metode disain - arthurlimantara.files.wordpress.com · (public roads) (hogentogler dan terzaghi,...

PERENCANAAN PERKERASAN JALANCopyright © 2017 By. Ir. Arthur Daniel Limantara, MM, MT.

2

METODE DISAIN

Metode Empiris dengan atau tanpaUji Kekuatan Tanah (EmpiricalMethods)Kegagalan Geser Terbatas (Limiting

Shear Failure Methods)Metode Defleksi Terbatas (Limiting

Deflection Methods)


3

METODE DISAIN

Metode Regresi berdasarkan KinerjaPerkerasan atau Uji Jalan(Regression Methods Based onPavement Performance or RoadTests)Metode Mekanistik-Empiris

(Mechanistic–Empirical Methods)


4

METODE EMPIRIS

Penggunaan metode empiris tanpa uji kekuatan dimulaipada pengembangan sistem klasifikasi tanah Jalan Umum(Public Roads) (Hogentogler dan Terzaghi, 1929), di manatanah dasar diklasifikasikan sebagai seragam dari A-1sampai A-8 dan tidak seragam dari B-1 sampai B-3. SistemPR kemudian dimodifikasi oleh Badan Pengarah Jalan Raya(HRB, 1945), di mana tanah dikelompokkan dari A-1sampai A-7 dan indeks kelompok ditambahkan untukmembedakan tanah di dalam masing-masing kelompok.

Kerugian dari metode empiris adalah bahwa hanya dapatditerapkan pada kondisi lingkungan, material, danpembebanan tertentu.


5

KEGAGALAN GESERTERBATAS

Metode kegagalan geser terbatas digunakan untukmenentukan ketebalan perkerasan sehingga kegagalangeser tidak terjadi. Sifat utama komponen perkerasan dantanah dasar yang harus dipertimbangkan adalah kohesidan sudut gesekan internal. Barber (1946) menerapkanformula kapasitas bantalan Terzaghi (Terzaghi, 1943) untukmenentukan ketebalan perkerasan. McLeod (1953)menganjurkan penggunaan spiral logaritmik untukmenentukan daya dukung perkerasan. Metode ini ditinjauoleh Yoder (1959) dalam bukunya Principles of PavementDesign, namun tidak disebutkan dalam edisi kedua (Yoderdan Witczak, 1975.


6

METODE DEFLEKSITERBATAS

Metode ini digunakan untuk menentukan ketebalanPerkerasan sehingga defleksi vertikal tidak melebihi batasyang diijinkan. Kansas State Highway Commission (1947)memodifikasi persamaan Boussinesq (Boussinesq, 1885)dan membatasi defleksi tanah dasar menjadi 0,1 inci (2,54mm).

Angkatan Laut (1953) menerapkan teori dua lapisanBurmister (Burmister, 1943) dan membatasi defleksipermukaan menjadi 0,25 in (6,35 mm). Penggunaan defleksisebagai kriteria desain memiliki keuntungan nyata sehinggamudah diukur di lapangan. Sayangnya, kegagalanperkerasan disebabkan oleh tekanan dan ketegangan yangberlebihan, bukan defleksi.


7

METODE REGRESI

Contoh yang baik dari penggunaan persamaan regresiuntuk perancangan perkerasan adalah metode AASHTOberdasarkan hasil uji jalan. Kerugian dari metode ini adalahbahwa persamaan desain dapat diterapkan hanya padakondisi di lokasi uji jalan.

Persamaan regresi juga dapat dikembangkan dari kinerjaperkerasan yang ada, seperti yang digunakan dalam sistemevaluasi perkerasan COPES (Darter et al., 1985) danEXPEAR (Hall et aL, 1989).

Persamaan ini dapat menggambarkan efek berbagai faktorpada kinerja perkerasan, kegunaannya dalam desainperkerasan jalan terbatas karena banyaknya ketidakpastianyang terjadi.


8

METODE MEKANISTIK-EMPIRIS

Metode perancangan mekanistik-empiris didasarkanpada mekanisme bahan yang menghubungkanmasukan seperti beban roda, ke respons keluaran atau perkerasan, seperti

tegangan atau regangan. Nilai respons digunakan untukmemprediksi distress dari data uji laboratorium dan datalapangan.

Istilah "aspal campuran panas" identik dengan "betonaspal" yang biasa digunakan. Ini adalah campuranagregat aspal yang diproduksi pada batch atau drum

fasilitas pencampuran yang harus dicampur,disebarkan, dan dipadatkan pada suhu tinggi.


9

PENGEMBANGAN DISAINYANG LAIN

Program Komputer (Computer Programs)

Layanan dan Keandalan (Serviceability

and Reliability)

Pembebanan Dinamis (Dynamic Loads)


10

PROGRAM KOMPUTER

Program CHEV yang dikembangkan oleh Chevron ResearchCompany (Warren dan Dieckmann, 1963). Program inihanya bisa diterapkan pada bahan elastis linier namundimodifikasi oleh Asphalt Institut dalam program DAMAuntuk memperhitungkan bahan granul elastis nonlinier(Hwang dan Witczak, 1979).

Program BISAR, dikembangkan oleh Shell, yangmenganggap tidak hanya beban vertikal tapi juga muatanhorizontal (De Jong dkk, 1973).

Program yang dikembangkan di University of California,Berkeley, adalah ELSYM5, untuk sistem lima lapis elastisdengan beberapa beban roda (Kopperman et al., 1986).


11

PROGRAM KOMPUTER

Finn et al. (1986) mengembangkan sebuah programkomputer bernama PDMAP (Probabilistic DistressModels for Asphalt Pavements) untuk memprediksiretak kelelahan dan rutting di perkerasan aspal.

SAPIV, yaitu program analisis tegangan elemenhingga yang dikembangkan di University ofCalifornia, Berkeley.

Khazanovich dan loannides (1995) mengembangkansebuah program komputer (disebut DIPLOMAT.


12

PROGRAM KOMPUTER

Kerugian utama dari teori berlapis adalah asumsibahwa setiap lapisan homogen dengan sifat yang samadi seluruh lapisan. Asumsi ini membuat sulit untukmenganalisis sistem berlapis yang terdiri dari bahannonlinier, seperti basis butiran dan substitusinya.

Modulus elastis dari bahan-bahan ini bergantung padategangan dan bervariasi di seluruh lapisan, jadi timbulpertanyaan di lapisan nonlinier mana yang harusdipilih untuk mewakili keseluruhan lapisan?


13

PROGRAM KOMPUTER

Jika hanya tegangan, regangan, atau defleksi yangpaling kritis yang diinginkan, seperti yang biasanyaterjadi pada desain perkerasan, satu titik di dekatbeban terapan dapat dipilih secara wajar.

Namun, jika tekanan, ketegangan, atau defleksi padatitik yang berbeda, beberapa di dekat dan beberapayang jauh dari beban, diinginkan, akan sulit untukmenggunakan teori berlapis untuk menganalisis bahannonlinier. Kesulitan ini bisa diatasi denganmenggunakan metode elemen hingga.


14

PROGRAM KOMPUTER

Duncan dkk. (1968) pertama kali menerapkan metode elemenhingga untuk analisis perkerasan lentur. Metode ini kemudiandigabungkan dalam program komputer ILLI-PAVE (Raad danFigueroa, 1980). Besarnya jumlah waktu dan penyimpanankomputer yang dibutuhkan program tersebut belum digunakanuntuk keperluan perancangan rutin. Namun, sejumlahpersamaan regresi, berdasarkan tanggapan yang diperoleh olehILLI-PAVE, dikembangkan untuk digunakan dalam desain(Thompson dan Elliot, 1985; Gomez-Achecar dan Thompson,1986).

Metode elemen hingga nonlinear juga digunakan dalam programkomputer MICH-PAVE yang dikembangkan di Michigan StateUniversity (Harichandran et al., 1989).


15

SERVICEABILITY ANDRELIABILITY

Sebagai hasil dari Uji Jalan AASHO, Carey dan Irick(1960) mengembangkan konsep kinerja pelayananperkerasan dan menunjukkan bahwa ketebalanperkerasan juga harus bergantung pada indekspelayanan yang dibutuhkan.

Lemer dan Moavenzadeh (1971) mengemukakankonsep keandalan sebagai faktor desain perkerasan,dan program komputer probabilistik yang disebutVESYS dikembangkan untuk menganalisis sistemperkerasan viskoelastis tiga lapis (Moavenzadeh et a1,1974).


16

SERVICEABILITY ANDRELIABILITY

Konsep keandalan juga digabungkan dalam sistemdesain perkerasan lentur Texas (Darter et al., 1973b)dan Panduan Desain AASHTO (AASHTO, 1986).

Meskipun prosedur AASHTO pada dasarnya bersifatempiris, penggantian nilai pendukung tanah empirisoleh modulus resilien pondasi bawah dan koefisienlapisan empiris dengan modulus resilien pada masing-masing lapisan dengan jelas menunjukkankecenderungan metode mekanistik.

Modulus resilien adalah modulus elastis pada bebanberulang, bisa ditentukan dengan tes laboratorium.


17

DYNAMIC LOADS

Semua metode yang dibahas sejauh ini didasarkanpada beban statis atau bergerak dan tidakmempertimbangkan efek inersia karena bebandinamis.

Mamlouk (1987) menggambarkan sebuah programkomputer yang mampu mempertimbangkan efekinersia dan menunjukkan bahwa efek tersebut palingterasa saat batuan dangkal atau batuan bawah tanahbeku ditemui.


18

DYNAMIC LOADS

Monismith et al. (1988) menunjukkan bahwa, untukperkerasan aspal beton, tidak perlu melakukananalisis dinamik yang lengkap. Efek inersia dapatdiabaikan dan respon dinamis lokal dapat ditentukandengan metode statis dasarnya dengan menggunakansifat material yang sesuai dengan laju pemuatan.

Prosedur perancangan saat ini tidakmempertimbangkan kerusakan yang disebabkan olehkekasaran perkerasan. Karena truk menjadi lebihbesar dan berat, beberapa keuntungan dapat diperolehdengan merancang sistem suspensi yang tepat untukmeminimalkan efek kerusakan.


19

Construction of Pavement Structures

Evaluation of Pavement Structures

Maintenance Programsof Pavement Structures

Design of Pavement Materials

Aggregates Asphalt/PCC

Laboratory Exp.

ROAD CONSTRUCTION

BAHAN PERKERASAN JALAN

METODE PELAKSANAANPERKERASAN JALAN

MANAJEMENPERKERASAN JALAN


20

KLASIFIKASI TANAHSISTEM UNIFIED

Dikembangkan oleh Casagrande secara garisbesar membedakan tanah menjadi 3 bagian:Tanah berbutir kasar, <50% lolos saringan no. 200.

Secara visual terlihat berbutir kasar.Tanah berbutir halus, >50% lolos saringan no. 200.Tanah organik, dapat dikenali dari warna, bau dan

sisa tumbuh-tumbuhan yang terkandungdidalamnya.


21

KLASIFIKASI TANAHSISTEM UNIFIED


22

KLASIFIKASI TANAHSISTEM AASHTO

Menurut sistem ini tanah dibagi menjadi 8 kelompokyang diberi nama dari A-1 sampai A-8.

A-8 adalah kelompok tanah organik yang pada revisiterakhir oleh AASHTO diabaikan, karena kelompok inimemang tidak stabil sebagai bahan lapis perkerasan.

Kelompok tanah berbutir kasar (<35% lolos saringanNo. 200)

Kelompok tanah berbutir halus (>35% lolos saringanNo. 200)


23


KELOMPOK TANAH BERBUTIR KASAR A-1, adalah kelompok tanah yang terdiri dari kerikil

dan pasir kasar dengan sedikit atau tanpa butir-butirhalus, dengan atau tanpa sifat-sifat plastis

A-2, sebagai kelompok batas antara tanah berbutirkasar dengan tanah berbutir halus. Kelompok initerdiri dari campuran kerikil/pasir dengan tanahberbutir halus yang cukup banyak (<35%)

A-3, adalah kelompok tanah yang terdiri dari pasirhalus dengan sedikit sekali butir-butir halus lolossaringan No. 200 dan tidak plastis


24


KELOMPOK TANAH BERBUTIR HALUS A-4, adalah kelompok tanah lanau dengan sifat

plastisitas rendah A-5, adalah kelompok tanah lanau mengandung lebih

banyak butir-butir plastis, sehingga sifat plastisnyalebih besar dari kelompok A-4

A-6, adalah kelompok tanah lempung yang masihmengandung butir-butir pasir dan kerikil tetapi sifatperubahan volumenya cukup besar

A-7, adalah kelompok tanah lempung yang lebihbersifat plastis. Tanah ini mempunyai sifat perubahanyang cukup besar


25

ASUMSI GRUP INDEKSAASTHO

1. Semua kelompok yang termasuk dalam kelompokA-1, A-2, dan A-3 kecuali A-2-6 dan A-2-7 adalahkelompok tanah yang baik untuk tanah dasarjalan atau dapat digunakan sebagai tanah dasarjalan dengan penambahan sedikit bahan pengikat

2. Material pada kelompok lain termasuk A-2-6 danA-2-7 merupakan material yang kualitasnyasebagai tanah dasar berkurang dari A-2-5sehingga membutuhkan lapisan pondasi bawahatau penambahan tebal lapisan pondasi atas


26

ASUMSI GRUP INDEKSAASTHO

3. Anggapan bahwa batasan tanah berbutirhalus adalah 35% lolos saringan No.200dan mengabaikan sifat plastisitasnya

4. Anggapan bahwa batas cair (liquid limit)adalah 40%

5. Anggapan bahwa batasan indeks plastisadalah 10%


27

GRUP INDEKS (GI)

Dimana:GI = grup indeksF = jumlah persen lolos saringan No. 200

berdasarkan material yang lolos saringan 3”LL = batas cairPI = indeks plastis

101501.040005.02.035 PIFLLFGI


28

KEPADATAN DAN DAYADUKUNG TANAH

Daya dukung tanah dipengaruhi oleh jenis tanah,tingkat kepadatan, kadar air, kondisi drainase, danlain-lain

Tingkat kepadatan tanah dinyatakan dalam prosentaseberat volume kering tanah terhadap berat volumekering maksimum

Daya dukung tanah dasar (subgrade) padaperencanaan perkerasan lentur dinyatakan dengannilai CBR (California Bearing Ratio)

CBR adalah perbandingan antara beban yangdibutuhkan untuk penetrasi dengan beban yangditahan batu pecah standar. Dinyatakan dalam %

metode disain - arthurlimantara.files.wordpress.com · (public roads) (hogentogler dan terzaghi,...

Documents