perencanaan tebal lapis tamabahan … · perencanaan tebal lapis tambahan pada perkerasan lentur...

PERENCANAAN TEBAL LAPIS TAMBAHAN PADA PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN PROGRAM

EVERSERIES

STUDI KASUS : JALAN TOL JAKARTA-CIKAMPEK RUAS BEKASI BARAT-BEKASI TIMUR

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan strata-1 pada program studi teknik sipil

Disusun Oleh:

Anindita Prasasya Tofan Ferdian 15003024 15003109

Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Bambang Sugeng S., DEA

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL – DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG SI 40Z1

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN TEBAL LAPIS TAMBAHAN PADA PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN PROGRAM EVERSERIES

Studi Kasus : Jalan Tol Jakarta-Cikampek Ruas Bekasi Barat-Bekasi Timur

oleh :

Anindita Prasasya Tofan Ferdian

15003024 15003109

DISETUJUI oleh :

PEMBIMBING

Prof. Dr. Ir. Bambang Sugeng S., DEA NIP. 130 808 478

MENGETAHUI

Koordinator TA Ketua Program Studi

KK Rekayasa Transportasi Teknik Sipil

Ir. Sri Hendarto M.Sc Dr. Ir. Herlien Dwiarti S. NIP. 131 121 659 NIP. 131 121 658

Bandung, Februari 2008

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. atas berkat dan rahmat-Nya sehingga pada akhirnya laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

Dalam penyusunan laporan ini tentunya penulis menemui banyak hambatan, namun karena bantuan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya laporan ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Bambang Sugeng S., DEA, selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah memberi masukan dan bimbingan yang berarti demi terwujudnya laporan ini.

2. Bapak. Ir Willy Tumewu, MSc., selaku koordinator tugas akhir Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung.

3. Bapak Ir. Sri Hendarto, MSc., selaku selaku koordinator tugas akhir KK. Transportasi Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung dan tim penguji.

4. Bapak Ir. Harmein Rahman, MT, selaku tim penguji. 5. Bapak Aris, ST., MT., atas bimbingannya di awal pembuatan tugas akhir ini.. 6. Staf Tata Usaha Program Studi Teknik Sipil serta Laboratorium Transportasi. 7. Teman-teman yang telah membantu dan mendukung dalam penyusunan laporan

ini. 8. Semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu per satu, yang telah

membantu terselesaikannya laporan ini.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam laporan ini, sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca agar penulis dapat memperbaiki kesalahannya di waktu yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Bandung, Februari 2008

Penulis

iii

ABSTRAK

PERENCANAAN TEBAL LAPIS TAMBAHAN PADA PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN PROGRAM EVERSERIES, Anindita Prasasya (15003024) dan Tofan Ferdian (15003109), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2008.

Suatu lapisan perkerasan memiliki umur layan. Jika umur layan telah terlampaui, maka perlu membangun suatu lapisan tambahan (overlay) untuk meremajakan struktur perkerasan. Overlay digunakan sebagai pemeliharaan jalan atau jika kondisi struktur perkerasan sudah menurun, yaitu tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan sudah melebihi tegangan izinnya sehingga perlu dibuat lapisan baru yang dapat mendukung kerja struktur perkerasan tersebut.

Salah satu pendekatan yang dipakai untuk merencanakan tebal lapis tambahan suatu struktur perkerasan jalan adalah metode mekanistik. Metode ini diproleh karena struktur perkerasan jalan merupakan struktur yang kompleks sehingga dalam analisisnya perlu dilakukan penyederhanaan. Aplikasi teori struktur dalam desain struktur perkerasan memberikan kontribusi yang besar dalam hal optimasi desain. Salah satu program komputer yang dapat melakukan analisis tersebut adalah rangkaian program EVERSERIES yang terdiri dari EVERCALC, EVERSTRESS, dan EVERPAVE.

Dalam perencanaan tebal overlay, data lendutan hasil survei FWD digunakan sebagai evaluasi kinerja struktural perkerasan jalan tol Jakarta-Cikampek ruas Bekasi Barat-Bekasi Timur. Data lendutan tersebut menjadi input dalam program EVERCALC, yang merupakan program backcalculation untuk menghitung nilai modulus E1, E2, E3 berdasarkan pendekatan lendutan hasil perhitungan dengan lendutan hasil survei. Melalui program EVERCALC dilakukan analisis sensitivitas, sehingga dapat diketahui bahwa lendutan 1 (d1) mempengaruhi nilai modulus E1, nilai lendutan 4 (d4) lebih menentukan modulus E2, dan lendutan 7 (d7) lebih menentukan nilai modulus E3. Hasil running program EVERCALC menunjukkan bahwa untuk jalur A sebesar 83,57% nilai modulus E1 antara 1000 MPa s/d 5000 MPa. Nilai modulus E2 di bawah 500 MPa sebesar 87,68% dan sebesar 30,14% nilai modulus E3 di bawah 150 MPa. Sedangkan untuk jalur B, sebesar 71,24% mempunyai nilai modulus E1 antara 1000 MPa s/d 5000 MPa, dan sebesar 84,93% mempunyai nilai modulus E2 di bawah 500 MPa, serta nilai modulus E3 di bawah 150 MPa sebesar 21,92%.

Program EVERPAVE merupakan program komputer untuk menentukan tebal overlay berdasarkan kondisi perkerasan eksisting, yaitu tebal masing-masing lapisan eksisting, konstanta Poisson, serta nilai modulus yang dihasilkan oleh program EVERCALC. Untuk modulus E1, nilai yang digunakan adalah nilai Eadj yaitu nilai E1 yang telah dikonversikan dengan temperatur standar 77˚F (25˚C). Selain itu, data yang diperlukan adalah data lalu lintas berdasarkan proyeksi 5 tahun ke depan. Untuk Jalur A kumulatif ESAL adalah 58.249.892 dengan faktor distribusi 0,5 dan jalur B kumulatif ESAL 79.635.195 dengan faktor distribusi 0,5. Variasi musiman juga diperlukan dalam program ini. Hasil analisis program EVERPAVE menunjukkan tebal lapisan yang berbeda-beda untuk setiap titik pengukurannya. Sebanyak 41,1% pada jalur A membutuhkan tebal di atas 15 cm dan untuk jalur B sebanyak 52,05% membutuhkan tebal lapis tambahan di atas 15 cm.

Keywords: lendutan, modulus, EVERCALC, EVERPAVE, overlay iv

ABSTRACT

DESIGN OVERLAY OF FLEXIBLE PAVEMENT USING EVERSERIES PROGRAM, Anindita Prasasya (15003024) and Tofan Ferdian (15003109), Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Environment, Bandung Institute of Technology, 2008.

Pavement has a total service life. If the service life of an existing pavement had been reached, overlay is needed to maintain the pavement performance. Overlay design is used as maintenance phase or if the structural pavement performance decreases where the critical stress is over the allowable stress.

One of the design overlay thickness methods is the mechanistic method. This method is obtained because flexible pavement is a structure which has complexities so the analysis needs to be simplified. The application of the structural theory of flexible pavement gives a great contribution on optimizing design. One of the computer programs which is able to do the analysis is EVERSERIES which is consist of EVERCALC, EVERSTRESS, dan EVERPAVE.

The deflections data from FWD is needed in the overlay design as a structural pavement evaluation of Jakarta-Cikampek highway section Bekasi Barat-Bekasi Timur. The deflections data is the input of EVERCALC program which is a backcalculation program to estimates the elastic modulus E1, E2, E3 based on the matched of measured and calculated deflection basins. Sensitivity between deflections and modulus is analyzed using EVERCALC program. It shows that the result of HMA modulus E1 is influenced by the deflection 1 (d1), E2 is influenced by the deflection 4 (d4), and E3 is influenced by the deflection 7 (d7). The result of EVERCALC program shows that the value of E1 between 100 MPa-5000MPa for direction A is 83,57%. The value of E2 under 500 MPa is 87,68% and 30,14% E3 is under 150 MPa. While direction B, 71,24% E1 is between 1000 MPa-5000 MPa, 84,93% E2 is under 500 MPa, and E3 under 150 MPa is 21,92%.

EVERPAVE is a flexible pavement overlay program based on the existing pavement, properties, such as layer thickness, Poisson Ratio, and layer modulus based on output from EVERCALC program. The HMA modulus (E1) which is used in this program is the modulus that have been adjusted (Eadj) to the standard temperature 77˚F (25˚C). The traffic data which is used in this study is based on 5 years forecast. The cumulative ESAL for design period direction A is 58.249.892, the lane distribution is 0,5; the cumulative ESAL for design period direction B is 79.635.195, the lane distribution is 0,5. Seasonal variation are needed in this program. The analysis of EVERPAVE program showed a various overlay thickness for each station. Direction A needs overlay above 15 cm, 41,1% and direction B needs overlay above 15 cm, 52,05%.

Keywords: lendutan, modulus, EVERCALC, EVERPAVE, overlay v

SI – 40Z1 TUGAS AKHIR PERENCANAAN TEBAL LAPIS TAMBAHAN PADA PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN PROGRAM EVERSERIES

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR iii ABSTRAK iv ABSTRACT v DAFTAR ISI vi DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR TABEL x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG I-1 1.2 TUJUAN STUDI I-2 1.3 RUANG LINGKUP PEMBAHASAN I-2 1.4 METODOLOGI I-2 1.5 SISTEMATIKA PEMBAHASAN TUGAS AKHIR I-3

BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 UMUM II-1 2.2 LAPIS TAMBAHAN (OVERLAY) II-7

2.2.1. Pendekatan Ketebalan Efektif II-8 2.2.2 Pendekatan Defleksi II-8 2.2.3 Pemdekatan Mekanistik-Empiris II-8 2.2.4 Metode Asphalt Institute II-9

2.3 TEGANGAN DAN REGANGAN PADA PERKERASAN LENTUR II-16 2.3.1 Sistem Satu Lapis II-18 2.3.2 Sistem Dua Lapis II-20 2.3.4 Sistem Tiga Lapis II-21

2.4 PENGUKURAN LENDUTAN II-23 2.4.1 Prinsip Alat Benkelman Beam II-24

2.4.1.1 Metode Pengukuran II-24 2.4.2 Prinsip Alat FWD II-25

2.4.2.1 Metode Pengukuran II-25 2.4.2.2 Pengolahan Data FWD II-27

BAB III PROGRAM EVERSERIES 3.1 PENDAHULUAN III-1 3.2 EVERCALC III-1

3.2.1 Karakteristik EVERCALC III-3 3.2.2 Alur Program EVERCALC III-4 3.2.3. Isi Program III-5

3.3 EVERSTRESS III-18 3.3.1 Karakteristik EVERSTRESS III-18 3.3.2 Isi Program III-19

3.4 EVERPAVE III-26 Anindita Prasasya 15003024 viTofan Ferdian 15003109


3.4.1 Karakteristik EVERPAVE III-26 3.4.1.1 Modulus III-27 3.4.1.2 Kegagalan/Kerusakan III-28

3.4.2 Alur Program EVERPAVE III-30 3.4.3. Isi Program III-31

3.5 PENGARUH POLA LENDUTAN TERHADAP MODULUS III-41 3.5.1 Analisis Data Lendutan III-43 3.5.2 Pengaruh Nilai Lendutan (d) terhadap Modulus (E) III-44

3.5.2.1 Perubahan pada Nilai d1 III-45 3.5.2.2 Perubahan Nilai d3 dan d4 terhadap Nilai E2 III-48 3.5.2.3 Perubahan Nilai d6 dan d7 terhadap Nilai E3 III-53

BAB IV STUDI KASUS 4.1 PRESENTASI DATA IV-1

4.1.1 Data Lalu Lintas IV-3 4.1.2 Data Lendutan IV-8

4.2 ANALISIS DATA MODULUS IV-14 4.3 PERENCANAAN TEBAL OVERLAY IV-29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN V-1 5.2 SARAN V-2

DAFTAR PUSTAKA xii LAMPIRAN xiii

Anindita Prasasya 15003024 viiTofan Ferdian 15003109


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi Studi I-3 Gambar 2.1 (a) Flexible Pavement, (b) Rigid Pavement II-1 Gambar 2.2 Korelasi DDT dan CBR II-4 Gambar 2.3 Faktor Konversi untuk Perkerasan Full Depth II-10 Gambar 2.4 Faktor Pengaturan Temperatur untuk Ketebalan yang Bervariasi II-13 Gambar 2.5 Hubungan Design Rebound Deflection dan ESAL II-14 Gambar 2.6 Grafik Desain Ketebalan Overlay Berdasarkan Lendutan Balik

dan Desain ESAL II-15 Gambar 2.7 Konsep Dasar Sistem Multilapis II-17 Gambar 2.8 Kurva Pengaruh Tegangan untuk Sistem Dua Lapis dari Burmister II-20 Gambar 2.9 Sistem Perkerasan Tiga Lapis II-22 Gambar 2.10 Skema Benkelman Beam II-24 Gambar 2.11 Alat Falling Weight Deflectometer II-25 Gambar 3.1 Ilustrasi Evaluasi Mekanik untuk Estimasi Modulus Lapisan III-2 Gambar 3.2 Proses Backcalculation – perbandingan pengukuran dan perhitungan daerah

defleksi III-2 Gambar 3. 3 Diagram Alir Penggunaan Evercalc III-4 Gambar 3. 4 Tampilan EVERCALC III-5 Gambar 3. 5 Tampilan Menu Utama III-6 Gambar 3. 6 Tampilan General Data Entry III-6 Gambar 3. 7 Tampilan Deflection Data Entry III-10 Gambar 3. 8 Tampilan Deflection Data Plot III-11 Gambar 3. 9 Plot Deflection Basin III-12 Gambar 3. 10 Plot Tebal Lapisan III-12 Gambar 3. 11 Plot Normalized Delections III-13 Gambar 3. 12 Tampilan Konversi Data FWD III-13 Gambar 3. 13Tampilan Kedalaman Hingga Lapisan Tanah Keras III-16 Gambar 3. 14 Tampilan Backcalculation III-17 Gambar 3. 15 Tampilan EVERSTRESS III-19 Gambar 3. 16 Menu Utama EVERSTRESS III-20 Gambar 3. 17 Data Entry III-20 Gambar 3. 18 Tampilan Load & Evaluation III-23 Gambar 3. 19 Unit Weights III-24 Gambar 3. 20 Tampilan Analisis III-26 Gambar 3. 21 Hubungan antara Kekakuan – Temperatur pada kelas B (Dense Graded)

di Washington States III-27 Gambar 3. 22 Titik Kriteria Kerusakan-Program Everpave III-28 Gambar 3. 23 Diagram Alir Penggunaan EVERPAVE III-30 Gambar 3. 24 Tampilan EVERPAVE III-31

Anindita Prasasya 15003024 viiiTofan Ferdian 15003109


Gambar 3. 25 Menu Utama EVERPAVE III-31 Gambar 3. 26 Tampilan General Data III-32 Gambar 3. 27 Tampilan Data Lalu Lintas ( 18 kESALs untuk periode desain ) III-34 Gambar 3. 28 Tampilan Pavement EVERPAVE III-36 Gambar 3. 29 Pengaruh d1 terhadap nilai E1 III-47 Gambar 3. 30 Pengaruh d3 terhadap nilai E2 III-52 Gambar 3. 31 Pengaruh d4 terhadap nilai E2 III-53 Gambar 3. 32 Pengaruh d6 terhadap nilai E3 III-58 Gambar 3. 33 Pengaruh d7 terhadap nilai E3 III-58 Gambar 4. 1 Struktur Perkerasan Terpasang Jalan Tol Jakarta Cikampek

Ruas Bekasi Barat–Bekasi Timur IV-3 Gambar 4. 2 Kumulatif ESAL arah Cikampek IV-5 Gambar 4. 3 Kumulatif ESAL Arah Jakarta IV-5 Gambar 4. 4 Proyeksi Kumulatif ESAL Jalur A IV-7 Gambar 4. 5 Proyeksi Kumulatif ESAL Jalur B IV-8 Gambar 4. 6 Segmentasi Lendutan pada Jalur A IV-13 Gambar 4. 7 Segmentasi Lendutan pada Jalur B IV-13 Gambar 4. 8 Perbandingan Nilai E1 Arah Cikampek IV-21 Gambar 4. 9 Perbandingan Nilai E2 Arah Cikampek IV-22 Gambar 4. 10 Perbandingan Nilai E3 Arah Cikampek IV-22 Gambar 4. 11 Perbandingan Nilai E1 Arah Jakarta IV-23 Gambar 4. 12 Perbandingan Nilai E2 Arah Jakarta IV-23 Gambar 4. 13 Perbandingan Nilai E3 Arah Jakarta IV-24 Gambar 4. 14 Perbandingan Modulus E1 (Jalur A) Hasil Program Evercalc

dan Elmod IV-26 Gambar 4. 15 Perbandingan Modulus E2 (Jalur A) Hasil Program Evercalc

dan Elmod IV-26 Gambar 4. 16 Perbandingan Modulus E3 (Jalur A) Hasil Program Evercalc

dan Elmod IV-27 Gambar 4. 17 Perbandingan Modulus E1 (Jalur B) Hasil Program Evercalc



dan Elmod IV-28 Gambar 4. 20 Perencanaan Tebal Overlay Jalur A IV-30 Gambar 4. 21 Perencanaan Tebal Overlay Jalur B IV-30

Anindita Prasasya 15003024 ixTofan Ferdian 15003109


DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Jalur Rencana II-2 Tabel 2. 2 Faktor Regional (FR) II-7 Tabel 2. 3 Faktor Ekivalen dari Aspal Emulsi II-10 Tabel 2. 4 Faktor Konversi untuk Menentukan Ketebalan Efektif II-11 Tabel 2. 5 Faktor Pertumbuhan Total II-16 Tabel 2. 6 Persamaan – Persamaan dari Sistem Satu Lapis II-19 Tabel 3. 1 Satuan Berat Material III-25 Tabel 3. 2 Lane Distribution Factor III-35 Tabel 3. 3 Shift Factor III-40 Tabel 3. 4 Data Lendutan Arah Cikampek III-41 Tabel 3. 5 Modulus Hasil Analisis III-43 Tabel 3. 6 Lendutan arah Cikampek (nilai d1 turun) III-45 Tabel 3. 7 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai E1jika d1 turun) III-45 Tabel 3. 8 Lendutan Arah Cikampek (nilai d1 naik) III-46 Tabel 3. 9 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai E1 jika d1 naik) III-46 Tabel 3. 10Lendutan Arah Cikampek ( nilai d3 turun ) III-48 Tabel 3. 11 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai E2 jika d3 turun) III-48 Tabel 3. 12 Lendutan arah Cikampek (nilai d3 naik) III-49 Tabel 3. 13 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai d3 naik) III-50 Tabel 3. 14Lendutan Arah Cikampek ( nilai d4 turun ) III-50 Tabel 3. 15 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai d4turun ) III-51 Tabel 3. 16 Lendutan Arah Cikampek ( nilai d4 naik) III-51 Tabel 3. 17 Modulus Hasil Analisis ( perubahan nilai d4naik ) III-52 Tabel 3. 18 Lendutan Arah Cikampek (d6 turun) III-54 Tabel 3. 19 Modulus Hasil Analisis (perubahan nilai d6 turun) III-54 Tabel 3. 20 Modulus Hasil Analisis (perubahan nilai d6 naik) III-55 Tabel 3. 21 Modulus Hasil Analisis (perubahan nilai d6 naik) III-55 Tabel 3. 22 Lendutan Arah Cikampek (d7 turun) III-56 Tabel 3. 23 Modulus Hasil Analisis (perubahan nilai d7 turun) III-56 Tabel 3. 24 Lendutan Arah Cikampek (d7 naik) III-57 Tabel 3. 25 Modulus Hasil Analisis (perubahan nilai d7 naik) III-57 Tabel 4. 1 Struktur Perkerasan Asli IV-2 Tabel 4. 2 Kumulatif ESAL Rencana periode 2007 s.d 2012 Jalur A IV-4 Tabel 4. 3 Kumulatif ESAL Rencana Periode 2007 s.d 2012 Jalur B IV-4 Tabel 4. 4 Volume Lalu Lintas Harian Aktual IV-4 Tabel 4. 5 Kumulatif ESAL Aktual Periode 2007 s.d 2012 Jalur A IV-6 Tabel 4. 6 Kumulatif ESAL Aktual Periode 2007 s.d 2012 Jalur B IV-7 Tabel 4. 7 Data Lendutan Jalur A: Arah Cikampek IV-9

Anindita Prasasya 15003024 xTofan Ferdian 15003109


Tabel 4. 8 Data Lendutan Jalur B: Arah Jakarta IV-11 Tabel 4. 9 Modulus Analisis EVERCALC arah Cikampek IV-14 Tabel 4. 10 Modulus Analisis EVERCALC arah Jakarta IV-16 Tabel 4. 11 Modulus Analisis program ELMOD arah Cikampek IV-18 Tabel 4. 12 Analisis Modulus program ELMOD arah Jakarta IV-19 Tabel 4. 13 Klasifikasi Nilai Modulus Hasil Program EVERCALC

pada Jalur A dan Jalur B IV-25 Tabel 4. 14 Analisis Tebal Overlay Jalur A Program EVERPAVE IV-29 Tabel 4. 15 Analisis Tebal Overlay Jalur B Program EVERPAVE IV-30 Tabel 4. 16 Klasifikasi tebal overlay hasil dari program EVERPAVE IV-30

Anindita Prasasya 15003024 xiTofan Ferdian 15003109

perencanaan tebal lapis tamabahan … · perencanaan tebal lapis tambahan pada perkerasan lentur...

Documents