Flexible Pavement
Content
BAB IV
DESAIN FLEXIBLE PAVEMENT
DENGAN METODE AASHTO 1993
4.1.
UMUM
Perencanaan tebal perkerasan lentur yang digunakan mengacu pada AASHTO guide for
design of pavement structures 1993. Prosedur, parameter-parameter perencanaan serta
hasil analisis sebagai berikut dibawah ini.
Parameter perencanaan terdiri :
Analisis lalu-lintas : mencakup umur rencana, lalu-lintas harian rata-rata, pertumbuhan lalulintas tahunan, vehicle damage factor, equivalent single axle load
Terminal serviceability index
Initial serviceability
Serviceability loss
Reliability
Standar normal deviasi
Standar deviasi
CBR tanah dasar
Resilient modulus
Elastic (resilient) modulus
Layer coefficient
Drainage coefficient
Bagan alir prosedur perencanaan diperlihatkan seperti pada Gambar 4.1.
4.2.
MATERIAL KONSTRUKSI PERKERASAN & KOEFISIEN KEKUATAN RELATIVE BAHAN
Lapis perkerasan yang digunakan dengan parameter yang terkait dalam perencanaan tebal
perkerasan seperti pada Tabel 4.1. sebagai berikut :
Tabel 4.1. : Jenis perkerasan, Marshall stability dan CBR.
No.
Lapis perkerasan
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE / ATB)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
Marshall stabiliy ( kg )
CBR ( % )
1.100 (min)
1.100 (min)
900 (min)
80 (min)
40 (min)
Sumber : PT. Jasa Marga (Persero)
IV - 1
BAGAN ALIR PROSEDUR PERENCANAAN FLEXIBLE PAVEMENT ( AASHTO 1993 )
Traffic
Reliability
Umur rencana
Faktor distribusi arah
Faktor distribusi lajur
LHR pada tahun dibuka
Traffic design akhir umur rencana
Damage factor
Design ESAL
Standard normal deviation
Standard deviation
Serviceability
Terminal serviceability
Initial serviceability
CBR
Resilient modulus
Tidak
Serviceability loss
Coba
Structure Number
Check
Equation
Drainage coefficient
Layer coefficient
Gambar 4.1.
IV - 2
Ya
Tebal
perkerasan
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan (layer coefficient) :
Berdasarkan jenis dan fungsi material lapis perkerasan, estimasi koefisien kekuatan relatif
dikelompokkan kedalam 4 kategori, yaitu :
a.
Beton aspal (asphalt concrete)
Lapis pondasi granular (granular base)
Lapis pondasi bawah granular (granular subbase)
Asphalt Treated Base (ATB)
Layer coefficient AC Wearing Course & AC Binder Course
b.
Layer coefficient Asphalt Concrete Base
c.
Marshall stability = 1.100 kg = 2.423 lb (diambil dari Spesifikasi).
Elastic (resilient) modulus : EAC 450.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 hal. II-17)
Structural layer coefficient : ai = 0,44 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-18).
Marshall stability = 900 kg = 1.982 lb (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,32 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-24).
Layer coefficient Agregat Base Kelas A (baae course)
CBR = 80 (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,13 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21).
Jika dihitung dengan rumus :
a2 = 0,249 (log10EBS) – 0,977
EBS = 28.000 psi
a2 = 0,249 (log1028000) – 0,977 = 0,13 (sama dengan diatas).
d.
Layer coefficient Agregat Base Kelas B (granular subbase layer)
CBR = 40 (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,12 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21).
Jika dihitung dengan rumus :
a3 = 0,227 (log10ESB) – 0,839
ESB = 17.000 psi
a3 = 0,227 (log1017000) – 0,839 = 0,12 (sama dengan diatas).
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan berdasar AASHTO 1993 diambil nilai-nilai seperti
pada Tabel 4.2.
IV - 3
Tabel 4.2. : Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan - AASHTO 1993.
Marshall /
CBR
No.
Lapis perkerasan
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
Koefisien kekuatan
Relative ( ai )
1.100 kg
1.100 kg
900 kg
80 %
40 %
0,44
0,44
0,32
0,13
0,12
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan guna perencanaan tebal perkerasan, dengan
mempertimbangkan referensi lain (Analisa Komponen) diambil nilai-nilai sebagai berikut :
Tabel 4.3. : Koefisien kekuatan relative bahan untuk desain.
4.3.
Koefisien kekuatan relative ( ai )
No.
Lapis
perkerasan
Marshall /
CBR
Analisa komponen
AASHTO 1993
Desain
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
1.100 kg
1.100 kg
900 kg
80 %
40 %
0,40
0,40
0,28
0,13
0,12
0,44
0,44
0,32
0,13
0,12
0,42
0,42
0,30
0,13
0,12
TRAFFIC DESIGN
Data dan parameter lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan meliputi :
Jenis kendaraan.
Volume lalu-lintas harian rata-rata.
Pertumbuhan lalu-lintas tahunan.
Damage factor.
Umur rencana
Faktor distribusi arah.
Faktor distribusi lajur.
Equivalent Single Axle Load, ESAL selama umur rencana (traffic design).
Faktor distribusi arah : DD = 0,3 – 0,7 dan umumnya diambil 0,5 (AASHTO 1993 hal. II-9).
Faktor distribusi lajur (DL), mengacu pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. : Faktor distribusi lajur (DL).
Jumlah lajur setiap arah
DL (%)
1
2
3
4
100
80 – 100
60 – 80
50 – 75
Sumber : AASHTO 1993 halaman II-9.
IV - 4
Rumus umum desain traffic (ESAL = Equivalent Single Axle Load) :
Nn
W18 LHR j DFj D A DL 365
N1
dimana :
W18
LHRj
DFj
DA
DL
N1
Nn
=
=
=
=
=
=
=
Traffic design pada lajur lalu-lintas, Equivalent Single Axle Load.
Jumlah lalu-lintas harian rata-rata 2 arah untuk jenis kendaraan j.
Damage factor untuk jenis kendaraan j.
Faktor distribusi arah.
Faktor distribusi lajur.
Lalu-lintas pada tahun pertama jalan dibuka.
Lalu-lintas pada akhir umur rencana.
Lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan lentur adalah lalu-lintas
kumulatif selama umur rencana. Besaran ini didapatkan dengan mengalikan beban gandar
standar kumulatif pada jalur rencana selama setahun dengan besaran kenaikan lalu-lintas
(traffic growth). Secara numerik rumusan lalu-lintas kumulatif ini sebagai berikut :
Wt W18 1 gn
dimana :
Wt
W18
n
g
4.4.
=
=
=
=
Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif
Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun.
Umur pelayanan, atau umur rencana UR (tahun).
perkembangan lalu-lintas (%)
RELIABILITY
Reliability : Probabilitas bahwa perkerasan yang direncanakan akan tetap memuaskan selama
masa layannya.
Penetapan angka Reliability dari 50 % sampai 99,99 % menurut AASHTO merupakan tingkat
kehandalan desain untuk mengatasi, mengakomodasi kemungkinan melesetnya besaranbesaran desain yang dipakai. Semakin tinggi reliability yang dipakai semakin tinggi tingkat
mengatasi kemungkinan terjadinya selisih (deviasi) desain dan kenyataan. Besaran-besaran
desain yang terkait dengan ini antara lain :
Peramalan kinerja perkerasan.
Peramalan lalu-lintas.
Perkiraan tekanan gandar.
Pelaksanaan konstruksi.
1.
Kinerja perkerasan diramalkan pada angka desain Terminal Serviceability pt = 2,5
(untuk jalan raya utama), pt = 2,0 (untuk jalan lalu-lintas rendah), dan Initial
Serviceability po = 4,2 (angka ini bergerak dari 0 – 5).
2.
Peramalan lalu-lintas dilakukan dengan studi tersendiri, bukan hanya didasarkan rumus
empirik. Tingkat kehandalan jauh lebih baik dibandingkan bila dilakukan secara empiris,
linear, atau data sekunder.
IV - 5
3.
Perkiraan tekanan gandar yang diperoleh secara primer dari WIM survey, tingkat
kehandalannya jauh lebih baik dibanding menggunakan data sekunder.
4.
Dalam pelaksanaan konstruksi, spesifikasi sudah membatasi tingkat / syarat agar
perkerasan sesuai (atau lebih) dari apa yang diminta desain. Bahkan desain merupakan
syarat minimum dalam spesifikasi.
Mengkaji keempat faktor diatas, penetapan besaran dalam desain sebetulnya sudah menekan
sekecil mungkin penyimpangan yang akan terjadi. Tetapi tidak ada satu jaminan-pun berapa
besar dari keempat faktor tersebut menyimpang.
Reliability (R) mengacu pada Tabel 4.5. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-9), standard normal
deviate (ZR) mengacu pada Tabel 4.6. (diambil dari AASHTO 1993 halaman I-62).
Catatan : Untuk menggunakan besaran-besaran dalam standar AASHTO ini sebenarnya
dibutuhkan suatu rekaman data, evaluasi desain / kenyataan beserta biaya konstruksi dan
pemeliharaan dalam kurun waktu yang cukup. Dengan demikian besaran parameter yang
dipakai tidak selalu menggunakan “angka tengah” sebagai kompromi besaran yang diterapkan.
Tabel 4.5. : Reliability (R) disarankan.
Klasifikasi
jalan
Jalan tol
Arteri
Kolektor
Lokal
Reliability : R (%)
Urban
Rural
85 – 99,9
80 – 99
80 – 95
50 – 80
80 – 99,9
75 – 95
75 – 95
50 – 80
Tabel 4.6. : Standard normal deviation (ZR).
R (%)
ZR
R (%)
ZR
50
60
70
75
80
85
90
91
92
- 0,000
- 0,253
- 0,524
- 0,674
- 0,841
- 1,037
- 1,282
- 1,340
- 1,405
93
94
95
96
97
98
99
99,9
99,99
- 1,476
- 1,555
- 1,645
- 1,751
- 1,881
- 2,054
- 2,327
- 3,090
- 3,750
Standard deviation (So) untuk flexible pavement :
So = 0,40 – 0,50 (diambil dari AASHTO 1993 halaman I-62).
Penetapan konsep Reliability dan Standar Deviasi :
Berdasarkan uraian konsep penetapan reliability diatas, parameter reliability dapat ditentukan
sebagai berikut :
IV - 6
4.5.
Berdasar parameter klasifikasi fungsi jalan
Berdasar status lokasi jalan urban / rural
Penetapan tingkat Reliability (R)
Penetapan standard normal deviation (ZR)
Penetapan standar deviasi (So)
Kehandalan data lalu-lintas dan beban kendaraan
SERVICEABILITY
Terminal serviceability index (pt) mengacu pada Tabel 5.6. : pt = 2,5
Initial serviceability untuk flexible pavement : po = 4,2 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-10).
Total loss of serviceability : PSI p o p t = 4,2 – 2,5 = 1,7
Tabel 4.7. : Terminal serviceability index (pt).
4.6.
Percent of people
stating unacceptable
pt
12
55
85
3,0
2,5
2,0
RESILIENT MODULUS
1.
Resilient Modulus Tanah Dasar
Resilient Modulus Tanah Dasar (MR) :
MR = CR x CBR
(psi)
CR = Nilai dengan range 750 – 3.000
MR = 1.500 x CBR
MR = 1.500 x 6 = 9.000 psi
2.
Resilient Modulus Agregat Base Kelas A & B
MR = A + B x R
MR
A
B
R
=
=
=
=
Resilient modulus (psi)
772 – 1.155
369 – 555
R-value
A
772 1155
964 ; ambil : A = 1.000
2
B
369 555
462 ; ambil : B = 450
2
Penentuan resilient modulus Agregat Base Klas A :
CBR =
80
IV - 7
R
= 82 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-19)
MR = 1.000 + 450 x 82 = 37.900 psi ; ambil = 28.000 psi (lihat AASHTO 1993 halaman II-19)
Penentuan resilient modulus Agregat Base Klas B :
CBR = 40
R
= 70 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21)
MR = 1.000 + 450 x 70 = 32.500 psi ; ambil = 17.000 psi (lihat AASHTO 1993 halaman II-21)
3.
Resilient Modulus AC Base (ATB)
Marshall stability = 800 kg = 1.762 lb
MR = 350.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-24)
4.
Elastic (Resilient) Modulus Asphalt Concrete Surface Course
MR = 450.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-17).
4.7.
DRAINAGE COEFFICIENT
4.7.1.
Variabel faktor drainase
AASHTO memberikan 2 variabel untuk menentukan nilai koefisien drainase.
4.7.2.
Variabel pertama : mutu drainase, dengan variasi excellent, good, fair, poor, very poor.
Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari pondasi perkerasan.
Variabel kedua : persentasi struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat
mendekati jenuh air (saturated), dengan variasi < 1 %, 1 – 5 %, 5 – 25 %, > 25 %
Penetapan variable mutu drainase
Penetapan variable pertama mengacu pada Tabel 4.8. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-22), dan
Tabel 4.9. (diambil dari AASHTO 1993 halaman DD-2), dan dengan pendekatan sebagai berikut :
a.
b.
c.
Air hujan atau air dari atas permukaan jalan yang akan masuk kedalam pondasi jalan,
relatif kecil berdasar hidrologi yaitu berkisar 70 – 95 % air yang jatuh di atas jalan aspal /
beton akan masuk ke sistem drainase (sumber : BINKOT Bina Marga & Hidrologi Imam Subarkah).
Air dari samping jalan yang kemungkinan akan masuk ke pondasi jalan, inipun relatif kecil
terjadi, karena adanya road side ditch, cross drain, juga muka air tertinggi terletak di
bawah subgrade.
Pendekatan dengan lama dan frekuensi hujan, yang rata-rata terjadi hujan selama 3 jam
per hari dan jarang sekali terjadi hujan terus menerus selama 1 minggu.
Maka waktu pematusan 3 jam (bahkan kurang bila memperhatikan butir b.) dapat diambil
sebagai pendekatan dalam penentuan kualitas drainase, sehingga pemilihan mutu drainase
adalah berkisar Good.
Untuk kondisi khusus dapat dilakukan kajian tersendiri.
Untuk flexible pavement Base Course yang akan dipakai merupakan material yang mempunyai
Plasticity Index (PI) rendah yaitu < 6 %, angka permeabilitas k = 100 ft/hari, slope 0,02, lebar
lintasan drainase L = 7,50 m 24 ft, tebal lapisan drainase H 1 ft, maka diperoleh waktu
IV - 8
mematus 0,2 hari. Angka ini masuk dalam kategori Good – Excellent, dengan pertimbangan air
yang mungkin masih akan masuk, quality of drainage diambil kategori Fair.
Tabel 4.8. : Quality of drainage.
Quality of drainage
Excellent
Good
Fair
Poor
Very poor
Water removed within
2 jam
1 hari
1 minggu
1 bulan
Air tidak terbebaskan
Tabel 4.9. : Waktu untuk me-drain lapis pondasi untuk 50 % saturation (hari)
H=1
H=2
Permeability
k (ft/hari)
Porosity
n
Slope
S
L = 12
L = 24
L = 12
L = 24
0,1
0,015
0,01
0,02
10
9
36
29
6
5
20
18
1
0,027
0,01
0,02
2
2
6
5
5
1
18
3
10
0,048
0,01
0,02
0,3
0,3
1
1
0,2
0,2
0,6
0,6
100
0,08
0,01
0,02
0,05
0,05
0,2
0,2
0,03
0,03
0,1
0,1
Drainage coefficient (mi) ditunjukkan seperti pada Tabel 4.10. (dari AASHTO 1993 halaman II-25).
Tabel 4.10. : Drainage coefficient (mi).
Percent of time pavement structure is exposed
to moisture levels approaching saturation
Quality of drainage
Excellent
Good
Fair
Poor
Very poor
4.7.3.
<1%
1–5%
5 – 25 %
> 25 %
1.40 – 1.35
1.35 – 1.25
1.25 – 1.15
1.15 – 1.05
1.05 – 0.95
1.35 – 1.30
1.25 – 1.15
1.15 – 1.05
1.05 – 0.80
0.95 – 0.75
1.30 – 1.20
1.15 – 1.00
1.00 – 0.80
0.80 – 0.60
0.75 – 0.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
Penetapan variable prosen perkerasan terkena air
Penetapan variable kedua yaitu persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air
sampai tingkat saturated, relatif sulit, belum ada data rekaman pembanding dari jalan lain,
namun dengan pendekatan-pendekatan, pengamatan dan perkiraan berikut ini, nilai dari faktor
variabel kedua tersebut dapat didekati.
IV - 9
Prosen struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air dapat dilakukan pendekatan dengan
asumsi sebagai berikut :
Pheff
Tjam
T
hari WL 100
24
365
dimana :
Pheff
=
Tjam
Thari
WL
=
=
=
Prosen hari effective hujan dalam setahun yang akan berpengaruh terkenanya
perkerasan (dalam %).
Rata-rata hujan per hari (jam).
Rata-rata jumlah hari hujan per tahun (hari)
Faktor air hujan yang akan masuk ke pondasi jalan (%)
Penetapan parameter drainage coefficient (mi) :
Berdasar waktu untuk mematus
Berdasar kualitas drainase
Kondisi Time pavement structure is exposed to moisture levels approaching saturation
dalam setahun.
4.8.
STRUCTURAL NUMBER
SN a i D i = a1.D1 + a2.D2.m2 + a3.D3.m3
dimana :
SN
ai
Di
m2, m3
a.
=
=
=
=
Structural Number
Layer coefficient
Tebal masing-masing lapis perkerasan (inchi).
Drainage coefficient lapisan base dan subbase.
Structure Number 1
Resilient modulus base (bahan : sesuai yang direncanakan).
Serviceability loss : PSItr
D1
b.
SN1
a1
Structure Number 2
Resilient modulus Subbase (bahan : sesuai yang direncanakan).
SN 2 SN1*
D2
a 2 .m 2
SN * = Structure Number lapisan perkerasan yang terpasang.
c.
Structure Number 3
SN 3 SN SN1* SN *2
IV - 10
D3
SN 3
a 3 .m 3
Prosedur penentuan tebal lapisan perkerasan lihat Gambar 4.2. dibawah ini.
SN1
SN2
SN3
Surface course
D1
Base course
D2
Subbase course
D3
Subgrade
Gambar 4.2.
D1*
SN1
a1
SN1* a1.D1* SN1
D *2
SN2 SN1*
a 2 .m2
SN1* SN*2 SN2
SN3 SN1* SN*2
*
D3
a 3 .m 3
4.9.
TEBAL MINIMUM LAPIS PERKERASAN
Tebal minimum masing-masing lapis perkerasan mengacu pada Tabel 4.11. (diambil dari AASHTO
1993 halaman II-35).
Tabel 4.11. : Tebal minimum.
Traffic, ESAL
< 50.000
50.001 – 150.000
150.001 – 500.000
500.001 – 2.000.000
2.000.001 – 7.000.000
> 7.000.000
Asphalt Concrete
Aggregate Base
1,0 inch
2,0 inch
2,5 inch
3,0 inch
3,5 inch
4,0 inch
4,0 inch
4,0 inch
4,0 inch
6,0 inch
6,0 inch
6,0 inch
IV - 11
4.10.
PERSAMAAN DASAR PERKERASAN LENTUR
log10 W18
ΔPSI
log10
4,2 1,5
Z R S o 9,36 log10 (SN 1) 0,2
2,32 log10 M R 8,07
1094
0,4
(SN 1) 5,19
dimana :
4.11.
W18
ZR
So
PSI
=
=
=
=
MR
SN
=
=
Jumlah beban ekivalen (ESAL).
Standar deviasi normal.
Standar gabungan kesalahan dari lalu-lintas dan perkiraan performance.
Perbedaan antara desain awal kemampu-layanan untuk po dan desain terminal
serviceability index.
Resilient modulus tanah dasar (psi).
Structural Number.
STAGE CONSTRUCTION
1.
Pentahapan
Akan dikaji pentahapan stage construction berdasar pendekatan / asumsi sebagai berikut
2.
Additional overlay sebagai stage construction di-desain hanya untuk pemenuhan
structure number untuk umur sisa.
Realibility
Jalan dengan lalu-lintas berat pada daerah rural. Untuk perencanaan keseluruhan,
Realibility diambil R = 90 %.
Untuk strategi stage construction, maka desain realibility untuk setiap tahap adalah
0,90 = 95 %.
3.
Remaining life (RL) dan pavement condition factor (CF)
Np
RL 100 1
N1,5
RL =
Np =
N1,5 =
Remaining life (%)
Total traffic saat overlay, ESAL
Total traffic pada kondisi perkerasan berakhir (failure), ESAL
Condition factor, menggunakan Gambar 4.3. (diambil dari Figure 5.2. AASHTO 1993 halaman III90). Atau formula : CF = RL 0,165
IV - 12
Gambar 4.3. : Hubungan Condition Factor dan Remaining Life.
4.
Desain additional overlay
SNeff = CF x SNo
SNol = SNf – SNeff
D ol
SN ol SN f SN eff
a ol
a ol
dimana :
SNeff
CF
SNo
SNol
SNf
aol
Dol
=
=
=
=
=
=
=
Structural Number efektip perkerasan yang ada saat overlay.
Condition factor.
Structural Number perkerasan awal (original structural number).
Structural Number yang diperlukan untuk overlay.
Structural Number yang diperlukan untuk traffic sesuai umur rencana.
Structural coefficient AC overlay.
Tebal overlay yang diperlukan (inches).
IV - 13
4.12.
PARAMETER DESAIN RELIABILITY
Reliability
Interval reliability didapat dari pendekatan sebagai berikut :
Klasifikasi jalan
Jalan tol
Arteri
Kolektor
Urban
Rural
Urban
Rural
Urban
Rural
R (%)
75
80
85
90
95
99,9
85 – 99,9
80 – 99,9
80 – 99
75 – 95
80 – 95
75 – 95
Interval R terpilih
85 – 95
R yang mewakili
90
90 %
Reliability : R = 90 % dapat digunakan untuk semua kondisi klasifikasi jalan, baik jalan tol, arteri,
kolektor, juga untuk urban maupun rural, kecuali pada jalan lokal.
Standard normal deviation
R (%)
ZR
85
90
95
- 1,037
- 1,282
- 1,645
Untuk R = 90 % : ZR. = - 1,282
Standard deviation
Standard deviation (So) untuk flexible pavement : So = 0,40 – 0,50 (AASHTO 1993 halaman I-62).
Standard deviation diambil : So = 0,45
Selanjutnya parameter yang akan digunakan dalam perhitungan seperti pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12. : Paramater desain R, ZR, So
No.
1.
2.
3.
4.13.
Parameter
Angka tengah
Reliability (R)
Standard normal deviation (ZR)
Standard deviation (So)
90 %
- 1,282
0,45
PARAMETER RESILIENT MODULUS
Lihat sub-bab 4.6. : Resilient modulus seperti pada Tabel 4.13.
IV - 14
Tabel 4.13. : Resilient modulus (MR)
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
4.14.
Uraian / resilient modulus
Jalan arteri / kolektor : MR (psi)
Tanah dasar, untuk CBR = 6
Lapis pondasi agregat kelas B
Lapis pondasi agregat kelas A
AC Base / ATB
AC Binder Course
AC Wearing Course
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
450.000
PARAMETER DRAINAGE COEFFICIENT
Berdasarkan pendekatan hidrologi di Indonesia dan dari literatur serta referensi yang ada, nilai
drainage coefficient dapat didekati.
1.
Penetapan variable prosen perkerasan terkena air
Pendekatan persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat
saturated :
Koefisien pengaliran ( C ) :
Koefisien pengaliran dianalisis sebagai berikut :
Koefisien pengaliran
Binkot
Imam Subarkah
Jalan aspal
Jalan aspal
C
0,70 – 0,95
C yang mewakili
0,825
=
=
=
=
Pheff
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
0,70 – 0,95
0,70 – 0,95
Interval C terpilih
Tjam
Thari
C
WL
0,70
0,825
3 jam per hari
100 hari hujan dalam setahun (asumsi / pendekatan)
0,825 = 82,5 %
100 – C = 100 – 82,5 = 17,5 % = 0,175
3 100
0,175 100 0,43 % < 1 %
24 365
Sehingga dengan dasar justifikasi teknis dan pendekatan tersebut diatas, maka dapat
digunakan angka persentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai
tingkat saturated sebesar < 1 %.
2.
Penetapan variabel mutu drainase
Untuk flexible pavement yang dipakai sebagai Lapis Pondasi Agregat (Subbase) adalah
Kelas A & B, merupakan material yang mempunyai Plasticity Index (PI) rendah yaitu < 6
%, angka permeabilitas k = 100 ft/hari (dari literatur), slope 0,02, lebar lintasan drainase L
IV - 15
24 ft, tebal lapisan drainase H = 1 2 ft, maka diperoleh waktu mematus 0,1 0,2 hari
(lihat Tabel 2.22.). Angka ini masuk dalam kategori Good.
Dari Tabel 4.8, diambil Quality of drainage : Good.
Sistem drainase dengan kondisi poor perlu dilakukan tindakan perbaikan kondisi
sehingga mutu drainase setidaknya menjadi fair.
3.
Drainage coefficient desain
Struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat saturated < 1 %
Mutu drainase : good (untuk jalan tol).
Mutu drainase : fair – good (untuk jalan arteri dan kolektor, quality of drainage
kecenderungannya adalah fair – good).
Drainage coefficient
mi
Good
Fair
1,25 - 1,35
1,15 - 1,25
Interval mi terpilih
1,15 - 1,35
mi yang mewakili (tol)
mi yang mewakili (non tol)
1,15
1,25
1,35
1,30
1,25
1,25
Dari hasil pendekatan 2 variabel tersebut diatas dan dari Tabel 4.10. didapat drainage
coefficient : mi = 1,30 (untuk jalan tol), dan mi = 1,25 (untuk jalan non tol),
4.15.
TEBAL MINIMUM LAPIS PERKERASAN DESAIN
Lihat Tabel 4.11.
Tebal minimum asphalt concrete (AC-WC, AC-BC) = 4 inch
Tebal minimum base course jika menggunakan material Aggregate Base = 6 inch 15 cm.
Tebal minimum base course jika menggunakan Asphalt Treated Base (ATB) atau AC Base :
Koefisien kekuatan relative base course menurut AASHTO
= 0,13
Koefisien kekuatan relative ATB / AC Base menurut AASHTO = 0,32
Drainage coefficient : mi = 1,25
0,13
Tebal min ATB (AC Base)
6 1,25 = 3,05 inch 7,74 cm
0,32
Jalan tol (tidak digunakan untuk main road ruas Solo – Karanganyar & Nganjuk –
Kertosono) :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
Asphalt Concrete Base (AC BASE / ATB)
Aggregate Base
=
=
=
=
5 cm
5 cm
15 cm
15 cm
=
5 cm
Jalan arteri :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
IV - 16
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
Asphalt Concrete Base (AC BASE)
Aggregate Base
=
=
=
5 cm
8 cm
15 cm
=
=
=
5 cm
8 cm
15 cm
=
=
=
5 cm
5 cm
15 cm
Jalan kolektor :
Asphalt Concrete (AC)
Asphalt Treated Base (ATB)
Aggregate Base
Jalan lokal :
4.16.
Asphalt Concrete (AC)
Asphalt Treated Base (ATB)
Aggregate Base
RANGKUMAN PARAMETER DESAIN TEBAL PERKERASAN LENTUR
Paramater desain yang digunakan dalam perhitungan tebal perkerasan lentur seperti pada
Tabel 4.14.
Tabel 4.14. : Parameter dan data yang digunakan dalam perencanaan.
No.
Parameter
Satuan
Tol
Arteri
Kolektor
Lokal
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Umur Rencana
Lalu-lintas, ESAL
Terminal serviceability (pt)
Initial serviceability (po)
Serviceability loss : PSI = po - pt
Reliability (R)
Standard normal deviation (ZR)
Standard deviation (So)
CBR
Resilient modulus tanah dasar (MR)
Resilient modulus agregat kelas B (MR)
Resilient modulus agregat kelas A (MR)
Resilient modulus AC-Base (MR)
Elastic (resilient) modulus AC-BC, AC-WC (EAC)
Drainage coefficient (mi)
Layer coefficient AC surface course (a1)
Layer coefficient ATB (a21)
Layer coefficient Agregat base kelas A (a22)
Layer coefficient Agregat base kelas B (a23)
Tebal minimum Asphalt Concrete Wearing Course
Tebal minimum Asphalt Concrete Binder Course
Tebal minimum ATB (AC-Base)
Tebal minimum Aggregate Base
tahun
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,30
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
15
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
18.000
29.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
8
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
8
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
80
- 0,841
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
15
%
%
psi
psi
psi
psi
psi
cm
cm
cm
cm
IV - 17
IV - 18
DESAIN FLEXIBLE PAVEMENT
DENGAN METODE AASHTO 1993
4.1.
UMUM
Perencanaan tebal perkerasan lentur yang digunakan mengacu pada AASHTO guide for
design of pavement structures 1993. Prosedur, parameter-parameter perencanaan serta
hasil analisis sebagai berikut dibawah ini.
Parameter perencanaan terdiri :
Analisis lalu-lintas : mencakup umur rencana, lalu-lintas harian rata-rata, pertumbuhan lalulintas tahunan, vehicle damage factor, equivalent single axle load
Terminal serviceability index
Initial serviceability
Serviceability loss
Reliability
Standar normal deviasi
Standar deviasi
CBR tanah dasar
Resilient modulus
Elastic (resilient) modulus
Layer coefficient
Drainage coefficient
Bagan alir prosedur perencanaan diperlihatkan seperti pada Gambar 4.1.
4.2.
MATERIAL KONSTRUKSI PERKERASAN & KOEFISIEN KEKUATAN RELATIVE BAHAN
Lapis perkerasan yang digunakan dengan parameter yang terkait dalam perencanaan tebal
perkerasan seperti pada Tabel 4.1. sebagai berikut :
Tabel 4.1. : Jenis perkerasan, Marshall stability dan CBR.
No.
Lapis perkerasan
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE / ATB)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
Marshall stabiliy ( kg )
CBR ( % )
1.100 (min)
1.100 (min)
900 (min)
80 (min)
40 (min)
Sumber : PT. Jasa Marga (Persero)
IV - 1
BAGAN ALIR PROSEDUR PERENCANAAN FLEXIBLE PAVEMENT ( AASHTO 1993 )
Traffic
Reliability
Umur rencana
Faktor distribusi arah
Faktor distribusi lajur
LHR pada tahun dibuka
Traffic design akhir umur rencana
Damage factor
Design ESAL
Standard normal deviation
Standard deviation
Serviceability
Terminal serviceability
Initial serviceability
CBR
Resilient modulus
Tidak
Serviceability loss
Coba
Structure Number
Check
Equation
Drainage coefficient
Layer coefficient
Gambar 4.1.
IV - 2
Ya
Tebal
perkerasan
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan (layer coefficient) :
Berdasarkan jenis dan fungsi material lapis perkerasan, estimasi koefisien kekuatan relatif
dikelompokkan kedalam 4 kategori, yaitu :
a.
Beton aspal (asphalt concrete)
Lapis pondasi granular (granular base)
Lapis pondasi bawah granular (granular subbase)
Asphalt Treated Base (ATB)
Layer coefficient AC Wearing Course & AC Binder Course
b.
Layer coefficient Asphalt Concrete Base
c.
Marshall stability = 1.100 kg = 2.423 lb (diambil dari Spesifikasi).
Elastic (resilient) modulus : EAC 450.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 hal. II-17)
Structural layer coefficient : ai = 0,44 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-18).
Marshall stability = 900 kg = 1.982 lb (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,32 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-24).
Layer coefficient Agregat Base Kelas A (baae course)
CBR = 80 (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,13 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21).
Jika dihitung dengan rumus :
a2 = 0,249 (log10EBS) – 0,977
EBS = 28.000 psi
a2 = 0,249 (log1028000) – 0,977 = 0,13 (sama dengan diatas).
d.
Layer coefficient Agregat Base Kelas B (granular subbase layer)
CBR = 40 (diambil dari Spesifikasi).
Structural layer coefficient : ai = 0,12 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21).
Jika dihitung dengan rumus :
a3 = 0,227 (log10ESB) – 0,839
ESB = 17.000 psi
a3 = 0,227 (log1017000) – 0,839 = 0,12 (sama dengan diatas).
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan berdasar AASHTO 1993 diambil nilai-nilai seperti
pada Tabel 4.2.
IV - 3
Tabel 4.2. : Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan - AASHTO 1993.
Marshall /
CBR
No.
Lapis perkerasan
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
Koefisien kekuatan
Relative ( ai )
1.100 kg
1.100 kg
900 kg
80 %
40 %
0,44
0,44
0,32
0,13
0,12
Koefisien kekuatan relative bahan perkerasan guna perencanaan tebal perkerasan, dengan
mempertimbangkan referensi lain (Analisa Komponen) diambil nilai-nilai sebagai berikut :
Tabel 4.3. : Koefisien kekuatan relative bahan untuk desain.
4.3.
Koefisien kekuatan relative ( ai )
No.
Lapis
perkerasan
Marshall /
CBR
Analisa komponen
AASHTO 1993
Desain
1.
2.
3.
4.
5.
AC Wearing Course (AC-WC)
AC Binder Course (AC-BC)
AC Base Course (AC-BASE)
Lapis pondasi agregat kelas A
Lapis pondasi agregat kelas B
1.100 kg
1.100 kg
900 kg
80 %
40 %
0,40
0,40
0,28
0,13
0,12
0,44
0,44
0,32
0,13
0,12
0,42
0,42
0,30
0,13
0,12
TRAFFIC DESIGN
Data dan parameter lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan meliputi :
Jenis kendaraan.
Volume lalu-lintas harian rata-rata.
Pertumbuhan lalu-lintas tahunan.
Damage factor.
Umur rencana
Faktor distribusi arah.
Faktor distribusi lajur.
Equivalent Single Axle Load, ESAL selama umur rencana (traffic design).
Faktor distribusi arah : DD = 0,3 – 0,7 dan umumnya diambil 0,5 (AASHTO 1993 hal. II-9).
Faktor distribusi lajur (DL), mengacu pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. : Faktor distribusi lajur (DL).
Jumlah lajur setiap arah
DL (%)
1
2
3
4
100
80 – 100
60 – 80
50 – 75
Sumber : AASHTO 1993 halaman II-9.
IV - 4
Rumus umum desain traffic (ESAL = Equivalent Single Axle Load) :
Nn
W18 LHR j DFj D A DL 365
N1
dimana :
W18
LHRj
DFj
DA
DL
N1
Nn
=
=
=
=
=
=
=
Traffic design pada lajur lalu-lintas, Equivalent Single Axle Load.
Jumlah lalu-lintas harian rata-rata 2 arah untuk jenis kendaraan j.
Damage factor untuk jenis kendaraan j.
Faktor distribusi arah.
Faktor distribusi lajur.
Lalu-lintas pada tahun pertama jalan dibuka.
Lalu-lintas pada akhir umur rencana.
Lalu-lintas yang digunakan untuk perencanaan tebal perkerasan lentur adalah lalu-lintas
kumulatif selama umur rencana. Besaran ini didapatkan dengan mengalikan beban gandar
standar kumulatif pada jalur rencana selama setahun dengan besaran kenaikan lalu-lintas
(traffic growth). Secara numerik rumusan lalu-lintas kumulatif ini sebagai berikut :
Wt W18 1 gn
dimana :
Wt
W18
n
g
4.4.
=
=
=
=
Jumlah beban gandar tunggal standar kumulatif
Beban gandar standar kumulatif selama 1 tahun.
Umur pelayanan, atau umur rencana UR (tahun).
perkembangan lalu-lintas (%)
RELIABILITY
Reliability : Probabilitas bahwa perkerasan yang direncanakan akan tetap memuaskan selama
masa layannya.
Penetapan angka Reliability dari 50 % sampai 99,99 % menurut AASHTO merupakan tingkat
kehandalan desain untuk mengatasi, mengakomodasi kemungkinan melesetnya besaranbesaran desain yang dipakai. Semakin tinggi reliability yang dipakai semakin tinggi tingkat
mengatasi kemungkinan terjadinya selisih (deviasi) desain dan kenyataan. Besaran-besaran
desain yang terkait dengan ini antara lain :
Peramalan kinerja perkerasan.
Peramalan lalu-lintas.
Perkiraan tekanan gandar.
Pelaksanaan konstruksi.
1.
Kinerja perkerasan diramalkan pada angka desain Terminal Serviceability pt = 2,5
(untuk jalan raya utama), pt = 2,0 (untuk jalan lalu-lintas rendah), dan Initial
Serviceability po = 4,2 (angka ini bergerak dari 0 – 5).
2.
Peramalan lalu-lintas dilakukan dengan studi tersendiri, bukan hanya didasarkan rumus
empirik. Tingkat kehandalan jauh lebih baik dibandingkan bila dilakukan secara empiris,
linear, atau data sekunder.
IV - 5
3.
Perkiraan tekanan gandar yang diperoleh secara primer dari WIM survey, tingkat
kehandalannya jauh lebih baik dibanding menggunakan data sekunder.
4.
Dalam pelaksanaan konstruksi, spesifikasi sudah membatasi tingkat / syarat agar
perkerasan sesuai (atau lebih) dari apa yang diminta desain. Bahkan desain merupakan
syarat minimum dalam spesifikasi.
Mengkaji keempat faktor diatas, penetapan besaran dalam desain sebetulnya sudah menekan
sekecil mungkin penyimpangan yang akan terjadi. Tetapi tidak ada satu jaminan-pun berapa
besar dari keempat faktor tersebut menyimpang.
Reliability (R) mengacu pada Tabel 4.5. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-9), standard normal
deviate (ZR) mengacu pada Tabel 4.6. (diambil dari AASHTO 1993 halaman I-62).
Catatan : Untuk menggunakan besaran-besaran dalam standar AASHTO ini sebenarnya
dibutuhkan suatu rekaman data, evaluasi desain / kenyataan beserta biaya konstruksi dan
pemeliharaan dalam kurun waktu yang cukup. Dengan demikian besaran parameter yang
dipakai tidak selalu menggunakan “angka tengah” sebagai kompromi besaran yang diterapkan.
Tabel 4.5. : Reliability (R) disarankan.
Klasifikasi
jalan
Jalan tol
Arteri
Kolektor
Lokal
Reliability : R (%)
Urban
Rural
85 – 99,9
80 – 99
80 – 95
50 – 80
80 – 99,9
75 – 95
75 – 95
50 – 80
Tabel 4.6. : Standard normal deviation (ZR).
R (%)
ZR
R (%)
ZR
50
60
70
75
80
85
90
91
92
- 0,000
- 0,253
- 0,524
- 0,674
- 0,841
- 1,037
- 1,282
- 1,340
- 1,405
93
94
95
96
97
98
99
99,9
99,99
- 1,476
- 1,555
- 1,645
- 1,751
- 1,881
- 2,054
- 2,327
- 3,090
- 3,750
Standard deviation (So) untuk flexible pavement :
So = 0,40 – 0,50 (diambil dari AASHTO 1993 halaman I-62).
Penetapan konsep Reliability dan Standar Deviasi :
Berdasarkan uraian konsep penetapan reliability diatas, parameter reliability dapat ditentukan
sebagai berikut :
IV - 6
4.5.
Berdasar parameter klasifikasi fungsi jalan
Berdasar status lokasi jalan urban / rural
Penetapan tingkat Reliability (R)
Penetapan standard normal deviation (ZR)
Penetapan standar deviasi (So)
Kehandalan data lalu-lintas dan beban kendaraan
SERVICEABILITY
Terminal serviceability index (pt) mengacu pada Tabel 5.6. : pt = 2,5
Initial serviceability untuk flexible pavement : po = 4,2 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-10).
Total loss of serviceability : PSI p o p t = 4,2 – 2,5 = 1,7
Tabel 4.7. : Terminal serviceability index (pt).
4.6.
Percent of people
stating unacceptable
pt
12
55
85
3,0
2,5
2,0
RESILIENT MODULUS
1.
Resilient Modulus Tanah Dasar
Resilient Modulus Tanah Dasar (MR) :
MR = CR x CBR
(psi)
CR = Nilai dengan range 750 – 3.000
MR = 1.500 x CBR
MR = 1.500 x 6 = 9.000 psi
2.
Resilient Modulus Agregat Base Kelas A & B
MR = A + B x R
MR
A
B
R
=
=
=
=
Resilient modulus (psi)
772 – 1.155
369 – 555
R-value
A
772 1155
964 ; ambil : A = 1.000
2
B
369 555
462 ; ambil : B = 450
2
Penentuan resilient modulus Agregat Base Klas A :
CBR =
80
IV - 7
R
= 82 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-19)
MR = 1.000 + 450 x 82 = 37.900 psi ; ambil = 28.000 psi (lihat AASHTO 1993 halaman II-19)
Penentuan resilient modulus Agregat Base Klas B :
CBR = 40
R
= 70 (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-21)
MR = 1.000 + 450 x 70 = 32.500 psi ; ambil = 17.000 psi (lihat AASHTO 1993 halaman II-21)
3.
Resilient Modulus AC Base (ATB)
Marshall stability = 800 kg = 1.762 lb
MR = 350.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-24)
4.
Elastic (Resilient) Modulus Asphalt Concrete Surface Course
MR = 450.000 psi (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-17).
4.7.
DRAINAGE COEFFICIENT
4.7.1.
Variabel faktor drainase
AASHTO memberikan 2 variabel untuk menentukan nilai koefisien drainase.
4.7.2.
Variabel pertama : mutu drainase, dengan variasi excellent, good, fair, poor, very poor.
Mutu ini ditentukan oleh berapa lama air dapat dibebaskan dari pondasi perkerasan.
Variabel kedua : persentasi struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai tingkat
mendekati jenuh air (saturated), dengan variasi < 1 %, 1 – 5 %, 5 – 25 %, > 25 %
Penetapan variable mutu drainase
Penetapan variable pertama mengacu pada Tabel 4.8. (diambil dari AASHTO 1993 halaman II-22), dan
Tabel 4.9. (diambil dari AASHTO 1993 halaman DD-2), dan dengan pendekatan sebagai berikut :
a.
b.
c.
Air hujan atau air dari atas permukaan jalan yang akan masuk kedalam pondasi jalan,
relatif kecil berdasar hidrologi yaitu berkisar 70 – 95 % air yang jatuh di atas jalan aspal /
beton akan masuk ke sistem drainase (sumber : BINKOT Bina Marga & Hidrologi Imam Subarkah).
Air dari samping jalan yang kemungkinan akan masuk ke pondasi jalan, inipun relatif kecil
terjadi, karena adanya road side ditch, cross drain, juga muka air tertinggi terletak di
bawah subgrade.
Pendekatan dengan lama dan frekuensi hujan, yang rata-rata terjadi hujan selama 3 jam
per hari dan jarang sekali terjadi hujan terus menerus selama 1 minggu.
Maka waktu pematusan 3 jam (bahkan kurang bila memperhatikan butir b.) dapat diambil
sebagai pendekatan dalam penentuan kualitas drainase, sehingga pemilihan mutu drainase
adalah berkisar Good.
Untuk kondisi khusus dapat dilakukan kajian tersendiri.
Untuk flexible pavement Base Course yang akan dipakai merupakan material yang mempunyai
Plasticity Index (PI) rendah yaitu < 6 %, angka permeabilitas k = 100 ft/hari, slope 0,02, lebar
lintasan drainase L = 7,50 m 24 ft, tebal lapisan drainase H 1 ft, maka diperoleh waktu
IV - 8
mematus 0,2 hari. Angka ini masuk dalam kategori Good – Excellent, dengan pertimbangan air
yang mungkin masih akan masuk, quality of drainage diambil kategori Fair.
Tabel 4.8. : Quality of drainage.
Quality of drainage
Excellent
Good
Fair
Poor
Very poor
Water removed within
2 jam
1 hari
1 minggu
1 bulan
Air tidak terbebaskan
Tabel 4.9. : Waktu untuk me-drain lapis pondasi untuk 50 % saturation (hari)
H=1
H=2
Permeability
k (ft/hari)
Porosity
n
Slope
S
L = 12
L = 24
L = 12
L = 24
0,1
0,015
0,01
0,02
10
9
36
29
6
5
20
18
1
0,027
0,01
0,02
2
2
6
5
5
1
18
3
10
0,048
0,01
0,02
0,3
0,3
1
1
0,2
0,2
0,6
0,6
100
0,08
0,01
0,02
0,05
0,05
0,2
0,2
0,03
0,03
0,1
0,1
Drainage coefficient (mi) ditunjukkan seperti pada Tabel 4.10. (dari AASHTO 1993 halaman II-25).
Tabel 4.10. : Drainage coefficient (mi).
Percent of time pavement structure is exposed
to moisture levels approaching saturation
Quality of drainage
Excellent
Good
Fair
Poor
Very poor
4.7.3.
<1%
1–5%
5 – 25 %
> 25 %
1.40 – 1.35
1.35 – 1.25
1.25 – 1.15
1.15 – 1.05
1.05 – 0.95
1.35 – 1.30
1.25 – 1.15
1.15 – 1.05
1.05 – 0.80
0.95 – 0.75
1.30 – 1.20
1.15 – 1.00
1.00 – 0.80
0.80 – 0.60
0.75 – 0.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
Penetapan variable prosen perkerasan terkena air
Penetapan variable kedua yaitu persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air
sampai tingkat saturated, relatif sulit, belum ada data rekaman pembanding dari jalan lain,
namun dengan pendekatan-pendekatan, pengamatan dan perkiraan berikut ini, nilai dari faktor
variabel kedua tersebut dapat didekati.
IV - 9
Prosen struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air dapat dilakukan pendekatan dengan
asumsi sebagai berikut :
Pheff
Tjam
T
hari WL 100
24
365
dimana :
Pheff
=
Tjam
Thari
WL
=
=
=
Prosen hari effective hujan dalam setahun yang akan berpengaruh terkenanya
perkerasan (dalam %).
Rata-rata hujan per hari (jam).
Rata-rata jumlah hari hujan per tahun (hari)
Faktor air hujan yang akan masuk ke pondasi jalan (%)
Penetapan parameter drainage coefficient (mi) :
Berdasar waktu untuk mematus
Berdasar kualitas drainase
Kondisi Time pavement structure is exposed to moisture levels approaching saturation
dalam setahun.
4.8.
STRUCTURAL NUMBER
SN a i D i = a1.D1 + a2.D2.m2 + a3.D3.m3
dimana :
SN
ai
Di
m2, m3
a.
=
=
=
=
Structural Number
Layer coefficient
Tebal masing-masing lapis perkerasan (inchi).
Drainage coefficient lapisan base dan subbase.
Structure Number 1
Resilient modulus base (bahan : sesuai yang direncanakan).
Serviceability loss : PSItr
D1
b.
SN1
a1
Structure Number 2
Resilient modulus Subbase (bahan : sesuai yang direncanakan).
SN 2 SN1*
D2
a 2 .m 2
SN * = Structure Number lapisan perkerasan yang terpasang.
c.
Structure Number 3
SN 3 SN SN1* SN *2
IV - 10
D3
SN 3
a 3 .m 3
Prosedur penentuan tebal lapisan perkerasan lihat Gambar 4.2. dibawah ini.
SN1
SN2
SN3
Surface course
D1
Base course
D2
Subbase course
D3
Subgrade
Gambar 4.2.
D1*
SN1
a1
SN1* a1.D1* SN1
D *2
SN2 SN1*
a 2 .m2
SN1* SN*2 SN2
SN3 SN1* SN*2
*
D3
a 3 .m 3
4.9.
TEBAL MINIMUM LAPIS PERKERASAN
Tebal minimum masing-masing lapis perkerasan mengacu pada Tabel 4.11. (diambil dari AASHTO
1993 halaman II-35).
Tabel 4.11. : Tebal minimum.
Traffic, ESAL
< 50.000
50.001 – 150.000
150.001 – 500.000
500.001 – 2.000.000
2.000.001 – 7.000.000
> 7.000.000
Asphalt Concrete
Aggregate Base
1,0 inch
2,0 inch
2,5 inch
3,0 inch
3,5 inch
4,0 inch
4,0 inch
4,0 inch
4,0 inch
6,0 inch
6,0 inch
6,0 inch
IV - 11
4.10.
PERSAMAAN DASAR PERKERASAN LENTUR
log10 W18
ΔPSI
log10
4,2 1,5
Z R S o 9,36 log10 (SN 1) 0,2
2,32 log10 M R 8,07
1094
0,4
(SN 1) 5,19
dimana :
4.11.
W18
ZR
So
PSI
=
=
=
=
MR
SN
=
=
Jumlah beban ekivalen (ESAL).
Standar deviasi normal.
Standar gabungan kesalahan dari lalu-lintas dan perkiraan performance.
Perbedaan antara desain awal kemampu-layanan untuk po dan desain terminal
serviceability index.
Resilient modulus tanah dasar (psi).
Structural Number.
STAGE CONSTRUCTION
1.
Pentahapan
Akan dikaji pentahapan stage construction berdasar pendekatan / asumsi sebagai berikut
2.
Additional overlay sebagai stage construction di-desain hanya untuk pemenuhan
structure number untuk umur sisa.
Realibility
Jalan dengan lalu-lintas berat pada daerah rural. Untuk perencanaan keseluruhan,
Realibility diambil R = 90 %.
Untuk strategi stage construction, maka desain realibility untuk setiap tahap adalah
0,90 = 95 %.
3.
Remaining life (RL) dan pavement condition factor (CF)
Np
RL 100 1
N1,5
RL =
Np =
N1,5 =
Remaining life (%)
Total traffic saat overlay, ESAL
Total traffic pada kondisi perkerasan berakhir (failure), ESAL
Condition factor, menggunakan Gambar 4.3. (diambil dari Figure 5.2. AASHTO 1993 halaman III90). Atau formula : CF = RL 0,165
IV - 12
Gambar 4.3. : Hubungan Condition Factor dan Remaining Life.
4.
Desain additional overlay
SNeff = CF x SNo
SNol = SNf – SNeff
D ol
SN ol SN f SN eff
a ol
a ol
dimana :
SNeff
CF
SNo
SNol
SNf
aol
Dol
=
=
=
=
=
=
=
Structural Number efektip perkerasan yang ada saat overlay.
Condition factor.
Structural Number perkerasan awal (original structural number).
Structural Number yang diperlukan untuk overlay.
Structural Number yang diperlukan untuk traffic sesuai umur rencana.
Structural coefficient AC overlay.
Tebal overlay yang diperlukan (inches).
IV - 13
4.12.
PARAMETER DESAIN RELIABILITY
Reliability
Interval reliability didapat dari pendekatan sebagai berikut :
Klasifikasi jalan
Jalan tol
Arteri
Kolektor
Urban
Rural
Urban
Rural
Urban
Rural
R (%)
75
80
85
90
95
99,9
85 – 99,9
80 – 99,9
80 – 99
75 – 95
80 – 95
75 – 95
Interval R terpilih
85 – 95
R yang mewakili
90
90 %
Reliability : R = 90 % dapat digunakan untuk semua kondisi klasifikasi jalan, baik jalan tol, arteri,
kolektor, juga untuk urban maupun rural, kecuali pada jalan lokal.
Standard normal deviation
R (%)
ZR
85
90
95
- 1,037
- 1,282
- 1,645
Untuk R = 90 % : ZR. = - 1,282
Standard deviation
Standard deviation (So) untuk flexible pavement : So = 0,40 – 0,50 (AASHTO 1993 halaman I-62).
Standard deviation diambil : So = 0,45
Selanjutnya parameter yang akan digunakan dalam perhitungan seperti pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12. : Paramater desain R, ZR, So
No.
1.
2.
3.
4.13.
Parameter
Angka tengah
Reliability (R)
Standard normal deviation (ZR)
Standard deviation (So)
90 %
- 1,282
0,45
PARAMETER RESILIENT MODULUS
Lihat sub-bab 4.6. : Resilient modulus seperti pada Tabel 4.13.
IV - 14
Tabel 4.13. : Resilient modulus (MR)
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
4.14.
Uraian / resilient modulus
Jalan arteri / kolektor : MR (psi)
Tanah dasar, untuk CBR = 6
Lapis pondasi agregat kelas B
Lapis pondasi agregat kelas A
AC Base / ATB
AC Binder Course
AC Wearing Course
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
450.000
PARAMETER DRAINAGE COEFFICIENT
Berdasarkan pendekatan hidrologi di Indonesia dan dari literatur serta referensi yang ada, nilai
drainage coefficient dapat didekati.
1.
Penetapan variable prosen perkerasan terkena air
Pendekatan persentasi struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat
saturated :
Koefisien pengaliran ( C ) :
Koefisien pengaliran dianalisis sebagai berikut :
Koefisien pengaliran
Binkot
Imam Subarkah
Jalan aspal
Jalan aspal
C
0,70 – 0,95
C yang mewakili
0,825
=
=
=
=
Pheff
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
0,70 – 0,95
0,70 – 0,95
Interval C terpilih
Tjam
Thari
C
WL
0,70
0,825
3 jam per hari
100 hari hujan dalam setahun (asumsi / pendekatan)
0,825 = 82,5 %
100 – C = 100 – 82,5 = 17,5 % = 0,175
3 100
0,175 100 0,43 % < 1 %
24 365
Sehingga dengan dasar justifikasi teknis dan pendekatan tersebut diatas, maka dapat
digunakan angka persentase struktur perkerasan dalam satu tahun terkena air sampai
tingkat saturated sebesar < 1 %.
2.
Penetapan variabel mutu drainase
Untuk flexible pavement yang dipakai sebagai Lapis Pondasi Agregat (Subbase) adalah
Kelas A & B, merupakan material yang mempunyai Plasticity Index (PI) rendah yaitu < 6
%, angka permeabilitas k = 100 ft/hari (dari literatur), slope 0,02, lebar lintasan drainase L
IV - 15
24 ft, tebal lapisan drainase H = 1 2 ft, maka diperoleh waktu mematus 0,1 0,2 hari
(lihat Tabel 2.22.). Angka ini masuk dalam kategori Good.
Dari Tabel 4.8, diambil Quality of drainage : Good.
Sistem drainase dengan kondisi poor perlu dilakukan tindakan perbaikan kondisi
sehingga mutu drainase setidaknya menjadi fair.
3.
Drainage coefficient desain
Struktur perkerasan dalam 1 tahun terkena air sampai tingkat saturated < 1 %
Mutu drainase : good (untuk jalan tol).
Mutu drainase : fair – good (untuk jalan arteri dan kolektor, quality of drainage
kecenderungannya adalah fair – good).
Drainage coefficient
mi
Good
Fair
1,25 - 1,35
1,15 - 1,25
Interval mi terpilih
1,15 - 1,35
mi yang mewakili (tol)
mi yang mewakili (non tol)
1,15
1,25
1,35
1,30
1,25
1,25
Dari hasil pendekatan 2 variabel tersebut diatas dan dari Tabel 4.10. didapat drainage
coefficient : mi = 1,30 (untuk jalan tol), dan mi = 1,25 (untuk jalan non tol),
4.15.
TEBAL MINIMUM LAPIS PERKERASAN DESAIN
Lihat Tabel 4.11.
Tebal minimum asphalt concrete (AC-WC, AC-BC) = 4 inch
Tebal minimum base course jika menggunakan material Aggregate Base = 6 inch 15 cm.
Tebal minimum base course jika menggunakan Asphalt Treated Base (ATB) atau AC Base :
Koefisien kekuatan relative base course menurut AASHTO
= 0,13
Koefisien kekuatan relative ATB / AC Base menurut AASHTO = 0,32
Drainage coefficient : mi = 1,25
0,13
Tebal min ATB (AC Base)
6 1,25 = 3,05 inch 7,74 cm
0,32
Jalan tol (tidak digunakan untuk main road ruas Solo – Karanganyar & Nganjuk –
Kertosono) :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
Asphalt Concrete Base (AC BASE / ATB)
Aggregate Base
=
=
=
=
5 cm
5 cm
15 cm
15 cm
=
5 cm
Jalan arteri :
Asphalt Concrete Wearing Course (AC WC)
IV - 16
Asphalt Concrete Binder Course (AC BC)
Asphalt Concrete Base (AC BASE)
Aggregate Base
=
=
=
5 cm
8 cm
15 cm
=
=
=
5 cm
8 cm
15 cm
=
=
=
5 cm
5 cm
15 cm
Jalan kolektor :
Asphalt Concrete (AC)
Asphalt Treated Base (ATB)
Aggregate Base
Jalan lokal :
4.16.
Asphalt Concrete (AC)
Asphalt Treated Base (ATB)
Aggregate Base
RANGKUMAN PARAMETER DESAIN TEBAL PERKERASAN LENTUR
Paramater desain yang digunakan dalam perhitungan tebal perkerasan lentur seperti pada
Tabel 4.14.
Tabel 4.14. : Parameter dan data yang digunakan dalam perencanaan.
No.
Parameter
Satuan
Tol
Arteri
Kolektor
Lokal
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Umur Rencana
Lalu-lintas, ESAL
Terminal serviceability (pt)
Initial serviceability (po)
Serviceability loss : PSI = po - pt
Reliability (R)
Standard normal deviation (ZR)
Standard deviation (So)
CBR
Resilient modulus tanah dasar (MR)
Resilient modulus agregat kelas B (MR)
Resilient modulus agregat kelas A (MR)
Resilient modulus AC-Base (MR)
Elastic (resilient) modulus AC-BC, AC-WC (EAC)
Drainage coefficient (mi)
Layer coefficient AC surface course (a1)
Layer coefficient ATB (a21)
Layer coefficient Agregat base kelas A (a22)
Layer coefficient Agregat base kelas B (a23)
Tebal minimum Asphalt Concrete Wearing Course
Tebal minimum Asphalt Concrete Binder Course
Tebal minimum ATB (AC-Base)
Tebal minimum Aggregate Base
tahun
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,30
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
15
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
18.000
29.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
8
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
90
- 1,282
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
8
15
10
ESAL
2,5
4,2
1,7
80
- 0,841
0,45
6
9.000
17.000
28.000
350.000
450.000
1,25
0,42
0,30
0,13
0,12
5
5
15
%
%
psi
psi
psi
psi
psi
cm
cm
cm
cm
IV - 17
IV - 18
