Prof. Dr.Ir.Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng.,DEA

Workshop Continuing Profesional Development (CPD)

Ahli Geoteknik

Hotel Ambara - Jakarta

3-4 Oktober 2016

ASPEK GEOTEKNIK PADA

PEMBANGUNAN PERKERASAN JALAN

PERKERASAN (PAVEMENT)PERKERASAN (PAVEMENT)

Struktur perkerasan berfungsi untukmelindungi tanah-dasar (subgrade) danlapisan-lapisan pembentuk perkerasanagar tidak mengalami tegangan danregangan yang berlebihan oleh akibatbeban lalu-lintas.

FungsiFungsi perkerasanperkerasan secara umumsecara umum

MemberikanMemberikan strukturstruktur yang yang kuatkuat dalamdalammendukungmendukung bebanbeban lalulalu--lintaslintas..

MemberikanMemberikan permukaanpermukaan rata rata bagibagipengendarapengendara..

MemberikanMemberikan kekesatankekesatan ((skid skid resistanceresistance) di ) di permukaanpermukaan perkerasanperkerasan. .

MendistribusikanMendistribusikan bebanbeban kendaraankendaraan keketanahtanah--dasardasar sehinggasehingga terlindungterlindung daridaritekanantekanan yang yang berlebihanberlebihan. .

MelindungiMelindungi tanahtanah--dasardasar daridari pengaruhpengaruhburukburuk perubahanperubahan cuacacuaca..

PERKERASAN BETON DAN ASPAL

Perkerasan kaku:

Terdiri dari pelat beton di atas lapis pondasi bawah.

Oleh kekakuan pelat beton Beban roda disebarkan lebih melebar hingga tekanan ke subgrade lebih kecil

Perkerasan lentur:

Terdiri dari beberapa lapis material yang menyebarkan beban ke subgrade.

Tebal tiap komponen dibuat sedemikian hingga tidak ada deformasi permanen pada tiap lapisan

BEDA DISTRIBUSI TEKANAN RODA PERKERASAN LENTUR DAN KAKU

Beban roda dipermukaan

Perkerasan kaku (beton)Perkerasan lentur

Distribusi tekanan roda ke tanah dasar E1

E2

Burmister (1958)

Fungsi Fungsi bagianbagian--bagian lapis perkerasanbagian lapis perkerasan

SUBGRADE (TANAH DASAR)SUBGRADE (TANAH DASAR) Tanah-dasar berfungsi sebagai alas/pondasi jalan, terdiri dari material

dalam galian atau urugan dipadatkan dengan kedalaman tertentu di bawah dasar struktur perkerasan.

Tebal Tebal subgrade subgrade 60 60 –– 100 100 cm.cm.

Subgrade 60 – 100 cm

Tanah timbunan

LAPIS PONDASI BAWAH LAPIS PONDASI BAWAH (SUBBASE)(SUBBASE)

Fungsi : Sebagai bagian dari struktur perkerasan untuk mendukung dan

menyebarkan beban kendaraan. Sebagai lapisan drainase Untuk efisiensi penggunaan material, agar lapisan lain dapat

dikurangi tebalnya (hemat biaya). Untuk mencegah butiran tanah-dasar masuk ke dalam lapis

pondasi. Sebagai lapisan pertama (landasan kerja), agar pelaksanaan

pembangunan jalan berjalan lancar.

Lapis pondasi (base course)Lapis pondasi (base course)Fungsi:

Menyebarkan tekanan akibat beban-beban lalu lintas agar tanah-dasar (subgrade) tidak mengalami tekanan berlebihan.

Sebagai landasan peletakan lapis permukaan. Sebagai lapisan drainase, bila air hujan merembes lewat retakan atau

sambungan.

Komponen perkerasanKomponen perkerasan

Seal coat

Lapis pondasi bawah (subbase)

a) Perkerasan lentur

Lapis aus Tack coat Lapis pengikat Prime coat

Lapis pondasi (base)

Tanah-dasar dipadatkan (compacted subgrade)

Tanah-dasar dipadatkan (compacted subgrade)

Lapis pondasi bawah (subbase) atau tanpa

Pelat beton semen Portland

Timbunan/ tanah asli

Timbunan/ tanah asli

Lapis permukaan

b) Perkerasan kaku

Lapis tambahan AC

Perkerasan kaku lama

Perkerasan komposit

Perkerasan lentur(aspal)

Perkerasan kaku (beton)

Untuk full depth asphalt pavement tidak perlu base/subbase

Perkerasan lentur (aspal)Perkerasan lentur (aspal)

Susunan:

• Pelat beton• Lapis pondasi (base)• Lapis pondasi bawah (subbase)• Subgrade

Susunan:• Pelat beton• Lapis pondasi (pilihan)• Lapis pondasi bawah• Subgrade

Perkerasan kaku (beton)

TipeTipe--tipe tipe PERKERASAN KAKU (BETON)PERKERASAN KAKU (BETON)

• Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed plain concrete pavement – JPCP)

• Perkerasan beton bertulang bersambungan (Jointed reinforced concrete pavement – JRCP)

• Perkerasan beton bertulang kontinyu(Continuous reinforced concrete pavement – CRCP)

Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed Plain Concrete Pavement, JPCP)

4 - 6 m

Sambungan melintang (dengan atau tanpa

dowel)

Sambungan longitudinal

(dengan tiebars)

Denah4 - 6 m

Kelemahan perkerasan beton

di sambungannya

DOWEL SEBAGAI ALAT TRANSFER BEBAN

Dowel

Thin coating

Penempatan Dowel

DIAMETER DOWELDIAMETER DOWEL

Mutu baja grade 250R( Austroad, 1992 dan Pd T-14-2003)

.Tebal pelatbeton (D)

Diameter dowel

in. mm in. mm67891011121314

150175200225250275300325350

¾11

1¼1¼1¼1½1½1½

192525323232383838

Jarak dowel 300 mm Panjang dowel 450 mm

PEMASANGAN SANGAT BURUK

Perkerasan beton tak bertulang bersambungan (Jointed Plain Concrete Pavement, JPCP)

Perkerasan beton bertulang bersambungan (Jointed Reinforced Concrete Pavement, JRCP)

Denah9 - 30 m)

Sambungan melintang(dengan dowel)

Tulangan (0.15 s/d 0.25%)

Longitudinal Joint (dengan tiebar)

PERKERASAN BETON BERTULANG BERSAMBUNGAN

((JJOINTED OINTED RREINFORCED EINFORCED CCONCRETE ONCRETE PPAVEMENT, JRCP)AVEMENT, JRCP)

Perkerasan beton bertulang kontinyu (Continuos Reinforced Concrete Pavement, CRCP)

Sambungan longitudinal

(dengan tiebar)

PLANVIEW

Retak tipikal berjarak (0.9 - 2.4 m)

Tulangan kontinyu(0.6 to 0.8%)

Continuous reinforced concrete pavement Continuous reinforced concrete pavement -- CRCPCRCP

Fungsi membran pada perkerasan betonFungsi membran pada perkerasan betonMembran aspal semprot berfungsi sebagaipemisah antara beton dan subbase.Bila dipakai membran polythene,berfungsiuntuk (O’Flaherty, 2001):

1) Mereduksi gesekan antara dasar pelat betondan lapis pondasi bawah (mencegah retaksusut)

2) Mencegah tercampurnya material di bawahpelat dengan adukan beton dan/atau

3) Mencegah hilangnya air dan butiran halusdari adukan beton yang masuk ke dalamlapis pondasi bawah (atau tanah-dasar).

Sprayed bitumen seal

Pengaruh lingkungan Pengaruh lingkungan terhadap struktur perkerasanterhadap struktur perkerasan

PENGARUH TEMPERATUR

Perubahan temperatur terhadap struktur perkerasan aspal menyebabkan (FHWA, 2006):

Material aspal turun modulusnya akibat kenaikan temperatur. Di musim dingin, sekitar 14.000 - 20.000 MPa menjadi sekitar 700 MPa di musim panas.

Temperatur dan kelembaban dapat mengakibatkan defleksi dan tegangan yang signifikan, sehingga merusakkan perkerasan kaku (beton).

Material terikat semen dapat rusak selama siklus basah-kering, sehingga mereduksi modulus dan menambah defleksi permukaan.

CURLING & WARPINGpada perkerasan beton

Siang

Malam

Pengaruh airPengaruh air

Masalah sambungan pumping dan masuknya material keras ke dalam celah

Spalling/gompal

Sambungan harus ditutup (digunakan sealant)

Material keras

MASALAH UTAMA PERKERASAN BETONPUMPING

RONGGA AKIBAT

PUMPING

Air terkumpul

Butiran halus terpompa

Arah lalu-lintas

Lapis pondasi bawah

Dalam metoda AASHTO pengaruh rongga dinyatakan dalam loss of support factor

1.000

500

100

50

10

5

5 10 50 100 500 1000 2000

(170)

LS = 01

23

(540)Mod

ulus

reak

si ta

nah

dasa

r efe

ktif,

(k)

(pci

)(d

ikor

eksi

terh

adap

keh

ilang

an d

ukun

gan,

LS)

Modulus reaksi tanah dasar efektif, (k) (pci)

570

170

Tabel 5.7 Faktor kehilangan dukungan (loss of support factor, LS) (AASHTO, 1993)

Tipe material (1 psi = 6,9 kPa) LS

Cement treated granular base (E = 1.000.000 – 2.000.000 psi) Campuran agregat semen (E = 500.000 – 1.000.000 psi) Asphalt treated base (E = 350.000 – 1.000.000 psi) Bituminous stabilized mixtures (E = 40.000 – 300.000 psi) Distabilisasi kapur (lime stabilized) (E = 20.000 – 70.000 psi) Material granuler tak-rekat (E = 15.000 – 45.000 psi ) Butiran halus/material subgrade natural (E = 3.000 – 40.000 psi)

0 – 1 0 – 1 0 – 1 0 – 1 1 – 3 1 – 3 2 – 3

PENGARUH ADANYA RONGGA DI BAWAH PELAT MENGURANGI MODULUS REAKSI SUBGRADE (K)

PengaruhPengaruh merusakmerusak air air padapada perkerasanperkerasan dandantanahtanah--dasardasar (AASHTO, 1993)(AASHTO, 1993)

Air Air merusakmerusak aspalaspal, , mengurangimengurangi modulus modulus ((>30%>30%)) dandanmenghilangkanmenghilangkan kuatkuat tariktarik. .

KenaikanKenaikan kadarkadar air air dalamdalam agregatagregat lapis lapis pondasipondasi dandanpondasipondasi bawahbawah granulergranuler, , mengurangimengurangi kekakuankekakuan material material tersebuttersebut hinggahingga >50%>50%--nyanya..

PadaPada lapis lapis pondasipondasi dirawatdirawat aspalaspal ((asphalt treated baseasphalt treated base, , ATB), ATB), kenaikankenaikan kelembabankelembaban mengurangimengurangi modulus modulus hinggahingga 30%, 30%, dandan menambahmenambah kemudahankemudahan tererositererosi padapadalapis lapis pondasipondasi dirawatdirawat semen semen atauatau kapurkapur..

PenjenuhanPenjenuhan tanahtanah--dasardasar berbutirberbutir halushalus menyebabkanmenyebabkanberkurangnyaberkurangnya modulus modulus hinggahingga 50%. 50%.

PROBLEM PENGURANGAN DAYA DUKUNG PERKERASAN

Masuknya air ke dalam struktur perkerasan

Water table

Penanganan airPenanganan airPenutup kedap air

Minimum 1,2 m

Muka air tanah setelah pemasangan drainase bawah

Drainase samping Drainase samping

Material lolos airr dibungkus geotekstil

Perkerasan Penutup kedap air

Muka air tanah awal

Syarat penutup retakan Syarat penutup retakan perkerasan aspal

Untuk perkerasan aspal sealant harus (Asphalt Institute, MS-16): Mempunyai sifat lentur dan elastis Aplikasinya mudah Stabil terhadap pengaruh temperatur (thermal stability) Mempunyai adhesi atau kelekatan Mempunyai keawetan (durability) Tidak mudah melunak Tahan terhadap penuaan (aging) Mempunyai kecocokan sifat dengan aspal Tahan terhadap pengaliran (resistance to flow).

PENUTUP SAMBUNGAN (JOINT SEALANT) PENUTUP SAMBUNGAN (JOINT SEALANT) pada pada PERKERASAN BETONPERKERASAN BETON

SYARAT JOINT SEALANT :

Tahan terhadap gerakan horizontal dan geseran vertikal padasembarang temperatur.

Tahan terhadap pengaruh lingkungan (pelapukan, temperaturekstrim, dan kelembaban air).

Tahan terhadap pengaruh penetrasi pasir dan batuan ke dalamsambungan pada sembarang temperatur.

Mampu menjaga ikatan yang kuat dengan dinding sambunganbeton pada sembarang temperatur.

Pananganan air masuk dalamstruktur perkerasan

(AASHTO, 1993)

MASALAH TANAHMASALAH TANAH--DASAR DASAR (SUBGRADE)(SUBGRADE)

Tanah-Dasar Pada Tanah Asli

UUmumnya mumnya tidak ada masalah penurunan akibat beban tidak ada masalah penurunan akibat beban perkerasan, kecuali jika tanahnya sangat lunak. perkerasan, kecuali jika tanahnya sangat lunak.

Bila Bila tanah asli tidak memenuhi syarat daya dukung, tanah asli tidak memenuhi syarat daya dukung, maka harus dilakukan perbaikan tanah atau penggantian maka harus dilakukan perbaikan tanah atau penggantian tanahtanah..

TanahTanah--dasar dasar setempat yang berdaya dukung rendah setempat yang berdaya dukung rendah dapat distabilisasi dengan semen, kapur atau bahan dapat distabilisasi dengan semen, kapur atau bahan yang lain.yang lain.

Tanah-Dasar Pada GalianHHal al penting yang harus diperhatikan adalah penting yang harus diperhatikan adalah

drainase dan stabilitas lerengnya. drainase dan stabilitas lerengnya. Hal Hal ini, karena pada lokasi tersebut, arah aliran air ini, karena pada lokasi tersebut, arah aliran air

turun mengarah pada struktur perkerasan, dan turun mengarah pada struktur perkerasan, dan muka air tanah lebih mendekati dasar dari muka air tanah lebih mendekati dasar dari perkerasan. perkerasan.

SeringkaliSeringkali, pada daerah ini diperlukan perkuatan , pada daerah ini diperlukan perkuatan lereng yang berada di dekat perkerasan. lereng yang berada di dekat perkerasan.

Tanah Dasar Pada TimbunanTanah Dasar Pada TimbunanPenurunan timbunan yang berlebihan menyebabkan

bagian tengah melengkung ke bawah yang berakibat timbulnya retak memanjang di sepanjang perkerasan.

Biasanya digunakan drainase vertikal untuk percepatan konsolidasi.

Penurunan timbunan adalah hasil dari:1. Kompresi tanah timbunannya sendiri.2. Konsolidasi tanah (penurunan) dari pondasi timbunan.

PENURUNAN TIMBUNAN PENURUNAN TIMBUNAN PADA TANAH LUNAKPADA TANAH LUNAK

Deformasi TIMBUNAN merusak perkerasan di atasnya

Tanah lunak

Sebelum

SesudahH

S

Drainase vertikalDrainase vertikalMaksud dipasang drainase vertikal agar setelah Maksud dipasang drainase vertikal agar setelah pembangunan perkerasan selesai, penurunan pembangunan perkerasan selesai, penurunan konsolidasi sudah kecil sehingga penurunan konsolidasi sudah kecil sehingga penurunan yang terjadi setelah pembangunan tidak yang terjadi setelah pembangunan tidak merusak perkerasan.merusak perkerasan.

(Sumber: Geosystem)