6
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Lapisan Tanah Dasar Jalan 2.1.1 Pengertian Tanah Dasar Lapisan tanah dasar merupakan hal yang sangat penting dari konstruksi jalan, yaitu untuk mendukung lapisan pondasi bawah, lapisan pondasi atas, lapisan permukaan, atau yang mendukung perkerasan. Lapisan pondasi bawah adalah lapisan tanah yang berfungsi sebagai tempat perletakan lapisan perkerasan dan mendukung konstruksi perkerasan jalan di atasnya. Dapat dikatakan bahwa lapisan tanah dasar yang berfungsi sebagai penahan dan yang mendukung seluruh konstruksi jalan, serta beban lain yang melintas di atasnya. Tanah dasar sebagai pondasi perkerasan di samping harus mempunyai kekuatan atau daya dukung terhadap beban kendaraan, tanah dasar juga harus mempunyai stabilitas volume akibat pengaruh lingkungan terutama air. Tanah dasar yang mempunyai kekuatan dan stabilitas volume yang rendah akan mengakibatkan perkerasan mudah mengalami deformasi dan retak. Dengan demikian perkerasan yang dibangun pada tanah dasar yang lemah dan mudah dipengaruhi lingkungan akan mempunyai umur pelayanan yang pendek dan jika suatu jalan dibangun pada tanah dasar yang baik maka umur dari jalan tersebut akan lama atau mempunyai pelayanan yang lama. Kekuatan serta keawetan jalan raya sangat tergantung pada kestabilan tanah dasar, yaitu memiliki stabilitas dan daya dukung tanah yang optimal
7
serta tahan akan pengaruh cuaca yang berubah-ubah. Di samping dari fungsi tanah dasar adalah bahan yang berfungsi sebagai penahan dan pendukung beban yang timbul diatasnya, tanah dasar juga dapat dijadikan sebagai penentu mahal tidaknya pembangunan jalan. Hal itu disebabkan kekuatan danah dasar menentukan tebal tipisnya lapisan perkerasan di atasnya. 2.1.2 Tanah Sebagai Bahan Material Tanah Dasar Jalan Raya Tanah sebagai bahan material terdiri dari agregat mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia antara satu sama lain dari bahan-bahan organik yang telah melapuk yang berpartikel padat disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah dasar merupakan material tanah yang dipadatkan sebagai tanah dasar dari suatu perkerasan jalan. Tanah dasar meliputi seluruh bagian dari pada jalan. Tanah dasar pada umumnya terdiri dari material permukaan tanah asli itu sendiri, air dan udara. Berdasarkan letak tofografi dan design aligment vertikal dari suatu rencana jalan, tanah dasar dapat dibedakan menurut keduduknya yang akan menentukan cara-cara pekerjaan tanah dasar. Uraian pekerjaan yang dimaksud adalah sebagai berikut: 1. Lapisan tanah galian sebagai tanah dasar 2. Lapisan tanah timbunan sebagai tanah dasar (sumber: Silvia Sukirman, 1992) Suatu perencanaan konstruksi pekerjaan jalan raya sangat dipengaruhi oleh keadaan atau sifat-sifat dari tanah dasar misalnya, kekuatan dari tanah
8
tersebut, kepadatan dan saluran pengeringan (drainase). Tanah sebagai bahan material tanah dasar memiliki sifat-sifat fisik dan kekuatan (daya dukung) yang berbeda-beda, sehingga dalam pekerjaan tanah dasar sering ditemukan masalah-masalah selama pekerjaan. Masalah-masalah yang dihadapi dalam tanah dasar merupakan masalah yang sudah umum dijumpai selama proses pekerjaannya. Adapun masalah-masalah yang sering dijumpai pada pekerjaan tanah dasar (Silvia Sukirman, 1992) adalah sebagai berikut. 1. Perubahan bentuk tetap, yaitu perubahan bentuk akibat beban lalu lintas. Perubahan bentuk yang besar akan mengakibatkan jalan tersebut rusak. 2. Sifat mengambang dan menyusut dari tanah, yaitu perubahan yang terjadi akibat perubahan kadar air yang didukung tanah tersebut. 3. Perubahan bentuk karena daya dukung tanah yang tidak merata dan sukar ditentukan secara pasti pada daerah dan macam tanah yang mempunyai sifat dan kedudukan yang berbeda. 4. Perubahan bentuk akibat terjadinya lendutan dan pengembangan kenyal yang besar selama dan sesudah pembebanan lalu lintas dari macam tanah tertentu. 5. Perubahan bentuk akibat dilakukannya tambahan pemadatan, karena terjadinya penurunan oleh beban tanah dasar tidak dipadatkan secara baik, dimana daya dukung tidak optimal. Untuk memperkecil terjadinya masalah yang menyangkut tanah dasar seperti masalah-masalah di atas, maka langkah yang harus dilakukan adalah
9
melakukan pekerjaan tanah dasar sesuai dengan peraturan pelaksanaan pembangunan jalan raya yang berlaku. Peratuaran pelaksanaan yang menyangkut penyelidikan lokasi mengenai faktor kadar air tanah, material tanah, keadaan dan klasifikasi tanah dan sifat penting tanah serta daya dukung tanah. Tanah yang kurang memenuhi persyaratan untuk dijadikan sebagai lapisan tanah dasar, maka hal perlu dilakukan untuk meningkakatkan daya dukung tanah tersebut adalah dengan melakukan perombakan terhadap tanah tersebut. Adapun cara yang dilakukan untuk meningkatkan daya dukung tanah tersebut (Silvia Sukirman, 1992)dengan cara: 1. Cara dinamis, yaitu perbaikan tanah dasar dengan menggunakan alat-alat berat seperti compector yang dilengkapi dengan alat penggetar untuk pekerjaan pemadatan. 2. Memperbaiki gradasi yang ada, yaitu dengan cara menambah fraksi yang kurang kemudian dicampur dan dipadatkan. 3. Dengan stabilitas kimia, yaitu menstabilitaskan lapisan tanah dasar dengan bahan-bahan kimia seperti semen portland, kapur, dan bahan kimia lainnya. 4. Membongkar dan mengganti, langkah ini dilaksanakan apabila tanah dasarnya sangat jelek dan mengganti tanah aslinya dengan material yang lebih baik, berkualitas tinggi, dan mempunyai daya dukung yang optimal.
10
2.1.3 Stabilitas Tanah Stabilitas tanah merupakan kemampuaan tanah dasar untuk menerima atau memikul beban yang bekerja di atasnya yang disebut daya dukung tanah dasar (L.A Sitangggang 2004). Di lapangan akan banyak ditemukan bahwa tidak semua tanah dasar dasar memiliki daya dukung yang baik, oleh karena itu harus diadakan perbaikan karekteristik tanah tersebut dengan cara perbaikan stabilitas dengan bahan-bahan kimia dan juga dengan cara pemadatan dengan mekanis. Dengan memperhatikan dilapangan bahwa
kebanyakan tanah
memiliki daya dukung yang rendah, maka ada beberapa cara atau teknik perbaikan tanah yang dapat dilakukan untuk mengatasi hal tersebut. Adapun cara atau teknik yang dapat dilakukan dilapangan sesuai dengan keadaan tanah dilapangan adalah sebagai berikut: 1. Peningkatan Stabilitas Tanah Dasar Dengan Pemadatan Menurut dari pengertian pemadatan tanah bahwa pemadatan tanah itu adalah proses yang dilakukan terhadap tanah untuk meningkatkan volume tanah, meningkatkan daya dukung tanah (Braja M Das 1998). Sehingga dapat dikatakan bahwa peningkatan stabilitas tanah dasar dengan cara pemadatan adalah bertujuan untuk memperbaiki karekteristik mekanis tanah yaitu memperkecil pori-pori tanah serta mengeluarkan air yang terkandung di dalam tanah tersebut. Energi pemadatan yang dibutuhkan di lapangan diperoleh dari mesin gilas. Dengan cara ini maka gaya geser tanah atau permaebilitas tanah akan turun. Hasil yang dapat diperolah dengan cara pemadatan adalah sebagsi berikut (Braja M Das 1998):
11
a. Pengurangan penurunan tanah (subsidensi) akibat gerakan-gerakan vertikal di dalam masa tanah sendiri, akibat berkurangnya angka pori tanah b. Keawetan daya dukung tanah optimal c. Berkurangnya volume akibat berkurangnya kadar air dari nilai patokan pada saat pengeringan. 1.1 Perbaikan Stabilitas Dengan penyesuaian Dengan Gradasi Gradasi adalah pemberian jumlah butiran masing-masing dari suatu masa tanah, makin besar jumlah butir didalam tanah dengan ukuran yang sama (misalnya mencapai 75%), maka tanah itu dinamakan bergradasi baik dan merata.Gradasi atau distribusi partikel-partikel berdasarkan ukuran agregat merupakan hal yang penting dalam menentukan stabilitas perkerasan. Perbaikan dengan cara ini dilakukan apabila tanah asli tidak memenuhi persyaratan distribusi yang ditentukan, hal ini dapat diketahui dengan mengadakan evaluasi test laboraturium dapat diketahui ukuran butir dan jumlah tanah yang harus ditambah mencapai distribusi yang baik. Perbaikan gradasi yaitu perbaikan stabilitas tanah dengan cara mencampur tanah asli yang bergradasi kurang baik dengan tanah yang mempunyai ukuran butiran tertentu, hingga diperoleh gradasi yang baik. Distribusi gradasi tanah ditentukan pemakaiannya pada konstruksi, jika distribusi perbutiran tanah cukup baik, maka ruang kosong diantara butiranbutiran yang akan di isi oleh gradasi dengan butiran yang lebih kecil, sehingga ruang kosong yang mungkin timbul yang mengakibatkan permaebilitas semakin kecil atau mungkin akan bersifat kedap air. Tanah
12
yang baik sebagai pendukung ataupun bahan konstruksi perkerasan jalan adalah permaebilitas sangat kecil, karena infiltrasi ini dapat mempermudah pergeseran bidang kontak antara butir-butir tanah dan air bersifat sebagai pelumas. Tanah yang memikul campuran gradasi yang baik dan dapat dipadatkan sampai suatu kepadatan yang tinggi dan stabil, dalam prakteknya dapat diperkirakan distribusi gradasi sebagai berikut:
𝑃 = 100
𝑑 0,45 𝐷
(Braja M Das, 1998)
Dimana : P = presentase berat butiran yang lebih kecil dari suatu ukuran butir sembarang d (%) d = ukuran butir sembarang (mm) D = ukuran maksimum dari bahan (mm) 1.2 Perbaikan Stabilitas Tanah Dengan Kapur Atau Semen Stabilitas dengan kapur dilakukan untuk tanah kohesif atau jenis tanah yang mempunyai kadar lempung yang tinggi, karena tanah dengan kadar lempung tinggi memiliki indeks plastisitas (IP) yang tinggi dan kadar ini akan baik untuk material jalan. Tujuan utama dari stabilitas dengan tanah kapur adalah untuk mereduksi harga IP yang baik untuk perkerasan adalah di bawah 10% dengan nilai liquid limid (LL) kurang dari 30% untuk material yang lolos saringan no 40. Selain untuk mereduksi harga IP, reaksi peningkatan antara kapur dan silika atau alumunium bebas yang terdapat pada tanah lempung akan menghasilkan perbaikan daya dukung dan stabilitas tanah asli.
13
Untuk tanah berpasir dan berkerikil serta mengandung sedikit tanah yang berbutir-butir akan digunakan bahan stabilitas semen, maka perlu diselidiki tentang kadar air, dan konsistensi tanah yang akan distabilitas. 2. Membongkar dan Mengganti Material Tanah Membongkar dan mengganti yaitu memperbaiki stabilitas tanah dengan cara membongkar atau mengganti tanah yang berasal dari daerah lain yang mempunyai karekteristik yang lebih baik dari pada kondisi tanah pada lokasi pembangunan jalan. a. Sifat-sifat Tanah Tanah mempunyai sifat struktur yang bermacam-macam, hal itu disebabkan karena tanah mempunyai banyak sifat-sifat fisis yang berbeda. Sifat-sifat fisis meliputi berat isi, angka pori, nilai sudut geser, dan berat volume. Berat isi adalah berat tanah termasuk air dan udara dengan volume total. Sudut geser terbentuk akibat dari gerak antara butiran-butiran tanah. Berat volume adalah berat volume butiran tanah termasuk udara, dengan volume total tanah. Dalam merencanakan pembangunan suatu proyek ada baiknya dilakukan survey di lapangan untuk mempelajari sifat-sifat tanah pada lokasi yang akan dijadikan area proyek. Hal ini penting mengingat tanah mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada tempat tertentu disuatu lokasi tertentu dan dari hasil survey lapangan dapatlah kita simpulkan apakah pada lokasi tersebut layak dilaksanakan bangunan jalan raya misalnya, atau landasan pacu, pabrik, dan bangunan-bangunan lainnya. Secara umum dari hasil survey lapangan dan test laboraturium tanah memiliki sifat-sifat sebagai berikut (Braja M Das, 1998) :
14
b. Permaebilitas tanah c. Kemampuan dan konsuliditas tanah d. Kekutan tegangan geser tanah. e. Klasifikasi Tanah Klasifikasi tanah adalah cara untuk menentukan jenis tanah sehigga diperoleh gambaran sepintas tentang sifat-sifat tanah (Ir. Shirley
LH,
1987).
Klasifikasi
tanah
berfungsi
untuk
mengetahui jenis dan sifat masing-masing tanah, kepadatan serta kadar airnya yang bertujuan untuk mempermudah perkiraan dan daya dukung tanah dasar dan pengerjaannya. Secara umum tanah dapat diklasifikasikan menjadi 2, yaitu tanah kohesif dan tanah tanah tidak kohesif (granular). Sifat-sifat tanah kohesif adalah sebagai berikut : i. Jika butir-butir tanah pada pembasahan dan pengeringan akan menyusun butir-butir tanah tersebut satu sama lain, sehingga diperlukan gaya untuk memisahkan dalam keadaan kering. ii. Berdasarkan satu keadaan analsis makanis, maka yang dimaksud dengan tanah non kohesif adalah bila butir-butir tanah akan terpisahpisah sesudah dikeringkan, butir-butir tersebut hanya bersatu kembali jika dalam keadaan basah karena pengaruh gaya tarik permukaan didalam air. Berdasarkan ukuran-ukuran butirannya, maka tanah dapat dibagi menjadi 4 jenis (L.A Sitanggang, 2004), yaitu: 1. Tanah yang berbutir kasar (2 mm)
15
2.
Tanah berbutir sedang (2 – 0,075 mm)
3. Tanah berbutir halus (0,075 – 0,005 mm) 4. Tanah lempung (<0,005 mm) Pembagian jenis tanah ini umumnya digunakan untuk bahan-bahan yang non kohesif seperti pasir kasar, pasir sedang, kerikil, dan tidak berlaku bahan-bahan yang kohesif. Untuk menentukan sesuai tidaknya suatu tanah untuk bahan-bahan konstruksi, maka perlu dibentuk suatu klasifikasi tanah yang lebih lengkap dan mendetail, mengingat klasifikasi tanah diatas bersifat umum, dimana mungkin terjadi klasifikasi yang sama untuk tanah-tanah yang hampir bersamaan. Adapun sistem klasifikasi yang resmi dipakai adalah : a. Sistem klasifikasi tanah AASTHO (American Association of State Highway and Transportation Officials). b. Sistem klasifikasi tanah USCS (Unified Soil Classification System). a. Sistem Klasifikasi Tanah AASTHO Dengan sistem klasifikasi tanah AASTHO, tanah dapat didefenisikan menjadi tujuh kelompok, yaitu A-1 sampai A-7. Dimana kelompok tanah A-1 sampai A-3 adalah tanah berbutir dengan tidak lebih dari 35% bahan lewat saringan no 200. Kelompok tanah A-1 terdiri dari campuran kerikil, pasir kasar, pasir halus yang bergradasi cukup baik dan bahan pengikat yang mempunyai plastisitas yang sangat rendah. Kelompok A-1 terdiri dari sub kelompok yaitu A-1a dan A-1b.
16
Sub kelompok A-1a mengandung kerikil yang cukup banyak dan merupakan bahan yang bergradasi yang baik, sedangkan sub kelompok A-1b terdiri dari pasir serta mempunyai nilai plastisitas (PI) <6. Kelompok A-2 merupakan bahan berbutir dengan jumlah bahan yang lewat saringan no 200 tidak lebih dari 35%. Tanah A-3 merupakan campuran pasir halus yang mempunyai ukuran relatif seragam dan serupa campuran pasir halus bergradasi kurang baik dengan sebagian kecil terdiri dari bahan pasir kasar dan kerikil serta merupakan bahan yang tidak plastis. Tanah A-4 sampai A-7 dianggap tanah berbutir halus dan semuanya mempunyai bahan yang lewat saringan no 200 minimum 36%. Kelompok A7 masih dibagi atas sub kelompok yaitu A-7-5 dimana PI < (LL-30) dan sub kelompok A-7-6 bila PI > (LL-30). b. Sistem Klasifikasi Tanah USCS (Unified Soil Classification System) Dalam sistem ini, tanah-tanah lewat notasi (simbol) kelompok yang terdiri dari sebuah prefiks dan sebuah sufiks. Prefiks berfungsi untuk menunjukkan jenis tanah utama dan sufiks menunjukkan sub divisi didalam kelompok-kelompok sebagai berikut.
17
Tabel 2.1 Sistem klasifikasi tanah (sumber, USCS) Jenis Tanah
Prefiks
Sub Kelompok
Sufiks
Kerikil
G
Gradasi baik
W
Pasir
S
Gradasi buruk
P
Gradasi seragam
U
Berlanau
M
Lanau
M
Lempung
C
LL 50%
L
Organis
O
LL 50%
H
Gambut
P
Keterangan : G = kerikil (Gravel) S = Pasir (Sand) M = Lanau (Silt/Moam) C = Lempung (Clay) W = Bergradasi baik (Well Graded) P = Bergradasi buruk (Poor Graded) U = Bergradasi seragam (Uniform Graded) L = Plastisitas rendah (Low Liquid Limit) H = Plastisitas tinggi (High Liquid Limit) O = Organik (Organic) Dari tabel diatas, sistem tanah USCS memberikan defenisi sebagai berikut :
18
a. Berbutir kasar, apabila lebih dari 50% tertahan pada saringan no 200 b. Berbutir halus apabila lebih dari 50% lolos saringan no 200. Klasifikasi tanah berbutir kasar adalah : a. Kerikil, apabila fraksi kasar yang tertahan pada saringan no 4 lebih dari 50% b. Pasir, apabila fraksi saringan yang lolos melalui saringan no 4. Sistem klasifikasi tanah USCS ini merupakan sistem yang paling banyak digunakan untuk pekerjaan Teknik Sipil, misalnya pekerjaan teknik pondasi, saluran pondasi, dan landasan. 2.2. Jenis Lapisan Tanah 2.2.1
Lapisan Permukaan (Surface course)
Lapisan Permukaan (surface course) disebut lapisan permukaan. Fungsi Lapisan permukaan adalah (Silvia Sukirman, 1992): 1. Lapisan permukaan penahan beban roda, lapisan mempunyai stabilitas tinggi untuk menahan beban roda selama masa pelayanan. 2. Lapisan kedap air, sehingga air hujan yang jatuh di atasnya tidak meresap ke lapisan di bawahnya dan melemahkan lapisan-lapisan tersebut. 3. Lapisan aus (wearing course), lapisan yang langsung menderita atau mengalami gesekan akibat rem kendaraan sehingga mudah menjadi aus.
19
4. Lapisan yang menyebarkan beban ke lapisan bawah, sehingga dapat dipikul oleh lapisan lain yang mempunyai daya dukung yang lebih jelek. 2.2.2
Lapisan Pondasi Atas (Base Course)
Lapisan perkerasan yang terletak diantara lapisan pondasi bawah dan lapisan permukaan dinamakan lapisan pondasi atas (base course). Fungsi lapisan pondasi atas antara lain (Silvia Sukirman, 1992): 1. Bagian perkerasan yang menahan gaya lintang dari beban roda dan menyebarkan beban ke lapisan di bawahnya. 2. Lapisan peresapan untuk lapisan pondasi bawah. 3. Bantalan lapisan terhadap lapisan permukaan. Material yang digunakan untuk lapisan pondasi atas adalah material yang cukup kuat. Untuk lapisan pondasi atas tanpa bahan pengikat umumnya menggunakan material dengan CBR >50% dan plastisitas indeks (IP) <4%. Bahan-bahan alam seperti batu pecah, kerikil pecah, stabilitas tanah dengan semen dan kapur digunakan sebagai lapisan pondasi atas. 2.2.3
Lapisan Pondasi Bawah (Subbase Course)
Lapisan perkerasan yang terletak antara lapisan pondasi atas dan tanah dasar dinamakan lapisan pondasi bawah (subbase). Lapisan pondasi bawah ini berfungsi (Silvia Sukirman, 1992): 1. Bagian dari konstruksi perkerasan untuk menyebarkan beban roda ketanah dasar. Lapisan ini harus cukup kuat, mempunyai CBR 20% dan IP ≤ 10%.
20
2. Efesiensi penggunaan material. Material pondasi bawah relatif murah dibandingkan lapisan perkerasan diatasnya. 3. Mengurangi tebal lapisan diatasnya yang lebih mahal. 4. Lapis peserapan, agar air tanah tidak berkumpul dilapisan pondasi. 5. Lapisan pertama, agar pekerjaan dapat berjalan lancar. Hal ini sehubungan dengan kondisi lapangan yang memaksa harus segera menutup tanah dasar dari pengaruh cuaca, atau lemahnya daya dukung tanah dasar menahan roda-roda alat besar. 6. Lapisan untuk mencegah partikel-partikel halus dari tanah dasar naik kelapisan pondasi atas. 2.2.4
Lapisan Tanah Dasar (subgrade)
Lapisan tanah setebal 50-100 cm diatas mana akan diletakkan lapisan pondasi bawah dinamakan lapisan tanah dasar (subgrade). Lapisan tanah dasar dapat berupa tanah asli yang dipadatkan jika tanah aslinya baik, tanah yang didatangkan dari tempat lain dan dipadatkan atau tanah yang stabilisasi dengan kapur atau bahan lainnya. Pemadatan yang baik diperoleh jika dilakukan pada kadar air optimum dan diusahakan kadar air tersebut konstan selama umur rencana. Hal ini dapat dicapai dengan perlengkapan drainase yang memenuhi syarat. 2.3 Perencanaan Tebal Perkerasan Langkah-langkah perencanaan tebal perkerasan lentur dengan metode analisa komponen SKBI.2.3.26.1987 UDC:625.73(25) (Asiyanto, 2008) adalah:
21
1. Tentukan nilai daya dukung tanah dasar dengan mempergunakan pemeriksaan CBR. 2. Dengan memperhatikan nilai CBR yang diperoleh, keadaan lingkungan, jenis dan kondisi tanah dasar disepanjang jalan, tentukan CBR segmen. 3. Tentukan nilai daya dukung tanah dasar (DDT) dari setiap nilai CBR segmen yang diperoleh dengan menggunakan gambar. Gambar CBR menggunakan skala logaritma, sedangkan grafik DDT mempergunakan skala linier. 4. Tentukan umur rencana dari jalan yang hendak direncanakan. Umumnya jalan baru mempergunakan umur rencana 20 tahun, dapat dengan konstruksi bertahap atau tidak. 5. Tentukan faktor pertumbuhan lalu lintas selama masa pelaksanaan dan selama umur rencana i %. 6. Tentukan faktor regional (FR). Faktor regional berguna untuk memperhatikan kondisi jalan yang berbeda antara jalan yang satu dengan jalan lain. Hal-hal yang dapat dimasukkan dalam nilai FR adalah :
Kondisi persimpang yang ramai
Keadaan medan jalan
Kondisi drainase yang ada
Pertombangan teknis dari perenci ketinggian seperti ketinggian muka air tanah, perbedaan kecepatan akibat adanya hambatan tertentu, dan lain-lain.
7. Tentukan Lintas Ekivalen Rencana (LER) LET = ½ (LEP + LEA)
(Asiyanto, 2008)
22
LER = LET x FP Dimana : LET = Lintas Ekivalen Tengah LEP = Lintas Ekivalen Permukaan LEA = Lintas Ekivalen Akhir FP
= Faktor Penyesuaian FP = UR/10
UR = Umur Rencana 8. Tentukan indeks permukaan awal (IPo) dengan mampergunakan tabel 3.1 yang ditentukan
sesuai
dengan
jenis
lapisan
permukaan
yang
dipergunakan. Tabel 2.2 indeks permukaan pada awal umur rencana (IPo) (25) (Asiyanto, 2008) Jenis lapisan permukaan
Ipo
Roughness*(mm/km)
Laston
≥4
≤ 1000
3,9 – 3,5 Lasbutag
3,9 – 3,5
>1000 ≤ 2000
3,4 – 3,0
>2000
3,9 – 3,5
≤2000
3,4 – 3,0
>2000
Burda
3,9 – 3,5
<2000
Burtu
3,4 – 3,0
<2000
Lapen
3,4 – 3,0
≤3000
2,9 – 2,5
>3000
HRA
Latasbum
2,9 – 2,5
23
Buras
2,9 – 2,5
Latasir
2,9 – 2,5
Jalan tanah
≤2,4
Jalan kerikil
≤2,4
*alat pengukur roughhometer yang dipakai adalah NAASRA, yang dipasang pada kendaraan standart datsun 1500 station wagon, dengan kecepatan kendaraan ± 32 km/jam. 9. Tentukan indeks permukaan akhir (IPt) dari perkerasan rencana. Tabel 2.3 Indeks permukaan pada akhir umur rencana (IPt) (25) (Asiyanto, 2008) LER
Jalan Lokal
Jalan Kolektor
Jalan Arteri
Jalan Tol
< 10
1,0 – 1,5
1,5
1,5 – 2,0
-
10 – 100
1,5
1,5 – 2,0
2,0
-
100-1000
1,5 – 2,0
2,0
2,0 – 2,5
-
-
2,0 – 2,5
2,5
2,5
>1000
10. Tentukan indeks tebal perkerasan (ITP). Pada konstruksi bertahap, ITP dapat ditentukan berdasarkan konsep umur sisa. Konstruksi tahap kedua dilaksanakan jika dianggap umur sisa tahap awal tinggal 40%. ITP1 yaitu ITP untuk tahap pertama diperoleh dari nomogram dengan menggunakan LER = 1,6 LER1 dan ITP1+2 yaitu ITP untuk tahap pertama ditambah tahap kedua, diperoleh dari nomogram dengan menggunakan LER=2,5 LER2. LER1 adalah LER selama tahap pertama. LER2 adalah LER selama tahap kedua.
24
11. Tentukan jenis material yang digunakan. Pemilihan jenis lapisan perkerasan ditentukan dari : a. Material yang tersedia b. Dana awal yang tersedia c. Tenaga kerja dan peralatan yang tersedia d. Fungsi jalan. 12. Tentukan koefisien kekuatan (a) dari setiap jenis lapisan perkerasan yang dipilih. 13. Dengan mempergunakan rumus: ITP = a1 D1 + a2 D2 + a3 D3
(Asiyanto, 2008)
Dapat diperoleh tebal masing-masing lapisan. Dimana : a1, a2, a3 adalah kekuatan relatif dari tabel 3.3 untuk lapisan permukaan (a1), lapisan pondasi atas (a2), dan lapisan pondasi bawah (a3). D1, D2, D3, adalah tebal lapisan masing-masing lapisan dalam cm untuk lapisan permukaan (D1), lapisan pondasi atas (D2), dan lapisan pondasi bawah (D3). Perkiraan besarnya ketebalan masing-masing jenis lapisan perkerasan ini tergantung dari nilai minimum yang ditentukan oleh Bina Marga. Tebal minimum dari masing-masing jenis lapisan perkerasan dapat dilihat pada tabel 3.3. 14. Kontrol apakah tebal dari masing-masing lapisan perkerasan telah memenuhi ITP yang bersangkutan.
25
26
Tabel 2.5 Tebal minimum lapisan permukaan (Asiyanto, 2008) ITP
Tebal minimum(cm)
<3,00
Bahan Lapisan pelindung, BURAS, BURTU/BURDA
3,00 – 6,70
5
LAPEN/aspal macadam, HRA, asbuton, LASTON
6,71 – 7,49
7,5
LAPEN/aspal macadam, HRA, asbuton, LASTON
7,50 – 9,99
7,5
Asbuton, LASTON
>10,00
10
LASTON
Tabel 2.6 Tebal minimum lapisan pondasi (Asiyanto, 2008) ITP <3,00
Tebal minimum (cm) 15
Bahan Batu pecah, stabilita stabilitas tanah dengan semen, stabilitas tanah dengan kapur.
3,00 – 7,59
20
Batu pecah,
stabilitas tanah dengan semen,
stabilitas tanah dengan kapur.
7,90 – 9,99
10
LASTON ATAS
20
Batu pecah, stabilitas tanah dengan kapur, pondasi macadam.
10,0 – 12,24
15
LASTON
20
Batu pecah,
stabilitas tanah dengan semen,
stabilitas tanah dengan kapur, pondasi macandam, LAPEN, LASTON atas. ITP >12,15
Tebal minimum (cm) 25
Bahan Batu pecah,
stabilitas
tanah dengan semen,
stabilitas tanah dengan kapur, pondasi macadam, LAPEN, LASTON atas.
27
2.4 Pemadatan Lapisan Tanah Dasar Jalan 2.4.1 Pengertian Pemadatan Pemadatan adalah merapatkan partikel-partikel tanah dengan cara mengurangi pori-pori udaranya untuk memperbaiki sifat-sifat teknis dari masa tanah (Joseph E Bowles). Pemadatan adalah suatu proses untuk mengeluarkan udara dari pori-pori tanah untuk memperkecil adanya ruang kosong pada tanah (Silvia Sukirman, 1992). Pemadatan tanah adalah suatu proses yang dilakukan terhadap tanah untuk meningkatkan volume tanah dan meningkatkan kekuatan tanah atau daya dukung tanah (Braja M Das 1988). Dari beberapa penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa pemadatan tanah dasar adalah suatu proses untuk mengurangi pori-pori pada tanah, untuk memperbaiki sifat tanah dan untuk meningkatkan daya dukung tanah. Hal ini dapat dicapai dengan cara memberikan eneri pada material yang akan dipadatkan, baik secara mekanis maupu manual. Pemadatan merupakan pekerjaan yang pada umumnya dipadatkan dengan menggunakan alat-alat mekanis, sedangkan dilaboraturium dilakukan dengan cara memukul. Menurut L.D Wesley 1977, tujuan pemadatan adalah : 1. Untuk memperbesar kekuatan dan daya dukung tanah 2. Memperkecil comperssility dari tanah tersebut 3. Memperkecil pengaruh air terhadap tanah. Untuk memadatkan hasil yang lebih baik, maka perlu diketahui kadar air yang dikandung oleh tanah itu sendiri, di mana kadar air sangat berpengaruh pada pekerjaan pemadatan.
28
Tanah yang kaku atau keras, sangat sukar untuk dipadatkan, maka untuk mempermudah pemadatannya adalah dengan cara menambah kadar air sebagai bahan pelumas untuk mengisi ruang-ruang pada tanah tersebut. Tetapi tanah yang kadar airnya rendah, dipadatkan dengan memberi energi yang cukup besar, hasil tanah tersebut adalah semakin padat (baik). Jadi tanah yang mempunyai angka pori yang kecil, biasanya mempunyai berat isi kering yang lebih tinggi yang berarti derajat hasil pemadatanya tinggi. Makin baik radasi tanah berpasir, maka makin tinggi berat isi kering maksimumnya, dan bila makin buruk gradasi butirannya makin rendah berat isi kering maksimumnya. Untuk tanah kohesif dan bahan lempung, berat isi kering maksimumnya rendah dan memiliki kadar air optimum. 2.4.2 Pengujian Pemadatan/Pengukuran Pemadatan di Laboraturium Pengujian pemadatan di laboraturium adalah percobaan untuk mendapatkan data-data pemadatan di laboraturium. Untuk menentukan kadar air optimium dan berat isi kering maksimum berdasarkan percobaan dapat diperoleh dua macam percobaan (L.D Wesley, 1977), yaitu : 1. Percobaan Pemadatan Standart (Standart Compaction Test) Di dalam percobaan pemadatan standart digunakan tanah yang dirapatkan pada sebuah cetakan (mould) yang isinya 1/30 ft2 (942,2 cm3). Tanah yang sudah ditentukan dicampur dengan air yang kadar airnya berbeda-beda dan dipadatkan dengan menggunakan alat penumbuk khusus seberat 5,5 pound (2,45 kg) dengan tinggi jauh kira-kira 12 inc (30cm). Pada cetakan yang sudah disediakan diisi tiga lapis tanah dengan tebal tiap lapisan kira-kira 1 inc dan dipadatkan dengan alat penumbuk, setiap lapisannya
29
dipadatkan dengan jumlah pukulan 25 kali. Tanah segera dikeluarkan dari cetakan dan sebagian diambil untuk diperiksa kadar airnya. Pada percobaan pemadatan standart ini dilakukan sampai 6-8 kali percobaan dengan kadar air yang berbeda-beda. Setelah selesai dilakukan pemadatan selanjutnya dapat dilukiskan grafik antara kadar air dengan berat isi kering. 2. Percobaan Pemadatan Dimodifikasi (Modified Compaction Test) Percobaan ini biasanya dianggap lebih tepat dibanding dengan percobaan Standart Compaction Test dalam hal percobaan laboratorium. Cetakan yang dipakai sama pada alat percobaan standart, bedanya percobaan ini memakai alat pemukul lebih besar yaitu 10 pound dengan tinggi jauh 18 inc. Dalam proses percobaananya pada cetakan diisi dengan 5 lapisan dan setiap lapisannya dipadatkan dengan 25 kali pukulan. Dari hasil percobaan, akan ditemukan garfik dan dapat dilihat garis yang disebut garis derajat kejenuhan 100%. Garis kejenuhan ini adalah garis yang menyatakan berat volume kering maksimum secara teoritis dapat dicapai dengan kadar air tertentu, atau dengan kata lain pori-pori tanah sudah tidak mengandung udara lagi apabila derajat jenuh dicapai 100%. 2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pemadatan Tanah Dasar Untuk memperoleh hasil pemadatan tanah dasar yang diinginkan, maka terlebih dahulu diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi pemadatan dalam pelaksanaan dilapangan baik dari hasil survey, maupun data-data percobaan laboraturium. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemadatan tanah
30
adalah kadar air yang dikandung tanah dasar, ukuran dan gradasi tanah dasar serta energi yang dibutuhkan untuk pemadatan. Dari hasil percobaan di lapangan dan di laboraturium, faktor-faktor yang mempengaruhi pemadatan tanah adalah sebagai berikut(L.D Wesley, 1977) : 1. Jenis Tanah Yang Dipadatkan Jenis tanah ditentukan oleh distribusi ukuran butir, bentuk, sfesifik berat tanah dan jumlah mineral lempung yng dikandung oleh tanah. Jenis tanah menentukan harga berat volume kering maksimum dan kadar air optimal dari tanah tersebut. Kurva pemadatan tanah dari jenis tanah menyimpulkan ada empat jenis tipe pemadatan tanah (Lee dan Sudkamp 1997). Adapun keempat tife tanah tersebut adalah sebagai berikut : a. Kurva pemadatan tipe a, tife kurva ini hanya memiliki satu puncak. Kurva ini biasanya dijumpai pada jenis tanah yang mempunyai batas cair (LL) 30%-70%. b. Kurva pemadatan tife b, tife kurva ini memiliki hanya setengah puncak. Tipe kurva ini biasanya dijumpai pada jenis tanah yang mempunyai batas cair (LL) <30%. c. Kurva pemadatan tipe c, tipe kurva ini memiliki puncak ganda. Tipe kurva ini biasanya dijumpai pada jenis tanah yang mempunyai batas cair (LL) <30%. d. Kurva pemadatan tipe d, tipe kurva ini memiliki puncak tertentu. Tipe kurva ini biasanya dijumpai pada jenis tanah yang mempunyai batas cair (LL) >70%.
31
2. Hubungan Antara Kadar Air Dengan Karakteristik Tanah Kadar air sangat mempengaruhi karekteristik tanah yang sudah dipadatkan. Hal ini disebabkan oleh keadaan tanah dasar asli, serta keadaan lingkungan,
ketinggian
muka
air
yang
mengakibatkan
kadar
air
mempengaruhi karekteristik tanah pada jalan-jalan yang sudah selesai dibangun. Kadar air tanah memiliki variasi di dalam tanah dan variasi ini akan memberikan variasi juga terhadap karekteristik mekanis suatu tanah. Hubungan berat kering dengan tingkat kadar air suatu tanah serta variasi karekteristik tanah dibedakan menjadi 4 tingkatan (L.D Wesley, 1977), yaitu : 1. Tingkat I (kondisi semi beku) Kondisi ini tercapai apabila kadar air yang terkandung didalam tanah relatif rendah, dimana sebagian air terserap masuk kedalam butiran tanah. Pada kondisi ini pemadatan dilakukan dengan cara menumbuk padat, dimana cara ini akan menimbulkan perpindahan tempat kedudukan butiran-butiran tanah yang mengakibatkan semakin rapatnya butiran-butiran tanah sampai tercapai kepadatan maksimum. 2. Tingkat II (kondisi elastis) Dengan bertambahnya kadar air sehingga selaput air yang melapisi butiran-butiran tanah semakin menebal dan akhirnya butiran-butiran tanah saling bersinggungan satu sama lain. Dalam kondisi elastis, besar pori-pori diantara butiran-butiran suatu tanah masih berisi udara, dan apabila kadar air ditambah, maka kekuatan gaya-gaya dari tegangan permukaan air akan
32
menurun, yang akan mengakibatkan daya dukung tanah tersebut akan menurun. 3. Tingkat III (kondisi plastis) Apabila kadar air tanah terus menerus mengalami peningkatan, sehingga kadar air yang terdapat diantara butiran-butiran tanah berlebihan. Pada kondisi ini tanah mulai mempunyai sifat-sifat plastis, sehingga ketahanan terhadap keruntuhan dan daya dukung tanah terdapat penetrasi semakin rendah. 4. Tingkat IV (kondisi semi cair lekat) Pada kondisi ini tanah mempunyai rongga-rongga udara yang terdapat pada butiran tanah, dan hampir jenuh berisi air akibat kadar air yang bertambah. Daya kohesi antara butiran-butiran yang saling berdekatan semakin menurun, maka tanah tersebut mulai bersifat cair lekat. Hal ini biasanya terjadi pada tanah yang berbutir halus seperti lanau dan lempung. 3. Analisa Ukuran Gradasi Butiran Tanah Gradasi adalah pemberian jumlah butiran masing-masing dari suatu masa tanah, makin besar jumlah butir didalam tanah dengan ukuran yang sama (misalnya mencapai 75%), maka tanah itu dinamakan bergradasi baik dan merata. Bergradasi merata adalah apabila masing-masing jumlah presentase tanah mengikuti ukuran tertentu, sedangkan tanah yang mempunyai ukuran butiran tidak teratur disebut bergradasi buruk (poor graded). Suatu tanah yang mempunyai butiran-butiran berbentuk bundar dan bergradasi merata, pada pelaksanaannya di lapangan tidak dapat mencapai
33
kepadatan yang optimal untuk pembuatan tanah dasar jalan raya, maka tanah semacam ini kurang baik digunakan. Tanah yang baik digunakan untuk lapisan tanah dasar jalan raya adalah tanah yang bergradasi baik serta memiliki butiran-butiran yang bersegi-segi. Tanah yang mempunyai butiran-butiran yang persegi mempunyai rongga udara diantara butiranbutiranya dan rongga ini diisi oleh butiran yang lebih kecil lagi dan seterusnya, sehingga benar-benar diperoleh masa tanah yang cukup padat, dan jumlah udara dalam tanah yang sedikit. Pada umumnya material yang digunakan diambil langsung dari sumber-sumber alam (dengan tahap pemeriksaan), sehingga sepenuhnya tercapai daya dukung dan kestabilan yang optimal. Untuk mengatasi tercapainya kestabilan tanah dapat diperoleh dari gejala lain yang terdapat pada material alam itu sendiri, seperti daya ikat antara butiran-butiran tanah sebagian dari material didalam masa. Tanah liat (clay) merupakan bahan yang mempunyai daya ikat yang tinggi karena sifatnya yang kohesif. Mengingat tanah yang kohesif tidak akan kita jumpai disetiap lapangan pekerjaan pembuatan tanah dasar jalan raya, maka perlu dilakukan pemeriksaan dilaboraturium. Jika usaha pemadatan volume tanah berubah, maka kurva pemadatan akan berubah. Ada 4 buah kurva pemadatan tanah lempung berpasir. Pemadatan tanah ini dilakukan dengan pemadatan standart dengan jumlah tumbukan perlapisan berbeda-beda mulai dari 20 sampai 50 tumbukan.
34
Tabel 2.7 Contoh perhitungan energi pemadatan (L.D Wesley, 1977) Nomor Kurva
Jumlah Tumbukan Per Lapis
Energi Pemadatan (ft-lb / ft3)
1
20
9.900
2
25
12.375
3
30
14.850
4
50
24.750
2.6 Cara Pemadatan Tanah Dasar Pemadatan lapisan tanah dasar merupakan usaha untuk mendapatkan dan meningkatkan daya dukung tanah dasar untuk menahan beban yang ada di atasnya. Pemadatan dapat mengurangi besarnya penurunan tanah yang tidak diinginkan dan dapat meningkatkan ketahanan lereng timbunan jalan. Pada pelaksanaan pemadatan tanah di lapangan umumnya dengan menggunakan alat-alat mekanis, seperti mesin penggilas permukaan halus, dan penggilas getar dan lain-lain. Pemadatan tanah dapat diperoleh dengan cara memberikan energi pada tanah yang akan dipadatkan dengan cara menekan, menumbuk dan menggetar. 1. Cara Menekan Pemadatan tanah yang dilaksanakan dengan cara menekan, sehingga udara yang berapa pada butiran tanah secara perlahan-lahan akan keluar melalui pori-pori butiran tanah dan sekaligus untuk mengeluarkan kelebuhan air dalam tanah. Pemadatan tanah dengan cara menekan umumnya digunakan mesin penggilas yang permukaannya licin, hingga tanah yang dipadatkan
35
mempunyai permukaan yang rata dan padat sekaligus meningkatkan tegangan geser tanah. Alat yang digunakan untuk pemadatan tanah dengan cara menekan adalah antara lain : a. Segment roller b. Three wheel roller c. Pneumatic roller. 2. Cara Menumbuk Pemadatan tanah dilaboraturium biasanya dilakukan dengan cara menumbuk padat, yaitu dengan menjatuhkan benda penumbuk dari suatu ketinggian tertentu dengan menghasilkan energi. Energi yang ditimbulkan benda padat akan diterima tanah dan menghasilkan reaksi pemadatan. Pemadatan dengan cara menumbuk akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. Untuk gaya pembebanan tertentu, cara menumbuk padat akan menghasilkan gradasi yang baik, misalnya butiran batu akan pecah yang berfungsi untuk memperbaiki gradasi tanah, sebaliknya gaya tumbuk yang dihasilkan berlebihan akan menimbulkan kehancuran pada permukaan tanah batu. Alat mekanis yang digunakan untuk pemadatan tanah dengan cara menumbuk padat antara lain : a. Compactor hammer b. Tamper.
36
3. Cara Menggetar Pemadatan dengan cara menggetar adalah melakukan pemadatan terhadap tanah dengan cara menggetar tanah dengan menggunakan alat berat. Alat pemadat yang digunakan pada pekerjaan ini adalah vibrator ruller. Alat pemadat ini akan menghasilkan tegangan (getaran yang besar) jika digunakan selama pemadatan, sehingga pori-pori yang kosong diantara butir-butir tanah akan terisi padat. Dengan cara ini butir-butir tanah akibat gaya berat dan getaran-getaran yang dihasilkan akan bergerak menyesuaikan diri mencari rongga-rongga yang kosong. Pemadatan dengan cara menggetar padat sangat baik dan tepat untuk memadatkan tanah yang tidak mempunyai kohesi sperti tanah yang berpasir. Alat mekanis yang digunakan untuk pemadatan tanah dengan cara menggetar antara lain : a. Vibrator roller b. Mesh gird roller
