modul pkp2 05. perkerasan komposit

MODUL 5:

PERENCANAAN PERKERASAN KOMPOSIT

(

Oleh:

Ir. Suherman, M.Eng, Ph.D

PK

P 2

DAFTAR ISI

5.1. Pendahuluan

5.2. Disain Perkerasan Komposit

5.3. Kinerja Perkerasan Komposit

PK

P 2

LEARNING OUTCOMES

1. Jelaskan (describe) parameter-parameter perencanaan perkerasan komposit;

2. Identitifikasi (identify) jenis dan struktur perkerasan komposit;

3. Jelaskan (explain) kinerja perkerasan komposit;

4. Rencanakan (design) tebal perkerasan komposit.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Definisi struktur perkerasan komposit:

Suatu struktur yang terdiri dari dua atau lebih lapisan yang

mengkombinasikan karakteristik yang berbeda dan bertindak sebagai suatu

material komposit (Smith, 1963).

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

5.1 PEDAHULUAN

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

a. struktur komposit dikenal juga sebagai semi-kaku atau struktur komposit lentur;

b. lalu-lintas yang tinggi, lebih besar dari 50 juta ESAL;

c. disain umur perkerasan yang lama dengan minimum rehabilitasi, seperti penggantian lapisan permukaan.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Perkerasan komposit, ketika dibandingkan terhadap tradisional perkerasan lentur atau kaku:

Mempunyai potensial menjadi alternatif biaya yang efektif karena dapat

memberikan kinerja yang lebih baik, baik struktural atau fungsional, dari pada disain

tradisional perkerasan lentur atau kaku.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Struktur perkerasan komposit dapat memberikan: a. umur perkerasan yang lama dan

memberikan tingkat pelayanan yang baik dan cepat;

b. Biaya pemeliharaan yang efektif, terutama untuk volume lalu-lintas yang tinggi dan ruas jalan dengan prioritas tinggi.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Dari sisi ekomoni, hasil dari Life Cycle Cost Analysis (LCCA) yang dilakukan secara diterministik menyarankan bahwa:

Penggunaan suatu perkerasan komposit dengan suatu Cement -Treated Base (CTB)

menghasilkan suatu alternatif biaya yang efektif untuk suatu tipikal skenario

perencanaan jalan nasional.

Alternatif suatu perkerasan komposit dengan perkerasan beton semen menerus

dengan tulangan memberikan biaya yang lebih efektif untuk volume lalu lintas yang

tinggi.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Penghematan biaya pengelola dan pengguna jalan terutama untuk pilihan:

Perkerasan komposit aspal beton diatas perkerasan beton semen menerus dengan

tulangan, karena tidak akan memerlukan tindakan rehabilitasi yang panjang, seperti

terjadi pada kasus tipikal perkerasan lentur dan kaku.

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Dikenal sebagai struktur: a. perkerasan semi-kaku (NCHRP, 2004); b. perkerasan premium kaku (Von

Quintus, 1979; Hudson dan Roberts, 1981);

c. perkerasan panjang umur (Nunn et al., 1997); dan

d. perkerasan lentur kaku (Nunn, 2004).

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Material yang paling umum adalah:

Suatu lapisan lentur (contoh: Hot Mix Asphal) dan suatu lapisan kaku ( contoh:

Portlan Cement Concrete, Cement-Treated Base, Cement Stabilized Base, Rolled-

Compacted Concrete, atau Lean Mix Concrete).

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

Beberapa keuntungan umum yang dapat diperoleh dari perkerasan komposit adalah (Donald, 2003; Jofre dan fernandez, 2004; Nunn, 2004): a. dukungan yang kuat terhadap lapisan

lentur diberikan oleh lapisan kaku;

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

b. tingkat pelayanan yang baik dari perkerasan dan kenyamana pengemudi diberikan oleh permukaan yang rata dan quiet driving;

c. Karakteristik gesekan permukaan perkerasan yang memadai;

PK

P 2

5.1 PEDAHULUAN

d. penjegahan integritas struktur lapisan kaku diberikan oleh lapisan permukaan lentur, yang dapat diganti secara priodik;

e. penjegahan instrusi dari garam dan air permukaan ke lapisan kaku karena diproteksi oleh lapisan aspal beton;

PK

P 2

5.2 DISAIN PERKERASAN KOMPOSIT

PK

P 2

1. AUSTROADS, Pavement Design, A Guide to the Structural Design of Pavement (1992), dapat digunakan untuk merencanakan perkerasan komposit : Pelapisan tambahan perkerasan

lentur di atas perkerasan beton semen.


PK

P 2


a. struktur perkerasan beton semen harus dievaluasi agar supaya tebal efektifnya dapat dinilai sebagai aspal beton;

b. tebal efektif (Te) setiap lapisan perkerasan yang ada dikonversikan kedalam tebal ekivalen aspal beton sesuai dengan Tabel 12;

PK

P 2


PK

P 2


c. dihitung berdasarkan perhitungan lapis tambahan pada perkerasan lentur;

d. dalam menentukan tebal ekivalen perkerasan beton semen perlu memperhatikan kondisi dan daya dukung lapisan beton semen yang ada;

PK

P 2


d. apabila telah diketahui kondisinya, faktor konversi yang sesuai dipilih dari Tabel 12;

e. tebal efektif dari setiap lapisan dapat ditentukan.

PK

P 2


Tebal lapisan tambahan dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Tr = T Te Dengan pengertian:

Tr = tebal lapis tambahan;

T = tebal perlu berdasarkan beban rencana dan daya dukung tanah dasar dan atau lapis pondasi bawah dari jalan lama sesuai prosedur yang telah diuraikan

Te = tebal efektif perkerasan lama.

PK

P 2


a. tebal lapis tambahan perkerasan lentur yang diletakkan langsung di atas perkerasan beton semen dianjurkan minimum 100 mm;

b. apabila lebih dari 180 mm, konstruksi lapis tambahan dapat menggunakan lapisan peredam retak sebagai mana terlihat pada Gambar 23.

PK

P 2


Keterangan gambar:

1 = beton aspal sebagai lapisan aus;

2 = beton aspal sebagai lapisan perata;

3 = beton aspal sebagai lapisan peredam retak;

4 = perkerasan beton semen lama (yang ada);

5 = tanah dasar.

PK

P 2


A.3. Contoh perhitungan lapis tambah perkerasan beton aspal di atas perkerasan beton semen

Diketahui susunan perkerasan beton semen jalan lama sebagai berikut:

Tebal pelat beton semen = 15 cm;

Tebal pondasi bawah = 10 cm;

CBR tanah dasar = 4%

Kondisi perkerasan lama telah retak-retak, tidak rata dan potongan-potongan pelat ( 1 4 m2) telah diperbaiki;

PK

P 2


Lapis pondasi bawah dari bahan berbutir bergradasi baik, CBR = 25%;

Data lalu-lintas harian rata-rata pada tahun pembukaan (2 jalur, 2 arah) sebagai berikut: o Kendaraan ringan (1+1) : 1215 buah/hari o Bus (3+5) : 365 buah/hari o Truk 2as (5+8) : 61 buah/hari o Truk 3as (6+14) : 37 buah/hari o Truk 5as (6+14+5+5) : 12 buah/hari o Pertumbuhan lalu-lintas (i) : 6% tahun o Umur rencana (UR) : 20 tahun

PK

P 2


Penyelesaian:

Dari hasil perhitungan dengan menggunakan prosedur buku Petunjuk Perencanaan Tebal Perkerasan lentur Jalan Raya dengan Metoda Asalisa SKBI-2.3.26.1987 dengan lalu-lintas dan umur rencana seperti diatas, didapat tebal lapis tambah beton aspal (Tn) = 22 cm.

Tebal efektif perkerasan lama:

Tebal effektif pelat beton = 15 x 0,70 = 10,5 cm

Tebal effektif pondasi bawah = 10 x 0,20 = 2,0 cm

Total effektif perkerasan lama (total) = 12,5 cm

PK

P 2


Tebal perkerasan beton aspal yang diperlukan adalah:

Tr = T To = 22 12,5

= 9,5 cm < T minimum = 10 cm

Digunakan tebal lapis tambah beton aspal (Tr) = 10 cm

PK

P 2


2. AASHTO 1993 dapat digunakan untuk merencanakan 2(dua) perkerasan komposit yang berbeda: a. perkerasan lentur baru dengan

cement-treated (atau soil-cement) base dan;

b. Pelapisan ulang aspal beton diatas perkerasan beton semen.

PK

P 2


Untuk alternatif pertama, yang paling kritis adalah memilih koefisien lapisan yang tepat, a2, untuk stabilize base yang digunakan pada persamaan perencanaan perkerasan lentur, SN, berikut: SN = a1D1 + m2a2D2 + m3a3D3

PK

P 2


Dimana: SN : structural number; a1, a2, a3 : koefisien lapisan; m2, m3 : koefisien drainase; D1, D2, D3 : tebal setiap lapisan, inches.

PK

P 2


Suatu studi yang dilakukan oleh Richardson (1996) memberikan suatu persamaan umum yang dapat digunakan untuk menentukan modulus, Ec, dari beberapa cemented materials (seperti soil cement, cement-treated base, cement-stabilized soils) dan dengan itu dapat menghitung koefisien lapisan, a2.

PK

P 2


Ec = -34,367 + 2006,8 (Qu)0,7784

a2 = -2.717 + 0,49711 x Log(Ec) Dimana: Ec = chord modulus (Mpa); Qu=unconfined compressive strength (Mpa)

PK

P 2


Contoh:

LIHAT DISAIN PERKERASAN LENTUR AASHTO (PKP-01)

PK

P 2


Alternatif kedua didasarkan pada prosedur perencanaan rehabilitasi perkerasan beton semen dengan pemberian lapis ulang aspal beton. a. rencanakan tebal perkerasan beton

semen untuk dapat memenuhi volume laulu lintas dimasa depan, Df;

PK

P 2


b. asumsi dengan memberikan lapis ulang aspal beton 50 mm (2 in) akan menurunkan tebal pelat beton 25 mm (1 in);

c. tebal lapis ulang aspal beton, DOL, diatas perkerasan beton semen dapat dihitung dengan persamaan:

PK

P 2


DOL = A(Df Deff) Dimana: A = faktor untuk merubah tebal perkerasan

beton semen defisiensi terhadap tebal lapis ulang aspal beton;

Df = tebal pelat beton untuk lalu-lintas masa depan (in);

Deff = efektif tebal pelat beton yang ada (in).

PK

P 2


Dua asumsi: Pertama, suatu disain perkerasan komposit yang baru Deff sama dengan Df, asumsi bahwa perkerasan beton semen yang baru belum ada kerusakan; Deff = Fjc x Fdur x Ffat x D

PK

P 2


Dimana: D = tebal pelat peton asli ( sama dengan tebal

dari tebal perkerasan kaku); Fjc, Fdur, Ffat = faktor penyesuaian untuk joints

dan cracks, durability, and fatigue = 1.

Menentukan Fjc


Kondisi perkerasan Fdur

Jika tidak ada retak , masalah durabilitas 1

Sedikit retak tetapi tidak palling exists 0,96-0,99

Sedikit retak dan terjadi beberapa serpihan 0,88-0,95

Banyak retak dan terjadi banyak serpihan 0,80-0,88


Kondisi perkerasan Ffat

Jika sangat sedikit terjadi retak melintang 0,97-1,00

Jika agak banyak terjadi retak melintang 0,94-0,96

Jika sangat banyak terjadi retak melintang 0,90-0,93


PK

P 2


Asumsi kedua mencakup faktor A dari persamaan diatas, faktor A dihitung dengan persamaan berikut: A = 2,2233 + 0,0099 (Df - Deff)- 0,1534(Df Deff)

PK

P 2


Contoh:

LIHAT DISAIN PERKERASAN KAKU AASHTO 1993 KOMPOSIT

(PKP-02)

Struktur perkerasan existing


No. Perhitungan Tebal Perkerasan Nilai Keterangan

1 Tebal pelat beton (D = DF) 11,35969 Asumsi

2 log W18 8,00982

3 ZR*So -0,4487 Perhitungan

4 7.35*log10(D+1)-0.06 7,96626 Perhitungan

5 log10(PSI/(4.5-1.5) -0,17609 Perhitungan

6 1+((1.624*10^7)/(D+1)^8.46) 1,00938 Perhitungan

7 4.22-(0.32*pt) 3,42 Perhitungan

8 S'c*Cd*(D^0.75-1.132) 3892,82799 Perhitungan

9 215.63*J*(D^0.75-(18.42/(Ec/k)^0.25)) 2485,05094 Perhitungan

log Wt18 8,00976 Perhitungan

log W18 = 8,00982 log W18 log Wt18 OK

log Wt18 = 8,00976


Deff = Fjc x Fdur x Ffat x D

Deff = 0,98 x 0,96 x 0,97 x (27/2,54)

Deff = 9,70 inchi

A = 2,2233 + 0,0099 (DF - DEFF)2 0,1534 (DF DEFF)

A = 2,2233 + 0,0099 (11,36 9,70)2 0,1534 (11,36 9,70)

A = 1,996


DOL = A(Df Deff)

= 1,996 x (11,36 9,70)

= 3,313 inchi

= 8,416 cm

dibulatkan 9,0 cm


PK

P 2

5.3 KINERJA PERKERASAN KOMPOSIT

a. pada struktur perkerasan komposit, selama umur pelayanannya, akan berkembang berbagai jenis kerusakan;

b. kerusakan yang mempengaruhi perkerasan komposit sama dengan yang terjadi pada perkerasan lentur, karena lapisan aspal beton pada merupakan lapisan yang terekpose.

PK

P 2


Jenis kerusakan dikelompokkan kedalam 3 (tiga) katagori utama: a. fracture atau cracking; b. distorsion; c. disintegration.

Yang utama adalah : reflective cracking atau reflection cracking

PK

P 2


a. Reflective crackss adalah cracks yang terjadi pada permukaan aspal, pada perkerasan komposit, dan berhubungan dengan cracks yang terjadi pada lapisan dibawahnya;

b. Reflectice cracks disebabkan pergerakan relatif arah mendatar atau vertikal dari sambungan tersebut yang disebabkan oleh temperatur atau beban kendaraan.

PK

P 2


Sumber:

OVERVIEW LEARNING OUTCOMES

1. Jelaskan (describe) parameter-parameter perencanaan perkerasan komposit;

2. Identitifikasi (identify) jenis dan struktur perkerasan komposit;

3. Jelaskan (explain) kinerja perkerasan komposit;

4. Rencanakan (design) tebal perkerasan komposit.

PK

P 2

PK

P 2

Soal - Kuis

1. Hitung tebal pelapisan ulang diatas perkerasan kaku yang baru dibangun;

PK

P 2

Soal - Kuis

PK

P 2

SELAMAT BELAJAR

modul pkp2 05. perkerasan komposit

Documents