MANAJEMEN PEMELIHARAAN PERKERASAN JALAN PADA JALAN TOL PADALEUNYI, BANDUNG KM 157+700 – 120+000 MENGGUNAKAN MARKOV PROCESS
MANAGEMENT OF PAVEMENT MAINTENANCE PADALAEUNYI TOLL ROAD, BANDUNG KM 157+700 – 120+000 USING MARKOV PROCESS METHOD
TUGAS AKHIR DIPLOMA IV
Ditulis oleh : Muhammad Tanaya Sulaksana 091134020 – D4 TPJJ
JURUSAN TEKNIK SIPIL TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
ABSTRAK
Jalan Tol Padaleunyi merupakan salah satu ruas jalan tol yang dikelola oleh PT. Jasa Marga cabang Purbaleunyi. Merupakan Jalan Tol yang menghubungkan Jalan Tol Cipularang dengan kota – kota lain di selatan Jawa Barat. Jalan Tol Padaleunyi terbagi menjadi 2 jalur, yaitu jalur A dan jalur B. Ruas jalan yang ditinjau adalah sepanjang 37 kilometer dari KM. 157+700 – KM 120+000 arah menuju Jakarta (Jalur B). Pemeliharaan jalan Tol Padaleunyi mengacu pada Performance Base Maintanance Contract, yaitu kontrak pemeliharaan Tol yang mengacu pada pada kinerja perkerasan yang sesuai dengan Tolak ukur Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol. PT. Jasa Marga melakukan tindakan perbaikan setelah terjadi kerusakan. Dari hal tersebut, maka dapat dibuat suatu perhitungan untuk mengetahui kondisi perkerasan di masa yang akan datang, untuk tindakan preventif atau pencegahan. Untuk mengetahui kondisi perkerasan di masa yang akan datang dapat dibuat pemodelan kondisi perkerasan. Pemodelan kondisi perkerasan untuk masa yang akan datang ditinjau selama 5 tahun, dengan metoda yang digunakan markov process, dan nilai kerataan jalan (IRI) sebagai performance indicator yang kemudian dibagi menjadi 5 condition state yaitu Very Good, Good, Fair, Poor dan Very Poor. Markov process membutuhkan data berdistribusi normal, sehingga perlu dilakukan uji normalitas sebelumnya. Markov process menggunakan distribution vector dan transition probability matrix untuk menghasilkan kondisi perkerasan pada tahun berikutnya. Dengan data yang dimiliki tidak cukup untuk melakukan pemodelan maka markov process dibantu dengan simulasi monte carlo untuk mensimulasikan Transition Probability Matrix. Perkalian Probablity vector dengan setiap TPM menghasilkan jumlah kilometer yang perlu dilakukan tindakan perbaikan rutin maupun berkala. Pada tahun ke-1 atau tahun 2012 ada 3 kilometer yang membutuhkan tindakan pemeliharaan rutin, dan 0.4 kilometer yang membutuhkan pemeliharaan berkala. Pada tahun ke-5 atau tahun 2017 ada 4 kilometer yang membutuhkan tindakan pemeliharaan rutin, dan 1 kilometer tindakan pemeliharaan berkala. Jumlah kilometer tersebut dikalikan dengan harga pekerjaan pemeliharaan rutin dan berkala setiap kilometer, sehingga didapatkan biaya pekerjaan pemeliharaan untuk setiap tahunnya. Total biaya pekerjaan pemeliharaan rutin maupun berkala selama 5 tahun adalah sebesar Rp.4,210,039,200.00. Kata kunci : Jalan Tol, Padaleunyi, Markov Process
ABSTRACT Padaleunyi Toll Road is one of the toll roads managed by PT. Jasa Marga Purbaleunyi, is a toll road that connects Cipularang Toll Road to other cities in the south West Java. Padaleunyi Toll Road divided into two lines, the line A and line B. Road sections was are reviewed along 37 kilometers of KM. 157+700 – KM 120+000, the direction towards Jakarta (Line B). Padaleunyi Toll road maintenance, refer to the Performance Base Maintenance Contract, the toll road pavement maintenance contract which refers to the performance of the pavement in accordance with the Minimum Service Standard of Toll Road, then PT. Jasa Marga take repairs action if damage has occurred, From these, predictions can be done to repair the damage by modelling an actions based on the conditions in the previous year. To determine the condition of the pavement in the future could be made modeling of pavement condition. Modeling the pavement condition for the future are reviewed for 5 years, with methods that use is Markov process, and the roughness values (IRI) as a performance indicator which is then classified into 5 state condition is Very Good, Good, Fair, Poor and Very Poor. Markov process requires a normal distribution of data, so it needs to run normality test before. Markov process using vector distribution and transition probability matrix to produce a pavement condition in the following year. The data held is not sufficient to perform the Markov process modeling assisted with monte carlo simulation to simulate the Transition Probability Matrix. Probablity vector multiplication with each TPM generate number of kilometres that need an actions regular or periodic maintenance. In the 1st year or in 2012 there are 3 kilometers requiring routine maintenance actions, and 0.4 kilometer that require periodic maintenance. In the 5th year or in 2017 there 4 kilometer that require regular maintenance actions, and 1 kilometer periodic maintenance actions. The number distressed kilometer then multiplied by price of routine and periodic maintenance work for every kilometer, so we get maintenance work costs for each year. The total cost of the work routine and periodic maintenance for 5 years is Rp.4, 210,039,200.00. Keywords: Toll Roads, Padaleunyi, Markov Process
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas
segala limpahan karunia dan rahmat-Nya sehingga akhirnya laporan Tugas Akhir
ini dapat selesai. Adapun tugas akhir yang disusun berjudul : “MANAJEMEN PEMELIHARAAN PERKERASAN JALAN PADA JALAN TOL PADALEUNYI KM 157+700 – 120+000 MENGGUNAKAN METODA
MARKOV PROCESS”.
Dalam penulisan laporan ini penulis mendapat bimbingan dan petunjuk serta bantuan yang tidak sedikit dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Untuk itu perkenankanlah penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang setulus-tulusnya kepada : 1. Untuk rasa hormat dan terima kasih yang sangat dalam kepada Bapak saya Trisno Setiabudi, dan Ibu saya Aan Subardini, yang tercinta atas segala do’a, kasih sayang, pengertian, dan pengorbanannya serta dorongan moril dan materiil pada pengerjaan Tugas Akhir ini, 2. Ir.Taufik Hamzah,MSA.,MBA selaku ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negerti Bandung. 3. Ibu Lilian Diasti Dessi Widuri. SST, MT., , selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan masukan kepada penulis pada saat penyusunan dan penulisan Tugas Akhir. 4. Bapak Suherman Sulaiman, Ir, M.Eng, Ph.D dan Mochamad Duddy S.,Ir.,MT selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan masukan kepada penyusun pada saat penyusunan laporan tugas akhir. 5. Untuk kawan-kawan di Politeknik Negeri Bandung khususnya TPJJ 2009. Semoga Allah SWT berkenan memberikan balasannya yang setimpal atas segala amal baik dan jasa-jasa yang telah mereka berikan pada penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan laporan kerja
praktek ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan kerendahan hati
penulis mengharapkan kritik dan saran-saran bermanfaat dan membangun,
agar menambah pengetahuan dan kemampuan penulis dimasa yang akan datang. Semoga penulisan laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi
penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Amin.
Bandung, 30 Agustus 2013
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii TABEL ....................................................................................................x DAFTAR BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... I-1
1.1
Latar Belakang ........................................................................................ I-1
1.2
Lokasi Tinjauan ...................................................................................... I-2
1.3
Topik Tugas Akhir .................................................................................. I-2
1.4
Tujuan Penulisan Tugas Akhir ............................................................... I-2
1.5
Ruang Lingkup Penelitian ...................................................................... I-3
1.6
Sistematika Penulisan Tugas Akhir ........................................................ I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ................................... II-1 2.1
Tinjauan Pustaka .................................................................................. II-1
2.2
Dasar Teori ........................................................................................... II-3
2.2.1
Konsep Pemeliharaan Jalan Tol .................................................... II-3
2.2.2
Internation Roughness Index (IRI)................................................ II-7
2.3
Distribusi Proporsi ................................................................................ II-8
2.4
Kolmogorrov-smirnov Test................................................................... II-9
2.5
Teori Monte Carlo Simulation ............................................................. II-9
2.6
Teori Markov Process ........................................................................ II-10
2.7
Failure Transition Probability Matrices ............................................. II-11
2.8
Maintanance Task Transition Probability Matrices .......................... II-12
2.9
Perubahan Kondisi Perkerasan ........................................................... II-13
2.10 Perhitungan ESAL .............................................................................. II-14 2.11 Vehicle Damage Factor ...................................................................... II-14 2.12 Faktor Pertumbuhan Lalu-lintas ..........................................................II-15 BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... III-1
3.1
Metodologi Penulisan Tugas Akhir ..................................................... III-1
3.2
Metodologi Analisa Data ..................................................................... III-4
BAB IV .............................................................................................................. IV-1
DATA DAN ANALISIS .................................................................................... IV-1 4.1
Eksisting Perkerasan ............................................................................ IV-1
4.2
Kondisi Perkerasan .............................................................................. IV-2
4.3
Data Nilai Kerataan (IRI) .................................................................... IV-4
4.4
Menentukan Parameter Pada Proses Markov Chain ............................ IV-6
4.5
Menentukan Probability Vector ........................................................... IV-6
4.6
Menentukan Transition Probability Matrix dengan Monte Carlo
Simulation. ........................................................................................... IV-7 4.6.1
Pengelompokan State Transition .................................................. IV-7
4.6.2
Menghitung rata-rata dan standar deviasi State Trasnition ........ IV-11
4.6.3
Menentukan distribusi probabilitas ............................................. IV-12
4.6.4
Menentukan Transition Probability Matrix dengan Simulasi Monte Carlo ........................................................................................... IV-14
4.7
Markov Process ................................................................................. IV-20
4.8
Analisis Sensitivitas ........................................................................... IV-24
4.8.1
Analisis Pertumbuhan ESAL ...................................................... IV-25
4.8.2
Analisa sensitivias LHR dengan Transition Probability Matrix ..................................................... IV-26
4.9
Metode Pelaksanaan Pekerjaan Pemeliharaan ................................... IV-31
4.9.1
Pekerjaan Pemeliharaan Rutin .................................................... IV-31
4.9.2
Pekerjaan Pemeliharaan Berkala ................................................ IV-34
4.10 Perhitungan Volume Pekerjaan Pemeliharaan ................................... IV-39
4.10.1 Analisa Volume Pekerjaan Pemeliharaan Rutin ......................... IV-39
4.10.2 Analisa Volume Pekerjaan Pemeliharaan Berkala ..................... IV-53
4.11 Estimasi Biaya Pemeliharaan Perkerasan .......................................... IV-53
4.11.1 Kegiatan Pemeliharaan Rutin ..................................................... IV-53
4.11.2 Kegiatan Pemeliharaan Berkala .................................................. IV-54
4.12 Perhitungan Biaya Pemeliharaan ....................................................... IV-64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................. V-1
5.1
Kesimpulan ........................................................................................... V-1
5.2
Saran ..................................................................................................... V-2
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lokasi Tinjauan Tugas Akhir............................................................ I-2 Gambar 2.1 Model Pemeliharaan Perkerasan ......................................................II-7
Gambar 2.2 Alat Pengukur Nilai Kerataan Permukaan Jalan ..............................II-8
Gambar 2.3 Transisi Keadaan P1-P2-P3............................................................II-10 Gambar 2.4 Ilustrasi Failure Transition .............................................................II-12 Gambar 2.5 Ilustrasi Maintanace Transition .....................................................II-13
Gambar 3.1 Bagan Alir Penulisan Tugas Akhir ................................................ III-1 Gambar 3.2 Bagan Alir Analisa Data ................................................................ III-2 Gambar 4.1 Tipikal Melintang Tol Padaleunyi Km. 144+000 – 120+000 ........ IV-1 Gambar 4.2 Tipikal Melintang pada ruas B ....................................................... IV-1 Gambar 4.3 Detail Perkerasan ........................................................................... IV-2 Gambar 4.4 Kerusakan Lubang Jalan Tol Padaleunyi ....................................... IV-3 Gambar 4.5 Kegiatan Pemeliharaan Patching.................................................... IV-3 Gambar 4.6 Kegiatan Pemeliharaan Overlay ..................................................... IV-4 Gambar 4.7 Pemilihan distribusi probabilitas .................................................. IV-15 Gambar 4.8 Input data ditribusi probabilitas ................................................... IV-15 Gambar 4.9 Failure Transition Chart pada kondisi Very Good ....................... IV-16 Gambar 4.10 Failure Transition Chart pada kondisi Good .............................. IV-17 Gambar 4.11 Failure Transition Chart pada kondisi Fair ................................ IV-17 Gambar 4.12 Rantai Markov ............................................................................ IV-22 Gambar 4.13 Rantai Markov dengan Analisis Sensitivitas.............................. IV-29 Gambar 4.14 Penandaan daerah yang diperbaiki ............................................. IV-31 Gambar 4.15 Material disingkirkan ................................................................. IV-32 Gambar 4.16 Meratakan lubang galian ............................................................ IV-33
Gambar 4.17 Pemasangan Aspal Pracetak ....................................................... IV-33 Gambar 4.18 Meratakan lapisan ...................................................................... IV-34
Gambar 4.19 Asphalt Distributor ..................................................................... IV-35
Gambar 4.20 Pemeriksaan Screed Plate .......................................................... IV-35 Gambar 4.21 Hopper Asphalt Paver ................................................................ IV-36 Gambar 4.22 Pekerjaan Overlay Ruas Tol Padaleunyi .................................... IV-36
Gambar 4.23 Pemadatan dengan rubber tyred roller ....................................... IV-37
Gambar 4.24 Prosedur Pemadatan Tiap Paruh Bagian Jalan ........................... IV-37 Gambar 4.25 Penebaran Material Bagian Jalan Kedua.................................... IV-38 Gambar 4.26 Pemadatan Sambungan Memanjang .......................................... IV-38 Gambar 4.27 Pemotongan Lapisan Overlay untuk Sambungan Melintang ..... IV-38 Gambar 4.28 Pemadatan pada sambungan melintang ..................................... IV-38
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan dengan referensi ............................................................II-2
Tabel 2.1 Perbandingan Referensi (Lanjutan) .....................................................II-3
Tabel 2.2 Lingkup Kegiatan Pemeliharaan Jalan Tol ..........................................II-4
Tabel 2.2 Lingkup Kegiatan Pemeliharaan Jalan Tol (lanjutan) .........................II-5
Tabel 2.3 Skenario Pekerjaan Pemeliharaan ........................................................II-5
Tabel 2.4 Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol .................................................II-6
Tabel 2.5 Klasifikasi Kondisi Nilai Kerataan ......................................................II-7 Tabel 2.6 Matrik Probabilitas Transisi ...............................................................II-11 Tabel 2.7 Vehicle Damage Factor .....................................................................II-15 Tabel 4.1 Nilai IRI ............................................................................................. IV-4 Tabel 4.1 Nilai IRI (Lanjutan) ........................................................................... IV-5 Tabel 4.2 Pengelompokan Nilai IRI .................................................................. IV-5 Tabel 4.3 Proporsi Distribusi Kerataan .............................................................. IV-6 Tabel 4.4 Failure State Transition ..................................................................... IV-8 Tabel 4.5 Maintenance State Transition ............................................................ IV-9 Tabel 4.6 Transition State pada Failure Transition ......................................... IV-10 Tabel 4.7 Transition State pada Maintenance Transition ................................ IV-11 Tabel 4.8 Mean dan Standar Deviasi dari State Transition ............................. IV-12 Tabel 4.9 Uji KS pada Failure Transition ........................................................ IV-13 Tabel 4.10 Klasifikasi State Transition untuk Failure Transition .................... IV-18 Tabel 4.11 Transition Probability Matrix untuk Failure Transition................. IV-19 Tabel 4.12 Klasifikasi State Transition untuk Maintenance Transition .......... IV-19 Tabel 4.13 Transition Probability Matrix untuk Maintenance Transition ....... IV-20
Tabel 4.14 Calculation Sheet V0 – V1 ............................................................ IV-21 Tabel 4.15 Proses Markov ............................................................................... IV-23
Tabel 4.16 Jumlah Kilometer Mengalami Pemeliharaan ................................. IV-24
Tabel 4.17 Angka LHR dan ESAL Tahun 2010 .............................................. IV-25 Tabel 4.18 Angka LHR dan ESAL Tahun 2011 .............................................. IV-25 Tabel 4.19 Faktor pertumbuhan lalu lintas ...................................................... IV-26
Tabel 4.20 Initial Transition Probability Matrix .............................................. IV-27
Tabel 4.21 Matriks Transisi tahun 2013 .......................................................... IV-27 Tabel 4.22 Matriks Transisi tahun 2014 .......................................................... IV-28 Tabel 4.23 Matriks Transisi tahun 2015 .......................................................... IV-28 Tabel 4.24 Matriks Transisi tahun 2016 .......................................................... IV-28 Tabel 4.25 Matriks Transisi tahun 2017 .......................................................... IV-29 Tabel 4.26 Prosess Markov setelah Analisis Sensitivitas ................................ IV-30 Tabel 4.27 Jumlah Kilometer Mengalami Pemeliharaan ................................. IV-30 Tabel 4.28 Kerusakan Lubang Km 144+000 – 144+999 ................................. IV-39 Tabel 4.29 Kerusakan Lubang Km 145+000 – 145+999 ................................. IV-39 Tabel 4.30 Kerusakan Lubang Km 146+000 – 146+999 ................................. IV-40 Tabel 4.31 Kerusakan Lubang Km 147+000 – 147+999 ................................. IV-41 Tabel 4.32 Kerusakan Lubang Km 148+000 – 148+999 ................................. IV-43 Tabel 4.33 Kerusakan Lubang Km 149+000 – 149+999 ................................. IV-45 Tabel 4.34 Kerusakan Lubang Km 150+000 – 150+999 ................................. IV-45 Tabel 4.35 Kerusakan Lubang Km 151+000 – 151+999 ................................. IV-47 Tabel 4.36 Kerusakan Lubang Km 152+000 – 152+999 ................................. IV-47 Tabel 4.37 Kerusakan Lubang Km 153+000 – 153+999 ................................. IV-49 Tabel 4.38 Kerusakan Lubang Km 154+000 – 154+999 ................................. IV-50
Tabel 4.39 Kerusakan Lubang Km 156+000 – 156+999 ................................. IV-50 Tabel 4.40 Tabel Volume Kerusakan Lubang ................................................. IV-52
Tabel 4.41 Tabel Kuantitas untuk 1 Kilometer ................................................ IV-53
Tabel 4.42 Rincian Biaya Patching .................................................................. IV-55 Tabel 4.43 Rincian Biaya Tack Coat ............................................................... IV-56 Tabel 4.44 Rincian Biaya Seal Coat ................................................................ IV-57
Tabel 4.45 Rincian Biaya Lapis Aus AC-WC ................................................. IV-58
Tabel 4.46 Rincian Biaya Aspal ...................................................................... IV-59 Tabel 4.47 Rincian Biaya Marka Putih ............................................................ IV-60 Tabel 4.48 Rincian Biaya Marka Kuning ........................................................ IV-61 Tabel 4.49 Rincian Biaya Pengamanan Lalulintas .......................................... IV-62 Tabel 4.50 Rincian Biaya Patching dan Overlay ............................................. IV-63 Tabel 4.51 Biaya Pemeliharaan ....................................................................... IV-64 Tabel 4.52 Tabel Biaya Pemeliharaan setelah dikalikan inflasi ...................... IV-65 Tabel 4.53 Biaya Pemeliharaan Jasa Marga .................................................... IV-65
DAFTAR PUSTAKA
Boriboonsomsin, Ph.D. , K., & Reza, Ph.D., P.E. , F. (N.D.). Development Of A
Pavement Quality Index For The State Of Ohio.
Eberle, P. D. (2008). Markov Processes. University Of Bonn.
Golroo, A., & Tighe, L. S. (2012). Development Of Pervious Concrete Pavement.
American Society Of Civil Engineers.
Konsultan Statistik. (2009). Uji Normalitas Dengan Kolmogorov Smirnov. Retrieved September 11, 2013, From Konsultan Statistik: Www.Konsultanstatistik.Com Konsultan Statistik. (2009). Uji Normalitas Dengan Skewness Dan Kurtosis. Retrieved September 11, 2013, From Konsultan Statistik: Www.Konsultanstatistik.Com PAMBUDI, T. W. (2012). Estimasi Biaya Pemeliharaan Badan Jalan Tol . Bandung: Institut Teknologi Telkom. Panthi, K. (2009). A Methodological Framework For Modeling. Florida: Florida International University. Patria, B. (2012). Uji Normalitas. Www.Inparametric.Com. Suseno, B. (2011). Uji Kolmogorov-Smirnov. Retrieved Agustus 2013, From Http://Susenobimo.Blogspot.Com Tjan, A., & Pitaloka, D. (2005). FUTURE PREDICTION OF PAVEMENT CONDITION USING MARKOV. Bandung: Parahyangan Catholic University. WSDOT. (2010). STATEWIDE PAVEMENT PERFORMANCE.
