Reka Racana Jurnal Online Institut Teknologi Nasional
©Teknik Sipil Itenas | No. x | Vol. xx Agustus 2015
PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN Nomor 02/M/BM/2013 FAHRIZAL, F., M1., PRASETYANTO, D2. 1 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Nasional 2 Dosen, Jurusan Teknik SipilInstitut Teknologi Nasional E-mail:
[email protected]
ABSTRAK Metode penelitian yang digunakan dalam perencanaan tebal perkerasan lentur ini adalah Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013. Data yang digunakan pada penelitian ini berupa data simulasi, yaitu data geometrik, data lalu lintas dan data tanah. Data geometrik berupa jalan 2 lajur 2 arah dengan lebar per lajur 3,5 m. Berdasarkan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 lapis permukaan aspal beton AC-WC sebesar 4 cm, lapis Aspal beton AC-BC sebesar 13,5 cm, lapis pondasi kelas A sebesar 15 cm dan lapis pondasi bawah kelas B sebesar 15 cm sedangkan berdasarkan Pedoman Pt T-012002-B tebal perkerasan adalah, lapis permukaan Aspal Beton sebesar 20 cm, lapis pondasi granular sebesar 17,5 cm dan lapis pondasi bawah granular sebesar 27,5 cm. Karena metode Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 memiliki ketebalan lapis permukaan, pondasi, dan pondasi bawah lebih tipis sehingga secara struktur tidak kuat dibandingkan dengan menggunakan metode Pt T-01-2002-B Kata kunci: Tebal lapisan, Perkerasan Lentur, Bina Marga 2013 ABSTRACT The research using Manual Design of Road Pavement No. 02/M/Bm 2013. The data in this research using data of simulation, which is data of geometric, data of traffic, and data of soil. Data of geometris is 2-lane road 2-way with width 3.5 m per lane. Based on Manual Design of Road Pavement No.02/M/BM 2013 surface layer of asphalt concrete AC-WC = 4 cm, layer of asphalt concrete AC-BC is 13.5 cm, base layer LPA class A is 15 cm, and sub-base LPA class B is 15 cm, while based on guidelines Pt T-01 -2002-B pavement thickness is, layer of Asphalt Concrete is 20 cm, layer of granular base is 17.5 cm and layer of granular sub-base layer is 27.5 cm. Due to the method Road Pavement Design Manual No. 02 / M /BM 2013 has a thickness of the surface layer, base layer, and subbase layer the thinner so that the structure is not strong compared to using Pt T-01-2002-B Keywords: Layer Thickness, Flexible Pavement, Bina Marga 2013
Reka Racana - 1
FAHRIZAL, F., M1. , PRASETYANTO, D2.
1. PENDAHULUAN Jalan merupakan bagian dari prasarana transportasi darat yang mempunyai peranan penting dalam kehidupan sehari-hari. Dengan meningkatnya kebutuhan akan jalan, maka beban yang diterima oleh struktur pada permukaan perkerasan jalan semakin bervariasi baik itu untuk kendaraan ringan maupun kendaraan berat dengan kalasifikasi tertentu, sehingga memacu manusia untuk meningkatkan kualitas dan pelayanan jalan (performance pavement). Kualitas jalan yang ditingkatkan dapat berupa peningkatan geometrik jalan maupun struktur perkerasannya. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PERKERASAN LENTUR Konstruksi perkerasan lentur (flexible pavement) mengunakan aspal sebagai bahan pengikatnya. Lapisan-lapisan perkerasan besrsifat memikul dan menyebarkan beban lalu lintas ke tanah dasar.
2.2 KRITERIA PERKERASAN JALAN LENTUR Perkerasan jalan dibangun untuk memberikan keamanan dan kenyamanan kepada para pemakai pengguna jalan dalam berkendaraan. Adapun syarat perkerasan jalan lentur dapat dikelompokan menjadi dua kelompok, yaitu syarat-syarat berlalu lintas dan syarat-syarat kekuatan struktural. 2.3 PARAMETER TEBAL PERKERASAN LENTUR JALAN Perkerasan jalan dibangun untuk memberi keamana dan kenyamanan dalam berkendara. Dengan demikian harus memperhatikan dan mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi dalam penentuan tebal lapisan perkerasan seperti volume lalu lintas, daya dukung tanah dasar, serta kondisi lingkungan dimana lokasi jalan itu berada. 2.4
PERENCANAAN PEDOMAN TEBAL PERKERASAN LENTUR TAHUN 2002 (PT T01-2002-B) Pedoman Pd T-01-2002-B merupakan pedoman yang disusun dengan mengacu pada AASHTO’93 dan modifikasi sesuai dengan kondisi jalan di Indonesia. Terdapat beberapa parameter diantaranya adalah daya dukung tanah dasar, beban lalu lintas, indeks permukaan, dan realibilitas. 2.5 MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN NOMOR 002/M/BM/2013 (BM 2013) Manual desain BM 2013 merupakan pedoman yang disusun oleh Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jendral Bina Marga tahun 2013. Pedoman ini disusun untuk mempermudah perencanaan perkerasan jalan yang akan dilaksanakan baik oleh pemerintah maupun kontraktor. Pada pedoman ini juga masih menggunakan pedoman Pd T-01-2002-B untuk menghitung kekuatan struktur lapis pondasi aspal untuk perkerasan jalan lentur. Beberapa pembaharuan pada metode BM 2013 meliputi umur rencana, CESA, Traffic Multiplier (TM), jenis perkerasan, dan struktur perkerasan. 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 3.1 DATA PERENCANAAN Data perencanaan tebal perkerasan lentur yang digunakan adalah data skunder berupa data lalu lintas, tanah, dan geometrik jalan. Perhitungan ini menggunakan skenario jalan dua arah dengan 2 lajur dengan lebar per lajur 3,5 meter dengan umur rencana 20 tahun.
Reka Racana - 2
Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Menggunakan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013
1. Data tanah CBR tanah dasar = 6 % Umur rencana 20 tahun 2. Data Lalu lintas Tabel 1. Data Simulasi Lalu Lintas Kendaraan No
Jenis Kendaraan
Jumlah Kendaraan (kend/hari/arah)
Berat Kendaraan
Beban tiap sumbu
1
Mobil Penumpang (1.1)
9432
2 ton
1t + 1t
2
Bus (1.2)
512
8 ton
3t + 5t
3
Truk 2 As (1.2)
288
8 ton
3t + 5t
4
Truk 3 As (1.22)
77
25 ton
6t + 19t
3.2 Perhitungan Tebal Pekerasan 1. Penentuan Umur Rencana digunakan umur rencana 20 tahun 2. Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas Digunankan Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas (i) arteri dan perkotaan sebesar 5 %, untuk menghitung faktor pengali pertumbuhan lalu lintas digunakan rumus 1 untuk menhasilkan nilai R (1) Dimana :
R i UR
= = =
faktor pengali pertumbuhan lalu lintas tingkat pertumbuhan tahunan (%) umur rencana (tahun)
= 30,07 3. Faktor Distribusi Lajur dan Kapasitas Lajur Digunakan Faktor Distribusi Lajur dan Kapasitas Lajur 2 lajur dengan kendaraan perlajur sebesar 80% 4. Perkiraan Faktor Ekivalen Beban Kendaraan (Vehicle Damage Factor ) Diggunakan Data WIM Regional yang dikeluarkan oleh Direktorat Bina Teknik 5. Rencana Volume Lalulintas Menentukan CESA4 yaitu dengan menentukan nilai lalulintas harian rencana (LHR) dikalikan dengan nilai VDF , berikut data LHR x VDF pada Tabel 2. Tabel 2. Volume Lalulintas Harian Rata-rata
Jenis kendaraan
LHR (kendaraan/hari/ arah)
VDF4
LHR x VDF4 = ESA
Mobil Penumpang (1.1)
9432
0
0
Bus (1.2) Truk 2 As (1.2) Sumbu Ringan
512 288
0.3 0.8
153.6 230.4
Truk 3 As (1.22) Sumbu Ringan
77
7.6
585.2 969.2
TOTAL ESA Reka Racana-3
FAHRIZAL, F., M1. , PRASETYANTO, D2.
CATATAN: dalam perhitungan R waktu umur rencana digunakan 20 tahun untuk menyesuaikan dengan tahap selanjutnya.
6. Perhitungan Nilai CESA4 Untuk menghitung nilai CESA 4 diawali dengan menghitung nilai ESA ( equivalent standard axle) dengan mengunkan Rumus 2 setelah didapat nilai ESA dilanjutkan perhitungan dengan Rumus 3 untuk menghasilkan nilai CESA 4. ESA = (Σjenis kendaraan LHR×VDF) CESA = Σ ESA × 365 × R × DL
(2) (3)
Dimana : ESA LHRT CESA R
VDF
= = = = =
lintasan sumbu standar ekivalen (equivalent tandard axle) lintas harian rata – rata tahunan untuk jenis kendaraan tertentu Kumulatif beban sumbu standar ekivalen selama umur rencana faktor pengali pertumbuhan lalu lintas
Vehicle Damage Factor
CESA = Σ ESA × 365 × R × DL = 969,2 × 365 × 20,095 × 0,8 = 5.687.023,608 = 5,7 x 106 lss/umur rencana/lajur rencana Dari data LHR pada Tabel 4.2 didapat nilai ESA = 969,2 ,lalu nilai LHR tersebut dimasukan ke dalam Rumus 2.14 untuk mencari nilai CESA 4. Dari hasil perhitungan didapat nilai CESA4 = 5,7×106 lss/umur rencana/lajur rencana 7. Menentukan nilai Traffic Multiplier (TM) Nilai TM kelelahan lapisan aspal (TM lapisan aspal) untuk kondisi pembebanan yang berlebih di Indonesia adalah berkisar 1,8-2. Nilai yang akurat berbeda-beda tergantung dari beban berlebih pada kendaraan niaga di dalam kelompok truk. Diambil nilai TM yang terkecil TM=1,85 karena merupakan jalan dengan lalulintas rendah. 8. Perhitungan CESA5 CESA5 = TM × CESA4 (4) Dimana : CESA = Kumulatif beban sumbu standar ekivalen selama umur rencana TM
=
Kelelahan lapis aspal
CESA5 = TM × CESA4 = 1,85 × 5,7 ×106 = 10,545 ×106 lss/umur rencana/lajur rencana 9. Menentukan Jenis Perkerasan Pemilihan jenis perkerasan akan bervariasi sesuai estimasi lalu lintas, umur rencana, untuk pemilihan umur rencana 20 tahun dengan menggunakan nilai CESA4 = 5,7 x Reka Racana-4
Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Menggunakan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013
106 seperti mengacu pada Tabel . Dari tabel didapat nilai CESA4 berada diantara 4 – 10 juta, sehingga digunakan AC dengan CTB (pangkat lima) 10. Desain Tebal Perkerasan Dengan memasukan nilai CESA5 pada Tabel didapat tebal perkerasan rencana untuk desain lapisan beraspal dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Tebal lapis Perkerasan Rencana No
Lapisan
Tebal Perkerasan (cm)
1
AC WC
4
2
AC BC
13,5
3
LPA kelas A
15
4
LPA kelas B
15
3.3 Perhitungan Tebal Perkerasan Lentur Pedoman Pd T-01-2002-B 11. Jenis lapis permukaan : Laston Indeks Permukaan awal umur rencana (IP0) diperoleh IP0 = 3,9 – 3,5 (direncanakan IP0 = 3,5) Indeks Permukaan akhir umur rencana (IPt) direncanakan IPt = 2,0 12. Perhitungan Angka Ekivalen (E) Angka ekivalen menggunakan nilai VDF BM 2013. Diasumsikan SN = 5,6 yang akan disesuaikan dengan SN sebenarnya (trial and error) dan IPt = 2 13. Lalu lintas pada lajur rencana Lalu lintas pada lajur rencana (w18) digunakan data yang sama dengan BM 2013 sebesar 10,545×106 lss/umur rencana/lajur rencana 14. Reliabilitas Direncanakan tingkat Reliabilitas = 95% Deviasi standar (S0) = 0,4 Maka diperoleh ZR = -1,645 15. Modulus Resilent (MR) MR = 1.500 x CBR Dimana : MR = Modulus Resilien CBR = California Bearing Ratio MR = 1.500 x 6 = 9.000 psi
(5)
16. Koefisien drainase (m) Diasumsikan jalan memiliki kualitas drainase jelek (persen waktu struktur perkerasan dipengaruhi oleh kadar air yang mendekat jenuh) dengan nilai m2 = 1,2 ; m3 = 1,2
Reka Racana-5
FAHRIZAL, F., M1. , PRASETYANTO, D2.
17. Koefisien Kekuatan Relatif Dengan menggunakan monogram diperoleh: Lapis permukaan aspal beton (Laston MS 744) Untuk EAC = 400.000 psi, diperoleh a1 = 0,42 Lapis pondasi granular Untuk EBase= 30.000 psi, diperoleh a2 = 0,134 Lapis pondasi granular Untuk ESubbase = 11.000 psi, diperoleh a3 = 0,08 Dengan menggunakan modulus resilien material lapis pondasi atas (dari pada modulus resilien tanah dasar). Nilai EBS = 30.000 psi, untuk tahap pertama reliability (R) = 95 %, wt = 9,3x 106 dan PSI = 1.5 menghasilkan SN1 = 3.2. Sehingga, tebal lapis permukaan aspal beton yang diperlukan adalah : 18. Tebal Perkerasan Rumus dasar Metode Pd T-01-2002-B sesuai dengan AASHTO’93 seperti pada Rumus 6 dan Rumus 7, yaitu : log (WT) = ZR x S0 + 9,36 x log (SN + 1) – 0,20 +
[
+ 2,32 x log (MR) – 8,07 SN = a1 x D1 + a2 x m2 x D2 + a3 x m3 x D3 Dimana : a1, a2, a3 m2, m3 D1, D2, D3 SN1, SN2, SN3
= = = =
(6) (7)
koefisien kekuatan relative tiap lapisan koefisien drainase tebal masing-masing lapisan angka struktural perkerasan
≥ ≥
]
(8) = 8,57 ’’
9 inci
Tebal lapis permukaan 9 inci = 10 cm = a1 . ≥ SN1 ≥ 0,42 x 9’’ ≥ 3,78 3,78 ≥ 3,6
(9)
Seperti untuk lapis aspal beton, dengan menggunakan modulus lapis pondasi bawah 11.000 psi sebagai modulus resilien tanah dasar, SN2 = 4.5 dan tebal material lapis pondasi atas yang diperlukan adalah ≥ (10) ≥
= 4,28’’
inci
Tebal lapis pondasi atas = 5 inci = 17,5 cm SN2* = a2 . m2 . D2* SN2* ≥ 0,134 x 1,2 x 5 = 0,804 inch SN1* + SN2* ≥ SN2 Reka Racana-6
(11) (12)
Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Menggunakan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM/2013
= 3,78+ 0,804 = 4,58 ≥ 4,5 D3*≥
(13)
D3*≥ D3*≥ 10,58 ≈ 11inci Tebal lapis pondasi bawah = 11 inci = 27,5 cm Sehingga diperoleh tebal D1 = 9 inci = 20 cm; D2 = 5 inci = 17,5 cm; D3 = 11inci = 27,5 cm 4.1 Hasil Analis Dari perhitungan didapat hasil tebal perkerasan lentur antara Pedoman Pt T-01-2002-B dan Metode Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 dengan menggunakan data yang sama pada Tabel 4. No 1 2 3
Tabel 4. Tebal Perkerasan Berdasarkan Pt T-01-2002-B dan BM 2013 Tebal Perkerasan BM Tebal Perkerasan Pt TLapisan Perkerasan 2013 (cm) 01-2002-B (cm) AC WC 4 Lapis Permukaan 20 AC BC 13,5 LPA kelas A Lapis Pondasi 15 17,5 LPA kelas B Lapis Pondasi Bawah 15 27,5
Parameter yang digunakan dalam menentukan tebal perkerasan lentur antara Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 dan Pedoman Pt T-01-2002-B dapat dilihat pada Tabel 5 Tabel 5. Parameter Perkerasan Berdasarkan Depkimpraswil 2002 dan BM 2013 No Keterangan Pt T-01-2002-B BM 2013 1 Parameter - Daya dukung tanah - Daya dukung tanah perencanaan - Indeks permukaan - Beban lalu lintas - Beban lalu lintas - Jenis material - Jenis material - Koefisien drainase - Reliabilitas 2
Dinyatakan dengan MR
Dinyatakan dengan CBR
3
Daya dukung tanah Beban lalu lintas
Dinyatakan dalam W18, yang dipengaruhi oleh : - Jumlah kendaraan - Angka Ekivalen (E) - Faktor Distribusi lajur (DL) - Faktor pertumbuhan (g)
4
Angka ekivalen
5
Tebal perkerasan
Dihitung untuk setiap sumbu berbagai jenis kendaraan Lapis permukaan = 10 cm Lapis pondasi = 15 cm Lapis Pondasi Bawah = 15 cm
Dinyatakan dalam ESA, yang dipengaruhi oleh : - Jumlah kendaraan berat atau truk - Jenis kendaraan - Pengaruh Alihan Lalu Lintas - Faktor pertumbuhan (i) - Faktor Distribusi lajur (DL) - Angka Ekivalen (VDF) Digunakan data WIM Regional yang dikeluarkan Oleh Direktorat Bina Teknik Lapis permukaan = 8 cm=20 Lapis pondasi = 7 cm=17,5 Lapis Pondasi Bawah = 11 cm =27,5cm
Dengan menggunakan data perencanaan yang sama, diperoleh tebal lapisan yang berbeda untuk kedua metode. Lapis permukaan dengan menggunakan Pedoman Pt T-01-2002-B Reka Racana-7
FAHRIZAL, F., M1. , PRASETYANTO, D2.
memiliki ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan menggunakan Bm 2013, hal ini di sebabkan adanya perbedaan parameter perencanaan dalam menentukan tebal perkerasannya. Pada Pedoman Pt T-01-2002-B dipengaruhi oleh indeks permukaan, realibilitas dan koefisien drainase, sedangkan metode Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 tidak memasukkan indeks permukaan, reliabilitas dan koefisien drainase. 4. KESIMPULAN Tebal perkerasan yang didapatkan Berdasarkan Manual Desain Perkerasan Jalan BM 2013 lebih tipis daripada tebal perkerasan yang didapat dengan Metode Depkimpraswil 2002. Tebal perkerasan yang didapat Berdasarkan Manual Desain Perkerasan Jalan Nomor 02/M/BM 2013 lapis permukaan aspal beton AC-WC sebesar 4 cm, lapis Aspal beton AC-BC sebesar 13,5 cm, lapis pondasi LPA kelas A sebesar 15 cm, dan lapis pondasi bawah LPA kelas B sebesar 15 cm sedangkan berdasarkan Depkimpraswil 2002 tebal perkerasan adalah, lapis permukaan Aspal Beton sebesar 20 cm, lapis pondasi sebesar 17,5 cm dan lapis pondasi bawah berdasarkan 27,5 cm. Pada Pedoman Depkimpraswil 2002 menggunakan parameter daya dukung tanah, beban lalu lintas, jenis material, indeks permukaan, reliabilitas dan koefisien drainase, sedangkan pada metode Manual Desain Perkerasan Jalan BM 2013 terdapat tambahan parameter yaitu nilai TM (Traffic Multiplier) kelelahan lapis aspal dan nilai Faktor Ekivalen Beban Kendaraan VDF (Vehicle Damage Factor). Karena metode BM 2013 memiliki ketebalan lapis permukaan, pondasi, dan pondasi bawah lebih tipis sehingga secara struktur tidak kuat dibandingkan dengan menggunakan metode Depkimpraswil 2002
DAFTAR RUJUKAN Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2002, Pedoman Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur, Jakarta. Kementrian Pekerjaan Umun Direktorat Jendral Bina Marga, 2013, Manual Desain Perkerasan Jalan, Jakarta. Sukirman, S., 1999, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Nova, Bandung Sukirman, S., 2006, Perencanaan Struktur Tebal Perkerasan Lentur , Bandung
Reka Racana-8
