PERANCANGAN GEOMETRIK DAN TEBAL PERKERASAN KAKU DENGAN METODE AASHTO 1993 DAN SNI 2003 PADA PROYEK JALAN BEBAS HAMBATAN UNTUK JALAN TOL MEDAN-KUALA NAMU STA.32+000 – 41+000, PROVINSI SUMATERA UTARA
TUGAS AKHIR
Ditulis sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan
oleh MUHAMMAD RICKYANDI GINTING NIM: 1005131015
PROGRAM STUDI TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
i
ABSTRAK PERANCANGAN GEOMETRIK DAN TEBAL PERKERASAN KAKU DENGAN METODE AASHTO 1993 DAN SNI 2003 PADA PROYEK JALAN BEBAS HAMBATAN UNTUK JALAN TOL MEDAN-KUALA NAMU STA.32+000 – 41+000, PROVINSI SUMATERA UTARA Oleh MUHAMMAD RICKYANDI GINTING NIM: 1005131015
Peningkatan jumlah penduduk, mobilitas ekkonomi, dan sosial masyarakat yang terjadi setiap tahunnya merupakan faktor-faktor yang menyebabkan kemacetan lalu lintas. Oleh karena itu, dilakukan upaya pengembangan jalan untuk mengatasi masalah tersebut, salah satunya yaitu dengan pembangunan jalan tol. Aspek geometrik serta ketebalan jalan tol merupakan hal yang mutlak untuk diperhatikan dalam pembangunan suatu jalan tol, di mana keduanya harus memenuhi pedoman standar yang telah ditetapkan. Aspek geometrik yang diamati dalam pembangunan jalan tol MedanKuala Namu yaitu berupa jenis tikungan jalan tol tersebut. Penentuan jenis tikungan dilakukan melalui perhitungan sudut lancip trase jalan tol yang didapatkan dari titik-titik koordinat awal. Sedangkan untuk ketebalan jalan tol tersebut, metode perhitungan yang digunakan yaitu metode SNI dan metode AASHTO berdasarkan jumlah dan jenis kendaraan harian yang lewat di jalan tol tersebut. Hasil yang didapat untuk jenis tikungan pada jalan tol Medan-Kuala Namu yaitu berupa jenis tikungan F-C pada STA.32+800, S-C-S STA.32+440, dan S-S STA.37+650. Berdasarkan survey lalu lintas rata-rata, maka didapatkan ketebalan rigid pavement jalan tol Medan-Kuala Namu sebesar 28 cm (metode SNI) dan 26 cm (metode AASHTO). Dapat disimpulkan bahwa perencanaan jalan tol dengan 4 lajur 2 arah terbagi (4/2D) dinilai cukup memenuhi kapasitas lalu lintas sampai tahun 2020, faktor ini didasarkan atas perkiraan pertumbuhan lalu lintas sebesar 6% setiap tahunnya.
Kata kunci: Geometrik, Rigid pavement
i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah S.W.T. atas berkat, rahmat dan karunia-Nya sehingga penulisa dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Tugas Akhir yang berjudul “PERANCANGAN GEOMETRIK DAN TEBAL PERKERASAN KAKU DENGAN METODE AASHTO 1993 DAN SNI 2003 PADA PROYEK JALAN BEBAS HAMBATAN UNTUK JALAN TOL
MEDAN-KUALA
NAMU
STA.32+000
–
41+000,
PROVINSI
SUMATERA UTARA” ini merupakan satu syarat yang harus dilaksanakan untuk meraih gelar Sarjan Sains Terapan, Pendidikan Program Studi Teknik Perancangan Jalan dan Jembatan Diploma IV Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi kendala, namun berkat dari biimbingan dari berbagai pihak, maka Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahrudin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Amrizal, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi DIV TPJJ. 4. Bapak Ir.M.Koster Silaen, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir dan Wali Kelas TPJJ 8-A. 5. Bapak Drs. Edi Usman, M.T., selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir. 6. Seluruh Dosen dan Pegawai Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. 7. Seluruh staf dan bagian di Satuan Kerja Pelakasanaan Jalan Bebas Hambatan Medan-Kuala Namu. 8. Seluruh staf dan bagian di Konsultan Supervisi PT. Bina Karya. 9. Orangtua dan keluarga yang telah memberikan dukungan baik secara moral maupun materil
i
10. Semua pihak yang telah membantu penulis, yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 11. Seluruh teman-teman mahasiswa TPJJ Angkatan 2010 atas kerjasama, dukungan dan semangatnya yang telah diberikan kepada penulisan dalam penyusunan Tugas Akhir. Penulis sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini. Namun, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna . Untuk itu, penulis menerima dengan terbuka segala masukan, kritik, dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini berguna dan bermanfaat bagi siapa saja yang membaca.
Medan, 20 September 2014 penulis,
MUHAMMAD RICKYANDI GINTING NIM: 1005131015
i
DAFTAR ISI
halaman ABSTRAK ................................................................................................................. i PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR .................................................... ii KATA PENGANTAR ............................................................................................. iii DAFTAR ISI............................................................................................................. v DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................... xi DAFTAR RUMUS ................................................................................................ xiii BAB I.
PENDAHULUAN A. Latar Belakang ..................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah ................................................................................ 1 C. Batasan Masalah .................................................................................. 2 D. Maksud dan Tujuan ............................................................................. 2 E. Lokasi Studi .......................................................................................... 3
BAB II. STUDI PUSTAKA A. Landasan Teori .................................................................................... 4 1. Pengertian Umum ........................................................................... 4 2. Pengaruh Tol terhadap Volume Lalu Lintas ................................... 5 3. Kebutuhan Lajur ............................................................................. 6 4. Bangunan Pelengkap ....................................................................... 6 B. Standar Perencanaan ............................................................................ 7 1. Aspek Lalu Lintas ........................................................................... 7 a. Kapasitas Jalan Tol ..................................................................... 7 b. Volume Lalu Lintas Rencana .................................................... 10 c. Kinerja/Performansi Arus Lalu Lintas ..................................... 10 d. Kecepatan Rencana ................................................................... 11 2. Aspek Geometrik Jalan Tol .......................................................... 11 a. Perencanaan Trase .................................................................... 11 b. Alinyemen Horisontal .............................................................. 11 i
c. Superelevasi ............................................................................. 24 d. Jarak Pandang ........................................................................... 25 e. Alinyemen Vertikal .................................................................. 27 f. Tipe Jalan Bebas Hambatan ..................................................... 32 g. Lebar Lajur dan Bahu Jalan ..................................................... 33 h. Pengaman Tepi ......................................................................... 34 3. Aspek Struktural Perkerasan ......................................................... 34 a. Metode Perencanaan Struktur Perkerasan ................................ 34 b. Jenis Konstruksi Perkerasan Jalan............................................. 37 c. Metode Perhitungan Tebal Perkerasan Beton Semen .............. 38 1) Perencanaan Perkerasan dengan Metode SNI ........................ 38 a) Prosedur Perencanaan ....................................................... 38 b) Perencanaan Tebal Pelat ................................................... 39 c) Persyaratan Teknis ............................................................ 39 (1) Tanah Dasar ............................................................... 39 (2) Pondasi Bawah ........................................................... 39 (3) Lalu-Lintas .................................................................. 41 (4) Lajur Rencana dan Koefisien Distribusi .................... 41 (5) Umur Rencana ............................................................ 42 (6) Pertumbuhan Lalu-Lintas ........................................... 42 (7) Lalu-Lintas Rencana .................................................. 43
2) Perencanaan Perekerasan dengan Metode AASTHO 1993 .... 53 a) Rumus AASHTO 1993 untuk Jalan Tol ........................... 54 b) Vehicle Damage Factor (VDF) .......................................... 55 BAB III. METODOLOGI A. Garis Besar Langkah Kerja ................................................................ 56 B. Pengumpulan Data ............................................................................. 58 C. Pengolahan Data ................................................................................ 59 1. Analisis Data ................................................................................. 59 2. Perencanaan Jalan Tol Medan-Kuala Namu ................................. 60 3. Gambar Rencana ........................................................................... 60 4. Simpulan Hasil Perencanaan Jalan Tol ......................................... 60 i
BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN A. Volume Lalu Lintas Awal ................................................................ 61 B. Prediksi Pertumbuhan Lalu Lintas ................................................... 61 1. Analisa Kapasitas ....................................................................... 62 2. Analisa Volume Jam Rencana (VJR) .......................................... 63 3. Derajat Kejenuhan ...................................................................... 65 C. Perhitungan Geometrik ..................................................................... 67 1. Alinyemen Horisontal ................................................................ 67 2. Alinyemen Vertikal .................................................................... 73 D. Perhitungan Tebal Perkerasan .......................................................... 96 1. Metode SNI 2003 ....................................................................... 96 2. Metode AASHTO 1993 ............................................................ 101 BAB V. PENUTUP A. Simpulan ......................................................................................... 106 B. Saran ............................................................................................... 106 DAFTAR KEPUSTAKAAN LAMPIRAN
i
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar Alinyemen Horisontal STA.32+000 – 41+000
Lampiran 2
Grafik CBR Tanah dasar rencana dan efektif untuk perkerasan beton
Lampiran 3
Diagram Analisis Fatik dan Erosi
Lampiran 4
Formulir asistensi bimbingan dan lain lain
i
&
Vertikal
Jalan
Tol
DAFTAR GAMBAR
halaman Gambar 1.1.
Peta lokasi proyek jalan tol Medan-Kuala Namu ........................... 3
Gambar 2.1
Tikungan bentuk full circle ........................................................... 19
Gambar 2.2
Sketsa tikungan spiral-circle-spiral .............................................. 20
Gambar 2.3
Sketsa tikungan spiral- spiral ....................................................... 21
Gambar 2.4
Diagram superelevasi pada tikungan F-C ..................................... 24
Gambar 2.5
Diagram superelevasi pada tikungan S-C-S ................................. 24
Gambar 2.6
Diagram superelevasi pada tikungan S-S ..................................... 25
Gambar 2.7
Lengkung vertical cembung .......................................................... 27
Gambar 2.8
Lengkung vertical cekung ............................................................. 28
Gambar 2.9
Jarak pandang henti lebih kecil dari panjang lengkung vertikal cembung ........................................................................................ 29
Gambar 2.10 Jarak pandang henti lebih besar dari panjang lengkung vertikal cembung ........................................................................................ 29 Gambar 2.11 Panjang lengkung vertical cembung berdasarkan jarak pandang henti............................................................................................... 30 Gambar 2.12 Panjang lengkung vertical cekung berdasarkan jarak pandang henti............................................................................................... 32 Gambar 2.13 Konstruksi lapisan perkerasan kaku .............................................. 37 Gambar 2.14 Konstruksi lapisan perkerasan komposit....................................... 38 Gambar 2.15 Tebal pondasi bawah minimum untuk perkerasan beton .............. 38 Gambar 2.16 CBR Tanah dasar efektif dan tebal pondasi bawah ...................... 40 Gambar 2.17 Sistem perencanaan perkerasan beton semen ............................... 44
i
Gambar 2.18 Analisis fatik dan beban repetisi izin berdasarkan rasio tegangan, dengan /tanpa bahu beton.............................................................. 51 Gambar 2.19 Analisis erosi dan jumlah repetisi beban izin, berdasarkan faktor erosi, tanpa bahu beton ................................................................. 52 Gambar 3.1
Bagan alir perencanaan jalan tol Medan-Kuala Namu ................. 57
Gambar 4.1
Diagram perhitungan pertumbuhan lalu lintas .............................. 62
Gambar 4.2
Tebal plat beton hasil perhitungan metode SNI .......................... 100
Gambar 4.3
Tebal plat beton hasil perhitungan metode AASHTO ................ 105
i
DAFTAR TABEL
halaman Tabel 2.1
Jumlah lajur berdasarkan arus lalu lintas......................................... 6
Tabel 2.2
Nilai ekivalen mobil penumpang (emp) .......................................... 8
Tabel 2.3
Kapasitas dasar jalan tol terbagi ...................................................... 9
Tabel 2.4
Kapasitas dasar jalan tol tak terbagi ................................................ 9
Tabel 2.5
Faktor penyesuaian kapasitas akibat lebar jalur lalu lintas jalan tol (FCW) ............................................................................................... 9
Tabel 2.6
Faktor penyesuaian kapasitas akibat pemisahan arah (FCSP) ....... 10
Tabel 2.7
Kecepatan rencana (VR) ............................................................... 11
Tabel 2.8
Superelevasi maksimum berdasarkan tata guna lahan dan iklim . 13
Tabel 2.9
Koefisien geser maksimum berdasarkan VR ................................ 13
Tabel 2.10 Panjang jari-jari minimum (dibulatkan) ....................................... 13 Tabel 2.11 Ls minimum berdasarkan waktu perjalan..................................... 15 Tabel 2.12 Ls min berdasarkan tingkat perubahan kelandaian melintang jalan ............................................................................................... 16 Tabel 2.13 Ls min berdasarkan antisipasi gaya sentrifugal ............................ 17 Tabel 2.14 Tingkat perubahan kelandaian melintang maksimum ................... 18 Tabel 2.15 Nilai p* dan k* .............................................................................. 23 Tabel 2.16 Jarak pandang henti minimum....................................................... 26 Tabel 2.17 Jarak pandang henti minimum dengan kelandaian ........................ 26 Tabel 2.18 Panjang lengkung vertikal cembung berdasarkan jarak pandang henti ............................................................................................... 29 Tabel 2.19 Panjang lengkung vertikal cekung berdasarkan jarak pandang henti ............................................................................................... 31 Tabel 2.20 Lebar bahu jalan ............................................................................ 33
i
Tabel 2.21 Jumlah lajur berdasarkan lebar perkerasan dan koefisien distribusi (C) kendaraan niaga pada lajur rencana ........................ 41 Tabel 2.22 Faktor pertumbuhan lalu-lintas (R) ............................................... 42 Table 2.23 Faktor keamanan beban ................................................................. 43 Tabel 2.24 Tegangan ekivalen dan faktor erosi untuk perkerasan tanpa bahu beton .............................................................................................. 45 Tabel 2.25 Tegangan ekivalen dan faktor erosi untuk perkerasan dengan bahu beton ..................................................................................... 48 Tabel 2.26 Interval reliability .......................................................................... 53 Tabel 2.27 Standar deviasi ................................................................................ 54 Tabel 2.28 Parameter R, ZR, So ....................................................................... 54 Tabel 4.1
Potensi Arus Lalu Lintas Medan-Tebing Tinggi Tahun 2012....... 61
Tabel 4.2
Pertumbuhan LHR Kendaraan Jalan Medan-Tebing Tinggi ......... 62
Tabel 4.3
Volume lalu lintas Jalan Medan-Tebing Tinggi Tahun 2012 ........ 63
Tabel 4.4
Volume Lalu Lintas (smp/hari) ..................................................... 64
Tabel 4.5
Volume Jam Rencana Jalan Medan-Tebing Tinggi (smp/jam) ..... 64
Tabel 4.6
Analisis Derajat Kejenuhan Jalan Medan-Tebing Tinggi ............. 65
Tabel 4.7
Perhitungan Sudut Lancip (∝) ....................................................... 67
Tabel 4.8
Data elevasi tanah asli dan tanah rencana ..................................... 73
Tabel 4.9
Hasil perhitungan alinyemen vertikal ............................................ 77
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Ev ..................................................................... 95 Tabel 4.11 Perhitungan Beban Sumbu untuk Setiap Kendaraan ..................... 96 Tabel 4.12 Perhitungan Repetisi yang Terjadi Pada Sumbu Kendaraan ......... 98 Tabel 4.13 Perhitungan Analisis Fatik dan Analisis Erosi Tebal Plat 270 mm... ....................................................................................................... 99 Tabel 4.14 Perhitungan Analisis Fatik dan Analisis Erosi Tebal Plat 280 mm ..................................................................................................... 100
i
DAFTAR RUMUS
halaman C = Co x FCw x FCsp ............................................................................................. 8 K
VJR =VLHR × 100 ................................................................................................................................ 1 0 DS = Q/C ............................................................................................................. 10 Rmin = Ls =
Ls = Ls = Ls =
VR 2
(
VR
3,6
........................................................................................ 12
T ............................................................................................................. 15
em -en 100
3,6re
,
)
VR
...................................................................................................... 15
!" ........................................................................................................ #.%
(wn1 )ed ∆
16
(bw) ................................................................................................ 17
T = Rc⋅tan(∆/2) ..................................................................................................... 19 E =T⋅tan(∆/4) ........................................................................................................ 19 Lc = ∆⋅(2⋅π ⋅Rc) /360 ............................................................................................ 19 TS = [(RC + p).tan(Δ/2)] + k ............................................................................... 20 LC =
Δ* +,
. (2π.Rc) .................................................................................................. 20
XC = -Ls − 6s =
90 x Ls πRc
12 3
.#4 3
5 ............................................................................................. 20
........................................................................................................... 20
i
∆c = ∆- 26s ............................................................................................................ 20 ES =
#4 9
*:; Δ/
- RC................................................................................................. 20
Lt = (2.LS) + LC ≤ 2.TS.......................................................................................... 20 YC =
12 3
............................................................................................................. 20
,.#4
k = Xc – R.sin6s .................................................................................................... 20 p = Yc – Rc(1-cos6s)............................................................................................. 20 Ls = (2.π.R.6s)/180............................................................................................... 21 TS = [(RC + p).tanΔ/2] + k ................................................................................... 21 ES = [(RC + p).secΔ/2] + k .................................................................................. 21 Lt = (2.LS) + LC, dengan Lc = 0, Lt = 2.Ls............................................................ 21 p = Ls2 / 6.Rc (1 – cos 6s) ..................................................................................... 21 +
k = Ls – {(Ls). .Rc2} – Rc.sin6s ......................................................................... 21 A = g1− g2 ............................................................................................................. 27 Ev = (A⋅Lv)/800 .................................................................................................... 27 L=
=>3
............................................................................................................. 28
,?@
L = 2S −
=
...................................................................................................... 28
+,?>
........................................................................................................ 30
=>3
L=
L = 2S − R=
(
,?@
=
B)C! D B
+,?>
.............................................................................................. 30
................................................................................................... 42
JSKN = JSKNH x 365 x R x C ............................................................................. 43
i
∆PSI log10 Sc' .Cd × D0,75 −1,132 4,5 −1,5 + (4,22− 0,32. pt )× log10 log10 W18 = Z R .S o + 7,35 log10 (D +1) − 0,06 + 7 ....... 0,75 1,624×10 18,42 1+ × × − 215 , 63 J D (D +1)8,46 (Ec : k )0,25
[
Sumbu Tunggal = E
Beban satu sumbu tunggal dalam Kg 4
Beban Ganda = 0,086 E
F
8160
i
53
.................................. 55
Beban satu sumbu tunggal dalam Kg 4 8160
]
F
............................ 55
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Dalam pengerjaan tugas akhir ini, diambil judul tentang “Perancangan Geometrik dan Tebal Perkerasan Kaku dengan Metode AASHTO 1993 dan SNI 2003 Proyek Jalan Bebas Hambatana Untuk Jalan Tol Medan-Kuala Namu STA.32+000 - 41+000”. Pembangunan prasarana tersebut merupakan salah satu bentuk
pembangunan
nasional
yang dilakukan
oleh
pemerintah
untuk
kesejahteraan masyarakat (pengguna jalan). Pembangunan jalan pada lokasi terebut secara khusus dimaksudkan untuk mobilisasi lalu lintas daerah Lubuk Pakam menuju Bandara Udara Internasional Kuala Namu dan sebaliknya dan juga agar masyarakat dapat meminimalisasikan waktu tempuh menuju bandara Kuala Namu. Secara umum direncanakan untuk melakukan pengembangan jalan dan mengatasi kemacetan lalu lintas, akibat jumlah penduduk, mobilitas ekonomi, dan sosial masyarakat yang bertambah setiap tahunnya. Pembangunan jalan tol Medan-Kuala Namu yang berdomisili di daerah Lubuk Pakam diharapkan mampu menjadi solusi waktu dan kenyamanan lalu lintas daerah Lubuk Pakam-Kuala Namu dan sekitarnya, sehingga mobilitas masyarakat dapat berjalan lebih baik.
B. Rumusan Masalah Dengan berpedoman pada latar belakang di atas, penulis ingin meninjau segi teknis yaitu bagaimana melakukan perencanaan struktur jalan dengan hal-hal sebagai berikut: 1. Merencanakan bentuk geometrik yang ekonomis dan nyaman sesuai dengan kondisi dan kebutuhan. 2. Berapa ketebalan perkerasan kaku yang diperlukan untuk kontruksi jalan tol tersebut selama umur rencana 20 tahun mendatang? i
3. Bagaimana gambar detail rencana jalan tol? C. Batasan Masalah Mengingat dengan adanya keterbatasan yang kita bahas, sehingga pembahasan yang lebih rinci pada proyek ini sebagai berikut: 1. Perencanaan yang dilakukan meliputi perencanaan geometric dan tebal perkerasan. 2. Perencanaan Geometrik (horisontal dan vertikal) mengacu pada Perencanaan Geometrik Jalan Bebas Hambatan untuk Jalan Tol No. 007/T/BM/2009 DPU Direktorat Jenderal Bina Marga. 3. Perhitungan tebal perkerasan menggunakan metode AASHTO 1993 dan SNI 2003.
D. Maksud dan Tujuan Berdasarkan pada perumusan masalah di atas, maka maksud dan tujuan ini adalah: 1. Mahasiswa dapat mengetahui perencanaan perkerasan jalan dengan menggunakan perkerasan rigid pavement. 2. Menghitung tebal perkerasan pada konstruksi yang diperlukan untuk umur rencana 20 tahun. 3. Merencanakan bentuk geometrik untuk jalan tol Medan-Kuala Namu.
i
E. Lokasi Studi
Gambar 1.1. Peta lokasi proyek jalan tol Medan-Kuala Namu
Menurut peta lokasi, proyek Pembangunan Jalan Tol Medan-Kuala Namu ini dimulai dari Kota Tebing Tinggi dan melanjutkan pembangunan jalan tol Balmera di Tanjung Morawa untuk menuju Bandar Udara Internasional Kuala Namu. Jalan tol yang akan baru dibangun ditunjukkan oleh garis warna biru dan jalan tol lama ditunjukkan oleh garis warna merah.
i 0
