STUDI KOMPARASI PERENCANAAN TEBAL

PERKERASAN KAKU JALAN TOL MENGGUNAKAN

METODE BINA MARGA 2002 DAN AASHTO 1993

( Studi Kasus : Ruas Jalan Tol Solo – Kertosono )

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh :

RATNA FITRIANA

NIM : D 100 100 049

kepada :

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

MOTTO

“Barang siapa merintis jalan mencari ilmu maka Allah akan memudahkan

baginya jalan ke surga.”

HR. Muslim

“Yang paling sulit adalah bukan mendapatkan sesuatu, tetapi yang paling sulit

adalah mempertahankannya.”

~ @HitamPutihT7 @corbuzier

"Seseorang menjadi besar bukan karena kesuksesannya, melainkan karena

masalah-masalah yang menimpanya"

~ @HitamPutihT7 @corbuzier

“Kita sebagai manusia tidak diberi hak untuk menentukkan sesuatu, yang

berhak adalah Allah SWT. Kita hanya diberi hak untuk selalu berusaha.”

Anonim

“ Jika kamu ingin dihargai, maka belajarlah menghargai orang lain terlebih

dahulu”

Anonim

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir ini saya persembahkan untuk :

ALLAH SWT yang telah memberikan kesempatan untuk dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Bunda, Ayah dan Kakak tercinta terimakasih atas semua do’a, bimbingan

dan nasehatnya selama ini serta selalu ada disaat saya butuh. Yang selalu

setia menjadi sandaran disaat susah.

Adekku “Charly Bintang ALiansyah” yang selalu menjadi penghibur disaat

susah dan menjadi penyemangat disaat lelah.

Eko Yuliaritno terimakasih atas do’a, waktu dan kebersamaanya selama

masa kuliah sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini.

Sahabat-sahabatku Lilik Riyanti, Luhur Prakasiwi, Mas Adi (Tek. Industri),

dan Pandu (UNDIP) terimakasih atas bantuannya selama ini.

Bapak Ibu dosen Teknik Sipil terimakasih telah member bimbingan dari

awal masuk kuliah sampai lulus kuliah.

Teman sepermainanku Aswan, Ambar, Agung, Agus, Cahyo, Febbi

terimakasih atas waktunya untuk traveling bersama.

Teman-teman angkatan 2010 terimakasih atas segala do’a dan

partisipasinya.

PRAKATA

Assalaamu’alaikumWr.Wb.

Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah S.W.T

atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir

dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk

menyelesaikan program studi S1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil

Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan ini penyusun mengucapkan

terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga

penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak

terima kasih kepada :

1) Bapak Dr.Sri Sunarjono,selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta dan selaku Anggota Dewan Penguji yang telah

memberi bimbingan sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini.

2) Bapak Dr. Mochamad Solikhin, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3) Bapak Ir.Agus Riyanto SR, M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus

sebagai Ketua Dewan Penguji, yang memberikan bimbingan dan pengarahan

hingga selesainya Tugas Akhir ini.

4) Ibu Senja Rum Harnaeni.S.T.,M.T., selaku Pembimbing Pendamping

sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji, yang telah memberikan

dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.

5) Bapak Ir. Suhendro Tri Nugroho., M.T., selaku Pembimbing Akademik, yang

telah memberikan arahan serta bimbingan.

6) Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu

yang telah diberikan.

7) Keluarga yang tercinta terima kasih atas doa dan nasehatnya, sehingga saya

mampu menjalani semua ini.

8) Teman-teman angkatan 2010 yang kompak dan selalu ada disaat saya butuh.

9) Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir

ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih

jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kit asemua. Amin.

Wassalamu’alaikum. Wr. Wb.

Surakarta, Desember 2014

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR................................................. iii

MOTTO ................................................................................................................ iv

PERSEMBAHAN ................................................................................................... v

PRAKATA ............................................................................................................ vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL................................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ............................................................ xv

ABSTRAKSI ....................................................................................................... xvi

ABSTRACT ....................................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ........................................................................................ 1

B. Rumusan Masalah.................................................................................... 2

C. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2

D. Batasan Masalah ...................................................................................... 3

E. Manfaat Penelitian ................................................................................... 3

F. Keaslian Penelitian..................................................................................3

G. Persamaan dan Perbedaan dengan Penelitan Sejenis Sebelumnya..........4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Perkerasan Jalan .................................................................................. 5

1. Jenis Konstruksi Perkerasan dan Komponennya ............................ 5

a. Konstruksi Perkerasan Lentur .................................................... 5

b. Konstruksi Perkerasan Kaku ...................................................... 6

c. Konstruksi Perkerasan Komposit ............................................... 6

B. Konsepsi Perkerasan Kaku ................................................................. 8

1. Pengertian dan Jenis Perkerasan Kaku ........................................... 8

ix

2. Komponen Perkerasan Kaku .......................................................... 9

a. Lapisan-lapisan Perkerasan Kaku ............................................ 9

b. Tulangan ................................................................................. 11

c. Sambungan atau Joint ............................................................ 13

d. Bound Breaker ....................................................................... 14

e. Alur Permukaan ..................................................................... 15

C. Konsepsi Jalan Tol ............................................................................ 15

1. Pengertian Jalan Tol ..................................................................... 15

2. Syarat Teknis Jalan Tol ................................................................ 16

3. Pelayanan Jalan Tol...................................................................... 17

D. Penelitan Sejenis Sebelumnya .......................................................... 18

BAB III LANDASAN TEORI

A. Desain Rigid Pavement Metode Bina Marga 2002 ........................... 20

1. Parameter Perencanaan .............................................................. 20

a. Lalu Lintas ........................................................................... 20

b. Tanah Dasar ......................................................................... 23

c. Pondasi Bawah .................................................................... 23

d. Pondasi Bawah Material Berbutir........................................ 24

e. Kekuatan Beton ................................................................... 25

f. Faktor Erosi dan Tegangan Ekivalen................................... 27

2. Perhitungan Tebal Pelat ............................................................. 30

B. Desain Rigid Pavement Metode AASHTO 1993 ............................. 32

1. Parameter Perencanaan .............................................................. 32

a. Lalu Lintas ........................................................................... 32

b. Modulus Reaksi Tanah Dasar .............................................. 33

c. Material Konstruksi Perkerasan........................................... 34

d. Realibility............................................................................. 34

e. Koefisien Drainase .............................................................. 35

f. Load Transfer ...................................................................... 36

2. Perhitungan Tebal Pelat ............................................................. 37

x

C. Konsepsi Perbandingan Metode Bina Marga 2002 dengan Metode

AASHTO 1993 ................................................................................ 40

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Umum ............................................................................................... 41

B. Lokasi Penelitian ............................................................................... 41

C. Tahap-tahap Penelitian ..................................................................... 42

D. Bagan Alir Penelitian ........................................................................ 43

BAB V ANILISIS DAN PEMBAHASAN

A. Perhitungan Tebal dengan Metode Bina Marga 2002 ........................... 44

B. Perhitungan Tebal dengan Metode AASHTO 1993 .............................. 53

C. Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Kondisi Existing ................... 61

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ....................................................................................... 62

B. Saran ................................................................................................. 62

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Persamaan dan Perbedaan Penelitian Sejenis Sebelumnya...................... 4

Tabel 2.1 Perbandingan Perkerasan Lentur dan Perkerasan Kaku .......................... 7

Tabel 3.1 Jumlah Lajur Berdasarkan Lebar Perkerasan dan Koefisien Distribusi

(C) Kendaraan Niaga pada Lajur Rencana ............................................ 21

Tabel 3.2 Faktor Keamanan Beban (FKB) .............................................................. 23

Tabel 3.3 Tegangan Ekivalen dan Faktor Erosi untuk Perkerasan dengan Bahu

Beton dengan Taksiran Pelat Beton 20 cm ........................................... 27

Tabel 3.4 Faktor Distribusi Lajur (DL)................................................................... 32

Tabel 3.5 Realibility (R) Disarankan ..................................................................... 35

Tabel 3.6 Standard Normal Deviation (ZR) ........................................................... 35

Tabel 3.7 Drainage Coefficient (Cd) ...................................................................... 36

Tabel 3.8 Load Transfer Coefficient ...................................................................... 36

Tabel 3.9 Perbandingan Parameter Metode Bina Marga 2002 degan Metode

AASHTO 1993 ...................................................................................... 40

Tabel 5.1 Perhitungan Jumlah Sumbu Berdasarkan Jenis dan Bebannya .............. 45

Tabel 5.2 Perhitungan Repetisi Sumbu Rencana ................................................... 46

Tabel 5.3 Tegangan Ekivalen dan Faktor Erosi untuk Perkerasan dengan Bahu

Beton Tebal Taksiran 19 cm dan 20 cm3 ............................................. 50

Tabel 5.4 Analisa Fatik dan Erosi ......................................................................... 51

Tabel 5.5 Perbandingan Analisa Fatik dan Erosi .................................................. 53

Tabel 5.6 Hasil Perhitungan W18 .......................................................................... 54

Tabel 5.7 Jumlah Hari Hujan Per Tahun ............................................................... 56

Tabel 5.7 Perbandingan Tebal Pelat Hasil Perhitungan ......................................... 61

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen Perkerasan Lentur .............................................................. 6

Gambar 2.2 Komponen Perkerasan Kaku ................................................................ 6

Gambar 2.3 Komponen Perkerasan Komposit ......................................................... 7

Gambar 2.4 Jenis-jenis Perkerasan Kaku ................................................................. 9

Gambar 2.5 Potongan Melintang Perkerasan Kaku ............................................... 11

Gambar 2.6 Tulangan Sambungan Melintang dengan Dowel ............................... 12

Gambar 2.7 Tulangan Sambungan Memanjang dengan Tie Bar ........................... 12

Gambar 2.8 Tipikal Sambungan Memanjang ........................................................ 13

Gambar 2.9 Tipikal Sambungan Melintang ........................................................... 14

Gambar 2.10 Proses Pemasangan Bound Breaker ................................................. 14

Gambar 2.11Alur Permukaan Perkerasan .............................................................. 15

Gambar 3.1 Tebal Pondasi Bawah Minimum untuk Perkerasan Kaku .................. 24

Gambar 3.2 CBR Tanah Dasar Efektif dan Tebal Pondasi Bawah ........................ 24

Gambar 3.3 Taksiran Tebal Pelat Beton Berdasarkan Nilai Kuat Tarik Lentur 4,25

MPa, Lalu Lintas Luar Kota, FKB 1,2 ................................................ 26

Gambar 3.4 Analisi Fatik dan Beban Repetisi Ijin Berdasarkan Rasio Tegangan

dengan/tanpa Bahu Beton.................................................................... 28

Gambar 3.5 Analisis Erosi dan Jumlah Repetisi Beban Berdasarkan Faktor Erosi

dengan Bahu Beton ............................................................................. 29

Gambar 3.6 Perencanaan Rigid Pavement Metode Bina Marga 2002 ................... 31

Gambar 3.4 Perencanaan Rigid Pavement Metode AASHTO 1993 ...................... 39

Gambar 4.1 Lokasi Penelitian ................................................................................ 41

Gambar 4.2 Bagan Alir Penelitian ......................................................................... 43

Gambar 5.1 Penampang Potongan Perkerasan Kaku Metode Bina Marga 2002 ... 53

Gambar 5.2 Nomogram Rigid Pavement ............................................................... 60

Gambar 5.3 Penampang potongan Perkerasan Kaku Metode AASHTO 1993 ...... 61

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Lokasi Penelitian

Lampiran 2. Hasil Tes CBR (California Bearing Ratio)

Lampiran 3. Hasil Uji Kuat Tekan Beton

Lampiran 4. Hasil Uji Kuat Lentur Beton

Lampiran 5. Data Lalu Lintas

Lampiran 6. Data Curah Hujan Per Tahun

Lampiran 7. Lokasi Pekerjaan Rigid Pavement Sta 5+500 – 5+600

Lampiran 8. Detail Pekerjaan Rigid Pavement

Lampiran 9. Potongan Melintang Rigid Pavement Sta 5+500 – 5+600

viii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

∆PSI = Selisih Pavement Serviceability Index

AASHTO = American Assosiation of State Highway and Transportation

Official.

BBTT = Beton Semen BersambungTanpaTulangan

BJTP = Baja Tulangan Polos

BJTU = Baja Tulangan Ulir

BP = Bahan Pengikat

BS = Beban Sumbu

C = Koefisien distribusi lajur kendaraan

Cd = Koefiseien drainase

CBK = Campuran Beton Kurus

CBR = California Bearing Ratio

DD = Faktor distribusi arah

DL = Faktor distribusi lajur

EC = Modulus elastisitas beton

ESAL = Equivalent Single Axle Load

f’c

= Kuat tekan beton karakteristik 28 hari

f’cf

= Kuat tarik lentur beton 28 hari

f’cs

= Kuat tarik belah beton 28 hari

FKB

= Faktor Keamanan Beban

fy

= Tegangan leleh rencana baja

g = Perkembangan lalu lintas

h = Tebal pelat beton

i = Laju pertumbuhan lalu lintas

J = Load transfer coefficient

JS = Jumlah Sumbu

JSKN = Jumlah Sumbu Kendaraan Niaga

JSKNH = Jumlah Sumbu Kendaraaan Niaga Harian

K = Konstanta 0,7 untuk agregat tidak dipecah dan 0,75 untuk

agregat

k = Modulus reaksi tanah dasar

LHR = Lalu lintas harian rata-rata

MR = Resillient modulus

MST = Muatan Sumbu Terberat

n = Umur pelayanan

N1 = Lalu lintas pada tahun pertama jalan dibuka

Nn = Lalu lintas pada akhir umur rencana

pci = lbs/cm3

Pheff = Prosen hari efektif hujan dalam setahun

ix

po = Initial serviceability

PP = Peraturan Pemerintah

psi = lbs/cm2

pt = Terminal serviceability

R = Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas

RB = Roda Belakang

RD = Roda Depan

RGB = Roda Gandeng Belakang

RGD = Roda Gandeng Depan

Sc’ = Modulus of rupture

SD = Sumbu Depan

SB = Sumbu Belakang

SGB = Sumbu Gandeng Belakang kendaraan.

SGD = Sumbu Gandeng Depan kendaraan.

SNI = Standar Nasional Indonesia

STdRG = Sumbu Tandem Roda Ganda

STRG = Sumbu Tunggal Roda Ganda

STdRG = Sumbu Tandem RodaGanda

STRT = Sumbu Tunggal Roda Tunggal

Thari = Rata-rata hujan per hari per tahun

Tjam = Rata-rata hujan per hari

UR = Umur Rencana

URm = Umur rencana dalam waktu tertentu

USCS = Unified Soil Classification System

VDF = Vehicle Demage Factor

WL = Faktor air hujan yang masuk ke pondasi jalan

ZR = Standar deviasi

ABSTRAKSI

Jalan merupakan salah satu prasarana perhubungan darat yang mempunyai peranan

penting bagi kehidupan manusia. Selain perencanaan geometrik jalan, perkerasan jalan

merupakan bagian dari perencanaan jalan yang harus direncanakan secara efektif dan

efisien, karena kebutuhan tingkat pelayanan jalan semakin tinggi. Jalan tol Solo –

Kertosono merupakan salah satu bagian jalan tol Trans Jawa yang sampai saat ini belum

selesai pembangunannya. Pembangunan jalan tol ini menggunakan perkerasan kaku, agar

perkerasan tahan sampai pada masa layannya, maka perlu metode desain yang tepat

dalam perencanaannya.Terdapat banyak metode untuk mendesain tebal pelat beton ini,

diantaranya menggunakan metode Bina Marga 2002 dan AASHTO 1993. Tugas Akhir ini

bertujuan untuk menganalisis alternatif desain tebal perkerasan mengkaji pada parameter

perencanaan kedua metode, perencanaan tebal pelat beton, dan melakukan analisa

perbandingan hasil kedua metode dengan kondisi existing. Metode ini dimulai dengan

pengumpulan data sekunder berupa data lalu lintas, data tanah dan data hidrologi,

kemudian dilakukan perhitungan tebal pekerasan dengan menggunakan kedua metode,

dan hasil perhitungannya dibandingkan dengan kondisi existing. Dalam perencanaan

perhitungan tebal pelat dibutuhkan parameter input untuk masing-masing metode.

Parameter input perencanaan tebal perkerasan untuk metode Bina Marga 2002 adalah

parameter lalu lintas, tanah dasar, pondasi bawah, pondasi bawah material berbutir, dan

kekuatan beton. Parameter input perencanaan tebal perkerasan untuk metode AASHTO

1993 adalah parameter lalu lintas, modulus reaksi tanah dasar, material konstruksi

perkerasan, realibility, dan koefisien drainase. Untuk studi kasus jalan tol Solo-Kertosono

tebal pelat beton berdasarkan perhitungan metode Bina Marga 2002 adalah 15 cm,

sedangkan berdasarkan metode AASHTO 1993 adalah 40 cm. Selisih yang didapat cukup

besar yaitu 25 cm. Hal ini dikarenakan perbedaan parameter input dari masing-masing

metode.Berdasarkan survei yang telah dilakukan diperoleh tebal pelat beton kondisi

existing adalah 29 cm, tebal tersebut sama dengan hasil perhitungan dengan

menggunakan metode AASHTO 1993.

Kata kunci :Tebal perkerasan, Kaku, Bina Marga 2002, AASHTO1993

ABSTRACT

The road is one of the land communications with an important role for human

life. In addition to the geometric design, pavementis part of the planning of the path to be

planne deffectively and efficiently, because it needs the higher level of service. Solo-

Kertosono toll road is one part of the Trans Java toll road that has yet to be completed.

This toll road construction using rigid pavement, so that pavement hold up during the

using, it is necessary to design nappropriate methods of planning. There are many

methods for designing a concrete slab thickness of this, including using the method of

Bina Marga 2002 and AASHTO 1993. This final project aims to analyze alternative

pavement thickness design examines the planning parameters of the two methods,

planning concrete slab thickness, and a comparative analysis with the results of both

methods existing condition. This methods tarts with the collection of secondary file,

traffic, soil file and hydrological file, then calculate pavement thick using both methods,

and the results of the calculation compared with existing conditions. In planning the plate

thickness calculation require input parameters foreach method. Pavement thickness

design input parameters for the method of Bina Marga 2002 is traffic parameters,

subgrade, sub-base, sub-base grained material, and the strength of the concrete.

Pavement thickness design input parameters for the AASHTO 1993 method is the traffic

parameters, modulus of subgrade reaction, pavement construction material, realibility,

and drainage coefficient. For a case study of Solo-Kertosono highway thick concrete slab

based on the calculation method of Bina Marga 2002 is 15 cm, while based on the

AASHTO 1993 method is 40 cm. Obtained difference is large enough that 25 cm. This is

due to differences input parameter so feach method. Based on a survey that was

conducted obtained thick concrete slab existing conditionis 29 cm thick, the same as the

results of calculations using the AASHTO 1993 method.

Keywords: Pavement thickness, Rigid, Bina Marga 2002, AASHTO 1993