PERENCANAAN PELAPISAN TAMBAH PADA PERKERASAN KAKU BERDASARKAN METODE BINA MARGA DAN AASHTO (STUDY LITERATUR) TUGAS AKHIR O L E H : WAHID AHMAD 03 0404 021 SUB JURUSAN : TRANSPORTASI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. KATA PENGANTAR Alhamdulillah, Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT atas berkat Rahmat dan Karuni-Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, motivasi dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui tulisan ini Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga kepada : 1. Kedua Orang Tua Tercinta, yang selalu memberikan yang terbaik serta tiada henti mengiringi dengan doa dan motivasi yang tidak ternilai. 2. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia sebagai Dosen Pembimbing saya yang telah meluangkan waktu, tenaga dan fikiran untuk memberikan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak / Ibu Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang selama ini ikhlas dan sabar dalam mencurahkan ilmunya kepada seluruh anak didiknya termasuk Penulis. Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. 6. Seluruh Pegawai Administrasi yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Saudara kandung saya khususnya adik-adik saya Junaini, Badawi, Hasan, dan Husin yang selama ini telah mensupport saya. 8. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Ardani, Zulfariza, Uus, Zulham, dan yang lainnya tanpa saya sebutkan namanya satu persatu yang telah memberikan masukan dan motivasi yang positif buat saya. Penulis menyadari bahwa manusia tidak luput dari kekhilafan, demikian juga dengan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, sehingga Tugas Akhir ini masih memiliki kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis akan menerima saran dan kritikan yang positif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua khusunya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil. Medan, April 2009 Penulis Wahid Ahmad Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. ABSTRAK Jika perkerasan kaku telah mencapai akhir dari masa layannya, sehingga tidak mampu lagi untuk menahan beban lalu lintas yang berada di atasnya, maka ada dua pilihan untuk meningkatkan kemampuan perkerasan kaku tersebut, yaitu dengan rekonstruksi atau mengganti perkerasan tersebut dengan perkerasan beton yang baru, ataupun dengan pelapisan tambah (overlay) pada perkerasan beton yang sudah ada. Dengan adanya overlay diharapkan dapat meningkatkan masa layan dari perkerasan lama dan juga dapat menambah kapasitas struktur, mengurangi pemakaian peralatan untuk pemeliharaan atau maintenance, serta menghemat biaya. Pada tugas akhir ini akan dibahas perbandingan tebal lapis tambah yang dihasilkan pada perkerasan kaku dengan menggunakan Metode Bina Marga 2002 dan Metode AASHTO 1993 untuk data lalu lintas dan tebal perkerasan lama yang di ambil sama. Dari hasil perhitungan dengan menggunakan kedua metode tersebut diperoleh hasil yang tidak terlalu berbeda antara satu dengan yang lainnya, meskipun pada dasarnya dalam menentukan parameter yang digunakan disetiap metode sedikit berbeda. Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................................. i KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii DAFTAR ISI .............................................................................................................. iv DAFTAR TABEL ...................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. viii DAFTAR NOTASI ..................................................................................................... x BAB I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1 I.2. Permasalahan ....................................................................................... 4 I.3. Maksud dan Tujuan .............................................................................. 4 I.4. Pembatasan Masalah ............................................................................ 5 I.5. Metodologi ........................................................................................... 5 BAB II. TEORI DASAR 2.1 Pendahuluan ........................................................................................ 8 2.2 Struktur dan Jenis Perkerasan............................................................... 8 2.3 Struktur dan Jenis Perkerasan Kaku (Perkerasan Beton Semen) ............ 9 2.4 Susunan Konstruksi .............................................................................. 10 2.4.1 Tanah Dasar .............................................................................. 10 2.4.2 Lapis Pondasi ........................................................................... 11 2.4.3 Pelat Beton ............................................................................... 11 2.4.4 Sambungan ............................................................................... 12 2.5 Tipe Kerusakan pada Perkerasan Jalan Beton ....................................... 15 2.5.1 Deformasi (deformation) ........................................................... 16 2.5.2 Retak (Cracking)....................................................................... 19 2.5.3 Kerusakan Pengisi Sambungan (Joint Seal Defects) .................. 23 2.5.4 Rompal/Gompal (Spalling) ....................................................... 23 2.5.5 Kerusakan Bagian Tepi Slab (Edge drop-off) ............................ 24 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. 2.5.6 Kerusakan Tekstur Permukaan (Surface Texture Defects) ......... 25 2.5.7 Berlubang (Pot hole) ................................................................. 26 2.5.8 Ketidak cukupan Drainase Permukaan Perkerasan .................... 27 2.6 Jenis dan Metode Penanganan Pemeliharaan ........................................ 38 2.7 Metode Penanganan Kerusakan ............................................................ 30 2.7.1 Deformasi ................................................................................. 30 2.7.2 Retak (Cracking)....................................................................... 32 2.7.3 Kerusakan Pengisi Sambungan ................................................. 36 2.7.4 Gompal/Rompal (Spalling) ....................................................... 37 2.7.5 Penurunan Bagian Tepi Perkerasan (edge drop-off) .................. 37 2.7.6 Kerusakan Tekstur Permukaan .................................................. 38 2.7.7 Lubang (Pot hole) ..................................................................... 39 2.7.8 Ketidak cukupan Drainase Permukaan Perkerasan .................... 39 2.8 Metode Pengerjaan Pelapisan Tambah pada Perkerasan Kaku Beton ................................................................................................... 40 BAB III. METODE ANALISA 3.1 Perencanaan Lapis Tambah dengan Metode Bina Marga 2002 ............. 43 3.1.1 Pelapisan Tambahan Perkerasan Beton Semen di atas Perkerasan Beton Semen ........................................................... 44 3.1.2 Persyaratan Teknis .................................................................... 45 3.1.3 Lalu lintas ................................................................................. 51 3.1.4 Perencanaan Tebal Pelat ........................................................... 55 3.2 Perencanaan Lapis Tambah dengan Metode AASHTO 1993 ................ 61 3.2.1 Perhitungan Beban Lalu lintas .................................................. 64 3.2.2 Pelapisan Tambah Langsung (Bonded) ..................................... 70 3.2.2.1 Menentukan Nilai D .................................................. 70 T 3.2.2.2 Menentukan Nilai D ................................................. 72 eff 3.2.3 Pelapisan Tambah dengan Pemisah (Unbonded) ....................... 75 3.2.3.1 Menentukan Nilai D .................................................. 76 T 3.2.3.2 Menentukan Nilai D ................................................. 76 eff Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. 3.2.4 Prosedur Untuk Menentukan Tebal Perkerasan (D ) Pada T Perkerasan Kaku Berdasarkan AASHTO 1993 .......................... 77 3.3 Perbedaan Metode Bina Marga dan AASHTO............................. 85 BAB IV. APLIKASI 4.1 Contoh Perhitungan dengan Metode Bina Marga 2002 ......................... 88 4.1.1 Perhitungan Tebal Pelat ............................................................ 90 4.1.2 Menentukan Tebal Lapis Tambah Langsung ............................. 93 4.1.3 Menentukan Tebal Lapis Tambah dengan Pemisah ................... 93 4.2 Contoh Perhitungan dengan Metode AASHTO 1993 ............................ 95 4.2.1 Perhitungan Tebal Pelat ............................................................ 96 4.2.2 Menentukan Tebal Lapis Tambah Langsung ............................. 99 4.2.3 Menentukan Tebal Lapis Tambah dengan Pemisah ................... 99 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 101 5.2 Saran .................................................................................................... 102 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 103 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Metode pemeliharaan dan perbaikan pada perkerasan jalan beton ........... 29 Tabel 3.1 Nilai koefisien gesekan (n) ..................................................................... 49 Tabel 3.2 Jumlah lajur berdasarkan lebar perkerasan dan koefisien distribusi (C) kendaraan niaga pada lajur rencana .................................................. 52 Tabel 3.3 Faktor pertumbuhan lalu lintas (R) ......................................................... 53 Tabel 3.4 Faktor keamanan beban (F ) ................................................................. 54 KB Tabel 3.5 Langkah-langkah perencanaan tebal perkerasan beton semen ................. 55 Tabel 3.6 Tegangan Ekivalen dan Faktor erosi untuk perkerasan dengan bahu Beton ................................................................................. 60 Tabel 3.7 Jenis kendaraan dan jumlah sumbu .......................................................... 65 Tabel 3.8 Jumlah repetisi dan beban sumbu kendaraan ........................................... 66 Tabel 3.9 Beban rencana akibat fatik dan erosi ....................................................... 69 Tabel 3.10 Faktor transfer beban .............................................................................. 77 Tabel 3.11 Faktor koefisien C ................................................................................. 80 d Tabel 3.12 Standar deviasi ....................................................................................... 82 Tabel 4.1 Perhitungan jumlah sumbu berdasarkan jenis dan bebannya ................... 90 Tabel 4.2 Perhitungan repetisi sumbu rencana ........................................................ 91 Tabel 4.3 Analisa fatik dan erosi ............................................................................ 92 Tabel 4.4 Perhitungan nilai ESAL berdasarkan jenis kendaraan ............................. 96 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Overlay pada perkerasan kaku beton .................................. 3 Gambar 1.2 Diagram alir perencanaan pelapisan tambah berdasarkan metode Bina Marga 2002 ................................................................. 6 Gambar 1.3 Diagram alir perencanaan pelapisan tambah berdasarkan metode AASHTO 1993 .................................................................... 7 Gambar 2.1 Struktur perkerasan kaku beton semen ................................. 9 Gambar 2.2 Tipikal sambungan memanjang............................................ 13 Gambar 2.3 Ukuran standar penguncian sambungan memanjang ............ 13 Gambar 2.4 Sambungan susut melintang tanpa ruji ................................. 14 Gambar 2.5 Sambungan susut melintang dengan ruji .............................. 14 Gambar 2.6 Perkerasan jalan beton yang mengalami amblas ................... 16 Gambar 2.7 Perkerasan jalan beton yang mengalami patahan .................. 17 Gambar 2.8 Pumping pada perkerasan jalan beton .................................. 18 Gambar 2.9 Rocking pada perkerasan jalan beton ................................... 18 Gambar 2.10 Retak Blok (Block Cracking) pada perkerasan jalan beton ... 19 Gambar 2.11 Retak sudut (Corner Cracking) pada perkerasan jalan beton . 20 Gambar 2.12 Retak diagonal (Diagonal Cracking) ............................... 20 Gambar 2.13 Retak memanjang (Longitudinal Cracking) .......................... 21 Gambar 2.14 Retak tidak beraturan (Meandering Cracking) ..................... 22 Gambar 2.15 Retak melintang (Transverse Cracking) .............................. 22 Gambar 2.16 Kerusakan bahan pengisi sambungan ................................... 23 Gambar 2.17 Kerusakan gompal/rompal (Spalling) ................................... 24 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009. Gambar 2.18 Penurunan bagian tepi perkerasan ........................................ 25 Gambar 2.19 Kerusakan tekstur permukaan .............................................. 26 Gambar 2.20 Lubang (Pot hole) pada perkerasan jalan beton .................... 27 Gambar 2.21 Overlay pada perkerasan beton kaku .................................... 40 Gambar 3.1 Tebal pondasi bawah minimum untuk perkerasan beton semen ............................................................................................ 47 Gambar 3.2 CBR tanah dasar efektif dan tebal pondasi bawah ................ 47 Gambar 3.3 Analisis fatik dan beban repetisi ijin berdasarkan rasio tegangan, dengan/tanpa bahu beton...................................................... 57 Gambar 3.4 Analisis erosi dan jumlah repetisi beban ijin, berdasarkan faktor erosi, tanpa bahu beton ........................................................ 58 Gambar 3.5 Analisis erosi dan jumlah repetisi beban berdasarkan faktor erosi, dengan bahu beton...................................................... 59 Gambar 3.6 Grafik hubungan k dan Do ................................................... 71 Gambar 3.7 Grafik hubungan k dan E D3 ................................................ 71 c Gambar 3.8 Nilai F ............................................................................... 72 jc Gambar 3.9 Grafik hubungan kondisi faktor C dan persentase umur sisa 74 F Gambar 3.10 Nomogram hubungan antara k dan nilai ESALs untuk menentukan nilai N .......................................................... 75 1.5 Gambar 3.11 Grafik nilai k ....................................................................... 79 Gambar 3.12 Konsep perkerasan yang menggunakan PSI ......................... 81 Gambar 3.13 Nomogram Tebal Perkerasan ............................................... 84 Wahid Ahmad : Perencanaan Pelapisan Tambah Pada Perkerasan Kaku Berdasarkan Metode Bina Marga Dan Aashto (Study Literatur), 2009.