Perancangan Perkerasan Flexible Pavement Metode AASHTO’93

A.  PERKERASAN JALAN BARU (NEW PAVEMENT)

Metoda perencanaan tebal perkerasan, baik untuk perkerasan lentur maupun perkerasan kaku,telah mengalami banyak perkembangan selama lebih dari 2-dekade terakhir ini. Semula, metode yang sering digunakan adalah Metode EMPIRIS, yang mengacu kepada hasil “full scale test” yang dilaksanakan di Ottawa, Amerika Serikat pada awal tahun 60-an (Yoder & Witczak,1975). Sehingga dikenal beberapa metode empiris untuk perencanaan tebal perkerasan, antara lain: Metoda AASHTO 1972 (AASHTO,1972), metoda Asphalt Institute (TAI,1970), Metoda Road Note 29 dan Road Note 31, dan metoda Analisa Komponen 1987 (SNI,2002), yang telah digunakan sejak lama di Indonesia untuk merencanakan tebal perkerasan lentur. Mulai akhir tahun 70-an, bersamaan dengan diselenggarakannya Konferensi ISAP di Ann Harbour, Michigan Amerika Serikat, diperkenalkan beberapa Metode ANALITIS-MEKANISTIK oleh beberapa peneliti dan universitas terkemuka di dunia, yaitu : metoda SHELL dari Belanda (Claessen et al.,1977), metoda ASPHALT INSTITUTE dari Amerika Serikat (TAI,1983) dan metoda NOTTINGHAM dari University of Nottingham di Inggris (Brown et al.,1977). Metoda yang diperkenalkan tersebut, mengubah secara total asumsi- asumsi yang digunakan pada metoda empiris, yaitu yang semula mengandalkan kepada hasil pengamatan “full scale test”, menjadi suatu metoda yang mengembangkan kaidah-kaidah teoritis dari karakteristik material perkerasan, dilengkapi dengan perhitungan secara eksak terhadap respons struktur perkerasan terhadap beban sumbu kendaraan. Metoda yang dikembangkan ini, secara umum dinamakan metoda ANALITIS. Sedangkan metoda AASHTO yang semula hanya mengacu kepada metoda empiris, berupaya pula mengembangkan metoda baru yang disebut sebagai metoda EMPIRIS –ANALITIS dan dinamakan metoda AASHTO 1993 (AASHTO,1993).

Prinsip utama dari Metode Analitis-Mekanistik adalah mengasumsikan perkerasan jalan menjadi suatu struktur “multi-layer (elastic) structure” untuk perkerasan lentur dan suatu struktur “beam on elastic foundation” untuk perkerasan kaku. Akibat beban kendaraan yang bekerja diatasnya, yang dalam hal ini dianggap sebagai beban statis merata, maka akan timbul tegangan (stress) dan regangan (strain) pada struktur tersebut. Lokasi tempat bekerjanya tegangan/regangan maksimum akan menjadi kriteria perancangan tebal struktur perkerasan metoda perancangan tebal perkerasan lentur secara Analitis untuk kondisi Indonesia, sampai saat ini belum ada satupun yang telah diterima secara resmi oleh semua pihak. Beberapa usulan pernah diberikan, misalnya mengadopsi metoda AASHTO 1993 yang masih bersifat “semi analytical” atau mengacu kepada program “finite element” yang dinamakan program KENPAVE ( Huang ,1993 ), ( Subagio, 2007) tetapi belum satupun yang dapat diterima sebagai metoda spesifik untuk Indonesia.

B. Design Factor Perancangan Perkerasan  Metode AASHTO’93

Salah satu metoda perencanaan untuk tebal perkerasan jalan yang sering digunakan adalah metoda AASHTO’93. Metoda ini sudah dipakai secara umum di seluruh dunia untuk perencanaan serta di adopsi sebagai standar perencanaan di berbagai negara. Metoda AASHTO’93 ini pada dasarnya adalah metoda perencanaan yang didasarkan pada metoda empiris. Parameter yang dibutuhkan pada perencanaan menggunakan metoda AASHTO’93 ini antara lain adalah :

1. Structural Number

Structural Number (SN) merupakan fungsi dari ketebalan lapisan, koefisien relatif lapisan (layer coefficients), dan koefisien drainase (drainage coefficients). Persamaan untuk Structural Number adalah sebagai berikut :

SN = a₁D₁ + a₂D₂m₂ + a₃D₃m₃

dimana :

SN                   = nilai Structural Number.

a1, a2, a3        = koefisien relatif masing-masing lapisan.

D1, D2, D3     = tebal masing-masing lapisan perkerasan.

m1, m2, m3= koefisien drainase masing‐masing lapisan.

2.  Lalu Lintas

Prosedur perencanaan untuk parameter lalu lintas didasarkan pada kumulatif beban gandar standar ekivalen (Cumulative Equivalent Standard Axle, CESA). Perhitungan untuk CESA ini didasarkan pada konversi lalu lintas yang lewat terhadap beban gandar standar 8.16 kN dan mempertimbangkan umur rencana, volume lalu lintas, faktor distribusi lajur, serta faktor bangkitan lalu lintas (growth factor).

3. Reliability

Konsep reliability untuk perencanaan perkerasan didasarkan pada beberapa ketidaktentuan (uncertainties) dalam proses perencaaan untuk meyakinkan alternatif‐alternatif berbagai perencanaan. Tingkatan reliability ini yang digunakan tergantung pada volume lalu lintas, klasifikasi jalan yang akan direncanakan maupun ekspetasi dari pengguna jalan.

Reliability didefinisikan sebagai kemungkinan bahwa tingkat pelayanan dapat tercapai pada tingkatan tertentu dari sisi pandangan para pengguna jalan sepanjang umur yang direncanakan. Hal ini memberikan implikasi bahwa repetisi beban yang direncanakan dapat tercapai hingga mencapai tingkatan pelayanan tertentu.

Pengaplikasian dari konsep reliability ini diberikan juga dalam parameter standar deviasi yang mempresentasikan kondisi‐kondisi lokal dari ruas jalan yang direncanakan serta tipe perkerasan antara lain perkerasan lentur ataupun perkerasan kaku. Secara garis besar pengaplikasian dari konsep reliability adalah sebagai berikut:

a. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menentukan klasifikasi dari ruas jalan yang akan direncanakan. Klasifikasi ini mencakup apakah jalan tersebut adalah jalan dalam kota (urban) atau jalan antar kota (rural).

b. Tentukan tingkat reliability yang dibutuhkan dengan menggunakan tabel yang ada pada metoda perencanaan AASHTO’93. Semakin tinggi tingkat reliability yang dipilih, maka akan semakin tebal lapisan perkerasan yang dibutuhkan.

c. Satu nilai standar deviasi (So) harus dipilih. Nilai ini mewakili dari kondisi‐kondisi lokal yang ada. Berdasarkan data dari jalan percobaan AASHTO ditentukan nilai So sebesar 0.25 untuk rigid dan 0.35 untuk flexible pavement. Hal ini berhubungan dengan total standar deviasi sebesar 0.35 dan 0.45 untuk lalu lintas untuk jenis perkerasan rigid dan flexible.

4. Faktor Lingkungan

Persamaan‐persamaan yang digunakan untuk perencanaan AASHTO didasarkan atas hasil pengujian dan pengamatan pada jalan percobaan selama lebih kurang 2 tahun. Pengaruh jangka panjang dari temperatur dan kelembaban pada penurunan serviceability belum dipertimbangkan. Satu hal yang menarik dari faktor lingkungan ini adalah pengaruh dari kondisi swell dan frost heave dipertimbangkan, maka penurunan serviceability diperhitungkan selama masa analisis yang kemudian berpengaruh pada umur rencana perkerasan.

Penurunan serviceability akibat roadbed swelling tergantung juga pada konstanta swell, probabilitas swell, dll. Metoda dan tata cara perhitungan penurunan serviceability ini dimuat pada Appendix G dari metoda AASHTO’93.

5. Serviceability

Serviceability merupakan tingkat pelayanan yang diberikan oleh sistem perkerasan yang kemudian dirasakan oleh pengguna jalan. Untuk serviceability ini parameter utama yang dipertimbangkan adalah nilai Present Serviceability Index (PSI). Nilai serviceability ini merupakan nilai yang menjadi penentu tingkat pelayanan fungsional dari suatu sistem perkerasan jalan. Secara numerik serviceability ini merupakan fungsi dari beberapa parameter antara lain ketidakrataan, jumlah lobang, luas tambalan, dll. Nilai serviceability ini diberikan dalam beberapa tingkatan antara lain:

1. Untuk perkerasan yang baru dibuka (open traffic) nilai serviceability ini diberikan sebesar 4.0 – 4.2. Nilai ini dalam terminologi perkerasan diberikan sebagai nilai initial serviceability (Po).
2. Untuk perkerasan yang harus dilakukan perbaikan pelayanannya, nilai serviceability ini diberikan sebesar 2.0. Nilai ini dalam terminologi perkerasan diberikan sebagai nilai terminal serviceability (Pt).
3. Untuk perkerasan yang sudah rusak dan tidak bisa dilewati, maka nilai serviceability ini akan diberikan sebesar 1.5. Nilai ini diberikan dalam terminologi failure serviceability (Pf).

Perancangan metode AASHTO1993 selengkapnya

Perancangan tebal perkerasan metode Bina Marga/SNI selengkapnya