ANALISIS PENGARUH SUHU PERKERASAN DAN LOADING

TIME TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN

MENGGUNAKAN METODE ANALITIS

(STUDI PERBANDINGAN JALAN TOL DAN NON TOL)

PUBLIKASI ILMIAH

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata II pada

Jurusan Magister Teknik Sipil

Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

NOLA RIWIBOWO

S 100 130 002

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

i

ii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ilmiah ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar magister di suatu

perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis

diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas,

maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, Desember 2017

Penulis

NOLA RIWIBOWO

S 100 130 002

iii

1

ANALISIS PENGARUH SUHU PERKERASAN DAN LOADING TIME

TERHADAP UMUR PELAYANAN JALAN MENGGUNAKAN

METODE ANALITIS

(STUDI PERBANDINGAN JALAN TOL DAN NON TOL)

Abstrak

Penentuan jenis aspal perkerasan lentur harus mempertimbangkan

faktor suhu perkerasan dan loading time. Material aspal yang bersifat

visco-elastic menyebabkan karakteristik lapisan beraspal sensitif

terhadap perubahan suhu dan loading time. Kendaraan dengan beban

yang sama akan menghasilkan tingkat kerusakan yang berbeda karena

adanya perbedaan loading time. Oleh karena itu, dalam penelitian ini

akan dibahas mengenai pengaruh suhu perkerasan dan loading time

terhadap umur pelayanan jalan menggunakan metode analitis.

Ruas jalan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Jalan Tol

Semarang Seksi A (STA. 2+400 - 7+508) dan Jalan Pantura Ruas

Rembang - Bulu (STA. 0+000 - 3+000). Data sekunder kedua ruas

jalan tersebut kemudian diolah menggunakan Nottingham Design

Method dengan program BISAR 3.0 (Bitumen Stress Analysis in

Roads) untuk menghitung strain yang terjadi pada lapis perkerasan

jalan. Selanjutnya, strain yang berupa asphalt mix horizontal tensile

strain (εt) dan subgrade vertical strain (εz) tersebut digunakan untuk

menghitung umur pelayanan jalan. Sehingga perbandingan umur

pelayanan akibat pengaruh suhu perkerasan dan loading time kedua

ruas jalan tersebut dapat diketahui.

Berdasarkan analisis diperoleh kesimpulan bahwa suhu perkerasan

dan loading time dapat mempengaruhi umur pelayanan jalan.

Peningkatan suhu udara dari 23 °C menjadi 31 °C mengakibatkan

penurunan kekakuan campuran elastik lapis AC-WC dari 1870,02

MPa menjadi 145,89 MPa; lapis AC-BC dari 1040,30 MPa menjadi

101,31 MPa; dan lapis AC-Base dari 1209,95 MPa menjadi 122,63

MPa sehingga umur pelayanan jalan cenderung semakin menurun.

Demikian juga peningkatan kecepatan kendaraan dari 20 km/jam

menjadi 80 km/jam mengakibatkan peningkatan kekakuan campuran

elastik lapis AC-WC dari 618,60 MPa menjadi 2146,41 MPa; lapis

AC-BC dari 399,03 MPa menjadi 1201,22 MPa; dan lapis AC-Base

dari 472,26 MPa menjadi 1393,20 MPa sehingga umur pelayanan

jalan cenderung semakin meningkat. Umur pelayanan jalan tol lebih

besar daripada jalan non tol karena jalan tol mempunyai kekakuan

lapis pondasi atas yang lebih besar (9900,31 MPa > 203,606 MPa)

dan lalu lintas harian rata-rata yang lebih kecil (0,5 million of

standard axles < 2,0 million of standard axles) daripada jalan non tol.

Hasil analisis signifikansi menunjukkan nilai F loading time sebesar

4,013 pada sig 0,004. Sedangkan nilai F suhu sebesar 0,003 pada sig

1,000 (sig > 0,05). Sehingga dapat disimpulkan bahwa loading time

lebih berpengaruh terhadap umur pelayanan jalan daripada suhu

perkerasan.

2

Kata-kata kunci : suhu perkerasan, loading time, umur pelayanan

jalan.

Abstract

Determination of bitumen type for flexible pavement shall consider

the design temperature and loading time. Visco-elastic asphalt

material causes the asphalt layer characteristics to be sensitive to

temperature changes and loading time. Vehicles with the same load

will produce different levels of damage due to the difference in

loading time. Therefore, in this research will be discussed about the

influence of design temperature and loading time on the age of road

service using analytical method.

The roads used in this study are Semarang Section A Toll Road (STA.

2+400 - 7+508) and Rembang - Bulu road segment at the Pantura

Road (STA. 0+000 - 3+000). Secondary data of the two road

segments are then processed using Nottingham Design Method with

BISAR 3.0 program (Bitumen Stress Analysis in Roads) to calculate

the strain that occurs in pavement layer. Furthermore, strains of

horizontal asphalt tensile strain (εt) and vertical strain subgrade (εz)

are used to calculate the service life of the road. So, the comparison of

service age due to the influence of design temperature and loading

time of both roads can be known.

Based on the analysis, it can be concluded that design temperature and

loading time can affect the service life of the road. Increasing the air

temperature from 23 °C to 31 °C resulted in decreasing the elastic mix

stiffness of the AC-WC layer from 1870.02 MPa to 145.89 MPa; the

AC-BC layer from 1040.30 MPa to 101.31 MPa; and the AC-Base

layer from 1209.95 MPa to 122.63 MPa so that the service life of the

road tends to decrease. Similarly, an increase in vehicle speed from 20

km/h to 80 km/h resulted in increased the elastic mix stiffness of the

AC-WC layer from 618.60 MPa to 2146.41 MPa; the AC-BC layer

from 399.03 MPa to 1201.22 MPa; and the AC-Base layer from

472.26 MPa to 1393.20 MPa so that the service life of the road tends

to increase. The age of toll road services is greater than non-toll roads

since toll roads have greater upper layer stiffness (9900.31 MPa >

203.606 MPa) and smaller average daily traffic (0.5 million of

standard axles < 2.0 million of standard axles) rather than non-toll

roads. The results of the significance analysis show the F value of

loading time 4.013 on sig 0.004. While the value of F temperature

0.003 on sig 1.000 (sig > 0.05). So, it can be concluded that loading

time is more influential on the service life of the road than the design

temperature.

Keywords : design temperature, loading time, service life of road.

3

1. PENDAHULUAN

Jalan raya merupakan salah satu prasarana yang dibutuhkan dalam sistem

transportasi darat, sehingga dalam perencanaannya harus mempertimbangkan

beberapa parameter seperti : suhu udara dan kecepatan kendaraan. Besarnya nilai

suhu udara rata-rata tahunan dapat mempengaruhi nilai dari suhu perkerasan

(temperatur desain). Sedangkan kecepatan rata-rata kendaraan berpengaruh

terhadap waktu pembebanan (loading time). Suhu udara rata-rata tahunan perlu

dipertimbangkan mengingat sifat visco-elastic yang dimiliki aspal. Parameter lain

yang tidak kalah penting untuk dipertimbangkan dalam perencanaan jalan adalah

waktu pembebanan (loading time). Kendaraan dengan beban yang sama akan

menghasilkan tingkat kerusakan yang berbeda karena perbedaan kecepatan.

Pengembangan penelitian mengenai parameter yang mempengaruhi umur

pelayanan jalan seperti : suhu perkerasan (temperatur desain) dan waktu

pembebanan (loading time) sangat perlu untuk dilakukan.

Perencanaan struktur perkerasan jalan menggunakan metode analitis dapat

mempermudah penelitian dengan berbagai macam variasi dalam proses desain.

Variasi suhu udara dan kecepatan kendaraan perlu dilakukan untuk mendapatkan

nilai kekakuan (stiffness) campuran elastik yang diinginkan. Salah satu metode

analitis perencanaan perkerasan jalan adalah Nottingham Design Method. Metode

tersebut dilengkapi dengan program yang dapat mempermudah perhitungan

tegangan (stress), regangan (strain), dan displacements dalam satu sistem

berlapis-lapis. Program yang dikembangkan oleh Universitas Nottingham tersebut

bernama BISAR (Bitumen Stress Analysis in Roads). Kekakuan (stiffness) aspal

dalam analisis struktur perkerasan jalan dengan Nottingham Design Method

bergantung pada beberapa parameter yaitu : suhu udara di lapangan, kecepatan

rata-rata kendaraan dan nilai penetrasi aspal awal. Suhu udara di lapangan dapat

mempengaruhi besarnya nilai suhu perkerasan (temperatur desain) berdasarkan

kriteria kerusakan yang ditinjau.

Penggunaan aspal dalam perkerasan lentur menjadikan lapis perkerasan tersebut

sensitif terhadap perubahan suhu perkerasan (temperatur desain) dan waktu

pembebanan (loading time). Salah satu ruas jalan tol yang menggunakan

perkerasan lentur adalah Jalan Tol Semarang Seksi A (Krapyak - Jatingaleh).

4

Jalan tersebut berperan penting dalam mengurai kemacetan di wilayah Kota

Semarang. Selain itu, jalan tersebut dapat digunakan sebagai jalur alternatif

menuju Solo, Yogyakarta, dan Jawa Timur. Sedangkan ruas jalan non tol yang

menggunakan desain perkerasan lentur adalah Jalan Pantura. Jalan tersebut

merupakan jalan nasional pesisir utara Pulau Jawa sepanjang 1.316 km. Jalan

Pantura mempunyai peranan penting dalam menghubungkan Wilayah Pulau Jawa.

Salah satu ruas Jalan Pantura yang memiliki lalu lintas cukup padat adalah Jalan

Pantura Ruas Rembang - Bulu. Berdasarkan data dari Badan Meteorologi

Klimatologi dan Geofisika (BMKG), suhu udara rata-rata tahunan Kota Semarang

sebesar 27 ºC dan Kabupaten Rembang sebesar 23 ˚C. Kecepatan kendaraan dan

beban lalu lintas yang melewati Jalan Tol Semarang Seksi A (Krapyak -

Jatingaleh) dan Jalan Pantura Ruas Rembang - Bulu juga sangat berbeda.

Kendaraan yang melintasi Jalan Tol Semarang Seksi A (Krapyak - Jatingaleh)

memiliki kecepatan rata-rata sebesar 58,36 km/jam (PT. Jasa Marga (Persero) Tbk

Cabang Semarang, 2011). Sedangkan pada Jalan Pantura Ruas Rembang - Bulu,

rata-rata kendaraan hanya mampu melaju dengan kecepatan 43 km/jam (Dinas

Bina Marga Jawa Tengah, 2009). Penelitian untuk mengetahui pengaruh suhu

perkerasan (temperatur desain) dan waktu pembebanan (loading time) terhadap

umur pelayanan jalan menggunakan metode analitis perlu dikembangkan.

Perbandingan umur pelayanan jalan tol dan non tol akibat pengaruh suhu

perkerasan (temperatur desain) dan waktu pembebanan (loading time) juga perlu

dilakukan. Sehingga signifikansi pengaruh suhu perkerasan (temperatur desain)

dan waktu pembebanan (loading time) terhadap umur pelayanan jalan dapat

diketahui.

2. METODE

Penelitian ini menggunakan program yang telah didesain berdasarkan Nottingham

Design Method yang bernama Bisar 3.0 untuk menghitung regangan (strain) yang

terjadi pada lapis perkerasan. Sedangkan nilai kekakuan (stiffness) lapis pondasi

dan konversi satuan umur pelayanan dalam msa (millions of standard axles) ke

tahun menggunakan Bina Marga 2002 (Pt T-01-2002-B). Berikut prosedur

Nottingham Design Method yang dilakukan dalam penelitian ini :

5

1. Menentukan Beban Gandar Standar

Beban standar merupakan beban sumbu tunggal beroda ganda seberat 18.000 lbs

(8,16 ton) (Sukirman, 1999).

2. Menghitung Kekakuan Tanah Dasar (E3 = Ss)

Menurut Brown dan Brunton (1986) nilai kekakuan tanah dasar dapat

dikorelasikan secara kasar dengan nilai CBR (California Bearing Ratio) maupun

nilai IP (Index Plastisitas) tanah dasar dengan menggunakan rumus sebagai

berikut :

Ss = 10 x CBR

Ss = 70 – IP

dengan Ss = kekakuan tanah dasar (MPa)

3. Menghitung Kekakuan Lapis Pondasi

Lapis pondasi terdiri dari dua lapisan yaitu lapis pondasi atas (base course) dan

lapis pondasi bawah (sub base course). Biasanya lapis pondasi tersebut terdiri atas

lapisan dari material berbutir (granular material) yang dipadatkan, baik

distabilisasi maupun tidak, atau lapisan tanah yang distabilisasi. Lapis pondasi

atas merupakan bagian dari struktur perkerasan lentur yang terletak langsung di

bawah lapis permukaan. Nilai kekakuan lapis pondasi atas bersemen seperti CTB

(Concrete Treated Base) dapat dikorelasikan dengan nilai kuat tekan umur 7 hari.

Nomogram yang digunakan untuk mengkorelasikan nilai kekakuan lapis pondasi

bersemen dengan nilai kuat tekan umur 7 hari adalah nomogram Bina Marga

2002. Adapun persamaan nilai kekakuan lapis pondasi bersemen yang sesuai

berdasarkan nomogram Bina Marga 2002 tersebut adalah sebagai berikut :

SCTB = 0,005σ + 4,02

Sedangkan untuk lapis pondasi atas granular, nomogram Bina Marga 2002 juga

digunakan untuk mengkorelasikan nilai kekakuan lapis pondasi atas granular

dengan nilai CBR (California Bearing Ratio).

Lapis pondasi bawah merupakan bagian dari struktur perkerasan lentur yang

terletak antara tanah dasar dan lapis pondasi atas. Nilai kekakuan lapis pondasi

bawah granular dapat dikorelasikan dengan nilai CBR (California Bearing Ratio)

sesuai dengan nomogram Bina Marga 2002.

6

4. Menghitung Kekakuan Bitumen (Sb)

Ketika tegangan diberlakukan pada material aspal, hasil regangan bergantung

pada suhu dan lama waktu tegangan tersebut diterapkan, karena itu konsep

sederhana Modulus Young menjadi rasio tegangan terhadap regangan dan

mempunyai suatu nilai yang tetap untuk bahan tertentu jelas tidak berlaku.

Sebagai gantinya, Van der Poel memperkenalkan istilah "kekakuan" (sb) seperti

rasio tegangan terhadap regangan untuk aspal pada suhu dan waktu pembebanan

tertentu.

Dalam proses desain struktur perkerasan lentur secara analitis, besarnya pengaruh

temperatur dapat diperhitungkan dengan pendekatan desain praktis yang

menggunakan faktor temperatur desain. Faktor temperatur desain tersebut

dikalikan dengan temperatur udara rata-rata tahunan untuk memperoleh

temperatur lapisan campuran beraspal (temperatur perkerasan) rata-rata tahunan

yang digunakan untuk menghitung nilai modulus lapisan campuran beraspal.

Menurut Brown dan Brunton (1986) temperatur desain dapat dihitung dengan

menggunakan rumus sebagai berikut :

a. Untuk kriteria kerusakan retak lelah (fatigue cracking)

Temperatur desain = 1,92 T

b. Untuk kriteria kerusakan deformasi permanen (permanent deformation)

Temperatur desain = 1,47 T

dengan T = suhu udara rerata tahunan (°C)

Menurut Brown dan Brunton (1986) waktu pembebanan (loading time)

merupakan lamanya beban yang diterima oleh perkerasan jalan ketika roda

kendaraan melintasi perkerasan jalan. Kendaraan dengan beban yang sama akan

menghasilkan tingkat kerusakan yang berbeda karena perbedaan kecepatan. Nilai

kecepatan yang semakin kecil akan mengakibatkan waktu pembebanan (loading

time) yang semakin lama. Dengan demikian waktu pembebanan (loading time)

tergantung dari besarnya nilai kecepatan kendaraan. Waktu pembebanan dapat

ditentukan dari bagan yang memerlukan satu taksiran ketebalan lapisan campuran

aspal (h dalam mm). Sebagai alternatif menurut Brown dan Brunton (1986), bisa

digunakan persamaan berikut :

log t = 5 x 10-4

h – 0,2 - 0,94 log v

7

dengan :

t = waktu pembebanan (detik)

h = ketebalan lapisan (mm)

v = kecepatan kendaraan (km/jam)

Berikut persamaan yang telah diturunkan oleh Ullidtz (1979) untuk menghitung

nilai kekakuan bitumen pada sebuah kondisi yang terbatas tetapi praktis :

Sb = 1,157 x 10-7

x t -0.368

x 2,718–PIr

(SPr – T)5

dengan :

Sb = kekakuan bitumen (MPa)

t = waktu pembebanan (detik)

PIr = recovered penetration index (0,1 mm)

SPr = recovered softening point (°C)

T = temperatur desain (°C)

Pfeiffer dan Van Doormaal (1950), menyatakan bahwa nilai Penetration Index

dapat dihitung dengan persamaan berikut :

A = log (penetrasi pada temperatur titik lembek ) − log (penetrasi pada 25C)

titik lembek − 25C

Penetration Index = 20 – 500A

50A + 1

Menurut Brown dan Brunton (1986) Recovered Penetration Index dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut :

PIr = 27,00 x log P i – 21,65

76,35 x log P i – 232,82

Sedangkan Recovered Softening Point (SPr) menurut Brown dan Brunton (1986)

dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

SPr = 98,4 − 26,35 x log 0,65 x Pi

dengan Pi = penetrasi aspal awal (0,1 mm)

Batasan penggunaan prosedur untuk mencari modulus kekakuan bitumen dengan

cara Brown dan Brunton adalah sebagai berikut :

t = 0,01 sampai dengan 0,10 detik

PIr = -1 sampai dengan +1

(SPr – T) = 20 oC sampai dengan 60

oC

8

Apabila salah satu nilai dari batasan tersebut tidak terpenuhi maka kekakuan

bitumen dapat diperkirakan dengan nomogram Van der Poel (1954).

5. Menghitung Kekakuan Campuran Elastik

Uji laboratorium merupakan metode terbaik untuk menentukan nilai kekakuan

campuran aspal. Suatu respon elastik yang berhubungan dengan pergerakan lalu

lintas dapat diketahui menggunakan metode prediksi handal yang telah tersedia.

Nilai minimum kekakuan pengikat untuk perilaku elastik adalah 5 MPa. Di atas

nilai minimum 5 MPa ini, kekakuan campuran aspal hanya bergantung pada

kekakuan pengikat dan ukuran volumetric. Pada nilai kekakuan di bawah 5 MPa,

sebagian besar parameter yang berhubungan dengan sifat-sifat agregat menjadi

penting seperti berkurangnya pengaruh pengikat. Dalam analisis perkerasan, jika

nilai yang diukur tak tersedia maka kekakuan campuran elastik (Sme) dapat

dihitung dari kekakuan aspal (Sb). Persamaan yang sesuai menurut Heukelom dan

Klomp (1964) adalah sebagai berikut :

Sme = Sb 1 + 2,5

n

Cv

1 − Cv

n

n = 0,83 log 4 x 104

Sb

Cv = VA

VA + VB

dengan :

Sme = kekakuan campuran elastik (MPa)

Sb = kekakuan bitumen (MPa)

Cv = konsentrasi volume agregat (%)

n = konstanta kekakuan campuran elastik berdasarkan kekakuan bitumen

VA = volume of aggregate (%)

VB = volume of binder (%)

Rumus di atas hanya digunakan untuk kepadatan dengan volume rongga kurang

dari 3%. Untuk kepadatan dengan volume rongga lebih besar dari 3% digunakan

rumus sebagai berikut :

C'v = Cv

1 + (0,01.VIM − 0,03)

dengan :

C'v = modifikasi konsentrasi volume agregat (%)

9

VIM = voids in mix/volume rongga udara dalam campuran (%)

Modifikasi ini hanya berlaku jika volume konsentrasi bitumen (Cb) memenuhi

nilai Cb > 2/3 (1 – C'v). Besarnya volume konsentrasi bitumen (Cb) dapat dihitung

dengan persamaan berikut :

Cb = VB

VB + VA

dengan :

VA = volume of aggregate (%)

VB = volume of binder (%)

6. Menghitung Horisontal dan Vertikal Strain

Nilai horisontal strain yang berupa εt (asphalt mix horizontal tensile strain) dan

vertikal strain yang berupa εz (subgrade vertical strain) pada penelitian ini

dihitung dengan menggunakan program Bisar 3.0.

7. Menghitung Umur Pelayanan Jalan

Berikut rumus yang dapat digunakan untuk menghitung umur pelayanan pada

kriteria retak lelah menurut Brown dan Brunton (1986) :

log N = 15,8 log εt – k – (5,13 log εt – 14,39) log VB – (8,63 log εt – 24,2) log SPi

dengan :

N = umur pelayanan (msa)

εt = asphalt mix horizontal tensile strain (µstrain)

k = konstanta retak lelah

untuk kondisi kritis, k = 46,82

untuk kegagalan, k = 46,06

VB = volume of binder (%)

SPi = initial softening point (°C)

Sedangkan pada kriteria deformasi permanen untuk menghitung umur pelayanan

menurut Brown dan Brunton (1986) dapat digunakan rumus sebagai berikut :

a. Untuk kondisi kritis

N = fr 7,6 x 108

εz3,7

b. Untuk kegagalan

N = fr 3 x 109

εz3,57

10

dengan :

N = jumlah kumulatif beban sumbu standar selama umur pelayanan (msa)

εz = subgrade vertical strain (µstrain)

fr = rut factor

Berikut besarnya nilai rut factor untuk beberapa tipe material :

Hot rolled asphalt : 1,00

Dense bitumen macadam : 1,56

Modified rolled asphalt : 1,37

Modified dense bitumen macadam : 1,52

Jika terdapat keraguan tentang identifikasi campuran aspal dapat diasumsikan fr =

1 untuk standard rolled asphalt dalam keadaan aman. Penggunaan kriteria

tersebut beranggapan bahwa praktek telah dilakukan dengan baik dan rutting

berlebihan pada lapis aus dicegah oleh memadainya desain campuran yang sesuai

dengan prosedur pelaksanaan.

Berdasarkan persamaan Brown dan Brunton (1986) di atas, didapat umur

pelayanan dalam satuan msa (millions of standard axles). Adapun persamaan

yang sesuai untuk mengkonversi satuan umur pelayanan dalam msa (millions of

standard axles) ke tahun dengan prosedur yang telah dikembangkan Ditjen Bina

Marga (Departemen Pekerjaan Umum). Langkah-langkah dari prosedur tersebut

adalah sebagai berikut :

a. Mengkalkulasi angka ekivalen beban gandar sumbu kendaraan (E)

Dalam Pd T-05-2005-B angka ekivalen (E) masing-masing golongan beban

sumbu setiap kendaraan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

Angka ekivalen Sumbu Tunggal Roda Tunggal = beban sumbu dalam ton

5,40

4

Angka ekivalen Sumbu Tunggal Roda Ganda = beban sumbu dalam ton

8,16

4

Angka ekivalen Sumbu Dual Roda Ganda = beban sumbu dalam ton

13,76

4

Angka ekivalen Sumbu Triple Roda Ganda = beban sumbu dalam ton

18,45

4

11

b. Menentukan faktor distribusi arah (DD) dengan Tabel 1 berikut :

Tabel 1. Koefisien Distribusi Kendaraan (DD)

Jumlah

Lajur

Kendaraan Ringan *) Kendaraan Berat **)

1 Arah 2 Arah 1 Arah 2 Arah

1 Jalur 1,000 1,000 1,000 1,000

2 Jalur 0,600 0,500 0,700 0,500

3 Jalur 0,400 0,400 0,500 0,475

4 Jalur - 0,300 - 0,450

5 Jalur - 0,250 - 0,425

6 Jalur - 0,200 - 0,400

Sumber : Pd T-05-2005-B

Keterangan : *) Mobil Penumpang

Keterangan : **) Truk dan Bus

c. Menentukan faktor distribusi lajur (DL) dengan Tabel 2 berikut :

Tabel 2. Faktor Distribusi Lajur (DL)

Jumlah Lajur Per

Arah

% Beban Gandar Standar Dalam Lajur

Rencana

1 100

2 80 - 100

3 60 - 80

4 50 - 75

Sumber : Pt T-01-2002-B

d. Mengkorelasikan umur pelayanan dengan jumlah beban gandar tunggal

standar kumulatif. Adapun persamaan yang sesuai menurut Bina Marga

adalah sebagai berikut :

Wt = W18 x 1+g n −1

g

dengan :

Wt = jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif

W18 = beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun

W18 = DD x DL x Ŵ18

Ŵ18 = beban gandar standar kumulatif untuk dua arah

n = umur pelayanan (tahun)

g = perkembangan lalu lintas (%)

12

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini, umur pelayanan jalan dihitung berdasarkan kriteria kerusakan

retak lelah (fatigue cracking) dan deformasi permanen (permanent deformation)

dengan menggunakan beberapa variasi suhu udara rata-rata tahunan dan

kecepatan rata-rata kendaraan.

Tabel 3. Umur Pelayanan Jalan Tol Semarang Seksi A pada STA. 2+400 - 7+508

kriteria kerusakan retak lelah (fatigue cracking)

No v t T Td Sme (MPa) εt n

(km/jam) (detik) (°C) (°C) AC - WC AC - BC (μstrain) (tahun)

1 30,00 0,0258 27 51,84 364,83 464,08 20,22 42807,37

2 40,00 0,0197 27 51,84 476,56 602,38 20,07 44186,46

3 58,75 0,0137 27 51,84 574,87 723,36 19,93 45523,43

4 70,00 0,0116 27 51,84 629,33 790,14 19,86 46210,65

5 80,00 0,0103 27 51,84 664,12 832,71 19,81 46709,37

6 58,36 0,0155 24 46,08 1032,65 1280,47 19,33 52294,24

7 58,36 0,0155 25 48,00 896,89 1116,15 19,50 50379,17

8 58,36 0,0155 27 51,84 746,64 933,47 19,70 48235,71

9 58,36 0,0155 29 55,68 476,55 602,38 20,07 44559,10

10 58,36 0,0155 30 57,60 364,83 464,08 20,22 43167,60

Tabel 4. Umur Pelayanan Jalan Tol Semarang Seksi A pada STA. 2+400 - 7+508

kriteria kerusakan deformasi permanen (permanent deformation)

No v t T Td Sme (MPa) εz n

(km/jam) (detik) (°C) (°C) AC - WC AC - BC (μstrain) (tahun)

1 30,00 0,0258 27 39,69 1032,65 1280,47 54,16 1940,39

2 40,00 0,0197 27 39,69 1157,72 1431,30 53,80 1987,14

3 58,75 0,0137 27 39,69 1488,66 1828,26 52,93 2106,23

4 70,00 0,0116 27 39,69 1518,97 1864,48 52,86 2116,20

5 80,00 0,0103 27 39,69 1538,95 1888,34 52,80 2124,80

6 58,36 0,0155 24 35,28 2413,36 2924,80 50,83 2433,73

7 58,36 0,0155 25 36,75 2266,47 2751,64 51,13 2383,14

8 58,36 0,0155 27 39,69 1588,12 1947,03 52,67 2143,58

9 58,36 0,0155 29 42,63 1157,72 1431,30 53,80 1987,14

10 58,36 0,0155 30 44,10 1096,35 1357,35 53,97 1964,88

Tabel 5. Umur Pelayanan Jalan Pantura Ruas Rembang – Bulu pada STA. 0+000 -

3+000 kriteria kerusakan retak lelah (fatigue cracking)

No v t T Td Sme (MPa) εt n

(km/jam) (detik) (°C) (°C) AC - WC AC - BC AC - Base (μstrain) (tahun)

1 43,00 0,0229 24 46,08 507,213 350,833 416,143 303 0,544

2 43,00 0,0229 26 49,92 326,669 243,728 290,886 322 0,409

3 43,00 0,0229 28 53,76 233,867 181,879 218,117 332 0,356

4 43,00 0,0229 30 57,60 161,867 109,514 132,398 336 0,334

5 43,00 0,0229 31 59,52 145,888 101,313 122,632 337 0,333

6 20,00 0,0470 23 44,16 618,603 399,033 472,264 292 0,611

7 30,00 0,0320 23 44,16 740,180 488,210 575,760 278 0,759

8 43,00 0,0230 23 44,16 852,160 609,070 715,470 262 1,000

9 60,00 0,0170 23 44,16 956,787 719,041 842,091 248 1,270

10 80,00 0,0130 23 44,16 1055,500 853,580 996,480 234 1,659

13

Tabel 6. Umur Pelayanan Jalan Pantura Ruas Rembang – Bulu pada STA. 0+000 -

3+000 kriteria kerusakan deformasi permanen (permanent deformation)

No v t T Td Sme (MPa) εz n

(km/jam) (detik) (°C) (°C) AC - WC AC - BC AC - Base (μstrain) (tahun)

1 43,00 0,0229 24 35,28 1566,595 853,583 996,480 246 8,78

2 43,00 0,0229 26 38,22 990,299 753,821 882,055 256 7,56

3 43,00 0,0229 28 41,16 618,603 488,213 575,769 272 6,13

4 43,00 0,0229 30 44,10 575,343 399,033 472,264 277 5,74

5 43,00 0,0229 31 45,57 408,657 299,414 356,114 287 5,03

6 20,00 0,0470 23 33,81 1574,888 869,924 1015,196 245 8,93

7 30,00 0,0320 23 33,81 1725,320 956,590 1114,340 241 9,46

8 43,00 0,0230 23 33,81 1870,020 1040,300 1209,950 237 9,95

9 60,00 0,0170 23 33,81 2013,920 1123,950 1305,260 234 10,45

10 80,00 0,0130 23 33,81 2146,410 1201,220 1393,200 231 10,91

Suhu perkerasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah suhu udara yang

telah dikalikan dengan faktor temperatur desain sesuai dengan kriteria kerusakan

retak lelah (fatigue cracking) dan deformasi permanen (permanent deformation).

Dengan variasi suhu udara yang semakin meningkat maka diperoleh suhu

perkerasan semakin meningkat. Hal tersebut, mengakibatkan nilai dari kekakuan

campuran elastik dan umur pelayanan jalan cenderung semakin menurun.

Sedangkan pengaruh loading time terhadap umur pelayanan jalan dapat diketahui

berdasarkan nilai dari kecepatan rata-rata kendaraan. Dengan variasi kecepatan

kendaraan yang semakin meningkat maka diperoleh nilai loading time yang

semakin menurun. Hal tersebut, mengakibatkan nilai dari kekakuan campuran

elastik dan umur pelayanan jalan cenderung semakin meningkat.

Pada penelitian ini diperoleh umur pelayanan jalan yang berbeda dengan umur

pelayanan jalan perkerasan lentur umumnya yang hanya berkisar ± 20 tahun.

Umur pelayanan jalan tol jauh lebih besar dari umur pelayanan jalan non tol. Hal

ini dikarenakan adanya perbedaan susunan lapis perkerasan jalan dan lalu lintas

harian rata-rata (LHR) pada jalan tersebut. Perbedaan susunan lapis perkerasan

jalan mengakibatkan nilai kekakuan (stiffness) setiap lapis perkerasan jalan yang

dihasilkan juga akan berbeda. Jalan Tol Semarang Seksi A STA. 2+400 - 7+508

menggunakan lapis pondasi atas berupa CTB (Concrete Treated Base) yang

mempunyai nilai kekakuan (stiffness) sebesar 9900,31 MPa dan lapis pondasi

bawah agregat klas B dengan nilai kekakuan (stiffness) sebesar 126,6 MPa.

Sedangkan Jalan Pantura Ruas Rembang – Bulu pada STA. 0+000 - 3+000

menggunakan lapis pondasi atas agregat klas A dengan nilai kekakuan (stiffness)

14

sebesar 203,606 MPa dan lapis pondasi bawah agregat klas B dengan nilai

kekakuan (stiffness) sebesar 189,606 MPa. Nilai kekakuan (stiffness) tanah dasar

jalan tol sebesar 159 MPa sedangkan pada jalan non tol sebesar 52 MPa. Nilai lalu

lintas harian rata-rata (LHR) Jalan Tol Semarang Seksi A STA. 2+400 - 7+508

adalah sebesar 0,5 million of standard axles. Sedangkan nilai lalu lintas harian

rata-rata (LHR) Jalan Pantura Ruas Rembang - Bulu pada STA. 0+000 - 3+000

sebesar 2,0 million of standard axles. Nilai kekakuan (stiffness) lapis perkerasan

jalan tersebut mempengaruhi nilai strain yang dihasilkan oleh program Bisar 3.0.

Semakin besar nilai kekakuan (stiffness) lapis perkerasan jalan maka akan

semakin kecil nilai strain yang dihasilkan oleh program Bisar 3.0. Untuk lebih

jelasnya perbedaan nilai strain dan umur pelayanan jalan dapat dilihat pada Tabel

7 berikut :

Tabel 7. Perbandingan Umur Pelayanan Jalan Tol Dengan Jalan Non Tol

Jalan Pantura Jalan Tol Semarang Seksi A

Ruas Rembang - Bulu (Krapyak - Jatingaleh)

No t Td ε n

No t Td ε n

(detik) (°C) (μstrain) (tahun) (detik) (°C) (μstrain) (tahun)

1 0,0229 46,08 302,50 0,2718 1 0,0258 51,84 20,22 172,90

2 0,0229 49,92 321,90 0,2046 2 0,0197 51,84 20,07 173,55

3 0,0229 53,76 331,80 0,1782 3 0,0137 51,84 19,93 174,16

4 0,0229 57,60 336,30 0,1676 4 0,0116 51,84 19,86 174,47

5 0,0229 59,52 336,50 0,1671 5 0,0103 51,84 19,81 174,69

6 0,0470 44,16 292,00 0,3050 6 0,0155 46,08 19,33 177,00

7 0,0320 44,16 278,00 0,3785 7 0,0155 48,00 19,50 176,24

8 0,0230 44,16 262,00 0,4969 8 0,0155 51,84 19,70 175,35

9 0,0170 44,16 248,00 0,6295 9 0,0155 55,68 20,07 173,72

10 0,0130 44,16 234,00 0,8181 10 0,0155 57,60 20,22 173,07

11 0,0229 35,28 245,70 4,0000 11 0,0258 39,69 54,16 109,58

12 0,0229 38,22 256,20 3,4894 12 0,0197 39,69 53,80 110,07

13 0,0229 41,16 271,70 2,8733 13 0,0137 39,69 52,93 111,26

14 0,0229 44,10 276,70 2,7036 14 0,0116 39,69 52,86 111,35

15 0,0229 45,57 287,20 2,3858 15 0,0103 39,69 52,80 111,44

16 0,0470 33,81 245,00 4,0639 16 0,0155 35,28 50,83 114,21

17 0,0320 33,81 241,00 4,2806 17 0,0155 36,75 51,13 113,78

18 0,0230 33,81 237,00 4,4810 18 0,0155 39,69 52,67 111,62

19 0,0170 33,81 234,00 4,6800 19 0,0155 42,63 53,80 110,07

20 0,0130 33,81 231,00 4,8629 20 0,0155 44,10 53,97 109,84

15

Visualisasi karakteristik yang mempengaruhi perbedaan umur pelayanan jalan tol dan non tol untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Visualisasi Karakteristik Yang Mempengaruhi Perbedaan Umur Pelayanan Jalan Tol Dan Non Tol

≤ 5 tahun

≥ 230 μstrain

≥ 230 μstrain

52 MPa

189,606 MPa

203,606 MPa

2,0 million of standard axles

≥ 100 tahun

≥ 19 μstrain

≥ 50 μstrain

159 MPa

126,6 MPa

9900,31 MPa

0,5 million of standard axles

Umur Pelayanan

Regangan Horisontal (εt)

Regangan Vertikal (εz)

Kekakuan Tanah Dasar

Kekakuan Lapis Pondasi Bawah

Kekakuan Lapis Pondasi Atas

Lalu Lintas Harian Rata-rata

Jalan Tol Jalan Non Tol

16

Pengolahan data secara statistik pada penelitian ini dilakukan dengan Two Ways

ANOVA menggunakan program SPSS 18 (Stastistical Package for the Social

Science). Output data program SPSS 18 untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

Tabel 8 berikut :

Tabel 8. Output Data Program SPSS 18

Dari hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa terdapat pengaruh langsung loading

time terhadap umur pelayanan jalan. Hal ini dapat dilihat dari nilai F sebesar 4,013

dan signifikan pada sig 0,004. Sementara variable temperatur udara ternyata tidak

memiliki pengaruh terhadap umur pelayanan jalan. Hasil uji menunjukkan nilai F

sebesar 0,003 pada sig 1,000 (sig > 0,05). Nilai R Squared sebesar 0,821 diartikan

bahwa variabilitas loading time dan temperatur udara menjelaskan umur

pelayanan jalan adalah sebesar 82,1%.

17

4. PENUTUP

Berdasarkan analisis pengaruh suhu perkerasan dan loading time terhadap

umur pelayanan jalan menggunakan Nottingham Design Method dengan bantuan

program BISAR (Bitumen Stress Analysis in Roads) pada Jalan Tol Semarang

Seksi A pada STA. 2+400 - 7+508 dan Jalan Pantura Ruas Rembang – Bulu pada

STA. 0+000 - 3+000 dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Peningkatan suhu udara dari 23 °C menjadi 31 °C mengakibatkan peningkatan

suhu perkerasan (temperatur desain) dan penurunan kekakuan campuran

elastik lapis AC-WC dari 1870,02 MPa menjadi 145,89 MPa; lapis AC-BC

dari 1040,30 MPa menjadi 101,31 MPa; dan lapis AC-Base dari 1209,95 MPa

menjadi 122,63 MPa sehingga umur pelayanan jalan cenderung semakin

menurun. Demikian juga peningkatan kecepatan kendaraan dari 20 km/jam

menjadi 80 km/jam mengakibatkan penurunan waktu pembebanan (loading

time) dan peningkatan kekakuan campuran elastik lapis AC-WC dari 618,60

MPa menjadi 2146,41 MPa; lapis AC-BC dari 399,03 MPa menjadi 1201,22

MPa; dan lapis AC-Base dari 472,26 MPa menjadi 1393,20 MPa sehingga

umur pelayanan jalan cenderung semakin meningkat.

2. Umur pelayanan jalan tol lebih besar daripada jalan non tol karena jalan tol

mempunyai kekakuan (stiffness) lapis pondasi atas yang lebih besar (9900,31

MPa > 203,606 MPa) dan lalu lintas harian rata-rata (LHR) yang lebih kecil

(0,5 million of standard axles < 2,0 million of standard axles) daripada jalan

non tol.

3. Hasil analisis signifikansi menunjukkan nilai F waktu pembebanan (loading

time) sebesar 4,013 pada sig 0,004. Sedangkan nilai F suhu sebesar 0,003 pada

sig 1,000 (sig > 0,05). Sehingga dapat disimpulkan bahwa waktu pembebanan

(loading time) lebih berpengaruh terhadap umur pelayanan jalan daripada suhu

perkerasan (temperatur desain).

18

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, 2001. Pengaruh Variasi Suhu Perkerasan Terhadap Modulus Elastisitas

Dan Angka Poisson Campuran Beton Aspal Yang Menggunakan Aspal

Keras AC 60/70 Merk Pertamina Dan Aspal Keras AC 60/70 Merk

ESSO, Tesis (Tidak diterbitkan) Magister Sistem dan Teknik

Transportasi, Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta.

Anonim, 2004. Pedoman Penyusunan Laporan Kerja Praktek Usulan Tugas

Akhir dan Laporan Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta (UMS), Surakarta.

Aschuri, I. dkk., 2003. Temperatur And Time Loading Influence On Stiffness

Modulus Of Asphalt Concrete Mixture And Design Life By Using

Analytical Method On Indonesian Tropical Condition, Proceedings of

the Eastern Asia Society for Transportation Studies Vol.4.

Brown, S.F. dan Brunton, J.M., 1986. An Introduction To The Analytical Design

Of Bituminous Pavements (3rd Edition), University of Nottingham.

Departemen Pekerjaan Umum, 2005. Perencanaan Tebal Lapis Tambah

Perkerasan Lentur dengan Metode Lendutan, Pusat Penelitian dan

Pengembangan Prasarana Transportasi, Jakarta.

Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2002. Pedoman Perencanaan

Tebal Perkerasan Lentur, Kimpraswil, Jakarta.

Hardwiyono, S., 2011. Pengaruh Perubahan Suhu pada Modulus Elastik Lapisan

Beraspal Perkerasan Lentur dalam Pengujian Regangan yang Berbeda,

Jurnal Ilmiah Semesta Teknika Vol. 14, No. 1, 72-80, Mei 2011,

Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

Huang, Y.H., 2004. Pavement Analisys and Design Second Edition, Pearson

Prentice Hall, Kentucky.

Hutasoit, C.P., 2009. Perhitungan Kerusakan Struktur Perkerasan Lentur Akibat

Pengaruh Temperatur (Study Literatur), Skripsi (Tidak diterbitkan)

Universitas Sumatera Utara (USU), Medan.

Kosasih, D. dkk., 2001. Modulus Resilient Tanah Dasar Dalam Desain Struktur

Perkerasan Lentur Secara Analitis, Makalah Simposium, Universitas

Udayana, Bali.

Kosasih, D., 2008. Proses Desain Struktur Perkerasan Lentur Yang

Memperhitungkan Variasi Modulus Perkerasan Akibat Pengaruh

Temperatur. Dinamika Teknik Sipil, Volume 8, Nomor 1, Januari 2008 :

1 – 9, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB, Bandung.

19

Nugroho, A., 2012. Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur

Rencana Jalan Dengan Menggunakan Metode Analitis (Studi Kasus

Ruas Jalan Rembang - Bulu), Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas

Muhammadiyah Surakarta (UMS), Surakarta.

Prasetyo, A., 2012. Analisa Pengaruh Beban Berlebih (Overload) Terhadap

Umur Rencana Perkerasan Jalan Menggunakan Nottingham Design

Method (Studi Kasus : Ruas Jalan Pantura), Skripsi (Tidak diterbitkan)

Universitas Muhammadiyah Surakarta (UMS), Surakarta.

Premana, HK., 2012. Analisis Pengaruh Kecepatan Kendaraan Terhadap Umur

Rencana Perkerasan Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Jalan

Tol Semarang), Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas Muhammadiyah

Surakarta (UMS), Surakarta.

Riwibowo, N., 2012. Analisis Pengaruh Suhu Perkerasan Terhadap Umur

Pelayanan Jalan Dengan Menggunakan Metode Analitis (Studi Kasus

Jalan Tol Semarang), Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas

Muhammadiyah Surakarta (UMS), Surakarta.

Rizqi, Dwi Wahyu G., 2012. Analisa Pengaruh Suhu Terhadap Umur Pelayanan

Jalan Dengan Metode Analitis (Studi Kasus Pada Jalan Pantura

Ruas Rembang - Bulu), Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas

Muhammadiyah Surakarta (UMS), Surakarta.

Sukirman, S., 1999. Perkerasan Jalan Raya, Penerbit Nova, Bandung.

Shell International Oil Products BV., BISAR 3.0 – User’s Manual, 1998. The

Hague.

Widajat, Djoko., 2010. Pengaruh Temperatur Pemanasan Aspal Dan Air

Pembentuk Aspal Busa Terhadap Sifat Asli Aspal, Pusat Litbang Jalan

dan Jembatan, Bandung.

Wiyono, AWW. dan Setiawan, A., 2015. Pengaruh Temperatur Terhadap

Modulus Elastisitas Dan Angka Poisson Beton Aspal Lapis Aus Dengan

Bahan Pengisi Kapur, Jurnal Transportasi Vol. 15 No. 3 Desember

2015: 209-218, Fakultas Teknik, UNTAD, Palu.