BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Perpustakaan Digital...

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Dian Aulia, Sindy Dwi Yuliani, Perancangan Peningkatan Struktur …. II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 UMUM

2.1.1 Pengertian Jalan Tol

Menurut UUD No. 38 (2004) tentang jalan, jalan merupakan :

prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu lintas, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan/atau air, serta di atas permukaan air, kecuali jalan kereta api, jalan lori, dan jalan kabel.

Berdasarkan peruntukannya terdapat beberapa jenis jalan, salah satunya adalah

jalan tol. Jalan tol adalah jalan umum yang merupakan bagian sistem jaringan

jalan, dan sebagai jalan nasional untuk lalu lintas menerus dengan pengendalian

jalan masuk secara penuh dan tanpa adanya persimpangan sebidang serta

dilengkapi dengan pagar ruang milik jalan yang penggunanya diwajibkan

membayar tol.

Berdasarkan PP No.15 (2005) dalam mendesain jalan tol terdapat beberapa

syarat perencanaan, diantaranya :

1. Jalan tol mempunyai tingkat pelayanan keamanan dan kenyamanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan jalan umum.

2. Jalan tol yang digunakan untuk lalu lintas antar kota didesain berdasarkan kecepatan rencana minimum 80 km/jam dan untuk jalan tol dalam kota 60 km/jam.

3. Jalan tol didesain untuk mampu menahan muatan sumbu terberat (MST) paling rendah 8 ton.

Selain syarat dalam perencanaan jalan tol, jalan tol juga harus mempunyai

spesifikasi teknis. Spesifikasi teknis dalam perencanaan jalan tol diantaranya :

1. Tidak ada persimpangan sebidang dengan ruas jalan lain atau dengan

prasarana transportasi lainnya.

2. Jarak antar simpang susun, paling rendah 5 km untuk jalan tol luar perkotaan

dan paling rendah 2 km untuk jalan tol dalam perkotaan.

3. Jumlah lajur sekurang-kurangnya 2 lajur per arah.



4. harus dapat dipergunakan sebagai jalan lalu lintas sementara dalam keadaan

darurat. Menggunakan pemisah tengah atau median dan lebar bahu jalan

sebelah luar

2.1.2 Pelayanan Jalan Tol

Pemeliharaan jalan tol merupakan upaya yang dilakukan BPJT (Badan

Pengelola Jalan Tol) guna mempertahankan, memulihkan atau meningkatkan

kondisi jalan agar tetap dalam batas-batas standar pelayanan minimal jalan tol.

Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 392 (2005) Standar

Pelayanan Minimal (SMP) jalan tol adalah ukuran yang harus dicapai dalam

pelaksanaan penyelenggaraan jalan tol yang meliputi substansi pelayanan:

1. Kondisi jalan tol; 2. Kecepatan tempuh rata-rata, untuk jalan tol dalam kota kecepatan tempuh

rata-rata yaitu ≥ 1,6 kali kecepatan tempuh rata-rata jalan non tol, dan untuk jalan tol luar kota kecepatan tempuh rata-rata ≥ 1,8 kali kecepatan tempuh rata-rata jalan non tol.

3. Aksessibilitas; 4. Mobilitas; 5. Keselamatan; 6. Unit pertolongan/penyelamatan dan bantuan pelayanan.

Dalam penambahan sebuah lajur pada jalan tol, dapat mempertimbangkan standar

pelayanan minimal dengan substansi kecepatan tempuh rata-rata. Apabila dari

kecepatan tempuh rata-rata sebuah ruas tidak memenuhi standar minimal maka

perlu dilakukan pengkajian ulang terhadap kinerja ruas jalan tersebut agar dapat

memenuhi standar pelayanan minimal jalan tol.

2.2 LALU LINTAS

Arus lalu lintas sangat diperlukan baik dalam menghitung kinerja sebuah

jalan atau menghitung perkerasan sebuah jalan. Analisis arus lalu lintas diperlukan

agar memperoleh data-data penunjang dalam menghitung kinerja sebuah jalan dan

tebal perkerasan jalan. Data-data penunjang yang dimaksud adalah sebagai

berikut:



Jumlah kendaraan yang memakai jalan

Jumlah tiap jenis kendaraan

Konfigurasi sumbu dari tiap kendaraan

Beban tiap sumbu kendaraan

Faktor pertumbuhan lalu lintas

Jenis kendaraan yang melintasi sebuah jalan sangat beraneka ragam dan

bervariasi baik dari ukuran kendaraan, berat total kendaraan, konfigurasi dan

beban sumbu kendaraan. Dalam menganalisis arus lalu lintas yang melintas di

jalan tol, data arus yang diperoleh dari PT Jasa Marga berupa data arus yang

digolongkan berdasarkan tarif tol. Berikut merupakan golongan kendaraan

menurut PT Jasa Marga :

Sumber : www.jasamarga.com

Gambar 2.1 Golongan Jenis Kendaraan Berdasarkan PT.Jasa Marga

Keterangan:

Golongan I : Sedan, Jip, Pick up, Bus

Golongan II : 1,2 Heavy Truck dan 1,2 Large Truck

Golongan II : 1,22 Truck

Golongan IV : 1.2+2.2 Truck gandeng dan 1,2-22 Trailer

Golongan V : 1,22+222 Trailer

Berdasarkan standar Bina Marga, terdapat 3 jenis konfigurasi dan nilai

ekuivalen sumbu roda kendaraan berdasarkan Muatan Sumbu Terberat (MST)

diantaranya MST 8, MST 10 dan MST 12 (Lampiran 1) . Tabel dibawah ini akan

menjelaskan mengenai pergolongan jenis kendaraan dan beban sumbu tiap

golongan kendaraan.

GOLONGAN



Tabel 2.1 Pergolongan Jenis Kendaraan Dan Beban Sumbu Tiap Golongan

Sumber : Jasa Marga, Bina Marga dan MKJI 1997



Akibat dari semakin berkembangnya sebuah daerah, maka tingkat

pertumbuhan kendaraan di daerah tersebut semakin lama semakin meningkat.

Sehingga angka pertumbuhan kendaraan perlu dihitung untuk mengetahui

pertumbuhan volume lalu lintas yang melewati jalan tersebut dimasa yang akan

datang. Angka pertumbuhan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

dibawah ini :

–

.....................Persamaan 2.1

Dimana :

= angka pertumbuhan (%)

LHR1 = LHR tahun sesudah

LHR2 = LHR tahun sebelum

2.3 KINERJA JALAN

Tingkat kinerja jalan berdasarkan Manual Kapasitas Jalan Indonesia/MKJI

(1997) adalah ”ukuran kuantitatif yang menerangkan kondisi operasional”. Nilai

kuantitatif dinyatakan dalam kapasitas, derajat kejenuhan dan lain-lain. Ukuran

kualitatif yang menerangkan kondisi operasional dalam arus lalu lintas dan

persepsi pengemudi tentang kualitas berkendaraan dinyatakan dengan tingkat

pelayanan jalan.

2.3.1 Arus Lalu Lintas

Manual Kapasitas Jalan Indonesia (1997) menjelaskan “nilai arus lalu

lintas (Q) mencerminkan komposisi lalu lintas”. Perhitungan arus total kendaraan

didasarkan rumus dibawah ini :

Q = Qkend x emp .....................Persamaan 2.2

dimana:

Qkend = Arus (kendaraan/jam)

emp = Faktor untuk mengubah arus dari kendaraan/jam menjadi smp/jam

Data arus kendaraan yang digunakan dalam perhitungan arus lalu lintas

(Q) dapat berupa nilai Lalu Lintas Harian Rata-rata (LHR) atau data arus lalu



lintas berdasarkan hasil traffic counting di lapangan. Apabila data masukan yang

didapat yaitu berupa LHR, maka untuk mengkonversi dari LHR menjadi

kendaraan perjam, dapat menggunakan rumus dibawah ini :

.....................Persamaan 2.3

dimana :

LHR = jumlah lalu lintas kendaraan perhari

k = rasio antara arus jam rencana dan LHR;

“nilai k berkisar antara 6-15%“ (Iskandar,TT)

Dalam jurnal Surandono (2011) menjelaskan “ekuivalen mobil penumpang

(emp) adalah suatu angka yang digunakan untuk mengkonversi kendaraan berat

dan sepeda motor ke suatu kendaraan penumpang standar (kendaraan ringan)”.

Nilai konversi atau emp untuk kendaraan Menengah Berat (MHV), Bus Besar

(LB), Truk Besar (LT) pada jalan bebas hambatan ke dalam kendaraan

penumpang standar, dapat menggunakan tabel dibawah ini :

Tabel 2.2 Emp untuk Jalan Bebas Hambatan Terbagi Dua-Arah-Empat-Lajur (MW 4/2 UD)

Tipe Alinyemen

Total Arus emp (kend/jam) MHV LB LT

Datar

0 1,2 1,2 1,6 1.250 1,4 1,4 2,0 2.250 1,6 1,7 2,5

≥ 2800 1,3 1,5 2,0

Bukit

0 1,5 1,6 4,8 900 2,0 2,0 4,6

1.700 2,2 2,0 4,3 ≥ 2.250 1,8 1,9 3,5

Gunung

0 3,2 2,2 5,5 700 2,0 2,6 5,1

1.450 2,0 2,9 4,8 ≥ 2.000 2,0 2,4 3,8

Sumber : MKJI Jalan Bebas Hambatan 1997 hal.7-33



Tabel 2.3 Emp untuk Jalan Bebas Hambatan Terbagi Dua-Arah-Enam-Lajur (MW 6/2 UD)

Tipe Alinyemen

Total Arus emp (kend/jam) MHV LB LT

Datar

0 1,2 1,2 1,6 1.900 1,4 1,4 2,0 3.400 1,6 1,7 2,5

≥ 4.150 1,3 1,5 2,0

Bukit

0 1,8 1,6 4,8 1.450 2,0 2,0 4,6 2.600 2,2 2,3 4,3

≥ 3.300 1,8 1,9 3,5

Gunung

0 3,2 2,2 5,5 1.150 2,9 2,6 5,1 2.150 2,6 2,9 4,8

≥ 3.000 2,0 2,4 3,8 Sumber : MKJI Jalan Bebas Hambatan 1997 hal 7-36

2.3.2 Kapasitas Jalan

Menurut Leihitu (2012) kapasitas merupakan “arus lalu lintas maksimum

yang melewati suatu titik jalan yang dapat dipertahankan pada suatu bagian jalan

dalam kondisi tertentu”. Sedangkan MKJI (1997) mendefinisikan “kapasitas jalan

bebas hambatan sebagai arus maksimum yang melewati suatu titik pada jalan

bebas hambatan yang dapat dipertahankan persatuan jam dalam kondisi yang

berlaku”. Jadi kapasitas merupakan keadaan dimana arus lalu lintas pada kondisi

maksimum yang melalui suatu titik jalan. Ada beberapa faktor yang

mempengaruhi kapasitas jalan antara lain:

1. Faktor jalan, seperti lebar lajur, kebebasan lateral, bahu jalan, ada median atau

tidak, kondisi permukaan jalan, alinyemen, kelandaian jalan, trotoar dan lain-

lain.

2. Faktor lalu lintas, seperti komposisi lalu lintas, volume, distribusi lajur, dan

gangguan lalu lintas, adanya kendaraan tidak bermotor, gangguan samping, dan

lain - lain.

3. Faktor lingkungan, seperti misalnya pejalan kaki, pengendara sepeda, binatang

yang menyeberang, dan lain-lain.



Persamaan umum untuk menghitung Kapasitas berdasarkan MKJI (1997)

untuk jalan bebas hambatan adalah sebagai berikut :

C = Co x FCW x FCSP .....................Persamaan 2.4

dimana :

C = kapasitas ruas jalan (smp/jam)

Co = kapasitas dasar (smp/jam), berdasarkan tipe jalan.

FCw = faktor penyesuaian lebar jalan bebas hambatan, berdasarkan pada lebar

efektif jalur lalu lintas.

FCSP = faktor penyesuaian pemisahan arah.

Parameter-parameter dalam menghitung kapasitas jalan didasarkan berdasarkan

Manual Kapasitas Jalan Indonesia Jalan Bebas Hambatan tahun 1997. Kapasitas

dasar (Co) dapat ditentukan berdasarkan tipe alinyemen jalan bebas hambatan

yang ada pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Kapasitas Jalan Bebas Hambatan Terbagi

Tipe jalan bebas hambatan/ Kapasitas Dasar Tipe Alinyemen (smp/jam/lajur)

Empat dan enam-lajur terbagi - Datar 2300 - Bukit 2250 - Gunung 2150

Sumber : MKJI Jalan Bebas Hambatan 1997 hal 7-47

Faktor koreksi dalam menghitung kapasitas sebuah jalan bebas hambatan

terdiri dari Faktor Penyesuaian Kapasitas Akibat Lebar Jalur Lalu Lintas (FCW)

dan Faktor Penyesuaian Kapasitasas Akibat Pemisah Arah (FCSP). Dalam

menentukan faktor koreksi FCW lebar efektif jalur lalu lintas yaitu lebar badan

jalan atau lebar jalan tanpa bahu. Maka setelah diketahui hal-hal tersebut faktor-

faktor koreksi tersebut dapat ditentukan berdasarka Tabel 2.5 dan Tabel 2.6.



Tabel 2.5 Faktor Penyesuaian Kapasitas Akibat Lebar Jalur Lalu Lintas Jalan Tol (FCW)

Tipe jalan bebas hambatan

Lebar efektif jalur lalu lintas FCw

Wc (m) Empat lajur terbai Perlajur Enam lajur terbagi 3,25 0,96 3,50 1,00 3,75 1,03 Dua lajur tak terbagi Total kedua arah

6,5 0,96 7,0 1,00 7,5 1,04


Tabel 2.6 Faktor Penyesuaian Kapasitas Akibat Pemisah Arah (FCSP)

untuk Jalan Bebas Hambatan Tak Terbagi Pemisah arah SP %-% 50-50 55-45 60-40 65-35 70-30 FCSP 1 0,97 0,94 0,91 0,88


Khusus untuk faktor koreksi FCSP untuk jalan terbagi atau jalan yang

terdapat median maka faktor pemisah arah adalah 1 (satu). (MKJI, 1997)

2.3.3 Derajat Kejenuhan

Derajat kejenuhan atau Degree of Saturation (DS) didefinisikan sebagai

rasio arus terhadap kapasitas, yang digunakan sebagai faktor utama dalam

penentuan tingkat kinerja ruas jalan (MKJI, 1997). Persamaan yang digunakan

untuk menghitung nilai derajat kejenuhan adalah :

DS = Q/C .....................Persamaan 2.5

dimana :

DS = Derajat kejenuhan

Q = Arus lalu lintas (smp/jam)

C = Kapasitas (smp/jam)

“Nilai derajat kejenuhan dapat menunjukkan apakah segmen jalan tersebut

mempunyai masalah kapasitas atau tidak” (Leihitu, 2012). Nilai batas atas derajat

kejenuhan adalah 0,75 sampai 0,8 (MKJI, 1997). Sedangkan berdasarkan



Highway Capacity Manual (2000) nilai tingkat pelayanan sebuah jalan dapat di

nilai berdasarkan derajat kejenuhannya, nilai pelayanan tersebut dapat dilihat pada

Tabel 2.7 dibawah ini : Tabel 2.7 Nilai Tingkat Pelayanan

No Tingkat

D = V/C Kecepatan

Ideal Kondisi/Keadaan Lalu Lintas Pelayanan (km/jam)

1 A < 0,04 > 60 Lalu Lintas lengang, kecepatan bebas

2 B 0,04 - 0,24 50 - 60 Lalu Lintas agak ramai, kecepatan menurun

3 C 0,25 - 0,54 40 - 50 Lalu lintas ramai, kecepatan terbatas

4 D 0,55 - 0,80 35 - 40 Lalu lintas jenuh, kecepatan mulai rendah

5 E 0,81 - 1,00 30 - 35 Lalu lintas mulai macet, kecepatan rendah

6 F > 1,00 < 30 Lalu Lintas macet, kecepatan rendah sekali

Sumber : Highway Capacity Manual (2000)

2.4 PERKERASAN JALAN

“Perkerasan jalan adalah kontruksi yang dibangun di atas lapisan tanah

dasar (subgrade), yang berfungsi untuk menopang beban lalu lintas” (Hendarsin,

2000). Umumnya terdapat dua jenis perkerasan jalan yaitu perkerasan lentur

(flexible pavement) dan perkerasan kaku (rigid pavement).

2.4.1 Perkerasan Lentur

Hendarsin (2000) menjelaskan terdapat beberapa karakteristik yang

dimiliki perkerasan lentur, diantaranya :

Bersifat elastis jika menerima beban, sehingga memberi kenyamanan bagi pengguna jalan.

Menggunakan bahan pengikat aspal Seluruh lapisan ikut menanggung beban. Penyebaran tegangan ke tanah dasar sedemikian, sehingga tidak merusak

lapisan tanah subgrade.



Berikut lapisan-lapisan yang menyusun perkerasan lentur :

Gambar 2.2 Susunan lapisan perkerasan lentur

2.4.2 Perkerasan Kaku

Terdapat dua jenis perkarasan kaku diantaranya perkerasan beton semen

dan perkerasan kaku dengan permukaan aspal (Hendarsin, 2000).

1. Perkerasan Beton Semen

Perkerasan beton semen didefinisikan sebagai perkerasan yang memiliki

lapisan dasar beton dari portland cement. Komposisi perkerasan beton semen

adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Susunan lapisan perkerasan kaku

2. Perkerasan Kaku Dengan Permukaan Aspal (Komposit)

Perkerasan kaku dengan permukaan aspal adalah salah satu dari

perkerasan komposit. Perkerasan kaku memiliki kelebihan dari segi kekuatannya

sedangkan perkerasan lentur memiliki kelebihan dari segi kenyamanan pengguna

jalan. Sehingga saat ini penggunaan perkerasan komposit lebih banyak digunakan

khususnya pada jalan tol. Hal ini dikarenakan, dengan perkerasan komposit maka

struktur perkerasan dapat lebih kuat dan tingkat kenyamanan pengguna jalan tol

pun dapat tercapai.



Susunan lapisan perkerasan komposit dapat dilihat pada gambar berikut

ini:

Gambar 2.4 Susunan lapisan perkerasan komposit

2.5 PERENCANAAN PERKERASAN

Dalam merencanakan sebuah kontruksi atau tebal lapis perkerasan jalan,

banyak metode yang dapat digunakan salah satunya yaitu metode AASHTO

Guide for Design of Pavement Structures 1993. Hendarsin (2000) menjelaskan :

pertimbangan yang harus diperhitungkan dalam perencanaan sebuah tebal perkerasan antara lain meliputi hal-hal sebagai berikut : 1. Pertimbangan kontruksi dan pemeliharaannya. 2. Pertimbangan lingkungan. 3. Evaluasi terhadap tanah dasar. 4. Material perkerasan. 5. Lalu lintas rencana.

2.5.1 Perencanaan Perkerasan Beton Semen

Dalam menghitung tebal perkerasan beton semen berdasarkan AASHTO

Guide for Design of Pavement Structures (1993) dapat menggunakan formula

sebagai berikut :

.....................Persamaan 2.6

dimana :

W18 : Perkiraan nilai kumulatif ekuivalen beban kendaraan dari aplikasi ESAL

(Equivalent Single Axle Load )

ZR : Deviasi normal yang mewakili reliabilitas (R)

SO : Gabungan kesalahan baku dari perkiraan beban lalu lintas dan



kinerja perkerasan

ΔPSI : Selisih indeks permukaan awal dan akhir

S’c : Modulus of Ruture (psi)

Cd : Faktor drainase

Ec : Modulus elastisitas beton (psi)

J : Load transfer coefficient

k : Modulus Reaksi Tanah (psi)

DF : Tebal perkerasan beton semen (inchi)

Parameter-parameter yang dibutuhkan dalam perencanaan tebal perkerasan

beton semen (DF ) adalah sebagai berikut :

2.5.1.1 Beban Lalu Lintas

Rosyidi (2007) menjelaskan “prosedur perencanaan untuk parameter lalu

lintas didasarkan pada kumulatif beban gandar standar ekuivalen”.

Perhitungan untuk komulatif beban sumbu standar selama umur

rencana ini didasarkan pada konversi lalu lintas yang lewat terhadap beban gandar

standar 8,16 kN dan mempertimbangkan umur rencana, volume lalu lintas,

faktor distribusi lajur, serta faktor bangkitan lalu lintas (growth factor).

.....................Persamaan 2.7

dimana :

w18 = Komulatif beban sumbu standar selama umur rencana

m = Jumlah masing-masing jenis kendaraan.

365 = Jumlah hari dalam satu tahun.

LEF = Faktor ESAL (Angka Ekuivalen )

GF = Faktor pertumbuhan

C = Koefisien Distribusi Kendaraan.



1. Faktor ESAL (LEF)

Banyak metode dalam menghitung faktor ESAL atau angka ekuivalen

sumbu kendaraan baik dengan menggunakan metode AASHTO ataupun dengan

metode NASRAA.

Dalam menghitung angka ekuivalen, AASHTO menjadikan perbandingan

umur perkerasan akibat beban lalu lintas standar sebasar 18 kips terhadap umur

perkerasan akibat beban lalu lintas non standar. Besarnya angka ekuivalen

tergantung dari jenis sumbu, pelayanan akhir (pt), serta besarnya angka Structural

Number (SN) untuk perkerasan lentur dan tebal perkerasan (D) untuk perkerasan

beton semen. Untuk menghitung faktor ESAL berdasarkan AASHTO (1993)

maka dapat menggunakan rumus dibawah ini :

.....................Persamaan 2.8

Sebelum menghitung faktor ESAL pada perkerasan beton semen nilai

Wtx/Wt dihitung terlebih dahulu dengan menggunakan Persamaan 2.9

[

]

[

] [ ] .....................Persamaan 2.9

dimana :

Wt = ekuivalen beban sumbu standar (selalu 18 kips)

Wtx = ekuivalen beban sumbu yang di konversi hingga akhir waktu pelayanan.

Gt = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan

L1 = beban sumbu standar (18 kips)

L2 = notasi konfigurasi sumbu standar (biasanya 1)

L1x = beban sumbu yang akan dievaluasi

L2x = notasi konfigurasi sumbu

1 : sumbu tunggal, 2 : sumbu ganda, 3 : sumbu tripel

β = faktor desain dan variasi beban sumbu

Nilai Gt merupakan fungsi logaritma dari perbandingan antara kehilangan

tingkat pelayanan dari po sampai pt. Nilai Gt untuk perkerasan beton semen dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

.....................Persamaan 2.10



dimana :

G = faktor perbandingan kehilangan pelayanan

pt = indeks pelayanan (serviceability index) akhir (pt)

“Fungsi dari desain dan variasi beban sumbu kendaraan yang menyatakan

jumlah perkiraan banyaknya sumbu kendaran yang diperlukan sehingga

perkerasan mencapai tingkat pelayanan dinyatakan dengan β” (Sutrisno,2011) .

Faktor desain dan variasi beban sumbu dihitung berdasarkan jenis perkerasannya

untuk perkerasan beton semen dapat digunakan persamaan dibawah ini :

.....................Persamaan 2.11

Metode lain untuk menghitung angka ekuivalen beban sumbu kendaraan

salah satunya yaitu dengan metode NASRAA persamaan untuk mencari angka

ekuivalen kendaraan dapat menggunakan persamaan-persamaan berikut ini :

a. Angka ekuivalen sumbu tunggal roda tunggal.

.....................Persamaan 2.12

b. Angka ekuivalen sumbu tunggal roda ganda.

.....................Persamaan 2.13

c. Angka ekuivalen sumbu ganda roda ganda.

.....................Persamaan 2.14

d. Angka ekuivalen sumbu triple roda ganda.

.....................Persamaan 2.15

2. Koefisien Distribusi Kendaraan

“Besarnya koefisien distribusi kendaraan (C) didasarkan pada jenis

kendaraan, jumlah arah dan jumlah lajur” (Sutrisno, 2011). Besarnya koefisien

distribusi kendaraan (DA) berdasarkan arah dapat dilihat berdasarkan Tabel 2.8

dibawah ini.



Tabel 2.8 Koefisien Distribusi Arah (DA) Jumlah Lajur

Kendaraan Ringan *) Kendaraan Berat **) 1 Arah 2 Arah 1 Arah 2 Arah

1 1 1 1 1 2 0,6 1,5 0,7 0,5 3 0,4 0,4 0,5 0,475 4 0,3 0,45 5 0,2 0,425 6 0,1 0,4

Sumber : SNI 1732-1989-F, 1987 *) Berat Total < 5 ton **) Berat Total ≥ 5 ton

Sedangkan untuk nilai distribusi kendaraan berdasarkan jumlah lajur dapat

menggunakan tabel berikut ini : Tabel 2.9 Koefisien Distribusi Lajur (DL)

Jumlah Lajur Tiap Arah

% 18-kips ESAL Desain

1 100 2 80-100 3 60-80

4 atau lebih 50-75 Sumber : AASHTO, 1993

3. Faktor Pertumbuhan

Untuk mengetahui pertumbuhan kendaraan yang akan datang, maka

diperlukan perhitungan dalam menentukan faktor pertumbuhan yang diuraikan

pada persamaan 2.16.

.....................Persamaan 2.16

dimana :

g = angka pertumbuhan (%)

n = umur rencana (tahun)

2.5.1.2 Reliability dan Standard Normal Deviate

Faktor penentu nilai Standart Normal Deviate (Zr) merupakan reliabilitas.

Reliabilitas merupakan upaya untuk menyertakan derajat kepastian (degree of

certainty) ke dalam proses perencanaan untuk menjamin bermacam-macam



alternatif perencanaan akan bertahan selama selang waktu yang direncanakan

(umur rencana). Dalam kata lain reliabilitas menggambarkan “Faktor Keamanan“,

dengan reliability yang tinggi menunjukkan bahwa struktur pavement akan

memberikan kemungkinan perubahan atau kegagalan sedikit, namun reliabilitas

yang tinggi akan menghasilkan tebal perkerasan beton akan lebih tebal. Nilai

reliabilitas didasarkan berdasarkan fungsi jalan seperti terlihat pada tabel dibawah

ini : Tabel 2.10 Tingkat Reliabilitas Berdasarkan Fungsi Jalan

Fungsi Jalan Tingkat Keandalan (R) Dalam Persen

Urban Rural Jalan Tol 85-99,9 80-99,9

Arteri 80-99 75-95 Kolektor 80-95 75-75

Lokal 50-80 50-80 Sumber : AASHTO, 1993 hal II-9

Dalam persamaan desain perkerasan, level of reliabity (R) diakomodasi

dengan parameter penyimpangan Standard Normal Deviate (Zr). Berdasarkan

AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993 nilai korelasi angka

reliabilitas dengan Standard Normal Deviate dapat dilihat pada Tabel pada

Lampiran 2.

2.5.1.3 Combine Standar Error (So)

So adalah gabungan kesalahan baku dari perkiraan beban lalu lintas dn

kinerja perkerasan jalan. Nilai Overall Standard Deviation (So) untuk perkerasan

beton semen yang disarankan pada buku AASHTO guide for Design of Pavement

Structures 1993, hal I-62 adalah berkisar antara 0,3 – 0,4. (AASHTO, 1993)

2.5.1.4 Innitial dan Terminal Serviceability Index (Po, Pt)

Serviceability jalan didefinisikan sebagai kemampuan jalan untuk

melayani lalu lintas yang memakai fasilitas tersebut. AASHTO (1993) dengan

Road Testnya menyarankan “awal serviceability (Po) untuk perkerasan beton

semen adalah sebesar 4,5”. Sedangkan untuk akhir serviceability (Pt) ditentukan

berdasarkan :



Pt = 2,5 jalan utama

Pt = 2,0 jalan dengan lalu lintas rendah

Sehingga selisih indeks permukaan awal dan akhir dapat menggunakan rumus :

∆ PSI = po - pt .....................Persamaan 2.17

2.5.1.5 Load Transfer Coefficient

Load Transfer Coefficient (J) merupakan faktor yang digunakan dalam

desain perkerasan kaku untuk menghitung kemampuan pelat beton

mendistribusikan beban yang melintas secara tidak menerus, seperti pada joint

atau crack. Nilai J dapat ditentukan berdasarkan tabel dibawah ini : Tabel 2.11 Koefisien Penyaluran Beban (J)

Bahu Aspal Tied P.C.C Penyaluran Beban Ya Tidak Ya Tidak

1. Beban bersambung tak 3,2 3,8 - 4,4 2,5 - 3,1 3,6 - 4,2

bertulang dan bertulang 2. CRCP 2,9 - 3,2 N/A 2,3 - 2,9 N/A

Sumber : AASHTO, 1993 hal II – 26 Apabila dalam suatu perencanaan perkerasan jalan akan diadakan lapis

tambah bila sudah mencapai ESAL sesuai umur rencana, maka AASHTO 1993

menyarankan nilai J yang digunakan berkisar antara 2,2 - 2,6. (AASHTO, 1993 :

III-132)

2.5.1.6 Drainage Coefficient

Koefisien drainase merupakan karakteristik dari kualitas sistem drainase

dari lapisan subbase di bawah perkerasan beton. Semakin besar kofisien drainase

menunjukkan bahwa sistem drainase makin baik.

Sebelum menentukan nilai koefisien drainase menggunakan tabel yang

tersedia pada AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993,

diperlukan perhitungan persentase hari efektif hujan dalam setahun yang akan

berpengaruh terkenanya perkerasan, dengan bersamaan dibawah ini :

.....................Persamaan 2.18

dimana :

Tjam = rata-rata hujan perhari (jam)



Thari = rata-rata jumlah hari hujan pertahun (hari)

WI = faktor air hujan yang akan masuk ke pondasi jalan (%)

Apabila persentase hari efektif hujan dalam setahun telah diketahui, maka

nilai koefisien drainase dapat ditentukan berdasarkan Tabel 2.12 dan Tabel 2.13. Tabel 2.12 Kualitas Drainase

Kualitas Drainase Waktu yang dibutuhkan

waktu mengeringkan Baik Sekali 2 jam

Baik 1 hari Cukup 1 minggu Buruk 1 bulan

Buruk Sekali air tidak terbebaskan Sumber : AASHTO, 1993 hal II – 22

Tabel 2.13 Nilai Koefisien Drainase (Cd) untuk Desain Perkerasan Kaku

Kualitas Drainase

Persentase waktu perkerasan dalam kedaan lembab hingga jenuh

< 1% 1-5% 5-25% 25% Baik Sekali 1,25 - 1,20 1,2 - 1,15 1,15 -1,10 1,2

Baik 1,20 - 1,15 1,15 - 1,10 1,10 - 1,00 1 Cukup 1,15 - 1,10 1,10 - 1,00 1,00 - 0,90 0,9 Buruk 1,10 - 1,00 1,00 - 0,90 0,90 - 0,80 0,8

Buruk Sekali 1,00-0,90 0,90 -,80 0,80 - 0,70 0,7 Sumber : AASHTO, 1993 hal II – 26

2.5.1.7 Concrete Elastic Modulus

Persamaan desain AASHTO (1993) memerlukan harga dari modulus

elastisitas beton, harga ini tergantung kepada jenis kekasarannya agregat. Harga

Ec dapat dihitung dengan rumus :

Ec = 57000 x (f’c )0.5 .....................Persamaan 2.19

dimana :

Ec = Modulus elastisitas beton (psi)

f’c = kuat tekan beton (psi)



2.5.1.8 Concrete Modulus of Rupture, Sc’

Sc’ beton merupakan ukuran terhadap flexural strength dari beton yang

ditentukan berdasarkan tegangan tarik pada saat beton mulai retak. Nilai S’c dapat

ditentukan berdasarkan persamaan berikut :

.....................Persamaan 2.20

2.5.1.9 Modulus Reaksi Tanah (k) untuk Perkerasan Kaku

Modulus ini merupakan ukuran kekakuan tanah dasar yang dinyatakan

dengan beban dalam pounds per cubic inch (pci). Dalam menghitung modulus

reaksi tanah dapat menggunakan rumus :

k = (1500 x CBR) / 19,4 .....................Persamaan 2.21

dimana :

k = Modulus reaksi tanah

CBR = California Bearing Ratio

Harga k yang diperoleh harus dikoreksi terlebih dahulu terhadap

kehilangan daya dukung (Lose of Support, LS) akibat wet lean concrete (LC)

yang berada diatas tanah dasar yang nantinya berfungsi sebagai lantai kerja dan

struktur perkerasan.



Tabel 2.14 Nilai Loss of Support Berdasarkan Tipe Material

Tipe Material Loss of Support

(LS) Cement Treated Granular Base

0,0 - 1,0 (E = 1,000,000 - 2,000,000 psi) Cement Aggregate Mixture

0,0 - 1,0 (E = 500,000 - 1,000,000 psi) Asphalt Tretaed Base

0,0 - 1,0 (E = 350,000 - 1,000,000 psi) Bituminous Stabilized Mixture

0,0 - 1,0 (E = 40,000 - 300,000 psi) Lime Stabilized

1,0 - 3,0 (E = 20,000 - 70,000 psi) Unbound Granular Materials

1,0 - 3,0 (E = 15,000 - 45,000 psi) Fine Grained or Natural Subgrade Material 2,0 -3,0 (E = 3,000 - 40,000 psi)

Sumber : AASHTO, 1993 hal II-27

Pengoreksian harga k dilakukan dengan memplotkan nilai LS dan k yang

diperoleh dari Persamaan 2.21 pada Gambar 2.5.

Sumber : AASHTO, 1993 hal II-42

Gambar 2.5 Grafik Hubungan Modulus of Subgrade dengan LS



2.5.2 Perencanaan Perkerasan Lentur

Dalam menghitung tebal lapisan perkerasan lentur dapat digunakan

persamaan AASHTO Guide for Design of Pavement Structures (1993) sebagai

berikut :

.....................Persamaan 2.22

dimana :

SN : Structural Number, nilai korelasi total suatu tebal perkerasan yang

dibutuhkan.

MR : Resilient modulus (psi)

Untuk mengetahui tebal tiap lapisan dari perkerasan lentur, maka nilai

Structural Number (SN) yang diperoleh berdasarkan persamaan 2.22 kemudian

dimasukan kedalam persamaan bertingkat berikut ini :

SN = a1.D1 + a2.D2.m2 + a3.D3.m3 .....................Persamaan 2.23

dimana :

i = 1,2,3 = lapisan permukaan, lapisan pondasi, lapisan pondasi bawah. ai = koefisien kekuatan relatif dari bahan lapisan perkerasan

Di = tebal lapisan perkerasan

mi = koefisien drainase

Nilai koefisien kekuatan relatif (a) untuk masing-masing lapisan dapat

menggunakan tabel pada Lampiran 3.

Parameter perencanaan pada perkerasan lentur sebagian besar sama

dengan parameter perencanaan pada perkerasan kaku, berikut ini merupakan

parameter-parameter yang berbeda dalam merencanakan perkerasan lentur adalah

sebagai berikut :

2.5.2.1 Faktor ESAL (Angka Ekuivalen)

Dalam menghitung Faktor ESAL pada perencanaan perkerasan lentur

dapat menggunakan rumus pada Persamaan 2.8, dengan nilai Wtx/Wt dihitung

berdasarkan persamaan dbawah ini.



[

]

[

] [ ] .....................Persamaan 2.23

Dan untuk nilai Gt dan β dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

....................Persamaan 2.24

....................Persamaan 2.25

2.5.2.2 Combine Standar Error (So)

Nilai Overall Standard Deviation So disarankan pada buku AASHTO

Guide for Design of Pavement Structures (1993) untuk perkerasan lentur adalah

0,4 – 0,5. (AASHTO, 1993 : I-62)

2.5.2.3 Innitial dan Terminal Serviceability Index (Po)

AASHTO dengan Road Testnya menyarankan awal serviceability (Po)

untuk perkerasan lentur sebesar 4,2. Dan akhir serviceability (Pt) ditentukan

berdasarkan (ASSHTO,1993) :

Pt = 2,5 jalan utama

Pt = 2,0 jalan dengan lalu lintas rendah

2.5.2.4 Drainage Coefficient

Untuk perkerasan lentur koefisien drainase dinyatakan dengan nilai m,

dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 2.15 Koefisien Drainase (M) untuk Memodifikasi Koefisien Kekuatan Relatif Material

Untreated Base dan Subbase Pada Perkerasan Lentur.

Kualitas Drainase

Persentase waktu struktur perkerasan dipengaruhioleh kadar air yang mendekati jenuh

< 1% 1-5% 5-25% >25% Baik Sekali 1,40 - 1,30 1,35 -1,30 1,30 - 1,20 1,20

Baik 1,35 - 1,25 1,25 - 1,15 1,15 - 1,00 1,00 Cukup 1,25 - 1,15 1,15 - 1,05 1,00 -0,80 0,80 Buruk 1,15 - 1,05 1,05 - 0,80 0,80 - 0,60 0,60

Buruk Sekali 1,05 - 0,95 0,80 - 0,75 0,60 - 0,40 0,40 Sumber : AASHTO, 1993 hal II – 25



2.5.2.5 Modulus Resilient ( MR )

Resilien Modulus adalah nilai hubungan dinamis antara tegangan dan

regangan. Dengan menggunakan persamaan dari Heukelom and Klomp (1962)

korelasi antara nilai CBR Corps of Engineer dan nilai resilient modulus (MR)

dihitung seperti berikut :

MR = 1500 x CBR .....................Persamaan 2.26

dimana :

MR = Modulus Resilient

CBR = California Bearing Ratio

2.5.3 Perencanaan Perkerasan Komposit

Dalam merencanakan perkerasan komposit digunakan pendekatan desain

lapis tambah perkerasan lentur diatas perkerasan beton semen (AASTHO,1993).

Sehingga langkah awal yang dilakukan yaitu menghitung tebal perkerasan beton

semen (DF) dengan menggunakan Persamaan 2.6. Kemudian setelah tebal

perkerasan beton semen (DF) diperoleh, maka dapat dilakukan perhitungan tebal

lapis tambah hotmix diatas perkerasan beton semen dengan menggunakan

persamaan berikut ini:

DOL = A (DF – DEFF) .....................Persamaan 2.27

A = 2,2233 + 0,0099 (DF - DEFF)2 – 0,1534 (DF – DEFF) .........Persamaan 2.28

dimana :

DOL = Tebal lapis tambah (perkerasan lentur) (inchi)

DF = Tebal perkerasan beton semen rencana (inchi)

DEFF = Tebal perkerasan beton semen efektif (inchi)

A = Faktor konversi perkerasan beton semen ke perkerasan lentur

Berdasarkan AASHTO (1993) tebal pelat beton semen efektif dapat dicari

berdasarkan persamaan.

DEFF = Fjc x Fjur x Ffat x DF .....................Persamaan 2.29

dimana :

DF = Tebal lapis pelat beton rencana.

Fjc = faktor retakan pada sambungan



Fdur = faktor durabilitas

Ffat = faktor akibat fatik

Desain perkerasan komposit baru mempunyai DEFF sama dengan DF,

dengan asumsi bahwa perkerasan belum mengalami kerusakan sehingga nilai

faktor-faktor diatas adalah 1.

2.5.4 Perencanaan Lapis Tambah Perkerasan Beton Semen

Untuk menghitung tebal lapis tambah berupa perkerasan aspal beton di

atas perkerasan beton semen, maka tebal perkerasan beton semen tersebut harus

dievaluasi terlebih dahulu untuk menentukan tebal perkerasan beton semen

efektif. Tebal efektif tersebut akan sangat tergantung pada kondisi perkerasannya,

Tebal efektif beton dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.29,

dimana :

DF = Tebal lapis pelat beton eksisiting

Fjc = faktor retakan pada sambungan

Fdur = faktor durabilitas

Ffat = faktor akibat fatik

Untuk menentukan nilai Fjc dapat menggunakan Gambar 2.5. (jika

memperbaiki semua daerah yang memburuk sebelum lapis tambah nilai Fjc = 1)

Gambar 2.6 Faktor Retakan Pada Sambungan



Sedangkan untuk faktor durabilitas (Fdur) dan faktor akibat fatik (Ffat )

dapat ditentukan berdasarkan Tabel 2.16 dan Tabel 2.17. Tabel 2.16 Faktor Durabilitas

Kondisi perkerasan Fdur

Jika tidak ada masalah durabiitas retak 1

Sedikit retak tetapi tidak palling exists 0,96-0,99

Sedikit retak cracking dan beberapa serpihan terjadi 0,88-0,95

Retak Banyak dan cracking dan banyak serpihan yang terjadi 0,80-0,88 Sumber : AASHTO 1993, hal III-126

Tabel 2.17 Faktor Akibat Fatik Kondisi perkerasan Ffat

Jika sangat sedikit terjadi retak melintang 0,97-1,00 Jika agak banyak terjadi retak melintang 0,94-0,96 Jika sangat banyak terjadi retak melintang 0,90-0,93

Sumber : AASHTO 1993, hal III-126

Tebal efektif perkerasan beton semen yang didapat kemudian dikonversi

kedalam tebal perkerasan aspal beton. Nilai konversi dari perkerasan beton semen

kedalam perkerasan aspal beton dapat dihitung berdasarkan pada Persamaan 2.28.

Tebal perkerasan aspal beton tersebut akan digunakan untuk menentukan

nilai kekuatan struktur dari perkerasan tersebut yang dinyatakan oleh nilai

Structural Number. Penentuan nilai Structural Number dapat menggunakan

persamaan dasar SN (Persamaan 2.23), sedangkan untuk menentukan besarnya

koefisien kekuatan relatif dapat ditentukan berdasarkan tingkat kerusakan pada

perkerasan aspal beton yang terpasang dengan menggunakan Tabel pada

Lampiran 4. Nilai SN eksisiting jalan digunakan untuk mengetahui selisih antara

SN eksisiting dengan nilai SN yang dibutuhkan saat umur rencana. Selisih

tersebut digunakan untuk mengetahui nilai tebal lapis tambah yang diperlukan.

2.5.5 Nilai Structural Number Perkerasan Komposit

Nilai Structural Number untuk perkerasan komposit (SNk) merupakan

penjumlahan dari ketebalan lapisan dikalikan dengan koefisien kekuatan yang

sesuai. Berdasarkan hasil studi Bureau of Design and Environtment persamaan



berikut dapat digunakan untuk mengetahui Structural Number pada perkerasan

komposit baru (Illinois, 2011).

SNk = 0.40 DS + 0,33 Df .....................Persamaan 2.30

dimana:

SNk = Structural Number perkerasan komposit

Ds = ketebalan HMA (inchi)

Df = ketebalan lapis pondasi PCC baru (inchi)

2.6 ANALISIS SENSITIFITAS

Analisis sensitivitas merupakan “suatu analisis untuk dapat melihat

pengaruh-pengaruh yang akan terjadi akibat keadaan yang berubah-ubah”

(Departemen Agribisnis, 2011). Analisis ini membantu dalam menemukan unsur

yang sangat menentukan hasil (critical elements), sehingga membantu perhatian

orang pada variabel-variabel yang penting untuk memperbaiki perkiraan-perkiraan

dan memperkecil ketidakpastian. Tujuan analisis sensitivitas diantaranya :

a. menilai apa yang akan terjadi dengan hasil analisis kelayakan suatu kegiatan

investasi atau bisnis apabila terjadi perubahan di dalam perhitungan.

b. Analisis kelayakan suatu perhitungan umumnya didasarkan pada proyeksi-

proyeksi yang mengandung ketidakpastian tentang apa yg akan terjadi di waktu

yang akan dating.

c. Analisis yang digunakan untuk melihat apa yang akan terjadi dengan kondisi

hasil analisa jika terjadi perubahan atau ketidaktepatan dalam perhitungan.

Dalam analisis sensitivitas, “jika suatu perubahan kecil dalam parameter

menyebabkan perubahan drastis dalam solusi, dikatakan bahwa solusi sangat

sensitif terhadap nilai parameter tersebut. Sebaliknya, jika perubahan parameter

tidak mempunyai pengaruh besar terhadap solusi dikatakan solusi relatif insensitif

terhadap nilai parameter itu” (Hamid, 2012).

Kadariah dkk, (1976) menyatakan :

bahwa analisis sensitivitas dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: a. Mengubah besarnya variabel-variabel penting, masing-masing terpisah,

atau beberapa dalam kombinasi, dengan suatu persentase, dan



menentukan berapa pekanya hasil perhitungan terhadap perubahan-perubahan tersebut.

b. Menentukan dengan berapa suatu variabel harus berubah untuk sampai ke hasil perhitungan yang membuktikan analisis tidak dapat diterima.

2.7 DRAINASE

Perencanaan sistem drainase jalan didasarkan kepada keberadaan air

permukaan dan bawah permukaan, sehingga perencanaan drainase jalan dibagi

menjadi dua yaitu drainase permukaan (surface drainage) dan drainase bawah

permukaan (sub surface drainage).

Menurut Pd. T-02-2006-B (2006) “sistem drainase permukaan berfungsi

untuk mengendalikan limpahan air hujan di permukaan jalan dan daerah

sekitarnya agar tidak merusak konstruksi jalan”. Suatu sistem drainase permukaan

jalan terdiri atas kemiringan melintang perkerasan dan bahu jalan, saluran

samping jalan, draninase lereng dan gorong-gorong, sedangkan Hendarsin

(2000:266) mengemukakan bahwa sarana drainase permukaan terdiri dari tiga

jenis, yaitu:

Saluran:

o Saluran penangkap (catch ditch)

o Saluran samping (side ditch)

Gorong-gorong (culvert)

Saluran alam (sungai) yang memotong jalan

Menurut Pd. T-02-2006-B (2006) bahwa “drainase bawah permukaan

(subdrain) merupakan sarana untuk mengalirkan air yang berada di bawah

permukaan dari suatu tempat ke tempat lain, dengan tujuan melindungi bangunan

yang berada diatasnya, seperti subgrade dan base agar tetap memiliki kandungan

air yang diinginkan”. Bangunan drainase bawah permukaan terdiri atas saluran

drainase samping jalan, saluran drainase bawah permukaan melintang, dan lapisan

lulus air di bawah base.



2.7.1 Saluran Samping (Side Ditch)

Saluran samping pada konstruksi perkerasan jalan berfungsi untuk

mengalirkan air limpasan yang berasal dari daerah tangkapan hujan, menuju

bagian sistem drainase permukaan lainnya seperti gorong-gorong.

Dimensi saluran samping ditentukan berdasarkan kapasitas yang

diperlukan (debit saluran, Qs), yaitu harus dapat menampung besarnya debit aliran

rencana (Qr) yang timbul akibat hujan pada daerah aliran, dengan melalui proses

perhitungan sehingga diperoleh nilai Qs ∞ Qr.

2.7.2 Parameter Perencanaan

Dalam merencanakan saluran samping diperlukan parameter perencanaan

yang berhubungan langsung dengan kondisi di lapangan, adapun parameter yang

dimaksud seperti dibahas berikut ini.

2.7.2.1 Gambaran Topografi

Gambaran topografi atau kondisi sepanjang trase jalan pada daerah

layanan diperlukan untuk menentukan bentuk dan kemiringan yang akan

mempengaruhi pola aliran seperti kemiringan melintang perkerasan jalan dan

bahu jalan (Tabel 18), serta kemiringan saluran memanjang berdasarkan jenis

material (Tabel 19). Tabel 2.18 Kemiringan Melintang Perkerasan dan Bahu Jalan (Ix)

No. Jenis Lapisan Perkerasan Jalan Kemiringan melintang ix (%)

1 Aspal, beton 2-3 2 Jalan yang dipadatkan 2-4 3 Kerikil 3-6 4 Tanah 4-6

Sumber: Pd. T-02-2006-B Perencanaan Sistem Drainase Jalan

Tabel 2.19 Kemiringan Saluran Memanjang (is)

No. Jenis Material Kemiringan saluran is (%)

1 Tanah asli 0-5 2 Kerikil 5-7,5 3 Pasangan 7,5




2.7.2.2 Data Eksisting

Data eksisting sistem drainase yang telah ada meliputi lokasi, dimensi,

arah aliran pembuangan dan kondisi. Data ini perlu diketahui agar dapat

menyesuaikan perencanaan dengan sistem drainase yang telah ada. Untuk

mengetahui kemiringan rute jalan atau lahan eksisting dapat dihitung dengan cara

dibawah ini.

.....................Persamaan 2.31

dimana :

ix = Kemiringan lahan eksisting (%)

t1 = Tinggi tanah dibagian tertinggi (m).

t2 = Tinggi tanah dibagian terendah (m).

L = Panjang saluran (m)

Gambar 2.7 Kemiringan Lahan Eksisting

2.7.2.3 Panjang Segmen Saluran (L)

Panjang segmen saluran (L) yang didasarkan pada kemiringan rute jalan

dan tempat buangan air.

2.7.2.4 Luas Daerah Layanan (A)

Luas daerah layanan atau daerah tangkapan (A) didasarkan pada panjang

segmen jalan yang ditinjau. Luas daerah layanan terdiri atas luas setengah badan

jalan (A1), luas bahu jalan (A2) dan luas daerah disekitar (A3).

2.7.2.5 Koefisien Pengaliran (C)

Koefisien pengaliran (C) dipengaruhi kondisi permukaan tanah pada

daerah layanan dan kemungkinan perubahan tata guna lahan. Angka ini seperti

ix %

t1(m)

L (m) A

t2 (m)



terlihat pada Tabel 2.20 dibawah, akan mempengaruhi debit yang mengalir,

sehingga dapat diperkirakan daya tampung saluran. Tabel 2.20 Harga Koefisien Pengaliran C dan Harga Faktor Limpasan fk

No. Kondisi Permukaan Tanah Koefosien Pengaliran (C)

Faktor Limpasan (fk)

Bahan 1 Jalan beton & jalan aspal 0,70-0,95 - 2 Jalan kerikil & jalan tanah 0,40-0,70 -

3

Bahu jalan - Tanah berbutir halus - Tanah berbutir kasar - Batuan masif keras - Bantuan masif lunak

0,40 - 0,65 0,10 - 0,20 0,70 - 0,85 0,60 - 0,75

- - - -

Tata Guna Lahan 1 Daerah perkotaan 0,70 - 0,95 2,0 2 Daerah pinggir kota 0,60 - 0,70 1,5 3 Daerah industry 0,60 - 0,90 1,2 4 Permukiman padat 0,40 - 0,60 2,0 5 Permukiman tidak padat 0,40 - 0,60 1,5 6 Taman dan kebun 0,20 - 0,40 0,2 7 Persawahan 0,45 - 0,60 0,5 8 Perbukitan 0,70 - 0,80 0,4 9 Pegunungan 0,75 - 0,90 0,3

Sumber: Pd. T-02-2006-B Perencanaan Sistem Drainase Jalan Keterangan:

- Harga koefisien pengalian (C) untuk daerah datar diambil nilai C yang terkecil

dan untuk daerah lereng diambil nilai C yang besar.

- Harga Faktor limpasan (fk) hanya digunakan untuk tata guna lahan sekitar

saluran selain bagian jalan.

2.7.2.6 Faktor Limpasan

Faktor limpasan (fk) seperti pada Tabel 2.22 diatas merupakan faktor yang

dikalikan dengan koefisien run off biasa dengan tujuan agar kinerja saluran tidak

melebihi kapasitasnya akibat daerah pengaliran yang terlalu luas. Bila daerah

pengaliran terdiri dari beberapa tipe kondisi permukaan yang mempunyai nilai C

berbeda-beda maka diambil nilai rata-rata seperti pada persamaan di bawah ini:

.....................Persamaan 2.32



dimana:

C1, C2, C3,C4 = koefisien pengaliran yang sesuai dengan tipe kondisi permukaan

A1, A2, A3,A4 = luas daerah permukaan yang diperhitungkan sesuai dengan

kondisi permukaan

fk = faktor limpasan sesuai tata guna lahan (Tabel 2.20)

2.7.2.7 Waktu Konsentrasi (Tc)

Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu terpanjang yang diperlukan oleh

seluruh daerah layanan untuk menyalurkan aliran air secara simultan. Intensitas

curah hujan maksimum (I) dapat diperkirakan dari besarnya waktu konsentrasi

yang terjadi. Untuk menetukan waktu konsentrasi dapat digunakan beberapa

persamaan di bawah ini.

Tc = t1 +t2 .....................Persamaan 2.33

√

.......................Persamaan 2.34

.......................Persamaan 2.35

dimana :

Tc = waktu konsentrasi (menit)

t1 = waktu untuk mencapai awal saluran dari titik terjauh (menit)

t2 = waktu aliran dalam saluran sepanjang L dari ujung saluran (menit)

lo = jarak terjauh ke fasilitas drainase (m)

nd = koefisien hambatan

is = kemiringan saluran memanjang

V = kecepatan air rata-rata pada saluran drainase (m/detik)

Untuk nilai koefisien hambatan (nd) dapat dilihat pada tabel dibawah ini:



Tabel 2.21 Harga Koefisien Hambatan No Kondisi lapis permukaan nd 1 Lapisan semen dan aspal beton 0,013 2 Permukaan licin dan kedap air 0,020 3 Permukaan licin dan kokoh 0,100 4 Tanah dgn rumput dan gundul dengan permukaan sedikit kasar 0,200 5 Padang rumput dan rerumputan 0,400 6 Hutan gundul 0,600

7 Hutan rimbun dan hutan gundul rapat dengan hamparan rumput jarang sampai rapat 0,800


2.7.2.8 Analisis Hidrologi

Dalam mendesain drainase diperlukan analisis hidrologi dan hidrolika

sehingga diperoleh dimensi yang sesuai. Kapasitas penyaluran dihitung

berdasarkan debit banjir dan periode ulang yang telah ditentukan. Faktor-faktor

penentu dalam mendesain drainase adalah analisis hidrologi dan hidrolis saluran.

Dalam analisis hidrologi langkah-langkah yang menentukan antara lain:

Data Curah Hujan

Perhitungan Hujan Rencana

Periode Ulang Hujan (PUH)

Intensitas Curah Hujan

Pemilihan Rumus Intensitas Hujan

Limpasan Air Hujan.

2.7.2.9 Data Curah Hujan

Data curah hujan merupakan curah hujan harian maksimum dalam setahun

dinyatakan dalam mm/hari. Data curah hujan ini diperoleh dari Badan

Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, yaitu stasiun curah hujan yang terletak

pada daerah layanan saluran samping jalan.

Dalam perencanaan saluran drainase data curah hujan yang diperlukan

adalah data curah hujan wilayah/daerah yang dinyatakan dalam mm. Jika daerah

layanan tidak memiliki data curah hujan, maka dapat digunakan data dari stasiun



di luar daerah layanan yang dianggap masih dapat mewakili. Jumlah data curah

hujan yang diperlukan minimal 10 tahun terakhir.

2.7.2.10 Analisis Frekuensi Curah Hujan

Perhitungan curah hujan rencana digunakan untuk meramal besarnya

hujan dengan periode ulang tertentu. Berdasarkan curah hujan rencana tersebut

kemudian dicari intensitas hujan yang digunakan untuk mencari debit banjir

rencana. Untuk meramal curah hujan rencana dilakukan dengan analisis frekuensi

data hujan. Ada beberapa metode analisis frekuensi yang dapat digunakan, salah

satunya ialah metode Gumbel. Rumus-rumus yang digunakan untuk menentukan

curah hujan rencana menurut Metode Gumbel (Soemarto, 1999) adalah sebagai

berikut:

.....................Persamaan 2.36

√∑

.....................Persamaan 2.37

dimana:

R24 = Curah hujan maksimum 24 jam

Ra = Curah hujan rata–rata

K = Faktor frekuensi sesuai lama pengamatan (Tabel 2.22)

Sx = Standar deviasi

Ri = Curah hujan tahun ke-i

n = lama pengamatan

Tabel 2.22 Nilai K Sesuai Lama Pengamatan 10 Tahun PUH (tahun) K

2 -0,1355 5 1,0580 10 1,8482 20 2,6064 25 2,8468 50 3,5875 100 4,3228

Sumber: Hendarsin, 270



2.7.2.11 Periode Ulang Hujan (PUH)

Karakteristik hujan menunjukan bahwa hujan yang besar tertentu

mempunyai periode ulang tertentu. Periode ulang untuk pembangunan saluran

drainase disesuaikan dengan peruntukannya yang dapat dilihat pada Lampiran 5.

2.7.2.12 Intensitas Curah Hujan

Menurut Pd.T-02-2006-B (2006) intensitas hujan adalah ketinggian curah

hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu dimana air tersebut berkonsentrasi.

Intensitas curah hujan mempunyai satuan mm/jam, berarti tinggi air persatuan

waktu,misalnya mm dalam kurun waktu menit, jam, atau hari.

Untuk mengolah data curah hujan menjadi intensitas curah hujan

digunakan cara statistik dari data pengamatan durasi hujan yang terjadi. Apabila

data untuk setiap data curah hujan tidak ada, maka diperlukan pendekatan secara

empiris dengan berpedoman pada durasi 60 menit (1 jam) dan pada curah hujan

harian maksimum yang terjadi setiap tahun.

Perhitungan intensitas curah hujan dapat menggunakan metode Van Breen.

Metode ini menggunakan pendekatan besarnya atau lama durasi hujan harian

adalah terpusat selama 4 (empat) jam dengan hujan efektif sebesar 90% (sembilan

puluh persen) dari hujan selama 4 (empat) jam. Untuk menentukan intensitas

curah hujan digunakan rumus :

424%90 xRI

.....................Persamaan 2.38

dimana :

I = Intensitas hujan (mm/jam)

R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam)

Untuk mendapatkan durasi Intensitas digunakan tabel lengkung Jakarta

(Tabel 2.23). Tabel ini digunakan sebagai asumsi yang umumnya digunakan di

Indonesia.



Tabel 2.23 Intensity Duration Frequensi (IDF) Hujan Jakarta Durasi (menit)

Intensitas Hujan (mm/jam) untuk PUH (tahun)

2 5 10 25 50 5 126 148 155 180 191 10 114 126 138 156 168 20 102 114 123 135 144 40 76 87 96 105 144 60 61 73 81 91 100 120 36 45 51 58 63 240 21 27 30 35 40

Sumber : BUDP. Drainage Design for Bandung.

2.7.2.13 Pemilihan Rumus Intensitas Hujan

Persamaan Intersitas terhadap variabel t (waktu) untuk perhitungan debit

air hujan menggunakan bentuk persamaan yang sederhana, yang umumnya

memakai bentuk persamaan Talbot, Sherman dan Ishiguro. Dari hasil analisis

curah hujan menurut rumus Van Breen disubstitusikan ke dalam rumus Talbot,

Sherman dan Ishoguro dengan metode kuadrat terkecil (Least Square). Persamaan

yang mempunyai beda terkecil yang akan dipakai. Perhitungan rumus Talbot,

Sherman dan Ishoguro dapat dilihat pada rumus berikut (Sosrodarsono dan

Takada, 1987: 32):

1. Rumus Talbot

I = bt

a

.....................Persamaan 2.39

2. Rumus Sherman:

I = nta

.....................Persamaan 2.40

3. Rumus Ishiguro:

I = bt

a

.....................Persamaan 2.41

dimana :

I = Intensitas curah hujan (mm/jam) ; a,b & n = Konstanta

t = Waktu konsentrasi (menit)



2.7.2.14 Debit Banjir Rencana

Debit banjir rencana adalah debit limpasan rencana akibat curah hujan

pada daerah tangkapan pada waktu tertentu. Untuk mendapatkan nilai Qr, maka

harus diketahui besarnya intensitas hujan dalam waktu konsentrasi (I), waktu

konsentrasi (Tc), luas daerah tangkapan (A) dan koefisien limpasan atau

pengaliran.

Banyak metoda yang digunakan untuk menghitung Qr akibat hujan, salah

satunya yaitu metoda Rasional yang merupakan rumus empiris dari hubungan

antara curah hujan dengan besarnya debit limpasan, seperti dibawah ini (Pd. T-02-

2006-B, 2006) :

.....................Persamaan 2.42

dimana :

Qr = Debit limpasan atau debit rencana (m3/detik)

C = Koefisien limpasan atau pengaliran

I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A= Luas daerah tangkapan hujan (km2)

Penggunaan rumus ini menurut AASHTO (1993), disarankan untuk A ≤

0,8 km3, dengan asumsi intensitas hujan dianggap seragam untuk daerah seluas ∞

0,8 km3.

2.7.3 Analisis Hidrolis Saluran

Dimensi saluran samping ditentukan berdasarkan kapasitas yang

diperlukan (debit saluran, Qs). Debit saluran merupakan fungsi dari luas

penampang saluran dan kecepatan aliran yang melewati saluran. Besarnya debit

saluran harus mendekati atau lebih besar daripada debit banjir rencana. Dalam

analisis hidrolis saluran yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan

rumus Manning sebagai berikut :

ASRn

Q ...1 21

32

.....................Persamaan 2.43

AVQ . .....................Persamaan 2.44



21

32

..1 SRn

V

.....................Persamaan 2.45

dimana :

Q = Debit aliran dalam saluran (m3/ detik)

n = Koefisien kekasaran Manning

R = Jari- jari hidrolis = A/P (m)

A = Luas penampang basah saluran (m2)

P = Keliling basah saluran (m)

S = Kemiringan dasar saluran.

V = Kecepatan rata-rata aliran (m/detik)

Nilai kekasaran Manning dapat menjadi nilai kekasaran Manning

gabungan apabila dalam satu saluran ada lebih dari satu jenis bahan yang

menyusun saluran tersebut, misalnya bahan yang terbuat dari pasangan batu kali

pada dinding sisi miringnya (Ven Te Chow, 1997: 189). Untuk menentukan nilai

kekasaran Manning (n) dapat dilihat pada tabel yang tersedia pada Lampiran 6.

2.7.3.1 Kemiringan Saluran (is)

Kemiringan saluran dalam perencanaan adalah kemiringan dari dasar

saluran. Kemiringan dasar saluran direncanakan sedemikian rupa, sehingga dapat

terjadi pengaliran secara sendiri atau gravitasi dengan batas kecepatan minimum

tidak mengakibatkan terjadinya batas kecepatan, minimum tidak mengakibatkan

terjadinya endapan. Selain itu kecepatan aliran maksimum tidak boleh merusak

dasar dan dinding saluran dengan arti bahwa daya aliran mampu membersihkan

endapan sendiri.

Kemiringan saluran rata-rata dalam perencanaan ini dipakai untuk

memperhitungkan waktu konsentrasi. Dengan kemiringan rata-rata dari panjang

jalur saluran yang mempunyai bagian-bagian panjang dengan kemiringan berbeda

maka dapat diperoleh kecepatan rata-rata sehingga dengan kecepatan rata-rata dan

panjang total dapat ditentukan waktu pencapaian aliran puncak suatu profil

saluran tertentu. Untuk menghitung kemiringan (is) saluran dapat menggunakan

persamaan dibawah ini :



is =

.....................Persamaan 2.46

dimana :

V = kecepatan aliran (m/detik)

n = koefisien kekasaran Manning

R = jari-jari hidrolis = F/P .....................Persamaan 2.47

dimana:

F = luas penampang basah (m2)

P = keliling basah (m)

2.7.3.2 Kecepatan Pengaliran

Penentuan kecepatan aliran air di dalam saluran yang direncanakan

didasarkan pada kecepatan maksimum yang diizinkan. Sesuai bentuk dan jenis

konstruksi saluran yang direncanakan (Tabel 2.24). Tabel 2.24 Kecepatan Aliran Air yang Diijinkan Berdasarkan Jenis Material

No. Jenis Bahan Kecepatan aliran air yang diijinkan (m/detik)

1 Pasir halus 0,45 2 Lempung kepasiran 0,5 3 Lanau Aluvial 0,6 4 Kerikil halus 0,75 5 Lempung kokoh 0,75 6 Lempung padat 1,10 7 Kerikil kasar 1,20 8 Batu-batu besar 1,50 9 Pasangan batu 1,50 10 Beton 1,50 11 Beton bertulang 1,50


2.7.3.3 Bentuk dan Jenis saluran

Secara hidrolika jenis aliran yang terjadi pada saluran samping ialah aliran

terbuka (open chanel), yaitu pengaliran dengan permukaan bebas. Bahan

bangunan saluran ditentukan oleh besarnya kecepatan rencana aliran air yang

mengalir di saluran samping jalan tersebut.

Saluran samping dengan bahan pasangan batu biasanya berbentuk

trapesium dengan dimensi hidrolis sebagai berikut :



Tabel 2.25 Dimensi Hidrolis Trapesium

No. Dimensi Trapesium

1 Lebar atas b Persamaan 2.48 bbawah = batas + 2 x z

2 Tinggi muka air h Asumsi

3 Faktor kemiringan z Persamaan 2.49 z = 1/2 x h

4 Luas penampang basah F Persamaan 2.50 F = (b+z) x h

5 Keliling penampang basah P Persamaan 2.51 P = b + 2 x h (1+z2)1/2

6 Jari-jari hidrolis R Persamaan 2.52 R = (b+z) x h/[b+2h(1+z2)1/2]

7 Kecepatan V Persamaan 2.53 V = 1/n x R2/3 x is

1/2

8 Debit Qs Persamaan 2.54 Qs = F x V

9 Tinggi Jagaan W Persamaan 2.56 W = (0,5 x h)1/2


BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Perpustakaan Digital...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Perpustakaan Digital...