Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049

## Evaluasi Tebal Lapis Tambah (Overlay) dengan Metode AASHTO 1993 dengan Data FWD
Muhammad Husin Gultom 1 , Randi Gunawan 2 , Vanisa Gustiawan 3
Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Email : m.husingultom@umsu.ac.id

## ABSTRACT
Analysis of the condition of the pavement structure with deflection data from the FWD (Falling Weight  Deflectometer) measurement tool is  to  evaluate  the  strength  of the  installed  pavement structure which is non-destructive (non-destructive test). The purpose of this study was to evaluate the thickness of the extra layer of flexible pavement using the Method AASHTO 1993 in the case study  of  the  Binjai  Outer  Ring  Road  section.  Using  the  planned  ESAL  from  2021  to  2031  of 22.985.580 on the Binjai Outer Ring Road section, the Method AASHTO 1993 which produces an overlay on the Binjai Ring Road section of 9,92 cm. in the alalysis of structural condition, FWD (Falling Weight Deflectometer) deflection data is used to calculate several variables in the Method AASHTO 1993, namely: the value of the Resilience Modulus of subgrade (M R ), the value of the Effective Modulus above the subgrade (E P ). Then the calculation is continued by using the pavement  table  data  and  PSI  values  to  get  the  Structural  Number  Original  (SN O ),  actual cumulative ESAL. Stuctural Number Effective (SN eff ), pavement remaining life and Structural Number  in  Future  (SN f ).  Assuming  the  thickness  of  the  pavement  layer  affects  the  value  of Elasticity Modulus during the back calculation process. This result also determines the value of the Elasticity Modulus taken at a distance thet meets the requirements of r ≥ 0,7 a_e which will affect the values of (SN eff ) and (SN f ) which are then used to determine the thickness of the overlay.
Kata Kunci: Overlay thickness; method AASHTO 1993; deflection data FWD.

## 1. PENDAHULUAN
Peningkatan pertumbuhan kendaraan baik dari segi jumlah dan beban kendaraan yang diangkut sehingga melebihi batas yang diizinkan, mengakibatkan kerusakan pada kondisi struktur  perkerasan  jalan[1].  Untuk  mengatasi  kerusakan  tersebut,  diperlukan  usaha- usaha  pembinaan  yang  tepat  untuk  menjaga  kondisi  jalan  agar  tetap  pada  tingkat pelayanan yang diinginkan. Salah satu usaha yang dilakukan dalam melakukan perbaikan atau pemeliharaan agar kondisi jalan yang ada tetap terjaga adalah dengan pelaksanaan lapis tambah perkerasan ( Overlay )[2][3].
Overlay adalah lapis perkerasan tambahan yang dipasang di atas struktur perkerasan yang ada agar dapat melayani lalu lintas yang didesain selama kurun waktu yang akan datang. Overlay digunakan jika umur rencana struktur perkerasan sudah tercapai sebagai pemeliharaan  jalan  atau  jika  kondisi  struktur  perkerasan  sudah  menurun[4],  yaitu tegangan yang terjadi pada struktur perkerasan sudah melebihi tegangan izinnya sehingga perlu dibuat lapisan baru yang dapat mendukung kerja struktur perkerasan tersebut[5].
Metode  yang  dapat  dilakukan  untuk  menentukan  tingkat  kemampuan  perkerasan dalam  menerima  beban  lalu  lintas  adalah  dengan  menghitung  besarnya  lendutan  yang terjadi  akibat  pembebanan.  Besarnya  lendutan  pada  permukaan  jalan  dipengaruhi  oleh Relatif Stiffness dari komponen – komponen pembentuk konstruksi, yaitu harga Modulus Elastisitas  Bahan  tiap  lapisan  atau  juga  keseluruhan[6][7].  Faktor  –  faktor  yang menentukan adalah besarnya beban dan intensitas lalu lintas serta pengaruh alam terhadap struktur  perkerasan[8].  Untuk  memenuhi  penyelenggaraan,  pemulihan  dan  perbaikan sistem  perkerasan diperlukan suatu  metode pengujian yang sesuai.  Pendekatan melalui Metode AASHTO 1993 dan pengujian berdasarkan metode lendutan yang menggunakan
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049
alat Falling Weight Deflectometer (FWD) [9] dapat memenuhi kebutuhan ini. Alat FWD adalah  alat  yang  dipakai  untuk  melakukan  evaluasi  kekuatan  struktur  perkerasan  dan bersifat  tidak merusak ( Non-Destructive  Test ). Dari nilai  lendutan yang dihasilkan alat FWD  dapat  mengevaluasi  nilai  yang  didapat  dan  digunakan  untuk  mendesain overlay (AASHTO,1993).

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan dibagi menjadi beberapa tahapan kegiatan yaitu :
a. Tahap  persiapan,  yaitu  menyiapkan  bahan  dan  data-data  apa  saja  yang  akan dipergunakan
b. Tahap pengumpulan data
1. Data  volume  lalu  lintas  harian  rata  –  rata  (LHR),  untuk  menghitung besarnya  beban  lalu  lintas  dalam  satuan  ESA  yang  akan  dipikul  oleh perkerasan  jalan  sesuai  dengan  umur  rencana  yang  disyaratkan.  Data perkerasan jalan yang  akan digunakan untuk  menghitung  nilai  Structural Number effective SN eff .
2. Data struktur perkerasan, yaitu tebal perkerasan,
3. Data lendutan yang digunakan untuk perhitungan tebal lapisan perkerasan adalah  data  lendutan  pada  ruas  jalan  Lingkar  Luar  Binjai  melalui pengukuran alat FWD. Data yang diperoleh dari alat ini yaitu data lendutan D 1 -D 7 yang menggunakan 7 geophone.
Bagan alir penelitian dapat terlihat seperti pada gambar 1
c. Tahap Analisa Data
1. Perhitungan  beban  lalu  lintas  dilakukan  dengan  menggunakan  umur rencana selama sepuluh tahun dan pertumbuhan lalu lintas sebesar 4,83% sesuai dengan petunjuk dari Manual Desai Perkerasan Jalan (MDP) 2017
2. Penentuan Modulus Resilient, dari hasil pengujian defleksi dengan alat uji FWD, Modulus Resilient (MR) dihitung dengan menggunakan persamaan
M R = C 0,24 P d r r
Dimana : MR = modulus resilient tanah dasar, psi P = Beban, lbs
dr = lendutan pada jarak r dari pusat pembebanan, inci
r = jarak dari pusat pembebanan, inci
Jarak  minimum  pengukuran  lendutan  untuk  estimasi modulus resilien tanah dasar adalah : r > 0.7 ae
Gambar 1 . Bagan Alir Penelitian
3. a e =   √[a 2 +   (D √ E p M R 3 ) 2 ]
Dimana :
Ae = jari-jari gelembung tegangan pada permukaan batas antara tanah dasar dan struktur perkerasan, inci a = jari-jari pelat pembebanan, inci D = tebal total lapisan perkerasan di atas tanah dasar, inci Ep = modulus efektif seluruh lapisan struktur perkerasan di atas tanah dasar, psi.
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049

## 4. Modulus efektif perkerasan (Ep)
d 0 = 1,5 p a [ 1 M R √1 +   ( D a √ E p M R 3 ) 2 + { 1 − 1 √1 + (D a) 2 } ]
Dimana :
d0  = lendutan yang diukur pada pusat pembebanan dan untuk temperatur standar 680F , inci
p = tegangan pada pelat pembebanan, psi
a = jari-jari pelat pembebanan, inci
D  = tebal total lapisan perkerasan di atas tanah dasar, inci Ep  = modulus efektif seluruh lapisan perkerasan di atas tanah dasar (psi)
5. Modulus resilien tanah dasar untuk perencanaan
M Rdesain = C 0,24 P d r r
Dimana C = 0.33
6. Indeks tebal perkerasan efektif 𝑆𝑁 𝑒𝑓𝑓 =  0,0045 𝐷 √𝐸 𝑝 3
Dimana :
D = tebal total lapisan perkerasan di atas tanah dasar, inci Ep = modulus efektif seluruh lapisan struktur perkerasan di atas tanah dasar, psi
7. Perhitungan tebal lapis tambah 𝐷 𝑜𝑙 = 𝑆𝑁 𝑜𝑙 𝑎 𝑜𝑙 = (𝑆𝑁 𝑓 − 𝑆𝑁 𝑒𝑓𝑓 ) 𝑎0𝑙
⬚
Dimana : SNeff  = SN yang dibutuhkan untuk overlay aol = koefisien kekuatan relatif Dol = Tebal lapis tambah inch SNf = Struktural Number dibutuhkan
SNeff  = Struktural Number yang ada

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Lalu-lintas Harian Rata-rata (LHR)
Survei lalu lintas dilakukan pada tanggal 25 Juli 2021 pada ruas jalan Lingkar Luar Binjai. Data ini merupakan data sekunder yang diperoleh dari Balai Besar Pelaksanaan Jalan Nasional Sumatera Utara, dengan data sebagai berikut :

## Tabel 1. Hasil Pengujian Nilai Kalor Bio Etanol Tebu
GOLONGAN  1 2 3 4 5a
5b 6a 6b 7a1 7a2 7c1 WAKTU Sepeda Motor / Sepeda Sedan , Jeep Kend. Umum / oplet pick- up Bus Kecil Bus Besar Truck ringan 2 sumbu Truck Berat 2 sumbu Truck Ringan 3 sumbu Truck Sedang 3 sumbu Trailer 4 sumbu SENIN 10472 5343 629 1130 110 99 308 649 406 42 66
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049
SELASA 13322 6742 792 1746 76 100 171 535 448 66 65 RABU 12442 6641 1086 1241 150 128 211 356 411 82 93 KAMIS 13877 6341 890 1763 97 105 670 322 333 82 58 JUMAT 14415 6382 902 1618 78 88 151 565 365 50 94 SABTU 12778 4969 891 1576 86 97 397 515 367 69 35 MINGGU 8764 6230 646 1237 83 50 458 569 132 19 36 RATA- RATA 12.296  6.093 834 1.473 97 95 338 502 352 59 64
Dilakukan  analisis  untuk  menentukan  nilai  Lalulintas  Harian  Rata-Rata  Tahunan (LHRT) dengan memperhatikan faktor musin sesuai dengan data pada tabel 2 :
LHRT T = LHR N P v ⁄
selang kepercayaan LHRT dinyatakan dengan persamaan
LHRT T (1 + a C v 100 ⁄ ) ⁄ ≤ LHRT  ≤ LHRT T (1 − a C v 100 ⁄ ) ⁄
hasil perhitungan nilai LHRT dapat terlihat pada tabel berikut 3:
Tabel 2 . Faktor Minggu, N = 7 x 24 jam
Bulan Minggu ke 1 Minggu ke 2 Minggu ke 3 Minggu ke 4 P Cv P Cv P Cv P Cv 1 0,826 9,64 0,801 7,14 0,806 6,45 0,807 6,86 2 1,209 19,73 1,166 20,20 1,153 14,48 1,092 13,11 3 0,988 9,14 0,988 7,71 0,953 7,71 0,955 6,98 4 0,970 4,88 0,954 4,42 0,958 4,42 0,976 6,60 5 0,923 6,61 0,930 7,80 0,946 10,96 0,881 8,42 6 1,016 4,96 1,047 3,58 1,064 2,56 1,094 3,40 7 1,197 7,66 1,290 16,64 1,263 13,55 1,154 7,78 8 1,026 5,94 1,043 5,20 0,985 6,94 0,996 8,37 9 1,028 7,90 1,025 8,03 1,023 8,42 1,004 10,76 10 0,942 3,34 0,928 4,28 0,958 3,75 0,979 4,44 11 0,980 3,40 0,972 3,32 0,991 3,62 0,995 4,02 12 0,979 3,94 0,984 2,00 0,978 2,92 0,991 2,69
Survey lalu lintas dilakukan pada tanggal 25 Juli tahun 2021, yaitu bulan 7 dan minggu ke empat diperoleh nilai P = 1,254, Cv = 7,78 sehingga Lalulintas Harian Rata – Rata Tahunan (LHRT) diperoleh sebagai berikut:

## Tabel 3. Hasil Perhitungan LHRT
GOLONGAN
1 2 3 4 5a 5b 6a 6b 7a1 7a2 7c3 LHR 12296  6093  834  1473  97 95  338 502 352 59 0 LHRT 10655  5280  722  1276  84 83  293 435 305 51 0 < LHRT 9245  4581  627  1108  73 72  254 377 264 44 0 > LHRT 12572  6229  852  1506  99 97  346 513 360 60 0
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049
Dari hasil perhitungan LHRT, dapat diperoleh beban lalu lintas untuk kondisi normal yaitu sebesar 4.153.497.

## Data Lalu-lintas Harian Rata-rata Tahunan (LHRT)
Lalu – lintas Harian rata-rata tahunan (LHRT) adalah lalu-lintas harian rata-rata yang didapat dari LHR yang disesuaikan dengan faktor musim yang dipengaruhi oleh bulan dan  minggu  yang  memperoleh  nilai  P  =1,154  dan  Cv=  7,78%.  maka  taksiran  LHRT adalah:

## Data Lendutan
Data  lendutan  diperoleh  dari  alat Falling Weight Deflectometer (FWD).  Alat  ini dilengkapi dengan piringan beban berdiameter 300 mm, berat beban 4,5 ton/9000 lbs dari tinggi  jatuh 315 mm. Jarak antara deflectometer di  tempatkan antara 0,  200, 300,  450, 600, 900, 1200, 1500,dan 1800 dari pusat beban. Secara grafis, data lendutan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Lendutan FWD D 1 -D 7
Perhitungan Tebal Lapis Tambah Berdasarkan Data Lendutan FWD 1. d r = 0,01034 inch
2. P = 17,732 lbs
3. r = 36 inch
4. MR = 8.848,26 Psi
5.  = 883,03 Kpa (128,07 Psi)
6. T = 35  C = 95  F
7. D = 60/2,5 = 24 inch
8. TAF = 0,86
9. do koreksi = 0,0397 x 0,86 = 0,0342 inch
10. a = 15/2,5 = 6 inch
11. Ep = 52.432 psi
12. 𝑎 𝑒 = 44 inch 13. C = 0,33 14. M R desain = C x M R = 2.919,93 psi 15. 0,7 𝑎 𝑒 = 44 x 0,7 = 30,79 inch 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Data Lendutan FWD DF1 (0.001 mm) DF2 (0.001 mm) DF3 (0.001 mm) DF4 (0.001 mm)
DF5 (0.001 mm) DF6 (0.001 mm) DF7 (0.001 mm)
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049
16. SN eff = 4,04 cm 17. Koefisien kekuatan relative campuran aspal a = 0,4 18. SNf = 5,65
19. Nilai tebal lapis tambah (overlay)( H L ) 20. H L = SN f − SN eff a = 3,98 inch  ≈ 10 cm

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian studi kasus dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Metode  AASHTO  1993  dapat  digunakan  pada  evaluasi  tebal  lapis  tambah ( overlay ) pada ruas jalan Lingkar Luar Binjai yang memiliki lalu-lintas harian rata- rata tinggi dengan bantuan data lendutan FWD.
2. Hasil  evaluasi  tebal  lapis  tambah  perkerasan  dengan  menggunakan  Metode AASHTO 1993 mendapatkan tebal lapis tambah ( overlay ) sebesar 9,92 cm untuk jalan Lingkar Luar Binjai. Nilai lendutan rata-rata yang terjadi pada geophone satu sampai  tujuh  yaitu  0,748  mm;  0,656  mm;  0,545  mm;  0,405  mm;  0,288  mm; 0,173 mm; dan 0,144 mm. nilai lendutan terbesar terjadi pada geophone pertama. Dari nilai lendutan tersebut mendapatkan nilai lendutan wakil sebesar 258,65 mm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] W.  W.  Akhmad  Haris  Fahruddin  Aji,  Bmbang  Sugeng  Subagio,  Eri  Susanto Hariyadi,  “Evaluasi  Struktural  Perkerasan  Lentur  Menggunakan  Metode AASHTO 1993 dan Metode Bina Marga 2013 Studi Kasus: Jalan Nasional Losari - Cirebon,” Jurnal Teknik Sipil ITB , vol. 22, no. 2, pp. 147–164, 2015.
[2] D. Rys, J. Judycki, and P. Jaskula, “Determination of Vehicles Load Equivalency Factors  for  Polish  Catalogue  of  Typical  Flexible  and  Semi-rigid  Pavement Structures,” Transportation Research Procedia , vol. 14, pp. 2382–2391, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.272.
[3] A.  Dan  and  P.  Everseries,  “ANALISIS  PERBANDINGAN  TEBAL  LAPIS TAMBAH PERKERASAN LENTUR MENGGUNAKAN METODA AASHTO 1993  DAN  PROGRAM  EVERSERIES  Faisal  Gerardo  1  ,  Bambang  Sugeng Subagio 2,” pp. 47–54, 2016.
[4] W. Jiang, D. Yuan, J. Shan, W. Ye, H. Lu, and A. Sha, “Experimental study of the performance  of  porous  ultra-thin  asphalt  overlay,” International  Journal  of Pavement  Engineering ,  vol.  23,  no.  6,  pp.  2049–2061,  May  2022,  doi: 10.1080/10298436.2020.1837826.
[5] K.  Wang,  K.  Wang,  Y.  Zhu,  Y.  Bao,  and  Z.  Fang,  “Study  of  Structural Characteristics  of  Asphalt  Overlays  on  Airport  Pavement  with  Damaged  Load Transfer Efficiency of Joints,” Transp Res Rec , vol. 2676, no. 4, pp. 27–40, Nov. 2021, doi: 10.1177/03611981211056916.
[6] M.  Sakhaeifar,  A.  Banihashemrad,  G.  Liao,  and  B.  Waller,  “Tyre–pavement interaction  noise  levels  related  to  pavement  surface  characteristics,” Road Materials  and  Pavement  Design ,  vol.  19,  no.  5,  pp.  1044–1056,  Jul.  2018,  doi: 10.1080/14680629.2017.1287770.
[7] Y. Zhang, R. Li, and J. Chen, “The Cooperative Control of Subgrade Stiffness on Symmetrical Bridge&ndash;Subgrade Transition Section,” Symmetry , vol. 14, no. 5. 2022. doi: 10.3390/sym14050950.
[8] D. Rys and P. Jaskula, “Effect of Overloaded Vehicles on Whole Life Cycle Cost of Flexible Pavements BT  - Testing and Characterization of Asphalt Materials and
Vol. 5, No.1, Juni 2024, Hal 101-108 https://doi.org/10.53695/jm.v5i1.1049
Pavement Structures,” K. Zhang, R. Xu, and S.-H. Chen, Eds., Cham: Springer International Publishing, 2019, pp. 104–117.
[9] A. Kavussi, M. Abbasghorbani, F. Moghadas Nejad, and A. Bamdad Ziksari, “A new  method  to  determine  maintenance  and  repair  activities  at  network-level pavement  management  using  falling  weight  deflectometer,” Journal  of  Civil Engineering  and  Management ,  vol.  23,  no.  3,  pp.  338–346,  Apr.  2017,  doi: 10.3846/13923730.2015.1073173.