PENGGUNAAN METODE BINA MARGA DAN METODE AASHTO UNTUK PERBANDINGAN SUATU NILAI RANCANG TEBAL PERKERASAN KAKU

(RIGID PAVEMENT) JALAN

Elianora Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Riau

elianora@yahoo.com

Abstract

Both of Bina Marga and AASHTO methods have several different concepts in rigid pavement design. Comparison between both methods expected can give contribution in thick plate of concrete. That is 200 mm for the usage of Bina Marga method and 210 mm for the usage of AASHTO method. Key Words: bina marga method, AASHTO method, rigid pavement

Abstrak Metode Bina Marga dan metode AASHTO memiliki perbedaan konsep dasar dalam perencanaan jalan perkerasan kaku beton semen. Perbandingan antara kedua metode diharapkan dapat memberi kontribusi dalam efesiensi ketebalan pelat beton.Untuk kondisi jalan dan lalulintas yang sama, kedua metode ini menghasilkan perbedaan ketebalan pelat beton yang tidak terlalu besar, yaitu 200 mm untuk penggunaan metode Bina Marga dan 210 mm untuk penggunaan metode AASHTO. Kata kunci : metode bina marga, metode AASHTO, perkerasan kaku 1. PENDAHULUAN

Rigid Pavemet atau perkerasan kaku merupakan konstruksi perkerasan jalan yang menggunakan pelat beton semen, sehingga mempunyai tingkat kekakuan yang relatif cukup tinggi khususnya bila di bandingan dengan perkerasan lentur (Flexible Pavement). Perencanaan Konstruksi Rigid Pavement sebagai struktur jalan yang efesien, dapat menggunakan beberapa metode numerik, diantaranya adalah Metode Bina Marga atau SNI (Standar Nasional Indonesia)1985 dan metode AASHTO 1986. Jenis perkerasan kaku adalah sebagai berikut:

194

1. Perkerasan kaku bersambung beton yang dibuat tanpa tulangan (Jointed

Unreinforced Concrete Pavement/JUCP). 2. Perkerasan kaku (Rigid Pavement) Bersambung dengan Tulangan (Jointed

Reinforced Concrete Pavement / JRJP). 3. Perkerasan kaku (Rigid Pavement) Menerus dengan tulangan (Continously

Reinforced Concrete Pavement / CRCP) 4. Perkerasan kaku (Rigid Pavement) Pratekan (Prestressed Concrete Pavemant /

PCP).

Dari keempat jenis perkerasan kaku tersebut diatas, penekanan dari pembahasan pada tulisan ini diletakan pada jenis perkerasan beton kaku bersambung tanpa tulangan (JUCP), sebab jenis perkerasan inilah yang paling layak dan dilaksanakan di Indonesia untuk saat ini ditinjau dari teknologi, material dan peralatan yang tersedia.

Perbedaan dasar antara metode Bina Marga dan metode AASHTO dalam perencanaan perkerasan kaku suatu jalan adalah sebagai berikut:

Metode Bina Marga, konsep dari perencanaan perkerasan kaku (beton semen) cara

Bina Marga 1985 adalah ketahanan pelat dalam menerima seperti beban lalu-lintas. Dengan demikian yang menjadi pembatas utama bukanlah kekuatan pelat dalam menerima repetisi tegangan yang timbul akibat beban.Untuk mengatasi repetisi pembebanan lalu-lintas sesuai dengan konfigurasi dan beban sumbunya, dalam perencanaan tebal pelat ditetapkan prinsip kelelahan (fatigue) prinsip tersebut didasarkan anggapan bahwa apabila perbandingan tegangan (perbandingan antara tegangan lentur beton yang terjadi akibat beban roda dengan kuat lentur beton (MR) menurun, maka jumah repetisi pembebanan sampai runtuh (failure) akan meningkat.

Metode AASTHO, konsep dari perencanaan beton semen cara AASTHO adalah

bahwa yang di rencanakan tersebut setelah mengalami repetisi beban lalu-lintas seperti yang direncanakan, akan mengalami penurunan Indeks permukaan (Present Serviceabilit Index/PSI) sehingga mencapai suatu harga tertentu sesuai dengan yang direncanakan, dengan kata lain, kreteria dari akhir umur rencana jalan tersebut adalah bila indeks permukaan telah mencapai suatu nilai tertentu sesuai dengan yang di rencanakan, yang merupakan awal dari "functional failure" perkerasan tersebut, dan "structural failure"

195

sebagaimana halnya metode perencanaan cara Bina Marga. Maka penentuan beban lalu-lintas untuk merencanakan perkersan kaku cara AASHTO dinyatakan dalam beban standar berupa beban sumbu tunggal sebesar 18 kips (Wt18).

Berlainan dengan metode Bina Marga, analisa beban lalu –lintas dilakukan dengan suatu beban standar Ekivalen, sehingga semua beban lalu-lintas yang melalui jalan itu harus di konversi ke beban standar tersebut. Perbedaan kedua Metoda ini diharapkan dapat menjadi bahan perbandingan dalam penentuan tebal pelat beton pada perencanaan perkerasan kaku, sehingga diperoleh nilai perencanan yang lebih efesien. 2. METODA PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan dua metode empiris yang berbeda dalam merencanakan konstruksi jalan perkerasan kaku. Metoda yang dimaksud adalah metoda Bina Marga dan AASHTO. Dengan cara membandingkan hasil kedua metode maka dapat dibuktikan bahwa untuk kondisi jalan yang sama akan menghasilkan perbedaan pada tebal pelatnya. Lebih ringkasnya maka Flow chart dari kedua metoda adalah seperti yang terlihat pada gambar 1 dan 2 berikut ini.

Menghitung repetisi masing-msing konfigurasi beban sumbu selama umur rencana

Menentukan besaran lalu-lintas rencana

Mulai

1

Menentukan besaran rencana untuk tanah dasar atau lapisan pondasi bawah

196

Gambar 1. Flow chart proses perencanaan perkerasan kaku cara Bina Marga 1985

Tidak

Total fatigue harus lebih kecil dari 100% tetapi mendekati 100%

Menjumlahkan semua present fatigue untuk meperoleh total fatigue

Meghitung present tase fatigue untuk masing-masing konfigurasi beban sumbu

Menghitung tegangan yang terjadi

Manghitung repetisi izin untuk masing-masing beban sumbu

Menetukan tebal pelat untuk coba-coaba

Menentukan kekuatan

1

Ya

Menentukan panjang dan lebar pelat serta pembesian

Selesai

197

Gambar 2. Flow chart proses perencanaan Tebal Perkerasan Kaku Metode cara

AASHTO1986

YA

TIDAK

YA

TIDAK

START

FINISH

TEBAL LAPISAN TAMBAHAN

KONSTRUKSI BERTAHAP

JENIS LAPISAN PERKERASAN

KOEFISIEN KEKUATAN RELATIF

FAKTOR DRAINASE

REVISI DARI UMUR KINERJA JALAN SESUAI DENGAN BEBAN LL YG

DAPAT DI PIKUL

TENTUKAN TEBAL LAPISAN

PERKERASAN

TENTUKAN PENGURANGAN UMUR KINERJA JALAN

AKIBAT PENGARUH LINGKUNGAN

TENTUKAN ITP UNTUK TAHAP PERTAMA

PARAMETER PERENCANAAN

FAKTOR DRAINASE

DAYA DUKUNG TANAH DASAR

KRETERIA KINERJA JALAN

- I Pt

- I Po

- Faktor pengenbangan (Swelling) tanah

- Faktor perubahankadar airKONDISI LINGKUNGAN

REALIBILITAS

Standar baku keseluruhan

BEBAN LALU-LINTAS

- Lintas Ekivalen komulatif selama umur

rencana

- Konstruksi bertahap atau tidak

BATASAN WAKTU

198

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Perhitungan jumlah sumbu kendaraan Niaga (JSKN) dan jumlah kendaraan Niaga (JKN) Tahun 2007

No Jenis kendaraan Jumlah

JumlahSumbu

TotalSumbu

Beban Sumbu (/Ton)

1 2 3 4 5 6

Truck 2 as Micro Truck, Mobil hantaran (6 Ton) Bus kecil (6 Ton) 1.2 Bus Besar (9 Ton) 1.22 Truck 2 as (13 Ton ) 1.2 H Truck 3 as (20 Ton) 1.2.2 Trailer 4 as truck Gandeng (42 Ton) 1.2-2.2

203

117

103

111

133

3

2 2 2 2 3 4

406

234

206

222

399

12

2,5 3,5

3,52,5

3,5 5,5

85

76 7

128 1210

Total JKNH 670 Total

JKNH 1479

3.1 Perhitungan Tebal Pekerasan Kaku Metode Bina Marga

Perhitungan lalulintas

A. JKN selama umur rencana 20 tahun JKN = 365 x JKNH x R

( )

( )%1log11

iiR e

n

+−+

=

R = 57,324 B. JSKN = 365 x 1479 x 57,324 JSKN = 30,945,715.42 sumbu

C. Repetisi beban sumbu seperti yang terlihat hasilnya pada table 2.

199

Tabel 2. Proses konfigurasi beban dan koefisien distribusi Konf B.sumbu B.Sumbu B.Sumbu Jml. Repetisi

Sumbu (Ton) rencana Konf. Sumbu selama umur (Ton) (Ton) % rencana

1 2 3 4 5 STRT 2,5 2,75 203 : 1479 = 13,73 % 424.745.114

STRT 3,5 3,85 203 : 1479 = 13,73 % 424.745.114

STRT 2,5 2,75 117 : 1479 = 7,911 % 244.803.834

STRT 3,5 3,85 117 : 1479 = 7,911 % 244.803.834

STRT 3,5 3,85 103 : 1479 = 6,964 % 215.511.067

STRG 5,5 6,05 103 : 1479 = 6,964 % 215.511.067

STRT 5 5,5 111 : 1479 = 7,505 % 232.249.791

STRG 8 8,8 111 : 1479 = 7,505 % 232.249.791

STRT 6 6,6 133 : 1479 = 8,993 % 278.281.281

STRG 7 7,7 133 : 1479 = 8,993 % 278.281.281

STRG 7 7,7 133 : 1479 = 8,993 % 278.281.281

STRT 8 8,8 3 : 1479 = 0,203 % 6.277.021

STRT 10 11 3 : 1479 = 0,203 % 6.277.021

STRG 12 13,2 3 : 1479 = 0,203 % 6.277.021

STRG 12 13,2 3 : 1479 = 0,203 % 6.277.021 Dari hasil analisa CBR Rencana, kemudian data tersebut dirata-ratakan dengan cara membagi total harga CBR dengan bebarapa lokasi. Hasil pengujujian CBR, dapat diperoleh nilai rata-rata CBR sebesar 5,8 %. Modulus reaksi tanah dasar (k) diperoleh dari grafik hubungan antara CBR dengan k, nilainya adalah : K = 10.8 kg/cm² Sebagai mana dianjurkan pada buku petunjuk perencanaan perkerasan kaku (Beton semen) Bina Marga, untuk lapisan pondasi bawah di gunakan : cement Treated Sub Base (CTSB) dengan tebal 10 cm dan E = 1,0 x 10 6 Psi Modulus reaksi tanah dasar dengan modulus elastisitass lapisan sub. Base yaitu dengan menggunakan grafik untuk k gabungan berdasarkan E sub base k tanah dasar dan tebal sub base maka grafik didapat : K gabungan = 10.8 kg/cm² ( 460 Psi)

200

Lapisan untuk rigid pavement dianjurkan menggunakan beton mutu tinggi. Kuat tekan beton umur 28 hari = 350 kg/cm², kuat lentur tarik beton (MR) didapat dengan memakai rumus :

911

+=TbkMR

2/4182,40911

cmkgTbkMR ≈=+=

3.1.1 Tebal pelat pekerasan

Berdasarkan data-data di atas dapat dihitung tebal pelat perkerasan. Dari hasil pembahasan bahwa total fatigue < 100 % maka di tabel terlihat bahwa hal ini bisa dicapai jika perbandingan tegangan yang < 0,50 akan manghasilkan repetisi izin yang tak berharga. Sehingga total presentase fatique menjadi nol. Oleh karena ini maka tebal pelat sudah memenuhi syarat sehingga tegangan yang terjadi akibat masing-masing beban sumbu diatas menjadi lebih kecil atau sama dengan setegah kali dari kekuatan lentur tarik (MR = 41 kg/cm²) yaitu sebesar 25 kg/cm². sehingga di peroleh Repetisi izin tidak berhingga. Dengan memasukan data : K = 10.8 kg/cm² Tegangan yang terjadi 25 kg/cm² maka dari monogram STRT dan monogram STRG diambil dalam kondisi beban sumbu maksimal sehingga diperoleh rencana tebal pelat seperti pada gambar 3.

201

Plastic Foil

Pelat Beton

Campuran beton kurus (CBK)

Tanah dasarCBR 5,8 %

10 cm

20 cm

Gambar 3. Susunan kontruksi jalan dari hasil perencanaan Metode Bina Marga

Lebar pelat pekerasan diambil sama dengan lebar jalur lalu-lintas yaitu 3.5 m dan panjang pelat yang merupakan jarak sambungan melintang diambil sebesar 5,0 m sesuai anjuran / pedoman perkerasan kaku. (beton semen) Bina Marga. Berdasarkan pedoman perencanaan perkerasan kaku (beton semen) Bina Marga maka untuk tebal pelat 20 cm di gunakan:

Dowel Bars dengan diameter 24 mm Dowel Bars dengan panjang 24 mm Dan dipasang tiap jarak 300 mm

Dowel bars ini dipasang pada setiap sambungan susut sambungan muai dan sambungan perkerasan (Logitudinal Gint) baik untuk sambungan pelaksanaan atau sambungan pembongkaran (warfing joint) digunakan Tie Bars dari baja ulir dengan mutu U-24 dengan:

Diameter 16 mm Panjang 800 mm Jarak pemasangan 750 mm

202

3.2 Perhitungan Tebal Pekerasan Kaku Metode AASHTO

Tabel 2. Hasil Perhitungan jumlah sumbu berdasarkan jenis dan bebanya Jenis

Kendaraan

Konfigurasi Beban sumbu (ton)

Jml. Kend (Bh)

Jml Sumbu/

Kend (bh)

Jml Sumbu

(bh)

STRT STRG STdRG BS

(Ton) JS

(bh) BS

(Ton) JS

(bh) BS

(Ton) JS

(bh) RD RB RGD RGB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

MP 2,5 3,5 - - 203 2 406 2,5 203 3,5 203 - -

Bus 2,5 3,5 - - 117 2 234 2,5 117 3,5 117 - - Truck 2as

Kcl 3,5 5,5 - - 103 2 206 3,5 103 - - - -

5,5 103 - - - - Truck 2as

Bsr 5 8 - - 111 2 222 5 111 8 111 - -

Truck 3as Td 6 14 - - 133 3 399 6 133 - - 14 133

Truck Gandeng 8 12 10 12 3 4 12 8 3 - - 12 3

10 3 - - 12 3

Jumlah 1479 776 431 139 Keterangan:

RD = roda depan,RB = roda belakang, RGD = roda gandeng depan, RGB = roda gandeng belakang, BS = beban sumbu, JS = jumlah sumbu, STRT = sumbu tunggal roda tunggal, STRG = sumbu tunggal roda ganda, STRdG = sumbu tandem roda ganda,

203

Jumlah sumbu kendaraan niaga (JSKN) selama umur rencana (20 tahun). JSKN = 365 × JSKNH × R = 365 × 1479 × 57,324 = 3,09 × 10 7 JSKN rencana = 1 × 2,16 × 10 7 = 3,09 x 10 7 Tabel 3. Hasil perhitungan Repetisi sunbu rencana

Jenis Beban Jumlah Proposi Proposi Lalu-Lintas Repetisi yg Sumbu Sumbu Sumbu beban Sumbu Rencana Terjadi

1 2 3 4 5 6 (7)=(4)x(5)x(6)STRT 10 3 0,039 0,58 1,62 x 10 7 0,3 x 10 6

8 3 0,039 0,58 1,62 x 10 7 0,3 x 10 6 6 133 0,171 0,58 1,62 x 10 7 1,6 x 10 6 5,5 103 0,133 0,58 1,62 x 10 7 1,2 x 10 6 5 111 0,143 0,58 1,62 x 10 7 1,3 x 10 6 3,5 103 0,133 0,58 1,62 x 10 7 1,2 x 10 6 2,5 320 0,412 0,58 1,62 x 10 7 3,8 x 10 6

STRG 8 111 0,258 0,32 1,62 x 10 7 1,3 x 10 6 3,5 320 0,742 0,32 1,62 x 10 7 3,8 x 10 6

Total 431 1 STdrG 14 133 0,957 0,10 1,62 x 10 7 1,5 x 10 6

12 6 0,043 0,10 1,62 x 10 7 0,6 x 10 6 Total 78 139 1

Kumulatif 16,9 x 10 6

204

Tabel 4. Analisa fatik dan erosi

Jenis sumbu

Beban Sumbu (Ton)

Beban Rencana

Per roda (kN)

Repetisi yang

terjadi

Faktor Tegangan dan Erosi

Analisa Fatik Analisa Erosi Repetisi

Ijin Present Rusak

Repetisi Ijin

Present Rusak

1 2 3 5 6 (7)=(4)*100/(6) 8 (9)=(4)*100/(8) STRT 10 (100) 55,00 0,3 x 10 6 TE = 0,91 TT 0 TT 0 8 (80) 44,00 0,3 x 10 6 FRT = 0,2275 TT 0 TT 0 6 (60) 33,00 1,6 x 10 6 FE = 1,8 TT 0 TT 0 5,5 (55) 30,25 1,2 x 10 6 TT 0 TT 0 5 (50) 27,50 1,3 x 10 6 TT 0 TT 0 3,5 (35) 19,25 1,2 x 10 6 TT 0 TT 0 2,5 (25) 13,75 3,8 x 10 6 TT 0 TT 0 STRG 8 (80) 22,00 1,3 x 10 6 TE = 1,47 TT 0 TT 0 3,5 (50) 9,63 3,8 x 10 6 FRT = 0,3675 TT 0 TT 0 FE = 2,4 STdRG 14 (14 19,25 1,5 x 10 6 TE = 1,27 TT 0 TT 0 12 (12) 16,50 0,6 x 10 6 FRT = 0,3175 TT 0 TT 0 FE = 2,52

TOTAL 0 % < 100% 0 % < 100%

Keterangan:

TE = tegangan Ekivalen; FRT faktor rasio tegangan ;FE= faktor erosi ; TT= tidak terbatas

205

Perkerasan beton bersambung tanpa tulangan

- Tebal pelat = 200 cm - Lebar pelat = 2 × 3,5 m - Panjang pelat = 5,0 m - Sambungan susut dipasang setiap jarak 5 m. - Ruji digunakan dengan diameter 28 mm, panjang 45 cm, jarak 30 cm - Batang pengikat di gunakan baja ulir Ø 16 mm, panjang 70 cm jarak 75 cm

Hasil perhitungan tebal perkerasan kaku metode AASHTO 1986

1. Reliabilitas (R) = 95 % 2. Standar deviasi (So) = 0,29 3. Indeks pelayanan awal (Po) = 4,5 4. Indeks pelayanan akhir (Pt) = 2,0 5. Indeks kehilanan pelayanan (∆ PSI) ∆ PSI = Po – Pt = 4,5 – 2,0 = 2,5 6. Kuat tarik lentur beton (S’c) = 40 k/cm² dan (f’c) = 350 kg/cm² = 4978 psi 7. Modulus elastisitas beton Ec = 5700 (f’c) 5,0

Sehingga Ec = 4.021.6321 psi 8. Umur rencana 20 tahun sehingga di peroleh W18 = 3,8.10 6 Koefisien

penyaluran beban (J) = 2,5 – 3,1 = diambil 3,0 9. Koefisien Drainase (Cd) = 1,2 Ketebalan plat dengan nilai K, Ec, S’c, j, dan Cd diplotkan pada nomogram

diperoleh nilai pada garis pembantu (mach line)= 65 dengan nilai match line 65 diteruskan pada nilai ∆ PSI, R, So, W18 di plotkan pada nomogram, di peroleh ketebalan Plat = 8,3 inch atau 210 mm, ketebalan pelat dapat dilihat pada Gambar berikut ini.

206

21 cm

10 cm

CBR 5,8 %Tanah dasar

Campuran beton kurus (CBK)

Pelat Beton

Plastic Foil

Gambar 4 : Susunan kontruksi jalan dari hasil perencanaan dengan Metode AASHTO

Hasil perencanaan menunjukkan bahwa tebal lapisan pelat beton dengan menggunakan Metode AASHTO sedikit lebih tebal jika dibandingkan dengan hasil perencanaan Metode Bina Marga, yaitu sebesar 10mm untuk lebar plat yang sama. Pada perencanaan ketebalan perkerasan kaku metode Bina Marga direncanakan terhadap konfigurasi beban sumbu yang mengakibatkan tegangan terbesar pada pelat dengan dibuat tegangan tersebut tidak lebih dari setengah kali kekuatan lentur tarik beton. Akibat adanya asumsi bahwa bila tegangan yang terjadi tidak lebih dari setengah kali kekuatan lentur tarik beton maka repetisi izin mencapai tidak terhingga, maka akan didapat persentase fatique dan total fatique sama dengan nol. Dengan demikian pelat beton tidak akan pernah mengalami kerusakan karena fatigue akibat beban lalu-lintas yang dirancanakan diatas untuk repetisi beban sebesar apapun. Hal ini tentu saja tidak sesuai dengan kenyataan yang sebenarnya. Sedangkan pada perencanaan perkerasan cara AASHTO di dapati bahwa tebal pelat perkerasan akan bertambah sesuai dengan pertumbuhan jumlah lalu-lntas Ekivalen selama umur rencana, sebaliknya tebal pelat akan berkurang dengan pengurangan volume lalu-lintas ekivalen.

207

4. KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari hasil uraian penelitian ini adalah: 1. Perencanaan Rigid Pavement dengan jenis perkerasan beton semen bersambung

tanpa tulangan (Joint Unreforced Concrete Pavement pada ruas jalan Arteri lingkar selatan kota Bangkinang menghasilkan ketebalan pelat beton 200 mm jika mengunakan metode SNI (Standar Nasional Indonesia) Bina Marga 1985 dan 210 mm untuk metode AASHTO 1986. Lebar pelat perkerasan diambil dengan lebar jalur lalu-lintas yaitu 3,5 m x 2 dengan panjang pelat yang merupakan jarak sambungan melintang sepanjang 5m.

2. Baik metode Bina Marga maupun metode AASHTO sama-sama direncanakan

terhadap konfigurasi beban sumbu standar lalulintas. DAFTAR PUSTAKA

Ari Suryawan, 2005. “Perkerasan Jalan Beton Semen Porland (Rigid Pavement). Beta Offset. Yogyakarta Mohamad Anas Aly, 2000. “Dasar-dasar Pekerasan Beton Semen”. Makalah Seminar kursus singkat perkerasan beton semen. Pekanbaru Shirley L, Hendarsin, 2008. “Perencanaan Teknik Jalan Raya”.Politeknik Negeri Bandung. Yayan Suryana, 2000. “Metode Perencanaan Tebal Pekerasan Beton Semen”. Makalah Seminar kursus singkat perkerasan beton semen. Pekanbaru