PERALATAN MEKANIKA TEKNIK

Pada dasarnya ada dua jenis cara evaluasi perkerasan jalan ini, yaitu: Pertama yang bersifat merusak (destructive) perkerasan jalan yang ada dan yang kedua yang bersifat tidak merusak (non destructive).
Evaluasi yang bersifat merusak dilakukan dengan membuat lubang pada perkerasan serta diikuti dengan pengujian sifat dan kekuatan masing masing lapisan perkerasan dari mulai tanah dasar sampai ke lapisan permukaan. Dengan diketahui tebal dan kondisi serta kekuatan masing-masing lapisan tersebut ditambah dengan beban lalu lintas yang melaluinya, maka dengan menggunakan

metoda analisa komponen bisa dievaluasi kekuatan struktur perkerasan tersebut. Cara ini mempunyai beberapa kerugian yaitu, jalan menjadi rusak karena dilubangi serta memerlukan waktu pengujian yang cukup lama.

Cara yang bersifat tidak merusak (non destructive) dilakukan dengan mengukur kekuatan perkerasan melalui pengukuran lendutan perkerasan akibat beban standar tertentu. Cara ini banyak sekali macamnya diantaranya Benkelman Beam (BB), Deflectograph dan Falling Weight Deflectometer (FWD). Perbedaan dari ketiga alat tersebut ialah cara pengujian yang disempurnakan, sehingga mendekati keadaan lendutan akibat beban kendaraan yang sebenarnya. FWD merupakan alat dengan pengembangan cara pengujian yang cukup baik, yang ditujukan untuk mendekati keadaan pembebanan perkerasan yang sebenarnya terjadi.

Deskripsi Produk Benkleman Beam

Deskripsi Produk Light Weight Deflectometer

Keuntungan dari cara pengujian yang bersifat “non destructive” ini ialah sesuai istilahnya yaitu tidak menimbulkan kerusakan pada perkerasan, serta pengukuran bisa dilakukan lebih cepat dibandingkan pengujian yang bersifat destructive.

Pengujian non destructive
Tujuan utama dari pengukuran lendutan pada perkerasan jalan lama, ialah untuk mengetahui kekuatan struktur dari perkerasan tersebut. Pada pengukuran lendutan perkerasan ini, besarnya lendutan pada pusat beban belum akan menjamin hasil yang diinginkan. Faktor-faktor lain seperti jari- jari cekungan, bentuk cekungan keseluruhan dan komponen yang mempengaruhi lendutan akan mempengaruhi hasil evaluasi tersebut.

Alat pengukur yang cukup sederhana dari non destructive ini, ialah Benkelman Beam yang telah banyak dipergunakan di beberapa negara lain termasuk Indonesia.

Alat Benkelman Beam ini, dikembangkan oleh A.C Benkelman berkaitan dengan jalan percobaan WASHO. Prinsip dari pengukuran dengan alat Benkelman Beam ini ialah mengukur lendutan perkerasan jalan akibat tipe dan beban roda kendaraan tertentu. Besar beban sumbu yang dipergunakan biasanya sebesar 8,16 ton, dengan tipe roda ganda. Benkelman merancang pengukuran lendutan permukaan perkerasan ini dengan menggunakan batang yang cukup panjang, lendutan dicatat oleh dial yang ditempatkan disatu ujungnya lagi. Benkelman Beam ini dilengkapi dengan bagian ujung yang berupa “tumit batang” yang bisa diletakkan diantara dua roda pada sumbu belakang kendaraan pengukur. Pada umumnya pengukuran berupa pengukuran lendutan balik (rebound deflection) dari perkerasan setelah beban yang bekerja “dihilangkan” dengan cara menggerakkan kendaraan beban kedepan.

Penggunaan alat BB di Indonesia dipandang sangat cocok dilihat dari keadaaan geografi, dimana terdiri dari beberapa pulau yang tersebar dan tidak begitu mudah untuk mencapai satu tempat ke tempat lainya. Salah satu keuntungan lain dari BB ini ialah, alatnya yang praktis serta mudah didapat, dan waktu pengukuran yang relatif cepat.

Cara pengukuran dengan BB ini dimaksudkan untuk mendapatkan data lendutan akibat beban statis, yang dipergunakan untuk menilai sistim perkerasan, baik untuk tujuan penelitian, perencanaan teknik, pelaksanaan maupun pemeliharaan jalan. Ada beberapa cara pemeriksaan dengan BB yang dapat dipergunakan untuk pengukuran perkerasan jalan ini, dimana yang paling umum digunakan ialah cara lendutan balik (rebound deflection) statis perkerasan lentur, yang dipergunakan pada pengukuran lendutan balik dan pengukuran lendutan balik titik belok. Umumnya pemeriksaan perkerasan jalan dengan alat BB di Indonesia dilakukan dengan cara pengukuran lendutan balik dan sebagai perbandingan atau pelengkap pemeriksaan dapat dipergunakan cara pengukuran lendutan balik titik belok. Pada pemeriksaan perkerasan lentur, data yang diperoleh berfmanfaat untuk :
1. Penilaian struktur perkerasan
2. Membandingkan sifat-sifat struktural sistim perkerasan yang berlainan
3. Meramalkan perujudan (performance) perkerasan jalan
4. Perencanaan teknik perkerasan baru atau lapis tambah (overlay) diatas perkerasan lama.

Prinsip alat BB ini, telah dimodifikasi dengan cara mekanis sehingga bentuk lendutan akibat beban roda yang bergerak lambat pada satu titik pengukuran dapat dilihat dengan melakukan pembacaan secara kontinyu, misalnya alat Deflectograph.

Metoda pengujian non destructive ini berkembang dengan cepat dari satu tipe ke tipe lainnya, dimana pada perkembangan-perkembangan terakhir telah menggunakan komputerisasi. Pengujian lendutan perkerasan lainnya ialah dengan menggunakan alat Falling Weight Deflectometer. Prinsip kerja alat ini ialah dengan melakukan pembebanan impuls pada perkerasan yang memberikan efek seperti akibat beban roda kendaraan yang melalui perkerasan jalan. Besarnya lendutan dicatat oleh alat sensor yang dipasang dengan jarak tertentu yang sengaja dipasang untuk keperluan ini.

Salah satu hal yang perlu mendapat perhatian pada pengukuran lendutan perkerasan dengan alat lendutan ini ialah pengaruh temperatur. Hal ini menunjukkan bahwa susunan dan tebal konstruksi perkerasan sangat berpengaruh terhadap faktor penyesuaian temperatur, dimana bila temperatur perkerasan naik maka lendutan pun akan naik. Selanjutnya evaluasi lendutan pun harus memperhitungkan lendutan kritis, yang juga dipengaruhi oleh temperatur.

Interpretasi data lendutan
Sebagaimana pada perencanaan, ketepatan dari perencanaan yang dipilih oleh engineer tergantung pada interpretasi data tersebut, yang termasuk didalamnya variabilitas dari satu titik ke titik pengukuran berikutnya. Hal penting lainnya ialah perlunya untuk menyiapkan sejumlah data untuk mendapatkan nilai pengujian yang baik. Jumlah pengujian yang diperlukan untuk evaluasi hendaknya minimum 10, yang dipilih dari masing masing seksi perencanaan yang mempunyai kemiripan didalamnya. Biasanya 20 pengujian per mil atau 10 pengujian per km sangat disarankan.

Sebagaimana disebutkan sebelumnya, pada pengukuran Benkelman Beam ini pengukuran didasarkan pada pengukuran lendutan balik yang pengukuranya lebih praktis dan cepat. Dalam pengukuran ini yang diukur adalah besarnya lendutan balik maksimum, tanpa memperhatikan bentuk cekung lendutan maupun ”radius of curvature” yang terjadi. Pembacaan besarnya lendutan balik pada alat Benkelman Beam yang selama ini dilakukan ialah sewaktu beban telah meninggalkan titik pengukuran sejauh 6 m, dimana pada jarak ini pengaruh beban diperkirakan sudah tidak ada lagi terhadap besar lendutan balik yang diukur.

Pengukuran lainnya yang biasa dilakukan pada pemeriksaan lendutan ialah kemiringan dari cekung lendutan yang disebut dengan istilah titik belok, yang menggambarkan kemiringan dari cekung lendutan dekat daerah nilai lendutan maksimum. Kemiringan dari cekung lendutan yang relatif datar menunjukkan kekuatan struktur perkerasan yang lebih baik dibandingkan dengan perkerasan yang mempunyai kemiringan cekung lendutan yang lebih tajam.

Evaluasi dari kekuatan perkerasan tersebut pada dasarnya paling tidak dilakukan terhadap dua parameter tersebut, yaitu terhadap besar lendutan balik maksimum dan terhadap kemiringan dari titik belok lendutan tersebut, serta selanjutnya diambil nilai yang memberikan hasil yang paling kritis. Pada perkembangan selanjutnya dalam evaluasi

struktur perkerasan jalan, pengukuran cekung lendutan perkerasan yang lebih detail sangat diperlukan guna mengevaluasi sifa-sifat material mulai dari lapisan tanah dasar sampai ke lapisan permukaan atau lapisan beraspal. Dari bentuk cekung lendutan ini, dengan menggunakan program-program ”back calculation” yang sudah ada seperti ELMOD dapat dicari nila-nilai modulus dari masing-masing lapisan perkerasan, yang selanjutnya dapat dipergunakan untuk mengevaluasi kebutuhan penambahan struktur

perkerasan sesuai dengan beban lalu lintas yang harus dipikulnya berdasarkan ”mekanistik- empirik”. Analisa dengan cara mekanistik - empirik ini sangat baik, karena sudah memasukkan sifat-sifat bahan berupa modulus, sehingga perhitungan selanjutnya akan menghasilkan analisa struktur perkerasan yang lebih tepat. Pengembangan pengukuran lendutan perkerasan dengan BB ini, dimaksudkan untuk mendapatkan besar dan bentuk cekung lendutan yang lengkap, sehingga diharapkan selanjutnya bisa dianalisa dengan menggunakan program yang memberikan nilai modulus dari masing-masing lapisan. Dalam mencapai tujuan ini, perlu dilakukan perbandingan dengan alat yang telah memberikan hasil yang memuaskan, baik pengukuran cekung lendutan maupun hasil akhir analisa.

Alat yang akan dijadikan pembanding ialah alat FWD, dimana pengukuran lendutannya menggunakan 7 buah sensor, guna mendapatkan cekung lendutan perkerasan yang memadai.

Cara mengukur lendutan balik dan cekung lendutan
Pengukuran ini dilakukan dengan menempatkan salah satu ban ganda pada titik yang telah ditentukan terlebih dahulu. Selanjutnya letakkan tumit batang (beam toe) Benkelman Beam pada titik yang akan diperiksa, dengan cara menyelipkan tumit batang Benkelman Beam ditengah-tengah ban ganda tersebut, sehingga tepat dibawah pusat muatan sumbu gandar dan batang Benkelman Beam sejajar dengan arah truk. Sebelum pengukuran dimulai, beri tanda pada permukaan jalan mulai dari titik kontak batang, dengan jarak 10, 20, 30, 40 , 50, 70, 100, 150, 200, dan 600 cm
arah kemuka.

Pembacaan arloji pengukur dilakukan setiap menit, sampai kecepatan perubahan jarum jam lebih kecil atau sama dengan 0,01 mm/ menit atau setelah 3 menit. Hal ini dicatat sebagai nilai lendutan balik.

Metodologi penelitian yang dilakukan pada penelitian ini ialah dengan melakukan percobaan lapangan dan analisa di tempat. Dalam melakukan percobaan lapangan perlu dilakukan penentuan segmen-segmen pengujian yang didasarkan atas keseragaman karakteristik perkerasan dari masing-masing segmen serta meliputi berbagai jenis dan ketebalan perkerasan. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada jenis perkerasan beraspal, yaitu aspal beton, yang sudah banyak dipergunakan di Indonesia. Adapun pengukuran lendutan dilakukan dengan menggunakan alat BB dan FWD. Metoda pengukuran lendutan dengan Benkelman Beam dilakukan dengan melakukan pengukuran lendutan balik pada beberapa pembacaan, dimana jumlah dan jarak titik pengukuran disamakan dengan jumlah dan titik pengukuran yang ada pada FWD.

Dari data lendutan yang didapat dilapangan, dibuat hubungan langsung antara nilai-nilai lendutan yang didapat dari pengukuran lendutan dengan BB dan FWD, Selanjutnya dilakukan perbandingan antara hasil analisa dari pengukuran lendutan dengan BB terhadap hasil analisa dari pengukuran lendutan dengan FWD.
Dalam melakukan hubungan antara pengukuran lendutan dengan BB dan FWD, ada beberapa sasaran yang akan dicapai :
- Korelasi antara cekung lendutan BB dan dari FWD
- Korelasi antara modulus lapis perkerasan yang dihitung berdasarkan lendutan BB dan berdasarkan cekung lendutan FWD

Data Lendutan Benkelman Beam dan Falling Weight Deflectometer
Dari hasil pengukuran lendutan BB dan FWD didapat data lendutan dari beberapa pembacaan untuk setiap satu titik pengukuran. Untuk setiap ruas jalan yang dijadikan tempat pengukuran, disusun pasangan besar lendutan yang terjadi untuk setiap nomor pembacaan yang sama bagi setiap titik pengukuran yang dilakukan.

Dari hasil tersebut terlihat bahwa lendutan berdasarkan BB untuk pembacaan d1 sampai d4 selalu lebih besar dari lendutan berdasarkan FWD, selanjutnya perbandingan lendutan antara BB dan FWD semakin besar untuk titik-titik pembacaan yang mendekati ke pusat pembebanan (d1), semakin jauh dari pusat beban maka perbandingan tersebut semakin kecil pula.

Bentuk umum cekung lendutan dari pemeriksaan Falling Weight Deflectometer
Berdasarkan hasil pengukuran lendutan dengan FWD pada beberapa ruas diatas, dicoba dibuat bentuk umum lendutan yang dihasilkannya. Untuk setiap satu ruas yang sama dibuat bentuk tipikal lendutan yang terjadi yang menggambarkan cekung lendutan berdasarkan 7 (tujuh) sensor pengukuran pada setiap titik pengukuran. Bentuk tipikal cekung lendutan dan persamaan dari cekung lendutan tersebut diperlihatkan pada Gambar 1 bersama persamaannya. Dari masing masing bentuk tipikal cekung lendutan dari beberapa ruas tersebut, terlihat masing masing bentuk tipikal cekung lendutan memberikan suatu angka korelasi yang cukup baik nilai r lebih besar dari 0,90.

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Nilai lendutan maksimum berdasarkan BB lebih besar dari FWD dengan perbandingan yang tidak konstan, namun bervariasi dengan kisaran antara 1 (satu) sampai 2 (dua) kali.

2. Besar pembacaan lendutan untuk BB sampai jarak sekitar 75 cm dari pusat beban selalu lebih besar dari hasil FWD namun untuk jarak yang lebih jauh dari 120 cm dari pusat beban, besar bacaan lendutan dari BB lebih kecil dari bacaan FWD.

3. Bentuk cekung lendutan dari BB lebih tajam dari bentuk lendutan berdasarkan FWD, sehingga akan memberikan kesan seolah-olah perkerasan yang diperiksa dengan BB lebih lemah dibandingkan dengan hasil FWD.

4. Tidak terdapat korelasi yang baik antara nilai modulus lapis perkerasan, baik untuk lapisan beraspal, lapisan pondasi atas, pondasi bawah dan tanah dasar dari hasil pengukuran BB dan FWD.

5. Nilai Modulus hasil perhitungan berdasarkan pemeriksaan BB umumnya lebih kecil dari FWD.
6. Perlu kehati-hatian dalam melakukan korelasi lendutan antara hasil FWD dan BB.
7. Perlu dilakukan pengujian serupa untuk jenis perkerasan lainnya, misalnya penetrasi, guna mendapatkan hasil yang mewakili.