1. Pendahuluan

Jalan Nasional Lintas Timur merupakan jalan arteri primer yang menghubungkan antara batas Provinsi Sumatra Utara melalui Provinsi Riau menuju batas Provinsi Jambi dengan panjang jalan ± 643,64 km. Keberadaan jalan ini sangat penting dalam pembangunan wilayah Riau, hal ini dibuktikan dengan adanya kawasan industri di sepanjang ruas jalan tersebut seperti pabrik Pulp and Paper, Plywood, perkebunan sawit dan pabrik Crude Palm Oil (CPO). Pembangunan jalan ini telah memberikan sumbangan yang tinggi terhadap perkembangan ekonomi di wilayah Riau. Perkembangan ekonomi tersebut diikuti dengan pertumbuhan lalu lintas yang terjadi di ruas jalan ini, baik dari segi jumlah kendaraan dan beban yang diangkut. Menurut survei yang dilakukan oleh Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Riau, 45% kerusakan jalan yang ada di Riau disebabkan oleh beban berlebih dari kendaraan. Beban sumbu kendaraan yang diizinkan untuk melewati jalan adalah seberat 8 ton, namun pada kenyataannya beban sumbu kendaraan yang melewati jalan umumnya melebihi 75% dari berat yang diizinkan (Firdaus, 1999).

Helmi (1999) menyatakan pengaruh muatan lebih pada kenaikan daya rusak jalan jauh lebih besar dari pada persentase kelebihan muatan yang dilanggar.

Sedangkan Firdaus (1999) menyatakan kelebihan muatan 85,25% pada kendaraan 2 as akan menaikkan damage factor sebesar 1077,81%, kelebihan muatan 82,20% pada kendaraan 3 as akan menaikkan damage factor sebesar 1001,92%. Salah satu penyebab muatan berlebih masih terjadi adalah karena lemahnya penegakan hukum terhadap pelaku pelanggaran muatan berlebih, sedangkan peningkatan kerusakan jalan yang terjadi lebih besar dari kemampuan pendanaan yang tersedia untuk penanganan jalan.

Tiap tahun ruas jalan Simpang Lago - Sorek pada Km 73 - Km 84, pada musim hujan selalu digenangi oleh air banjir yang terjadi akibat meluapnya Sungai Nilo. Sehingga mengakibatkan terputusnya transportasi di Lintas Timur. Dikarenakan pentingnya fungsi dari jalan ini maka pemerintah meninggikan badan jalan 1-3 m dan jenis konstruksinya menggunakan perkerasan kaku (jalan beton) yang penanganannya dimulai sejak tahun anggaran 2003 sampai tahun 2005. (Wijaya dan Syaputra, 2005).

2. Kajian Pustaka

2.1 Perkerasan kaku

Perkerasan kaku merupakan perkerasan yang menggunakan semen sebagai bahan pengikat sehingga mempunyai tingkat kekakuan yang relatif cukup tinggi bila dibandingkan dengan perkerasan lentur, sehingga lebih sering disebut dengan perkerasan kaku atau rigid pavement (Anas Ali, 2000). Perkerasan beton yang kaku dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi, akan mendistribusikan beban terhadap bidang area tanah yang cukup luas. Sehingga bagian terbesar dari kapasitas struktur perkerasan diperoleh dari plat beton sendiri. Struktur perkerasan kaku secara tipikal sebagaimana terlihat pada Gambar 1.

2.2 Muatan sumbu terberat

Muatan sumbu adalah jumlah tekanan roda dari satu sumbu kendaraan terhadap jalan. Jika dilihat pada PP nomor 43 tahun 1993 tentang Prasarana dan Lalu Lintas Jalan dapat disimpulkan bahwa muatan sumbu terberat adalah beban sumbu salah satu terbesar dari beberapa beban sumbu kendaraan yang harus dipikul oleh jalan. Pada Undang-undang No. 22 tahun 2009 tentang lalu lintas dan angkutan jalan, pengelompokan jalan menurut kelas jalan terdiri atas:

• a. Jalan kelas I, yaitu jalan arteri dan kolektor yang dapat dilalui kendaraan bermotor dengan ukuran lebar tidak melebihi 2.500 mm, ukuran panjang tidak melebihi 18.000 mm, ukuran paling tinggi 4.200 mm, dan muatan sumbu terberat 10 ton
• b. Jalan kelas II, yaitu jalan arteri, kolektor, lokal, dan lingkungan yang dapat dilalui kendaraan bermotor

• c. Jalan kelas III, yaitu jalan arteri, kolektor, lokal, dan lingkungan yang dapat dilalui kendaraan bermotor dengan ukuran lebar tidak melebihi 2.100 mm, ukuran panjang tidak melebihi 9.000 mm, ukuran paling tinggi 3.500 mm, dan muatan sumbu terberat 8 ton
• d. Jalan kelas khusus, yaitu jalan arteri yang dapat dilalui kendaraan bermotor dengan ukuran lebar melebihi 2.500 mm, ukuran panjang melebihi 18.000 mm, ukuran paling tinggi 4.200 mm, dan muatan sumbu terberat lebih dari 10 ton.

2.3 Beban sumbu standar (standard axle load)

Konstruksi perkerasan jalan direncanakan dengan sejumlah repetisi beban kendaraan dalam satuan standard axle load (SAL) sebesar 18.000 lbs atau 8,16 ton untuk as tunggal roda ganda (singel axle dual wheel). Di lapangan berat dan konfigurasi sumbu kendaraan di dalam perhitungan perkerasan perlu terlebih dahulu ditransformasikan ke dalam equivalent standard axle load (ESAL). Angka ekuivalen beban sumbu kendaraan (E) adalah angka yang menyatakan perbandingan tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh suatu lintas beban sumbu tunggal/ganda kendaraan terhadap tingkat kerusakan yang ditimbulkan oleh suatu lintasan beban standar sumbu tunggal seberat 8,16 ton (18000 lb). Menurut Koestalam dan Sutoyo (2010) formulasi perhitungan angka ekuivalen (E) yang diberikan oleh Bina Marga dapat dilihat pada rumus berikut.

\[E = k \left(\frac{L}{8.16}\right)^4 \tag{1}\]

Dengan:

E : Angka ekuivalen beban sumbu kendaraan

L : Beban sumbu kendaraan (ton)

k : 1 untuk sumbu tunggal 0,086 untuk sumbu tandem 0,031 untuk sumbu triple

Gambar 1. Tipikal struktur perkerasan beton semen (Sumber: Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah. 2003)

2.4 Perencanaan perkerasan kaku metode AASHTO 1993

AASHTO (1993) memberikan persamaan untuk menentukan tebal pelat yaitu sebagai berikut:

\[\begin{split} log_{10}w_{18} &= Z_RS_0 + 7,35log_{10}(D+1) - 0,06 + \\ &\frac{log_{10}\left[\frac{p_0 - p_t}{4,5 - 1,5}\right]}{1 + \frac{1,624 \times 10^7}{(D+1)^{8,46}}} + (4,22 - 0,32pt) \\ &\times log_{10}\frac{s^{'}c \times C_d \times [D^{0,75} - 1,132]}{215,63 \times J \times \left[D^{0,75} - \frac{18,42}{(E_c;k)^{0,25}}\right]} \end{split}\]

Dengan:

W18 : Traffic design, Equivalent Single Axle Load (ESAL)

\[W_{18} = \sum_{N1}^{Nn} LHR_j \times VDF_j \times D_D \times D_L \times 36\] (3)

ZR : Standar normal deviasi

So : Standar deviasi D : Tebal pelat (inchi)

ΔPSI : Serviceability loss (po – pt)

po : Initial serviceability

pt : Terminal serviceability index

Sc' : Modulus of rupture (psi) Cd : Drainage coefficient

J : Load transfer corfficient

Ec : Modulus elastisitas tanah (psi)

K : Modulus reaksi tanah (pci)

2.5 Umur sisa perkerasan (remaining life)

Umur sisa perkerasan merupakan konsep kerusakan fatik/lelah yang diakibatkan oleh beban repetisi kendaraan secara berulang-ulang yang merusak perkerasan dan mengurangi kapasitas beban repetisi yang dapat ditanggung oleh suatu perkerasan hingga perkerasan tersebut mengalami keruntuhan (failure). AASHTO (1993) memberikan rumus untuk menentukan umur sisa perkerasan yaitu:

\[RL = 100 \left[ 1 - \left( \frac{N_p}{N_{1.5}} \right) \right] \tag{4}\]

Dengan :

RL : Remaining life (%)

Np : Total traffic yang telah melewati perkerasan

(ESAL)

N1,5 : Total traffic pada kondisi perkerasan berakhir

(failure) (ESAL)

3. Metodologi Penelitian

Data primer terdiri atas data volume lalu lintas harian rata-rata (LHR), data kemiringan melintang permukaan jalan dan data tipe dan jumlah kerusakan jalan. Data LHR didapatkan dengan melakukan survei pencacahan lalu lintas secara manual pada ruas jalan Simpang Lago-Sorek. Data LHR tersebut merupakan data Tahun ke-5 dari masa layan perkerasan. Sedangkan untuk memprediksi LHR pada tahun yang lainnya selama umur layan didekati dengan persamaan berikut:

\[LHR_n = LHR_1 \times (1+i)^n\] (5)

Pertumbuhan lalu lintas per tahun dihitung dengan mengubah Persamaan 5 menjadi persamaan berikut:

\[i = \sqrt[n]{\frac{LHR_1}{LHR_n}} \tag{6}\]

Dengan:

i : Faktor pertumbuhan

n : Tahun ke-n

LHR0 : LHR tahun awal LHRn : LHR tahun ke-n

Data sekunder berupa data perencanaan dan berat kendaraan. Data perencanaan struktur perkerasan jalan yang ditinjau didapatkan dari Laporan Kerja Praktek Wijaya dan Syaputra (2005). Data berat kendaraan diperoleh dari data timbangan terminal barang Kota Dumai dan jembatan timbang Balai Raja Duri untuk kendaraan bermuatan muatan barang selain kayu, serta dari PT. RAPP untuk muatan kayu. Data yang didapatkan kemudian dianalisis dengan menggunakan beberapa skenario sebagai berikut ;

• a. Skenario 1, menggunakan data LHR dan berat kendaraan berdasarkan hasil perencanaan. Skenario ini diasumsikan sebagai kondisi normal dan dipakai sebagai dasar analisis.
• b. Skenario 2, menggunakan data LHR hasil survei dan beban dari data timbangan Balai Raja Duri untuk kendaraan barang non kayu dan beban dari PT RAPP untuk kendaraan angkutan kayu.
• c. Skenario 3, menggunakan data LHR hasil survei dan beban dari data timbangan terminal barang Dumai untuk kendaraan barang non kayu dan beban dari PT RAPP untuk kendaraan angkutan kayu.

Berat kendaraan dibagi berdasarkan distribusi beban sumbu kendaraan yang sesuai dengan jenis/golongan kendaraan. Angka ekuivalen didapatkan dengan menyubstitusikan beban sumbu kendaraan pada

Persamaan 1. Analisis kumulatif ESAL yaitu analisis lalu lintas dengan menyubstitusikan nilai LHR, angka ekuivalen dan koefisien yang dibutuhkan ke dalam Persamaan 3. Dari perhitungan ini akan didapatkan nilai kumulatif ESAL pada tahun pertama jalan dibuka sampai dengan akhir umur rencana. Analisis umur sisa pelayanan perkerasan didapatkan dengan Persamaan 4 yaitu membandingkan nilai ESAL pada tahun survei dengan nilai ESAL pada akhir umur rencana. Dari analisis ini akan didapat besar persentase umur sisa dari perkerasan.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Volume lalu lintas harian dan faktor pertumbuhan lalu lintas

Selain menggunakan data LHR hasil perencanaan juga dilakukan survei LHR langsung di lapangan pada ruas jalan tersebut. Survei dilakukan selama 3 hari yaitu dimulai pada tanggal 7 Desember 2010 hingga 9 Desember 2010. Pertumbuhan lalu lintas per tahun dihitung dengan Persamaan 6.

Contoh perhitungan faktor pertumbuhan lalu lintas untuk mobil penumpang sebagai berikut:

LHR₁ = 1985 Kend./hari (dari data perencanaan, Tahun 2005)

LHR_n = 2816 Kend./hari (Dari hasil survei LHR, Tahun 2010)

n = 2010 - 2005 = 5 tahun

\[i = \sqrt[n]{\frac{LHR_1}{LHR_n}} = \sqrt[5]{\frac{1985}{2816}} = 0,0724 = 7,24\%\] (7)

Perbandingan data LHR perencanaan dengan data LHR hasil survei serta besaran faktor pertumbuhan lalu lintas, seperti pada Tabel 1.

4.2 Data berat kendaraan

Data berat kendaraan khususnya kendaraan barang merupakan berat rata-rata kendaraan hasil penimbangan di Jembatan Timbang Balai Raja Duri, Terminal Barang Dumai dan PT. RAPP. Sedangkan kendaraan selain kendaraan barang menggunakan berat dari kendaraan dari data perencanaan Data berat kendaraan tersebut seperti pada Tabel 2.

Tabel 1. Data survei volume lalu lintas harian rata-rata

Tabel 2. Data berat kendaraan yang digunakan dalam analisis

4.3 Muatan sumbu terberat

Berdasarkan hasil perhitungan distribusi beban sumbu dan jenis sumbu tiap kendaraan dapat diperoleh kelebihan beban sumbu kendaraan yang terdapat pada Tabel 3.

4.4 Perbandingan Angka Ekuivalen (AE) Kendaraan atau Vehicle Damage Factor (VDF)

Angka ekuivalen (AE) kendaraan atau Vehicle Damage Factor (VDF) dihitung dengan menjumlahkan Angka ekuivalen masing-masing sumbu kendaraan. Perhitungan Angka ekuivalen beban sumbu masing-masing kendaraan menggunakan Persamaan 1.

Contoh perhitungan untuk kendaraan truk 3 As pada skenario 1 sebagai berikut ;

Truk 3 As, berat kendaraan 25 ton dengan distribusi beban sumbu depan (As 1) 6,25 ton sumbu tunggal roda tunggal, sumbu belakang (As 2) 18,75 ton sumbu ganda roda ganda.

AE Kendaraan (VDF): AE As 1 + AE As 2 \[: 1\left(\frac{6,25}{8,16}\right)^4 + 0,086\left(\frac{18,75}{8,16}\right)^4\] \[: 0,3442 + 2,3974 = 2,741\]

SAL (8)

Hasil perhitungan angka ekuivalen kendaraan skenario 2 dan skenario 3 dibandingkan dengan skenario 1. Perbandingan angka ekuivalen kendaraan merupakan hasil bagi antara angka ekuivalen hasil survei dengan angka ekuivalen perencanaan. Perbandingkan ini bertujuan untuk melihat perbedaan angka ekuivalen kendaraan atau nilai faktor perusak (Damage Factor) masing-masing jenis kendaraan. Hasil perbandingan tersebut seperti pada Tabel 4.

Tabel 4 di bawah menunjukkan adanya perbedaan antara angka ekuivalen rencana dengan angka ekuivalen hasil survei. Angka ekuivalen rata-rata Skenario 1 lebih kecil dari dua Skenario lainnya. Angka ekuivalen rata-rata pada Skenario 2 lebih besar 194,26% dari skenario 1 dan pada skenario 3 sebesar 295,89%. Angka ekuivalen per kendaraan Skenario 2 menunjukkan nilai yang lebih kecil jika dibandingkan

Tabel 3. Muatan sumbu terberat

Tabel 4. Perbandingan angka ekuivalen kendaraan atau Vehicle Damage Factor (VDF)

dengan angka ekuivalen Skenario 3. Pada skenario 3 perbandingan angka ekuivalen terbesar adalah truk 2 as ringan yaitu sebesar 6066,5%, hal ini menunjukkan bahwa tingkat kerusakan yang ditimbulkan kendaraan ini lebih besar 60,665 kali dari kendaraan rencana. Perbandingan terkecil dimiliki oleh angka ekuivalen truk 3 as berat Duri yaitu sebesar 60,5%.

4.5 Analisis umur rencana berdasarkan analisis Kumulatif ESAL

Umur rencana perkerasan dapat dianalisis berdasarkan hasil kumulatif ESAL pada masing-masing skenario. Kumulatif ESAL dihitung per tahun mulai dari tahun pertama sampai akhir masa layan dengan menggunakan Persamaan 3. Berdasarkan data perencanaan umur layan konstruksi perkerasan adalah 20 tahun dengan faktor distribusi arah (DD) adalah 0,5, faktor distribusi lajur (DL) adalah 1,0, faktor pertumbuhan kendaraan selain kayu 8% dan kendaraan kayu 2% per tahun. Dalam proses perhitungan dan analisis kumulatif ESAL pada skenario 2 dan 3 faktor pertumbuhan kendaraan menggunakan nilai yang terdapat pada Tabel 1. Sedangkan pada kendaraan yang tidak ada angka pertumbuhannya pada Tabel 1, digunakan faktor pertumbuhan kendaraan sesuai dengan data perencanaan.

Hasil perhitungan Kumulatif ESAL setiap tahun selama umur rencana untuk masing-masing skenario seperti pada Tabel 8 dan Gambar 2. Pada Tabel 8 dan Gambar 2 kumulatif ESAL Skenario 1 menunjukkan bahwa perkerasan didesain untuk menanggung beban lalu lintas sebesar 64.533.642 SAL. Kumulatif ESAL Skenario 2 memiliki nilai ESAL pada akhir umur rencana yang lebih kecil dari kumulatif ESAL Skenario 1 yaitu sebesar 36.446.983 SAL, sehingga perkerasan akan bertahan lebih lama dari yang direncanakan. Hal ini disebabkan karena terjadi penurunan volume beberapa jenis kendaraan pada saat disurvei jika dibanding dengan volume kendaraan rencana, seperti yang telihat pada Tabel 1. Berbeda dengan kumulatif ESAL pada Skenario 3, yang menghasilkan nilai kumulatif ESAL yang lebih besar dari kumulatif ESAL Skenario 1 yaitu sebesar 150.800.907 ESAL. Hal ini menunjukkan kelebihan muatan lebih dominan dari pada penurunan volume.

Tabel 5. Contoh perhitungan kumulatif ESAL pada tahun ke-1

\[W_{18} = \sum_{N1}^{Nn} LHR_j \times VDF_j \times D_D \times D_L \times 365 =\]

Tabel 6. Contoh perhitungan kumulatif ESAL pada tahun ke-2

\[W_{18} = \sum_{N1}^{Nn} LHR_j \times VDF_j \times D_D \times D_L \times 36 = 1821290 +\]

\[8815,00 + \times 0,5 \times 1,0 \times 365) = 3735697\]

Jika diasumsikan nilai Kumulatif ESAL pada akhir umur rencana skenario 1 sebagai batasan akhir masa layan, maka pada Skenario 3 menunjukkan adanya pengurangan umur rencana yaitu sebesar 8 tahun dari umur rencana, artinya umur perkerasan akan berakhir pada tahun ke-12 sejak perkerasan dibuka atau pada tahun 2016.

4.6 Perbandingan umur sisa perkerasan

Umur sisa perkerasan (Remaining life) dihitung dengan Persamaan 4. Contoh perhitungan untuk skenario 1 adalah sebagai berikut:

\[RL = 100 \left[ 1 - \left( \frac{N_p}{N_{1,5}} \right) \right] = 100 \left[ 1 - \left( \frac{12460054}{64533642} \right) \right] = 80.69 \%\] (9)

Tabel 8 menunjukkan bahwa pada Skenario 1 umur sisa perkerasan yang direncanakan sejak jalan dibuka hingga tahun 2010 adalah sebesar 80,69 %. Berbeda dengan Skenario 2 umur sisa perkerasan yang terjadi lebih besar dari Skenario 1 sebesar 84,62% artinya umur perkerasan akan lebih panjang dari perencanaan. Namun nilai yang berbeda ditunjukkan pada Skenario 3, umur sisa perkerasan yang terjadi jauh lebih kecil dari Skenario 1 yaitu 54,75%, artinya umur perkerasan akan lebih pendek dari perencanaan. Perbedaan nilai umur sisa perkerasan dapat dilihat pada Gambar 5.

Tabel 7. Perbandingan angka ekuivalen kendaraan atau Vehicle Damage Factor (VDF)

Gambar 2. Kumulatif ESAL selama umur layan

5. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dampak beban overloading kendaraan pada struktur rigid pavement terhadap umur rencana perkerasan (studi kasus ruas jalan Simp Lago– Sorek KM 77 S/D 78), maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Kelebihan muatan kendaraan rata – rata masingmasing timbangan adalah : 17.98% pada timbangan

Tabel 8. Perbandingan umur sisa perkerasan Balai Raja Duri, 63,53% pada Timbangan Terminal Barang Dumai dan 77,33 pada Timbangan PT. RAPP.

• 2. Berdasarkan nilai kumulatif ESAL perkerasan didesain dengan umur rencana 20 tahun pada nilai 64.533.642 SAL. Jika dihitung dengan kondisi overload (Skenario 3) maka umur rencana berakhir pada tahun ke 12, atau terjadi penurunan umur layan sebesar 8 tahun.
• 3. Jika dihitung menggunakan persamaan Remaining life dari AASHTO 1993, sisa umur layan konstruksi perkerasan berdasarkan perencanaan (Skenario1) pada saat dilakukan survei adalah 80,69 %, sedangkan jika memperhitungkan beban berlebih (Skenario 3) maka sisa umur rencana hanya 54,75% atau terjadi pengurangan umur layan sebesar 25,94%.

Gambar 5. Perbandingan umur sisa perkerasan