4/22/2013
Civil Engineering Diploma Program Vocational School Gadjah Mada University
Nursyamsu Hidayat, Ph.D.
` ` `
`
Alinemen horisontal/trase jalan merupakan proyeksi sumbu jalan pada bidang horisontal Alinemen horisontal terdiri atas bagian lurus dan bagian lengkung (disebut juga tikungan). Perencanaan geometri pada bagian lengkung dimaksudkan untuk mengimbangi gaya sentrifugal yang diterima oleh kendaraan yang berjalan pada kecepatan VR. Untuk keselamatan pemakai jalan, jarak pandang dan daerah bebas samping jalan harus diperhitungkan. 2
1
4/22/2013
Source: KPMPPD Kab. Jombang, 2011
`
3
F=m.A
◦ m : massa = G/g g
x a:
percepatan sentrifugal = V2/R
G * V2 F= g*R ◦ ◦ ◦ ◦
G: berat kendaraan g: gaya gravitasi bumi V: kecepatan rencana R: jari-jari lengkung lintasan
4
2
4/22/2013
`
Gaya yang mengimbangi gaya sentrifugal: g ban-aspal (Fs) ◦ Gaya g gesek melintang ◦ Komponen berat kendaraan akibat kemiringan melintang permukaan jalan
5
`
`
Gaya gesekan melintang (Fs) adalah besarnya g gesekan y yang g timbul antara ban dan permukaan jalan dalam arah melintang jalan yang berfungsi untuk mengimbangi gaya sentrifugal Perbandingan antara gaya gesekan melintang dan gaya normal yang bekerja disebut koefisien gesekan melintang (f) (f).
6
3
4/22/2013
`
Koefisien gesek melintang maksimum
◦ v < 80 km/jj Æ f = - 0,00065 v + 0,192 ◦ 80 < v < 112 km/j Æf = - 0,00125 v +0,24
7
`
Supe Superelevasi e e as : Kemiringan e ga melintang e ta g ja jalan a pada lengkung horizontal yang bertujuan untuk memperoleh komponen berat kendaraan guna mengimbangi gaya sentrifugal
8
4
4/22/2013
`
ebe apa a te at supe e e as maksimum: a s u Beberapa alternatif superelevasi ◦ ◦ ◦ ◦
Jalan licin, sering hujan, kabut emaks 8 % Jalan di perkotaan, sering macet emaks 4 – 6 % AASHTOemaks 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12 Bina Marga: jalan luar kota emaks 10 %; jalan dalam kota emaks 6 %
9
e = tg α e+f V2 = 1− e*f g * R
Karena nilai e.f kecil, maka diabaikan, so…
V2 e+f = g*R
V2 e+f = 127 R
g = 9.81 m/det2
10
5
4/22/2013
` `
` `
Untuk menyatakan ketajaman lengkung Derajat lengkung adalah besarnya sudut lengkung yang menghasilkan panjang busur 25 m >>R Æ <
>D, dan lengkung semakin tajam
25 * 360° 2πR 1432,39 D= R D=
V2 e+f = 127 R
11
Rmin atau Dmax Æ emax dan fmax
Persamaan untuk Rmin atau Dmax
R min
V2 = 127(e maks + f maks )
D maks =
181913,53(e maks + f maks ) V2 12
6
4/22/2013
13
Source: Sukirman, 1994
VR (km/jam)
120
100
80
60
50
40
30
20
R min (m)
600
370
210
110
80
50
30
15
Source: Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota, 1997
14
7
4/22/2013
` `
`
Pada jalan lurus e ga tu g pada je s lapis ap s keras e as ya g Tergantung jenis yang dipergunakan 2–4%
15
`
`
Lengkung peralihan adalah lengkung yang disisipkan p di antara bagian g lurus jjalan dan bagian lengkung jalan berjari jari tetap R; berfungsi mengantisipasi perubahan alinemen jalan Bentuknya dapat berupa parabola (Clothoid)
16
8
4/22/2013
`
Landai relatif adalah besarnya kelandaian p p akibat p perbedaan elevasi tepi perkerasan sebelah luar sepanjang lengkung peralihan
17
XS X X L
TS
y
P
θS YS
k
spiral p R
SC
θS
RC 18
9
4/22/2013
`
Jika P adalah sembarang titik di sepanjang g g spiral, p , maka koordinat P : lengkung ⎛ L2 ⎞ ⎟ x = L⎜⎜1 − 2 ⎟ 40 R ⎝ ⎠ 2 L y= 6R
` `
L: panjang spiral dari titik awal ke titik P R radius pada titik P
19
`
Jika TS: permulaan bagian spiral dan SC: p peralihan dari bagian g spiral p ke circle ⎛ L2 ⎞ x s = L s ⎜⎜1 − s 2 ⎟⎟ ⎝ 40R c ⎠ L2 ys = s 6R c
20
10
4/22/2013
`
Rumus2 lain: θs = p=
90L s πR c
L2s − R c (1 − cos θs ) 6R c
L3s k = Ls − − R c sin θs 40R c2
21
`
Panjang lengkung peralihan berdasarkan rumus modifikasi Shortt
V3 V*e − 2,727 L s = 0,022 RC C ` ` ` `
Ls: panjang lengkung spiral (m) R i j ib k R: jjari-jari busur li lingkaran, m V: kecepatan rencana (km/jam) C: perubahan percepatan, m/det3 yang bernilai 1-3 m/det3 22
11
4/22/2013
`
Panjang lengkung peralihan berdasarkan waktu tempuh maksimum (3 detik) untuk melintasi lengkung peralihan
Ls = ` ` `
VR *T 3,6
Ls: panjang lengkung spiral (m) VR: kecepatan ecepata rencana e ca a (km/jam) ( /ja ) T: waktu tempuh pada lengkung peralihan = 3 detik
23
`
Panjang lengkung peralihan berdasarkan tingkat g p pencapaian p p perubahan kelandaian
Ls = ` ` `
(e m − e n ) * V 3,6 * re
R
Ls: panjang lengkung spiral (m) VR: kecepatan ecepata rencana e ca a (km/jam) ( /ja ) re = tingkat pencapaian perubh. Kelandaian melintang jalan. Utk VR ≤ 70 km/jam, re maks = 0,035 m/det. Utk VR ≥ 80 km/jam, re maks = 0,025 m/det 24
12
4/22/2013
`
Panjang lengkung peralihan minimum dan p y g diperlukan, p , disediakan superelevasi yang dalam tabel (Cek Tabel II.17 Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota, halaman 30)
25
`
`
`
Superelevasi adalah suatu kemiringan melintang di tikungan yang berfungsi untuk mengimbangi gaya ga a centrifugal centrif gal yang ang diterima kendaraan pada saat berjalan melalui tikungan pada kecepatan rencana (Oglesby, 1999) Diagram superelevasi menggambarkan pencapaian superelevasi dari kemiringan lereng normal hingga mencapai kemiringan superelevasi penuh p Dengan demikian dapat ditentukan bentuk potongan melintang disetiap titik pada suatu tikungan 26
13
4/22/2013
`
Pada jalan raya tanpa median, superelevasi p dilakukan melalui 3 cara: dapat ◦ Sumbu jalan sebagai sumbu putar (dipakai di Indonesia) ◦ Tepi perkerasan dalam sebagai sumbu putar ◦ Tepi perkerasana luar sebagai sumbu putar
27
As jalan sebagai as putar
Tepi luar sebagai as putar Tepi dalam sebagai as putar
28
14
4/22/2013
` ` `
Full Circle (FC) Sp a C c e Sp a (SCS) Spiral-Circle-Spiral Spiral-Spiral (S-S)
29
Gambar Situasi Skala 1:1000
Penentuan Trace Jalan
Penentuan Koordinat PI & PV
Perencanaan Alinyemen Vertikal
Perencanaan Alinyemen Horisontal
Coba Tikungan Full Circle
R > Rmin
Yes
Pakai Tikungan Full Circle
Yes
Pakai Tikungan Spiral – Circle - Spiral
No
Coba Tikungan Spiral – Circle - Spiral No
Lc > 20
No
Pilih Tikungan Spiral - Spiral
Perencanaan Super Elevasi
Perencanaan Pelebaran Perkerasan Pada Tikungan
Perencanaan Kebebasan Samping
Gambar Penampang Melintang Yes
Gambar Perencanaan: Plan Profil Memanjang Penampang Melintang
30
15
4/22/2013
`
Syarat lengkung ini:
g dengan g radius besar ◦ Tikungan ◦ Sudut tangent kecil
`
Bentuk:
PH
β
TC EC M TC
CT
LC RC
½β
½β
RC
31
Q
`
batasan—batasan untuk lengkung FC VR
Rmin
VR
Rmin
120
2500
50
350
100
1500
40
250
80
900
30
130
60
500
20
60
Source: Tabel II.18. Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota, 1997
`
dibawah nilai jari-jari diatas, bentuk tikungan harus SCS atau SS
32
16
4/22/2013
TC = R C * tg 1 2 β
P H
TC
E C = TC * tg 1 4 β β LC = 2πR C 360° LC = 0.01745* β * R C `
dengan:
β EC M
TC
◦ β, sudut tangen dalam derajat
CT
LC RC
½β
½β
RC
Q
33
`
`
Karena lengkung berbentuk busur lingkaran saja, j , maka p pencapaian p superelevasi p didistribusikan pada bagian jalan lurus dan lengkung. Disebut lengkung peralihan fiktif (Ls’) Menurut Bina Marga, 2/3 Ls’ ada dibagian lurus (sebelum TC dan sesudah CT), dan 1/3 Ls’ ada di bagian lengkung
34
17
4/22/2013
TC
TC circle
lurus
lurus
lurus
tepi luar (+)
lurus
emaks
0% enormal (-) A
B
C
D
tepi dalam
2/3Ls’ 1/3Ls’
1/3Ls’ 2/3Ls’
LC
-2%
-2% Pot. A
0% -2% Pot. B
-2%
+2% -2% Pot. C
+emaks -2%
-2% Pot. D
-emaks
35
` ` ` ` ` `
VR = 60 km/jam e maks a s=0 0.10 0 Sudut tikungan = 20 derajat Lebar jalan 2 x 3.75 m tanpa median Kemiringan normal 2% Direncanakan tikungan C-C dengan R = 716 m
36
18
4/22/2013
`
`
Kondisi jenis tikungan ini menuntut adanya lengkung peralihan/transisi/spiral diantara bentuk lurus ke bentuk lengkung lingkaran Keuntungan adanya lengkung peralihan:
◦ Sebuah rute alamiah dan mudah diikuti oleh pengemudi sehingga gaya sentrifugal meningkat atau berkurang secara bertahap seiring kendaraan memasuki dan meninggalkan lengkungan melingkar. ◦ Superelevasi dapat diatur sesuai keinginan dan lebih mudah. ◦ Fleksibilitas dalam pelebaran lengkungan tajam. ◦ Tampilan jalan raya yang lebih baik.
37
` 1.
Menentukan superelevasi desain (jika tidak tersaji tabel) Derajat kelengkungan design
Dd =
1432 , 4 Rd
2. Superelevasi design
− e maks * D d2 2 * e maks * D d ed = + D maks D maks
38
19
4/22/2013
Rumus2 Panjang Ls (Bina Marga, 1997) 1. Berdasarkan antisipasi gaya sentrifugal `
V3 V*e − 2,727 L s = 0,022 RC C Ls: panjang spiral (m) V: kecepatan rencana (km/jam) R: jari-jari (m) C: perubahan kecepatan K: superelevasi 39
2.
Berdasarkan waktu tempuh maksimum di lengkung g gp peralihan
Ls =
VR *T 3,6
T: waktu tempuh pada lengkungan peralihan, 3 detik p , ditetapkan p V: kecepatan rencana (km/jam)
40
20
4/22/2013
3.
Berdasarkan tingkat pencapaian perubahan kelandaian
(e m − e n ) * V
Ls =
R
3,6 * re
V: kecepatan rencana (km/jam) em: superelevasi maksimum en: superelevasi normal re: tingkat pencapaian perubahan kemiringan melintang jalan (%/detik) utk VR ≤ 70 km/jam, re-max = 0.035 %/detik utk VR ≥ 80 km/jam, re-max = 0.025 %/detik
PH
41
β LINGKARAN
TS
E
XS SC k
CS
RC
θS
θC
θS
TS
p’
ST
YS SPIRAL 42
21
4/22/2013
Menentukan Sudut Spiral (θs), sudut circle (θc), g g circle (Lc) dan lengkung
θs =
90L s πR c
θC = β − 2θs ⎛θ ⎞ L C = ⎜ C ⎟πR C ⎝ 180 ⎠ Syarat S-C-S : ` θc > 0° ` Lc > 20 m
43
⎛ ⎛ L 2S X S = L S ⎜⎜ 1 − ⎜⎜ 2 ⎝ 40 R C ⎝ Rumus-rumus tikungan SCS
⎞⎞ ⎟⎟ ⎟ ⎟ ⎠⎠
L 2S YS = 6R C p=
L 2S − R C (1 − cos θ S ) 6R C
L3S k = LS − − R C * sin θ S 40 R C2
T S = (R C + p ) tg t
1
2
β+k
⎛ R +p⎞ ⎟−RC E S = ⎜⎜ C 1 β ⎟ cos 2 ⎝ ⎠
Kontrol perhitungan tikungan SCS: 2Ts > Ltotal
44
22
4/22/2013
CS
SC TS spiral
lurus
ST
circle
spiral
tepi luar (+)
lurus
emaks
0% enormal (-) A
B
C
D
Ls
-2%
tepi dalam
LC
-2% Pot. A
0% -2% Pot. B
-2%
Ls
+2% -2% Pot. C
+emaks -2%
-2% Pot. D
-emaks
45
` ` ` ` ` `
VR: 60 km/jam em: 10%; 0%; en: 2% % β : 20º Lebar jalan: 2 x 3.75 m tanpa median Jalan berbelok ke kanan dengan Rc = 318 m Tugas/PR x Hitunglah data-data tikungan g g tersebut..! x Gambarkan diagram superelevasi..!
46
23
4/22/2013
`
` `
Adalah lengkung busur lingkaran (circle) gg titik SC berimpit p dengan g titik CS sehingga Panjang busur Lc = 0 dan θs = ½ β Rc yang dipilih harus sedemikian sehingga Ls yang dibutuhkan lebih besar daripada Ls yang menghasilkan landai relatif minimum yang disyaratkan.
47
TS
β
YS
Es SC = CS
TS
P
RC
θS RC
θS
ST
P
RC
48
24
4/22/2013
`
` ` `
Rumus-rumus sama dengan SCS, dgn catatan: θc = 0, so β = 2 θs Lc = 0 Lc = 0, so L = 2 Ls
LS =
θR 2πβR ⇒ LS = S 360° 28,648
49
`
Dengan menggunakan harga p* dan k* dari tabel J Barnett untuk Ls = 1,, maka ◦ p = p*. Ls ◦ k = k*. Ls
`
atau dengan rumus:
p=
L 2S − R d (1 − cos θ S ) 6R d
L3S k = LS − − R d * sin i θS 40 R d2
T S = (R d + p ) tg
1
2
β+k
⎛ R +p ⎞ ⎟−Rd E S = ⎜⎜ d 1 β ⎟ cos 2 ⎝ ⎠
50
25
4/22/2013
TS
ST spiral
spiral
lurus
lurus
tepi luar (+)
emaks
0% enormal
(-) A
B
tepi dalam
C D Ls
-2%
-2% Pot. A
0% -2% Pot. B
Ls
-2%
+2% -2% Pot. C
+emaks -2%
-2% Pot. D
-emaks
51
` ` ` ` ` `
VR: 60 km/jam em: 10%; 0%; en: 2% % β : 20º Lebar jalan: 2 x 3.75 m tanpa median Jalan berbelok ke kanan dengan R = 318 m Tugas/PR x Hitunglah data-data tikungan g g tersebut..! x Gambarkan diagram superelevasi..!
52
26
4/22/2013
`
`
Pelebaran perkerasan pada tikungan untuk menghindari kendaraan yang bergerak dari jalan lurus menuju ke tikungan tidak j l l j k ik id k mengalami off tracking (keluar jalur) tepatnya lintasan roda belakang pada saat membelok (Clarkson H.Oglesby,1999). Pada jalan 2 lajur dengan tikungan tajam memerlukan pelebaran utk tujuan: 1. Kecenderungan pengemudi terlempar keluar dari tepi perkerasan 2. Meningkatnya lebar efektif kendaraan karena ban depan dan belakang tidak melintasi satu garis. 3. Pertambahan lebar karena posisi kendaraan yang miring terhadap as jalan ( Mannering, 1990
Pelebaran perkerasan menurut Bina Marga harus mempertimbangkan 1. Kesulitan pengemudi untuk menempatkan kendaraan tetap pada lajurnya 2. Penambahan lebar (ruang) lajur yang dipakai saat kendaraan melakukan gerakan melingkar. Dalam segala hal pelebaran di tikungan harus memenuhi gerak perputaran kendaraan rencana sedemikian sehingga proyeksi kendaraan tetap pada lajurnya 3. Pelebaran di tikungan ditentukan oleh radius belok kendaraan rencana dan besarnya ditetapkan sesuai Tabel II.20 Pelebaran di Tikungan (Tatacara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota, 1997, halaman 33) 4. Pelebaran yang lebih kecil dari 0.6 meter dapat diabaikan 5. Untuk jalan 1 jalur 3 lajur, nilai-nilai dalam Tabel II.20 harus dikalikan 1,5 6. Untuk jalan 1 jalur 4 lajur, nilai-nilai dalam Tabel II.20 harus dikalikan 2.
53
54
27
4/22/2013
Source: TCPGJAK, 1997 55
Source: TCPGJAK, 1997 56
28
4/22/2013
Source: TCPGJAK, 1997 57
Source: TCPGJAK, 1997 58
29
4/22/2013
59
Pelebaran tikungan per Lajur
60
30
4/22/2013
(
)
B = n b + c + (n − 1)Td + Z '
b ' = b + b" b" = R d − R d2 − p 2 Td = R d2 + A(2p + A ) − R d ε = B−W Z = 0.105 *
`
` `
VR Rd
B : Lebar perkerasan di tikungan n : jumlah lajur lintasan b : lebar lintasan kendaraan pada jalan lurus b’: lebar lintasan kendaraan pada tikungan c : kebebasan samping (0,8m) p : jarak antara as roda depan dan belakang Td: lebar melintang akibat tonjolan depan A : tonjolan depan kendaraan Z : lebar tambahan akibat kelainan dalam mengemudi W : lebar perkerasan Ɛ : pelebaran perkerasan Rd: jari-jari rencana 61
Bina Marga, Dep PU. 1997. Tatacara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota Wibowo, S.S., …… Rekayasa Jalan Raya Sukirman, S., 1994. Dasar-dasar Perencanaan Geometrik Jalan, Nova, Bandung
62
31
