METODE ASPHALT INSTITUTEI. PENDAHULUANII. PERTIMBANGAN YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM DESAINIII. PARAMETER DESAIN IV. ANALISIS LALU LINTASV. EVALUASI MATERIALVI. PROSEDUR DESAIN STRUKTURVII. PERENCANAAN KONSTRUKSI SECARA BERTAHAPVIII. ANALISIS EKONOMI

I. PENDAHULUAN

Konstruksi perkerasan didalam desain perkerasan metode Asphalt Institute disebut juga sebagai sistem multi lapisan yang elastis (multi-layered elastic system). Prosedur desain secara keseluruhan diperoleh berdasarkan teori, pengalaman, data hasil uji dan analisis dengan menggunakan program komputer (Program DAMA) dan program HWY untuk mendesain tebal perkerasan. Selain menggunakan Program DAMA dan Program HWY, dalam manual Asphalt Institute dikemukakan juga tentang prosedur desain dengan menggunakan grafik (charts) untuk mengurangi ketergantungan dalam penggunaan program komputer.

Dalam metode Asphalt Institute terdapat dua (2) kondisi tegangan-regangan yang dipertimbangkan sebagai kriteria desain, yaitu:

1. Kondisi dimana beban roda (W) disalurkan melalui lapisan permukaan jalan oleh roda kendaraan secara vertikal. Beban ini disalurkan hingga ke lapisan tanah dasar, dimana beban yang diterima akan semakin berkurang. Pada kondisi ini, tegangan-regangan kritis yang diperhitungkan adalah tegangan vertikal yang terjadi diatas lapisan tanah dasar (Ec).

2. Kondisi dimana beban roda kendaraan menyebabkan terjadinya lendutan terhadap lapisan perkerasan. Pada kondisi ini, tegangan-regangan kritis yang diperhitungkan adalah regangan horisontal yang terjadi dibawah lapisan permukaan (Et).

Kondisi tegangan-regangan dalam metode asphalt institute ini dapat dilihat pada Gambar I.1 dan I.2.

Gambar I.1 Sebaran Beban Roda Kendaraan pada Lapisan Permukaan Jalan

Gambar I.2 Lendutan Akibat Beban Roda Kendaraan pada Lapisan Permukaan Jalan

II. PERTIMBANGAN YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM DESAIN

Pertimbangan yang harus diperhatikan dalam desain lapisan perkerasan aspal adalah informasi tentang klasifikasi jalan, tipe material yang sesuai dengan lalu lintas, phase konstruksi/tahapan konstruksi dan analisis ekonomi antara beberapa alternatif desain yang ada. Dalam sub bab berikut akan dipaparkan secara singkat tentang klasifikasi jalan, tipe material, phase konstruksi dan perbandingan alternatif desain secara ekonomi.

A. Klasifikasi Jalan

The United States Federal Highway Administration (FHWA) mengklasifikasikan jalan menurut fungsinya sebagai berikut:

1. Sistem Jalan Perkotaan Sistem Arteri Primer: antar kota, jalan tol, dan arteri primer lainnya Sistem Arteri Sekunder Sistem Kolektor Sistem Lokal

2. Sistem Jalan Pedesaan Sistem Arteri Primer: antar kota dan arteri primer lainnya Sistem Arteri Sekunder Sistem Kolektor: kolektor primer, kolektor sekunder Sistem Lokal

B. Tipe Material Yang Digunakan

Tipe material yang digunakan/direkomendasikan bervariasi menurut kelas jalan atau desain tingkat lalu lintas yang tersedia. Untuk tingkat kepadatan lalu lintas yang tinggi, direkomendasikan nilai desain tegangannya lebih kecil dibandingkan dengan tingkat kepadatan lalu lintas yang rendah, sementara persyaratan campuran desain untuk perkerasan aspal lebih tinggi untuk lalu lintas berat dibanding lalu lintas ringan.

C. Phase Konstruksi

Ada beberapa tipe dan situasi lalu lintas jalan, dimana phase konstruksi/tahapan konstruksi perkerasan harus dipertimbangkan. Contohnya adalah pengembangan jalan di daerah perumahan, tahap pertama dibangun jalan berbahan dasar aspal untuk melayani lalu lintas angkutan, dan kemudian ditambahkan lapisan perkerasan permukaan aspal untuk phase berikutnya dikarenakan pertambahan volume lalu lintas yang meningkat secara signifikan. (Lihat Bab VII).

D. Analisis Ekonomi

Biasanya dalam seleksi penggunaan bahan perkerasan dan tahapan konstruksi perkerasan didasarkan atas analisis ekonomi dari beberapa alternatif bahan yang ada. Prosedur atau metode yang dipilih untuk perbandingan adalah konsep atau metode NPV (Net Present Value). (Lihat Bab VIII).

III. PARAMETER DESAIN

Prosedur yang digunakan dalam mendesain perkerasan aspal terdiri dari beberapa kombinasi, yaitu permukaan perkerasan aspal dan dasar (base), permukaan aspal emulsi dan dasar, dan untreated aggregat dasar dan subbase. Untuk perkerasan permukaan campuran beraspal secara penuh (Full Dept Asphalt) terdiri dari sistem tiga lapis permukaan, sementara untuk untreated aggregate terdiri dari sistem empat lapis permukaan. (Lihat Gambar III.1).

A. Kriteria Desain

Dalam Gambar III.1 terlihat bahwa muatan pada permukaan lapisan perkerasan mengakibatkan dua tegangan, yaitu tegangan horisontal Et pada bagian bawah permukaan aspal terbawah untuk perkerasan aspal dan aspal emulsi dan tegangan vertikal Ec pada permukaan lapisan subgrade, lihat Gambar III.1. Jika terjadi tegangan horisontal maksimum Et, maka akan mengakibatkan keretakan pada permukaan perkerasan. Jika terjadi tegangan vertikal maksimum Ec, maka akan mengakibatkan lendutan pada permukaan perkerasan.

Gambar III.1 Tegangan Horisontal dan Vertikal

B. Karakteristik Bahan Perkerasan (Material Characteristics)

Karakteristik kualitas bahan lapisan perkerasan yang direkomendasikan dalam metode ini adalah nilai modulus elastisitas/modulus dinamis untuk campuran aspal atau nilai modulus resilient untuk untreated granular atau bahan lapisan tanah dasar. Untuk kondisi dimana kualitas dari bahan yang dipakai hanya tersedia data CB-nya, maka nilai CBR harus dikonversi terlebih dahulu ke nilai modulus resilient (Mr). Bahan perkerasan yang dimaksud dalam sub bab ini, diataranya adalah:

1. Perkerasan Aspal (Asphalt Concrete) Modulus elastisitas/modulus dinamis dari campuran perkerasan aspal adalah tinggi

tergantung dari temperatur/suhu udara.

2. Campuran Aspal Emulsi (Emulsified Asphalt Mixes) Ada tiga tipe campuran aspal emulsi, yaitu: Tipe I, campuran aspal emulsi yang diproses dense-graded aggregates. Tipe II, campuran aspal emulsi dengan semi proses crusher-run, pit-run atau

bank-run aggregates. Tipe III, campuran aspal emulsi terbuat dari tanah atau tanah lumpur (silty sands).

3. Bahan Perkerasan Untreated Granular (Untreated Granular Materials) Modulus resilient dari bahan perkerasan untreated granular bervariasi sesuai

dengan kondisi tegangan pada lapisan perkerasan, < 104 MPa (15.000 psi) sampai > 345 Mpa (50.000 psi).

C. Kondisi Lingkungan

Kondisi lingkungan yang diperhitungkan adalah kondisi temperatur/suhu rata-rata tahunan untuk modulus dinamis pada perkerasan aspal dan campuran aspal emulsi.

IV. ANALISIS LALU LINTAS

A. Estimasi Volume Lalu Lintas

Estimasi volume lalu lintas akan datang dan muatannya dalam desain perkerasan jalan memerlukan suatu studi dan analisis. Studi dan analisis ini harus mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya adalah:

1. Periode Analisis Periode analisis adalah sustu periode waktu yang digunakan dalam melakukan

analisis, biasanya digunakan untuk membandingkan berbagai alternatif desain.

2. Klasifikasi dan Jumlah Truk Klasifikasi dan jumlah kendaraan perlu dibedakan berdasarkan masing-masing tipe

kendaraan karena mempunyai jumlah dan berat beban sumbu yang berbeda-beda. Tipe kendaraan dibedakan atas mobil penumpang/kendaraan pribadi, bus, single-unit truk, multiple-unit truk

3. Lajur Desain Lajur desain adalah lajur jalan yang akan di desain. Lajur desain ini diperlukan

sehubungan dengan penentuan prosentase (%) truk yang akan diperhitungkan menjadi jumlah da berat beban sumbu kendaraan. Jika tidak tersedia data, maka dapat digunakan proporsi prosentase truk untuk lajur desai seperti terlihat pada Tabel IV.1 berikut.

Tabel IV.1 Prosentase (%) Total Lalu Lintas Truk pada Lajur Desain

Sumber: Asphalt Institute

Jumlah Lajur Lalu-Lintas (Dua Arah)

% Truk pada Lajur Desain

2

4

6 atau lebih

50

45 (35 – 48)*

40 (25 – 48)*

4. Periode Desain Periode desain adalah periode waktu yang dipilih dimana jalan tersebut di desain,

sehingga sedemikian rupa pada saat periode desainberakhir jalan tersebut memerlukan rehabilitasi, misalnya perlu dilakukan overlay.

5. Kapasitas Jalan Pertimbangan harus diberikan untuk jumlah lajur lalu lintas terhadap kapasitas

jalan yang diperlukan untuk mengakomodasi volume lalu lintas selama periode desain.

6. Pertumbuhan Lalu Lintas Pertumbuhan lalu lintas harus dipertimbangkan dalam rangka mengantisipasi

pertumbuhan lalu lintas pada jalan rencana

B. Estimasil EAL (Equivalent Single-Axle Load)/Ekuivalen Beban Sumbu Tunggal

Jumlah dan berat beban as kendaraan yang akan melewati jalan rencana dan diperhitungkan dalam desain direpresentasikan dengan jumlah dari ekuivalen beban sumbu tunggal yang beratnya 80 kN (18.000 lb). Jumlah dari ekuivalen beban sumbu tunggal dalam metode asphalt institute disingkat EAL. Perhitungan volume lalu lintas dan pembebanan selama masa layan dari jalan rencana memerlukan analisis terhadap beberapa parameter, sebagai berikut:

1. Faktor Truk (Truck Factor) Faktor truk adalah jumlah ekuivalen 80 kN (18.000 lb) beban sumbu tunggal yang

diberikan oleh suatu kendaraan yang melintasi jalan rencana.

2. Faktor Ekuivalen Beban (Load Equivalency Factor) Faktor ekuivalen beban adalah jumlah ekuivalen 80 kN (18.000 lb) beban sumbu

tunggal yang diberikan oleh sumbu kendaraan yang melintasi jalan rencana.

3. Jumlah Kendaraan (Number of Vehicles) Jumlah kendaraan adalah total jumlah kendaraan yang melintasi jalan rencana

selama priode desain.

∑ (Number of Axle x Faktor Ekuivalen Beban) Faktor Truk Rata-rata = ----------------------------------------------------------- Jumlah Kendaraan

V. EVALUASI BAHAN

Liquid limit test untuk menentukan kandungan air

Plastic limit test untuk menentukan kandungan air

Plasticity index test untuk menentukan kisaran/range kandungan air

Mechanical analysis test untuk menentukan ukuran partikel

Compaction test untuk menentukan kepadatan maksimum dan kandungan air

CBR test untuk menentukan kapasitas muatan

R-value test untuk menentukan kapasitas muatan

Resilient Modulus test untuk menentukan modulus resilient tanah dasar

VI. PROSEDUR DESAIN METODE ASPHALT INSTITUTE

Prosedur dan tahapan desain tebal lapisan perkerasan dengan metode Asphalt Institute secara garis besar dijelaskan dengan tahapan sebagai berikut. Secara grafis dapat juga dilihat pada Gambar VI.1.

a. Perhitungan Lalu Lintas Harian Tahunan (LHRT) Lintas Harian Rencana Tahunan per-lajur (LHRT) diperoleh dengan mengalikan

data LHR dengan jumlah hari dalam setahun. Secara matematis LHRT dapat dihitung dengan formula sebagai berikut:

LHRT = LHR x 365

b. Penentuan Prosentase Truk pada Lajur Desain (PT) Prosentase Truk (PT) pada lajur rencana diambil berdasarkan Tabel IV.2 Manual

Series Asphalt Institute.

c. Perhitungan Volume Lalu Lintas Rencana (VLR) Volume Lalu Lintas Rencana (VLR) diperoleh dari hasil perkalian antara LHRT

dengan umur rencana (n), prosentase truk yang direncanakan akan dilayani (PT), dan faktor pertumbuhan lalu lintas (f). Secara lebih jelas nilai VLR dihitung dengan rumus sebagai berikut:

VLR = LHRT x n x PT x f

d. Perhitungan Faktor Ekuivalen Beban (FEB) dan Faktor Truk (FT)

Faktor Ekuvalen Beban (FEB) dihitung untuk setiap sumbu kendaraan dan diperoleh dengan cara membagi berat sumbu kendaraan terhadap beban standar sumbu tunggal, dalam hal ini 18.000 lb. Sedangkan Faktor Truk (FT) diperoleh dengan menjumlahkan antara FEB sumbu depan dengan FEB sumbu belakang. Adapun berat masing-masing sumbu kendaraan diperoleh dari spesifikasi kendaraan yang biasanya dikeluarkan oleh produsen kendaraan yang bersangkutan.

e. Perhitungan Ekuivalen Single-Axle Load (EAL)

Nilai Ekuivalen Beban Sumbu Tunggal (EAL) dihitung dengan cara mengalikan Volume Lalu Lintas Rencana (VLR) dari setiap jenis kendaraan dengan nilai Faktor Truk (FT)-nya. EAL diperoleh dengan menjumlahkanhasil perkalian untuk setiap jenis kendaraan yang ada.

f. Analisis Modulus Resilient Tanah Dasar (Mr)

Modulus Resilient (Mr) tanah dasar (sub grade) diperoleh dengan menggunakan formulasi berikut:

Mr (Mpa) = 10,3 x CBR

atau

Mr (psi) = 1500 x CBR

g. Analisis Tebal Perkerasan (H) Jalan

Analisis desain Tebal Perkerasan (H) jalan dilakukan dengan menggunakan Grafik Desain A-13 pada manual seri Asphalt Institute. Prosedur penggunaan grafik desain adalah dengan cara memplotkan nilai EAL dan Mr tanah dasar, dimana perpotongannya terhadap kurva tebal lapisan beraspal ditetapkan sebagai nilai ketebalan dari lapisan perkerasan diatas lapisan tanah dasar.

Gambar VI.1 Prosedur Analisis Metode Asphalt Institute

VII. PERENCANAAN TAHAPAN KONSTRUKSI

Perencanaan tahapan konstruksi adalah perencanan konstruksi perkerasan secara bertahap, misalnya diasumsikan bahwa pekerjaan tahap kedua akan dikerjakan sebelum tahap pertama memperlihatkan tanda-tanda kerusakan atau pekerjaan tahap kedua akan dikerjakan setelah dana tersedia. Beberapa keuntungan dari pekerjaan yang bertahap, dikemukakan sebagai berikut.

A. Keuntungan Tahapan Pekerjaan1. Jika tidak tersedia pendanaan yang cukup untuk membangun atau mengerjakan

pekerjaan desain tebal perkerasan dalam jangka panjang (20 tahun), maka pekerjaan perkerasan di desain dalam dua tahap, yaitu untuk tahap pertama di desain untuk periode jangka pendek, setelah dana tersedia maka pekerjaan tahap kedua akan dilanjutkan sesuai waktu rencana.

2. Biasanya estimasi lalu lintas untuk jangka panjang (20 – 25 tahun) tidak selalu tepat terutama untuk estimasi volume lalu lintas di perkotaan dan pedesaan, maka dibutuhkan perencanaan secara bertahap. Fasilitas sarana dan prasarana di desain untuk jangka pendek, kemudian dilakukan traffic count (perhitungan jumlah kendaraan menurut tipe kendaraan) untuk mengembangkan sarana dan prasarana yang ada.

B. Metode Desain Metode desain yang direkomendasikan ada tiga langkah, yaitu desain tahap pertama

(60%), dan desain awal overlay tahap kedua dan desain akhir overlay tahap kedua (40%).

VIII. ANALISIS EKONOMI

A. Faktor-faktor Yang Berpengaruh Dalam Analisis Ekonomi Faktor-faktor yang berpengaruh dalam analisis ekonomi adalah:

1. Biaya awal struktur perkerasan termasuk bahu jalan2. Biaya akhir overlay, pemeliharaan, rekonstruksi dan aktifitas lain 3. Waktu, dalam tahun, dari konstruksi awal sampai aktifitas utama dikerjakan4. Nilai salvage/pemeliharaan (salvage value) sampai aktifitas utama berakhir5. Tingkat suku bunga6. Faktor-faktor nilai saat ini (Present Worth Factors)7. Periode analisis Formula analisis adalah: Present Worth = A + E1 PWFn1 + E2 PWFn2 + ...... + Ek PWFnk – S PWFn (Nilai Saat Ini)

dimana: A = biaya konstruksi awal E1, E2, ......, Ek = biaya pelapisan (overlay) berikutnya atau biaya aktifitas utama

lainnya

1 PWFn1, PWFn2, ......, PWFnk, PWFn = faktor nilai saat ini = ____________ n1 (1 + r)

r = tingkat suku bunga n= periode analisis n1, n2, ......, nk = jumlah tahun setelah konstruksi pekerjaan berikutnya dikerjakan S = salvage value

B. Salvage Value

Salvage value adalah persamaan nilai saat ini yang merepresentasikan salvage value atau terminal value dari overlay akhir atau pekerjaan aktifitas lain dari perkerasan. Hal ini didasarkan atas asumsi bahwa pekerjaan aktifitas akhir akan diperpanjang melampaui periode analisis. Formula dari salvage value adalah:

S = (1 – Y/X) Ek

dimana:Y = jumlah tahun antara resurfacing akhir pada akhir periode analisisX = estimasi waktu pelayanan, dalam tahun dari resurfacing akhir Ek = biaya resurfacing berikutnya