PERHITUNGAN KERUSAKAN STRUKTUR PERKERASAN LENTUR AKIBAT PENGARUH TEMPERATUR (STUDY LITERATUR) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh CHARLI P.HUTASOIT 050424006 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunianya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini adalah suatu syarat yang harus dipenuhi untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil pada Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Penulis berharaptugas Akhir ini dengan judul Perhitungan Kerusakan Struktur Perkerasan Lentur Akibat Pengaruh Temperatur (Study Literatur) ini dapat membantu mahasiswa dan pembaca dalam menghitung jumlah repetisi beban lalu lintas ijin. Dengan segala kerendahan hati penulis mohon maaf jika dalam penulisan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dalam penulisan maupun perhitungan. Penulis sangat mengharapkan keringanan para pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang dapat membangun dan menyempurnakan Tugas Akhir ini. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing Johannes Tarigan selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, 2. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, M.Sc, selaku Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstension Jurusan Teknik Sipil ; 3. Bapak Medis Surbakti,ST.MT, selaku Dosen Pembimbing dalam menyusun Tugas Akhir ini; 4. Bapak/Ibu Pegawai Administrasi Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara,
5. Orang Tua tercinta beserta saudara-saudari penulis yang memberikan dukungan moril dan materil. 6. Direktur PT.Erdrant Rizki Utama, yang telah membantu memberi dukungan moril dan materil selama masih kuliah. 7. Rekan-rekan mahasiswa, serta semua pihak yang telah membantu sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Akhir kata, Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya. Medan, November 2009 Penulis, CHARLI P.HUTASOIT 050424006
ABSTRAK Masalah transportasi merupakan masalah yang selalu dihadapi oleh semua, baik negara yang telah maju maupun juga oleh banyak negara yang sedang berkembang seperti Indonesia. Permasalahan umumnya terjadi baik dalam bidang transportasi perkotaan maupun bidang transportasi regional antarkota. Terciptanya sistem transportasi yang dapat menjamin pergerakan manusia dan/atau barang secara lancar, aman, cepat, murah, dan nyaman merupakan tujuan utama pembangunan dalam sektor transportasi. Salah satu keunggulan dari pendekatan analitis dalam analisis struktur perkerasan adalah dapat melakukan analisis terhadap berbagai kondisi lapisan beraspal akibat pengaruh temperatur dalam setahun. Aplikasi perhitungan kerusakan struktur perkerasan retak lelah dan deformasi permanen dilakukan penulis dengan metode Nottingham (Brown & Brunton). Dalam memperoleh data study literatur penulis melakukan memilih study analisis dengan mengambil contoh variasi temperatur yang berbeda. Dari hasil analisis mekanistik dengan variasi temperatur udara berbeda pada didapat jumlah repetisi beban roda kenderaan ijin kriteria retak lelah pada suhu 25 O C adalah 1.452.419 lintasan roda, suhu 26 O C adalah 1.451.238 lintasan roda, suhu 27 O C adalah 1.450.034 lintasan roda, suhu 28 O C adalah 1.448.803 lintasan roda, suhu 29 O C adalah 1.447.544 lintasan roda, suhu 30 O C adalah 1.446.252 lintasan roda Hasil analisis kerusakan struktrur perkerasan akibat pengaruh temperatur udara meningkat maka kerusakan struktur akan lebih cepat mengalami kerusakan dibandingkan temperatur udara yang lebih rendah.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ii ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR GRAFIK... x DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang... 1 I.2..Tujuan dan Manfaat... 1 I.2.1. Tujuan... 1 I.2.2. Manfaat... 2 I.3.. Permasalahan... 2 I.4..Pembatasan Masalah... 2 I.5.. Metodologi Pembahasan dan Pengumpulan Data... 2 I.6.. Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Perkerasan Lentur... 4 II.1.1. Jenis dan Fungsi Lapisan Perkerasan Lentur... 5 II.1.1.1 Lapisan Permukaan (Surface Course)... 6 II.1.1.2 Lapisan Pondasi Atas (Base Course)... 9 II.1.1.3 Lapisan Pondasi Bawah (Sub Base Course)... 10
II.1.1.4 Tanah Dasar (Subgrade)... 10 II.2. Kriteria Konstruksi Perkerasan Lentur Jalan... 15 II.3. Mekanistik Empiris Perencanaan Perkerasan... 16 II.3.1 Manfaat Penggunaan Metoda Analitik-Mekanistik untuk perancangan perkerasan baru dan evaluasi perkerasan eksisting... 18 II.3.2 Model Lapisan Elastis... 21 II.3.3 Metode Elemen Hingga (FEM)... 30 II.3.4 Kriteria Keruntuhan Mekanistik-Empris Perkerasan Lentur... 30 II.4. Pengaruh Temperatur Terhadap Perkerasan Lentur... 37 II.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi temperatur perkerasan... 46 II.6. Temperatur Kritis... 49 II.7. Faktor-Faktor Yang Mendukung Keretakan Perkerasan... 50 BAB III METODOLOGI III.1. Pengumpulan Data... 51 III.1. Analisis Mekanistik Perkerasan Lentur... 51 BAB IV APLIKASI/PEMBAHASAN III.1. Perhitungan Modulus Perkerasan... 53 III.2 Perhitungan Regangan tarik Horizontal (ε hi ) dibawah lapisan campuran beraspal dan Regangan vertikal diatas tanah dasar (ε vi )... 60
III.3 Perhitungan Jumlah Repetisi Lintasan Roda ijin menurut Metode Nottingham Kriteria retak lelah dan deformasi permanen... 67 BAB III KESIMPULAN DAN SARAN IV.1. Kesimpulan... 76 IV.2. Saran... 77 DAFTAR PUSTAKA... 79
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Respon perkerasan terhadap beban lalu-lintas 5 Gambar 2.2 Penyebaran beban roda melalui lapisan perkerasan.........6 Gambar 2.3 Susunan lapisan konstruksi perkerasan lentur.6 Gambar 2.4 Skematik Desain Merkanistik Empiris....6 Gambar 2.5 Tegangan - regangan keelastisan suatu bahan...23 Gambar 2.6 Modulus elastisitas dengan Tegangan pada material padat tidak stabil (kiri) dan bahan lunak yang stabil (kanan.......24 Gambar 2.7 Contoh Poison Ratio.......25 Gambar 2.8 Hubungan suatu model lapisan elastik suatu sistim perkerasan jalan...........26 Gambar 2.9 Lokasi Analisis Kritis di suatu Struktur Perkerasan........28 Gambar 2.10 EverFlex 3-D yang menggambarkan pengaruh beban roda, retak dan slip........30 Gambar 2.11 Regangan Horizontal yang terjadi dibawah permukaan aspal yang mengakibatkan retak lelah........33 Gambar 2.12 Regangan Vertikal yang terjadi diatas tanah dasar yang mengakibatkan deformasi permanent....34 Gambar 2.13 Tegangan dan distribusi temperatur dalam perkerasan lentur......43 Gambar 2.14 Keseimbangan energi dari perkerasan.....48 Gambar 3.1 Bagan alir..........51 Gambar 4.1 Model sistem struktur 3 lapisan dengan distribusi lintasan roda yang bekerja di lokasi perkerasan jalan...65
Gambar 4.2 Hasil analisis perkerasan akan mengalami kriteria retak lelah dan deformasi permanen pada saat mencapai umur lelah...76
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Modulus Elastisitas Perkerasan (E)....77 Grafik 4.2 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Regangan Horizontal (ε hi). 77 Grafik 4.3 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Regangan Vertukal (ε vi)......78 Grafik 4.4 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Jumlah Repetisi Beban Roda Kenderaan kriteria retak (N hi)...78 Grafik 4.5 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Jumlah Repetisi Beban Roda Kenderaan kriteria Retak Lelah (N vi)...79 Grafik 4.6 Perbandingan Variasi Temperatur dengan hasil Jumlah Repetisi Beban Roda Kenderaan kriteria Deformasi Permanen (N hi )...79