Perencanaan Tebal Struktur Perkerasan Lentur

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur

Gambar 3.27a menggambarkan ketidak rataan muka jalan dilihat dari
arah memanjang jalan. Gelombang jalan yang memberikan rasa tidak
nyaman kepada pengguna jalan dibedakan atas:
1. gelombang dengan amplitudo rendah tetapi frekwensi tinggi (A)
2. gelombang dengan amplitudo tinggi tetapi frekwensi rendah (B)
3. gelombang yang terjadi bersamaan antara kondisi A dan B

Gambar 3.27b menggambarkan ketidak rataan muka jalan dalam arah
melintang. Alur atau rutting yang terjadi pada lintasan roda kendaraan
sering terjadi di akhir umur pelayanan jalan atau disebabkan kurangnya
stabilitas perkerasan jalan dalam memikul beban kendaraan.
Kekasaran muka jalan diukur dengan menggunakan alat seperti rougho-
meter atau profilometer.

B Amplitudo tinggi

A Gelombang dengan Tekstur kasar
menyebabkan
frekuensi tinggi, “bising”
amplitudo rendah

a. Bentuk ketidaknyamanan dilihat dari arah memanjang jalan

b. Bentuk ketidaknyamanan dilihat dari arah melintang jalan

Gambar 3.27 Bentuk ketidaknyamanan mengemudi
90

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perencanaan Tebal Perkerasan

International Roughness Index (IRI)

IRI adalah parameter penunjuk kekasaran (roughness) jalan untuk arah
profil memanjang atau longitudinal jalan. Satuan IRI adalah m/km atau
mm/m. Di samping IRI dikenal pula average rectified slope (ARS) yaitu
perbandingan antara nilai kumulatip gerakan vertikal dari sumbu bela-
kang roda tunggal kendaraan dengan jarak yang dinyatakan dalam
mm/km. IRI adalah ARS dikalikan 1000.
Alat yang digunakan untuk mengukur IRI dipasang pada sumbu belakang
mobil standar yang bergerak dengan kecepatan tertentu sesuai dengan
metode yang digunakan. Gerakan vertikal sumbu belakang kendaraan
pengamat di sepanjang jalan yang diamati, dicatat oleh komputer.
Salah satu alat pengukur kekasaran muka jalan digambarkan seperti pada
Gambar 3.28.

Measured Body Mass IRI
Profile
Susp Spring
and Damper
Axle Mass

Tire Spring

Sumber: Perera

Gambar 3.28 Mobil pengukur kekasaran muka jalan

91

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur

Pengukuran kekasaran muka jalan di Indonesia menggunakan alat
roughometer NAASRA yang dipasang pada kendaraan standar DATSUN
1500 Station Wagon, dengan kecepatan ± 32 km/jam[DPU,1987].
Jenis lapis permukaan yang dipilih menentukan tingkat kenyamanan
pengguna jalan. Di awal masa pelayanan jalan dengan lapis permukaan
beton aspal memiliki nilai IRI yang lebih kecil dibandingkan dengan jenis
lapis permukaan lainnya.

3.5.2 Indeks Permukaan (Serviceability Index)

Kinerja struktur perkerasan jalan untuk menerima beban dan melayani
arus lalulintas secara empiris dinyatakan dengan Indeks Permukaan (IP).
IP diadopsi dari AASHTO yaitu Serviceability Index, merupakan skala
penilaian kinerja struktur perkerasan jalan yang memiliki rentang antara
angka 1 sampai dengan 5 seperti pada Gambar 3.29.

Indeks Fungsi Pelayanan
Permukaan
sangat baik
(IP) baik
5 cukup
buruk
4 sangat buruk

3

2

1

Gambar 3.29 Skala nilai IP sesuai AASHTO
92

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perencanaan Tebal Perkerasan

Angka 5 menunjukkan fungsi pelayanan yang sangat baik, dan angka 1
menunjukkan fungsi pelayanan sangat buruk.
Dari hasil penelitian AASHTO diperoleh persentase responden yang dapat
menerima kinerja struktur perkerasan jalan untuk setiap nilai IP seperti
pada Tabel 3.11.

Tabel 3.11 Nilai IP & Persentase Responden Yang Menerima

IP Persentase rensponden Persentase responden
yang menerima yang tidak menerima

4,5 100 % 0%

4,0 100% 0%

3,5 95% 0%

3,0 55% 10%

2,5 17% 50%

2,0 3% 84%

1,5 0% 100%

Sumber: WSDOT

Sekitar 50% menerima IP = 3,0 dan menolak atau tidak menerima IP =
2,5. Nilai inilah yang diambil menjadi nilai IP diakhir umur rencana
(terminal serviceability index) dan nilai IP > 4,0 diambil menjadi nilai di
awal umur rencana (initial serviceability index) untuk perencanaan tebal
perkerasan jalan.
Sayers et al [WSDOT] mencatat bahwa batasan IRI (diukur dengan kece-
patan 80 km/jam) yang diterima dan ditolak seperti pada Tabel 3.12.
IRI = 4 m/km setara dengan IP = 2,4. Mobil penumpang lebih mampu
beradaptasi dengan kekasaran atau gelombang jalan daripada truk. IRI
yang dapat diterima pada jalan yang banyak dilalui oleh kendaraan truk

93

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur

adalah antara 3,0 – 4,0 setara dengan IP 2,4 – 2,9. IRI pada awal masa
pelayanan yang dapat diterima kurang dari 2 m/km

Tabel 3.12 Nilai IRI dan Responden Yang Menerimanya

IRI m/km Responden

1,3 – 1,8 menerima

4,0 – 5,3 Tidak menerima

Sumber: WSDOT

Korelasi antara IP dan IRI
Korelasi antara IP dan IRI terdapat dalam berbagai variasi. Pater-
son[WSDOT], 1987, memberikan korelasi seperti pada Rumus 3.20 berda-
sarkan data dari Texas, Pennsylvania, Afrika Selatan, dan Brasilia. Al-
Omari and Darter[WSDOT], 1992, memberikan korelasi seperti pada Rumus
3.21berdasarkan data dari Indiana, Lousiana, Michigan, Mexico, dan
Ohio. Janisch[Janisch], 1997, memberikan korelasi seperti pada Rumus 3.22.

a. Paterson: IP = (5) e(-0,18) (IRI)) ............................. (3.20)

b. Al-Omari dan Darter: IP = (5) e(-0,26) (IRI)) ............................. (3.21)

c. Janisch: IP = 5,697 – (2,104)√IRI ................... (3.22)

dengan:
IP = Indeks Permukaan atau Serviceability Index
IRI = International Rougness Index (mm/m; m/km)

Perlu penelitian tentang korelasi antara IRI dan IP di Indonesia yang
disesuaikan dengan alat pengukur IRI yang digunakan.

94

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perencanaan Tebal Perkerasan

3.5.3 Tahanan Gelincir (Skid Resistance)

Tahanan gelincir adalah gaya yang dihasilkan antara muka jalan dan ban
untuk mengimbangi majunya gerak kendaraan jika dilakukan pengerem-
an. Berbagai cara digunakan untuk menyatakan besarnya tahanan gelin-
cir seperti koefisien gesek, dan angka gelincir (skid number=SN).
Koefisien gesek adalah perbandingan antara tahanan gesek yang timbul
antara ban dan muka jalan dengan gaya atau beban tegak lurus
permukaan seperti dinyatakan dengan Rumus 3.23.

f = F/L .................................................... (3.23)
dengan:

f = koefisien gesek
F = tahanan gesek antara ban dan muka jalan
L = gaya atau beban tegak lurus muka jalan
Angka gelincir (SN) atau disebut juga angka gesek (friction number =FN)
adalah koefisen gesek dikalikan 100.

Jadi: SN atau FN = 100 (F/L) ....................................... (3.24)

Gesekan terjadi antara roda kendaraan dan muka jalan, oleh karena itu
besarnya tahanan gesek dipengaruhi oleh 2 faktor utama yaitu roda
kendaraan dan muka jalan. Gesekan dari roda kendaraan dipengaruhi
oleh adhesi antara ban dan muka jalan. Besarnya gesekan ditentukan
oleh kondisi ban (ukuran, tekanan dan bunga), kecepatan kendaraan,
tekstur permukaan jalan, dan adanya lapisan air di antara ban dan muka
jalan. Gambar 3.30 menggambarkan bentuk tekstur mikro dan makro dari
muka jalan.

95

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur

Permukaan Tekstur mikro Tekstur makro
jalan kasar (harsh) kasar (rough)
licin (polished) kasar (rough)

kasar (harsh) rata (smooth)

licin (polished) rata (smooth)

Gambar 3.30 Tekstur permukaan jalan

Tahanan gelincir diukur dengan menggunakan alat seperti Mu-meter atau
British portable tester.
Pemilihan jenis lapis permukaan perlu disesuaikan dengan kondisi cuaca
dan bentuk geometrik jalan sehingga jalan memiliki tahanan gelincir yang
baik dan kendaraan tidak mudah selip. Di samping itu sistem drainase
jalan yang baik mengurangi dampak adanya lapisan air antara muka jalan
dan roda kendaraan sehingga tahanan gelincir atau gesekan antara muka
jalan dan roda kendaraan meningkat.

96

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

BAB 4
Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur

Metode AASHTO

Metode perencanaan tebal perkerasan lentur dibedakan atas:
1. metode pendekatan empiris, metode ini dikembangkan berdasarkan

pengujian dan pengukuran dari jalan-jalan yang dibuat khusus untuk
penelitian.
2. metode pendekatan mekanistik – empirik (mechanistic – empirical
design), metode ini dikembangkan berdasarkan sifat tegangan dan
regangan pada lapisan perkerasan akibat beban berulang dari lalu-
lintas.
Metode yang umum digunakan di Indonesia sampai saat ini adalah
metode yang merujuk kepada metode pendekatan empirik yang dikem-
bangkan pertama kali oleh American Association of State Highway
Officials (AASHO). AASHO berdiri November 1914 dan karena perkem-
bangan yang terjadi dalam dunia transportasi, maka pada tahun 1973
AASHO berubah menjadi American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO). Dalam buku ini selanjutnya AASHO
ataupun AASHTO disebut dengan AASHTO.

97

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

4.1. Jalan Percobaan AASHTO

Indonesia menggunakan metode AASHTO sebagai acuan dalam menyu-
sun standar perencanaan tebal perkerasan lentur. Untuk memahami
standar perencanaan itu dengan baik perlu dipahami tentang metode
AASHTO dan penelitian yang dilakukan pada jalan percobaannya. Hasil
penelitian pada jalan percobaan yang dilaksanakan pada tahun 1958 –
1960 di Ottawa, Illinois, merupakan cikal bakal metode AASHTO yang
berkembang sampai dengan saat ini.
Jalan percobaan terletak di daerah dengan temperatur rata - rata 76oF
(25oC) di bulan Juli, dan 27oF (-3oC) di bulan Januari, terdiri dari 6 loop.
Masing-masing loop berbentuk seperti pada Gambar 4.1.

Test Tangent Prestressed
Flexible Concrete

Steel I- Rigid
Beam Test Tangent

Loop 5

Sumber:WSDOT

Gambar 4.1 Bentuk loop jalan percobaan AASHTO

4.1.1 Struktur Jalan Percobaan
Struktur perkerasan dari masing-masing loop memiliki variasi tebal
lapisan dimana lapis permukaan adalah beton aspal, lapis pondasi dan
pondasi bawah dibuat dari batu pecah.

98

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Lapis permukaan

Lapis permukaan terdiri dari lapis beton aspal yang tebalnya bervariasi
antara 2,5 cm sampai dengan 10 cm. Beton aspal dibuat dari agregat
kasar yang berasal dari batu kapur, pasir kasar dari siliceous, bahan
pengisi dari abu batu kapur, dan aspal berpenetrasi 85-100[WSDOT].
Gradasi yang digunakan seperti Tabel 4.1 dan karakteristik benda uji
seperti pada Tabel 4.2.

Tabel 4.1 Gradasi Agregat Lapis Beton Aspal

Saringan No. Spesifikasi untuk Lapis Spesifikasi untuk Lapis
Permukaan (surface Pengikat (binder
course) course)
100
1 inci 88 - 100
55 - 86
¾ inci 100 45 - 72
31 - 50
½ inci 86 - 100 19 - 35
12 - 26
3/8 inci 70 - 90 7 - 20
4 - 12
No.4 45 - 70

No.10 30 - 52

No.20 22 - 40

No.40 16 - 30

No.80 9 - 19

Sumber:WSDOT

Tabel 4.2 Karakteristik Benda Uji Beton Aspal

Spesifikasi untuk Spesifikasi untuk
Lapis Pengikat
Keterangan Lapis Permukaan (binder course)
(surface course) 50

Jumlah pukulan benda uji 50 4,4%

Kadar aspal 5,4% 7,7%

VIM 7,7%

Sumber:WSDOT

99

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Lapis pondasi (base course)
Lapisan pondasi jalan percobaan dibuat dari dolomitic limestone dengan
gradasi seperti pada Tabel 4.3. Nilai CBR rata-rata lapis pondasi
berdasarkan pengujian laboratorium adalah 107,7%. Nilai CBR minimum
spesifikasi adalah 75%[WSDOT].

Lapis pondasi bawah (subbase course)
Lapis pondasi bawah jalan percobaan dibuat dari dolomitic limestone
dengan gradasi seperti pada Tabel 4.4. CBR tidak diperkenankan lebih
dari 60%. Lapis pondasi bawah jalan percobaan memiliki CBR antara 28
– 51%, dengan berat volume kering lapangan antara 139 – 141 lb/ft3,
dan kadar air antara 6,1 – 6,8%[WSDOT].

Tabel 4.3 Gradasi Agregat Lapis Pondasi

Saringan No. Spesifikasi untuk Rata-rata persen
Lapisan Pondasi lolos pada setiap

(base course) loop

1½ inci 100 100
90
1 inci 80 – 100 81
68
¾ inci 70 – 90 48
35
½ inci 60 – 80 20
13,5
No.4 40 – 80 10

No.10 28 – 46

No.40 16 – 33

No.100 7 – 20

No.200 3 – 12

Sumber:WSDOT

100

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Tabel 4.4 Gradasi Agregat Lapis Pondasi Bawah

Saringan No. Spesifikasi untuk Lapisan Rata-rata persen lolos
Pondasi Bawah pada setiap loop
(subbase course)
100
1½ inci 100 100
96
1 inci 95 - 100 90
71
¾ inci 90 - 100 52
25
½ inci 80 - 100 6,5

No.4 55 - 100

No.10 40 - 80

No.40 10 - 30

No.200 5-9

Sumber:WSDOT

Lapis Tanah Dasar (Subgrade)
Lapis tanah dasar dibangun dari tanah jenis A-6 setebal 1 meter.
Karakteristik tanah dasar (subgrade) adalah[WSDOT]:

- Batas cair = 31%
- Indeks plastis = 16%
- Persen lolos no 200 = 82%
- Berat volume kering = 119 lb/ft3
- Kadar air optimum rata-rata = 13% + 0,8%.
- Nilai CBR rata-rata = 2,9%
- Nilai CBR terletak antara rentang 1,9 – 3,5%
- rata-rata persen kompaksi = 98,5% (AASHO T99)
Setiap loop dari jalan percobaan dibangun dengan 3 variasi tebal perke-
rasan seperti pada Tabel 4.5.

101

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tabel 4.5 Tebal Perkerasan Untuk Setiap Loop

Nomor Lapis Lapis Pondasi (inci) Lapis Pondasi Bawah
Loop Permukaan (inci)

(inci) 0
8
10 16
0
13 6 4

5 0
4
10 8
4
22 3 8
12
36 4
8
20 12
8
33 3 12
16
46

30

44 3

56

33

54 6

59

43

65 6

69

Sumber:WSDOT

4.1.2 Penelitian di Jalan Percobaan

Keenam loop digunakan untuk meneliti berbagai hal yang berbeda, yaitu
Loop 1, tidak dilalui oleh kendaraan tetapi hanya digunakan untuk
meneliti efek dari kondisi lingkungan dan iklim. Loop 2 sampai dengan
loop 6 digunakan untuk meneliti kinerja struktur perkerasan akibat beban
lalulintas berbagai jenis kendaraan. Setiap loop, kecuali loop 1 digunakan
untuk satu kelompok jenis kendaraan sesuai dengan konfigurasi dan
beban sumbunya seperti pada Tabel 4.6.

102

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Tabel 4.6 Beban Sumbu &Jenis Kendaraan Pada Jalan Percobaan

Berat dalam Kips Total
ton
Loop lajur Sumbu Sumbu Total
depan belakang

2 2 4 1,8

2 6 8 3,6

Sumber:WSDOT 4 12 28 12,7
6 24 54 24
6 18 42 19,1
9 32 73 33
6 22,4 50,8 23
9 40 89 41
9 30 69 32
12 48 108 49

103

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Loop 4 digunakan untuk penelitian kinerja perkerasan akibat beban
sumbu standar 18.000 lbs dan loop 6 untuk penelitian akibat beban
kendaraan terberat.
Penelitian dilakukan antara November 1958 sampai dengan Juni 1960
pada 332 seksi jalan percobaan. Kinerja struktur perkerasan diamati
akibat beban sumbu dan tebal perkerasan yang berbeda. Pada penelitian
dihitung pula jumlah beban yang melewati seksi percobaan sampai
kinerja struktur perkerasan mencapai IP = 1,5[WSDOT].
Dari hasil penelitian penurunan kinerja perkerasan akibat beban lalulintas,
perbedaan tebal perkerasan, jenis kendaraan dan iklim, diperoleh rumus
empiris yang diharapkan dapat dikembangkan untuk keadaan yang
berbeda dengan jalan percobaan seperti:
1. perbedaan daya dukung tanah dasar
2. lalulintas campuran dari berbagai jenis kendaraan dan beban sumbu
3. perbedaan iklim dan kondisi lingkungan
4. perbedaan jenis dan tebal perkerasan jalan
5. modifikasi dari 2 tahun pengamatan menjadi umur rencana 20 tahun.

4.1.3 Perkembangan Metode AASHTO

Metode empiris yang dikembangkan AASHTO telah mengalami
perkembangan sebanyak 5 versi yaitu:
1. 1959 – Guidelines
2. 1962 – Interim Guide
3. 1972 – Revision of Guide (Blue Manual) and NCHRP Report 128
4. 1986 – New Guide
5. 1993 – New Part III, Chapter 5 (overlay design) and other minor

revisions

104

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pengujian maka
AASHTO mulai mengembangkan metode berbasis mekanistik – empirik.

4.2 Metode AASHTO 1972
Rumus empiris yang dikembangkan sampai dengan 1972 meng-
gambarkan bahwa tebal perkerasan jalan dipengaruhi oleh beban
lalulintas, daya dukung tanah dasar, indeks permukaan yang direnca-
nakan pada akhir umur rencana, dan faktor lingkungan atau kondisi
regional. Indeks permukaan pada awal umur rencana bernilai konstan
sebesar 4,2.

Jadi : SN = f(Wt, pt , S,R)
dengan :

SN = Structural Number, adalah angka yang menunjukkan
nilai struktur perkerasan jalan

Wt = repetisi beban sumbu standar 18.000 pon selama umur
rencana (ESAL = Equivalent Single Axle Load selama
umur rencana)

S = daya dukung tanah dasar, korelasi dari nilai CBR
R = faktor lingkungan, sesuai kondisi iklim
pt = terminal serviceability index, yaitu nilai serviceablity

index yang direncanakan di akhir umur rencana. Dua
nilai yang disediakan dalam Metode AASHTO 1972,
yaitu 2 dan 2,5.

105

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Rumus Dasar AASHTO 1972

Dari pengukuran dan analisis data yang dilaksanakan pada jalan
percobaan di Ottawa, Illionois diperoleh rumus dasar yang menggambar-
kan hubungan antara repetisi beban, daya dukung tanah dasar, kondisi
regional, serviceability index di awal dan akhir umur rencana seperti pada
Rumus 4.1 sampai dengan Rumus 4.3.

log W18 = 9,36 log (SN + 1) – 0,20 + Gt +

0,40 + 1094
(SN + 1)5,19

log R + 0,372 (S – 3,0) . .......................................... (4.1)

Gt = log (4,2 − pt ) ..................................................... (4.2)
(4,2 −1,5)

SN = a1D1 + a2D2 + a3D3 ............................................... (4.3)

dengan:
W18 = repetisi 18,000 ESAL selama umur rencana
SN = Structural Number
R = Regional Factor (faktor regional)
S = Soil Support Scale (daya dukung tanah dasar)
pt = terminal serviceability index (indeks permukaan) di akhir umur

rencana
D1,2,3 = tebal (inci) dari lapis permukaan, pondasi, dan pondasi bawah
a1,2,3 = koefisien kekuatan relatif lapis permukaan, pondasi, dan

pondasi bawah

106

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Metode AASHO 1972 menyediakan 2 nomogram yang bentuk tanpa
skalanya seperti pada Gambar 4.2.

Structural Weighted
Number (SN) Structural
Number (SN)
6
5 1
4
Soil Support 3
Value
2
10

9

8 Total ESALs (x 103) Regional 2
20.000 Factor (R)
3
7 10.000 0.5 4
1.0 5
6 2.0 6
1.000 5.0

5

4 100
50

3

2

1

1

Tanpa skala
Catatan: Nomogram ada 2 buah, yaitu untuk pt= 2,0 dan
2,5

Sumber:WSDOT

Gambar 4.2 Bentuk Nomogram AASHTO 1972

107

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tebal minimal untuk setiap lapis perkerasan ditentukan dengan
menggunakan Gambar 4.3.

SN1 Lapis Permukaan D1
Lapis Pondasi D2
SN2
SN3 Lapis Pondasi Bawah D3

Tanah Dasar

D*1 ≥ SN1
a1

SN1* = a1. D*1 ≥ SN1

D*2 ≥ SN2 − SN1*
a2

SN*2 = a2. D*2

SN1* + SN*2 ≥ SN2

D*3 ≥ SN3 − (SN1* + SN * )
2

a3

Catatan:
1. D*1 , D*2 , D*3 , tebal minimal lapis permukaan, pondasi, dan lapis

pondasi bawah.
2. tebal perkerasan yang digunakan harus sama atau lebih besar dari

minimum yang dibutuhkan.

Gambar 4.3 Konsep penentuan tebal minimum

108

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

dengan Metode AASHTO 1972

Prosedur perhitungan W18 sama dengan metode AASHTO 1993, oleh
karena itu pembahasan tentang hal tersebut akan diuraikan pada Bab
4.3. Metode AASHTO 1972 ini diadopsi oleh Indonesia yaitu untuk SNI
1732-1989-F, Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Dengan Metode
Analisa Komponen.

4.3 Metode AASHTO 1993

Perubahan mendasar untuk perencanaan tebal perkerasan lentur jalan
terhadap metode AASHTO 1972 terjadi melalui metode AASHTO 1986.
Perencanaan tebal perkerasan lentur jalan baru pada metode AASHTO
1993 sama dengan metode AASHTO 1986. Perbedaannya hanya ditam-
bahkan metode untuk perencanaan tebal perkerasan tambahan atau
overlay. Perubahan mendasar pada metode AASHTO 1993 terjadi untuk
perencanaan tebal perkerasan kaku.
Tabel 4.7 menunjukkan perbedaan utama antara metode AASHTO 1972
dengan metode AASHTO 1993 untuk perencanaan tebal perkerasan
lentur jalan baru.

4.3.1 Beban Lalulintas Sesuai AASHTO 1993
Beban lalulintas dilimpahkan pada perkerasan jalan melalui kontak antara
roda dan muka jalan. Oleh karena itu beban lalulintas bervariasi sesuai
dengan berat kendaraan, konfigurasi sumbu, distribusi ke masing-masing
sumbu kendaraan dan ukuran roda kendaraan. Kerusakan yang ditimbul-
kan oleh masing-masing beban lalulintas dipengaruhi oleh mutu struktur
perkerasan yang berkurang berkelanjutan selama masa pelayanan.

109

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tabel 4.7 Perbedaan Antara Metode AASHTO 1972 dan AASHTO 1993

No AASHTO 1972 AASHTO 1993

1 Terminal serviceability index Terminal serviceability index adalah
adalah 2,0 atau 2,5. 2,0; 2,5; dan 3,0.

Parameter daya dukung tanah Parameter daya dukung tanah dasar
dasar dinyatakan dalam soil dinyatakan dalam modulus resilient
2 support scale, yang (MR), melalui pengujian sesuai T274,
atau dapat dikorelasikan dari nilai
dikonversikan dari nilai CBR CBR

Faktor regional, adalah Parameter ini tidak dipergunakan

3 parameter yang dipergunakan
untuk perbedaan kondisi masing- lagi, diganti dengan parameter lain
masing lokasi

Parameter baru dalam metode ini
adalah:
- reliabilitas
4 - simpangan baku
- koefisien drainase
- life cycle costs

5 SN = a1D1 + a2D2 + a3D3 SN = a1D1 + a2 m2D2 + a3m3D3

Konfigurasi sumbu yang Konfigurasi sumbu yang
dipertimbangkan hanya dipertimbangkan adalah tunggal,
6 konfigurasi sumbu tunggal dan tandem, dan tripel.

sumbu tandem

Tabel E disediakan untuk sumbu Tabel E disediakan untuk sumbu

7 tunggal dan sumbu tandem tunggal, sumbu tandem, dan tripel
dengan pt = 2,0 dan 2,5 dengan pt = 2,0, 2,0 dan 3,0.

8 Nomogram ada dua Perubahan rumus dasar dan hanya
ada satu nomogram.

110

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Sebagai usaha menyeragamkan dampak beban lalulintas terhadap struk-
tur perkerasan jalan, maka AASHTO 1972 dan AASHTO 1993 mengekiva-
lenkan repetisi berbagai jenis dan beban sumbu lalulintas ke lintasan
sumbu standar 18.000 pon (baca juga Bab 3.1.5).

Angka ekivalen beban sumbu

Angka ekivalen (E) menunjukkan jumlah lintasan sumbu standar sumbu
tunggal roda ganda dengan beban 18.000 pon yang mengakibatkan
kerusakan yang sama pada struktur perkerasan jalan jika dilintasi oleh
jenis dan beban sumbu tertentu atau jenis dan beban kendaraan
tertentu.

Sebagai contoh:
E truk =1,2, ini berarti 1 kali lintasan truk sama dengan 1,2 kali lintasan
sumbu standar (lss) mengakibatkan kerusakan yang sama pada struktur
perkerasan jalan.

Angka ekivalen, E, dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti:
1. Konfigurasi dan beban sumbu
2. Nilai struktural perkerasan jalan yang dinyatakan dengan Structural

Number (SN)
3. Terminal serviceability index (pt)
Rumus dasar AASHTO untuk menentukan angka ekivalen seperti pada
Rumus 4.4(WSDOT).

4,79 ⎡ 10G/β x
⎢⎣10G/β18
=[ ]Wx⎡L18 + L2s ⎤ ⎤ L2x 4,33 ............................................(4.4)
⎢ Lx + L2x ⎥ ⎥
W18⎣ ⎦ ⎦

111

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

dengan:

Wx = sumbu dengan beban 1000x pon
W18 = sumbu standar dengan beban 18.000 pon

Wx = bilangan terbalik dari angka ekivalen untuk beban dan
W18

konfigurasi sumbu 1000 x pon

L18 = 18 ( beban sumbu standar dalam kilopon)
Lx = x ( beban sumbu dalam kilopon)
L2x = kode untuk konfigurasi sumbu yang ditinjau

= 1, untuk sumbu tunggal

= 2, untuk sumbu tandem

= 3, untuk sumbu tripel

L2s = kode untuk sumbu standar, selalu = 1 (sumbu tunggal)

G = log⎣⎢⎡ 4,2 − pt ⎤
4,2 −1,5 ⎥⎦

pt = terminal serviceability index

βx = 0,4 + 0,081(Lx + L2x )3,23 ............................................... (4.5)
(SN + 1)5,19 L2x3,23

SN = structural number

Angka ekivalen berdasarkan Rumus 4.4 ini bervariasi sesuai dengan
konfigurasi sumbu, beban sumbu, terminal serviceability index (pt), dan
structural number (SN). Tabel angka ekivalen untuk sumbu tunggal,
tandem, dan tripel untuk berbagai beban sumbu sesuai pt dan SN yang
dipilih, dapat dilihat pada Lampiran 1.

112

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Contoh perhitungan untuk menentukan angka ekivalen dari sumbu
tunggal, sumbu tandem, dan sumbu tridem adalah sebagai berikut:

1. Contoh perhitungan angka ekivalen untuk sumbu tunggal

Data: sumbu tunggal dengan beban 30.000 pon
- SN = 3
- pt = 2,5

Perhitungan:

L18 + L2s 4,79 ⎡ 10G/βx
Lx + L2x ⎣⎢10G/β18
[ ]Wx= ⎡ ⎤ ⎤ L2x 4,33
⎢ ⎥ ⎥
W18 ⎣ ⎦ ⎦

dengan:

Wx = W30
W18 = W18

Wx = W30
W18 W18

L18 = 18 (beban sumbu standar dalam kilopon)

Lx = 30(beban sumbu dalam kilopon)

L2x = 1, untuk sumbu tunggal

L2s = 1 (sumbu tunggal roda ganda)

G = log⎣⎡⎢ 4,2 − 2,5 ⎤ = - 0,2009
4,2 −1,5 ⎥⎦

β30 = 0,4 + 0,081(30 + 1)3,23 = 4,388
(3 + 1)5,19 (1)3,23

β18 = 0,4 + 0,081(18 +1)3,23 = 1,2204
(3 + 1)5,19 (1)3,23

113

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

G/β30 = -0,2009/4,388 = - 0,04578
G/β18 = -0,2009/1,2204 = -0,1646

18 4,79 ⎡10-0,04578
[ ]W30⎡30 +1⎤ ⎤
= ⎢⎣ + 1⎦⎥ ⎢ ⎥ 1 4,33 = 0,1260
W18 ⎣ ⎦
10-0,1646

Angka ekivalen = 1/(W30/W18) = 1/0,1260 =7,9365 ≈ 7,9

Angka ekivalen = 7,9 (sama dengan Tabel AASHTO 1993 seperti pada
Lampiran 1).

2. Contoh perhitungan angka ekivalen untuk sumbu tandem

Data: sumbu tandem dengan beban 30.000 pon
- SN = 3
- pt = 2,5

Perhitungan:

⎤4,79 ⎡ 10G/βx
=Wx⎡ L18 + L2s ⎤ L2x 4,33
⎢ Lx + L2x ⎥
[ ]W18⎣ ⎦
⎥ ⎣⎢10G/β18
⎦

dengan:

Wx = W30

W18 = W18

Wx = W30
W18 W18

L18 = 18 ( beban sumbu standar dalam kilopon)

Lx = 30 (beban sumbu dalam kilopon)

L2x = 2, untuk sumbu tandem

L2s = 1 (sumbu standar)

114

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

G = log⎢⎣⎡ 4,2 − 2,5 ⎤ = - 0,2009
4,2 −1,5 ⎦⎥

β30 = 0,4 + 0,081(30 + 2)3,23 = 0,8711
(3 + 1)5,19 (2)3,23

β18 = 0,4 + 0,081(18 + 1)3,23 = 1,2204
(3 + 1)5,19 (1)3,23

G/β30 = -0,2009/0,8711= - 0,2306

G/β18 = -0,2009/1,2204 = -0,1646

W30 = ⎡ 18 + 1 ⎤4,79 ⎢⎣⎡⎢1100-- 0,2306 ⎤⎥[2]4,33 = 1,4224
W18 ⎣⎢ 30 + 2 ⎥⎦ 0,1646
⎦⎥

Angka ekivalen = 1/(W30/W18) = 1/1,4224 =0,703037 ≈ 0,703

Angka ekivalen = 0,703 (sama dengan Tabel AASHTO 1993 seperti
pada Lampiran 1)

3. Contoh untuk sumbu tripel

Data: sumbu tripel dengan beban 40.000 pon
- SN = 3
- pt = 2,5

Perhitungan:

L18 4,79 ⎡ 10G/β x
Lx ⎢⎣10G/β18
[ ]Wx= ⎡ + L2s ⎤ ⎤ L2x 4,33
⎢ + L2x ⎥ ⎥
W18 ⎣ ⎦ ⎦

dengan:
Wx = W40

W18 = W18

115

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Wx = W40
W18 W18

L18 = 18 ( beban sumbu standar dalam kilopon)

Lx = 40 (beban sumbu tripel dalam kilopon)

L2x = 3, untuk sumbu tripel
L2s = 1 (sumbu tunggal roda ganda)

G = log⎢⎡⎣ 4,2 − 2,5 ⎤ = - 0,2009
4,2 −1,5 ⎦⎥

β40 = 0,4 + 0,081(40 + 3)3,23 = 0.7302
(3 + 1)5,19 (3)3,23

β18 = 0,4 + 0,081(18 + 1)3,23 = 1,2204
(3 + 1)5,19 (1)3,23

G/β40 = -0,2009/0,7302 = - 0,2751

G/β18 = -0,2009/1,2204 = -0,1646

W40 = ⎡ 18 + 1 ⎤4,79 ⎡⎣⎢⎢1100-- 0,2751 ⎤⎥[3]4,33 = 1,8045
W18 ⎢⎣ 40 + 3 ⎦⎥ 0,1646
⎦⎥

Angka ekivalen = 1/(W40/W18) = 1/1,8045 = 0,554

Angka ekivalen = 0,554 (sama dengan Tabel AASHTO 1993 seperti
pada Lampiran 1)

116

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Angka ekivalen kendaraan dengan berat konstan

Kendaraan terdiri dari minimal 2 sumbu, oleh karena itu angka ekivalen

untuk 1 kendaraan adalah jumlah angka ekivalen dari masing-masing

sumbu.

E = Σ Ekendaraan sumbu .................................................................... (4.6)

Contoh perhitungan angka ekivalen untuk satu kendaraan adalah sebagai
berikut:

Truk (1.22) dengan:
- beban sumbu depan = 14.000 pon
- beban sumbu belakang = 34.000 pon

SN = 3, dan pt = 2,5
Dari tabel angka ekivalen (Lampiran 1) untuk SN = 3 dan pt = 2,5
diperoleh:
E untuk sumbu depan, sumbu tunggal 14.000 pon = 0,35
E untuk sumbu belakang, sumbu tandem 34.000 pon = 1,11
E truk = 0,35 + 1,11 = 1,46.

Angka Ekivalen untuk kendaraan dengan berat bervariasi

Satu kendaraan yang melintasi satu ruas jalan terjadi berulang kali
dengan berat yang tidak selalu sama. Berat kendaraan selalu bervariasi
dari beban kendaraan kosong sampai dengan beban maksimum. Oleh
karena itu angka ekivalen satu kendaraan kurang tepat jika ditentukan
hanya berdasarkan berat kendaraan maksimum ataupun beban rata-rata
kendaraan. Untuk perencanaan tebal perkerasan perlu dilakukan analisis
variasi berat kendaraan berdasarkan hasil survei timbang pada jalan yang

117

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

direncanakan atau jalan sejenis. Angka ekivalen satu jenis kendaraan
ditentukan berdasarkan frekwensi rata-rata dari berbagai beban yang
dibawanya.

Langkah-langkah untuk menentukan angka ekivelen setiap kelompok
jenis kendaraan dengan beban berfluktuasi adalah sebagai berikut:
1. Lakukanlah survei timbang selama minimal 3 x 24 jam.
2. Kelompokkan data untuk setiap jenis kendaraan.
3. Data untuk setiap jenis kendaraan diolah sebagai berikut:

a. Tentukanlah beban sumbu dari setiap hasil penimbangan.
b. Kelompokkan beban sumbu berdasarkan jenis sumbu kemudi

(depan) dan sumbu-sumbu lainnya.
c. Kelompokkan beban sumbu untuk setiap jenis sumbu kendaraan.
d. Hitunglah frekwensi setiap kelompok beban dan jenis sumbu.
e. Hitunglah angka ekivalen dari setiap kelompok beban sumbu

berdasarkan nilai tengah beban.
f. Tentukan angka ekivalen masing-masing kelompok sumbu, dengan

menggunakan rumus:

∑E sumbu = fiEi ...................................................... (4.7)
∑ fi

g. E kendaraan = Σ Esumbu.

Contoh perhitungan angka ekivalen hasil dari survei timbang

Dari hasil olahan data hasil survei timbang diperoleh data beban sumbu
untuk truk tipe 1.22+22 seperti Tabel 4.8. Volume truk tersebut adalah
150 kendaraan/hari. Pt = 2,5 dan angka struktural (SN) = 5.

118

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Perhitungan angka ekivalen menggunakan tabel seperti pada Tabel 4.9.

Tabel 4.8 Contoh Data Frekwensi Beban Sumbu Untuk Truk 1.22+22

Beban sumbu, pon Frekwensi repetisi sumbu

Sumbu Tunggal (kode angka 1)

3.000 – 6.999 38

7.000 – 7.999 31

8.000 – 11.999 64

12.000 – 15.999 16

26.000 – 29.999 1

Jumlah frekwensi sumbu tunggal 150

Sumbu Tandem (kode angka 22)

6.000 – 11.999 66

12.000 – 17.999 51

18.000 – 23.999 115

24.000 – 29.999 32

30.000 – 31.999 34

32.000 – 33.999 2
Jumlah frekwensi sumbu tandem 300*

Catatan:
* sumbu belakang dan kereta gandeng truk dengan jenis sumbu yang sama

sehingga jumlah sumbu tandem adalah 2 x 150 = 300 jumlah sumbu.

119

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tabel 4.9 Contoh Perhitungan E truk 1.22+22

Beban sumbu, pon Frekwensi E sumbu* repetisi lss
repetisi
(3) (4) = (2)(3)
(1) (2)

Sumbu Tunggal Roda Tunggal

3.000 – 6.999 38 0,005 0,190

7.000 – 7.999 31 0,029 0,899

8.000 – 11.999 64 0,090 5,760

12.000 – 15.999 16 0,360 5,760

26.000 – 29.999 1 5,390 5,390

Sumbu Tandem Roda Ganda

6.000 – 11.999 66 0,006 0,396

12.000 – 17.999 51 0,044 2,244

18.000 – 23.999 115 0,148 17,020

24.000 – 29.999 32 0,426 13,632

30.000 – 31.999 34 0,753 25,602

32.000 – 32.500 2 0,885 1,770

Total 450** 78,663

Catatan:

* diperoleh dari perhitungan seperti contoh 1 dan 2, atau Lampiran 1.

** jumlah kendaraan x 3, karena 1 kendaraan memiliki 3 kelompok sumbu

Dengan menggunakan Tabel 4.9 dan Rumus 4.7 diperoleh angka ekivalen
untuk truk 1.22+22 = 78,663/450 = 0,1748.

Repetisi beban selama umur rencana (W18)
Beban lalu lintas sesuai AASHTO 1993 dinyatakan dalam repetisi lintasan
sumbu standar selama umur rencana (W18). Rumus 4.8 atau Rumus 4.9

120

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

digunakan untuk menghitung besarnya repetisi beban lalu lintas selama
umur rencana.

W18 = ∑ LHRi x Ei x DA x DL x 365 x N .................................. (4.8)

W18 = ∑ LHRTi x Ei x DA x DL x 365 x N ................................. (4.9)

dengan:
W18 = repetisi beban lalu lintas selama umur rencana,

lss/lajur/umur rencana
LHR = Lalu lintas Harian Rata-rata, kendaraan/hari/2 arah
LHRT = Lalu lintas Harian Rata-rata Tahunan,

kendaraan/hari/2 arah
Ei = angka ekivalen jenis kendaraan i
DA = faktor distribusi arah, digunakan untuk menunjukkan distribusi

kendaraan ke masing-masing arah. Jika data lalu lintas yang
digunakan adalah data untuk satu arah, maka DA = 1
DL = faktor distribusi lajur, digunakan untuk menunjukkan distribusi
kendaraan ke lajur rencana.
365 = jumlah hari dalam satu tahun
N = faktor umur rencana

Faktor Umur Rencana (N)

Faktor umur rencana adalah angka yang dipergunakan untuk menghitung
repetisi lalu lintas selama umur rencana dari awal umur rencana. Jika
tidak ada pertumbuhan lalu lintas maka N sama dengan umur rencana.
Dengan demikian repetisi beban lalu lintas sama dengan repetisi per
tahun dikalikan dengan lamanya umur rencana. Namun demikian, hampir
tidak pernah lalu lintas tidak mengalami peningkatan ataupun penurun-

121

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

an. Oleh karena itu N dihitung melalui pendekatan dengan menggunakan
Rumus 4.10.

N = [(1 + i)UR −1] .......................... (4.10)
i

dengan:
UR = umur rencana, tahun
i = pertumbuhan lalu lintas pertahun (%/tahun)

Nilai N untuk berbagai nilai faktor pertumbuhan lalu lintas dan umur
rencana seperti pada Tabel 4.10.

Contoh perhitungan W18 dengan faktor pertumbuhan lalu lintas
konstan dan sama untuk semua jenis kendaraan selama umur
rencana.

Data: LHR Ekendaraan
(kendaraan/hari/2 arah)
Jenis kendaraan 0,0003
5925 1,456
Mobil penumpang (1.1) 372 1,657
Truk (1.22) 30 0,458
Truk (1.22+22) 35
Bus (1.22)

Faktor distribusi arah (DA) = 0,5
Faktor distribusi lajur (DL) = 0,9
Faktor pertumbuhan lalu lintas (i) = 4%
Umur rencana (UR) = 15 tahun

122

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Tabel 4.10 Faktor Umur Rencana (N)

Umur Faktor pertumbuhan lalu lintas, persen (i)
Rencana
0 24567 8 10
tahun
1,00
1 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 2,10
3,31
2 2,00 2,02 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 4,64
6,11
3 3,00 3,06 3,12 3,15 3,18 3,21 3,25 7,72
9,49
4 4,00 4,12 4,25 4,31 4,37 4,44 4,51 11,44
13,58
5 5,00 5,20 5,42 5,53 5,64 5,75 5,87 15,94
18,53
6 6,00 6,31 6,63 6,80 6,98 7,15 7,34 21,38
24,52
7 7,00 7,43 7,90 8,14 8,39 8,65 8,92 27,97
31,77
8 8,00 8,58 9,21 9,55 9,90 10,26 10,64 35,95
40,54
9 9,00 9,75 10,58 11,03 11,49 11,98 12,49 45,60
51,16
10 10,00 10,95 12,01 12,58 13,18 13,82 14,49 57,27

11 11,00 12,17 13,49 14,21 14,97 15,78 16,65

12 12,00 13,41 15,03 15,92 16,87 17,89 18,98

13 13,00 14,68 16,63 17,71 18,88 20,14 21,50

14 14,00 15,97 18,29 19,60 21,02 22,55 24,21

15 15,00 17,29 20,02 21,58 23,28 25,13 27,15

16 16,00 18,64 21,82 23,66 25,67 27,89 30,32

17 17,00 20,01 23,70 25,84 28,21 30,84 33,75

18 18,00 21,41 25,65 28,13 30,91 34,00 37,45

19 19,00 22,84 27,67 30,54 33,76 37,38 41,45

20 20,00 24,30 29,78 33,07 36,79 41,00 45,76

Sumber: AASHTO’93

Pehitungan:
Dari Tabel 4.10 untuk UR = 15 tahun dan i = 4% diperoleh N = 20,02.

123

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

LHR dalam kendaraan/hari/2 arah diubah menjadi LHR dalam lss/hari/2
arah.

a. Mobil penumpang (1.1) = 5925 x 0,0003 = 1,77 lss/hari/2arah
b. Truk (1.22) = 372 x 1,456 = 541,63 lss/hari/2 arah
c. Truk (1.22+22) = 30 x 1,657 = 49,71 lss/hari/2 arah
d. Bus (1.22) = 35 x 0,458 = 16,03 lss/hari/2 arah

LHRtotal = 609,15 lss/hari/2 arah
Dengan menggunakan Rumus 4.8 diperoleh:
W18 = 609,15 x 0,5 x 0,9 x 365 x 20,02

= 2.003.416 lss/umur rencana/lajur rencana.

Contoh perhitungan ESAL dengan faktor pertumbuhan lalu lintas
yang konstan untuk setiap jenis kendaraan selama umur
rencana.

Data: LHR Ekendaraan Faktor
(kendaraan/ pertumbuhan
Jenis kendaraan hari/2 arah) 0,0003 lalu lintas (%)
1,456
Mobil penump.(1.1) 5925 1,657 6
Truk (1.22) 0,458
Truk (1.22+22) 372 5
Bus (1.22)
30 3

35 4

Faktor distribusi arah (DA) = 0,5
Faktor distribusi lajur (DL) = 0,9
Umur rencana (UR) = 15 tahun

124

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Pehitungan:
N perlu dihitung untuk setiap jenis kendaraan karena pertumbuhan lalu
lintas tidak sama untuk setiap jenis kendaraannya. Secara ringkas
perhitungan dilakukan seperti pada Tabel di bawah ini.

Jenis Ekendaraan LHR i W18
kendaraan (kend/hari lss/hari/ (%) N lss/ur/lajur
/2 arah) 2 arah
Mobil rencana
penumpang 0,0003 5925 1,7775 6
(1.1) 23,28 6.796,70
Truk (1.22) 1,456 372 541,632 5
Truk 1,657 21,58 1.919.822,75
(1.22+22) 0,458 30 49,71 3 18,60 151.866,54
Bus (1.22) 20,02 52.711,21
35 16,03 4 W18 = 2.131.197,19

Untuk mobil penumpang:
W18 = 0,0003 x 5925 x 23,28 x 365 x 0,5 x 0,9 = 6796,70
W18 selama umur rencana 2.131.197,19 lss/lajur rencana.

4.3.2 Reliabilitas

Kinerja struktur perkerasan jalan sangat ditentukan oleh 4 faktor utama
yaitu:
1. struktur perkerasan seperti tebal dan mutu setiap lapis perkerasan;
2. kondisi lingkungan seperti temperatur, curah hujan, kondisi tanah

dasar;
3. perkiraan repetisi beban lalu lintas dan proyeksi selama umur rencana;
4. perkiraan daya dukung tanah dasar.

125

Present serviceability Index Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Pada metode AASHTO 1993 diperkenalkan parameter baru yaitu
reliabilitas. Reliabilitas (R) adalah tingkat kepastian atau probabilitas
bahwa struktur perkerasan mampu melayani arus lalu lintas selama umur
rencana sesuai dengan proses penurunan kinerja struktur perkerasan
yang dinyatakan dengan serviceability yang direncanakan.
Gambar 4.4 memberikan ilustrasi bagaimana sejumlah struktur perkeras-
an yang memiliki tebal dan jenis lapis perkerasan yang sama mengalami
penurunan kinerja akibat repetisi beban lalu lintas yang dinyatakan dalam
log repetisi beban selama umur masa pelayanan. Terminal serviceability
index (pt) dicapai akibat repetisi beban lalu lintas yang bervariasi.
Lengkung distribusi normal menggambarkan hubungan antara frekwensi
dicapainya pt pada repetisi beban lalu lintas tertentu. Gambar 4.5
menggambarkan deviasi standar keseluruhan (So), ZR, dan faktor relia-
bilitas (FR).

Varian kinerja
P0 struktur perkerasan

P1

Normal distribution

frekwensi

log

ESALs

Sumber:WSDOT

Gambar 4.4 Variasi Penurunan kinerja perkerasan selama masa pelayanan

126

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

lengkung normal
S0

Log FR Log ESAL

ZR Z

Gambar 4.5 Deviasi standar keseluruhan (So), ZR, faktor reliabilitas (FR)

Reliabilitas digunakan pada metode AASHTO 1993 untuk mengalikan repetisi
beban lalu lintas yang diperkirakan selama umur rencana dengan faktor
reliabilitas (FR) ≥ 1.

Jadi, Wt = (wt)(FR) ................................................... (4.11)
dengan:
= ESAL perkiraan berdasarkan kinerja struktur perke-
Wt rasan mencapai nilai pt yang digunakan untuk
menentukan tebal lapis perkerasan.
wt
FR = ESAL perkiraan selama umur rencana
= faktor reliabilitas

127

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Efek adanya faktor reliabilitas dalam perencanaan adalah meningkatkan
ESAL yang digunakan untuk merencanakan tebal perkerasan jalan.
FR ditentukan sebagai berikut:

FR = 10−ZR (S0 ) ............................................................... (4.12)
dengan:
FR = faktor reliabilitas
ZR = Z-statistik (sehubungan dengan lengkung normal)
S0 = deviasi standar keseluruhan dari distribusi normal sehu-

bungan dengan kesalahan yang terjadi pada perkiraan lalu
lintas dan kinerja perkerasan.

Tabel 4.11 menunjukkan nilai ZR, dan FR untuk S0 antara 0,4 - 0,5.
Reliabilitas 50% menunjukkan kondisi dimana ZR=0 dan faktor reliabilitas
desain (FR) = 1. Ini berarti ESAL yang digunakan untuk menghitung SN
sama dengan ESAL perkiraan selama umur rencana.
Jika reliabilitas yang digunakan = 90%, maka FR = 3,77 pada S0 = 0,45.
Ini berarti ESAL yang dipergunakan untuk menghitung SN adalah 3,77
kali ESAL perkiraan selama umur rencana. Gambar 4.6 mengilustrasikan
perbedaan hasil perencanaan antara reliabilitas 50% dengan 90%. Oleh
karena itu perencana perlu mempertimbangkan berbagai faktor resiko
kesalahan ketika memilih R dalam proses perencanaan tebal perkerasan
jalan. AASHTO 1993 menyarankan nilai reliabilitas (R) sesuai fungsi jalan
seperti pada Tabel 4.12.

128

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Tabel 4.11 Nilai Reliabilitas, ZR Dan FR

Reliabilitas, Standard FR untuk S0 FR untuk FR untuk
R, % Normal = 0,4 S0 = 0,45 S0 = 0,5
Deviate (ZR)
1.00 1.00
50 0,000 1.00 1.30 1.34
1.72 1.83
60 -0,253 1.26 2.01 2.17
2.39 2.63
70 -0,524 1.62 2.93 3.30
3.77 4.38
75 -0,674 1.86 4.01 4.68
4.29 5.04
80 -0,841 2.17 4.62 5.47
5.01 5.99
85 -1,037 2.60 5.50 6.65
6.14 7.51
90 -1,282 3.26 7.02 8.72
8.40 10.64
91 -1,340 3.44 11.15 14.57
24.58 35.08
92 -1,405 3.65 48.70 74.99

93 -1,476 3.89

94 -1,555 4.19

95 -1,645 4.55

96 -1,751 5.02

97 -1,881 5.65

98 -2,054 6.63

99 -2,327 8.53

99,9 -3,090 17.22

99,99 -3,750 31.62

Sumber:WSDOT

129

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

R = 50%

AC R = 90%
Base

Subase

Subgrade AC

Pavement Serviceability Index Base

po 90% Subase

Subgrade

50%

pt

Design Period Traffic

Sumber:WSDOT

Gambar 4.6 Contoh reliabilitas 50% dan 90%

Tabel 4.12 Nilai Reliabilitas Sesuai Fungsi Jalan

Fungsi Jalan Rekomendasi tingkat reliabilitas

Urban Rural

Bebas hambatan 85 – 99,9 80 – 99,9

Arteri 80 – 99 75 – 95

Kolektor 80 – 95 75 – 95

Lokal 50 - 80 50 - 80

Sumber: AASHTO’93

4.3.3 Drainase
Kemampuan struktur perkerasan jalan mengalirkan air merupakan hal
penting dalam perencanaan tebal perkerasan jalan. Air masuk ke struktur
perkerasan jalan melalui banyak cara antara lain retak pada muka jalan,

130

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

sambungan, infiltrasi perkerasan, akibat kapilaritas, atau mata air setem-
pat. Air yang terperangkap dalam struktur perkerasan jalan dapat menja-
di penyebab:
1. berkurangnya daya dukung lapisan dengan material tanpa pengikat
2. berkurangnya daya dukung tanah dasar
3. naiknya butiran halus sebagai dampak dari efek pompa ke dalam

struktur perkerasan jalan.
4. lepasnya ikatan aspal dari agregat sebagai awal terjadinya lubang

Untuk perencanaan tebal perkerasan jalan kualitas drainase ditentukan
berdasarkan kemampuan menghilangkan air dari struktur perkerasan.
Tabel 4.13 menunjukkan kelompok kualitas drainase berdasarkan
AASHTO 1993.

Tabel 4.13 Kelompok Kualitas Drainase

Kualitas drainase Air hilang dalam

Baik sekali 2 jam

Baik 1 hari

Sedang 1 minggu

Jelek 1 bulan

Jelek sekali air tidak mengalir

Sumber: AASHTO’93

Pengaruh kualitas drainase dalam proses perencanaan tebal lapisan
perkerasan dinyatakan dengan menggunakan koefisien drainase (m)
seperti pada Tabel 4.14.

131

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tabel 4.14 Koefisien Drainase (m)

Kualitas Persen waktu struktur perkerasan dipengaruhi oleh kadar air
drainase yang mendekati jenuh

< 1% 1-5% 5 – 25% > 25%

Baik sekali 1,40 – 1,35 1,35 – 1,30 1,30 – 1,20 1,20

Baik 1,35 – 1,25 1,25 – 1,15 1,15 – 1,00 1,00

Sedang 1,25 – 1,15 1,15 – 1,05 1,00 – 0,80 0,80

Jelek 1,15 – 1,05 1,05 – 0,80 0,80 – 0,60 0,60

Jelek sekali 1,05 – 0,95 0,95 – 0,75 0,75 – 0,40 0,40

Sumber: AASHTO’93

4.3.4 Rumus Dasar Metode AASHTO 1993

Rumus dasar AASHTO 1993 mengalami perubahan sesuai hasil penelitian
sejak 1972. Rumus dasar metode AASHTO 1993 sama dengan rumus
pada AASHTO 1986 yaitu seperti pada Rumus 4.13.

log (W18) = ZR x S0 + 9,36 x log (SN + 1) – 0,20 +

log[ ΔPSI ]
4.2 −1.5
1094 + 2,32 x log (MR) – 8,07 .... ......... (4.13)
(SN + 1)5,19
0,40 +

dengan:
W18 = ESAL yang diperkirakan
ZR = simpangan baku normal, sesuai Tabel 4.12
S0 = deviasi standar keseluruhan, bernilai antara 0,4 -0,5
SN = Structural Number, angka struktural relatif perkerasan, inci
∆PSI = Perbedaan serviceability index di awal dan akhir umur rencana
MR = modulus resilient tanah dasar (psi)

132

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

SN yang diperoleh dengan menggunakan Rumus 4.13 harus sama
dengan asumsi yang diambil ketika menentukan angka ekivalen (E). Jika
SN yang diperoleh tidak sama, maka penentuan angka ekivalen harus
diulang kembali dengan menggunakan nilai SN yang baru. Selain
menggunakan Rumus 4.13, SN dapat diperoleh dengan menggunakan
nomogram seperti pada Gambar 4.7.
SN adalah angka yang menunjukkan jumlah tebal lapis perkerasan yang
telah disetarakan kemampuannya sebagai bagian pewujud kinerja perke-
rasan jalan. Koefisien kekuatan relatif (a) adalah angka penyetaraan ber-
bagai jenis lapis perkerasan yang dipengaruhi oleh mutu dari jenis lapisan
yang dipilih.

SN = a1D1 + a2 m2D2 + a3 m3D3 ........................... (4.14)
dengan:
SN = angka struktural (structural number), inci
a1 = koefisien kekuatan relatif lapis permukaan
a2 = koefisien kekuatan relatif lapis pondasi
a3 = koefisien kekuatan relatif lapis pondasi bawah
D1 = tebal lapis permukaan, inci
D2 = tebal lapis pondasi, inci
D3 = tebal lapis pondasi bawah, inci
m2,3 = koefisien drainase untuk lapis pondasi dan pondasi bawah

133

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur Sumber: AASHTO’93

Bagan alir dari prosedur perencanaan tebal perkerasan jalan baru sesuai metode Gambar 4.7 Nomogram penentuan nilai SN dengan Metode AASHTO 1993
AASHTO 1993 seperti pada Gambar 4.7
Tebal setiap lapis dari struktur perkerasan jalan ditentukan dengan menggunakan
Rumus 4.13

SN = a1D1 + a2 m2D2 + a3 m3D3 ................................ (4.13)
Dengan:
SN = structural number, angka struktur relatif dari perkerasan jalan

yang diperoleh melalui Rumus 4.12
D1,2,3 = tebal (inci) dari lapis permukaan, pondasi, dan ponda

134

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

Koefisien kekuatan relatif lapis permukaan ditentukan dengan
menggunakan Gambar 4.8 yang berdasarkan nilai modulus elastisitas, EAC
(psi) beton aspal.

0.5

0.4

Koefisien relatif, a1, 0.3
Untuk Lapisan Beton Aspal
0.2

0.1

0.0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000
0

Modulus Elastisitas, EAC (psi),
Dari Beton Aspal ( 20°C)

Sumber: AASHTO’93

Gambar 4.8 Koefisien kekuatan relatif a1 untuk beton aspal

Koefisien kekuatan relatif (a2) untuk lapis pondasi ditentukan dengan
menggunakan Rumus 4.15 atau Gambar 4.9.

a2 = 0,249 (log EBS) – 0,977 ................................................ (4.15)
dengan:
a2 = koefisien relatif lapis pondasi berbutir
EBS = modulus elastisitas lapis pondasi, psi.

135

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

0.20

0.18

0.16

0.14 100 85 2.0 30
80

25

70 2.5
20

60
3.5
15

50
4.0
0.12 Structural Coefficient - a260
0.10 CBR (1)50
40
R-value (2)
Texas Triaxial (3)30

0.08 (4)
0.06
Modulus – 1000 psi
20

0.04

0.02

0

(1) Scale devired by averaging correlations obtained from Illionis.
(2) Scale devired by averaging correlations obtained from California, New Mexico

and Wyoming.
(3) Scale devired by averaging correlations obtained from Texas.
(4) Scale devired on NCHRP project (3).

Sumber: AASHTO’93

Gambar 4.9 Koefisien kekuatan relatif, a2
Koefisien kekuatan relatif (a3) untuk lapis pondasi bawah ditentukan
dengan menggunakan Rumus 4.16 atau Gambar 4.10.

a3 = 0,227 (log ESB) – 0,839 ........................................... (4.16)

136

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

dengan:
a3 = koefisien relatif lapis pondasi bawah berbutir
ESB = modulus elastisitas lapis pondasi bawah, psi.

0.20

0.14 100 90 2 20
Structural Coefficient – a3
CBR (1)70 80
50
R-value (2)
0.12 Texas Triaxial (3)40703

(4)306015
20 14
0.10 Modulus – 1000 psi13

50 12

0.08 10 4 11
10

40

0.06 30
5 25 5

0

(5) Scale devired by averaging correlations obtained from Illionis.
(6) Scale devired by averaging correlations obtained from California, New Mexico and

Wyoming.
(7) Scale devired by averaging correlations obtained from Texas.
(8) Scale devired on NCHRP project (3).

Sumber:AASHTO’93

Gambar 4.10 Koefisien relatif, a3

137

Perencanaan Tebal Perkerasan lentur

Tebal minimal lapis permukaan, pondasi, dan pondasi atas ditentukan
berdasarkan SN yang diperoleh untuk masing-masing lapisan seperti
diilustrasikan pada Gambar 4.11.

4.3.5 Tebal Minimum Setiap Lapisan

Tebal minimum setiap lapis perkerasan ditentukan berdasarkan mutu
daya dukung lapis dibawahnya seperti diilustrasikan oleh Gambar 4.11.
Rumus 4.16 sampai dengan Rumus 4.21 digunakan untuk menentukan
tebal minimal masing-masing lapisan perkerasan.

SN1 Lapis Permukaan D1
SN2 Lapis Pondasi D2

SN3 Lapis Pondasi Bawah D3

Tanah Dasar

Gambar 4.11 Ilustrasi penentuan tebal minimum setiap lapis perkerasan

D*1 ≥ SN1 ...................................................................... (4.17)
a1

SN1* = a1. D*1 ≥ SN1 ........................................................ (4.18)

D*2 ≥ SN2 − SN1* .. ............................................................ (4.19)
a 2.m2

SN*2 = a2. m2 D*2 . ............................................................ (4.20)

SN1* + SN*2 ≥ SN2 ............................................................ (4.21)

138

Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Metode AASHTO

D*3 ≥ SN 3 − (SN1* + SN * ) ................................................(4.22)
2

a 3m3

* menunjukkan tebal minimal yang digunakan untuk lapis permukaan ( D*1 ),

lapis pondasi ( D*2 ), lapis pondasi bawah ( D*3 ).

Di samping berdasarkan Rumus 4.17 sampai dengan Rumus 4.22, tebal
minimum lapis permukaan dari beton aspal dan lapis pondasi batu pecah
ditentukan juga berdasarkan Tabel 4.15.

Tabel 4.15 Tebal Minimum Lapis Permukaan Dan Lapis Pondasi

ESAL Tebal minimum lapisan (inci)
< 50.000
Beton aspal Pondasi batu pecah

1,0 4,0

50.001 – 150.000 2,0 4,0

150.001 – 500.000 2,5 4,0

500.001 – 2.000.000 3,0 6,0

2.000.001 – 7.000.000 3,5 6,0

> 7.000.000 4,0 6,0

Sumber: WSDOT

Metode AASHTO 1993 diadopsi oleh Indonesia menjadi metode Pt T-01-
2002-B. Bagan alir prosedur perencanaan tebal perkerasan metode Pt T-
01-2002-B pada Bab 6 dapat digunakan sebagai bagan alir untuk metode
AASHTO 1993.

139