ANALISIS KOMPARATIF DESAIN PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN METODE AASHTO'93 DENGAN MDP 2013 PDF

Preview

Summary

ANALISIS KOMPARATIF DESAIN PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN METODE AASHTO’93 DENGAN MDP 2013 Fadly Ibrahim1, Johan Halik2, Andi Alifuddin3 1,2 Karyawan PT. Yodya Karya (Persero) Kantor Wilayah II Makassar Jl. AP. Pettarani No. 74 Makassar Email: [email protected]; [email protected] 3 Staf...

Description

Accelerat ing t he world's research.

ANALISIS KOMPARATIF DESAIN PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN METODE AASHTO'93 DENGAN MDP 2013 Fadly Ibrahim

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

5. Manual Desain Perkerasan 2013 Last Revision ant on pram

SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN Leni IsmarLiani MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN (REVISI 2017) Ryo Dualembang

ANALISIS KOMPARATIF DESAIN PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN METODE AASHTO’93 DENGAN MDP 2013 Fadly Ibrahim1, Johan Halik2, Andi Alifuddin3 1,2

Karyawan PT. Yodya Karya (Persero) Kantor Wilayah II Makassar Jl. AP. Pettarani No. 74 Makassar Email: [email protected]; [email protected] 3 Staff Pengajar Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Muslim Indonesia Jl. Urip Sumiharjo Makassar Email: [email protected]

ABSTRAK Sebagai bentuk adaptasi terhadap perubahan iklim dan beban berlebih (overloading) yang berdampak pada penurunan kinerja perkerasan jalan, maka Direktorat Jenderal Bina Marga telah mengembangkan metode perencanaan tebal perkerasan dengan mengakomodasi aspek-aspek yang berkaitan dengan umur rencana yang optimum, perbaikan tanah dasar, cuaca dan temperatur, serta beban sumbu. Untuk itu paper ini bertujuan untuk membandingkan hasil desain perkerasan antara Manual Desain Perkerasa (MDP) 2013 dengan Metode AASHTO’93 yang selama ini sering digunakan. Hasil analisis menunjukkan bahwa metode MDP 2013 merekomendasikan desain perkerasan yang lebih efesien dibanding metode AASHTO’93. Kata kunci: perkerasan lentur, MDP 2013, AASHTO’93

1.

PENDAHULUAN

Infrastruktur jalan merupakan instrumen penting dalam rangka menggerakkan akivitas ekonomi dan mendukung interaksi sosial masyarakat. Namun demikian urgensitas tersebut, terkadang tidak berbanding lurus dengan kualitas infrastruktur jalan. Berbagi penelitian telah mengidentifikasi bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas jalan yang berdampak pada penurunan kinerja jalan diantaranya adalah mutu pelaksanaan, curah hujan, temperatur tinggi, beban berlebih (overloading), terlambatnya pemeliharaan, ketepatan parameter pada tahap perencanaan, atau kombinasi dari faktor-faktor tersebut. Pada aspek perencanaan terdapat banyak metode analisis penentuan tebal struktur perkerasan lentur yang umum digunakan, seperti AASHTO, Asphalt Institute, Austroad, dan lain lain. Direktorat Jenderal Bina Marga juga telah mengembangkan metode analisis perencanaan perkerasan lentur yang mengakomodasi prinsip-prinsip AASHTO’72 yang dimodifikasi sesuai dengan kondisi lingkungan Indonesia, yakni metode analisa komponen 1987 dan kemudian dikembangkan menjadi Pd-T-01-2002-B yang merujuk pada AASHTO’93. Dengan semakin meningkatnya tantangan peningkatan kinerja jalan, Direktorat Jenderal Bina Marga kemudian mengembangkan Manual Desain Perkerasan (MDP) 2013 sebagai kompilasi dari pedoman sebelumnya dengan mengakomodasi aspek-asepek yang berkontribusi pada penurunan kinerja perkerasan jalan dan mempertimbangkan prinsip-prinsip perencanaan perkerasan lentur yang dikembangkan oleh Austroad. Untuk itu makalah ini bertujuan membandingkan hasil tebal sruktur perkerasan berdasarkan metode AASHTO’93 dan MDP 2013, sehingga dapat ditemukenali tingkat efisiensi dari kedua metode tersebut.

2.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Metode AASHTO 93 AASHTO’93 merupakan pengembangan dari AASHTO‘89, metode ini sudah dipakai secara umum di seluruh dunia untuk perencanaan serta adopsi sebagai standar perencanaan di berbagai Negara. Metode AASHTO’93 ini pada dasarnya adalah metode perencanan yang didasarkan pada metode empiris. Parameter yang dibutuhkan pada perencanan antara lain; (1) structural number, (2) lalulintas, (3) reliability, (4) faktor lingkungan, dan serviceability (Siegfried 2007). Adapun persamaan AASHTO’93 adalah:

 Po  Pt  log 10   4.2  1.5   2.32 log Mr  8.07 log 10 W18  Z R S o  9.36 log 10 ( SN  1)  0.20  10 1094 0.40  ( SN  1) 5.19

(1)

dengan W18 = Komulatif beban gandar standar selama umur perencanaan (CESA), ZR = Standar Normal Deviasi, So = Combined standard error dari prediksi lalu lintas dan kinerja, SN = Structural Number, Po = Initial serviceability, Pt = Terminal serviceability, Mr = Modulus resilien (psi). Sedagkan Structural Number yang merupakan fungsi dari ketebalan lapisan, koefisien relatif lapisan, dan koefisien drainase, ditentukan dengan formulasi berikut: SN  a1 D1  a2 D2 m2 a3 D3m3

(2)

dengan SN = nilai structural number, a1a2a3 = koefisien relatif masing-masing lapisan, D1D2D3 = tebal masingmasing lapisan perkerasan, m1m2 m3 = koefisien drainase masing-masing lapisan. 2.2. Metoda MDP 2013 MDP 2013 meliputi desain perkerasan lentur dan perkerasan kaku untuk jalan baru, pelebaran jalan, dan rekonstruksi. Manual ini juga menjelaskan faktor – faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan struktur perkerasan dan ulasan mengenai pendetailan desain, drainase dan persyaratan konstruksi. Dengan penajaman pada aspek (a) umur rencana optimum yang ditentukan dari analisis life cycle cost (b) koreksi terhadap faktor iklim yang mempengaruhi masa pelayanan perkerasan, (c) analisis beban sumbu secara menyeluruh, (d) pengaruh temperatur, (e) pengenalan struktur perkerasan cement treated base, (f) pengenalan prosedur rinci untuk desain pondasi jalan, (g) pertimbangan desain drainase, (h) ketentuan analisis lapisan untuk Pd T-01-2002-B, (i) penerapan pendekatan mekanistis, dan (j) katalog desain. Untuk menentukan jenis dan tebal perkerasan, MDP 2013 mengembangkan bagan desain yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan konstruksi perkerasan. Table. 1. Pemilihan desain perkerasan Struktur Perkerasan

Bagan Desain

Perkerasan kaku dengan lalulintas berat

4

Perkerasan kaku dengan lalulintas rendah (desa daerah perkotaan)

4A

AC-WC modifikasi atau SMA modifikasi dengan CTB

3

AC dengan CTB AC tebal > 100 mm dengan lapis berbutir AC dan HRS tipis diatas lapis pondasi berbutir Burda atau Burtu dengan LPA kelas A atau batuan asli

0 - 0.5

ESA 20 tahun (juta)4 0.1 - 4 4 - 10 10 - 30

>30

b

b

b

a,b b

3

b

3A

a,b

3

a,b

Gambar 6

c

c

Lapis pondasi soil cement

Gambar 7

a

a

Perkerasan tanpa penutup

Gambar 8

a

Keterangan : a= kontraktor kecil medium, b=kontraktor besar dengan sumber daya memadai, c= dibutuhkan keahlian dan tenaga ahli khusus

Tabel 2. Bagan Desain 3 MDP 2013

3.

METODOLOGI

Analisis perbandingan tebal struktur perkerasan metoda AASHTO’93 dan MDP 2013 dilakukan dengan tahapan berikut: Tahap pertama, menghitung beban lalulintas kumulatif selama umur rencana 20 tahun (CESA) yang didasarkan pada jumlah lalu intas (AADT) dengan ekivalen Sumbu Standar 80 kN (ESA). Menurut AASHTO faktor ekivalen dihitung berdasarkan rasio antara beban sumbu dengan beban standar yang dipangkatkan dengan 4. Sedangkan MDP 2013 ekivalen beban sumbu dipangkatkan dengan 5 akibat faktor kelelahan dan regangan. Analisis CESA pada pendekatan AASHTO menggunakan angka ekivalen (VDF4) pada MDP 2013. Selanjutnya dengan mensimulasi nilai AADT didapatkan nilai CESA5, dan untuk memudahkan analisis CESA4 sesuai dengan variasi yang ada, maka dibuat grafik korelasi CESA4 dan CESA5 sehingga didapatkan nilai CESA4 setiap variasi. Tabel 3. Variasi CESA5 Parameter CESA

0,5

1

2

3

variasi 4 5

10

20

30

Tahap kedua, menentukan tebal struktur perkerasan dengan mensimulasi perubahan tebal perkerasan berdasarkan variasi nilai CESA. Penentuan tebal perkerasan dengan metode MDP 2013 menggunakan Bagan Desain 3. Parameter-parameter untuk menghitung tebal perkerasan dengan pendekatan AASHTO’93 seperti Standar Normal Deviasi (ZR), Combined standard error dari prediksi lalu lintas dan kinerja (So), Initial serviceability (Po), dan Terminal serviceability (Pt), mengacu pada AASHTO’93, sedangkan parameter koefisien relatif masing-masing lapisan (a1a2a3) mengacu pada koefisien yang digunakan untuk mengembangkan MDP 2013, yakni sebagai berikut: Tabel 4. Koefisien realtif bahan Jenis Bahan HRS WC HRS BC AC WC AC BC Aggregat A Aggregat B

Koefisien Relatif (a) 0.31 0.31 0.28 0.28 0.14 0.12

Karena tebal perkerasan Bagan Desain MDP 2013 didasarkan pada asumsi dengan kondisi drainase baik, maka nilai koefisien drainase yang digunakan untuk menghitung tebal perkerasan metode AASHTO’93 adalah 1,20. Selanjutnya untuk kebutuhan evaluasi digunakan koefisien drainase 0,9 baik untuk AASHTO’93 maupun MDP 2013.

4.

PEMBAHASAN

MDP 2013 menetapkan angka ekivalen untuk semua jenis kendaraan berikut variasi muatannya, khusus untuk kendaraan ringan MDP 2013 mengasumsikan bahwa jenis kendaraan tersebut tidak memiliki daya rusak yang signifikan. Dengan menggunakan angka ekivalen atau Vehicle Damage Factor (VDF) standar pada MDP 2013 didapatkan nilai CESA4 dan CESA5, tabel berikut mengindikasikan bahwa VDF5 memberikan kontribusi nilai CESA5 >30% dibandingkan dengan CESA4 yang dihitung dengan VDF4. Tabel 5. VDF dan hasil perhitungan CESA Jenis Kendaraan Sedan, angkot, pickup, station wagon Bus kecil Bus besar Truk dua sumbu sedang Truk dua sumbu berat CESA x106

AADT 164 12 11 4 7 198

VDF4 0.0000 0.3000 1.0000 1.6000 7.3000

VDF5 0.0000 0.2000 1.0000 1.7000 11.2000

CESA4 0.00 3.60 11.00 6.40 51.10 0.36

CESA5 0.00 2.40 11.00 6.80 78.40 0.50

Gambar 1. Hubungan CESA4 dan CESA5 Tabel 6. Tebal struktur perkerasan berdasarkan variasi CESA untuk LHR rendah Lapis Perkerasan HRS - WC HRS - BC AC-WC AC-BC CTB LPA A LPA B

CESA4 - CESA5 (x106) 0,73 2 1,45 3

0.5

0,37

1

2,16

4

2,88

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

30 35

30 35

30 35

30 35

30 35

30 40

30 35

30 40

30 35

40 50

150 150

150 200

250 125

150 250

250 125

200 300

250 125

200 300

250 125

200 300

Tabel 7. Tebal struktur perkerasan berdasarkan variasi CESA untuk LHR tinggi Lapis Perkerasan HRS - WC HRS - BC AC-WC AC-BC CTB LPA A LPA B

5 MDP

3,6 AASHTO

10 MDP

40 135 150 150

40 95

40 135 150 150

200 200

CESA4 - CESA5 (x106) 7,18 20 14,35 AASHTO MDP AASHTO

40 105 200 250

40 135 150 150

50 130 200 250

30 MDP

21.51 AASHTO

40 155 150 150

50 150 200 250

Tebal struktur perkerasan yang dihasilkan dari metode AASHTO’93 relatif lebih tebal dibanding dengan perkerasan yang didapatkan dengan menggunakan MDP 2013, baik pada kondisi lalulintas rendah maupun tinggi. Untuk lapis pondasi MDP merekomendasikan penggunaan CTB, namun demikian pada bagan desain 3A MDP 2013 memberikan alternatif lapis pondasi dengan menggunakan agregat kelas A untuk realibilitas 80%. Tebal struktur perkerasan dari metode AASHTO’93 memungkinkan juga didapatkan tebal yang lebih tipis dari MDP 2013, apabila menggunakan koefisien relatif bahan lapisan permukaan > 0,40. MDP 2013 memberikan formulasi untuk kondisi drainase yang buruk dengan merasiokan tebal lapis pondasi yang didapatkan dari bagan desain dengan nilai koefisien drainase (m). Apabila koefisien drainase diasumsikan buruk dengan nilai koefisien 0,9 mengindikasikan bahwa tebal lapis pondasi dari hasil perhitungan dengan metode AASHTO’93 memberikan penambahan lapis pondasi yang signifikan. Sedangkan tebal lapis pondasi dari hasil perhitungan MDP 2013 meningkat sebesar 11% dari tebal sebelumnya. Tabel berikut menunjukkan perbedaan ketebalan lapis pondasi berdasarkan perubahan kondisi drainase. Tabel 8. Perubahan tebal lapis pondasi berdasarkan variasi CESA untuk LHR rendah (kondisi drainase buruk) Lapis Perkerasan LPA A LPA B

CESA4 - CESA5 (x106) 0,73 2 1,45

0.5

0,37

1

3

2,16

4

2,88

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

MDP

AASHTO

150 167

150 280

250 139

150 350

250 139

200 350

250 139

200 400

250 139

200 380

Tabel 9. Perubahan tebal lapis pondasi berdasarkan variasi CESA untuk LHR tinggi (kondisi drainase buruk) Lapis Perkerasan CTB LPA A LPA B

5.

5

3,6

10

MDP

AASHTO

MDP

150 167

200 260

150 167

CESA4 - CESA5 (x106) 7,18 20 14,35 AASHTO

200 350

MDP

150 167

AASHTO

200 350

30

21.51

MDP

AASHTO

150 167

200 350

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil analisis mengindikasikan bahwa tebal struktur perkerasan yang dihasilkan dari MDP 2013 lebih tipis dibanding tebal struktur perkerasan dari AASHTO’93, baik pada kondisi lalulintas tinggi dan rendah dengan kondisi drainase baik, begitupula pada kondisi drainase buruk. Hal ini juga mengekspresikan bahwa struktur perkerasan MDP 2013 lebih murah dibanding tebal perkerasan yang dihasilkan dari metode AASHTO’93. Namun demikian alternatif solusi lapis perkerasan pada bagan desain yang lain pada MDP 2013 memungkinkan lebih mahal untuk kasus tertentu dibandingkan dengan tebal perkerasan dari metode AASHTO’93. Untuk itu penelitian selanjutnya perlu dilakukan perbandingan tebal perkerasan dengan menggunakan Bagan Desain yang lain pada MDP 2013 dengan analisis yang didasarkan pada variasi nilai CBR, koefisein drainase, dan CESA >30 juta.

6. DAFTAR PUSTAKA AASHTO (1993), AASHTO Guide for Design of Pavement Structures, Washington DC. Dirjen Bina Marga (2013), Manual Desain Perkerasan Jalan, Kementerian PU, Jakarta. Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah (2002), Pedoman Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur, No. Pt T-01-2002-B, Jakarta. Ibrahim, F, Wahinar, H, Khaerat, N, Arsyad, A. (2014). Respon Kinerja Perkerasan Kaku Jalan Nasional Terhadap Impelemntasi MP3EI. Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil ITS. Surabaya Kosasih, D dan Sudiarto, MR (2003), The Effect of Pavement Structure Modeling and Deflection Bowl Analysis on Calculated Layer Moduli, 5th Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, Fukuoka. Siegfried, Sri Atmaja, Rosyidi (2007), Deskripsi Perencanaan Tebal Perkerasan Jalan Menggunakan Metode AASHTO 1993. Laporan Proyek Penelitian Depdiknas. Jakarta....