Overlay Design (new).pdf

PERANCANGAN PERKERASAN JALAN POKOK BAHASAN: KONSEP DAN ANALISIS PERANCANGAN LAPIS TAMBAH (OVERLAY)

LAYOUT  

Pendahuluan Konsep dan Analisis Perancangan Lapis Tambah (Overlay)  Pd T-01-2002-B  Pd T-05-2005-B

1

NOW WE GO TO…

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN 

Pekerjaan lapis tambah (overlay) adalah bagian dari pekerjaan rehabilitasi jalan dengan cara menambah satu lapisan beraspal di atas lapisan beraspal eksisting.

overlay surface layer base / subbase layer

Existing pavement

2

PENDAHULUAN Mengapa harus dilakukan pekerjaan overlay? SC0 = kapasitas struktural dari perkerasan baru (dinyatakan dengan SN) SCeff = kapasitas struktural pada saat evaluasi akan perlunya overlay dilakukan (dinyatakan sebagai SNeff) SCf = kapasitas struktural yang diharapkan pada waktu mendatang Kurva kinerja jalan s/d akhir umur rencana

SCol = kapasitas struktural yang harus ditambahkan dengan overlay pada perkerasan eksisting

PENDAHULUAN 



Kapasitas struktural jalan terkait dengan kemampuan struktur jalan dalam menahan beban lalu lintas. Contoh jenis kerusakan jalan yang bersifat struktural adalah retak (cracking). Selain kerusakan yang bersifat struktural, terdapat pula kerusakan yang bersifat fungsional, yaitu kerusakan yang dapat mengganggu kenyamanan dan keselamatan dalan berkendara. Contoh jenis kerusakan ini adalah lubang (potholes) dan gelombang (corrugation)

3

INTRODUCTION

Kerusakan struktural: Cracking/retak

Kerusakan fungsional: Corrugation/gelombang

PENDAHULUAN 



Lapisan overlay akan mengatasi kerusakan yang bersifat struktural dengan cara meningkatkan kemampuan struktur perkerasan dalam menahan beban lalu lintas. Lapisan overlay akan mengatasi kerusakan yang bersifat fungsional dengan cara menghilangkan ketidakrataan permukaan  levelling.

4

NOW WE GO TO… ANALISIS PERANCANGAN OVERLAY DENGAN PEDOMAN PD T-1-2002-B

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 1: Inventarisasi konstruksi dan desain perkerasan eksisting 



Tebal dan jenis material masing-masing lapisan perkerasan jalan (D1, D2, D3, a1, a2 dan a3) Informasi mengenai kondisi eksisting dari subgrade (bisa diperoleh dari data pra-konstruksi, hasil penyelidikan tanah, dsb.)

5

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 2: Analisis volume lalu lintas 



Nilai kumulatif ekivalensi sumbu standard 18-kip (ESAL) pada lajur rencana (Np), untuk digunakan dalam penentuan nilai kapasitas struktural eksisting (SNeff). Prediksi nilai kumulatif ekivalensi sumbu standard 18-kip (ESAL) untuk tahun mendatang pada lajur rencana (Nf) untuk penentuan nilai kapasitas struktural yang diharapkan pada tahun mendatang (SNf).

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 3: Survei kondisi perkerasan jalan Survei kondisi perkerasan jalan dilakukan untuk mengetahui jenis kerusakan jalan yang terdapat pada jalan yang akan di-overlay. Jenisjenis kerusakan jalan yang akan diinventaris pada survei kondisi perkerasan jalan untuk penentuan koefisien kekuatan material (a) eksisting adalah:  Persentase luas permukaan dari retak kulit buaya (alligator cracking).  Jumlah retak melintang (tranverse cracking) per mil atau per km.  Rata-rata kedalaman alur.  Adanya efek pumping pada retak dan sudut-sudut perkerasan jalan

6

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) 







Penentuan modulus resilien dari subgrade: umumnya dilakukan menggunakan pengujian yang tidak merusak (non-destructive testing, NDT) dengan mengukur lendutan, hasil pengujian laboratorium dari sampel tanah (ASTM T292-91), hasil pengujian lain (R value, CBR, dsb.). Sampel dari lapisan permukaan (pemeriksaan visual untuk mengetahui adanya pengelupasan permukaan, degradasi material, dsb.). Sampel dari lapisan pondasi yang bersifat granular (pemeriksaan visual dan analisis saringan untuk mengetahui degradasi ukuran butiran dan adanya material halus yang naik dari subgrade). Tebal seluruh lapisan.

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) pengukuran lendutan 



Lendutan diukur untuk setiap interval 100 - 1,000 ft pada daerah yang tidak ditemukan kerusakan jalan dengan menggunakan alat Falling Weight Deflectometer (dengan beban 9,000 lbs) Lendutan sebaiknya diukur minimum pada dua titik: titik tengah dari beban dan pada jarak tertentu dari beban.

7

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien 

Pada jarak yang cukup besar dari beban, lendutan yang terukur umumnya dikontribusikan oleh lendutan pada subgrade. Nilai MR dari subgrade bisa dihitung dengan persamaan berikut. MR = 0.24 P / (dr r) MR = modulus resilien tanah dasar (subgrade), psi P = beban, lbs dr = lendutan pada jarak r dari pusat beban, inch r = jarak dari pusat beban, inch  r  0.7 ae (prasyarat agar nilai MR di atas dapat diterima) { apakah yang dimaksud dengan ae ? }

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien ae = [ a2 + { D (Ep/MR)1/3 }2 ]1/2 a = jari-jari pelat beban, inch MR = modulus resilien tanah dasar (subgrade), psi D = tebal seluruh lapisan perkerasan jalan dari subgrade, inch Ep = modulus elastisitas efektif ( composite modulus) dari seluruh lapisan di atas subgrade, psi { bagaimana cara menentukan Ep ? }

8

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien d0 = lendutan pada pusat beban diukur pada suhu 68 F, inch p = tekanan pelat beban, psi a = radius pelat beban, inch D = tebal keseluruhan lapisan di atas subgrade, inch MR = modulus resilien subgrade, psi Ep = modulus elastisitas efektif dari seluruh lapisan di atas subgrade, psi

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien  Nilai d0 mempunyai faktor koreksi

9

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien 

faktor koreksi d0 apabila lapisan perkerasan dengan lapisan pondasi granular (pada suhu 68 F atau 20 C)

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif (SNeff) penentuan modulus resilien 

faktor koreksi d0 apabila lapisan perkerasan dengan lapisan pondasi distabilisasi dengan aspal atau pozzolan (pada suhu 68 F atau 20 C)

10

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff)  terdapat 3 metode. Pilih nilai SNeff berdasarkan hasil perhitungan + intuisi/pengalaman engineering. 

SNeff dari metode NDT  kapasitas struktural = fungsi dari (total tebal, modulus elastisitas keseluruhan) SNeff = 0.0045 D (Ep)1/3

Ep diperoleh dengan cara perhitungan balik (lihat tahap 4).

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari hasil survei kondisi permukaan jalan  dari hasil survei kondisi permukaan jalan, akan diperoleh nilai kekuatan relatif material dari setiap lapisan untuk kemudian digunakan pada persamaan SNeff sebagai berikut. SNeff = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

11

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari hasil survei kondisi permukaan jalan

Quality of drainage

Percentage of time pavement structure is exposed to moisture levels approaching saturation *) < 1%

1 – 5%

5 – 25%

> 25%

Excellent

1.40 – 1.35

1.35 – 1.30

1.30 – 1.20

1.20

Good

1.35 – 1.25

1.25 – 1.15

1.15 – 1.00

1.00

Fair

1.25 – 1.15

1.15 – 1.05

1.00 – 0.80

0.80

Poor

1.15 – 1.05

1.05 – 0.80

0.80 – 0.60

0.60

Very poor

1.05 – 0.95

0.95 – 0.75

0.75 – 0.40

0.40

a1

DESIGN STEP

a2

a2 or a3

12

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari hasil survei kondisi permukaan jalan Keterangan tabel:  Semua kerusakan jalan adalah hasil pengamatan pada permukaan jalan  Sebagai bukti adanya efek pumping pada lapisan pondasi, sampel dari material pondasi sebaiknya diperoleh dan diperiksa untuk mengetahui adanya degradasi ukuran material dan penyusupan material halus dari tanah dasar.  Persentase retak melintang = (panjang retak (ft.)/luas permukaan yang disurvei (ft2.)) * 100

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari konsep umur sisa dari perkerasan jalan RL = 100 { 1 – ( Np / N1.5 ) } RL = umur sisa (%) Np = total volume lalu lintas eksisting, ESALs (dari hasil survei) N1.5 = total volume lalu liintas sampai perkerasan runtuh, ESALs (N1.5 diperoleh dengan perhitungan perkerasan baru dengan asumsi: P2 = 1.5, R = 50%)

13

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari konsep umur sisa dari perkerasan jalan

Ilustrasi dari Np dan N1.5

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 4: Penentuan kapasitas struktural efektif dari perkerasan eksisting (SNeff) 

SNeff dari konsep umur sisa dari perkerasan jalan Umur sisa digunakan untuk menentukan faktor kondisi (CF), menggunakan grafik RL vs CF. Kemudian, SNeff = CF * SN0 SN0 = kapasitas struktural dari perkerasan jalan baru

14

PROSEDUR PERANCANGAN

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 5: Penentuan kapasitas struktural yang diperlukan untuk lalu lintas pada tahun mendatang (SNf) 

Nilai MR efektif, ditentukan dengan cara:  Pengujian laboratorium  Perkiraan menggunakan hubungan dengan paramter lain (misalnya CBR, dsb.) Dari dua cara di atas MR yang diperoleh sudah merupakan MR untuk keperluan desain  Perhitungan balik dari data lendutan. Faktor koreksi (C) diperlukan untuk penyesuaian nilai MR desain yang diperoleh dari perhitungan balik. Nilai C = 0.33 direkomendasikan, atau C < 0.33 jika terdapat lapisan keras di bawah subgrade. MR desain = C { 0.24 P / (dr r) }

15

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 5: Penentuan kapasitas struktural yang diperlukan untuk lalu lintas pada tahun mendatang (SNf) 



PSI = P1 – P2 P1 = PSI setelah overlay (P1 = 4.2) P2 = PSI pada saat diperlukan rehabilitasi berikutnya (P2 = 2.5) Reliabilitas dari lapisan overlay, R (%) Functional Classification

Recommended Level of Reliability, R (%) Urban

Rural

85 – 99.9

80 – 99.9

Arterial road

80 – 99

75 – 95

Collector road

80 – 95

75 - 95

Local road

50 – 80

50 - 80

Toll road

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 5: Penentuan kapasitas struktural yang diperlukan untuk lalu lintas pada tahun mendatang (SNf) 

Nilai deviasi normal standard (ZR) yang sesuai dengan nilai R

Reliabilitas (%)

Deviasi Normal (Zr)

Reliabilitas (%)

Deviasi Nornal (Zr)

50

-0.000

90

-1.282

60

-0.253

95

-1.645

70

-0.524

98

-2.054

75

-0.674

99

-2.327

80

-0.841

99.9

-3.090

85

-1.037

99.99

-3.750

16

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 5: Penentuan kapasitas struktural yang diperlukan untuk lalu lintas pada tahun mendatang (SNf) 



Simpangan baku keseluruhan, S0 Perkiraan nilai simpangan baku keseluruhan untuk contoh kasus dimana terdapat variasi pada lalu lintas pada tahun mendatang adalah sebesar 0.49 (untuk flexible pavement). Hitung nilai SNf persamaan design untuk flexible pavement atau bisa juga menggunakan nomograph.

PROSEDUR PERANCANGAN 

R

Tahap 5: Penentuan kapasitas struktural yang diperlukan untuk lalu lintas pada tahun mendatang (SNf)

So

MR W18

PSI SN

17

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tahap 6: Penentuan tebal overlay Dol = SNol / aol = (SNf – SNeff) / aol SNol = kapasitas struktural yang dibutuhkan dari lapisan overlay aol = koefisien kekuatan relatif untuk AC Dol = tebal lapisan overlay, inch SNf = kapasitas struktural yang diperoleh dari Tahap 5 SNeff = kekuatan struktural efektif dari perkerasan eksisting (Tahap 4)

CONTOH PERHITUNGAN 

Konsep dan analisis perancangan overlay Konversi ke mili in. (mils) Konversi ke in. Konversi ke psi. Konversi ke in.

18

CONTOH PERHITUNGAN

CONTOH PERHITUNGAN 6

terbesar

Mr = 0.24 x P / (dr x r) P = 580/(3.14 x 0.152) = 41 kN ~ 9217 lbs First trial, r = 60 in., dr = 38 micron = 1.5 mils Mr = 0.24 x 9217 / (0.0015x 60) = 24,579 psi

D = 3 + 5 + 12 = 20 in. Mr x d0 / P = 24,579 x 16.5 x 0.83 / 9217 = 36 Ep/Mr = 3  Ep ~ 75,000 psi

19

CONTOH PERHITUNGAN Cek: ae = (a2 + {D x (Ep/Mr)0.33}2)1/2 = 29 in. r = 60 in. > 0.7 x 29 ~ 21 in. (ok)

CONTOH PERHITUNGAN Apabila diasumsikan data yang diberikan benar….

… menggunakan Excel atau gunakan grafik (Mr d0 / P) vs D

20

CONTOH PERHITUNGAN

Bagaimana mendapatkan lalu lintas = 5 juta?  W 18 w18 diperoleh dari hasil survel lalu lintas

4.9

3.8

0.4

CONTOH PERHITUNGAN Tidak ada panduan detail mengenai penentuan nilai a

Tebal tetap, tetapi kualitas material (a) menurun

21

a1

DESIGN STEP

a2

a2 or a3

NOW WE GO TO… KONSEP DAN ANALISIS PERANCANGAN OVERLAY DENGAN PEDOMAN PD T-5-2005-B

22

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung repetisi beban lalu lintas rencana (CESA) dalam ESA (1/4) – persamaan umum CESA =  m x 365 x E x C x N m = jumlah masing-masing kendaraan E = ekivalen beban sumbu C = koefisien distribusi kendaraan N = faktor hubungan umur rencana yang disesuaikan dengan perkembangan lalu lintas

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung repetisi beban lalu lintas rencana (CESA) dalam ESA (2/4) – Ekivalen beban sumbu (E) Sumbu Tunggal Roda Tunggal

Sumbu Tunggal Roda Ganda Sumbu Tandem Roda Ganda Sumbu Tridem Roda Ganda

23

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung repetisi beban lalu lintas rencana (CESA) dalam ESA (3/4) – koefisien distribusi kendaraan (C)

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung repetisi beban lalu lintas rencana (CESA) dalam ESA (4/4) – faktor hubungan umur rencana yang disesuaikan dengan perkembangan lalu lintas (N)

r = tingkat pertumbuhan lalu lintas n = tahun tinjauan

24

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan hasil pengujian dengan alat FWD atau BB (1/5) 

Lendutan dengan FWD – lendutan yang dipakai adalah lendutan langsung (dL) berdasarkan lendutan di bawah pusat beban (df1)

Ft = faktor koreksi terhadap suhu standar 35 C = 4,184 x TL-0,4025 … jika tebal beraspal (HL) < 10 cm = 14,785 x TL-0,7573 … jika tebal beraspal (HL) > 10 cm TL = suhu lapis beraspal = 1/3 (Tp + Tt + Tb) Tp, Tt dan Tb = suhu permukaan, tengah dan bawah lapis beraspal

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan hasil pengujian dengan alat FWD atau BB (2/5) 

Suhu udara

Lendutan dengan FWD – lendutan yang dipakai adalah lendutan langsung (dL) berdasarkan lendutan di bawah pusat beban (df1) Suhu permukaan

25

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan hasil pengujian dengan alat FWD atau BB (3/5) 

Lendutan dengan FWD – lendutan yang dipakai adalah lendutan langsung (dL) berdasarkan lendutan di bawah pusat beban (df1)

Ca = faktor koreksi muka air tanah (1,2 saat musim kemarau/ muka air tanah rendah; 0,9 saat musim hujan) FKB-FWD = faktor koreksi beban FWD (jika beban  4,08 ton) = 4,08 x (beban uji dalam ton)-1

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan hasil pengujian dengan alat FWD atau BB (4/5) 

Lendutan dengan BB – lendutan yang dipakai adalah lendutan balik (dB)

d1 dan d3 = lendutan berjarak 0 dan 6 m dari beban (dalam mm) Ft dan Ca = idem Ft dan Ca pada lendutan dengan FWD FKB-BB = faktor koreksi beban BB (jika beban  8,16 ton) = 77,343 x (beban uji dalam ton)-2,0715

26

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan hasil pengujian dengan alat FWD atau BB (5/5) 

Lendutan dengan BB – lendutan yang dipakai adalah lendutan balik (dB)

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tentukan keseragaman segmen jalan yang ditinjau (1/2) Untuk mengetahui keseragaman lendutan pada satu segmen jalan. Apabila dalam satu segmen jalan terdapat perbedaan lendutan, maka segmen tersebut harus dibagi menjadi beberapa sub-segmen berdasarkan keseragaman lendutannya.

Faktor keseragaman lendutan di suatu segmen harus berada dalam rentang faktor keseragaman ijin. Kriteria: 0% - 10% (keseragaman sangat baik), 11% - 20% (keseragaman baik), 21% - 30% (keseragaman cukup baik)

27

PROSEDUR PERANCANGAN 

Tentukan keseragaman segmen jalan yang ditinjau (2/2)

Lendutan rata-rata

Standard deviasi

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan wakil (Dwakil) untuk masing-masing segmen jalan (dalam satuan mm) Untuk jalan arteri/tol (tingkat kepercayaan 98%) Untuk jalan kolektor (tingkat kepercayaan 95%) Untuk jalan lokal (tingkat kepercayaan 90%)

28

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung lendutan rencana/ijin (Drencana) untuk masingmasing segmen jalan (dalam satuan mm) (untuk lendutan dengan alat FWD) (untuk lendutan dengan alat BB)

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung tebal lapisan tambah/overlay (Ho)

Dsbl ov = lendutan sebelum overlay = lendutan wakil (Dwakil, dalam mm) Dstl ov = lendutan setelah overlay = lendutan rencana (Drencana, dalam mm)

29

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung tebal lapisan tambah/overlay terkoreksi (Ht) (1/2) Tebal lapisan tambah yang telah dihitung adalah berdasarkan suhu standard 35 C, sehingga untuk setiap daerah, tebal lapis tambahnya perlu dikoreksi dengan suatu faktor (Fo) karena memiliki temperatur rata-rata tahunan (TPRT) yang berbeda-beda.

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung tebal lapisan tambah/overlay terkoreksi (Ht) (2/2)

30

PROSEDUR PERANCANGAN 

Hitung tebal lapisan tambah/overlay terkoreksi (Ht) apabila jenis perkerasannya berbeda Ht = Ht x FKTBL (MR dalam MPa)

CONTOH PERHITUNGAN

31

CONTOH PERHITUNGAN

CONTOH PERHITUNGAN

32

CONTOH PERHITUNGAN

CONTOH PERHITUNGAN

33

CONTOH PERHITUNGAN (untuk jalan arteri)

(TPRT untuk ruas Purwakarta – Plered = 35,4 C)

CONTOH PERHITUNGAN

(Misalkan jenis campuran beraspalnya diganti menjadi Laston modifikasi, maka perlu dikalikan dengan FKTBL = 0,87)

34

CONTOH PERHITUNGAN

CONTOH PERHITUNGAN

35

CONTOH PERHITUNGAN (untuk jalan arteri)

(TPRT untuk ruas Purwakarta – Plered = 35,4 C)

CONTOH PERHITUNGAN

(Misalkan jenis campuran beraspalnya diganti menjadi Laston modifikasi, maka perlu dikalikan dengan FKTBL = 0,87)

36

END OF PRESENTATION

Thank you for your attention.

37