PENGARUH BEBAN BERLEBIH TERHADAP TEBAL PERKERASAN KAKU METODE DEPKIMPRASWIL 2003

Reka Racana Jurnal Online Institut Teknologi Nasional

Jurusan Sipil Itenas | No.x | Vol.xx Agustus 2014

PENGARUH BEBAN BERLEBIH TERHADAP TEBAL PERKERASAN KAKU METODE DEPKIMPRASWIL 2003 MUHAMAD IQBAL1, DWI PRASETYANTO.2 1

Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan (Institut Teknologi Nasional) 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan (Institut Teknologi Nasional) e-mail: [email protected]

ABSTRAK Jalan Pantai Utara merupakan jalan penghubung antar provinsi di Pulau Jawa mulai dari Sumatera, Jawa sampai Bali. Jalan Pantai Utara umumnya menggunakan jenis perkerasan kaku, jenis ini dipilih karena perkerasan kaku cocok digunakan untuk jalan dengan volume lalu-lintas yang tinggi serta didominasi oleh kendaraan berat. Kelebihan muatan pada jalan Pantai Utara berdampak terhadap kondisi fisik jalan, semakin besar beban kendaraan yang melintas akan semakin tebal perkerasan yang dibutuhkan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui besar tebal perkerasan kaku yang dibutuhkan akibat beban berlebih. Metode yang digunakan adalah metode Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah 2003 (Depkimpraswil 2003). Untuk mengetahui tebal perkerasan akibat beban berlebih dilakukan simulasi beban kendaraan, beban kendaraan naik bertahap setiap 25% hingga mencapai 100%. Hasil yang didapat memperlihatkan tebal perkerasan kaku akibat beban berlebih mengalami kenaikan sebesar 2 cm - 5 cm. Kata Kunci :Beban Berlebih, Perkerasan Kaku, Depkimpraswil 2003. ABSTRACT Pantai Utara Road is a connector road between the province in Java island start from Sumatra, Java until Bali. Commonly The edge of pantai utara used the type of rigid pavement, this type have been chosen because the rigid pavement is good for the road with high traffic volume and dominated by heavy vehicle. Over load is a common problem in the edge of Pantai Utara. It will affects for the physical condition of the road. The greater load of the vehicle that passed, it will be required the thickness of pavement. This research was intended to know how much of the required rigid pavement thickness due to excessive load. The method of this research is ministry of settlements and regional infrastructure 2003 (Depkimpraswil 2003). To know the rigid pavement thickness by simulate the vehicle load which rise gradually every 25% until 100%.The results showed that the rigid pavement thickness increased by 2 cm - 5 cm. Keywords: Over Load, Rigid Pavement, Depkimpraswil 2003.

Reka Racana - 1

Muhamad Iqbal, Dwi Prasetyanto

1. PENDAHULUAN Jalan Pantura merupakan jalan yang menghubungkan antar provinsi dan antar kota, mulai dari provinsi Banten, DKI Jakarta, Jawa Barat, Jawa Tengah sampai Jawa Timur. Keberadaan jalan ini sangat penting karena merupakan akses utama lalu-lintas sebagai jalan penghubung antar provinsi. Jalan Pantura memberikan sumbangan yang tinggi terhadap perkembangan ekonomi di wilayah provinsi dan kota-kota di sekitarnya, ini disebabkan pendistribusian atau pengiriman barang kedaerah-daerah melalui jalan ini. Perkembangan ekonomi tersebut diikuti dengan pertumbuhan lalu-lintas yang terjadi di ruas jalan Pantura, baik dari jumlah kendaraan yang melewati jalan ini sampai beban kendaraan yang diangkut melebihi batas muatan sumbu terberat khususnya kendaraan berat. Kelebihan muatan saat ini menjadi pembicaraan yang hangat di Indonesia, dimana dampak dari kelebihan muatan yaitu kondisi fisik jalan khususnya pada perkerasan kaku, mulai dari jalan yang cepat berlubang sampai pada berkurangnya umur rencana jalan. Sebagian besar kerusakan yang terjadi pada perkerasan kaku ternyata diakibatkan oleh berlebihnya muatan yang melewati jalan tersebut, sehingga jalan tidak mampu lagi untuk menahan beban yang melintas diatasnya. Semakin besar beban kendaraan yang lewat diatasnya maka tebal perkerasan yang dibutuhkanpun menjadi semakin tebal. Untuk mengetahui seberapa besar kenaikan atau pertambahan tebal perkerasan kaku akibat beban berlebih (over load) maka dilakukan penelitian, adapun penelitian yang digunakan yaitu mengacu pada peraturan Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah 2003 (Depkimpraswil 2003) tentang perencanaan perkerasan jalan beton semen untuk merancang tebal perkerasan kaku dimana Depkimpraswil 2003 merupakan adopsi dari AUSTROAD 1992. Ruas jalan yang ditunjau yaitu mulai dari batas Kab. Indramayu / Cirebon (cadangpinggan) sampai batas kota Palimanan Cirebon Jawa Barat (Sta 34+500 sampai Sta 36+500). Lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1. Data yang digunakan dalam studi ini adalah data sekunder sumber PT. Seecons berupa data LHR dan CBR tanah dasar, sedangkan data asumsi berupa kuat lentur beton, umur rencana, dan pertumbuhan lalu lintas.

Gambar 1 Lokasi penelitian

Reka Racana - 2

Pengaruh Beban Berlebih Terhadap Tebal Perkerasan Kaku Metode Depkimpraswil 2003

2. TINJAUAN PUSTAKA Perkerasan jalan merupakan lapisan yang terletak diantara lapisan tanah dasar dan roda kendaraan, sehingga lapisan ini berhubungan langsung dengan roda kendaraan.Lapis perkerasan ini berfungsi memberikan pelayanan terhadap lalu lintas dan menerima beban repetisi lalu lintas setiap harinya.Lapis perkerasan yang paling atas disebut lapis permukaan yang mana pada lapisan ini kontak langsung dengan roda kendaraan dan lingkungan, sehingga biasanya lapisan ini lebih cepat rusak terutama akibat air dan beban kendaraan. Perkerasan kaku (Rigid Pavement), yaitu perkerasan yang menggunakan semen portland (portland cement) sebagai bahan pengikat (Sukirman, S.). Pelat beton dengan tulangan maupun tanpa tulangan diletakkan diatas tanah dasar dengan atau tanpa lapisan pondasi bawah.Beban lalu lintas sebagian besar dipikul oleh pelat beton. Perkerasan kaku atau beton semen dibedakan menjadi 4 jenis, yaitu : a) Perkerasan beton semen bersambung tanpa tulangan (Jointed Unreinforced Concrete Pavement) b) Perkerasan beton semen bersambung dengan tulangan (Jointed Reinforced Concrete Pavement) c) Perkerasan beton semen menerus dengan tulangan (Continuously Reinforced Concrete Pavement) d) Perkerasan beton semen pra-tegang (Pre-stressed Concrete Pavement) 2.1 Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku Menggunakan Metode Depkimpraswil 2003 Metode ini dimaksudkan untuk merencanakan perkerasan beton semen dimana jalan tersebut memiliki fungsi untuk melayani lalu lintas dari jumlah sumbu kendaraan niaga.Perencanaan perkerasan kaku didasarkan pada tanah dasar, pondasi bawah, lalu lintas, umur rencana, pertumbuhan lalu lintaslalu lintas rencana, faktor keamanan beban, bahu jalan dan kekuatan beton itu sendiri. 2.2 Pehitungan Lalu lintas Rencana Lalu-lintas rencana adalah jumlah kumulatif sumbu kendaraan niaga pada lajur rencana selama umur rencana, meliputi proporsi sumbu serta distribusi beban pada setiap jenis sumbu kendaraan. Jumlah sumbu kendaraan niaga selama umur rencana dihitung dengan Rumus 1 : JSKN = JSKNH x 365 x R x C …………………………………....… (1) Dengan : JSKN = Jumlah sumbu total kendaraan niaga selama umur rencana. JSKNH = Jumlah total sumbu kendaraan niaga perbhari pada saat jalan dibuka. R = Faktor pertumbuhan Lalu lintas C = Koefisien distribusi kendaraan 2.3 Menentukan Tebal Pondasi Bawah dan CBR Tanah Dasar Efektif Untuk menentukan tebal pondasi bawah yaitu dengan menghubungkan antara jumlah repetisi sumbu (JSKN) dengan CBR tanah dasar rencana.Menentukan CBR tanah dasar efektif merupakan hubungan antara CBR tanah dasar rencana (%) dengan tebal pondasi bawah minimum. 2.4 Menaksir Tebal Pelat Beton Menaksir tebal pelat beton diperoleh dari hubungan repetisi yang terjadi (JSKN) dengan CBR effektif. Grafik yang digunakan merupakan grafik perencanaan, fcf = 4,25 MPa, lalu lintas luar kota, dengan ruji, FKB = 1,2 dengan tebal pelat beton minimal adalah 150 mm.

Reka Racana - 3


2.5 Menentukan Tegangan Ekivalen dan Faktor Erosi Menentukan tegangan ekivalen (TE) dan faktor erosi (FE) diperoleh dari tabel TE dan FE untuk perkerasan tanpa bahu beton maupun dengan bahu beton yaitu hubungan antara tebal pelat beton dengan CBR efektif tanah dasar (%). 3. ISI DAN PEMBAHASAN 3.1 Diagram Alir Penelitian Tahapan penelitian yang dilakukan disampaikan dalam bagan alir pada Gambar 2. Pada bagan alir tersebut dijelaskan bahwa metode penelitian diawali dengan mengidentifikasi masalah, dimana masalah yang akan diidentifikasi yaitu pengaruh beban berlebih yang berdampak pada tebal perkerasan kaku. Studi pustaka merupakan cara untuk menelusuri pustaka yang relevan sebagai landasan teori yang sesuai dengan tujuan penelitian yaitu seberapa besar tebal perkerasankaku yang dibutuh akibat beban berlebih. Dalam perencanaan tebal perkerasan kaku data yang digunakan berupa data sekunder dan data asumsi. Mulai

Identifikasi Masalah dan Penentuan Topik Penelitian

Studi Pustaka

Data Sekunder : Data lalu lintas, CBR Data Asumsi : Pertumbuhan lalu lintas, Umur rencana, Kuat lentur beton

Perencanaan Tebal Perkerasan Kaku Beban MSM dengan Metode Depkimpraswil, 2003

Perhitungan Tebal Perkerasan Kaku Beban Berlebih dengan Metode Depkimpraswil, 2003 Pembahasan Analisis

Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar 2 Diagram Alir Penelitian

Reka Racana - 4


3.2 Diagram Alir Perencanaan Beton Semen Tahapan perencanaan tebal perkerasan beton semen ditunjukkan pada Gambar 3 dalam perencanaan tebal perkerasan beton semen ini mengacu pada peraturan Depkimpraswil 2003 sebagai mana yang telah dijelaskan sebelumnya. Penilaian CBR Tanah Dasar Perkiraan distribusi sumbu kendaraan niaga dan distribusi tipe/ beban sumbu

Pilih tipe sambungan

Pilih jenis dan tebal pondasi bawah

Pilih faktor keamanan beban (FKB)

Tentukan nilai CBR efektif rencana

Perkiraan tebal pelat beton

Tentukan repetisi ijin untuk setiap sumbu

Tentukan faktor rasio tegangan

Hitung kumulatif kerusakan erosi setiap sumbu

Tentukan repetisi ijin untuk setiap sumbu

=

Apakah kerusakan erosi > 100%

Pilih kuat tarik lentur atau kuat tekan beton pada umur 28 hari

Tentukan tegangan ekivalen setiap jenis sumbu

Tentukan faktor erosi untuk setiap sumbu

Ya

Pilih bahu beton atau bukan beton

Hitung kumulatif kerusakan fatik setiap sumbu

Tidak

=

Tidak

Repetisi yang terjadi Repetisi ijin

Apakah kerusakan fatik > 100%

Tebal Rencana Gambar 3 Bagan Alir Perkerasan Beton Semen Depkimpraswil 2003 Reka Racana - 5

Ya


3.3 Data Lalulintas Harian Rata-rata Data sekunder lalulintas harian rata-rata pada tahun 2013 ruas jalan Kab.Indramayu – Batas Kota Palimanan Cirebon Jawa Barat dipaparkan dalam bentuk Tabel 1. Tabel 1 Lalulintas Harian Rata-Rata Jenis Kendaraan LHR (Kend/Hari/2 Jalur) Golongan 2 4668 Golongan 3 5564 Golongan 4 3180 Golongan 5a 816 Golongan 5b 248 Golongan 6 4010 Golongan 7a 671 Golongan 7b 37 Golongan 7c 98

3.4 Faktor Pertumbuhan Lalu-lintas Faktor pertumbuhan lalu lintas dengan asumsi nilai pertumbuhan lalu lintas sebesar 5% per tahun dan umur rencana selama 20 tahun dihitung menggunakan rumus : UR

(1+i) -1 i (1+5%)20 -1 R= = 33,07 5% R=

3.5 Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga (JSKN) Contoh perhitungan jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKNrencana) selama umur rencana 20 tahun. JSKN = 365 x JSKNH x R = 365 x 19257 x 33,07 = 232.442.582 Lintasan sumbu/ UR dimana JSKNH merupakan total jumlah sumbu per kendaraan. JSKNrencana = JSKN x C = 232.442.582 x 0,45 = 104.599.162 Lintasan sumbu/ UR/ 2 Lajur 3.6 Perhitungan Repetisi Sumbu Perhitungan repetisi sumbu yang terjadi yaitu jumlah sumbu dikali faktor pertumbuhan lalulintas (R) dikali koefisien distribusi (C) dikali 365 (jumlah hari dalam 1 tahun) yang selengkapnya ditunjukan pada Tabel 2. Jenis sumbu (1) STRT

STRG STdRG STrRG

Beban sumbu Jumlah Lalu-lintas Repetisi yang (ton) sumbu rencana terjadi (2) (3) (4) (7)=365*(3)*R*C 6 135 104.599.162 733.286 5 4681 104.599.162 25.426.010 4 248 104.599.162 1.347.073 2 3996 104.599.162 21.705.263 10 4121 104.599.162 22.384.231 5 248 104.599.162 1.347.073 4 816 104.599.162 4.432.306 3 3180 104.599.162 17.272.957 10 196 104.599.162 1.064.623 9 1342 104.599.162 7.289.405 10 294 104.599.162 1.596.934 Total 104.599.162 Tabel 2 Perhitungan Repetisi Sumbu Rencana

Reka Racana - 6


3.7 Beban Kendaraan Beban kendaraan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu mengacu pada peraturan Direktorat Jendral Perhubungan Darat 2008, adapun distribusi beban kendaraan ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4 Konfigurasi Beban Sumbu

3.8 Perhitungan Tebal Pelat Beton Tebal pondasi bawah minimum didapat dari grafik hubungan antara JSKNrencana dengan CBR tanah dasar rencana dan diperoleh pondasi bawah menggunakan 125 mm CBK (Campuran Beton Kurus), dan CBR tanah dasar efektif didapat dari grafik hubungan antara CBR tanah dasar rencana (%) dengan pondasi bawah, maka diperoleh CBR tanah dasar efektif sebesar 40%. 3.9 Analisa Fatik dan Erosi Persen rusak fatik yaitu perbandingan antara repetisi yang terjadi dengan repetisi ijin untuk persen fatik, dan persen rusak erosi yaitu perbandingan antara repetisi yang terjadi dengan repetisi ijin untuk persen erosi.Selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 5. Pada perhitungan Analisa Erosi STRG dengan beban rencana per roda (kN) sebagai berikut : Persen Rusak (100%) = =

Repetisi yang terjadi Repetisi ijin 22.384.231 40000000

= 55,96

Reka Racana - 7


Tabel 5 Analisa Rusak Fatik dan Erosi Jenis sumbu

Beban Rencana per Roda (kN)

Repetisi yang terjadi

Faktor Tegangan dan Erosi

Repetisi Ijin

(1)

(4)

(5)

(6)

(7)

733.286 25.426.010 1.347.073 21.705.263 22.384.231 1.347.073 4.432.306 17.272.957 1.064.623 7.289.405

TE = 0,886 FRT = 0,222 FE = 1,777

STdRG

33 27,5 22 11 27,5 13,8 11 8,3 13,8 12,4

STrRG

9,2

STRT

STRG

TE = 1,310 FRT = 0,327 FE = 2,387

TE = 1,093 FRT = 0,273 FE = 2,373 TE = 0,890 FRT = 0,223 1.596.934 FE = 2,463 TOTAL

Analisa Fatik

Analisa Erosi

Persen Rusak (%)

Repetisi Ijin

Persen Rusak (%)

TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT

(8)=(5)*100 %/(7) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TT TT TT TT 40 x 10 TT TT TT TT TT

(10)=(5)*100 %/(9) 0 0 0 0 55,96 0 0 0 0 0

TT

0

TT

0

40 x 10

55,96

3.10 Perhitungan Beban Kendaraan Berlebih

(9)

Sebagai simulasi, jenis kendaraan yang mengalami beban berlebih yaitu Gol 6, Gol 7a, Gol 7b, Gol 7c dimana masing-masing jenis kendaraan tersebut naik setiap 25% dari beban maksimum sumbu terberat (MSM). Selanjutnya ditunjukan pada Tabel 6. Tabel 6 Simulasi Kendaraan Berdasarkan Kenaikan Beban Kendaraan Berat setelah kenaikan beban (ton)

Wt awal (ton)

Sekenario 1

Sekenario 2

Sekenario 3

Sekenario 4

25%

50%

75%

100%

6

15

18,75

22,5

26,25

30

Golongan

7a

23

28,75

34,5

40,25

46

7b

36

45

54

63

72

7c

56

70

84

98

112

3.11 Perhitungan Tebal Perkerasan Akibat Beban Berlebih Tebal pondasi bawah minimum untuk beton semen ditunjukan pada Gambar 4 dan CBR tanah dasar efektif ditunjukan pada Gambar 5. Didapat tebal pondasi bawah menggunakan jenis CBK dengan tebal 125 mm serta CBR tanah dasar efektif sebesar 40% yang diperoleh dari hasil perhitungan tebal perkerasan beban MSM. Pada perencanaan tebal perkerasan kaku akibat beban berlebih menggunakan tebal perkerasan sebesar 19 cm sebagai acuan tebal minimum perkerasan kaku.

Reka Racana - 8


Gambar 4 Tebal Pondasi Bawah Untuk Beton Semen

Gambar 5 CBR Tanah Dasar Efektif 3.12 Analisa Fatik dan Erosi Akibat Beban Berlebih Berdasarkan perhitungan didapat hasil bahwa dengan menggunakan tebal 19 cm perkerasan kaku tidak dapat menerima beban kendaraan yang melintas, untuk analisa persen rusak fatik dan erosi akibat beban berlebih selanjutnya ditunjukan pada Tabel 7. Tabel 7 Analisa Fatik dan Erosi Tebal 19 cm Skenario

% Rusak Fatik

% Rusak Erosi

1

2798,03

1598,9

2

56189,73

7461,41

3

92211,09

20349,3

4

8953692,58

44768,46

Dari perhitungan pada Tabel 7 maka tebal perkerasan kaku yang direncanakan dipertebal sehingga persen rusak fatik dan persen rusak erosi kurang dari 100%. Maka diperoleh tebal perkerasan kaku yang bila ditinjau secara struktur kuat menahan beban kendaraan yang melintas dan secara ekonomi lebih efisien, seperti ditunjukan pada Tabel 8.

Reka Racana - 9


Tabel 8 Analisa Fatik dan Erosi Berdasarkan Beban Berlebih Skenario

Tebal 23 cm % % Rusak Rusak Fatik Erosi

1 2 3 4

0 -


37,3 -

0 -


37,31 -

0 -


22,4 -

0

22,38

Dari hasil perhitungan tebal perkerasan kaku akibat beban berlebih maka dapat ditabelkan seperti pada Tabel 8. Hasil perhitungan tebal perkerasan kaku akibat beban berlebih didapat bahwa saat beban kendaraan naik 25% dari beban MSM tebal perkerasan kaku yang dibutuhkan sebesar 23 cm ini naik 21,05% dari tebal perkerasan beban MSM dan tebal perkerasan yang dibutuhkan akibat beban berlebih selanjutnya ditunjukkan pada Tabel 9. Tabel 9 Tebal Perkerasan Tiap Skenario Tebal perkerasan beton semen (cm)

Over Load MSM Skenario 1 Skenario 2 Skenario 3 Skenario 4

0%

% Kenaikan Tebal Perkerasan (%)

19

25% 50% 75% 100%

0 21,05 31,58 57,89 73,68

23 25 30 33

Tebal Perkerasan (cm)

Hubungan tebal perkerasan beton semen dengan beban kendaraan digambarkan oleh sebuah grafik, hal ini untuk memudahkan pembacaan hasil dari perhitungan. Grafik hubungan antara tebal perkerasan kaku terhadap beban berlebih (over load ) ditunjukan pada Gambar 6. 35 30 25 20 15 10 5 0 0%

20%

40%

60%

80%

Over Load

Gambar 6. Hubungan Beban Berlebih Terhadap Tebal Perkerasan

Reka Racana - 10

100%


4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan Dari hasil perhitungan tebal perkerasan kaku menggunakan metode Depkimpraswil 2003 didapat bahwa besar kenaikan beban kendaraan akibat beban berlebih berpengaruh terhadap tebal perkerasan kaku, besar kenaikan tersebut berkisar antara 4 sampai 5 cm. yaitu dengan rincian skenario 1 didapat tebal perkerasan kaku setebal 23 cm, skenario 2 didapat tebal perkerasan kaku setebal 25 cm, skenario 3 didapat tebal perkerasan kaku setebal 30 cm, skenario 4 didapat tebal perkerasan kaku setebal 33 cm. Kenaikan tebal perkerasan kaku terhadap beban berlebih pada scenario 1 sebesar 21,05%, scenario 2 sebesar 31,58%, scenario 3 sebesar 57,89% dan scenario 4 sebesar 73,68%. Tebal perkerasan akibat beban berlebih tidak linier hal ini terjadi karena pengaruh dari faktor rasio tegangan untuk analisa persen rusak fatik serta faktor erosi untuk analisa persen rusak erosi, semakin tebal perkerasan kaku yang digunakan maka nilai faktor rasio tegangan dan faktor erosi semakin kecil ini berdampak pada repetisi beban ijin. 4.2 Saran Disarankan agar melakukan perhitungan dengan mengguanakan metode lain sebagai bahan pembanding serta melalukan perhitungan hubungan antara beban berlebih (over load) terhadap pengurangan umur rencana. DAFTAR RUJUKAN AUSTROADS (1992), Pavement Design Guide To The Structural Design Of Road Pavement. Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, Perencanaan Perkerasan Jalan Beton Semen.Pd T-14-2003. Direktorat Jenderal Perhubungan Darat (2008), Panduan batasan maksimum perhitungan JGI (Jumlah berat yang diijinkan) dan JBKI (Jumlah berat kombinasi yang diijinkan) untuk mobil barang, kendaraan khusus, kendaraan penarik berikut kereta tempelan / kereta gandengan. SE.02/AJ.108/DHUD/2008. Sukirman, S. (2010). Perencanaan Tebal Struktur Perkerasan Lentur.Nova. Bandung.

Reka Racana - 11

PENGARUH BEBAN BERLEBIH TERHADAP TEBAL PERKERASAN KAKU METODE DEPKIMPRASWIL 2003

Recommend Documents