapaian Superelevasi Pada Tikungan Tipe SCS (Contoh Untuk Tikungan Ke Kanan) II-14
Sumber: Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.6b. Metoda Pencapaian Superelevasi Pada Tikungan Tipe FC (Contoh Untuk Tikungan Ke Kiri) Sumber: Buku Penuntun Praktis Perencanaan Teknik Jalan Raya Gambar.6c. Metoda Pencapaian Superelevasi Pada Tikungan Tipe SS (Contoh Untuk Tikungan Ke Kanan) () Diagram Pembuatan diagram superelevasi antara cara AASTHO dan cara bina Marga ada sedikit perbedaan, yaitu : - Cara AASTHO, penampang melintang sudah mulai berubah pada titik TS, II-15
- Cara Bina Marga, penampang melintang pada titik TS masih berupa penampang melintang normal..1.5 Alinemen Vertikal Alinemen vertikal adalah perpotongan bidang vertikal dengan bidang permukaan perkeresan jalan melalui as jalan atau sering disebut juga sabagai penampang jalan. Perencanaan alinemen vertikal dipengaruhi oleh besarnya biaya pembangunan yang tersedia. Apabila alinemen vertikal mengikuti elevasi tanah, tentu saja hal ini belum tentu sesuai dengan persyaratan yang diminta, sesuai dengan fungsi jalan. Disarankan pada daerah yang sering dilanda banjir sebaiknya elevasi jalan (grade) diletakan diatas elevasi muka air banjir (±150 cm dari MAB). Pada daerah perbukitan / pegunungan diusahakan pekerjaan galian dan pekerjaan galian dan timbunan semenimal mungkin, sehingga biaya yang dibutuh kan sesuai dengan fungsi jalan yaitu ekonomis dalam pelak sanaan dapat dipertanggung jawabkan. Dengan demikian dalam merencanakan alinemen vertikal sangat dipengaruhi oleh berbagai pertimbangan seperti : 1. Kondisi tanah dasar. Keadaan medan 3. Fungsi jalan 4. Muka air Banjir 5. Muka air tanah 6. Kelandaian yang masih dimungkinkan.1.6 Kelandaian Kelandaian suatu jalan dalam perencanaan dapat diukur dengan jumlah beda tinggi dibagi panjang jalan yang ditinjau, biasanya dalam satuan persen, dengan dapatnya hasil kelandaian suatu jalan sangat berpengaruh sekali terhadap perencanaan geomerik jalan seperti terlihat pada gambar.7 dibawah ini : II-16
g% t L Gambar.7 Kelandaian Jalan g = t L x 100. (.36) dimana: g = Kemiringan permukaan jalan (%) t = Beda tinggi permukaan jalan (m) L = Panjang datar (m) 1. Kelandaian Maksimum Pada perencanaan alinemen vertikal, landai maksimum saja tidak saja cukup merupakan faktor penenntu dalam perencanaan, karena jarak yang pendek memberikan faktor pengaruh yang berbeda dibandingkan dengan jarak yang panjang pada kelandaian yang sama. Kelandaian besar akan mengakibatkan penurunan kecepatan yang cukup berarti jika kelandaian tersebut dibuat pada panjang jalan yang cukup panjang tetapi kurang berarti jika panjang dengan kelandaian tersebut hanya pendek. lihat Tabel.8 berikut. Tabel.8 Kelandaian Yang diijinkan (%) V R (Km/jam) 10 110 100 80 60 50 40 <40 Kelandaian Maksimum 3 3 4 5 8 9 10 10 (%) II-17
Sumber : Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota. No 038/T/BM/1997 Direktorat Jendral Bina Marga.. Panjang Kritis Panjang kritis ini diperlukan sebagai batasan panjang kelandaian maksimum agar pengurangan kecepatan kendaraan tidak melebihi dari separuh Vr. Lama perjalanan pada panjang kritis ini tidak lebih dari satu menit. Sedang panjang kritis berdasarkan kecepatan dan kelandaian dapat dilihat pada Tabel.9. Kecepatan Pada awal Tanjakan (km/jam) 80 60 Tabel.9 : Panjang Kritis (m) Kelandaian (%) 4 5 6 7 8 9 10 630 460 360 70 30 30 00 30 10 160 10 110 90 80 Sumber : Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota. No : 038/T/BM/1997 Direktorat Jendral Bina Marga..1.7 Lengkung Vertikal Lengkung vertikal direncanakan untuk merubah secara bertahap perubahan dari dua macam kelandaian arah memanjang jalan pada setiap lokasi yang diperlukan. Hal bertujuan untuk : - Mengurangi goncangan akibat perubahan kelandaian. - Menyediakan jarak pandang henti. 1. Lengkung Cembung Disebut lengkung vertikal cembung apabila titik potong (PVI) antara kedua pelandaian ada di atas permukaan jalan. Jika jarak pandang henti (J h ) lebih kecil dari panjang lengkung vertikal cembung, maka panjang ditetapkan dengan rumus sebagai berikut : L= AS 405... (.37) Adapun tipikal lengkung vertikal cembung seperti pada gambar.8 dibawah ini : II-18
Gambar.8 Tipikal Lengkung Vertikal Cembung Keterangan: Titik PLV = titik awal lengkung para bola Titik PVI = titik perpotongan kelandaian antara grade 1 dan grade Titik PTV = Titik akhir lengkung para bola Garis PVI-PTV = garis kelandaian (g 1 )%, turun, harganya -% A = Perbedaan aljabar landai = (g 1 ) (g ) dalam (%) Ev = Pergeseran vertikal titik tengah-tengah busur Lv Xi Yi Titik i lengkungan = Panjang lengkung vertikal, dihitung secara horizontal = Jarak horizontal titik I, dihitung dari PLV ke titik I secara horizontal = Pergeseran vertikal titik I, dihitung drititik pada tangen atau kelandaian vertical = adalah titik pada lengkungan. ke titik I pada lengkungan secara Rumus-rumus yang digunakan untuk menghitung unsur-unsur pada lengkungngan parabola cembung adalah : g 1 = elevasipvi elevasiplv sta. PVI sta. PLV x100%... (.38) elevasiptv elevasipvi x100% sta. PTV stapvi g =... (.39) A = (g 1 g ) dalam % (persen) Lv= Panjang lengkung vertikal (m) II-19
Mencari jarak L berdasarkan jarak pandang henti A Jh 399 L = (.40-a) J h < L L = Jh - J h > L 399 A. (.40-b) Mencari jarak Lberdasarkan jarak pandang mendahului L = A Jd 840...... (.41-a) J d < L L = Jd - J d > L 840 A. (.41-b) AxLv 800 Ev= (dalam meter)... (.4) Dimana: Ev (-) parabola cembung Ev (+) parabola cekung Bentuk umum persamaam lengkung para bola : II-0
Xi 1/ Lv Yi=( ) x Ev = A 800 xxi... (.43) Jika Xi = ½ Lv, maka Yi = Ev Catatan : tinggi PVI, PLV, dan PTV dilihat dari peta perencanaan.. Lengkung Vertikal Cekung Disebut lengkung vertikal cekung apabila titik potong (PVI) antara kedua pelandaian ada di bawah permukaan jalan, gambar.9. Jika jarak pandang henti (Jh) lebih besar dari panjang lengkung vertikal cekung, maka panjang ditetapkan dengan rumus : (.44) L = S 405 A... Gambar.9 Lengkung Vertikal Cekung Rumus-rumus yang digunakan pada lengkung parabola cekung sama dengan rumus-rumus yang digunakan pada lengkung parabola cembung. Keterangan : II-1
Tx = Tinggi suatu titik di lengkung parabola yang berjarak horizontal sebesar x dari titik PLV T PLV = Tinggi titik PLV (dalam meter) g 1 = Kelandaian (%) X = Jarak horizontal suatu titik pada lengkung dari titik PLV Y = A 00Lv x X (dalam meter)... (.45) A Lv = Perbedaan aljabar landai = (g 1 )-(g ) dalam % (persen) = Panjang horizontal lengkung vertikal dari grafik cekung (dalam meter) Ev = ALv 800... (.46) Tabel. 10 : Panjang Minimum Lengkung Vertikal (m) Kecepatan Rencana (km/jam) < 40 40 60 > 60 Perbedaan Kelandaian Memanjang (%) 1 0,6 0,4 Panjang Lengkung (m) 0 30 40 80 80-150 Sumber : Tata Cara Perencanan Geometrik Jalan Antar Kota No: 038/T/BM/1997 Direktorat Jenderal Bina Marga Gambar.10 Jenis Lengkung Vertikal Dilihat Dari Titik Perpotongan II-
.1.8 Menghitung Volume Galian Dan Timbunan Perhitungan volume galian dan timbunan, dapat dilakukan dengan rumus sebagai berikut : Luas galian 1 = A m Luas galian = B m Jarak = Z m Luas timbunan 1 = X m 3 Luas timbunan = Y m 3 Volume galian = ( A + B) Z dan Volume timbunan = ( X + Y ) Z...(.47).. Perencanaan Perkerasan Kaku Metoda AASHTO 93 Perkerasan kaku adalah perkerasan yang menggunakan bahan ikat semen Portland, pelat beton dengan atau tanpa tulangan diletakkan di atas tanah dasar dengan atau tanpa pondasi bawah seperti pada Gambar.1. Sumber: Konstruksi Jalan Raya Jilid Gambar.11 Lapis Perkerasan Kaku Tidak jauh berbeda dengan perkerasan lentur AASHTO, untuk perkerasan kaku mengedepankan rumus untuk perkerasan kaku yang identik dengan rumus AASHTO untuk perkerasan lentur. II-3
TUGAS AKHIR DIPLOMA 4 0,75 18,4 D ( E 0, 5 c k ) S ' c Cd (D 0,75 1,13 ) 15,63 J log ( Δ PSI 4,5 1,5 ) log W t 18=Z R S o +7,35 log ( D+1 ) 0,06+ +(4, 0,3 IP t ) log 1,64 107 1+ ( D+1) 8,46.(.48) Dengan pengertian: D = Tebal pelat beton (inc) 18 W t = Beban sumbu standard total (ESA) selama umur rencana S o 18 = Standar deviasi dari nilai W t Z R = Konstanta normal pada tingkat peluang (probabilitas),r IP t = Indeks permukaan terminal PSI (Present Serviceability S c C d J E c k PSI Index) = Modulus keruntuhan beton (psi) = Koefisien drainase = Koefisien transfer beban (3, bila sudut dilindungi) = Modulus eklastisitas beton (psi) = Modulus reaksi tanah (psi/in) = Selisih antara nilai PSI diawal dan akhir masa layan striktur perkerasan..1 TANAH DASAR Kekuatan dan keawetan konstruksi perkerasan jalan sangat tergantung pada sifat-sifat dan daya dukung tanah dasar. Dalam pedoman ini diperkenalkan modulus resilien (MR) sebagai parameter tanah dasar yang digunakan dalam perencanaan Modulus resilien (MR) tanah dasar juga dapat diperkirakan dari CBR standar dan hasil atau nilai tes soil index. Korelasi Modulus Resilien dengan nilai CBR (Heukelom & Klomp) berikut ini dapat digunakan untuk tanah berbutir halus (fine-grained soil) dengan nilai CBR terendam 10 atau lebih kecil... Faktor ESAL 1. Faktor Pertumbuhan Besarnya pertumbuhan lalu lintas telah ditetapkan untuk semua jenis kendaraan selama umur rencana. Pertumbuhan lalu lintas dihitung dengan persamaan : Growth Factor = (1+g ) n 1 g. (.49) Dimana: II-4
g = persentase pertumbuhan lalu lintas % n = umur rencana (tahun). Tingkat Pelayanan Tingkat pelayanan dibagi menjadi dua yaitu tingkat pelayanan awal (Po) dan tingkat pelayanan akhir (Pt). tingkat pelayanan awal berdasarkan AASHTO diharuskan sama atau lebih dari 4,0. Nilai tingkat pelayanan awal (Po) untuk perkerasan kaku yang direkomendasikan oleh AASHTO Road Test adalah 4,5 dan untuk perkerasan lentur 4,. Angka PSI diperoleh dari pengukuran kekasaran (roughness), dan pengukuran kerusakan (distress) seperti retak retak, amblas, alur.. Angka PSI pada akhir umur rencana adalah angka yang masih dapat diterima sebelum pelapisan ulang (overlay). Angka antara 3,0-3,5 adalah yang disarankan untuk digunakan pada jalan kelas tinggi. Sedangkan angka,0 untuk jalan kelas rendah. Salah satu kriteria untuk menentukan tingkat pelayanan pada akhir umur rencana (Pt) dapat didasarkan dari volume lalu lintas. Nilai Pt berdasarkan volume lalu lintas ditunjukan pada tabel dibawah ini : Tabel.11 Indeks pelayanan akhir berdasar volume lalu lintas Volume Lalu lintas ADT Terminal Serviceability Pt High Volume > 10.000 3,0-3,5 Medium Volume 3.000-10.000,5-3,0 Low Volume < 3.000,0-,5 Sumber: MaineDOT/ACM Pavement Committee, 007 Selanjutnya ΔPSI dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : ΔPSI = Po Pt (.50) Dimana: Po = indeks pelayanan pada awal umur rencana. II-5
Pt = indeks pelayanan pada akhir umur rencana. 3. Angka Ekivalen ESAL Perbandingan antara kehilangan tingat pelayanan dari Po sampai Pt dengan kehilangan tingkat pelayanan dinyatakan sebagai nilai G. Untuk menentukan faktor ESAL nilai G dihitung dengan nilai Pt yang telah ditentukan sebelumnya. G = Log Dimana: Po - Pt Po -1.5... (.51) G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan Po = indeks pelayanan awal Pt = indeks pelayanan akhir Sebelum menghitung faktor ESAL, beban sumbu kendaraan diubah atau dikonfersi dari satuan ton ke dalam kips terlebih dahulu. Berikut adalah tabel konfigurasi beban sumbu kendaraan : Tabel.1 Beban Sumbu Kendaraan Beban Sumbu Kendaraan Lx Ton Kips 1.045 4.409 3 6.6135 4 8.818 5 11.05 6 13.7 7 15.435 8 17.636 9 19.8405 10.045 11 4.495 1 6.454 13 8.6585 14 30.863 15 4.987 II-6
Sumber: AASHTO 93 Variasi beban sumbu terlihat dari beban yang diberikan dari setiap golongan kendaraan. Bina marga mengelompokkan beberapa jenis kendaraan sebagai berikut : Tabel.13 Penggolongan masing masing jenis kendaraan No. Jenis kendaraan yang masuk kelompok ini adalah Golongan 1. Sedan, jeep, dan Station Wagon. Opelet, Pick-up opelet, Sub-urban, Combi, Minibus 3 3. Pick-up, Micro Truck dan Mobil hantaran atau Pick-up Box 4 4. Bus Kecil 5a 5. Bus Besar 5b 6. Truk ringan sumbu 6a 7. Truk sedang sumbu 6b 8. Truk 3 sumbu 7a 9. Truk Gandengan 7b 10. Truk Semi Trailer 7c Sumber: Pd.T-19-004-B Berikut adalah gambar masing masing jenis golongan kendaraan: Tabel.14 Golongan Kendaraan Jenis kendaraan Gambar gol & 3 II-7
gol 5b gol 6a gol 6b gol 7a gol 7c Sumber: Pd.T-19-004-B Fungsi desain dan variasi sumbu kendaraan yang menyatakan jumlah perkiraan banyaknya sumbu kendaraan yang akan diperlukan sehingga permukaan perkerasan mencapai tingkat pelayanan = 1,5 dinyatakan sebagai β. Nilai D adalah asumsi tebal pelat yang telah ditentukan. Nilai D digunakan untuk menghitung β x dan β 18. ß 18 = 0,081x ( L18+L)3,3 0,4+( ( D+1) 5,19 x 1 ) 3,3... (.5) ß x = 0,081 x( Lx+ L)3,3 0,4+( ( D+1) 5,19 x(l) ) 3,3... (.53) Dimana: ß = faktor desain dan variasi beban sumbu. D = tebal asumsi perkerasan. Lx =beban sumbu yang akan dievaluasi (kips) L 18 = beban sumbu standar dalam (18 kips) L = notasi konfigurasi sumbu. L = 1 untuk beban tunggal, untuk beban tandemm 3 untuk beban triple. Nilai W x / W 18 dapat dihitung setelah nilai G, ß 18 dan ß x diketahui. II-8
W x W 18 = ( L 18+ L Lx+ L ) 4,79 x ( 10 10 ) G βx G β 18 x L 4,33... (.54) Dimana : W = ekivalen beban sumbu standar (W = 18.000) lbs (80KN). G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan L x = beban sumbu yang akan dievaluasi (kips) L 18 = beban sumbu standar 18 kips L = notasi konfigurasi sumbu (1 = sumbu tunggal, = sumbu tandem, 3 = sumbu tripel) Nilai faktor ESAL (LEF) dapat dihitung setelah W x / W 18 diketahui. LEF = 1 Wx W 18... (.55) Dimana : LEF = faktor ESAL W x W 18 = perbandingan ekivalen sumbu x terhadap sumbu standar Nilai faktor ESAL yang didapat sebelumnya kemudian dijumlah untuk mendapat faktor ESAL total dari setiap jenis kendaraan menggunakan persamaan berikut: Total LEF = LEF depan + LEF belakang...(.56) 4. Lalulintas Rencana ESAL Untuk menghitung lalu lintas rencana ESAL adalah lalu lintas rencana dikali dengan faktor ESAL total, dapat dihitung mengunakan persamaan sebagai berikut: Lalu lintas rencana = LHR x GF x 365...(.57) II-9
Lalu lintas rencana ESAL (Ŵ18) = LL rencana x TOT LEF...(.58) Dimana: LHR = Lintas harian rata-rata GF = angka pertumbuhan (%)..3 Faktor Distribusi Faktor distribusi arah (D D ) = 0,3 0,7 dan umumnya diambil 0,5 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-9). Faktor ditribusi lajur (D L ), mengacu pada table.15 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-9). Tabel.15 Faktor Distribusi lajur (D L) Jumlah Lajur D Setiap Arah L (%) 1 100 80 100 3 60 80 4 50 75 Sumber: AASHTO 1993 Rumus umum desain lalu-lintas (ESAL = Equicalent single axle load) adalah: W 18 = w 18 x D D x D L... (.59) Dimana: W 18 D D D L = Traffic desain pada lajur lalu-lintas = Faktor distribusi arah = Faktor distribusi lajur..4 Reliabilitas (keandalan) Reliabilitas adalah nilai peluang dari kemungkinan tingkat pelayanan dapat dipertahankan selama masa pelayanan. Variasi dari data dianggap mengikuti distribusi normal, sehingga faktor keandalan desain hanya ditentukan oleh simpangan (deviasi) standard dari nilai S o Dan tingkat peluang Z R yang diinginkan. II-30
Tabel.17 (diambil dari AASHTO 1993 hal. II-9) memperlihatkan rekomendasi tingkat reliabilitas untuk bermacam-macam klasifikasi jalan. Perlu dicatat bahwa tingkat reliabilitas yang lebih tinggi menunjukkan jalan yang melayani lalu-lintas paling banyak, sedangkan tingkat yang paling rendah, 50 % menunjukkan jalan lokal. Tabel.16 Hubungan reliabitas (R) dengan fungsi jalan Sumber: AASHTO 1993 hal II-9 Dalam persamaan desain perkerasan kaku, tingkat kepercayaan diakomodasikan dengan parameter standar deviasi normal (Z R ). Tabel.7 memperlihatkan nilai Z R untuk tingkat pelayanan tertentu. Penerapan konsep tingkat kepercayaan (R) harus memperhatikan langkah-langkah berikut: 1. Definisikan klarifikasi fungsional jalan dan tentukan apakah merupakan jalan perkotaan atau jalan antar kota.. Pilih tingkat kepercayaan dari rentang yang diberikan pada table 3. Standar deviasi (SO) harus dipilih yang mewakili kondisi setempat rentang nilai SO adalah 0,3 0,4 (untuk perkerasan kaku) dan 0,35 0,45 (untuk perkerasan lentur). Tabel.17 Nilai standard normal deviate (Z R) untuk tingkat Reliabilitas (R) tertentu. II-31
Sumber: Konstruksi jalan raya Buku Perencanaan perkerasan jalan..5 Koefisien Drainase Koefisien drainase (m) yang merupakan fungsi dari kualitas drainase dan persen waktu selama setahun struktur perkerasan lentur akan dipengaruhi oleh kadar air yang mendekati jenuh. Nilai koefisien drainase (m) disajikan pada Tabel.7 (sumber : AASHTO 1993 hal. II-5). AASHTO memberikan variabel untuk menentukan nilai koefisien drainase: 1. Mutu drainase dengan variasi baik sekali, baik, sedang, jelek, jelek sekali. Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari pondasi perkerasan.. Persentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat mendekati jenuh air (saturated), dengan variasi < 1%, 1-5%, 5-5%, > 5%. Penetapan variabel pertama mengacu pada table.8 dan dengan pendekatan sebagai berikut: 1. Air hujan atau air dari atas permukaan jalan yang akan masuk ke dalam pondasi jalan, relative kecil berdasarkan hidrologi yaitu berkisar 70-90% air yang jatuh di atas jalan aspal/beton akan masuk ke system drainase. Kondisi ini dapat dilihat acuan koefisien pengaliran pada Table.8. II-3
. Air dari samping jalan yang kemungkinan akan masuk ke pondasi jalan inipun relative kecil terjadi, karena adanya road side ditch, cross drain, juga muka air tertinggi didesain terletak di bawah subgrade. Maka waktu pemutusan 3 jam dapat diambil sebagai pendekatan dalam penentuan kualitas drainase. Tabel.18 Kualitas drainase Sumber: AASHTO 1993 Tabel.19 Koefisien pengaliran Koefisien Permukaan Tanah Koefisien Pengaliran (C ) Jalan beton dan jalan aspal 0.7-0.95 Bahu jalan: Tanah berbutir halus 0.4-0.65 Tanah berbutir kasar 0.1-0. Batuan masif keras 0.7-0.85 Batuan masif lunak 0.6-0.75 Sumber: Petunjuk desain drainase permukaan jalan Penetapan variabel kedua yaitu persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat kejenuhan (saturated), relatif sulit dan belum ada pembanding dari jalan lain. Namun dengan pendekatanpendekatan, pengamatan dan perkiraan berikut ini, nilai dari faktor variabel kedua tersebut dapat didekati. II-33
Untuk menentukan prosen struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat kejenuhan (Pheff), maka untuk persamaannya adalah : Air Surut (T jam) = jam per hari Hari Hujan (T hari) = hari hujan dalam setahun C = koefisien pengaliran (mengacu tabel.19) WL = 100 C... (.60) P heff = T jam 4 x T h ari 365 xwl x 100...(.61) II-34