EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR ...

EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR

METODE BINA MARGA Pt T-01-2002-B DENGAN

MENGGUNAKAN PROGRAM KENPAVE

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas

dan Memenuhi Syarat Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

KHAIRI FADHLAN

08 0404 013

BIDANG STUDI TRANSPORTASI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2013

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Perencanaan tebal perkerasan lentur dengan menggunakan metode Bina

Marga Pt-T-01-2002-B dievaluasi dengan menggunakan program KENPAVE

bagian KENLAYER. Evaluasi dilakukan dengan menghitung regangan tarik

horisontal di bawah lapisan permukaan dan regangan tekan dibawah lapisan

pondasi bawah atau di atas tanah dasar, sehingga didapat jumlah repetisi beban

dengan menggunakan analisa kerusakan struktur perkerasan fatigue dan rutting.

Pada metode Bina Marga Pt-T-01-2002-B dilakukan perencanaan dengan

memberikan variasi nilai CBR tanah dasar, dan variasi beban lalu lintas rencana.

Variasi nilai CBR tanah dasar ditetapkan sebesar 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%,

sedangkan untuk variasi beban lalu lintas rencana ditetapkan sebesar 0.5 × 106

ESAL, 25 × 106 ESAL, dan 200 × 10

6 ESAL. Tebal perkerasan yang

direncanakan dengan metode Bina Marga juga akan direncanakan dengan struktur

empat lapis dan struktur dua lapis (full depth) sehingga menghasilkan 30 jenis

tebal perkerasan yang berbeda untuk selanjutnya tebal perkerasan tersebut

dievaluasi dengan menggunakan program KENPAVE.

Dari hasil evaluasi dengan menggunakan program KENPAVE tebal

perkerasan lentur yang direncanakan dengan metode Bina Marga Pt T-01-2002-B

struktur empat lapis untuk semua variasi menghasilkan jumlah repetisi beban yang

lebih kecil dari jumlah repetisi beban yang direncanakan, sedangkan tebal

perkerasan struktur dua lapis pada variasi (CBR 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, beban

lalu lintas rencana 0.5×106

ESAL), variasi (CBR 2%, 4%, beban lalu lintas 25×106

ESAL), dan variasi (CBR 2%, beban lalu lintas 200×106 ESAL) menghasilkan

jumlah repetisi beban yang lebih besar dari repetisi beban rencana, pada variasi

(CBR 6%, 8%, 10%, beban lalu lintas 25×106

ESAL), dan variasi (CBR4%, 6%,

8%, 10%, beban lalu lintas 200×106 ESAL) menghasilkan jumlah repetisi beban

yang lebih kecil dari repetisi beban yang direncanakan.

Kata Kunci:

Perkerasan Lentur, Bina Marga Pt T-01-2002-B, KENPAVE


KATA PENGANTAR

Bismillaahirrahmaanirrahiim

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas limpahan

rahmat dan karuniaNya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir

ini mengambil judul: EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN

LENTUR METODE BINA MARGA Pt T-01-2002-B DENGAN

MENGGUNAKAN PROGRAM KENPAVE. Tugas Akhir ini merupakan

syarat yang diwajibkan bagi mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.

Pada kesempatan ini, dengan tulus dan kerendahan hati, penulis

menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan sebesar-besarnya

kepada bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc. sebagai pembimbing tugas

akhir dan Koordinator Tugas Akhir Bidang Studi Transportasi atas kesediaannya

membimbing, memotivasi, pengarahan, kesediaan waktu dan kesabaran beliau

kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Rasa hormat dan terima kasih yang sama juga penulis tujukan kepada:

1. Bapak Prof.Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Joni Harianto, dan Bapak Irwan S. Sembiring, ST. MT, selaku

Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan

yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.


4. Bapak dan Ibu dosen staff pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membekali penulis dengan

berbagai ilmu pengetahuan hingga selesainya tugas akhir ini.

5. Teristimewa untuk kedua orang tua saya Ayah Alm. Khairussalam, dan

Ibu Yusraini, atas segala doa, kasih, semangat, dan keikhlasan atas segala

pengorbanannya selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

6. Kakak dan adik saya Rike Yulisa dan Pinta Yuniara yang tak henti

memberikan motivasi, dukungan, dan perhatiannya.

7. Seluruh teman-teman Teknik Sipil USU 2008. Khususnya Dapot, Eci, Ica,

Rarat si bulet, Rama, Khatab, Muazi, Fadil, Dedi, Aris, Imam, Maulana,

B’al, Bery, Nel, Diq, dan Nona atas segala ketulusan hati dalam

memberikan masukan, semangat dan kesetiakawanannya.

Penulis sungguh menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata

sempurna. Karena itu penulis membuka diri terhadap kritikan dan saran bagi

penyempurnaan tugas akhir ini. Dan, akhirnya penulis berharap tulisan ini

memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya di

lingkungan Departemen Teknik Sipil USU.

Medan, Maret 2013

Hormat saya,

KHAIRI FADHLAN

08 0404 013


DAFTAR ISI

ABSTRAK .......................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Umum ............................................................................................1

I.2. Latar Belakang ..............................................................................2

I.3. Perumusan Masalah Penelitian......................................................4

I.4. Tujuan dan Manfaat ......................................................................4

I.5. Batasan Masalah ............................................................................5

I.6. Metodologi Penelitian ...................................................................5

I.7. Sistematika Penulisan .....................................................................6

BAB II METODE PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR

II.1. Umum ..........................................................................................9

II.2. Perkerasan Lentur ........................................................................12

II.2.1 Lapisan Perkerasan Lentur ....................................................... 12

II.3. Metode Perencanaan Perkerasan Lentur ......................................17

II.3.1. Prinsip Perencanaan Perkerasan Lentur .................................... 17

II.3.2. Metode Empiris ...............................................................19

II.3.3. Metode Mekanistik ..........................................................20


II.3.4. Metode Mekanistik Empiris ............................................20

II.4 Teori Sistem Lapis Banyak ...........................................................22

II.4.1. Sistem Satu Lapis .................................................................... 24

II.4.2. Sistem Dua Lapis .............................................................25

II.4.3. Sistem Tiga Lapis ............................................................27

II.5. Pemodelan Lapisan Perkerasan....................................................29

II.6. Analisa Kerusakan Perkerasan .....................................................35

II.6.1. Retak Lelah / Fatigue .............................................................. 36

II.6.2. Retak Alur / Rutting .........................................................37

BAB III PROGRAM KENPAVE DAN METODE BINA MARGA

Pt T-01-2002-B

III.1. Umum .........................................................................................40

III.2. Program KENPAVE ...................................................................41

III.2.1. Instalasi Program ...........................................................41

III.2.2. Perkembangan Program KENPAVE.............................43

III.2.3. Tampilan Utama Program KENPAVE .........................43

III.2.4. Menu-Menu Pada Program KENPAVE........................44

III.3. Program KENLAYER ................................................................47

III.3.1. Dasar Teori Program KENLAYER ..............................47

III.3.2. Menu-Menu LAYERINP Program KENLAYER .........48

III.4. Data Masukan (Input Program) ..................................................53

III.5. Data Keluaran (Output Program) ...............................................54

III.6. Tahapan Evaluasi Menggunakan Program KENPAVE .............55

III.7. Metode Bina Marga Pt-T-01-2002-B .........................................56


III.7.1. Angka Ekivalen Beban Gandar Sumbu Kendaraan ......56

III.7.2. Reliabilitas.....................................................................56

III.7.3. Lalu Lintas Pada Lajur Rencana ...................................59

III.7.4. Koefisien Drainase ........................................................60

III.7.5. Indeks Permukaan .........................................................61

III.7.6. Koefisien Kekuatan Relatif ...........................................63

III.7.7. Batas-Batas Minimum Tebal Pekerasan .......................68

III.7.8. Persamaan Bina Marga .................................................69

III.8. Prosedur Perencanaan Perkerasan Bina Marga ..........................70

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode Bina Marga

Pt T-01- 2002-B ............................................................................71

IV.1.1 Data Perencanaan perkerasan lentur ...............................71

IV.1.2 Asumsi Data-Data Parameter .........................................72

IV.1.3 Perhitungan Perencanaan tebal Perkerasan Metode Bina

Marga Struktur Empat Lapis .........................................73

IV.1.4 Perhitungan Perencanaan Tebal Perkerasan Metode Bina

Marga Struktur Dua Lapisan (full depth) .......................76

IV.2 Evaluasi Tebal Lapisan Perkerasan Metode Bina Marga

Dengan Menggunakan Program KENPAVE ................................78

IV.2.1. Perhitungan Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina

Marga Struktur Empat Lapis ............................................78

IV.2.2. Perhitungan Dengan Program KENPAVE ....................79


IV.2.3. Perhitungan Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina

Marga Struktur Dua Lapis (full depth) .......................... 87

IV.3. Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Menggunakan Program

Kenpave........................................................................................90

IV.4. Analisis Hasil Perhitungan .........................................................94

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan .................................................................................99

V.2. Saran ......................................................................................... 100

DAFTAR PUSTAKA


DAFTAR NOTASI

a = koefisien kekuatan relatif

c = koefisien distribusi kendaraan

CBR = California Bearing Ratio (%)

DDT = Daya dukung tanah (%)

W18 = Perkiraan jumlah beban sumbu standar ekivalen 18-kip

ESAL = Equivalent Standar Axle Load

ZR = Deviasi normal standar

So = Gabungan standard error untuk perkiraan lalu-lintas dan kinerja

ΔIP = Perbedaan antara indeks permukaan jalan awal (IPo) dan Indeks

permukaan jalan akhir design (IPt), (IPo-IPt)

MR = Modulus resilien

IPo = Indeks permukaan jalan awal (initial design serviceability index )

IPt = Indeks permukaan jalan akhir (terminal serviceability index)

IPf = Indeks permukaan jalan hancur (minimum 1,5)

N = Faktor pertumbuhan lalu-lintas yang sudah disesuaikan dengan

perkembangan lalu-lintas. Faktor ini merupakan faktor pengali yang

diperoleh dari penjumlahan harga rata-rata setiap tahun.

n = umur rencana.

i = faktor pertumbuhan lalu-lintas (%)

a1 ,a2 , a3 = Koefisien kekuatan relatif bahan perkerasan (berdasarkan besaran

mekanistik)

D1, D2, D3 = Tebal masing-masing lapis perkerasan

m2, m3 = Koefisien drainase


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbedaan Perkerasan Lentur dan Pekerasan Kaku ..............................11

Tabel 2.2. Ringkasan rumus sistem satu lapis.......................................................25

Tabel 2.3. Nilai-Nilai Elastisitas ...........................................................................30

Tabel 2.4. Nilai Elastisitas Tipikal ........................................................................31

Tabel 2.5. Nilai Poisson Ration ............................................................................31

Tabel 2.6. analisa struktur perkerasan ...................................................................34

Tabel 3.1. Satuan English dan SI ..........................................................................50

Table 3.2 Rekomendasi tingkat reliabilitas untuk bermacam-macam klasifikasi

jalan .....................................................................................................57

Tabel 3.3 Nilai Penyimpangan normal standar (standar normal deviate) untuk

tingkat reliabilitas tertentu...................................................................58

Tabel 3.4 Faktor Distribusi Lajur (DD) .................................................................59

Tabel 3.5 Definisi Kualitas Drainase ....................................................................60

Tabel 3.6 Koefisien drainase (m) untuk memodifikasi koefisien kekuatan relative

material untreated base dan subbase pada perkerasan lentur ..............61

Tabel 3.7. Indeks Permukaan pada Akhir Umur Rencana (IPt) ............................62

Tabel 3.8. Indeks Permukaan pada Awal Umur Rencana (IP0) .............................62

Tabel 3.9. Tebal minimum lapis permukaan berbeton aspal dan lapis pondasi

agregat (inci) ......................................................................................68

Tabel 4.1. Variasi nilai beban lalu lintas dan nilai CBR .......................................71

Tabel 4.2. Perencanaan perkerasan .......................................................................72

Tabel 4.3. Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat Lapis .............75

Tabel 4.4. Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua Lapis .................77

Table 4.5. Data Perencanaan I...............................................................................78

Tabel 4.6. Hasil program KENPAVE ...................................................................84


Tabel 4.7. Nilai Regangan Tarik Horisontal Dan Regangan Tekan Vertikal

Struktur Empat Lapis .......................................................................85

Tabel 4.8. Hasil Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Empat

Lapis Dengan Program KENPAVE ....................................................86

Table 4.9. Data Perencanaan I Struktur Dua Lapis ...............................................87

Tabel 4.10. Hasil program KENPAVE .................................................................88

Tabel 4.11. Nilai Regangan Tarik Horisontal Dan Regangan Tekan Vertikal

Struktur Dua Lapis..........................................................................88

Tabel 4.12. Hasil Evaluasi Tebal Perkerasan Metode Bina Marga Struktur Dua

Lapis Dengan Program KENPAVE .................................................89

Table 4.13. Asumsi pertama tebal lapis perkerasan program KENPAVE ............91

Table 4.14. Asumsi kedua tebal lapis perkerasan program KENPAVE ...............92

Tabel 4.15. Tebal perkerasan dengan Program KENPAVE .................................93


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir ...................................8

Gambar 2.1 Lapisan Perkerasan Lentur ................................................................10

Gambar 2.2 Lapisan Perkerasan Kaku ..................................................................10

Gambar 2.3 Lapisan Perkerasan Komposit ...........................................................11

Gambar 2.4 Regangan pada perkerasan lentur ......................................................21

Gambar 2.5. Sistem Lapis Banyak ........................................................................23

Gambar 2.6. sistem satu lapis ................................................................................24

Gambar 2.7. struktur dua lapisan ..........................................................................26

Gambar 2.8. Distribusi Tegangan vertikal dalam system struktur dua lapisan .....26

Gambar 2.9. Tegangan Sistem Tiga Lapis ............................................................27

Gambar 2.10. Modulus Elastisitas .......................................................................30

Gambar 2.11. Poisson Ratio ..................................................................................32

Gambar 2.12. lokasi analisa struktur perkerasan ..................................................35

Gambar 3.1. Tampilan Awal KENPAVE .............................................................44

Gambar 3.2. Tampilan Layar LAYERINP ...........................................................48

Gambar 3.3. Tampilan Menu General ..................................................................49

Gambar 3.4. Tampilan Layar Zcoord ....................................................................51

Gambar 3.5. Tampilan Layar Layer ......................................................................51

Gambar 3.6. Tampilan Layar Interface .................................................................52

Gambar 3.7. Tampilan Layar Load .......................................................................53

Gambar 3.8. Sumbu standar Ekivalen di Indonesia ..............................................54

Gambar 3.9 Grafik untuk memperkirakan koefisien kekuatan relatif lapis

permukan bereton aspal bergradasi rapat (a1) ................................63

Gambar 3.10 Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular (a2) .........64


Gambar 3.11. Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bersemen (a3) ......65

Gambar 3.12. Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi beraspal (a2) ........66

Gambar 3.13 Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular (a2) .........67

Gambar 4.1. Susunan tebal lapis perkerasan perencanaan I .................................74

Gambar 4.2. Susunan tebal lapis perkerasan perencanaan I .................................77

Gambar 4.3.Tampilan Menu LAYERINP ............................................................79

Gambar 4.4. Tampilan Menu General...................................................................80

Gambar 4.5. Tampilan Menu zcoord ....................................................................80

Gambar 4.6. Tampilan Menu layer .......................................................................81

Gambar 4.7. Tampilan Menu Moduli ...................................................................81

Gambar 4.8. Tampilan Menu Load .......................................................................82

Gambar 4.9. Tampilan Output program KENPAVE ............................................82

Gambar 4.10. Susunan tebal lapisan perkerasan dengan program KENPAVE ....92


DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Hubungan CBR tanah dasar dengan Indeks Tebal Perkerasan ...........94

Grafik 4.2. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 0.5 × 106

dengan jumlah repetisi beban ............................................................96

Grafik 4.3. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 25 × 106

dengan jumlah repetisi beban ............................................................96

Grafik 4.4. Hubungan Tebal Perkerasan dan beban lalu lintas rencana 200 × 106

dengan jumlah repetisi beban ............................................................... 97

Grafik 4.5. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 0.5 ×

106

dengan jumlah repetisi beban ......................................................97

Grafik 4.6. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 25 ×

106

dengan jumlah repetisi beban ......................................................98

Grafik 4.7. Hubungan variasi CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 200

× 106

dengan jumlah repetisi beban ...................................................98


EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR ...

Documents

Transcript of EVALUASI PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN LENTUR ...