PERPETUAL PAVEMENT

PurnomoPensiunan Mandor Jalan

PerspectiveKenapa Jalan di Indonesia Umurnya Pendek (kurang dari

½ Umur Rencana ????????

Perspective Design Perkerasan

• 1960 – Completion of Road Test Experiment• 19610-62 AASHTO Interim Guide for the Design

of Rigid and Flexible pavements• 17972 AASHTO Interim Guide for the Design of

Pavements• 1981 Revised Overlay Design Procedures• 1998 Suplement to Concrete Design Procedures• 2008 Mechanistic-Empirical Pavement Design

Guide

GAMBARAN BESAR TENTANG PERKERASAN

GAMBARAN BEBAN YANG BEKERJA

Gambaran Prediksi dan Pengamatan Performance

Observed Performance

Traffic

MATERIAL

KARAKTERISTIK MATERIAL SESUAI AASHTO

Jenis material Koef Layers

HRS-WC 0,28

HRS - BC 0,28

AC- WC 0,28

AC- BC 0,28

AC Base atau C-BC 0.28

INDONESIA

AASHTO

BOROS DAN PERSEPSI YANG KELIRU

PERBANDINGAN PARA METER DESAIN Amerika Indonesia Koef Relatif

(a) Tebal (CM)

Koef Relatif (a)

Tebal (CM)

HRS-WC 0,40-0,44 3 0,28 4,5

HRS-BC 0,40-0,44 4 0,28 6,0 AC-WC 0,40-0,44 5 0,28 7,5 AC-BC 0,40-0,44 7 0,28 10,5 AC Base atau AC BC (Sebagai Base)

0,40-0,44 8 0,28 12

Bahan Bersemen (CTB)

Pertimbangan temperatur panas di Indonesia lebih panas dibanding dengan Amerika dan kemampuan kontraktor rendah

CALTRAN TEXAS ARAB SAUDI

IRAK

AFRIKA SELATAN

Material aspal adalah Visco – Elastis (sangat dipengaruhi oleh Temperatur,Pembebanan dan lamanya pembeban

Mindset Pemilihan Parameter MDP 2013 Tidak kreatif dan Cenderung Menyerah

Climate

Keuntungan Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide

Pertimbangan untuk kearah Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide

LCCA

Performance-Related Specifications (PRS)

Integration

Communication

Material Selection

Pavement Management Construction

Pavement Design

Sejarah Perpetual Pavement• Konsep desain PP muncul di Amerika Serikat pada tahun 2000, yang dipicu

oleh beberapa kondisi lapangan yaitu ditemukannya ruas-ruas jalan yangberumur lebih dari 40 tahun tidak mengalami kerusakan secara struktural.Dengan demikian desain PP didefinikan sebagai jalan yang dapat berumur40 tahun atau lebih. Ke depan dengan berkembangnya teknologipengaspalan atau pavement mungkin angka 40 tahun akan berubahmenjadi 50 tahun atau bahkan seumur hidup (long lasting). Penemuanaspal yang awet ini bertentangan dengan teori dasar pavement lama, yangmenyatakan bahwa setiap pembebanan berulang akan mengakumulasikerusakan, yang akhirnya pada jumlah repetisi tertentu akanmengakibatkan struktur jalan tersebut runtuh atau kolaps.

• Berdasarkan prinsip ini, maka jalan selalu didesain untuk jumlah repetisi(ESAL) tertentu, misalnya 30 juta ESAL. Artinya jalan tersebut diasumsikanakan runtuh setelah menanggung 30 juta lintasan kumulatif standar bebangandar (axle load), sehingga diperlukan tindakan perbaikan rekonstruksi.Konsep pemikiran tersebut kemudian dikenal sebagai “ design to break”.

• Sebagai anti thesisnya kemudian berkembang metode “design not tobreak” yang kemudian dimatangkan pada tahun 2010, menjadi PerpetualPavement Design Methode. Untuk memunculkan ide atau metode itudiperlukan waktu 10 tahun (2000 -2010) sejak ditemukan jalan berumurpanjang.

Beberapa Terminologi Baru• PP : Perpetual Pavement design, sebuah metode baru perencanaan

jalan yang mempunyai usia struktur 40 tahun atau lebih. Hanyadiperlukan pemeliharaan fungsional ( Preservasi yg tepat waktu,tepat teknologi dan tepat biaya) agar jalan berusia 40 tahun ataulebih

• Long life dan Long Lasting Pavement adalah sinonimdari PP• RBL – Rich Bottom Layer, (Lapis base yang kaya aspal) adalah

istilah untuk menggambarkan lapis base pada desaian PP.• RRL – Rutt Resistance Layer adalah Intermediate layer, yang akan

menjadi struktur utama jalan. Bagian ini harus mempunyai modulusdan rutt resistance yang tinggi.

• Renewable HMA Surface – adalah padanan wearing course dalamPP. Penekanan Reneable diberikan untuk mengingatkan bahwapada PP, hanya lapis ini yang perlu diperbaiki selama umur desain.

• MDD – Multi Depath Deflectometer – semacam FWD dengankemampuan yang lebih tinggi.

Max Tensile Strain

Pavement Foundation

High ModulusRut Resistant Material(Varies As Needed)

Flexible Fatigue Resistant

Material 75 - 100 mm

40-75 mm SMA, OGFC or Superpave}100 mmto150 mm

ZoneOf High

Compression

Perpetual Pavement (Fleksibel)

KONSEP PERPETUAL PAVEMENT

Desain PP didefinikan sebagai jalanyang dapat berumur 40 tahun ataulebih. Ke depan denganberkembangnya teknologi pengaspalanatau pavement mungkin angka 40tahun akan berubah menjadi 50 tahunatau bahkan seumur hidup (longlasting).

KONSEP PERPETUAL PAVEMENT

Bila Endurance Fatigue Limit suatu campuran aspal panastidak terlampui maka perkerasan tersebut didak akan terjadikerusakan .

• Study Monismith tersebut kemudian dilanjutkan olehCapenter (*4) dan baru-baru ini diteruskan oleh NCAT(National Center for Asphalt Technology-USA) denganpemvariasikan berbagai grading dan jenis binder.

Teori Fatique Endurance Limit(FEL)

Tipikal PP Structure menurutDesain : 2001

• Perencanaan tebal perkerasan menurut TexasPP 2001 untuk 18 Kips Standar Axel dan Esallebih dari 30 juta adalah sbb :– 22 inchi ( 55 Cm) layer aspal hot mix– 8 inchi (20 Cm) lime or cement treated base– Well Compacted in situ subgrade.

Redesain

• Pada 2005, dilakukan R/D lanjutan untuk melakukanvalidasi perbaikan dari desain 2001 tersebut, antara laindgn :Construction monitoring and compaction quality

measurementExtensive laboraory testing and material property

characterizationTrafic and response measurement for structural

evaluationsField testing and pereodic performance evaluationComparative mix-design evaluationComputational modeling and sofware evaluation.

Evaluasi thd PP 2001

• Hasil evaluasi struktur dengan MDD – Multi DepthDefektometer, menunjukkan bahwa desain 2001 masihterlalu konservatif, sehingga bisa direduksi.

• Dengan perbaikan kualitas campuran, tebal 22 inhci (55Cm) dapat direduksi menjadi 14 inchi ( 35 Cm).

• Tebal tersebut mampu bertahan untuk 75 juta ESALbeban standar 18 Kip

• Dengan desai tersebut kriteria tensile strain 75microstrain dan compresive strain 200 microstrain dapatdipenuhi.

• Maintenace rutin pada lapis aur diperkirakan 20 tahunsekali.

Texas P 2001 & PP 2006Desain 2001 Desain 2006

The Future Texas PP Design

Texas PP Layer Composition

( Summary.....)Layer Contruction Consideration

A Renewable layer ini didesain untuk dapat bertahan 8-14 tahun. Lapis SMA memenuhi kriteria ini. Lapis Porous bila ada requirement khusus. Binder PG: 76 atau lebih tinggi

B Lapis SAMI ( Stress Absorbance membrane Interlayer) direkomendasikan untuk lalu lintas berat. Dapat secara signigficant menaikkan fleksibilitas.

C RRL – Rutt resistant (Intermediate) Layer, mungkin lebih dari satu lapis. Lapis bagian atas ( 6 inci dari permukaan) harus aspal berkualitas tinggi Min PG 76 dengan gradasi dense. Lapis bawah bisa menggunakan gradasi tipe B (3/4 “) dengan binder yang lebih rendah (kalau diperlukan)

D RBL – Rich Bottom Layer – harus tahan fatique dan tahan stripping, dengan air void 2-3 %. Makin tipis total lapisan, RBL harus lebih kuat.

E Prepared Fondation, ada 3 Opsi : APTB : aspal Permeable treated Base, dg aspal 2-3 %. Cement Treated base ( Cement < 3 %0 dan Lime treated base ( Lime > 8%

F Tanah dasar yang dipadatkan dengan tebal minimum 6 inchi.

Design Software & Structural Analysis

• FPS 21 W – adalah software yang direkomendasikan untuk mennghitung tebal perkerasan untu PP.

• MEPG bisa digunakan verifikasi dan analisa performance.– FPS 21W – untuk desain tebal, M-E response

analysis dan mengecek Strain level– MEPDG – untuk verifikasi desain and analisa

distress.

Software FPS 21 W

• Digunakan untuk :Tebal Struktur perkerasanDesain OverlayStress-Strain Response AnalysisPavement Life Prediction ( Rutting & Fatique)

Program ini adalah penyempurnaan dari FPS 19 W ygmemungkinkan input multiple layer sesuai dengantuntutan PP

The MEPDG Software

• MEPDG adalah M-E based analitycal sofware forstructural design analysis and performance prediction,within given service period.

• Berbeda dengan FPS, program ini tidak bisa langsungmenghasilkan tebal perkerasan. Tetapi dengan trial &Eror, untuk kemudian dipilih kombinasi desain yangmemenuhi kriteria desain yang telah ditetapkanseelumnya.

• Performance Prediction meliputi : deformation, rutting,cracking (bottom up and top-down) thermal fracture andIRI

• MEPDG – dua aspek penting :– Pavement response properties dan– Major Distress/transfer functions , sbb. :

MEPDG Software...

• Pavement response properties are required to predictstates of stress, strain and deformation. Properties yangdiperlukan adalah Elastis Modulus dan Poisson’s Ratio

• The major MEPDG – distress tranfer function adalah :fatique fracture, permanen deformation, rutting andthermal cracking.

• Hasil verifikasi dengan MEPDG terhadap FPS desianperlu dikalibari dengan angka-angka pada Tabel Berikut.

Recomended MEPDG Calibration to FPS.

PP Layer Thickness Recomendation.

PP Layer Thickness....

• Dari tabel di atas terlihat bahwa tebalminimum perkerasan adalah 12 Inchi ( 30Cm) dan 6 inchi (15 Cm) base.

• Tetapi seperti telah didiskusikansebelumnya, tebal optimum HMA adalah14 inci ( 35 Cm).

Mix Desain, Base, Subgrade and Material Properties

• Base & Subgrade : test lapangan terhadap PP (FWD)desain cukup memuaskan, dengan moduli : 30 dan 15Ksi ( 207 dan 103,5 Mpa)– Lime Treated base harus memenuhi test (tex-121-E) dengan

tebal minimum 6 inchi (15 Cm)– Cement treated base harus mempunyai unconfined strenght

sekitar 220 psi. Tebal minimum 6 inchi (15 Cm). RetainedStrenght : 80%.

Layer Design Moduli Values

Beberapa Key Points

• Tebal Optimal untuk perkerasan aspal dengan beban standar 18 kips adalah 14 inchi (35 Cm) atau kurang dari itu

• Software FPS -21 W sebaiknya digunakan untuk menghitung tebal dan untuk mengecek strain. MMEPDG dapat digunakan untuk validasi desain.

• Untuk RRL sebaiknya dipakai dense graded- high modulus mix, dengan tebal minimum 8 Inchi ( 20 Cm). Minimum modulus 800 ksi (5520 Mpa)

• SAMI sangat direkomendasikan di atas RRL• Base harus minimum 6 inchi dengan minimum strenght 35 Ksi. Cement

treated base dengan cement maksimum 3%. Sedangkan untuk lime treatment kadar lime, harus minimum 6%. Lime harus diaplikasikan dalam bentuk slury.

• Tebal minimum RBL : 2 inchi (5 Cm0)• Untuk mempermudah pemdatan RRL, tebal perkerasan sebaiknya 3-4 kali

NMAS.

Pavement UNDERDRAIN SystemPurdue Univercity

1. Perkerasan kaku (beton)2. Open graded drainable base (bisa dari Asphalt

Open graded drainable base, bisa Concrete open graded drainable base). Australia memilih Lean concrete open graded drainable base)

3. Separator layer (dense graded) yang bisa di stabilisasi dengan 4% semen.

4. Prepared subgrade soil5. Natural subgrade soil

Pavement UNDERDRAIN SystemPurdue Univercity

11th International Conference on Concrete Pavements (ICCP)August 28-September 1, 2016 | San Antonio, Texas, USA

SUMBER AIR YANG MEMPERLEMAH SUBGRADE/SUMBER KERUSAKAN JALAN

Fromedge Seepage from

high ground

Through permeable surface

Water table

Capillary action

Vapormovements

Rising water table

Kerusakan lebih banyak disebabkan tidak berfungsinya drainase layer sehingga memperlemah subgrade

Hasil Focus Discusion Group DenganProf Tomy Nantung dari PurdueUniversity (USA) dan Dr Jorge B.Sousa (Chairman Pavement RubberAsosiation, Roma), Dr Ralph shirtsdari Asphalt Intitute dan 7 Guru besardan 13 Doctor Ahli perkerasan dari 8perguruan tinggi.

HASIL FGD

Hasil Percobaan AASHTO untuk Perkerasan di daerah dengan curah hujan tinggi

Hasil Focus Discusion GroupDengan Prof Tomy Nantung dariPurdue University (USA) dan DrJorge B. Sousa (ChairmanPavement Rubber Asosiation,Roma), Dr Ralph shirts dari AsphaltIntitute dan 7 Guru besar dan 13Doctor Ahli perkerasan dari 8perguruan tinggi.

Sudah berumur 30 tahun lebih masih baik

Tipe Perkerasan yang diusulkan dari FGD

SMA

Stabilisasi tanah semen 4%

Cement Treated Base

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

RBL (Rich Buttom Layer)

Drainge Layer

Aphalt Concrete - Base

Asphalt Concrete-Binder

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi tanah semen 4%

Cement Treated Base

RIGID PAVEMENT

Drainase Layer

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi tanah semen

Cement Treated Base

Chip seal SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi material lokal/tanah dgn semen

Chip seal SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

Tipe Perkerasan yang diusulkan dari FGD

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi material lokal/tanah dgn semen

Chip seal SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

Slurry Seal Pemeliharaan Berkala

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi tanah semen

Cement Treated Base

Chip seal SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

Slurry Seal Pemeliharaan Berkala

Tipe Perkerasan yang diusulkan dari FGD

Subgrade dengan tingkat kepadatan 100%

Stabilisasi tanah semen

Cement Treated Base

Chip seal SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

Asphalt Drainage layer

AC BINDER/BASE

AC WC/SMAOverlay Baru (Peningkatan)

Tipe Perkerasan yang diusulkan dari FGD

Material drainase layer yang diusulkan

Gradasi Material drainase Layer yang diusulkan

Perlu dimasukan dalam spesifikasi

Ukuran Saringan Presentase lolos 1” 100 ¾” 90-100

3/8” 30-50 No.4 0-5 No.8 0-2

Ukuran

Saringan Presentase lolos

1.5” 100 1” 95-100

0.5” 60-80 No.4 40-55 No.8 5-25

No.16 0-8 No.50 0-5

Asphalt Treated Base(ATB – Open Graded)dengan kadar aspal 2%,dapat mendapatkkancoefisien permeability8.000 ft /day

Negara bagian New Jersey Department of Transportation merekomendasikan gradasi material drainage layer baik di bounding dengan ashlat atau non dibounding

Open graded drainable base (bisa dari Asphalt Open graded drainable base, bisaConcrete open graded drainable base). Australia memilih Lean concrete opengraded drainable base).

Material drainase layer yang diusulkan