PERENCANAAN TEBAL PERKERASAN
LENTUR DENGAN PROGRAM KENPAVE
DAN STUDI PARAMETER PENGARUH
TEBAL LAPIS DAN MODULUS ELASTISITAS
TERHADAP NILAI TEGANGAN, REGANGAN
DAN REPETISI BEBAN
Putri Nathasya Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia
Abstrak
Jalan merupakan salah satu infrastruktur yang sangat penting dalam suatu negara yang
memfasilitasi sarana transportasi antar daerah maupun kota. Berdasarkan jenis
perkerasannya, jalan terdiri dari dua jenis salah satunya adalah perkerasan lentur. Untuk
merencanakan tebal perkerasan lentur ada dua metode yang dapat digunakan yaitu
metode empiris, yang umumnya digunakan di Indonesia adalah metode empiris Bina
Marga 1987 dan metode analitis berdasarkan teori sistem lapis banyak.
Perhitungan metode analitis pada penelitian ini menggunakan program KENPAVE.
Langkah awal perencanaan ini adalah dengan mengasumsikan tebal lapis perkerasan.
Dan juga dibutuhkan parameter modulus elastisitas dan poisson ratio. Dari data tersebut
maka akan didapatkan nilai tegangan dan regangan pada struktur perkerasan. Dengan
menggunakan analisa kerusakan struktur perkerasan, dari nilai regangan tarik horisontal
dapat diperoleh jumlah repetisi beban yang terjadi dengan menggunakan persamaan
retak fatik (Nf). Dari nilai regangan tekan vertikal juga dapat diperoleh jumlah repetisi
beban dengan menggunakan persamaan kerusakan rutting (Nd). Hasil nilai Nf dan Nd
harus lebih besar dari Nrencana.
Pada penelitian ini dilakukan studi parameter yaitu studi parameter tebal lapis
perkerasan dan nilai modulus elastisitas. Pada studi parameter ini akan dihasilkan
pengaruh tebal lapis perkerasan terhadap nilai tegangan dan regangan tarik di bawah
lapisan permukaan serta repetisi beban berdasarkan kerusakan fatik dan regangan tekan
di bawah lapisan pondasi bawah serta repetisi beban berdasarkan kerusakan rutting.
Begitu juga dengan studi parameter modulus elastisitas. Dari studi parameter ini dapat
disimpulkan semakin besar tebal lapis perkerasan dan nilai modulus elastisitas semakin
kecil nilai regangan yang dihasilkan dan semakin besar repetisi beban.
Kata kunci : Jalan, perkerasan lentur, Bina Marga 1987, sistem lapis banyak,
KENPAVE
1. Pendahuluan
Salah satu infrastruktur yang berperan penting dalam berkembangnya suatu negara
adalah infrastruktur jalan. Perkerasan jalan merupakan hal yang paling penting dalam
konstruksi jalan raya sehingga perencanaannya harus dilakukan dengan benar. Jika
terjadi suatu masalah atau kerusakan seperti lubang, retak atau licin maka akan
berakibat pada kelancaran lalu lintas.
Kerusakan pada jalan diakibatkan oleh beban lalu lintas yang diterima permukaan
perkerasan. Hal ini berpengaruh kepada struktur perkerasan di bawahnya. Setiap
lapis struktur perkerasan akan mengalami tegangan dan regangan, nilai tegangan dan
regangan maksimal berada tepat di bawah beban kendaraan tersebut.
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Merencanakan tebal perkerasan lentur menggunakan metode analitis dengan
program KENPAVE.
b. Menganalisa pengaruh tebal lapis perkerasan terhadap nilai – nilai regangan yang
terjadi.
c. Menganalisa pengaruh modulus elastisitas lapis perkerasan terhadap nilai – nilai
regangan yang terjadi.
Manfaat dari penelitian ini agar dapat dijadikan referensi dalam suatu perencanaan
struktur perkerasan lentur.
2. Lingkup Penelitian
Batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah:
a. Perencanaan tebal perkerasan lentur sesuai dengan Metode Analisa Komponen
Bina Marga (1987).
b. Studi kasus yang disajikan adalah Jalan Tol Cipularang (perkerasan lentur) tahun
2005 dengan data yang didapat adalah volume lalu litas, kondisi lingkungan, data
jenis perkerasan.
c. Penggunaan metode analitis multilayer system dengan menggunakan program
KENPAVE (Huang, 1993).
3. Metodologi Metodologi penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Identifikasi masalah pada penelitian ini dan melakukan peninjauan pustaka yang
akan digunakan sebagai penulisan dan penggunaan metode perencanaan dan
analisa.
b. Validasi perhitungan sistem lapis banyak antara secara manual dan dengan
program KENPAVE.
c. Perencanaan tebal lapis perkerasan dengan menggunakan metode empiris dan
program KENPAVE dan membandingkan hasil yang diperoleh. Dengan
menggunakan kurva fatik akan didapatkan nilai Nf dan Nd berdasarkan pada hasil
nilai regangan tarik horisontal dari perhitungan program. Nilai Nf dan Nd harus
lebih besar dari nilai Nrencana pada perhitungan metode empiris.
d. Analisa studi parameter tebal lapis perkerasan dan modulus elastisitas,
menganalisa pengaruh perubahan tebal lapis perkerasan dan nilai modulus
elastisitas terhadap tegangan, regangan dan repetisi beban.
e. Pengambilan kesimpulan dan saran untuk penelitian selanjutnya.
3.1 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Metode Bina Marga
Data – data yang digunakan adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Tabel Volume Lalu Lintas Jalan Tol Cipularang Tahun 2005
Jenis Kendaraan Jumlah Kendaraan
Sedan + pick up 5024
Truk / Bis kecil 130
Truk / Bis sedang 1784
Truk / Bis besar 2193
Truk 3 -4 as 1129
Truk gandeng 313
Semi trailer 557
Fungsi jalan : Jalan Tol
Jumlah lajur dan arah : 2
Umur rencana : 20 tahun
CBR : 6 %
Masa pelaksanaan : 2 tahun
Jalur dan distribusi kendaraan
- Jumlah jalur : 2 jalur
- Koefisien distribusi (C) : 0.5
Faktor regional
- Kelandaian : < 6%
- Kendaraan berat : >30 %
- Iklim /curah hujan : >900 mm/thn
Hasil perhitungan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga disajikan pada
gambar 4.1.
Gambar 3.1 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga
3.2 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Program KENPAVE
Asumsi tebal lapisan perkerasan berdasarkan tebal minimum lapis perkerasan.
Tabel 3.2 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE
Lapis E (kPa) μ Tebal minimum
(cm)
Lapis permukaan 2800000 0.35 10
Lapis pondasi atas 140000 0.35 25
Lapis pondasi bawah 280000 0.3 35
Tanah dasar 35000 0.5 ∞
Jumlah repetisi beban yang didapat dari asumsi tebal perkerasan di atas jauh lebih
besar dari jumlah repetisi beban rencana. Dengan menggunakan cara yang
sama,mengasumsikan tebal perkerasan dapat diperoleh nilai optimum jumlah
repetisi beban yang mendekati nilai repetisi beban rencana, yaitu 52340.
Tabel 3.3 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE
Lapis E (kPa) μ Tebal Nilai
Optimum (cm)
Lapis permukaan 2800000 0.35 6
Lapis pondasi atas 140000 0.35 15
Lapis pondasi bawah 280000 0.3 20
Tanah dasar 35000 0.5 ∞
Tabel 3.4 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga dan Program KENPAVE
Lapis Perkerasan Metode Bina
Marga
Program KENPAVE
(tebal minimum)
Program KENPAVE
(nilai optimum)
Laston 10 cm 10 cm 6 cm
Laston pondasi 25 cm 25 cm 15 cm
Batu pecah kelas A 35 cm 35 cm 20 cm
3.3 Studi Parameter
Berikut adalah data asumsi untuk analisa studi parameter:
Contact pressure : 539 kPa
Contact radius : 22 cm
Poisson ratio : 0.5
Tabel 3.5 Data Studi Parameter
Lapis Perkerasan Modulus Elastisitas (kPa) Tebal Lapisan (cm)
Permukaan 2800000 10
Pondasi atas 140000 15
Pondasi bawah 70000 45
Tanah dasar 35000 ∞
3.3.1 Studi Parameter Pengaruh Tebal Lapisan Perkerasan Terhadap Nilai
Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban
Gambar 3.2 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.3 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.4 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah
Gambar 3.5 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting
3.3.2 Studi Parameter Pengaruh Modulus elastisitas Lapisan Perkerasan
Terhadap Nilai Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban
Gambar 3.6 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.7 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.8 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah
Gambar 3.9 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting
4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan. Antara lain adalah:
a. Program KENPAVE dapat digunakan untuk merencanakan tebal perkerasan
dengan mengetahui nilai regangan tarik bagian bawah lapis permukaan dan
regangan tekan bagian bawah lapis pondasi bawah, maka akan diperoleh
jumlah repetisi beban.
b. Data lalu lintas Tol Cipularang Tahun 2005 dalam perencanaan tebal lapis
perkerasan dengan menggunakan metode Bina Marga dan program
KENPAVE menghasilkan tebal lapis perkerasan yang berbeda.
c. Perubahan tebal lapis perkerasan sangat berpengaruh terhadap nilai
regangan, semakin tebal lapisan maka semakin kecil regangan sehingga
diperoleh repetisi beban yang besar. Hal ini disebabkan karena bertambahnya
tebal lapis perkerasan maka akan memperpanjang waktu untuk memulai
retak, memperpanjang waktu untuk terjadinya perambatan hingga terjadi
kerusakan.
d. Perubahan nilai modulus elastisitas lapis perkerasan cukup berpengaruh
terhadap nilai regangan, semakin besar nilai modulus elastisitas maka
semakin kecil regangan sehingga diperoleh repetisi beban yang besar. Hal ini
disebabkan oleh semakin besar nilai modulus elastisitas bahan maka akan
menambah kekakuan bahan tersebut sehingga memperkecil nilai regangan.
5. Saran
Untuk penelitian selanjutnya disarankan:
a. Mengambil studi parameter dengan memvariasikan pengaruh beban
kendaraan terhadap nilai regangan dan repetisi beban.
b. Melakukan kajian perencanaan tebal perkerasan kaku dnegan menggunakan
program KENPAVE.
Daftar Pustaka
[1] AI. 1981b.Asphalt Pavement Thickness Design, Information Series No. 181.
Asphalt Institute
[2] Departemen Pekerjaan Umum. (1987). Petunjuk Perencanaan Tebal
Perkerasan Lentur Jalan Raya dengan Metode Analisa
Komponen.Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta
[3] Dirjen Bina Marga, Bipran. (1970). Peraturan Perencanaan Geometrik Jalan
Raya No. 13/1970. Jakarta
[4] Departemen Pekerjaan Umum, Dirjen Bina Marga. (1983). Buku Pedoman
Penentuan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya No.01/PD/B/1983.
Jakarta
[5] Ekwulo, E.O & Eme, D. B.(2009). Fatigue and Rutting Strain Analysis of
Flexible Pavements Designed Using CBR Methods. African Journal of
Environmental Science and Technology, Vol. 3 (12), pp. 412-421.
[6] Huang, Yang H. (2004). Pavement Analysis And Design. Pearson Education,
Upper Saddle River, New Jersey
[7] Sugeng, Bambang.(2007). Peranan Rekayasa Perkerasan Jalan Dalam
Mendukung Terwujudnya “Sustainable Transportation”. Kolokium
Puslitbang Jalan dan Jembatan. Institut Teknologi Bandung
[8] Suryadharma, Hendra & Benediktus Susanto (1999). Rekayasa Jalan Raya.
Universitas Atma Jaya, Yogyakarta
[9] Yoder E.J & M.W Witczak. (1975). Principles Of Pavement Design.
Wiley, New York
[10] Yoder E.J. (1959). Principles Of Pavement Design. Wiley, New York
[11] Wright, B.H. (1996). Highway Engineering. Jhon Wiley & Sons Inc. New
York
FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN
USING KENPAVE PROGRAM AND
PARAMETER STUDY OF PAVEMENT
THICKNESS AND MODULUS
ELASTIC OF STRESS, STRAIN AND
LOAD REPETITION
Putri Nathasya Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia
Abstract
Road is the critical infrastructure in a country that facilitates inter-regional
transportation and the city. There are two type of pavement, which is flexible pavement.
To design a flexible pavement thickness there are two methods can use the empirical
method, which is commonly used in Indonesia is an empirical method Bina Marga 1987
and analytical methods based on the theory of multilayer system.
This study used analytical methods with KENPAVE program. The first step to
design pavement with this program is assume a thick layer of pavement. And also
parameter modulus of elasticity value and Poisson ratio. From these parameter it will get
the stress and strain value in the pavement structure. By using the analysis of structural
damage to the pavement, from the horizontal tensile strain can be obtained by the
number of load repetitions that occur by using the equation of fatigue (Nf). Of the
vertical compressive strain can also be obtained by the number of load repetitions using
the equation rutting damage (Nd). Nd value of Nf and the results must be greater than
Nrencana.
In this research there is parameters study of pavement thickness and the modulus
elastic. In this study will result the influence of these parameters against stress and
tensile strain below the surface layer and the load repetition on the fatigue damage and
the compressive strain in the layer below the subbase and load repetitions based on the
rutting damage. From this parameter study concluded the greater thickness of pavement
layers and the modulus will result smaller value of strain and the greater the load
repetition.
Kata Kunci:
Road,flexible pavement, Bina Marga 1987, multilayer system, KENPAVE
1. Pendahuluan
One of the important infrastructure in the development country is road infrastructure.
Pavement is the most important in this construction so that the design habe to be
correctly. In case of problems or damage such as holes, cracks or slick it will effect
to the traffic.
Damage of roads is caused by traffic loads are acceptable pavement surface. This
affects the pavement structure. Each layer of pavement structure will have stress and
strain.
Objective and benefit of this research are:
a. Design a flexible pavement thickness using an analytical method with
KENPAVE program.
b. Analyze the influence of a pavement thickness of the starin value.
c. Analyze the influence of a modulus elastic of the starin value.
The benefits of this research in order to be referenced to design flexible pavement.
2. Scope of Research
In this study, limits the bproblem to be used are:
a. Design flexible pavement using method Analisa Komponen Bina Marga (1987).
b. Case study, which is Jalan Tol Cipularang 2005, the data include traffic volume,
environmental condition, and type of pavement.
c. Used the analytical method multilayer system with KENPAVE program (Huang,
1993).
3. Methodology
Identifikasi Masalah
Peninjauan Pustaka
Validasi Program KENPAVE
Manual Sistem Lapis
Banyak
Program KENPAVE
Perencanaan Tebal Perkerasan Studi Kasus
Metode Bina Marga Program KENPAVE
Nrencana Nf dan Nd
Nf dan Nd > Nrencana
Studi Parameter
Pengaruh perubahan tebal lapis perkerasan Pengaruh perubahan modulus elastisitas
Analisa Studi Parameter
Kesimpulan dan Saran
Mulai
Selesai
3.1 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Metode Bina Marga
Data – data yang digunakan adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Tabel Volume Lalu Lintas Jalan Tol Cipularang Tahun 2005
Jenis Kendaraan Jumlah Kendaraan
Sedan + pick up 5024
Truk / Bis kecil 130
Truk / Bis sedang 1784
Truk / Bis besar 2193
Truk 3 -4 as 1129
Truk gandeng 313
Semi trailer 557
Fungsi jalan : Jalan Tol
Jumlah lajur dan arah : 2
Umur rencana : 20 tahun
CBR : 6 %
Masa pelaksanaan : 2 tahun
Jalur dan distribusi kendaraan
- Jumlah jalur : 2 jalur
- Koefisien distribusi (C) : 0.5
Faktor regional
- Kelandaian : < 6%
- Kendaraan berat : >30 %
- Iklim /curah hujan : >900 mm/thn
Hasil perhitungan tebal perkerasan dengan metode Bina Marga disajikan pada
gambar 4.1.
Gambar 3.1 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga
3.2 Perencanaan Tebal Perkerasan dengan Program KENPAVE
Asumsi tebal lapisan perkerasan berdasarkan tebal minimum lapis perkerasan.
Tabel 3.2 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE
Lapis E (kPa) μ Tebal minimum
(cm)
Lapis permukaan 2800000 0.35 10
Lapis pondasi atas 140000 0.35 25
Lapis pondasi bawah 280000 0.3 35
Tanah dasar 35000 0.5 ∞
Jumlah repetisi beban yang didapat dari asumsi tebal perkerasan di atas jauh lebih
besar dari jumlah repetisi beban rencana. Dengan menggunakan cara yang
sama,mengasumsikan tebal perkerasan dapat diperoleh nilai optimum jumlah
repetisi beban yang mendekati nilai repetisi beban rencana, yaitu 52340.
Tabel 3.3 Asumsi Tebal Lapis Perkerasan Program KENPAVE
Lapis E (kPa) μ Tebal Nilai
Optimum (cm)
Lapis permukaan 2800000 0.35 6
Lapis pondasi atas 140000 0.35 15
Lapis pondasi bawah 280000 0.3 20
Tanah dasar 35000 0.5 ∞
Tabel 3.4 Tebal Perkerasan Jalan Metode Bina Marga dan Program KENPAVE
Lapis Perkerasan Metode Bina
Marga
Program KENPAVE
(tebal minimum)
Program KENPAVE
(nilai optimum)
Laston 10 cm 10 cm 6 cm
Laston pondasi 25 cm 25 cm 15 cm
Batu pecah kelas A 35 cm 35 cm 20 cm
3.3 Studi Parameter
Berikut adalah data asumsi untuk analisa studi parameter:
Contact pressure : 539 kPa
Contact radius : 22 cm
Poisson ratio : 0.5
Tabel 3.5 Data Studi Parameter
Lapis Perkerasan Modulus Elastisitas (kPa) Tebal Lapisan (cm)
Permukaan 2800000 10
Pondasi atas 140000 15
Pondasi bawah 70000 45
Tanah dasar 35000 ∞
3.3.1 Studi Parameter Pengaruh Tebal Lapisan Perkerasan Terhadap Nilai
Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban
Gambar 3.2 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.3 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.4 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah
Gambar 3.5 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting
3.3.2 Studi Parameter Pengaruh Modulus elastisitas Lapisan Perkerasan
Terhadap Nilai Regangan Tekan, Regangan Tarik dan Repetisi Beban
Gambar 3.6 Hasil Nilai Tegangan di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.7 Hasil Nilai Regangan Tarik di Bawah Lapis Permukaan
Gambar 3.8 Hasil Nilai Regangan Tekan di Bawah Lapis Pondasi Bawah
Gambar 3.9 Repetisi Beban Berdasarkan Analisa Kerusakan Fatik dan Rutting
4. Kesimpulan
a. KENPAVE program can be used to design the pavement thickness to
determine the value of tensile strain below the surface layer and the
compressive strain in the lower layers of the subbase, will get the load
repetitions.
b. The traffic data Tol Cipularang Tahun 2005 to design the pavement using two
method Bina Marga and KENPAVE program it give different result.
c. Pavement layer thickness changes greatly affect the value of strain, the
thicker the layer, the smaller strain in order to obtain a large load repetitions.
This is because the increase in the thick layer of pavement will extend the
time to start cracking, extend the time for the propagation up to the damage
occurred.
d. Changes in the value of elastic modulus of pavement layers enough to affect
the value of strain, the greater the value of modulus of elasticity, the smaller
strain in order to obtain a large load repetitions. This is due to the greater
value of the modulus of elasticity of the material it will increase the stiffness
of the material is so reduce the strain
5. Saran
For next research:
a. Varying the parameters studied the influence of vehicle load on the strain and
load repetitions.
b. Conduct design studies rigid pavement thickness using KENPAVE program.
Daftar Pustaka
[1] AI. 1981b.Asphalt Pavement Thickness Design, Information Series No. 181.
Asphalt Institute
[2] Departemen Pekerjaan Umum. (1987). Petunjuk Perencanaan Tebal
Perkerasan Lentur Jalan Raya dengan Metode Analisa
Komponen.Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta
[3] Dirjen Bina Marga, Bipran. (1970). Peraturan Perencanaan Geometrik Jalan
Raya No. 13/1970. Jakarta
[4] Departemen Pekerjaan Umum, Dirjen Bina Marga. (1983). Buku Pedoman
Penentuan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya No.01/PD/B/1983.
Jakarta
[5] Ekwulo, E.O & Eme, D. B.(2009). Fatigue and Rutting Strain Analysis of
Flexible Pavements Designed Using CBR Methods. African Journal of
Environmental Science and Technology, Vol. 3 (12), pp. 412-421.
[6] Huang, Yang H. (2004). Pavement Analysis And Design. Pearson Education,
Upper Saddle River, New Jersey
[7] Sugeng, Bambang.(2007). Peranan Rekayasa Perkerasan Jalan Dalam
Mendukung Terwujudnya “Sustainable Transportation”. Kolokium
Puslitbang Jalan dan Jembatan. Institut Teknologi Bandung
[8] Suryadharma, Hendra & Benediktus Susanto (1999). Rekayasa Jalan Raya.
Universitas Atma Jaya, Yogyakarta