PENGEMBANGAN METODE INTEGRATED-SPECTRAL-ANALYSIS-OF-SURFACE-WAVE (SASW) UNTUK EVALUASI NILAI MODULUS ELASTISITAS STRUKTUR PERKERASAN JALAN DI INDONESIA[1]
Sri Atmaja P. Rosyidi[2], Siegfried[3], Gendut Hantoro[4], Gunawan Handayani[5] dan Mohd.Raihan Taha[6]
I. PERMASALAHAN DAN TUJUAN PENELITIAN
Kondisi infrastruktur jaringan jalan yang selalu dalam keadaan baik juga merupakan sarana keberlangsungan proses pembangunan masyarakat secara berkelanjutan. Permasalahan yang terjadi di Indonesia yang terkait dengan proses manajemen jaringan jalan adalah ketidakseimbangan besaran dana evaluasi dan pemeliharaan yang disediakan oleh pemerintah terhadap jaringan jalan yang ada. Hal tersebut menyebabkan makin panjangnya daftar tunggu (back-log) pemeliharaan jalan akibat terbatasnya anggaran yang tersedia. Masalah keterbatasan anggaran memang merupakan masalah klasik yang selalu terjadi berkaitan dengan kegiatan pemeliharaan jalan. Apabila daftar tunggu dan pengurangan anggaran dalam program pemeliharaan akan berpengaruh pada peningkatan biaya operasional kendaraan. Aspek-aspek tersebut merupakan kenyataan yang tidak bisa dihindari dan perlu dijadikan pendorong untuk mencari upaya-upaya terobosan teknologi pemeliharaan jalan di Indonesia sehingga pembinaan jalan dapat dilakukan secara efektif dan efisien. Dalam pengembangan teknologi pemeliharaan jalan, tahapan yang paling penting dalam RMS adalah suatu sistem yang mampu mengukur kondisi jalan saat ini dan memprediksi depresiasi kekuatannya di masa yang akan datang. Penelitian yang ini merupakan hasil kajian pengembangan metode Spectral Analysis of Surface Wave (SASW) untuk evaluasi jaringan jalan di Indonesia. Teknik seismik yang telah ada saat ini memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi instrumen pengujian jalan. Teknik seismik dikembangkan berbasis model dinamis perambatan gelombang permukaan. Berbasis pada sifat perubahan partikel bahan dan simpangannya, nilai struktural yang diperolehi dari teknik seismik merupakan parameter dinamik bahan yang lebih mendekati kepada kondisi nilai modulus elastisitas sebenarnya (pada tingkat regangan yang relatif kecil). Dalam penelitian ini, metode SASW telah dimodifikasi dan diintegrasi pada proses analisis dan metode analisis gelombang permukaan pada perkerasan jalan. Dalam penelitian tahap pertama ini, suatu model perkerasan jalan digunakan untuk mengvalidasi metode SASW terintegrasi yang dirancang dan diusulkan. Beberapa permasalahan telah dirumuskan dalam tahap penelitian ini sebagai konsentrasi kajian untuk mengembangkan sistem SASW terintegrasi sebagai evaluator jalan diantaranya:
1. Mengembangkan model teoritik perambatan gelombang permukaan yang sesuai untuk analisis SASW di profil perkerasan jalan. Sistematik perumusan model dilakukan dengan melakukan analisis numeris terhadap perambatan gelombang menggunakan model matrik kekakuan bahan dinamik 2 D dan 3 D.
2. Menguji tingkat keberhasilan model teoritik perambatan gelombang Rayleigh dan sistem pengujian SASW yang dibangun melalui model fisik laboratorium untuk beberapa tipe perkerasan yang ada di Indonesia dan berbagai pengujian bahan laboratorium terhadap beberapa parameter model yang terkontrol.
3. Melakukan kajian analitik dan eksperimental terhadap konfigurasi pengukuran lapangan Integrated-Spectral-Analysis-of-Surface-Wave (SASW terintegrasi) untuk evaluasi model fisik perkerasan jalan.
II. INOVASI IPTEKS
a. Kontribusi terhadap Pembaharuan dan Pengembangan Ipteks
Pengembangan metode SASW terpadu di Indonesia belum pernah dilakukan studi dan aplikasi teknologi sebagai suatu metode penilaian struktur perkerasan jalan. Pengembangan SASW sangat berpotensi untuk dikembangkan di Indonesia, selain harga peralatannya yang relatif lebih murah, pemodelan untuk intepretasi data dapat menggunakan model dinamis perambatan gelombang sehingga hasil yang diperolehi lebih mendekati kepada kondisi sebenar perilaku gelombang pada bahan perkerasan di lapangan. Pada penelitian ini dilakukan studi evaluasi perkerasan jalan menggunakan metode SASW untuk struktur jalan di Indonesia. Studi ini belum pernah dilakukan sebelumnya mengingat metode SASW merupakan teknologi jalan yang baru diperkenalkan di Indonesia oleh Rosyidi et al. (2002, 2003, 2004a, 2004b, 2005, 2006, 2007). Mengingat aspek ekonomis dan pengadaaan peralatannya yang lebih mudah, metode SASW diharapkan juga dapat menjadi alternatif metode evaluasi perkerasan jalan selain penggunaan FWD.
b. Perluasan Cakupan Penelitian
Untuk mengaplikasikan metode SASW di Indonesia, penelitian ini dibagi dalam tiga kerangka penelitian. Kerangka pertama dan kedua telah dilaksanakan pada penelitian tahapan pertama atau tahun pertama yaitu penyusunan model numeris dan analitis untuk mendapatkan model terbaik yang digunakan dalam analisis SASW yang sesuai untuk kondisi lingkungan, jenis bahan dan struktur jalan serta komponen dasar instrumen atau sumber daya yang ad dan yang kedua adalah tahapan validasi dan uji kalibrasi sistem SASW terhadap model perkerasan jalan. Dalam tahun kedua ini, penelitian ditumpukan kepada validasi lapangan berupa komparasi dengan pengujian lapangan yang telah ada atau digunakan di Indonesia serta validasi empiris terhadap sistem teknologi SASW dan SASW terpadu yang diusulkan pada tahapan pertama penelitian sebagai salah satu program evaluasi jalan terhadap berbagai teknologi evaluasi jalan. Pengukuran direncanakan terhadap beberapa kondisi perkerasan lapangan di sampel jaringan jalan kabupaten, propinsi dan nasional di Indonesia.
III. KONTRIBUSI TERHADAP PEMBANGUNAN
a. Dalam Mengatasi Masalah Pembangunan
Hampir di seluruh Dinas Pekerjaan Umum atau Dinas Permukiman dan Prasarana Wilayah di Indonesia masih bertumpu kepada metode konvensional laboratorium dan lapangan untuk evaluasi perkerasan jalan. Metode konvensional untuk pengukuran nilai struktural jalan yang ada dan dapat digunakan adalah metode Marshall dan modulus resilien (MR). Penggunaan metode Marshall dalam pengujian jalan telah dipergunakan secara meluas di Indonesia, meskipun demikian, terdapat kelemahan mendasar penggunaan metode ini untuk evaluasi kekuatan bahan jalan. Metode ini bertindak untuk mengukur respon bahan perkerasan (campuran aspal) pada kondisi plastis yang memenuhi kegagalan (failure). Kondisi ini tidak sesuai untuk menggambarkan perilaku pembebanan kendaraan pada perkerasan yang sebenarnya berada pada kondisi visko-elastik. Kepentingan dari penelitian ini adalah menghasilkan metode analisis SASW terintegrasi yang diharapkan dapat digunakan dan diterapkan secara langsung untuk proses evaluasi struktur perkerasan jalan di Indonesia khususnya oleh pihak pemerintah dalam hal ini Direktorat Bina Marga Departemen Pekerjaan Umum dan Pemerintah Pusat serta Daerah yang memiliki otoritas pengembangan dan pemeliharaan jalan nasional, propinsi dan kabupaten. Mengingat kepentingan ekonomi dan peralatannya yang lebih mudah dirancang, metode SASW terintergrasi perlu dapat diusulkan sebagai alternatif metode evaluasi perkerasan jalan untuk memenuhi kekurangan alat evaluator jaringan jalan di Indonesia.
b. Penerapan Teknologi ke Arah Komersial
Produk sistem SASW terpadu ini berpotensi untuk dikembangkan ke arah komersial selain peralatannya murah dibandingkan dengan teknologi NDT terbaru untuk evaluasi jalan, sistem ini juga dibuktikan mampu menghasilkan beberapa parameter penting untuk memperlajari perilaku bahan dinamik bahan. Sistem ini juag portable, ringkas dan pengambilan data hanya memerlukan waktu singkat di lapangan. Pengembangan komersial lainnya selain instrument sistem adalah pengembangan perangkat lunak untuk pemprosesan hasil.
c. Alih Teknologi
Alih teknologi produk sistem ini bisa dilaksanakan dengan program berkelanjutan kepada Departmen Pekerjaan Umum dan instansi di bawahnya, serta masyarakat profesional jalan.
d. Kelayakan memperoleh Hak Paten/Cipta
Hak paten atau hak cipta bisa diajukan dari penelitian ini setelah sistem ini dibangun secara sempurna baik dari segi instrumentasi maupun pemprosesan data. Hak cipta dapat diajukan setelah penelitian ini berakhir.
IV. MANFAAT BAGI INSTITUSI
Unit dalam perguruan tinggi yang terlibat dalam penelitian ini adalah pelibatan mahasiswa peneliti dalam studi ini yaitu sebanyak 8 orang asisten mahasiswa yang bekerja di laboratorium untuk pengujian bahan dan pembuatan model perkerasan jalan diantaranya:
Aditya Hendrayana (NIM 20050110043), Rahman Fuady (NIM.20050110039), Johan Putra Perdana (NIM.20050110002), Eko Budi Boboyongki (NIM.20050110035), Sridefi Lestari (NIM.20050110074), Deny Jaya (NIM.20050110003), Ario Muhammad (NIM.20050110005) dan Heri Firtiansyah (NIM.20030110008).
Selain itu, penelitian ini dapat mengfungsikan secara optimal peran Laboratorium Teknik Transportasi dan Laboratorium Geoteknik UMY. Penelitian ini juga secara aktif melibatkan kerjasama internasional dari Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) dan institusi dalam negeri: Pusat Penelitian Jalan dan Jembatan (Puslitbang) DPU Bandung dan Institut Teknologi Bandung. Penelitian ini memunculkan beberapa kesepakatan lanjutan kerjasama penelitian antar UMY dengan UKM dan Puslitbang Jalan dan jembatan DPU untuk melanjutkan penelitian berkelanjutan tentang teknologi jalan. Selain mahasiswa peneliti terdapat seorang mahasiswa yang mengambil tugas akhir berdasarkan data dan analisis yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Dayang Eki Yanwari (NIM: 20030110039) dengan judul: Analisis Lapisan Perkerasan Dengan Metode SASW pada Model Fisik Jalan. Saat ini penulisan tugas akhirnya sedang dilakukan atau dalam proses.
V. PUBLIKASI ILMIAH
1. Sri Atmaja P.Rosyidi, Mohd. Raihan Taha, KAM. Nayan, A.Ismail, Z.Chik dan Siegfried. 2007. Development of VBSB-CBR, DCP empirical model for determining dynamic stiffness of base Layer using SASW. Proceeding of International Conference of Advanced Characterisation of Pavement and Soil Engineering Materials (proceeding ISBN 978-0-415-44882-6), 20 – 22 June 2007 at Athens, Greece: pp. 895-902.
2. Sri Atmaja P. Rosyidi, Mohd. Raihan Taha, Siegfried, Gunawan Handayani dan Gendut Hantoro. Penerapan Teknik SASW-Terpadu sebagai Teknik Penilaian Struktur Jalan dipresentasikan pada Kolokium Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan, Departemen Pekerjaan Umum, 28-29 November 2007.
Posting terkait:
Research Project: Diseminasi Hasil Penelitian Hibah Bersaing
Research Project: Perencanaan Tebal Perkerasan Jalan berbasis AASHTO 1993
Hibah Bersaing Research Progress Report 1
Research Project: Pengembangan Metode Integrated-Spectral-Analysis-of-Surface-Wave (SASW) untuk Evaluasi Nilai Modulus Elastisitas Struktur Perkerasan Jalan di Indonesia
