ALINEMEN HORIZONTAL

Alinemen horizontal atau trase suatu jalan adalah proyeksi sumbu jalan tegak lurus bidang kertas (peta) terdiri dari garis lurus dan garis lengkung.Garis lengkung horizontal adalah bagian yang lengkung dari jalan yang ditempatkan antara dua garis lurus untuk mendapatkan perubahan jurusan yang bertahap.Dalam merencanakan garis lengkung perlu diketahui hubungan antara design speed dengan lengkung, dan hubungan keduanya dengan superelevasi. Hubungan ini diturunkan dari rumus-rumus mekanika, dan harga yang dipakai untuk perencanaan tergantung dari batas-batas praktis dan faktor-faktor yang ditentukan secara empiris.Bila kendaraan melintasi suatu lengkung dengan bentuk lingkaran, maka kendaraan ini akan didorong secara radial keluar oleh gaya sentrifugal yang akan diimbangi oleh komponen berat kendaraan yang diakibatkan superelevasi dari jalan dan oleh gesekan samping (side friction) antara ban kendaraan dengan permukaan jalan.

Kesetimbangan Gaya di Tikungan Jalan

Gaya-gaya dalam keadaan setimbang, maka:

= G. Sin + Fs

= G. Sin + f( G Cos + )

- f. = G. Sin + f.G Cos

(Cos - f. Sin ) = G. Sin + f.G Cos

Persamaan di atas dibagi dengan Cos , didapat:

(1 - f. Tan ) = G. Tan + f.G

Jika miring permukaan jalan disebut dengan superelevasi dan diberi simbol e, maka akan didapat e = Tan Persamaan akan berubah menjadi:

(1 - f. e) = G. e + f.G

Dengan membagi G di ruas kiri dan kanan, maka didapat:

=

karena nilai perkalian antara e.f kecil, maka dapat diabaikan, sehingga rumus lengkung horizontal menjadi sbb:

e + f =

jika v dalam km/j; g =9,81 m/d2; dan R dalam satuan meter, diperoleh:

e + f =

Derajat LengkungUntuk menyatakan suatu lengkung horizontal, di samping dapat dinyatakan dalam Radius (R), dapat pula dinyatakan dalam Derajat Lengkung (D). Derajat Lengkung adalah sudut pusat yang terjadi dengan busur lingkaran 100 feet (25 m).

=

D = (R dalam satuan feet)

D = (R dalam satuan meter)

Derajat Lengkung

Semakin besar R, maka D semakin kecil dan semakin tumpul lengkung horizontal rencana. Sebaliknya semakin kecil R maka semakin besar D dan semakin tajam lengkung horizontalnya.

Koefisien Gesekan MelintangGaya gesekan melintang (FS) adalah besarnya gesekan yang timbul antara ban kendaraan dan permukaan jalan dalam arah melintang jalan yang berfungsi untuk mengimbangi gaya sentrifugal.Perbandingan antara gaya gesekan melintang dan gaya normal yang bekerja disebut koefisien gesekan melintang. Besarnya koefisien gesekan melintang dipengaruhi oleh:

a. jenis dan kondisi banb. tekanan banc. kekasaran permukaan perkerasand. kecepatan kendaraane. keadaan cuaca

Nilai koefisien gesekan melintang yang digunakan untuk perencanaan haruslah suatu nilai yang telah mempertimbangkan faktor keamanan pengemudi, sehingga bukanlah merupakan nilai maksimum yang terjadi. Dari penelitian didapat untuk kecepatan rendah nilai koefisien gesekan melintang yang tinggi, sedangkan pada kecepatan tinggi sutu nilai koefisien gesekan melintang yang rendah.

v < 80 km/j f = - 0,00065 v + 0,19280 < v < 112 km/j f = - 0,00125 v +0,24

Kemiringan Melintang Permukaan pada Lengkung Horizontal (Superelevasi-e)Komponen berat kendaraan untuk mengimbangi gaya sentrifugal diperoleh dengan membuat kemiringan melintang jalan, ini disebut

dengan Superelevasi dengan simbol e. Semakin besar superelevasi semakin besar juga komponen berat kendaraan yang diperoleh. Superlevasi maksimum pada suatu jalan dipengaruhi oleh:

a. kondisi cuaca: hujan, berkabut, keringb. keadaan medan: datar, perbukitan, pegununganc. tipe daerah: pedalaman , kotad. sering terdapatnya kendaraan yang berjalan lambat

Superelevasi maksimum:1. jalan licin, sering hujan, kabut emaks 8 %2. jalan di perkotaan, sering macet emaks 4 – 6 %3. AASHTO emaks 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,124. Bina Marga: jalan luar kota emaks 10 %; jalan dalam kota emaks 6 %

Radius Minimum atau Derajat Lengkung MaksimumDari persamaan: e + f =

terlihat bahwa besarnya radius lengkung horizontal (R) dipengaruhi oleh e dan f, serta v. Ini berarti terdapat nilai radius minimum atau derajat lengkung maksimum untuk suatu nilai superelevasi maksimum (emaks) dan koefisien gesek maksimum (fmaks).Lengkung tersebut dinamakan sebagai lengkung tertajam yang dapat direncanakan untuk suatu nilai kecepatan rencanan yang dipilih pada suatu nilai superelevasi maksimum.Dengan adanya kemungkinan peningkatan jalan di masa mendatang sebaiknya dihindari perencanaan alinemen horizontal jalan dengan menggunakan radius minimum. Di samping sukar menyesuaikan diri dengan peningkatan jala, juga akan menimbulkan rasa tidak nyaman pada pengemudi yang bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan rencana.

Harga radius minimum sebaiknya hanya merupakan harga batas sebagi petunjuk dalam memilih radius untuk perencanaan saja.Radius minimum (Rmin) dapat dihitung dari rumus :

Rmin = atau Dmaks =

Dengan memasukkan harga maksimum e dan f pada rumus di atas, maka Rmin atau Dmaks dapat dihitung untuk design speed tertentu.

DISTRIBUSI NILAI SUPERELEVASI dan KOEFISIEN GESEKAN MELINTANG

Gaya sentrifugal yang timbul ketika kendaraan melewati tikungan akan diimbangi bersama-sama oleh komponen berat kendaraan akibat adanya superelevasi dan gaya gesekan melintang antara permukaan jalan dan ban kendaraan. Nilai ekstrim diperoleh untuk kondisi jalan lurus, dimana radius lengkungnya adalah tak terhingga. Nilai ekstrim lainnya adalah saat kondisi lengkung tertajam untuk satu nilai kecepatan rencana, yaitu lengkung dengan radius minimum, berarti:e + f = 0 jalan lurus R = ∞e + f = (e + f)maks jalan dengan R = Rmin

di antara kedua harga ekstrim tersebut nilai superelelvasi (e) dan koefisien gesekan (f) akan terdistribusi menurut beberapa metode. AASHTO memberikan 5 metode distribusi e dan f.1. Superelevasi berbanding lurus dengan derajat lengkung, sehingga

hubungan antara superlevasi dan derajat lengkung berbentuk garis lurus.

2. Pada mulanya gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya gesekan sampai mencapai fmax, selanjutnya baru diimbangi oleh gaya gesekan dan superelevasi. Hal ini menyebabkan dibutuhkan

superelevasi yang mendadak besar jika fmax telah tercapai, tetapi pada lengkung-lengkungtumbpul tidak dibutuhkan superelevasi.fmaxe 0 sampai maks

3. Pada mulanya gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh komponen berat kendaraan akibat superelevasi sampai superelevasi mencapai nilai maksimum. Setelah nilai maksimum tercapai, gaya sentrifugal tersebut baru diimbangi bersama-sama dengan gaya gesekan. Hal ini menuntut f yang besar secara mendadak setelah emaks tercapai dan sebaliknya tidak membutuhkan f pada tikungan-tikungan yang kurang tajam. Pada kecepatan jalan rata-rata timbul adanya koefisien gesek negatif.emaksf 0 sampai maks

4. Mirip dengan metode ke-3 dengan mengurangi kelemahan-kelemahannya. Prinsip sama, tetapi berdasarkan kecepatan jalan rata-rata sehingga tidak menimbulkan koefisien gesek negatif.

5. Merupakan metode antara satu dan empat yang diperlihatkan sebagai garis lengkung parabola tidak simetris. Bentuk parabola ini berlaku bilaakan digunakan pada kecepatan rencana maupun kecepatan jalan rata-rata.

Contoh:Kecepatan rencana 60 km/j, emaks = 10 %, diperoleh fmaks= 0,153

Metoda 1

emaks + fmaks =

0,10 + 0,153 =

Rmin = 115 mDmaks = 12,78

A1: emaks = 0,10Dmaks = 12,78

A2: fmaks = 0,153Dmaks = 12,78

A3: digunakan v jalan rata-rata = 0,9 x 60 km/j = 54 km/j

0,10 + f = f = 0,10D = 12,78

Metoda 2

e = 0 ; fmaks = 0,153emaks + fmaks =

0 + 0,153 =

R = 185,27 mD = 7,73

B1: e = 0D = 7,73

B2: f = 0,153D = 7,73

B3: digunakan v jalan rata-rata = 0,9 x 60 km/j = 54 km/j

0 + f = f = 0,124D = 7,73

Metoda 3

e = 0,10 ; f = 0emaks + fmaks =

0,10 + 0 =

R = 283,46 mD = 5,05

C1: e = 0,10D = 5,05

C2: f = 0D = 5,053

C3: digunakan v jalan rata-rata = 0,9 x 60 km/j = 54 km/j

0,1 + f = f = - 0,019D = 5,05

Metoda 4Prinsipnya sama dengan metoda 3, hanya digunakan vj = 54 km/j

e = 0,10 ; f = 0emaks + fmaks =

0,10 + 0 =

R = 229,61 mD = 6,24

D1: e = 0,10D = 6,24

D2: v = 60 km/j0,10 + f =

f = 0,024D = 6,24

D3:f = 0D = 6,24

Metoda 5

D =

D = k = konstanta = 181913,53Pada D2 : Dp = k (emaks +h)/v2

D3 : Dp = k (emaks)/v2

=

h = emaks (v2/vj2) – emakstan 1 =

tan 2 =

Mo = a = Dpb = Dmax – Dpa + b = Dmax

Mo =

Untuk lengkung sebelah kiri :D ≤ Dpf1 = Mo (D/Dp)2 + D tan α1

Untuk lengkung sebelah kanan :D > Dpf2 = Mo + h + (D – Dp) tan α2

Dari metoda 4:Dp = 6,24h = 0,024fmax = 0,153Dmax = 12,78 tan α1 = (0,024/6,24) = 0,00385tan α2 = = 0,01972

Mo = = 0,02535

Persamaan lengkung di kiri Dpf1 = 0,02534 (D/6,24)2 + 0,00385 D

Persamaan lengkung di kanan Dpf2 = 0,02534 + 0,024 + 0,01972(D – 6,24)

Contoh penentuan titik-titik pada lengkung parabolaD = 5,99 f1= 0,02534 (5,99/6,24)2 + 0,00385. 5,99

= 0,046e = 0,072

D = 10 f2 = 0,02534 + 0,024 + 0,01972(10 – 6,24) = 0,103e = 0,095

dengan cara yang sama didapat untuk v = 60 km/j dan emax=10%

D (..) R (m) f e

1 1432,39 0,004 0,015

2 716,19 0,01 0,029

4 358,1 0,026 0,054

6 238,73 0,0465 0,073

8 179,05 0,0722 0,086

10 143,24 0,103 0,095

LENGKUNG PERALIHAN

Secara teoritis perubahan arah dari jalan lurus ke tikungan yang berbentuk busur lingkaran harus dilakukan secara mendadak (R = ∞ ke R = R). Kenyataannya hal itu tidak perlu karena:

a. pada saat membelok yang dibelokkan adalah roda depan sehingga jejak roda akan melintasi lintasan yang berbentuk busur lingkaran

b. akibatnya, gaya sentrifugal yang timbulpun berangsur-angsur dari R = ∞ ke R = R pada tikungan berbentuk busur lingkaran

Pada lengkung tumpul, R besar, kendaraan dapat tetap pada lajurnya. Pada tikungan tajam, R kecil, kendaraan sering menyimpang dan mengambil lajur di sampingnya. Untuk menghindari hal tersebut, sebaiknya dibuat lengkung dimana lengkung tersebut merupakan peralihan dari R = ∞ ke R = R. lengkung ini disebut dengan lengkung peralihan.

Bentuk lengkung peralihan yang memberikan bentuk sama dengan jejak kendaraan ketika beralih dari jalan lurus ke tikungan berbentuk busur lingkaran dan sebaliknya, dipengaruhi oleh:

a. sifat pengemudib. kecepatan kendaraanc. radius lengkungd. kemiringan melintang jalan

bentuk lengkung peralihan yang banyak dipergunakan adalah lengkung spiral.

Perhatikan gambar lengkung peralihan,R akan bervariasi di sepanjang lengkung spiralR = Rc di titik C atau SCL adalah panjang spiral di suatu titikL = ls di titik SC adalah sudut di suatu titik = s di titik SCx, y adalah titik koordinat P di suatu titikx Xc dan y Yc di titik SC

di sembarang titik di lengkung spiral berlaku

R = dengan K = Konstanta

di titik SC

Rc =

Sehingga R =

Rumus-rumus yang dipakai

s = .

x = l - di titik SC menjadi Xc = Ls -

y = di titik SC menjadi Yc =

penggeseran lengkung untuk memberi ruang bagi lengkung spiral :

p = Yc – Rc (1 – Cos s)

k = Xc – Rc sin s

Letak awal tikungan/lengkung spiral dari pusat perpotongan :

Tt = (Rc + p) tan + k

Et = (Rc + p) sec - Rc

Panjang lengkung peralihan (Ls) berdasarkan rumus ShorttGaya sentrifugal =

Waktu kendaraan bergerak sepanjang Ls;t = Perubahan gaya rata-rata sepanjang waktu tempuh = gaya/waktu

= =

Perubahan percepatan ke arah radial per satuan waktu: c =

c =

Gaya = m.a

= =

c = Ls =

Jika satuan besaran tersebut adalahLs = panjang lengkung spiral dalam meterR = jari-jari busur lingkaran dalam meterv = kcepatan rencana dalam km/jc = perubahan percepatan dalam m/d3

maka rumus tersebut menjadi:Ls = 0,022

Untuk mengimbangi gaya sentrifugal sebenarnya telah dibuat superelevasi, gaya yang bekerja adalah gaya sentrifugal dan ada kemiringan sebesar superelevasi, maka untuk jalan raya dipakai rumus MODIFIKASI SHORTT menjadi:

Ls = 0,022 - 2,727

Dalam menentukan panjang lengkung peralihan untuk perencanaan diambil nilai terbesar antara:

Ls dari rumus modifikasi SHORTTLs dari landai relatifLs dari tabel

LANDAI RELATIF