04. metode aashto 1993
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
1/31
Perencanaan Tebal Perkerasan LenturMetode AASHTO 1993)
Disampaikan oleh : YASRUDDIN
Program Studi Teknik Sipil Fakulktas Teknik
Universitas Lambung MangkuratBanjarmasin
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
2/31
Metode AASHTO adalah perhitungan tebal perkerasan
secara umum sudah dipakai di seluruh dunia untuk
perencanaan serta di adopsi sebagai standar perencanaan di
berbagai negara. Metode AASHTO 1993 ini pada dasarnya
adalah metode perencanaan yang didasarkan pada metode
empiris.
Parameter yang dibutuhkan pada perencanaan menggunakan
MetodeAASHTO1993ini antara lain adalah :
a. Structural Number(SN)b. Lalu lintas
c. Reliability
d. Faktor drainase
e. Serviceability
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
3/31
Bagan Alur Desain Metode AASTHO 1993
Modulus resilient (MR)
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
4/31
Structural Number
Siegfried dan Rosyidi (2007), Stuctural Number merupakan
fungsi dari ketebalan lapisan, koefisien relatif lapisan, dan
koefisien drainase. Untuk Stuctural Number dalam
AASHTO 1993 dinyatakan dalam rumus :
33322211 mDamDaDaSN ++=
dimana :ai = koefisien relatif lapis ke-i
Di = tebal masing-masing lapis perkerasan ke-i (cm)
mi= koefisien drainase lapis ke-i
SN = Structural Number
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
5/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Lalu Lintas (ESALs) Aspal beton Agregat Pondasi Atas
< 50.000 1,0 4
50.001 150.000 2,0 4
150.001 500.000 2,5 4
500.001 2.000.000 3,0 6
2.000.001 7.000.000 3,5 6
> 7.000.000 4,0 6
Nilai Tebal Minimum (Inch)
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
6/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Lalu lintasParameter lalu lintas yang digunakan dalam perencanaan lalu
lintas didasarkan pada jenis kendaraan, volume, tingkat
pertumbuhan, faktor kerusakan, umur rencana, faktor distribusi
lajur dan arah serta equivalent single axle load (ESAL).
Faktor distribusi arah (Do) = 0,3 - 0,7 dan umumnya diambil 0,5
Faktor distribusi lajur (DL) dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Jumlah Lajur Setiap Arah Persen dari 18-kip ESAL Untuk Lajur Rencana (%)
1 100
2 80 100
3 60 80
4 50 - 75
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
7/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Lalu lintasUntuk menentukan equivalent single axle load (ESAL) digunakan
rumus :
Dimana :
W18 = Equivalent Single Axle Load (lalu lintas pada lajur)
LHRj = Jumlah lalu lintas harian rata-rata 2 arahDF = Foktor kerusakan
DA = Faktor distribusi arah
DL = Faktor distribusi lajur
Nn = Lalu lintas pada tahun pertama jalan dibuka
Ni = Lalu lintas pada tahun akhir umur rencana
365W18 xDxDxDFxLHR LAj
Nn
Ni
j=
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
8/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Kelas Tipe Koefisien ESALs/Kendaraan
1 Motor -
2 Mobil penumpang -
3 Mobil 2 as -
4 Bus 0,57
5 Truk 2 as 0,26
6 Truk 3 as 0,42
7 Truk 4 as atau > 4 0,42
8 Truk trailer 4 as atau < 4 0,30
9 Truk trailer 5 as 1,20
10 Truk trailer 6 as atau > 6 0,93
11 Truk multi trailer 5 as atau < 5 0,82
12 Truk multi trailer 6 as 1,0613 Truk multi trailer 7 as atau > 7 1,39
Nilai koefisien ESAL/kendaraan diperlihatkan pada tabel
( )
+=
g
gxthnESALsthnnuntukESALs
n11
/
di mana:
g = Faktor pertumbuhan lalu lintasn = Umur rencana
Lalu lintas
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
9/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Fungsi JalanTingkat Keandalan (R), %
Urban Rural
Jalan Tol 85 99,9 80 99,9
Arteri 80 99 75 95
Kolektor 80 95 75 95
Lokal 50 80 50 80
Reliabilitas (Rel iab i l i ty )
Reliabilitas (R) adalah nilai probabilitas dari kemungkinan
tingkat pelayanan dapat dipertahankan selama masa layan dan
nilai jaminan bahwa perkiraan beban lalu lintas yang akan
memakai jalan tersebut dapat dipenuhi. Reliabilitas dapat
dinyatakan dalam tingkat reliabilitas (level of reliability),
AASHTO 1993 memberikan nilai R seperti diperlihatkan pada
tabel berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
10/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Pengaplikasian dari konsep reliabilitas ini diberikan juga dalamparameter standar deviasi (ZR) yang mempresentasikan kondisi
lokal dari ruas jalan yang direncanakan serta tipe perkerasan
antara lain perkerasan lentur ataupun perkerasan kaku. Secara
garis besar pengaplikasian dari konsep reliabilitas sebagai
berikut:
a. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menentukan
klasifikasi dari ruas jalan yang akan direncanakan. Klasifikasi
ini mencakup apakah jalan tersebut adalah jalan dalam kota
(urban) atau jalan antar kota (rural).
b. Tentukan tingkat reliabilitas berdasarkan nilai rencana ESAL
pada tabel berikut ini :
Nilai Rencana ESAL (106) Reabilitas
< 0,1 75
0,1 5,0 85
5,0 10,0 90
>10,0 95
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
11/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Reliabilitas (%) Standar Normal Deviasi (ZR)
50 -0,000
60 -0,253
70 -0,524
75 -0,674
80 -0,841
85 -1,037
90 -1,282
91 -1,340
92 -1,405
93 -1,476
94 -1,555
95 -1,64596 -1,751
97 -1,881
98 -2,054
99 -2,327
99,9 -3,090
99,99 -3,750
Satu nilai standar deviasi (So)
harus dipilih. Nilai ini mewakili
dari kondisi-kondisi lokal yang
ada. Berdasarkan data dari jalan
percobaan AASHTO ditentukan
nilai So sebesar 0,30-0,40 untukrigiddan 0,40-0,50 untuk flexible
pavement. Hal ini berhubungan
dengan total standar deviasi
sebesar 0,40 dan 0,50 untuk lalu
lintas untuk jenis perkerasan rigid
danflexible.Dari nilai reliabilitas ini, maka
dapat ditentukan nilai Standar
Normal Deviasi (ZR) diperlihatkan
pada tabel berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
12/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Kualitas drainase Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan air
Baik sekali 2 jam
Baik 1 hari
Cukup 1 minggu
Buruk 1 bulan
Buruk sekali Air tak mungkin dikeringkan
Faktor DrainaseDalam Metode AASHTO 1993 sistem drainase sangatmempengaruhi kinerja jalan. Tingkat kecepatan pengeringan
air yang jatuh atau terdapat pada konstruksi jalan raya
bersama-sama dengan beban lalu lintas dan kondisi
permukaan jalan sangat mempengaruhi umur pelayanan
jalan. AASHTO 1993membagi Kualitas Drainase ini menjadi
lima tingkat seperti yang diperlihatkan pada tabel berikut
ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
13/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Kualitas
Drainase
Persen waktu perkerasan dalam keadaan lembab-jenuh
< 1 1 - 5 5 - 25 > 25
Baik sekali 1,40 1,35 1,35 1,30 1,30 1,20 1,20
Baik 1,35 1,25 1,25 1,15 1,15 1,00 1,00
Cukup 1,25 1,15 1,15 1,05 1,00 0,80 0,80
Buruk 1,15 1,05 1,05 0,80 0,80 0,60 0,60
Buruk Sekali 1,05 0,95 0,95 0,75 0,75 0,40 0,40
Berdasarkan kualitas dari drainase pada lokasi jalan tersebutmaka dapatlah ditentukan koefisien drainase. AASHTO 1993
memberikan daftar koefisien drainase seperti yang terlihat
pada tabel berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
14/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
No Kondisi Lapangan Nilai m
1 Jalan di daerah galian, mempunyai drainase bawah permukaan dan
free draining. (drainase bawah permukaan selalu berada diatas
muka air banjir)1,2
2 Jalan di atas tanah timbunan dengan day-lighting subbase
(dianggap tidak akan tergenangi air)1,2
3 Jalan berada pada daerah relatif datar dan level tanah asli dan
mempunyai drainase bawah permukaan,1,0
4 Jalan di atas tanah timbunan dengan tepi yang bersifat permeabelrendah serta boxed subbase
0,9
5 Jalan yang tidak mempunyai drainase bawah permukaan berada
pada daerah galian, pada tanah asli ataupun daerah timbunan
dengan lebar impermeable tepi >500 mm0,7
6 Jalan dimana tanah dasarnya selalu dalam keadaan jenuh pada
waktu musim hujan. Tidak mempunyai titik pembuangan untuk
drainase bawah permukaan.
0,4
Penilaian koefisien drainase (m) dapat juga menggunakan pendekatan
berdasarkan kondisi lapangan, terutama untuk desain rekonstruksi
perkerasan lentur yang ada (Indonesia Infrastructure Initiative, 2011).
Nilai koefisien drainase berdasarkan kondisi lapangan pada tabel
berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
15/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Indeks Permukaan (Ser vi ceabi l i t y )
Serviceability merupakan tingkat pelayanan yang diberikan
oleh sistem perkerasan yang kemudian dirasakan oleh
pengguna jalan.
Untuk serviceability ini parameter utama yang
dipertimbangkan adalah nilai Present Serviceability Index
(PSI). Nilai serviceabilityini merupakan nilai yang menjadi
penentu tingkat pelayanan fungsional dari suatu sistem
perkerasan jalan.
Secara numerik serviceability ini merupakan fungsi dari
beberapa parameter antara lain ketidakrataan, jumlah
lobang, luas tambalan, dll.
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
16/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Nilai serviceability ini diberikan dalam beberapa tingkatanantara lain :
a. Untuk perkerasan yang baru dibuka (open traffic) nilai
serviceabilityini diberikan sebesar 4.0 4.2. Nilai ini dalam
terminologi perkerasan diberikan sebagai nilai initial
serviceability (Po).b. Untuk perkerasan yang harus dilakukan perbaikan
pelayanannya, nilai serviceabilityini diberikan sebesar 2.0.
Nilai ini dalam terminologi perkerasan diberikan sebagai
nilai terminal serviceability (Pt).
c. Untuk perkerasan yang sudah rusak dan tidak bisa dilewati,maka nilai serviceability ini akan diberikan sebesar 1.5.
Nilai ini diberikan dalam terminologi failure serviceability
(Pf).
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
17/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)1. Layer Koefisien AC-WC dan Binder Coutse (BC)
Marshall stability 1.110 kg = 2.432 lb
Resilient modulus Eac 450.000 psi (AASHTO 93 hal II 7)
Structural layer coefisient a1 = 0,42 (AASHTO 93 hal II 18)
2. Layer Koefisien Asphalt Treated Base (ATB)
Marshall stability 900 kg = 1.982 lb Structural layer coefisient a2 = 0,42 (AASHTO 93 hal 24)
3. Layer Koefisien Agregat Base Kelas A
CBR = 80 %
Structural layer coefisient a2 = 0,14 (AASHTO 93 hal 21)
3. Layer Koefisien Agregat Base Kelas B
CBR = 40 %
Structural layer coefisient a3 = 0,12 (AASHTO 93 hal 21)
3. Layer Koefisien Cement Treated Base
Kuat tekan pada umur 7 hari = 70 kg/cm3 = 1.100 psi
Structural layer coefisient a3 = 0,26 (AASHTO 93 hal 23)
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
18/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Grafik menentukan koefisien kekuatan relatif (a1)
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
19/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular (a2
)
a2 = 0,249 (log EBS) 0,977
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
20/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Variasi koefisien kekuatan relatif lapis pondasi granular (a3
)
a3 = 0,227 (log ESB) 0,839
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
21/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Jenis Bahan
Kekuatan bahan minimumKoefisien kekuatan relatif
minimum
Moduus elastisitas
Stabilitas
Marshall (kg)
Kuat tekan
bebas
(kg/cm2)
ITS
(kPa)
CBR
(%)a1 a2 a3
(Mpa) (x1000 psi)
1. Lapis Permukaan
Laston Modifikasi
- Lapis aus modifikasi 3.200(5) 460 1000 0,414
- Lapis antara Modifikasi 3.500(5) 508 1000 0,360
Laston
- Lapis Aus 3.000(5) 435 800 0,400
- Lapis Antara
3.200(6) 464 800 0,344
Lataston
- Lapis Aus 2.300(5) 340 800 0,350
1. Lapis Fondasi
Lapis Fondasi Laston Modifikasi 3.700(5) 536 2250(2) 0,305
Lapis Fondasi Laston 3.300(5) 480 1800(2) 0,290
Tabel 2.24 Koefisien kekuatan relatif bahan jalan (a)
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
22/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Jenis Bahan
Kekuatan bahan minimumKoefisien kekuatan relatif
minimum
Moduus elastisitas
Stabilitas
Marshall (kg)
Kuat tekan
bebas (kg/cm2)
ITS
(kPa)
CBR
(%)a1 a2 a3
(Mpa) (x1000 psi)
Lapis Fondasi Lataston 2.400(5) 350 800
Lapis Fondasi LAPEN0,190
CMRFB (Cold Mix Recycling Foam Bitumen)
300 0,270
Beton Padat Giling (BPG/RCC)
5.900 850 70(3) 0,230
CTB5.350 776 45 0,210
CTRB (Cement Treated Recycling Base)4.450 645 35 0,170
CTSB (Cement Treated SubBase)4.450 645 35 0,170
CTRSB (Cement Treated Recycling SubBase)4.270 619 30 0,160
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
23/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Layer Koefisien (a)
Jenis Bahan
Kekuatan bahan minimumKoefisien kekuatan relatif
minimum
Moduus elastisitas
Stabilitas
Marshall (kg)
Kuat tekan
bebas (kg/cm2)
ITS
(kPa)
CBR
(%)a1 a2 a3
(Mpa) (x1000 psi)
Tanah Semen 4.000 580 24(4) 0,145
Tanah Kapur3.900 566 20(4) 0,140
Agregat Kelas A200 29 90 0,135
3. Lapis Fondasi Bawah
Agregat Kelas B 125 18 60 0,125
Agregat Kelas C103 15 35 0,112
Konstruksi Telford
- Pemadatan Mekanis52 0,104
- Pemadatan Manual32 0,074
Material Pilihan (Selected Material)
84 12 10 0,080
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
24/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Menentukan Structural Number (SN)Structural Number (SN) ditentukan dengan rumus berikut ini :
( )
07,8log32,2
1109440,0
log
20,0)1(log36,9log 10
19,5
10
101810 +
++
+++= Mr
SN
PfPo
PtPo
SNSoZWR
di mana:
W18 = Kumulatif beban gandar standar selama umur perencanaan (ESAL).
ZR = Standard Normal Deviate.
So = Combined standard error dari prediksi lalu lintas dan kinerja.
SN = Structural Number.
Po = Initial serviceability.Pt = Terminal serviceability.
Pf = Failure serviceability.
Mr = Modulus resilien (psi)
Structural Number (SN) dapat juga ditentukan dengan menggunakan
garik dari masing-masing hubungan parameter perencanaan, grafik
untuk menentukan nilai SN pada gambar berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
25/31
Parameter Desain Metode AASHTO 1993
Grafik Menentukan Nilai Structural Number (SN)
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
26/31
Tebal perkerasan ditentukan dengan rumus berikut ini :
dimana :
SN = Structural Numbera1 = Layer Coefisient
D1 = Tebal masing-masing perkerasan Inchi)
M2, M3 = Koefisien Drainase Lapisan Base dab Sub Base
a. Structure Number 1
Resilient modulus base (bahan sesuai dengan direncanakan)
Serviceability loss (PSIo)
Menentukan Tebal Perkerasan
33322211ii mDamDaDaDaSN ++==
1
11
a
SND =
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
27/31
22
*
12
2
.ma
SNSND
=
b. Structure Number 2 Resilient modulus base (bahan sesuai dengan direncanakan)
SN* = Structure number lapisan yang terpasang
c. Structure Number 3
33
3
3
.ma
SND =
*
2
*
13
SNSNSNSN =
Menentukan Tebal Perkerasan
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
28/31
D1
D2
D3
SN1
SN2
SN3
Surface Course
Base Course
Sub Base Course
KetentuanPerencanaan Menurut AASHTO 93
a1
SND
11*
a2
SNSND
1*
22*
11*
1* SNDa1SN =
22*
1*
SNSNSN +
a3
SN(SNSND
2*
1*
33* )+
Dimana :
a1 = Koefisien layer masing-masing lapisanD1 = Tebal masing-masing lapisan
SN1= Structural Number masing-masing lapisan
Keterangan :
D dan SN yang mempunyai asterisk (*) menunjukkan nilai aktual yang
digunakan dan nilainya besar atau sama dengan nilai yang dibutuhkan.
Menentukan Tebal PerkerasanMetode AASHTO 93 memberikan rekomendasi untuk memeriksa kemampuan
masing-masing lapisan untuk menahan beban yang lewat menggunakanprosedur seperti yang diberikan pada langkah berikut ini :
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
29/31
C ontoh Perhitungan Metode AASHTO 1993
Jalan Anjir Muara ke Batas Kalteng dengan kondisi lalu lintas sedang dengan nilai kumulatifbeban gandar standar ekivalen sebesar 300.000 ESA. Komposisi lapisan yang direncanakan
adalah sebagai berikut :
Lapis permukaan ACWC.
Lapis Pondasi Ac Base.
Lapis Pondasi Agregat.
Sedangkan untuk metode perhitungan yang digunakan adalah metode AASHTO 93 dengan
mengambil parameter-parameter sebagai berikut :
Initial Present Serviceability Index (Po) = 4.0 Terminal Serviceability Index (Pt) = 1.5
Failure Serviceability Index (Pf) = 2.0
Standard Deviate (So) = 0.45
Raliability = 95 %, hal ini memberiakan Zr = - 1.645
Untuk bahan pembentuk perkerasan digunakan sebagai berikut :
Lapisan aus dari ACWC dengan Modulus Elastisitas 2,000 MPA dan layer coeffisient a = 0.45
Lapisan pondasi beraspal terdiri dari AC Base dengan Modulus Elastisitas 1,500 MPA dan
layer coeffisient a = 0.30
Lapis pondasi berbutir terdiri dari lapis pondasi atas dengan CBR 90 % dan Modulus
Elastisitas 200 Mpa (dari hubungan CBR dan Modulus di buku AASTHO 95) dan layer
coeffisien 0.13.
Tanah dasar dengan CBR sebesar 6 % (CBR yang disiapkan) dan Modulus Elastisitas 60 Mpa.
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
30/31
SN Design Life 300.000 CESA a D (inchi)D(cm)
SN1 0.65 0.40 2.0 5.0SN2 1.80 0.30 3.5 9.0
SN3 2.80 0.13 7.5 19.0
D*1(cm) 4.1 Ok, karena terpasang 5 cm
SN*1 = 0.8 Ok, karena besar sama dengan SN1
D*2(cm) 8.6 Ok, karena terpasang 9 cm
SN*1+ SN*2 = 1.9 Ok, karena besar sama dengan SN2
D*3(cm) 18.6 Ok, karena terpasang 19 cm
ACWC 5 cm
AC Base 9 cm
Lapis Pondasi 19 cm
Gambar 2. Sistem Perkerasan Untuk 300.000 CESA
Berdasarkan hasil perhitungan perencanaan tebal perkerasan untuk lalu lintas 300.000 CESA diberikan
pada Gambar 2, sedangkan hasil perhitungan secara tabel diberikan pada Tabel 1, berikut ini :
Tabel 1. Perhitungan SN dan Tabel Perkerasan
C ontoh Perhitungan Metode AASHTO 1993
Tabel 2. Checking Out Tabel untuk Alternatif 3
-
7/25/2019 04. Metode Aashto 1993
31/31
TERIM K SIH