modul-pkp1-perencanaan tebal perkerasan aashto

8/12/2019 Modul-pkp1-Perencanaan Tebal Perkerasan Aashto

1/100


2/100

a. mahasiswa dapat mengidentifikasi (identify) struktur

perkerasan lentur;

b. mahasiswa dapat menjelaskan (explain) parameter-

parameter untuk perencanaan tebal lapis perkerasan lentur

dan pelapisan ulang;

c. mahasiswa dapat merencanakan (design) tebal lapis

perkerasan lentur dan pelapisan ulang..

LEARNING OUTCOME


3/100

STRUKTUR PERKERASAN LENTUR


4/100



5/100



6/100

1. Metoda empiris

Metoda yang pada dasarnya dikembangkan

berdasarkan pengalaman dan penelitian darijalan-jalan yang dibuat khusus untuk

penelitian atau dari jalan yang sudah ada,

contoh AASHTO 1993, NAASRA, Road Note29/ 31

METODA PERENCANAAN


7/100


8/100

3. Metoda mekanis empiris

Merupakan metoda yang

menggabungkan kedua metodasebelumnya, metoda empiris dan

metoda mekanis, contoh AASHTO 2002.

METODA PERENCANAAN


9/100

AASHTO dan The Asphalt Institute

(Amerika),

Road Note (Inggris),

NAASRA (Australia) dan

Bina Marga (Indonesia).

METODA PERENCANAAN


10/100

Metode empiris AASHTO (AASHTO, 1993),

berdasarkan AASHO Test pada akhir tahun

1950, adalah metode perencanaan perkerasanyang paling banyak digunakan saat ini.

Persamaan desain AASTHO adalah hubungan

regresi antara jumlah siklus beban, kapasitasstruktural perkerasan, dan kinerja, diukur dari

sisi tingkat serviceability/ pelayanan.

METODA AASHTO 1993


11/100

Konsep serviceability diperkenalkan

dalam metode AASHTO sebagai ukuran

tidak langsung dari kualitas pelayananperkerasan.

Indeks serviceability didasarkan pada

kerusakan (distreeses) permukaan yang

umumnya ditemukan pada perkerasan

METODA AASHTO 1993


12/100

AASHTO DESIGN GUIDE EVOLUTION


13/100

AASHO Road Test

AASHTO Design Guide

1 set material

1,1 juta beban repetisiStruktur seksi terbatas

1 iklim / 2 tahun

50+ juta beban repetisi

Semua iklim selama 20

40 tahun

Bermacam-macan struktur/disain rehab

Baru dan bermacam-macam material

AASHTO DESIGN GUIDE EVOLUTION


14/100

AASHO ROAD TEST

Construction: August 1956 - September 1958

Test Traffic: October 1958 - November 1960

Special Studies: Spring and early summer 1961


15/100

TEST LOOPS


16/100

FLEXIBLE MATERIALS

HMA Dense-graded 85-100 pen asphalt

Base Course Crushed limestone 10% passing No. 200 Average CBR = 107.7

Subbase Course

Sand/gravel mixture 6.5% passing No. 200 CBR = 2851

Subgrade

A-6 soil (silt/clay)

82% passing No.

200

Average CBR = 2.9

Optimum wc = 13%


17/100

FLEXIBLE SECTIONS

HMA

1 to 6 inches thick

Base Course

0 to 9 inches thick

Subbase Course

0 to 16 inches thick

Thickest section

6 inches HMA

9 inches base

16 inches subbase Used for heavy loads

2.6 to 3.6 PSI at test end

Thinnest section 1 inch HMA

Used for light loads

8 to 25 ESALs to failure


18/100

FLEXIBLE PERFORMANCE

Majority failed

Even thickest sections sustained appreciable

damage

Most failed during spring thaw

Frost action was a major contributor

Thicker base & subbase helped to mitigate frost

action


19/100

METODA AASHTO 2002

1. Metode AASHTO 2002 termasuk metode

empirik mekanistik merupakan perpaduan

dari metode empirik dan mekanistik.2. Dengan metode ini faktor faktor empiris

masih diperhitungkan tetapi juga

disesuaikan dengan persamaan dasarmetode mekanistik.


20/100

Selesai

Menghitung

D1,D2,D3

W18Desain W18Trafic

Persamaan AASHTO

W18 Desain

Mulai

Parameter Desain

INPUT DATA :

Data Lalu lintas,

Golongan Kendaraan

DD, DL, n, g,, ZR, Pt

Po, PSI , So, Keff, Cd,

Mr, ai, m

Asumsi SN (faktor

tebal perkerasan)

Faktor ESAL

W18 Trafic

Lalu lintas

Rencana (18)

HASIL PERANCANGAN

Gambar Tebal Perkerasan

Lentur

Tidak

Ya

PROSEDUR PERENCANAAN


21/100

a. Gambar 1 memperlihatkan nomogram untuk menentukanStruktural number rencana yang diperlukan.

b. Nomogram tersebut dapat dipergunakan apabila dipenuhikondisi-kondisi berikut ini:

1. Perkiraan lalu-lintas masa datang (W18) adalah padaakhir umur rencana,

2. Reliability (R).

3. Overall standard deviation (S0),

4. Modulus resilien efektif (effective resilient modulus)material tanah dasar (MR),

5. Design serviceability loss (PSI= IP0IPt).



22/100

c. Perhitungan perencanaan tebal perkerasan dalam

pedoman ini didasarkan pada kekuatan relatif masing-

masing lapisan perkerasan, dengan rumus sebagai

berikut :ITP = a1D1+ a2D2+ a3D3

Dimana:

a1, a2, a3=Koefisien kekuatan relatif bahan perkerasan

D1, D2,D3=Tebal masing-masing lapis perkerasan (cm)



23/100

d. Jika kualitas drainase dipertimbangkan, maka

persamaan di atas dimodifikasi menjadi :

ITP = a1

D1

+ a2

D2

m2

+ a3

D3

m3

Dimana :

a1, a2, a3=Koefisien kekuatan relatif bahan

perkerasan (berdasarkan besaran mekanistik)D1, D2, D3=Tebal masing-masing lapis perkerasan

m2, m3=Koefisien drainase



24/100

e. Angka 1, 2, dan 3, masing-masing untuk

lapis permukaan, lapis pondasi, dan

lapis pondasi bawah.f. Selain menggunakan Gambar 1, ITP

juga dapat dihitung dengan

menggunakan rumus berikut ini.



25/100

FORMULA


26/100

NOMOGRAM

1

23

4

5

Gambar 1: Nomogram


27/100

Data untuk perencanaan tebal perkerasan lenturantara lain adalah sebagai berikut:

1. CBR tanah dasar

a. Data CBR tanah dasar didapatkan dari hasil ujiDCP (Dynamic Cone Penetrometer).

b. Data CBR dianalisa dengan metode grafis

untuk mendapatkan nilai CBR rencana.c. Nilai CBR rencana adalah nilai persentase

kumulatif 90%.

DATA PERENCANAAN


28/100

d. Nilai CBR diurutkan dari nilai terendah ke

nilai tertinggi dan dihitung nilai CBR yang

sama atau lebih besar.e. Setelah itu, dihitung nilai persentase CBR

kumulatif yang sama atau lebih besar.

f. Nilai CBR yang telah dianalisa tersebutdapat dilihat pada Tabel 1.

DATA PERENCANAAN


29/100

Tabel 1. Nilai CBR kumulatif ruas Km. 35Pulang Pisau

DATA PERENCANAAN


30/100

g. Tabel 1 dibuat grafik antara nilai % CBR

kumulatif dengan nilai CBR yang sudah

diurutkan dan dicari nilai CBR kumulatif 90%-

nya.

h. Nilai CBR tersebut digunakan sebagai nilai

CBR rencana untuk perencanaan perkerasan

lentur.

i. Grafik hubungan antara nilai CBR dan % CBR

kumulatif dapat dilihat pada Gambar 2.

DATA PERENCANAAN


31/100

Gambar 2. Grafik hubungan antara CBR tanah dasar dan% CBR kumulatif

DATA PERENCANAAN


32/100

j. Berdasarkan Gambar 2 didapat nilai CBR pada

percentile 90% sekitar 3,25%.

k. Dengan demikian nilai CBR rencana ditetapkan

sebesar 3,25%.

DATA PERENCANAAN


33/100


34/100

Tabel 2. Kelompok jenis kendaraan dalam perhitungan lalulintas

DATA PERENCANAAN


35/100

DATA PERENCANAAN


36/100

b. Besarnya Gross Vehicle Weight (GVW) menggunakanspesifikasi kendaraan yang beredar dipasaran.

c. Data lalu lintas dicatat pada tahun 2007 dalam 2 arah

(Km. 35Pulang Pisau dan Pulang PisauKm.35).d. Faktor pertumbuhan lalulintas ditetapkan sebesar

6,5% untuk semua jenis kendaraan dan tidak berubahselama umur perkerasan.

e. Jalan direncanakan untuk dibuka pada tahun 2011maka proyeksi data lalu lintas diproyeksikan denganperhitungan sebagai berikut.

DATA PERENCANAAN


37/100

0=(1+)

2011=2007(1+)

2011=826(1+6,5%)4=1.063

dengan:LHR0= lalulintas harian ratarata pada awal umur rencana

LHR = lalulintas harian ratarata saat pengambilan data

i = faktor pertumbuhan lalulintas selama masa pelaksanaan (%)

n = jumlah tahun, sejak pengambilan data sampai dengan awalpelakasanaan

DATA PERENCANAAN


38/100

f. Data lalulintas yang diperlukan perencanaan tebal

lapis perkerasan ditunjukan pada Tabel 3.

Tabel 3. Data lalulintas Km.35Pulang Pisau tahun 2007.

DATA PERENCANAAN


39/100

1. Besarnya pertumbuhan lalulintas

telah ditetapkan sebesar 6,5 %

untuk semua jenis kendaraanselama umur rencana.

2. Pertumbuhan lalulintas dihitungdengan persamaan:

FAKTOR PERTUMBUHAN


40/100

dengan:

g = persentase pertumbuhan lalulintas (%)

n = umur rencana (tahun)

FAKTOR PERTUMBUHAN


41/100

1. Tingkat pelayanan dibagi menjadi dua yaitu tingkat

pelayanan awal (pi) dan tingkat pelayanan akhir

(pt).

2. Tingkat pelayanan awal berdasar AASHTO

diharuskan sama atau lebih dari 4,0.

3. Nilai tingkat pelayanan awal (pi) yang

direkomendasikan oleh AASHTO Road Testadalah 4,2.

TINGKAT PELAYANAN


42/100

4. Angka PSI diperoleh dari pengukurankekasaran (roughness), dan pengukurankerusakan (distress) seperti retak retak,

amblas, alur, dan tipe kerusakan lain selamamasa pelayanan.

5. Angka PSI pada akhir umur rencana adalah

angka yang masih dapat diterima sebelumdilakukannya pelapisan ulang (overlay).

TINGKAT PELAYANAN


43/100

6. Angka antara 2,5 atau 3,0 adalah yang

disarankan untuk digunakan pada jalan kelas

tinggi, sedangkan angka 2,0 untuk jalan

kelas rendah.

7. Tetapi apabila pertimbangan ekonomi

menjadi faktor yang berpengaruh, maka nilaipt

= 1,5 dapat digunakan.

TINGKAT PELAYANAN


44/100

8. Salah satu kriteria untuk menentukan

tingkat pelayanan terendah pada akhir

umur rencana (pt) dapat didasarkan darivolume lalulintas.

9. Nilai pt berdasar volume lalu lintas

ditunjukan Tabel 1.

TINGKAT PELAYANAN


45/100

Tabel 1. Indeks pelayanan akhir berdasar volume lalu lintas

TINGKAT PELAYANAN


46/100

10. Nilai indeks pelayanan akhir (pt) ditetapkan berdasar

volume lalulintas ADT = 2012 sebesar 2,0 (Tabel 16).

11. Selanjutnya PSI dapat dihitung dengan perhitungan

sebagai berikut: =

=4,22,0=2,2

dengan:

pi= Indeks pelayanan pada awal umur rencana

pt= Indeks pelayanan pada akhir umur rencana

TINGKAT PELAYANAN


47/100


48/100

1. AASHTO menghitung angka ekivalen (Ex)

sebagai perbandingan umur perkerasan

akibat beban lalu lintas standar (18 kips)

terhadap umur perkerasan akibat beban lalu

lintas non standar (x kips), dan besarnya

tergantung dari jenis sumbu, indekspelayanan akhir (pt), serta besarnya angka

structural number.

FAKTOR ESAL


49/100


50/100

4. Untuk menentukan Faktor ESA, nilai G dihitung

dengan nilai ptyang telah ditentukan sebelumnya

yaitu sebesar 2.

5. Nilai G dapat dilihat pada perhitungan berikut:

FAKTOR ESAL


51/100

dengan:

G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayanan

pt= indeks pelayanan (serviceability index) akhir(pt)

6. Fungsi desain dan variasi beban sumbu kendaraanyang menyatakan jumlah perkiraan banyaknya sumbukendaraan yang akan diperlukan sehingga permukaanperkerasan mencapai tingkat pelayanan = 1,5dinyatakan sebagai .

FAKTOR ESAL


52/100

7. Nilai SN yang telah disesuaikan dengan hasil

perhitungan adalah 3,65181.

8. Nilai SN digunakan untuk menghitung x

dan18.

Contoh perhitungan x dengan SN 3,65181

untuk kendaraan golongan 2 & 3 yangmemiliki berat sumbu depan 2,2046 kips:

FAKTOR ESAL


53/100

dengan:

= faktor desain dan variasi beban sumbu

SN = structural number

Lx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)

L18= beban sumbu standar (18 kips)L 2= notasi konfigurasi sumbu

1 = sumbu tunggal, 2 = sumbu ganda dan 3 = sumbu tripel

FAKTOR ESAL


54/100


55/100

Sebagai contoh perhitungan Wx/W18untuk kendaraan

golongan 2 & 3 adalah sebagai berikut:

FAKTOR ESAL


56/100

dengan:

W = ekivalen beban sumbu standar (W= 18.000 lbs (80kN))

G = faktor perbandingan kehilangan tingkat pelayananLx= beban sumbu yang akan dievaluasi (kips)

L18= beban sumbu standar (18 kips)

L 2

= notasi konfigurasi sumbu1 = sumbu tunggal, 2 = sumbu ganda dan 3 = sumbu

tripel

FAKTOR ESAL


57/100


58/100

TUGAS 1:Hitung LEF sumbu depan untuk

golongan jenis kendaraan lainnya

FAKTOR ESAL


59/100

10. Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF)

untuk sumbu depan dapat dilihat pada

Tabel 2.11. Dan untuk sumbu belakang dapat

dilihat pada Tabel 3.

FAKTOR ESAL


60/100

Tabel 2 Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu depan

FAKTOR ESAL


61/100


62/100

Tabel 3. Hasil perhitungan faktor ESAL (LEF) sumbu belakang

FAKTOR ESAL


63/100


64/100

Tabel 4. Hasil perhitungan total faktor ESAL (LEF)

FAKTOR ESAL


65/100

1. LHR pada awal jalan dibuka yaitu LHR tahun 2011.

2. Lalulintas rencana dikali dengan faktor ESAL total

untuk mendapatkan lalulintas rencana dalam ESAL.

Contoh perhitungan:

=365

=1.06313,5365=5233903=

=52339030,000507=2655,881

LALU LINTAS RENCANA ESAL


66/100

3. Hasil dari perhitungan total lalulintas rencana

ESAL dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Hasil perhitungan lalulintas rencana ESAL



67/100


68/100

Tabel 6. Distribusi kendaraan berdasarkan jumlah lajur



69/100

8. Faktor distribusi arah ditetapkan sebesar 0,5 danfaktor distribusi lajur sebesar 1 untuk mendapatkanlalulintas rencana kumulatif (w18).

9. Perhitungannya adalah sebagai berikut:

dengan:

DD= faktor distribusi berdasarkan arahDL = faktor distribusi berdasarkan jumlah lajur

= nilai kumulatif prediksi ESAL



70/100

1. Reliabilitas adalah nilai probabilitas dari kemungkinantingkat pelayanan yang dipandang dari sudut pemakai

jalan.

2. Dapat juga diartikan sebagai cara menggabungkanbeberapa tingkat kepastian pada proses perencanaanuntuk memastikan bahwa berbagai alternatif rencanaakan bertahan pada periode analisa.

3. Tingkat reliabilitas yang disarankan untuk berbagaiklasifikasi jalan sesuai dengan fungsinya ditunjukanpada Tabel 7.

RELIABILITAS


71/100

Tabel 7. Tingkat reliabilitas berdasarkan fungsi jalan

RELIABILITAS


72/100

4. Tingkat reliabilitas berdasar pada nilai rencana

ESAL dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Tingkat reliabilitas berdasarkan nilai rencana ESAL

RELIABILITAS


73/100

5. Korelasi antara nilai deviasi standar normal (ZR)

dan reliabilitas (R) ditunjukan pada Tabel 9.Tabel 9. Deviasi standar normal (ZR) yang mewakili tingkat reliabilitas (R)

RELIABILITAS


74/100

6. Berdasarkan Tabel 7 untuk jalan kolektor pada

daerah rural, maka nilai reliabilitas berkisar antara

7595 %.

7. Dengan pendekatan nilai rencana ESAL antara898.726,2 sesuai Tabel 8 nilai reliabilitas dapat

ditetapkan sebesar 85 %.

8. Untuk nilai reliabilitas 85% sesuai pada Tabel 9maka nilai ZR

sebesar -1,037.

RELIABILITAS


75/100

1. Karakteristik mutu tanah dasar pada perencanaan

perkerasan lentur ditentukan oleh nilai resilient

modulus (MR).

2. Resilient Modulus adalah nilai hubungan dinamisantara tegangan dan regangan yang mempunyai

karakteristik nonlinear.

3. Dari hasil perhitungan kumulatif 90 % sebelumnya,didapat nilai CBR rencana sebesar 3,25%.

MODULUS RESILIENT TANAH DASAR


76/100

4. Heukelom and Klomp (1962) korelasi antara nilaiCBR Corps of Engineer dan nilai resilient modulus

(MR) dihitung seperti berikut:

()=1500

()=15003,25 = 4875

dengan:

MR= resilient modulus

CBR = california bearing ratio

MODULUS RESILIENT TANAH DASAR


77/100

1. SN yang sebelumnya digunakan untuk

menentukan faktor ESAL (LEF) dimasukan

pada persamaan dasar AASHTO untuk

menentukan SN rencana.

2. Apabila tidak memenuhi, maka nilai SN

ditentukan ulang dari SN yang digunakanuntuk menentukan faktor ESAL (LEF).

STRUCTURAL NUMBER RENCANA


78/100

3. Pembuktian nilai SN memenuhi persamaan dasarAASHTO dengan memasukan nilai dan asumsi

yang telah ditentukan sebelumnya adalah sebagai

berikut:



79/100

dengan:w18= perkiraan nilai kumulatif ekivalen beban kendaraan dari aplikasi

ESAL (Equivalent Single Axle Load)

Z R= deviasi normal yang mewakili nilai relialibilitas (R)

S0= gabungan kesalahan baku dari perkiraan beban lalulintas dankinerja suatu perkerasan jalan

SN = Structural number, Nilai korelasi total suatu tebal perkerasanyang dibutuhkan

PSI = selisih antara indeks pelayanan awal dan akhir

MR= resilient modulus (psi)Nilai SN 3,65181 memenuhi persamaan dasar AASHTO , makanilai tersebut dapat digunakan sebagai nilai SN rencana.



80/100

1. Menurut AASHTO 1993 nilai tebal minimum setiaplapis perkerasan ditunjukan Tabel 10.

Tabel 10. Tebal minimum lapis perkerasan

TEBAL LAPIS PERKERASAN

S S


81/100

2. Material yang digunakan oleh setiap lapisan antara lain adalahsebagai berikut:

a. Lapis permukaan menggunakan aspal beton (AC) 2000MPa dengan tebal minimum 3 sesuai Tabel 10 (Volumelalulintas ESAL 898726,2) dan koefisien kekuatan relatif 0,4

menurut Siegfried & Rosyidi (2007).b. Fondasi atas menggunakan bahan butiran (granular)

dengan CBR 70% (modulus sekitar 27500 psi) dengan tebalminimum 6 sesuai Tabel 10 (Volume lalulintas ESAL898726,2) dan ditetapkan memiliki nilai koefisien drainasi

(m2) 1,0 serta koefisien kekuatan relatif (a2) sebesar 0,13seperti ditunjukan pada plot nomogram pada Gambar 2.




82/100

Gambar 2. Hasil plot nomogram kekuatan relatif bahanbutiran untuk fondasi atas (a2)




83/100

c. Fondasi bawah menggunakan bahan

butiran (granular) dengan CBR 70%

(modulus sekitar 18500 psi) dan

ditetapkan memiliki nilai koefisien drainasi

(m3) 1,0 serta koefisien kekuatan relatif

(a3

) sebesar 0,13 seperti ditunjukan pada

plot nomogram pada Gambar 3.




84/100

Gambar 3. Hasil plot nomogram kekuatan relatif denganbahan butiran untuk fondasi bawah (a3)




85/100

3. Tebal lapis perkerasan ditetapkan sebesar4,330709(11 cm), fondasi atas 7,874016(20 cm)

dan fondasi bawah dihitung seperti berikut:

=1+2+3

=11+222+3333,65181=(0,44,330709)+(0,137,8740161)+(0,13 31)




86/100

dengan:SN = Structural number, Nilai korelasi total suatu tebal

perkerasan yang dibutuhkan

ai = koefisien kekuatan relatif lapis ke-i

Di = tebal lapis ke-i (inch)

mi = koefisien drainasi lapis ke-i

Besarnya nilai D3minimum adalah 6,891573 atau 17,5046 cm,

maka digunakan D3

sebesar 18 cm atau 7,086614kemudian SN perkerasan dihitung kembali seperti berikut:




87/100

=11+222+333

SN=(0,44,330709)+(0,137,8740161)+(0,137,0866141)

=1,732283+1,023622+0,92126=3,677165

Tebal masing masing lapis perkerasan dapat

diterima karena SN perkerasan lebih besar dari SN

rencana.

Tebal masingmasing lapisan perkerasan yaitu:




88/100

a. Lapis permukaan menggunakan bahan aspalbeton (AC) 2000 MPa dengan tebal 11 cm

(4,330709)dan koefisien kekuatan relatif 0,4.

b. Fondasi atas menggunakan bahan butiran(granular) dengan CBR 70 % (modulus sekitar

27500 psi) dengan tebal 20 cm (7,874016) dan

memiliki nilai koefisien drainase (m2) 1,0 sertakoefisien kekuatan relatif (a2) sebesar 0,13.




89/100

c. Fondasi bawah menggunakan bahan butiran(granular) dengan CBR 70% (modulus sekitar18500 psi) dengan tebal 18 cm (7,086614) dan

memiliki nilai koefisien drainase (m2) 1,0 sertakoefisien kekuatan relatif (a2) sebesar 0,13.

Gambar susunan tebal masing masing lapisanperkerasan dengan menggunakan metode AASHTOdapat dilihat pada Gambar 4.




90/100

Gambar 4 Susunan tebal lapis perkerasan denganmetode AASHTO


FAKTOR EKIVALEN BEBAN


91/100




92/100




93/100




94/100




95/100




96/100




97/100




98/100




99/100


SOAL


100/100

SOAL

modul-pkp1-perencanaan tebal perkerasan aashto

Documents