jurnal tugas akhir

….Geosintetik Untuk Perencanaan Perkerasan Lentur Di Atas Tanah…..

GEOSINTETIK UNTUK PERENCANAAN PERKERASAN LENTUR DI ATAS TANAH LUNAK DI GRESIK-LAMONGAN

STA 27+ 250 – STA 32 + 550

Wayan SudanaJurusan Teknik Sipil FTSP

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim

ABSTRAK

Ruas jalan Gresik–Lamongan merupakan jalan arteri, dengan kondisi eksisting jalan lama adalah 2 lajur 2 arah tak terbagi (2/2)UD, dengan lebar 7 m dan lebar bahu jalan 2 m, direncanakan pelebaran jalan 14 m menjadi 4 lajur 2 arah tak terbagi (4/2)UD yang dikarenakan peningkatan volume kendaraan dengan derajat kejenuhan (DS) = 0,78 (DS>0,75). Di dalam perencanaan ini juga direncanakan lapis tambahan (overlay) pada lapisan jalan lama dan perencanaan jalan baru dengan perkerasan lentur dan perkuatan geotekstil pada lapisan subgrade.Dalamnya lapisan tanah dasar yang berupa tanah lempung berlanau menyebabkan daya dukung tanah dasar dilokasi studi Gresik-Lamongan sangat kecil dengan nilai CBR 1,44%. Kandungan lempung pada tanah dasar mencapai angka 41% - 57% dan nilai batas cairnya sekitar 54%-98%. Dibeberapa tempat mempunyai kadar air 39% - 49% bahkan mencapai 77%, berarti tanah dasar mendekati batas cairnya dengan kata lain subgrade dalam kondisi cair.Berdasarkan kondisi di atas upaya untuk memperbaiki keadaan tersebut digunakan bahan geosintetik yaitu geotekstil sebagai perkuatan dan pemisah, sehingga mencegah bercampurnya tanah dasar yang berupa lempung dengan material timbunan dan menjaga kestabilan tipmbunan terhadap keruntuhan dan mampu menerima beban dari atas.Setelah diberi perkuatan geotekstil dan material baru untuk timbunan diharapkan geotekstil berfungsi dengan baik, sehingga rencana nilai CBR 10 % pada tanah timbunan dapat tercapai dari nilai CBR tanah dasar asli sekitar 1,44 %. Dengan nilai CBR 10 % ini, direncanakan untuk perkerasan jalan dan ditetapkan besarnya koefisien relatif bahan.Dari analisa perhitungan dengan menggunakan metode analisa komponen dari Bina Marga, maka didapatkan tebal masing-masing perkerasan sebagai berikut :- Lapis permukaan (laston MS 744) = 10 cm- Lapis pondasi atas (batu pecah kelas A) = 25 cm- Lapis pondasi bawah (sirtu kelas A) = 10 cm- Lapis timbunan tanah kepasiran = 50 cm- Lapis geotekstil (Polypropylene woven geotextile) = 3 lapis (UW-200 black)

Kata kunci : jalan diatas tanah lunak, geotekstil, perkerasan lentur

PENDAHULUANLatar BelakangJalan sebagai sarana transportasi

yang sangat penting, perlu kiranya mendapat perhatian khusus dalam hal pembangunannya. Apabila jalur transportasi dalam kondisi baik maka akan terjadi peningkatan pertumbuhan

ekonomi masyarakat. Pada ruas jalan Gresik-Lamongan diketahui bahwa, berdasarkan hasil survey di lapangan dan data dari Dinas PU Bina Marga, pada jalan ruas Gresik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 mempunyai kondisi eksisting lebar jalan 7 meter 2 lajur 2 arah tak terbagi (2/2 UD). Dari data lalu


lintas harian tahun 2008 – tahun 2010 pada ruas jalan tersebut telah mengalami peningkatan volume kendaraan yang signifikan, dengan derajat kejenuhan (DS) = 0,78 (DS>0,75) yang berarti jalan dalam kondisi jenuh atau macet, dan tidak menutup kemungkinan 10 tahun mendatang kapasitas jalan 2/2 UD sudah tidak mampu menampung volume kendaraan yang setiap tahun meningkat jumlah kepemilikan kendaraan bermotor. Maka dilakukan penelitian dengan direncanakan pelebaran jalan menjadi 14 meter 4 lajur 2 arah tak terbagi (4/2 UD) bertujuan untuk menurunkan nilai DS<0,75, sehingga pada 10 tahun mendatang kondisi eksisting 4/2 UD mampu untuk menampung peningkatan kapasitas volume kendaraan.

Salah satu kesulitan dalam pembangunan prasarana jalan Gresik - Lamongan adalah kondisi tanah yang jelek berupa tanah lempung berlanau, berdasarkan studi pendahuluan diketahui bahwa nilai CBR tanah dasarnya sebesar 1,44% yang berarti nilai daya dukung tanahnya sangat kecil. Sehingga tidak memungkinkan dibangun prasarana jalan di atasnya, maka dari itu perlu diadakan perbaikan pada tanah dasarnya. Pada tugas akhir ini digunakan metode perkerasan lentur (flexible pavement) dan bahan geosintetik yaitu geotekstil sebagai pemisah tanah dasar dan timbunan, yang di hamparkan di atas tanah lunak diharapkan berfungsi dengan baik untuk mencapai umur rencana jalan yang sudah direncanakan.

PermasalahanAdapun usaha penyelesaian masalah dari kondisi tanah pada ruas jalan Gresik - Lamongan Sta 27+250 – 32+550 adalah :1. Berapa kebutuhan kekuatan tarik ultimit

minimum geotekstil dan pelaksanaan pemasangan di lapangan ?

2. Berapa tebal lapis perkerasan untuk pelebaran jalan baru ?

3. Berapa tebal lapisan overlay untuk jalan lama ?

4. Berapa kebutuhan alinyemen vertikal dan horisontal ?

5. Berapa dimensi saluran drainase ?

Tujuan Penelitian1. Menentukan kebutuhan kuat tarik ultimit

geotekstil minimum yang diperlukan untuk menjaga stabilitas timbunan dan mencegah terjadinya keruntuhan pada timbunan.

2. Menentukan perkerasan lentur pada pelebaran jalan yang baru yang di beri bahan geotekstil yang diharapkan mampu mengurangi kemacetan dan kerusakan jalan dalam waktu jangka panjang.

3. Menentukan tebal lapis ulang (overlay) pada jalan lama untuk melapisi permukaan jalan yang sudah rusak akibat beban kendaraan.

4. Untuk mengetahui gambaran kondisi jalan pada arah melintang dan horisontal.

5. Menentukan dimensi saluran drainase agar permukaan jalan tetap kering terhadap air sehingga ikatan antara butir agregat dengan aspal tidak saling terlepas.

Batasan MasalahKarena keterbatasan waktu dan kemampuan yang kami miliki maka batasan studi yang kami bahas dalam tugas akhir ini adalah :1. Lokasi studi di ruas jalan Gresik –

Lamongan Sta 27+250 – Sta 32+550.2. Perbaikan pada struktur tanah dengan

bahan geosintetik.3. Tidak menghitung anggaran biaya

kerusakan maupun biaya pemeliharaan dan lainnya.

4. Tidak menghitung perkerasan kaku.

Data TeknikUntuk mengetahui gambaran tentang obyek studi maka dibawah ini diberikan data-data teknik lokasi :a. Panjang jalan : 5,3 kmb. Lebar jalan : 7 m (2

lajur 2 arah tak terbagi)


c. Lebar jalan rencana : 7 m x 2 (4 lajur 2 arah tak terbagi ) Bahu jalan 2 x 2 m

TINJAUAN PUSTAKA

Komposisi dan Fungsi GeotekstilSalah satu bahan geosintetik yang banyak

digunakan dalam pekerjaan tanah adalah geotekstil. Geotekstil merupakan material lolos air atau material tekstil bikinan pabrik yang dibuat dari bahan sintetik seperti, polypropylene (± 92%), polyester (± 5%), polymide (± 2%), polyethylene (± 1%). Polylene dan polypropylene adalah polyolefins yang diantaranya mempunyai kerapatan kurang dari 1000 kg/m3. Seperti diterangkan bahwa geotekstil adalah bahan yang dihamparkan diatas tanah, adapun fungsi dari geotekstil dalam usaha perbaikan tanah dasar sebagai berikut:a. Pemisah (Separation)

Dipakainya geotekstil maka dapat memisahkan antara tanah timbunan dan tanah dasar di bawahnya. Apabila tidak memakai geotekstil material timbunan akan turun ke bawah akibat beban dari atas dan juga akibat berat sendiri dari timbunan itu. Untuk mengatasi masalah ini digunakan geotekstil sebagai pemisah keuntungan yang didapat: Mempercepat tercapainya tegangan tanah

timbunan ke dalam tanah dasar. Mencegah turunnya tanah timbunan ke

dalam tanah dasar sehingga volume tim-bunan tidak berubah.

Lebih mudah dilakukan pemadatan.b. Penyaring (Filtration)

Terkait dengan fungsi filtrasi, maka geotekstil berfungsi sebagai filter mencegah masuknya air dan butiran halus dari tanah dasar kedalam lapisan dasar timbunan. Pada saat yang sama, geotekstil juga harus bisa menahan tanah timbunan agar material timbunan tidak ikut bersama aliran, sehingga susunan material timbunan dan tanah dasar dapat terjaga.

c. Perkuatan (reinforcement)Maksudnya adalah geotekstil sebagai

tulangan bagi tanah dasar untuk menyerap beban sementara yang diakibatkan oleh beban kendaraan.

Dengan demikian geotekstil akan membantu menaikkan ketahanan tanah dasar terhadap keruntuhan geser sehingga lapisan tanah pondasi tersebut berfungsi dengan baik dan terjadinya kelongsoran tidak terjadi.

Hitungan Stabilitas TimbunanTerdapat beberapa cara hitungan

stabilitas timbunan dengan metoda keseimbangan batas, dalam tugas akhir ini hitungan stabilitas timbunan di atas tanah lunak perlu ditinjau terhadap 3 kemungkinan tipe keruntuhan, yaitu:a. Keruntuhan kapasitas dukung tanahb. Stabilitas internal (internal stability)c. Stabilitas tanah pondasi ( foundation

stability)Faktor minimum dalam hitungan stabilitas struktur timbunan bertulang geosintetik di atas tanah lunak ditunjukkan dalam Tabel 2.1 berikut :

Tabel 2.1 Faktor aman untuk analisis stabilitas struktur timbunan bertulang

Sumber : Geosintetik untuk Rekayasa Jalan Raya

“Christady H” Edisi pertama Hal 174

a. Keruntuhan Kapasitas Dukung Tanah Pondasi

Timbunan menimbulkan beban pada tanah pondasi di bawahnya. Kapasitas dukung tanah yang umumnya rendah akan membatasi tinggi timbunan maksimum yang akan dibangun. Kapasitas dukung tanah pondasi, pada dasarnya tidak bergantung pada geotekstil. Zona keruntuhan umumnya berada di luar bagian timbunan yang dipasang geotekstil. Tanah timbunan dan geotekstil bergerak bersama-sama ketika terjadi keruntuhan.

Kondisi lapisan tanah pada timbunan yang terletak di atas tanah lunak, secara

No Tinjauan terhadapFaktor aman

(SF)

1Keruntuhan kapasitas dukung tanah

1,5 - 2

2 Keruntuhan geser rotasional 1,3

3Stabilitas geser internal (jangka panjang)

1,5

4Sebaran lateral (penggelinciran)

1,5

5 Pembebanan dinamik 1,1

Timbunan

B

H

h cu


tipikal umumnya seperti dalam Gambar 2.3, yaitu tanah lunak didasari oleh lapisan yang lebih kuat di bawahnya. Tebal tanah lunak (h), akan mempengaruhi kapasitas dukung tanah, yang nilainya bergantung pada lebar pondasi timbunan (B).

Gambar 2.3 Lebar Timbunan dan Tebal Lapisan Tanah Lunak Terbatas untuk Hitungan Kapasitas Dukung Tanah Lunak.

Tebal tanah lunak sangat tebalJika tebal lapisan tanah lunak sangat lebih tebal dibandingkan dengan lebar timbunan, atau B/h sangat besar (Gambar 2.2), kapasitas dukung tanah dapat dihitung dengan persamaan :

qu = cuNc .........................................pers (2.2)

Tinggi timbunan ijin dinyatakan oleh :

Ha=cu Nc

γ (SF ).................................pers (2.3)

Dengan SF = faktor aman yang diambil antara 1,5 sampai 2.

Tebal tanah lunak terbatasJika tebal tanah lunak sangat kecil dibandingkan dengan lebar timbunannya, nilai Nc akan bertambah. Tebal lapisan lunak yang terbatas ini memungkinkan terjadi “perasan” (squeeze) tanah pondasi ke arah lateral. Persamaan kapasitas dukung tanah sama dengan persamaan (2.2).

Untuk B/h < 1,49 :Nc = 5,14 ..............................pers (2.4)

Untuk B/h > 1,49 :Nc = 4,14 + 0,5 (B/h) ...........pers (2.5)

b. Stabilitas Internal (internal stability)

Analisis dengan penyederhanaan untuk menghitung tulangan yang dibutuhkan guna membatasi gerakan lateral timbuna, diilustrasikan dalam Gambar 2.4. pada timbunan yang tanpa dan menggunakan tulangan, gaya-gaya bergerak berasal dari tekanan lateral di dalam timbunan. Untuk menjaga keseimbangan, gaya lateral ini ditransfer ke tanah pondasi oleh tegangan geser. Ketidakstabilan timbunan akan terjadi jika :1. Timbunan menggelincir di atas

tulangan (Gambar 2.4a).2. Tulangan putus oleh tarikan dan

timbunan menggelincir pada tanah pondasi (Gambar 2.4b).

Dalam kasus ke 2, tahanan geser tanah pondasi di dekat dasar timbunan tidak cukup untuk menjaga keseimbangan. Jadi, dalam 2 kasus tersebut tulangan harus mempunyai cukup gesekan untuk menahan penggelinciran timbunan di permukaannya dan kuat tarik geotekstil harus cukup tinggi sehingga mampu menahan runtuhnya timbunan akibat penggelinciran di atas permukaan tulangan.

Penggelinciran timbunan pada permukaan geotekstil

Dalam kasus ini diasumsikan bahwa kuat geser tak terdrainase (undrained strength) tanah pondasi yang lunak tidak cukup untuk menahan tekanan aktif dari urugan di atasnya. Akibatnya, timbunan cenderung bergerak secara horisontal. Adhesi antara tanah dan geotekstil (ca) dianggap sama dengan nol untuk tanah sangat lunak dan tinggi timbunan yang rendah. Adhesi harus diperhitungkan pada penempatan timbunan selanjutnya, yaitu bila pembangunan timbunan dilakukan secara bertahap maka, gaya tarik yang bekerja pada permukaan atas tulangan (T1) diasumsikan sama dengan tekanan aktif di belakang bidang AB (gambar 2.4a). bila material timbunan dianggap tanah granuler (c = 0) maka :

T 1=Pa1=0,5 H2γK a ..............pers (2.6)

Tanah lunak

Geotekstil

uPa

L

Geotekstil H

A

BT1

Pa

L

GeotekstilH

A

BT1

u Putus ca


dimana :

Pa1 = tekanan aktif di belakang bidang vertikal AB (kN/m)γ = berat volume timbunan (kN/m3)H = tinggi timbunan dari permukaan tanah asli (m)

Ka = tg2 (45-ϕ /2) = koefisien tekanan aktifFaktor aman (SF) penggelinciran lereng terhadap tulangan geotekstil (Gambar 2.4a) :

SF=Pg

Pa1

=L (0,5 H γ ) tg δ

0,5 K a H2 γ= L tgδ

Ka H

…………………………………....pers (2.7)

Dimana :

δ = sudut gesek antara geotekstil dan tanah (derajat)L = panjang zona yang mengalami sebaran lateral (m)H = tinggi timbunan

tgδ = E tgϕNilai efisien gesek dari geosintetik ke tanah (E), unuk geotekstil E = 0,6 – 0,8.

Gambar 2.4 (a) Penggelinciran di Atas Tulangan Geotekstil (b) Tulangan Putus dan Timbunan Menggelincir di Atas Tanah Pondasi

Untuk kondisi keruntuhan dalam Gambar 2.4b, dimana akibat tekanan tanah aktif geotekstil putus dan timbunan menggelincir di atas tanah pondasi, maka faktor aman terhadap penggelinciran lateral dinyatakan oleh :

SF=2( Lca+T1 )

Ka γ H2.........................pers (2.8)

Dimana:ca = adhesi antara tanah pondasi dan geotekstil (kN/m2)L = panjang lereng yang mengalami penggelinciran (m)H = tinggi timbunan (m)γ = berat volume timbunan (kN/m3)

Ka = tg2 (45-ϕ

/2) = koefisien tekanan aktif

T1 = kuat tarik geotekstil yang dibutuhkan untuk menahan sebaran lateral = 0,5 H2 γ Ka

(kN/m)

Untuk tanah pondasi lempung sangat lunak, adhesi antara tanah dan geotekstil (ca) dapat dianggap sama dengan kohesi (cu) tanahnya, jadi ca = cu

c. Stabilitas Pondasi (foundations stability)Kondisi ketidakstabilan pondasi tanah

sebagai pondasi dapat terjadi bila terdapat lapisan horisontal tipis yang bersifat menerus dan mempunyai kuat geser undrained (cu) yang sangat lebih kecil dibandingkan dengan lapisan di atas atau di bawahnya. Akibat beban timbunan, tanah lunak mengalami perasan ke arah lateral, faktor aman terhadap perasan lateral :

SF=2 cu

γ h tg β+

4 ,14 cu

Hγ ...............pers (2.9)Dimana :β = sudut lerengγ = berat volume timbunan (kN/m3)h = tebal lapisan lunak di bawah lerengcu = kuat geser undrained tanah di bawah lerengH = tinggi timbunan

S1

(a)

(b)

PpPa

L

A

B

CD

GeotekstilH

φ; γt; H

Pa

L

cu; γt; h h Pp

T2

cu.L

cu.L

Tanah lunak


Disarankan, jika SF < 2, maka analisis harus dilakukan dengan teliti.

Perasan lateral akan terjadi bila,

Hγ>3 cu ................................pers (2.10)

dengan H = tinggi timbunan dan γ = berat volume tanah timbunan dan cu = kuat geser undrained tanah di bawah timbunan.

Dalam kasus yang sama mekanisme terjadinya perasan lateral, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.5. keruntuhan lereng timbunan terjadi akibat dari gerakan tanah pondasi lunak di bagian bawah yang terperas keluar. Kasus seperti ini juga dapat terjadi bila tanah pondasi lunak dengan tebal tanah yang terbatas. Analisis dilakukan dalam tinjauan tegangan total, yaitu untuk

tanah dasar lempung jenuh dengan ϕ=0 .

Gambar 2.5 (a) Stabilitas Pondasi

Tekanan tanah aktif total pada bidang AB :

Pa = Pw + Pa1 + Pqa

¿ 12

γ w h2+ 12

γ ' h2 Ka−2cu h√K a+qs 1h Ka

.........................................pers (2.11)

Tekanan tanah pasif total pada bidang CD :

Pp = Pw + Pp1 + Pqp

¿ 12

γ w h2+ 12

γ ' h2 K p+2 cuh√ K p+qs 2 hK p

..........................................pers (2.12)

dimana:Pa = tekanan tanah aktif total (kN/m)Pa1 = tekanan tanah aktif total pada tanah setebal h (kN/m)

Pqa = tekanan tanah aktif total akibat beban timbunan (kN/m)Pp = tekanan tanah pasif total (kN/m)Pqp = tekanan tanah pasif total akibat timbunan di luar kaki timbunan (kN/m)Pw = tekanan tanah air total (kN/m)h = kedalaman lapisan lunak dari permukaan tanah asli (m)γw = berat volume air (kN/m3)cu = kuat geser tak terdrainase (kohesi undrained) (kN/m2)qs1 = beban terbagi rata akibat beban timbunan (kN/m2)qs2 = beban terbagi rata pada tanah asli di luar kaki timbunan (kN/m2)

Untuk φ = 0, Ka = Kp = 1, maka

Pa = Pw + Pa1 + Pqa

¿ 12

γ w h2+( 12

γ ' h2−2 cu h)+qs 1 h

...............................................pers (2.13)

Pa = Pw + Pa1 + Pqp

¿ 12

γ w h2+( 12

γ ' h2+2 cuh)+qs 2 h

...............................................pers (2.14)

Agar tanah tidak tertekan keluar (terperas keluar), maka:Pp + 2cu . L > Pa ..........................pers (2.15)

Gaya tarik yang bekerja pada tulangan geotekstil:T2 = cuL ........................................pers (2.16)

Dengan L = panjang lereng timbunan ke arah horisontal.Stabilitas internal dari area yang diarsir juga harus diperiksa (lihat Gambar 2.5b). Gaya horisontal yang bekerja pada area diarsir harus ditahan oleh gesek internal dalam area yang diarsir ini:

qs1𝚫h - 4cu 𝚫h ≤ cuL .....................pers (2.17)

jika geotekstil harus menahan sebaran lateral timbunan dan gerakan tanah pondasi, maka gaya tarik yang bekerja pada geotekstil adalah :


Ttotal = T1 + T2 ..................................pers (2.18)

Untuk menghitung kuat tarik ultimit geotekstil digunakan rum

T total=T u( 1RF ID x RFCR x RF D

) .............

.........................................pers (2.19)

dimana :Tu = kuat tarik ultimit geotekstilRFID = faktor reduksi kerusakan pada waktu pelaksanaan = 1,1RFCR = faktor reduksi akibat rayapan = 2,0RFD = faktor reduksi akibat zat kimia dan biologi = 1,1

Perkerasan Jalan dengan Sistem Perkerasan Lentur (Flexible Pavement)

Dalam merencanakan tebal perkerasan jalan yang harus diperhatikan adalah mampu menyediakan lapisan permukaan yang kuat, mampu bertahan sesuai umur rencana serta mempunyai nilai keamanan dan ekonomis. Disamping itu masih ada beberapa syarat yang perlu diperhatikan :1. perkerasan harus cukup kuat memikul

beban yang melintas di atasnya.2. mampu menahan gaya gesekan dan rem

roda kendaraan.3. Tahan terhadap cuaca

Pada perencanaan jalan Gresik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 mengunakan perkerasan lentur dengan metode Analisa Komponen dari Direktorat Jendral Bina Marga. Dalam perkerasan lentur biasanya terdiri atas lapisan tipis berupa aspal atau bitumen yang digunakan untuk menerima langsung beban roda kendaraan di atasnya.sedangkan bagian bawahnya terdiri atas bagian subbase yang berfungsi sebagai pondasi dari perkersan ini.

Lapisan PerkerasanSecara umum lapisan perkerasan

terdiri dari:

Gambar 2.6 Susunan Lapis Perkerasan

a. Lapisan permukaan (surface course)Merupakan lapisan paling atas dan berhubungan langsung dengan roda kendaraan. Bahkan untuk lapis pondasi dengan persyaratan yang lebih tinggi. Penggunaan bahan aspal diperlukan untuk lapisan bersifat kedap air serta disesuaikan dengan kegunaan, umur rencana dan konstruksi.Adapun fungsi lapisan permukaan, antara lain: Lapisan aus karena gesekan akibat rem

kendaraan secara langsung Penyebaran beban dari atas ke lapisan

bawah yang mempunyai daya dukung lebih rendah.

Untuk memenuhi fungsi di atas, maka lapisan permukaan dibuat dengan bahan pengikat aspal sehingga menghasilkan lapisan yang kedap air dengan stabilitas tinggi dan daya tahan lama.

b. Lapisan pondasi atas (base course)Lapisan ini berfungsi sebagai:

Penahan gaya lintang dari beban roda dan menyebarkan ke lapisan bawah.

Lapisan peresap untuk pondasi bawah. Peredam akibat beban yang menimpa

lapisan permukaan.

c. Lapisan pondasi bawah (subbase course)Lapisan ini berfungsi sebagai:

Meneruskan beban dari atas ke tanah dasar.

Lapis peresapan agar air tidak mengge-nang di pondasi.

Untuk efisiensi penggunaan material karena harga material pondasi bawah lebih murah dari lapisan atas.

d. Lapisan tanah dasar (subgrade)Sebagai lapisan paling bawah pada konstruksi perkerasaan lentur kedalaman biasa mencapai 50-100 cm dari permukaan atas tanah. Apabila daya

Surface

Base

Subbase

Subgrade


dukung tanah dalam keadaan jelek maka tanah dasar itu harus diganti material lain supaya mendapatkan daya dukung tanah yang baik.

Dasar Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya

Dalam suatu perencanaan jalan, agar tidak terjadi over desain atau ketebalan perkerasan yang berlebihan, maka perlu diadakan perhitungan berdasarkan data-data yang ada. Untuk perencanaan jalan ini dipakai metode analisa komponen dari Bina Marga dengan memperhitungkan besaran-besaran rencana seperti berikut:a. Umur rencana

Umur rencana perkerasan jalan adalah tahun saat jalan itu dibuka untuk lalu lintas kendaraan sampai diperlukan perbaikan yang bersifat struktural seperti lapis ulang (overlay). Umur rencana untuk perkerasan lentur jalan baru umumnya diambil 10 tahun dan untuk peningkatan jalan 10 tahun.

b. Lalu LintasBesaran rencana yang diperlukan dari data lalu lintas yang diperoleh antara lain: Lalu lintas Harian Rata-rata

Langkah-langkah yang ditempuh dalam menghitung pertumbuhan lalu-lintas untuk masing-masing jenis kendaraan dengan cara regresi antara lain :

1. Dari data masing-masing jumlah kendaraan bermotor dapat diperoleh grafik dan persamaan regresi.

2. Cek grafik dengan cara menghitung persamaan regresi tersebut.

3. Dari persamaan regresi dapat diperoleh prediksi pertumbuhan masing-masing jenis kendaraan untuk 3 tahun (2008 - 2010) dan dapat direncanakan untuk umur 10 tahun mendatang. Dari hasil hitungan persamaan regresi dapat diperoleh pertumbuhan tiap kendaraan untuk tiap tahun dengan rumus:

X=Y 1−Y 0

Y 0 ......................................................Pers (2.28)

4. Dengan jumlah hasil dari hitungan persamaan pertumbuhan lalu lintas

pada tiap kendaraan untuk masing-masing tahun dapat diperoleh pertumbuhan lalu lintas (i), dengan menggunakan rumus, hasil dari rata-rata pertumbuhan lalu lintas (i)

5. i=

∑ X

n ...........................Pers. (2.29)6. Diubah kedalam bentuk persen (%).7. F = P x (1 + i )n ..................Pers. (2.30)

Dimana :F = prediksi lalu lintasP = LHRT tahun 2010i = pertumbuhan lalu lintasn = umur rencana

Perhitungan Angka Ekivalen (E)Sumbu Tunggal =

[ beban sumbu tunggal (kg )8160 ]

4

......................................................pers (2.31)

Sumbu Ganda = 0,086

[ beban sumbu tunggal (kg )8160 ]

4

......................................................pers (2.32) Lintas Ekivalen

Salah satu penyebab kerusakan pada jalan adalah repetisi dari lintasan kendaraan. Oleh karena itu perlu ditentukan berapa jumlah repetisi beban kendaraan yang memakai jalan. Repetisi beban dinyatakan dalam lintasan sumbu standar suatu lintas ekivalen, yang dibedakan:

Lintas Ekivalen Umur Rencana (LEP)

LEP=∑j−1

n

LHR j x Ci x E j

.............................................pers (2.33)

Lintas Ekivalen Akhir (LEA)

LEA=∑j−1

n

LHR j x (1+i )HR x C i x E j

...............................................pers (2.34)

Lintas Ekivalen Tengah (LET)........pers (2.35)

Lintas Ekivalen Rencana (LER)

X=Y 5−Y 4

Y 4

LET =LEP+LEA2


LEA=LET x FP ................pers (2.36)

FP= LR10 .......................pers (2.37)

FP = faktor penyesuaian

c. Koefisien Distribusi Kendaraan (C) pada Jalur RencanaJalur rencana merupakan salah satu jalur dari suatu ruas jalan yang menampung lalu lintas. Koefisien distribusi kendaraan (C) merupakan persentase kendaraan berat maupun ringan yang melewati jalur rencana

d. Angka Ekivalen (E) KendaraanPengaruh lalu lintas terhadap perkerasan dihitung dengan menkonversikan beban lalu lintas rencana ke dalam beban as ekivalen (8160ka/18000 lbs) berdasarkan beban as tunggal maupun ganda. Lalu lintas rencana didasarkan atas jumlah as ekivalen selama umur rencana. Nilai E masing masing golongan beban as untuk setiap kendaraan telah ditentukan.

e. Faktor Regional (FR)Merupakan koreksi sehubungan dengan adanya perbandingan antara pedoman dengan adanya hasil percobaan AASHTO road test pada kondisi tertentu dengan kondisi lapangan, seperti: Keadaan lapangan dan lalu lintas

yang dapat mempengaruhi pembe-banan pada perkerasan.

Iklim yang mencakup curah hujan rata-rata per tahun.

f. Indeks Permukaan (IP)Merupakan nilai kerataan/ kehalusan serta kekokohan perkerasan yang berhubungan dengan tingkat pelayanan bagi lalu lintas yang lewat.

Nilai IP didasarkan pada kondisi seperti berikut:IP = 1,0 : permukaan perkerasan dalam keadaan rusak berat sehingga sangat mengganggu lalu lintas.

IP = 1,5 : tingkat pelayanan terendah yang masih memungkinkan (jalan tidak terputus).IP = 2,0 : tingkat pelayanan terendah bagi perkerasan yang masih mantapIP = 2,5 : permukaan pekerasan masih cukup baik dan stabil.

g. Koefisien Kekuatan Relatif (a) BahanHal yang cukup penting dalam perencanaan jalan adalah pemilihan jenis perkerasan yang didasarkan pada: Material yang tersedia Dana yang tersedia Tenaga kerja dengan peralatan

yang tersedia Serta fungsi jalan

h. Nilai Daya Dukung Tanah

Gambar 2.7 Grafik Korelasi CBR dan DDT

i. Indeks Tebal Perkerasan (ITP)Dinyatakan dengan rumus:

ITP = a1D1

ITP1 = a1D1 + a2D2

ITP = a1D1 + a2D2 + a3D3

...............................................pers (2.38)Dimana:a = nilai koefisien relatif bahan perkerasanD = besaran dari tebal masing-masing lapis perkerasan.

METODOLOGI PERENCANAANDasar-Dasar PerencanaanPersiapan


Langkah awal dalam menyiapkan objek studi adalah mengadakan survei ke lapangan untuk mengetahui kondisi fisik objek maupun survei data ke kantor Departeman Pekerjaan Umum Sidoarjo dan Dinas Pengairan Bunder Gresik.

Analisa dataData sekunder yang telah diperoleh antara lain :- Data lalu lintas- Data tanah- Data curah hujan- Peta topografi

Selanjutnya data-data di atas akan dianalisa sesuai dengan pedoman perencanaan jalan.

Perencanaan jalanBerdasarkan hasil analisa terhadap data

yang ada maka dilakukan perhitungan terhadap:- Kebutuhan kekuatan geotekstil untuk

meningkatkan daya dukung tanah.- Menghitung tebal lapis perkerasan un-

tuk pelebaran jalan baru dan overlay- Perhitungan alinyemen vertikal dan ho-

risontal- Mencari dimensi saluran.

HASIL DAN PEMBAHASANData Lalu Lintas Harian (LHR)

Data volume lalu lintas harian rata-rata selama 3 tahun (kend/24 jam), dari tahun 2008 sampai tahun 2010, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 4.1 di bawah ini, digunakan persamaan regresi untuk mengetahui angka pertumbuhan lalu lintas untuk masing-masing jenis kendaraan.

Untuk menjamin keakuratan hasil pertumbuhan lalu lintas, maka digunakan program Microsoft Excel. Rumus yang digunakan dalam perhitungan pertumbuhan lalu lintas adalah rumus yang terdapat pada hasil regresi pertumbuhan lalu lintas.

Dari hasil regresi pertumbuhan lalu lintas untuk masing-masing jenis kendaraan pada jalan arteri Gesik – Lamongan maka dapat dihasilkan prediksi pertumbuhan lalu lintas tahun 2011 – 2020 untuk masing- masing golongan jenis kendaraan. Sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 4.1, dengan menggunakan Persamaan (2.30),

contoh perhitungan pertumbuhan lalu lintas di tahun 2015 (5 tahun) dengan i pertumbuhan lalu lintas untuk masing-masing golongan jenis kendaraan :

- LHR tahun 2015 (5 tahun) :1. Sepeda motor = 10851 (1+0,19)5 =

258942. Sedan, jeep, Stw= 7667 (1+0,05)5 =

97853. Oplet, pick-up= 9289 (1+0,07)5 =

139404. Mikrotruk = 6274 (1+0,04)5 =

76335. Bus kecil = 375 (1+0,04)5 =

4566. Bus besar = 139 (1+0,08)5 =

2047. Truk 2 as = 2995 (1+0,09)5 =

46088. Truk 3 as = 973 (1+0,04)5 =

11849. Truk gandeng/ trailer= 369 (1+0,33)5

= 153610. Truk semi trailer= 645 (1+0,20)5 =

1605


Tabel 4.1 Rekapitulasi Prediksi Pertumbuhan Lalu-Lintas

Sumber : Hasil Analisa Perhitungan

Tahun

J e n i s K e n d a r a a nSepeda Motor

Sedan, Jeep, Stw

Oplet, pick-up

MikrotrukBus

KecilBus

BesarTruk 2 As Truk 3 As

Truk Gandeng

Truk Semi Trailer

(MC) (LV) (LV) (LV) (MHV) (LB) (LT) (LT) (LT) (LT)

i 19% 5% 7% 4% 4% 8% 9% 4% 33% 20%

2010 10851 7667 9289 6274 375 139 2995 973 369 645

Perhitungan Prediksi Pertumbuhan Lalu Lintas Gresik - Lamongan : F = P x (1 + i )ⁿ

2011 12913 8050 9939 6525 390 150 3265 1012 491 774

2012 15366 8453 10635 6786 406 162 3558 1052 653 929

2013 18286 8876 11379 7057 422 175 3879 1094 868 1115

2014 21760 9319 12176 7340 439 189 4228 1138 1155 1337

2015 25894 9785 13028 7633 456 204 4608 1184 1536 1605

2016 30814 10275 13940 7939 474 221 5023 1231 2042 1926

2017 36669 10788 14916 8256 493 238 5475 1280 2716 2311

2018 43636 11328 15960 8586 513 257 5968 1332 3613 2773

2019 51927 11894 17077 8930 534 278 6505 1385 4805 33282020 61793 12489 18273 9287 555 300 7090 1440 6391 3994

CBR

(%)

1,44

CBR segmen = 1,44


Data TanahData CBR Tanah

Berdasarkan hasil tes di lapangan dan di laboratorium, maka didapatkan nilai CBR sebagai berikut :1,53; 1,33; 1,47; 1,53; 1,77; 1,77; 2,14

Tabel 4.2 Hasil test CBR Laboratorium

CBRJumlah yang Sama Persen(%) yang Sama

Atau Lebih Besar Atau Lebih Besar

1,33 7 7/7 x 100% = 100%

1,47 6 6/7 x 100% = 85,7 %

1,53 5 5/7 x 100% = 71,4 %

1,77 3 3/7 x 100% = 42,85 %

2,14 1 1/7 x 100% = 14,28%

Sumber : Data Tanah Dinas Pekerjaan Umum Balai Besar Sidoarjo.

Nilai CBR segmen adalah nilai pada keadaan 90% sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut ini :

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.20

20

40

60

80

100

120

100%

85,7%

71,4%

42,85%

14,28%

Gambar 4.1 CBR Rata-rata Cara Grafis

Perhitungan Kebutuhan Geotekstil untuk Timbunan

Untuk menghitung kebutuhan kuat tarik geotekstil yang dihamparkan di atas tanah lunak dalam usaha meningkatkan daya dukungnya untuk menahan beban dari atas, maka perlu ditinjau 3 stabilitas timbunan, yaitu :a. Keruntuhan kapasitas dukung tanah.b. Stabilitas internal (internal stability).c. Stabilitas tanah pondasi ( foundation

stability).

a. Stabilitas Terhadap Keruntuhan Kapasitas Dukung Tanah.Persamaan kapasitas dukung tanah dengan tebal lapisan lunak terbatas, digunakan Persamaan (2.2) :

qu = cuNc

lebar rata-rata timbunan : B’ = 3,5 + 2,2 = 5,7 mUntuk B/h = 5,7/5 = 1,14 < 1,49dari Persamaan (2.4) didapat Nc = 5,14 ,maka :

qu = cuNc

= 12,6 x 5,14= 64,76 kN/m2

Untuk tinggi timbunan H = 0,75 m, maka tekanan dasar timbunan + perkerasan jalan ke tanah lempung :

(Hγ t ) + q = (0,75 x 20)+3,3= 18,3 kN/m2

Faktor aman terhadap keruntuhan tanah (Tabel 2.1):SF = 64,76/ 18,3 = 3,5 > 1,50 (memenuhi

syarat)

b. Stabilitas internal (internal stability).Gaya tarik yang bekerja pada permukaan atas tulangan (T1) diasumsikan sama dengan tekanan tanah aktif di belakang bidang AB (Gambar 4.13), maka digunakan Persamaan (2.6) :

T 1=Pa 1=0,5 H 2γK a

Ka = tg2 (45-ϕ /2)

= tg2 (45 -

272 )

= 0,37

T 1=Pa 1=0,5 q H 2γK a

= 0,5 . 3,3 . 1,102 . 20 . 0,37

= 14,77 kN/m

Jadi kebutuhan kuat tarik geotekstil sama

dengan T1 =Pa 1 = 14,77 kN/m

1. Faktor aman terhadap penggelinciran lereng terhadap tulangan geotekstil (Gambar 4.13a) menggunakan Persamaan (2.7) :

90


SF=Pg

Pa1

=L (0,5 H γ ) tg δ

0,5 K a H2 γ= L tgδ

Ka H

=2,2 . (0,8 x tg 27 ° )

0 , 37 . 1 ,10

= 1,51 > 1,50 (memenuhi syarat)

2. Faktor aman terhadap tulangan putus

oleh tarikan dan timbunan menggelincir

pada tanah pondasi (Gambar 4.13b)

menggunakan persamaan (2.8) :

SF=2( L ca+T1 )

K a γ H2

=2 . ( 2,2 . 10 + 14 ,77 )

0 ,37 . 20 . 1 ,102


c. Stabilitas tanah pondasi ( foundation stability).

Untuk menghitung stabilitas pondasi cek terhadap adanya perasan lateral menggunakan Persamaan (2.11) dan Persamaan (2.12) :Tekanan tanah aktif :

Pa = Pw + Pa1 + Pqa

¿ 12

γ w h2+ 12

γ ' h2 Ka−2cu h√K a+qs 1h Ka

¿ 12

.9,81.1,12+ 12

6,49 . 1,12 . 0,37−2 .12,6 .1,1√0,37+2 .20 . 0,37

= 5,93 + 1,45 – 16,86 + 14,8= 5,32 kN/m

Tekanan tanah pasif :

Pp = Pw + Pp1 + Pqp

¿ 12

γ w h2+ 12

γ ' h2 K p+2 cuh√ K p+qs 2 hK p

¿ 12

.9,81 .1,12+ 12

.6,49 .1,12 .2,66+2 .12,6 .1,1√2,66+0

= 5,93 + 10,44 + 45,20 + 0= 61,57 kN/mUntuk mengecek adanya perasan lateral (lateral squeezing ), maka digunakan Persamaan (2.15) :

Pp + 2cu . L > Pa61,57 + 2 . 12,6 . 2,2 = 117,01 > Pa = 5,32 kN/m (jadi, tidak terjadi perasan lateral tanah pondasi)

Faktor aman terhadap perasan lateral (Persamaan 2.9) :

SF=2 cu

γ h tg β+

4 ,14 cu

Hγ

= 2 . 12 , 620 . 5 . tg14 °

+ 4 ,14 . 12 , 61 , 10 . 20

= 4 , 10 > 1, 50 (memenuhi syarat )

Gaya tarik yang bekerja pada tulangan geotekstil (Persamaan 2.16) :

T2 = cuL= 12,6 . 1,5= 18,9 kN/m

karena geotekstil harus menahan sebaran lateral timbunan dan gerakan tanah pondasi, maka gaya tarik yang bekerja pada geotekstil digunakan Persamaan 2.18 :

Ttotal = T1 + T2

= 14,77 + 18,9 = 33,67 kN/m

Untuk kuat tarik ultimit geotekstil digunakan Persamaan (2.19) :

T total=T u( 1RF ID x RFCR x RF D

)Tu = (1,1 x 2 x 1,1) = 2,4 x 33,67 = 81,48 kN/m

Jadi, dibutuhkan kuat tarik ultimit geotekstil minimum : Tu = 81,48 kN/mBerdasarkan tinjauan geotekstil terhadap 3 stabilitas timbunan didapatkan kuat tarik ultimit geotekstil sebesar 81,48 kN/m, jadi dipakai geotekstil anyaman dengan spesifikasi sebagai berikut : Tipe geotekstil :Polypropylene Woven Geotextiles Jenis geotekstil : UW – 200Berat : 200 g/m2


Warna : BlackKuat tarik : 42 kN/mKuat tarik serobot : 1600 NJadi untuk kebutuhan kuat tarik 81,48 kN/m, digunakan 3 lapis geotekstil tipe UW-200 dengan kuat tarik 42 kN/m per lapis

Dengan syarat faktor keamanan minimal atau lebih besar dari 1,4SF ≥ 1,4 (PT.Teknindo Geosistem Unggul), maka :

Sehingga , SF =

(3 x kuat tarik bahan)Kuat tarik kebutuhan

=

3 x 42 kN /m81 , 48 kN /m


Jadi geotekstil jenis UW-200 dengan kuat tarik 42 kN/m sudah memenuhi syarat. Catatan : Tulangan geotekstil yang dipasang di dasar timbunan yang digunakan lebih dari satu lapis, maka di antara tulangan geotekstil harus diurug lapisan material granuler setebal 20 – 30 cm, atau lapisan-lapisan geotekstil harus secara mekanik dihubungkan satu dengan yang lain (dijahit).

KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan

Perencanaan perkerasan jalan di atas tanah lunak yang menggunakan perkerasan lentur (flexible pavement) dan geotekstil sebagai perkuatan untuk ruas jalan Gresik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 pada tugas akhir ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Kebutuhan kuat tarik geotekstil pada perencaanaan jalan di Gresik-Lamon-gan adalah 3 lapis geotekstil polypropy-lene woven UW-200 (anyaman) dengan kuat tarik ijin 42 kN/m. Total kebu-tuhan kuat tarik geotekstil dari hasil perhitungan 3 stabilitas timbunan sebe-sar 81,48 kN/m, maka geotekstil jenis polypropylene woven UW-200 sudah memenuhi kebutuhan yang diperlukan. Pelaksanaan pemasangan di lapangan adalah sebagai berikut :

- Pemasangan geotekstil ini dihamparkan di atas tanah dasar yang sudah di-ratakan di sepanjang pelebaran jalan yang sudah direncanakan, karena digu-nakan 3 lapis geotekstil UW-200, dalam pelaksanaannya geotekstil dijahit dengan bentuk pelipit/ jahitan tipe “J” dengan nilai efisiensi 0,50 – 0,75% dan keketatan tanah terjamin.

2. Tebal lapisan jalan baru pada ruas jalan Gresik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 direncanakan pelebaran jalan dengan lebar 3,5 m pada tiap jalur un-tuk umur rencana 10 tahun, dengan tebal masing-masing perkerasan seba-gai berikut :a. Lapis permukaan (LASTON MS

744)b. Lapis pondasi atas (batu pecah ke-

las A)c. Lapis pondasi (bawah sirtu kelas

A)d. Lapis timbunan tanah kepasiran

50 cm3. Tebal lapis tambahan (overlay) pada

perkerasan lama jalan Gresik – Lamon-gan Sta 27+250 – 32+550 adalah 13 cm menggunakan lapis permukaan LAS-TON MS 744 untuk umur rencana 10 tahun.

4. Kebutuhan alinyemen horisontal dan vertikal pada Sta 30+125 ruas jalan Gresik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 adalah sebagai berikut :a. Dari penampang memanjang jalan

direncanakan alinyemen horisontal memakai lengkung peralihan Spi-ral-Circle-Spiral (S-C-S) dengan e = 5,9% , Ls = 70 m dan landai re-latif = 0,0079.

b. Dari perhitungan untuk alinyemen vertikal didapatkan panjang lengkung vertikal = 48 m dan Ev = 0,01 m, yang berarti kondisi medan tersebut adalah datar.

5. Kebutuhan dimensi saluran drainase dan gorong-gorong pada ruas jalan Gre-sik – Lamongan Sta 27+250 – 32+550 adalah sebagai berikut :a. Pada perencanaan saluran tepi

jalan untuk penampang basah dibuat tipe trapesium. Dari hasil


perhitungan diketahui debit saluran (Q) = 2,55 m3/det, maka dipakai kemiringan talud 1 : 1,5, didap-atkan kedalaman saluran (h) = 1,50 m, lebar saluran = 1,20 m.

b. Pada perencanaan gorong-gorong di Sta 28+600 didapatkan debit air gorong-gorong (Q) = 0,105 m3/det, diameter (D) = 0,57 m, ketebalan pipa gorong-gorong (t) = 0,07 m, tinggi muka air gorong-gorong (h) = 0,45 m.

Saran

Dari hasil perencanaan dan kesimpulan di atas, maka saran yang bisa disampaikan adalah, untuk penulisan tugas akhir berikutnya dapat dilakukan penelitian tentang kondisi tanah pada perencanaan jalan di atas tanah lunak, salah satunya dapat dilakukan pemampatan tanah (compacted soil) terlebih dahulu dengan material baru, dengan tujuan untuk meningkatkan daya dukung tanah dan bagaimana metode yang tepat digunakan untuk memperbaiki tanah tersebut, sehingga perencanaan umur jalan sesuai dengan yang direncanakan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1987, Petunjuk Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya Dengan Metode Analisa Komponen, Direktorat Jenderal Bina Marga, SK B1.2.3.1.6, Jakarta.

Braja M. Das, Noor Endah, Indra Surya B. Muktar., 1988, Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis, Jilid 1 dan 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Dewan Standarisasi Nasional – DSN (SNI 03-3424-1994), Tata Cara Perencanaan Drainase Permukaan Jalan, Yayasan

Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.

Direktorat Jenderal Bina Marga, Bipran, 1970, Peraturan Perencanaan Geometrik Jalan Raya, No. 13/1970

Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan., 1983, Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, Yayasan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.

Hardiyatmo, Hary Christady., 2008, Geosintetik untuk Rekayasa Jalan Raya, Edisi Pertama, Penerbit Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

L. D. Wesley, 1977, Mekanika Tanah, Cetakan ke IV, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta Selatan .

Saodang, Hamirhan, 2010, Konstruksi Jalan Raya, Buku 1 Geometrik Jalan, Cetakan II, Penerbit Nova, Bandung.

Sasmito, Machmud Ranu., 2010, Perencanaan Peningkatan Jalan Sidoarjo-Krian Sta 6+650 – 12+100 Dengan Metoda Perkerasan Lentur Dan Perkuatan Geotekstil, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil, (tidak dipublikasikan).

Sudarmawan, Andrik, 2001, Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Di Atas Tanah Lunak Yang Diberi Perkuatan Geotekstil, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Tugas Akhir Program Studi


Teknik Sipil, (tidak dipublikasikan).

Sukirman, S, 1994, Dasar-dasar Perencanaan Geometrik Jalan, Edisi Pertama, Penerbit Nova, Bandung.

Sukirman, S, 1995, Perkerasan Lentur Jalan Raya, Edisi Pertama, Penerbit Nova, Bandung.

jurnal tugas akhir

Documents