PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN

LENTUR DENGAN PROGRAM KENPAVE

DAN STUDI PARAMETER PENGARUH

TEBAL LAPIS DAN MODULUS ELASTISITAS

TERHADAP NILAI TEGANGAN, REGANGAN

DAN REPETISI BEBAN

Putri Nathasya Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia

Abstrak

Jalan merupakan salah satu infrastruktur yang sangat penting dalam suatu negara yang

memfasilitasi sarana transportasi antar daerah maupun kota. Berdasarkan jenis

perkerasannya, jalan terdiri dari dua jenis salah satunya adalah perkerasan lentur. Untuk

merencanakan tebal perkerasan lentur ada dua metode yang dapat digunakan yaitu

metode empiris, yang umumnya digunakan di Indonesia adalah metode empiris Bina

Marga 1987 dan metode analitis berdasarkan teori sistem lapis banyak.

Perhitungan metode analitis pada penelitian ini menggunakan program KENPAVE.

Langkah awal perencanaan ini adalah dengan mengasumsikan tebal lapis perkerasan.

Dan juga dibutuhkan parameter modulus elastisitas dan poisson ratio. Dari data tersebut

maka akan didapatkan nilai tegangan dan regangan pada struktur perkerasan. Dengan

menggunakan analisa kerusakan struktur perkerasan, dari nilai regangan tarik horisontal

dapat diperoleh jumlah repetisi beban yang terjadi dengan menggunakan persamaan

retak fatik (Nf). Dari nilai regangan tekan vertikal juga dapat diperoleh jumlah repetisi

beban dengan menggunakan persamaan kerusakan rutting (Nd). Hasil nilai Nf dan Nd

harus lebih besar dari Nrencana.

Pada penelitian ini dilakukan studi parameter yaitu studi parameter tebal lapis

perkerasan dan nilai modulus elastisitas. Pada studi parameter ini akan dihasilkan

pengaruh tebal lapis perkerasan terhadap nilai tegangan dan regangan tarik di bawah

lapisan permukaan serta repetisi beban berdasarkan kerusakan fatik dan regangan tekan

di bawah lapisan pondasi bawah serta repetisi beban berdasarkan kerusakan rutting.

Begitu juga dengan studi parameter modulus elastisitas. Dari studi parameter ini dapat

disimpulkan semakin besar tebal lapis perkerasan dan nilai modulus elastisitas semakin

kecil nilai regangan yang dihasilkan dan semakin besar repetisi beban.

Kata kunci : Jalan, perkerasan lentur, Bina Marga 1987, sistem lapis banyak,

KENPAVE

1. Pendahuluan

Salah satu infrastruktur yang berperan penting dalam berkembangnya suatu negara

adalah infrastruktur jalan. Perkerasan jalan merupakan hal yang paling penting dalam

konstruksi jalan raya sehingga perencanaannya harus dilakukan dengan benar. Jika

terjadi suatu masalah atau kerusakan seperti lubang, retak atau licin maka akan

berakibat pada kelancaran lalu lintas.

Kerusakan pada jalan diakibatkan oleh beban lalu lintas yang diterima permukaan

perkerasan. Hal ini berpengaruh kepada struktur perkerasan di bawahnya. Setiap

lapis struktur perkerasan akan mengalami tegangan dan regangan, nilai tegangan dan

regangan maksimal berada tepat di bawah beban kendaraan tersebut.

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Merencanakan tebal perkerasan lentur menggunakan metode analitis dengan

program KENPAVE.

b. Menganalisa pengaruh tebal lapis perkerasan terhadap nilai – nilai regangan yang

terjadi.

c. Menganalisa pengaruh modulus elastisitas lapis perkerasan terhadap nilai – nilai

regangan yang terjadi.

Manfaat dari penelitian ini agar dapat dijadikan referensi dalam suatu perencanaan

struktur perkerasan lentur.

2. Lingkup Penelitian

Batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah:

a. Perencanaan tebal perkerasan lentur sesuai dengan Metode Analisa Komponen

Bina Marga (1987).

b. Studi kasus yang disajikan adalah Jalan Tol Cipularang (perkerasan lentur) tahun

2005 dengan data yang didapat adalah volume lalu litas, kondisi lingkungan, data

jenis perkerasan.

c. Penggunaan metode analitis multilayer system dengan menggunakan program

KENPAVE (Huang, 1993).

3. Metodologi Metodologi penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Identifikasi masalah pada penelitian ini dan melakukan peninjauan pustaka yang

akan digunakan sebagai penulisan dan penggunaan metode perencanaan dan

analisa.

b. Validasi perhitungan sistem lapis banyak antara secara manual dan dengan

program KENPAVE.

c. Perencanaan tebal lapis perkerasan dengan menggunakan metode empiris dan

program KENPAVE dan membandingkan hasil yang diperoleh. Dengan

menggunakan kurva fatik akan didapatkan nilai Nf dan Nd berdasarkan pada hasil

nilai regangan tarik horisontal dari perhitungan program. Nilai Nf dan Nd harus

lebih besar dari nilai Nrencana pada perhitungan metode empiris.

d. Analisa studi parameter tebal lapis perkerasan dan modulus elastisitas,

menganalisa pengaruh perubahan tebal lapis perkerasan dan nilai modulus

elastisitas terhadap tegangan, regangan dan repetisi beban.

e. Pengambilan kesimpulan dan saran untuk penelitian selanjutnya.

3.1 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Metode Bina Marga

Data – data yang digunakan adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Tabel Volume Lalu Lintas Jalan Tol Cipularang Tahun 2005

Jenis Kendaraan Jumlah Kendaraan

Sedan + pick up 5024

Truk / Bis kecil 130

Truk / Bis sedang 1784

Truk / Bis besar 2193

Truk 3 -4 as 1129

Truk gandeng 313

Semi trailer 557

Fungsi jalan : Jalan Tol

Jumlah lajur dan arah : 2

Umur rencana : 20 tahun

CBR : 6 %

Masa pelaksanaan : 2 tahun

Jalur dan distribusi kendaraan

- Jumlah jalur : 2 jalur

- Koefisien distribusi (C) : 0.5

Faktor regional

- Kelandaian : < 6%

- Kendaraan berat : >30 %

- Iklim /curah hujan : >900 mm/thn

Hasil perhitungan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga disajikan pada

gambar 4.1.

Gambar 3.1 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga

3.2 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Program KENPAVE

Asumsi tebal lapisan perkerasan berdasarkan tebal minimum lapis perkerasan.

Tabel 3.2 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE

Lapis E (kPa) μ Tebal minimum

(cm)

Lapis permukaan 2800000 0.35 10

Lapis pondasi atas 140000 0.35 25

Lapis pondasi bawah 280000 0.3 35

Tanah dasar 35000 0.5 ∞

Jumlah repetisi beban yang didapat dari asumsi tebal perkerasan di atas jauh lebih

besar dari jumlah repetisi beban rencana. Dengan menggunakan cara yang

sama,mengasumsikan tebal perkerasan dapat diperoleh nilai optimum jumlah

repetisi beban yang mendekati nilai repetisi beban rencana, yaitu 52340.

Tabel 3.3 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE

Lapis E (kPa) μ Tebal Nilai

Optimum (cm)

Lapis permukaan 2800000 0.35 6

Lapis pondasi atas 140000 0.35 15

Lapis pondasi bawah 280000 0.3 20

Tanah dasar 35000 0.5 ∞

Tabel 3.4 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga dan Program KENPAVE

Lapis Perkerasan Metode Bina

Marga

Program KENPAVE

(tebal minimum)

Program KENPAVE

(nilai optimum)

Laston 10 cm 10 cm 6 cm

Laston pondasi 25 cm 25 cm 15 cm

Batu pecah kelas A 35 cm 35 cm 20 cm

3.3 Studi Parameter

Berikut adalah data asumsi untuk analisa studi parameter:

Contact pressure : 539 kPa

Contact radius : 22 cm

Poisson ratio : 0.5

Tabel 3.5 Data Studi Parameter

Lapis Perkerasan Modulus Elastisitas (kPa) Tebal Lapisan (cm)

Permukaan 2800000 10

Pondasi atas 140000 15

Pondasi bawah 70000 45

Tanah dasar 35000 ∞

3.3.1 Studi Parameter Pengaruh Tebal Lapisan Perkerasan Terhadap Nilai

Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban

Gambar 3.2 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.3 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.4 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah

Gambar 3.5 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting

3.3.2 Studi Parameter Pengaruh Modulus elastisitas Lapisan Perkerasan

Terhadap Nilai Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban

Gambar 3.6 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.7 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.8 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah

Gambar 3.9 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting

4. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan. Antara lain adalah:

a. Program KENPAVE dapat digunakan untuk merencanakan tebal perkerasan

dengan mengetahui nilai regangan tarik bagian bawah lapis permukaan dan

regangan tekan bagian bawah lapis pondasi bawah, maka akan diperoleh

jumlah repetisi beban.

b. Data lalu lintas Tol Cipularang Tahun 2005 dalam perencanaan tebal lapis

perkerasan dengan menggunakan metode Bina Marga dan program

KENPAVE menghasilkan tebal lapis perkerasan yang berbeda.

c. Perubahan tebal lapis perkerasan sangat berpengaruh terhadap nilai

regangan, semakin tebal lapisan maka semakin kecil regangan sehingga

diperoleh repetisi beban yang besar. Hal ini disebabkan karena bertambahnya

tebal lapis perkerasan maka akan memperpanjang waktu untuk memulai

retak, memperpanjang waktu untuk terjadinya perambatan hingga terjadi

kerusakan.

d. Perubahan nilai modulus elastisitas lapis perkerasan cukup berpengaruh

terhadap nilai regangan, semakin besar nilai modulus elastisitas maka

semakin kecil regangan sehingga diperoleh repetisi beban yang besar. Hal ini

disebabkan oleh semakin besar nilai modulus elastisitas bahan maka akan

menambah kekakuan bahan tersebut sehingga memperkecil nilai regangan.

5. Saran

Untuk penelitian selanjutnya disarankan:

a. Mengambil studi parameter dengan memvariasikan pengaruh beban

kendaraan terhadap nilai regangan dan repetisi beban.

b. Melakukan kajian perencanaan tebal perkerasan kaku dnegan menggunakan

program KENPAVE.

Daftar Pustaka

[1] AI. 1981b.Asphalt Pavement Thickness Design, Information Series No. 181.

Asphalt Institute

[2] Departemen Pekerjaan Umum. (1987). Petunjuk Perencanaan Tebal

Perkerasan Lentur Jalan Raya dengan Metode Analisa

Komponen.Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta

[3] Dirjen Bina Marga, Bipran. (1970). Peraturan Perencanaan Geometrik Jalan

Raya No. 13/1970. Jakarta

[4] Departemen Pekerjaan Umum, Dirjen Bina Marga. (1983). Buku Pedoman

Penentuan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya No.01/PD/B/1983.

Jakarta

[5] Ekwulo, E.O & Eme, D. B.(2009). Fatigue and Rutting Strain Analysis of

Flexible Pavements Designed Using CBR Methods. African Journal of

Environmental Science and Technology, Vol. 3 (12), pp. 412-421.

[6] Huang, Yang H. (2004). Pavement Analysis And Design. Pearson Education,

Upper Saddle River, New Jersey

[7] Sugeng, Bambang.(2007). Peranan Rekayasa Perkerasan Jalan Dalam

Mendukung Terwujudnya “Sustainable Transportation”. Kolokium

Puslitbang Jalan dan Jembatan. Institut Teknologi Bandung

[8] Suryadharma, Hendra & Benediktus Susanto (1999). Rekayasa Jalan Raya.

Universitas Atma Jaya, Yogyakarta

[9] Yoder E.J & M.W Witczak. (1975). Principles Of Pavement Design.

Wiley, New York

[10] Yoder E.J. (1959). Principles Of Pavement Design. Wiley, New York

[11] Wright, B.H. (1996). Highway Engineering. Jhon Wiley & Sons Inc. New

York

FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN

USING KENPAVE PROGRAM AND

PARAMETER STUDY OF PAVEMENT

THICKNESS AND MODULUS

ELASTIC OF STRESS, STRAIN AND

LOAD REPETITION

Putri Nathasya Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia

Abstract

Road is the critical infrastructure in a country that facilitates inter-regional

transportation and the city. There are two type of pavement, which is flexible pavement.

To design a flexible pavement thickness there are two methods can use the empirical

method, which is commonly used in Indonesia is an empirical method Bina Marga 1987

and analytical methods based on the theory of multilayer system.

This study used analytical methods with KENPAVE program. The first step to

design pavement with this program is assume a thick layer of pavement. And also

parameter modulus of elasticity value and Poisson ratio. From these parameter it will get

the stress and strain value in the pavement structure. By using the analysis of structural

damage to the pavement, from the horizontal tensile strain can be obtained by the

number of load repetitions that occur by using the equation of fatigue (Nf). Of the

vertical compressive strain can also be obtained by the number of load repetitions using

the equation rutting damage (Nd). Nd value of Nf and the results must be greater than

Nrencana.

In this research there is parameters study of pavement thickness and the modulus

elastic. In this study will result the influence of these parameters against stress and

tensile strain below the surface layer and the load repetition on the fatigue damage and

the compressive strain in the layer below the subbase and load repetitions based on the

rutting damage. From this parameter study concluded the greater thickness of pavement

layers and the modulus will result smaller value of strain and the greater the load

repetition.

Kata Kunci:

Road,flexible pavement, Bina Marga 1987, multilayer system, KENPAVE

1. Pendahuluan

One of the important infrastructure in the development country is road infrastructure.

Pavement is the most important in this construction so that the design habe to be

correctly. In case of problems or damage such as holes, cracks or slick it will effect

to the traffic.

Damage of roads is caused by traffic loads are acceptable pavement surface. This

affects the pavement structure. Each layer of pavement structure will have stress and

strain.

Objective and benefit of this research are:

a. Design a flexible pavement thickness using an analytical method with

KENPAVE program.

b. Analyze the influence of a pavement thickness of the starin value.

c. Analyze the influence of a modulus elastic of the starin value.

The benefits of this research in order to be referenced to design flexible pavement.

2. Scope of Research

In this study, limits the bproblem to be used are:

a. Design flexible pavement using method Analisa Komponen Bina Marga (1987).

b. Case study, which is Jalan Tol Cipularang 2005, the data include traffic volume,

environmental condition, and type of pavement.

c. Used the analytical method multilayer system with KENPAVE program (Huang,

1993).

3. Methodology

Identifikasi Masalah

Peninjauan Pustaka

Validasi Program KENPAVE

Manual Sistem Lapis

Banyak

Program KENPAVE

Perencanaan Tebal Perkerasan Studi Kasus

Metode Bina Marga Program KENPAVE

Nrencana Nf dan Nd

Nf dan Nd > Nrencana

Studi Parameter

Pengaruh perubahan tebal lapis perkerasan Pengaruh perubahan modulus elastisitas

Analisa Studi Parameter

Kesimpulan dan Saran

Mulai

Selesai

3.1 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Metode Bina Marga

Data – data yang digunakan adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Tabel Volume Lalu Lintas Jalan Tol Cipularang Tahun 2005

Jenis Kendaraan Jumlah Kendaraan

Sedan + pick up 5024

Truk / Bis kecil 130

Truk / Bis sedang 1784

Truk / Bis besar 2193

Truk 3 -4 as 1129

Truk gandeng 313

Semi trailer 557

Fungsi jalan : Jalan Tol

Jumlah lajur dan arah : 2

Umur rencana : 20 tahun

CBR : 6 %

Masa pelaksanaan : 2 tahun

Jalur dan distribusi kendaraan

- Jumlah jalur : 2 jalur

- Koefisien distribusi (C) : 0.5

Faktor regional

- Kelandaian : < 6%

- Kendaraan berat : >30 %

- Iklim /curah hujan : >900 mm/thn

Hasil perhitungan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga disajikan pada

gambar 4.1.

Gambar 3.1 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga

3.2 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Program KENPAVE

Asumsi tebal lapisan perkerasan berdasarkan tebal minimum lapis perkerasan.

Tabel 3.2 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE

Lapis E (kPa) μ Tebal minimum

(cm)

Lapis permukaan 2800000 0.35 10

Lapis pondasi atas 140000 0.35 25

Lapis pondasi bawah 280000 0.3 35

Tanah dasar 35000 0.5 ∞

Jumlah repetisi beban yang didapat dari asumsi tebal perkerasan di atas jauh lebih

besar dari jumlah repetisi beban rencana. Dengan menggunakan cara yang

sama,mengasumsikan tebal perkerasan dapat diperoleh nilai optimum jumlah

repetisi beban yang mendekati nilai repetisi beban rencana, yaitu 52340.

Tabel 3.3 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE

Lapis E (kPa) μ Tebal Nilai

Optimum (cm)

Lapis permukaan 2800000 0.35 6

Lapis pondasi atas 140000 0.35 15

Lapis pondasi bawah 280000 0.3 20

Tanah dasar 35000 0.5 ∞

Tabel 3.4 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga dan Program KENPAVE

Lapis Perkerasan Metode Bina

Marga

Program KENPAVE

(tebal minimum)

Program KENPAVE

(nilai optimum)

Laston 10 cm 10 cm 6 cm

Laston pondasi 25 cm 25 cm 15 cm

Batu pecah kelas A 35 cm 35 cm 20 cm

3.3 Studi Parameter

Berikut adalah data asumsi untuk analisa studi parameter:

Contact pressure : 539 kPa

Contact radius : 22 cm

Poisson ratio : 0.5

Tabel 3.5 Data Studi Parameter

Lapis Perkerasan Modulus Elastisitas (kPa) Tebal Lapisan (cm)

Permukaan 2800000 10

Pondasi atas 140000 15

Pondasi bawah 70000 45

Tanah dasar 35000 ∞

3.3.1 Studi Parameter Pengaruh Tebal Lapisan Perkerasan Terhadap Nilai

Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban

Gambar 3.2 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.3 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.4 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah

Gambar 3.5 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting

3.3.2 Studi Parameter Pengaruh Modulus elastisitas Lapisan Perkerasan

Terhadap Nilai Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban

Gambar 3.6 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.7 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan

Gambar 3.8 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah

Gambar 3.9 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting

4. Kesimpulan

a. KENPAVE program can be used to design the pavement thickness to

determine the value of tensile strain below the surface layer and the

compressive strain in the lower layers of the subbase, will get the load

repetitions.

b. The traffic data Tol Cipularang Tahun 2005 to design the pavement using two

method Bina Marga and KENPAVE program it give different result.

c. Pavement layer thickness changes greatly affect the value of strain, the

thicker the layer, the smaller strain in order to obtain a large load repetitions.

This is because the increase in the thick layer of pavement will extend the

time to start cracking, extend the time for the propagation up to the damage

occurred.

d. Changes in the value of elastic modulus of pavement layers enough to affect

the value of strain, the greater the value of modulus of elasticity, the smaller

strain in order to obtain a large load repetitions. This is due to the greater

value of the modulus of elasticity of the material it will increase the stiffness

of the material is so reduce the strain

5. Saran

For next research:

a. Varying the parameters studied the influence of vehicle load on the strain and

load repetitions.

b. Conduct design studies rigid pavement thickness using KENPAVE program.

Daftar Pustaka

[1] AI. 1981b.Asphalt Pavement Thickness Design, Information Series No. 181.

Asphalt Institute

[2] Departemen Pekerjaan Umum. (1987). Petunjuk Perencanaan Tebal

Perkerasan Lentur Jalan Raya dengan Metode Analisa

Komponen.Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta

[3] Dirjen Bina Marga, Bipran. (1970). Peraturan Perencanaan Geometrik Jalan

Raya No. 13/1970. Jakarta

[4] Departemen Pekerjaan Umum, Dirjen Bina Marga. (1983). Buku Pedoman

Penentuan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya No.01/PD/B/1983.

Jakarta

[5] Ekwulo, E.O & Eme, D. B.(2009). Fatigue and Rutting Strain Analysis of

Flexible Pavements Designed Using CBR Methods. African Journal of

Environmental Science and Technology, Vol. 3 (12), pp. 412-421.

[6] Huang, Yang H. (2004). Pavement Analysis And Design. Pearson Education,

Upper Saddle River, New Jersey

[7] Sugeng, Bambang.(2007). Peranan Rekayasa Perkerasan Jalan Dalam

Mendukung Terwujudnya “Sustainable Transportation”. Kolokium

Puslitbang Jalan dan Jembatan. Institut Teknologi Bandung

[8] Suryadharma, Hendra & Benediktus Susanto (1999). Rekayasa Jalan Raya.

Universitas Atma Jaya, Yogyakarta

[9] Yoder E.J & M.W Witczak. (1975). Principles Of Pavement Design.

Wiley, New York

[10] Yoder E.J. (1959). Principles Of Pavement Design. Wiley, New York

[11] Wright, B.H. (1996). Highway Engineering. Jhon Wiley & Sons Inc. New

York