On behalf of LATEI staff, I would like to wish you, A HAPPY NEW YEAR 2011.

May The Year 2011, bring for You, to more Happiness, Success in your career and life, which is filled with Peace, Hope & Togetherness of your Family & Friends. Wishing you all the best as always in very happy and prosperous New Year.

_ Dr. Sri Atmaja P. Rosyidi

Source of “Happy New Year” picture:http://livedunya.com/

The Blog-Health-o-Meter™ reads Fresher than ever.

Crunchy numbers

A Boeing 747-400 passenger jet can hold 416 passengers. This blog was viewed about 6,400 times in 2010. That’s about 15 full 747s.

In 2010, there were 10 new posts, growing the total archive of this blog to 47 posts. There were 9 pictures uploaded, taking up a total of 5mb. That’s about a picture per month.

The busiest day of the year was October 27th with 92 views. The most popular post that day was A SEISMIC REFRACTION METHOD FOR ROAD SURVEY.

Where did they come from?

The top referring sites in 2010 were search.conduit.com, atmaja.staff.umy.ac.id, google.co.id, id.wordpress.com, and 96147.com.

Some visitors came searching, mostly for perkerasan jalan, seismic refraction, how to write a lab proposal, seismic refraction method, and intercept time method.

Attractions in 2010

These are the posts and pages that got the most views in 2010.

A SEISMIC REFRACTION METHOD FOR ROAD SURVEY September 2007
2 comments

Research Project: Perencanaan Tebal Perkerasan Jalan berbasis AASHTO 1993 November 2007
39 comments

How to Write A Research Proposal ? August 2007
2 comments

People July 2007

Call For Paper:International Conference on Advanced Science, Engineering and Information Technology 2011 June 2010

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Indonesia

Gelombang Seismik Permukaan “Rayleigh”

Bolt (1976) mengklasifikasikan gelombang mekanik dalam gelombang tubuh utama (primary, P) dan gelombang tubuh sekunder (secondary, S) serta gelombang permukaan yang digolongkan berasaskan bentuk perambatannya yaitu gelombang Love (gelombang L) dan gelombang Rayleigh (gelombang R).  Ketika suatu beban getaran diletakkan di atas permukaan media, perambatan gelombang R yang dihasilkan memiliki 67 % daripada seluruh tenaga mekanik yang dikeluarkan.  Oleh kerana itu, gelombang R merupakan parameter yang berpotensi bagi pengukuran sifat bahan yang menggunakan asas perambatan gelombang.  Energi dari suatu sumber gelombang permukaan Rayleigh akan bergerak sepanjang permukaan dan amplitudonya akan berkurang secara cepat sesuai kedalaman.  Pergerakan gelombang Rayleigh akan berlaku secara menyebar (dispersion) yang merupakan suatu fenomena dari fungsi kecepatan gelombang terhadap panjang gelombang dan frekuensinya.  Sifat penetrasi gelombangnya pada suatu media juga dipengaruhi oleh panjang gelombang dan frekuensi.  Panjang gelombang pendek dengan frekuensi tinggi hanya merambat pada permukaan yang dangkal, sedangkan gelombang yang lebih panjang dengan frekuensi rendah dapat merambat lebih dalam.  Perilaku ini dipelajari pertama kalinya oleh Lord Rayleigh pada 1885, selanjutnya secara lebih terperinci oleh Lamb pada tahun 1904 yang menurunkan persamaan matematik gelombang dari suatu titik sumber gelombang dalam media yang homogen dan elastis.  Penggunaan gelombang permukaan pertama kali untuk pengukuran sifat-sifat tanah dilakukan oleh Germany Society of Soil Mechanic sebelum perang dunia II berlangsung.  Penelitian berkait dengan pengamatan reaksi struktur fondasi terhadap getaran dalam keadaan yang stabil.  Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa terdapat sifat non-linier dalam tanah terhadap getaran yang dibangkitkan.  Selanjutnya perkembangannya dalam bidang geoteknik dimulai oleh Terzaghi (1943) dan Hvorslev (1949) dengan menyatakan prinsip-prinsip kerja gelombang permukaan.  Dalam studinya dilakukan analisis frekuensi dan amplitudo gelombang Rayleigh untuk menentukan ketebalan suatu lapisan tanah. Selanjutnya pada tahun 1946 di Swedia, Bergstrom dan Linderholm melakukan pengujian mengenai penyebaran gelombang Rayleigh pada permukaan tanah yang bersifat homogen. Penelitian dilakukan dengan membandingkan modulus elastis yang diperoleh dari penyebaran gelombang permukaan dengan modulus reaksi tanah dasar. Hasil yang didapat menunjukan adanya korelasi linier di antara kedua modulus yang diuji. Pengujian ini seterusnya dilanjutkan oleh Henkelom dan Klomp (1962) yang melakukan pengujian di atas perkerasan landasan pesawat terbang. Hasil yang diperoleh menunjukan adanya kemampuan perambatan gelombang untuk mendeteksi adanya pengaruh kadar air dalam tanah dasar setelah hujan. Jones (1958) memberikan sumbangan terbesar dalam kajian gelombang secara teoritis dan praktis di atas permukaan suatu media.  Dalam studi Jones (1958) diusulkan suatu konsep pengujian dinamik bahan menggunakan perangkat dinamik dengan sumber gelombang tetap atau disebut sebagai steady state method.  Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa analisis gelombang permukaan berpotensi untuk mendeteksi perbedaan nilai material pada perkerasan ataupun profil tanah berlapis.  Prosedur ini selanjutnya digunakan oleh Woods dan Richart (1967) untuk mengkaji pengaruh lubang dalam struktur dengan pemanfaatan gelombang permukaan. Penggunaan analisis spektrum dalam pemanfaatan gelombang permukaan juga digunakan oleh Williams (1981), yang menyimpulkan perlunya menggunakan sumber gelombang yang berbeda untuk mendapatkan variasi nilai frekuensi yang berbeda dalam analisis spektrum. Selanjutnya, penelitian mendalam dilakukan oleh Heisey (1982) dengan menggunakan palu yang dijatuhkan  untuk membangkitkan gelombang sementara (transient) dalam proses untuk mendapatkan kurva penyebaran kecepatan dan panjang gelombang. Hasil yang didapatkan menunjukan bahwa kedalaman yang diperoleh untuk pengukuran analisis spektrum adalah sepertiga (1/3) panjang gelombang Rayleigh. Selanjutnya pengembangan dari studi pemanfaatan karakter perambatan gelombang permukaan ini didapatkan suatu metode yang lebih automatik dengan menganalisis spektrum gelombang permukaan.

Perkembangan Metode Analisis Spektrum Gelombang Permukaan (SASW)

Prinsip metode seismik, analisis gelombang permukaan adalah memanfaatkan karakteristik perambatan gelombang permukaan dari sumber mekanik buatan untuk menilai kecepatan gelombang geser yang merupakan representasi dari nilai kekakuan (stiffness) dinamik suatu bahan struktur.  Terdapat tiga jenis pengujuan berdasarkan analisis gelombang permukaan yaitu Spectral Analysis of Surface Waves (SASW), Multi-channel Analysis of Surface Waves (MASW) dan Countinous Source Analysis of Surface Waves (CSW). Ketiga pengujian tersebut memiliki konsep yang sama, namun memiliki konfigurasi yang berbeda dalam perekaman dan analisis gelombang permukaan.  Secara umumnya, ketiga pengujian tersebut memiliki keunggulan yaitu sifat pengujiannya yang tidak memberikan sebarang kerusakan pada struktur, metode ini murah dalam pelaksanaannya dan cepat untuk proses analisis hasilnya.  Metode SASW telah dikembangkan sejak tahun 1980 di University of Texas at Austin, Amerika Serikat.  Perkembangan metode SASW meliputi sejumlah pengujian dan riset yang telah dijalankan untuk berbagai jenis infrastruktur dan penggunaan teknik analisis yang diautomasi sepenuhnya.

Aplikasinya yang pertama telah dilakukan oleh Nazarian (1984) dan Nazarian & Stokoe (1984) yang menjelaskan penggunaan SASW kepada analisis kekakuan tanah dan struktur timbunan jalan pada beberapa lokasi jalan di Texas, USA.  Dalam studinya, hasil pengukuran SASW telah dibandingkan dengan pengujian lubang silang (cross hole) dan mendapati hasil pengujian SASW memiliki ketepatan yang tinggi.  Meskipun demikian, teknikk SASW yang dikembangkan masih menggunakan algoritma analisis yang sederhana sehingga proses inversi profil kekakuan bahan masih sederhana yang belum merepresentasikan profil kedalaman yang detail.  Pengujian yang sama selanjutnya dilakukan oleh Hiltunen & Woods (1988) yang menghasilkan korelasi yang memuaskan dari kedua metode pengujian tersebut.

Penelitian lain mengenai penggunaan teknik SASW telah didapati berhasil untuk beberapa pengujian empris lapangan, seperti studi karateristik berbagai fondasi bangunan yang dilakukan oleh Madshus & Westerdhal (1990) dan Stokoe et al. (1994).  Penelitian yang dilakukan menghasilkan korelasi-korelasi empiris parameter dinamik gelombang dengan berbagai variasi kekuatan fondasi.  Studi ini dilanjutkan oleh Matthews et al. (1996) dengan melakukan pengukuran lapangan dan perbandingan nilai kekakuan tanah meliputi modulus geser dan modulus elastisitas tanah menggunakan metode SASW dan metode seismik lainnya.  Hasil studi menunjukkan nilai korelasi perbandingan yang baik.  Penilaian nilai modulus dinamik struktur beton menggunakan metode SASW dilakukan oleh Rix et al. (1990) dan Cho (2002), dan dilanjutkan dengan studi pengembangan dengan pendeteksian tebal dan parameter dinamis lapisan pada struktur motar semen oleh Cho et al. (2001).  Kim et al. (2001) melakukan studi pengukuran kepadatan tanah menggunakan penganalisis spektrum.  Studi yang dilakukan menerbitkan suatu korelasi empiris antara kecepatan gelombang geser (V_S) dan kepadatan kering tanah (dry density) dengan koefisien determinasi yang baik.  Studi penggunaan spektrum gelombang permukaan pada struktur fondasi (ballast) jalan kereta api dilakukan oleh Zagyapan et al. (2002). Hasil yang didapat menunjukkan bahwa profil distribusi modulus agregat lapisan balas sehingga lapisan tanah dasar dapat diobservasi dengan baik.  Pada perkembangannya, penggunaan analisis spektrum gelombang permukaan telah diperluas untuk mendeteksi  anomali pada berbagai struktur sub-permukaan, diantaranya oleh Haupt (1977), Dravinsky (1983), Curro (1983) dan Gucunski et al. (1996, 2000).  Gucunski et al. (2000) melakukan pengamatan ketidakhomogenan struktur menggunakan metode analisis spektrum gelombang permukaan.

Perkembangan Metode Multi-channel analysis of surface waves (MASW)

Teknik Multi-channel analysis of surface waves (MASW) dikembangkan dari metode SASW dengan menggunakan satu set sensor gelombang yang biasanaya terdiri dari 12 atau lebih sensor (Park et al., 1999a).  Teknik MASW ini masih relatif baru dan dikembangkan pertama kali oleh Park et al. (1999a,b,c) dari Kansas Geological Survey (KGS).  Penggunaannya dalam investigasi geoteknik telah dilakukan oleh beberapa penelitian seperti  Miller et al (1999) untuk pemetaan batuan bawah tanah (bedrock), Xia et al. (1999a) untuk mengestimasi profil sub-permukaan dengan inversi gelombang Rayleigh, Xia et al. (1999b) untuk menginvestigasi sedimen tak terkonsolidasi, Foti (2004) untuk menentukan rasio pelemahan (damping ratio) tanah,  Ryden et al. (2004) untuk menentukan profil tidak beraturan misalnya pada jalan, Kaufmann et al. (2005) untuk menginvestigasi stratifikasi dasar perairan laut yang dangkal, dan Xia et al. (2006) untuk menentukan gelombang permukaan berfrekuensi tinggi dalam analisis spektrum profil tak beratur.   Metode lain dari teknik gelombang permukaan adalah metode countinuous sources analysis of surface wave (CSW).  Perbedaan khusus CSW terhadap SASW dan MASW adalah terletak pada sumber gelombangnya.  CSW menggunakan sumber gelombang mekanik menerus yang dideteksi menggunakan dua sensor. Teknik CSW sangat berguna apabila diimplementasi pada lokasi tanah yang sangat lunak (kapasitas daya dukung sangat rendah) misalnya lempung laut (marine clay).

Penggunaan Metode SASW untuk Evaluasi Jalan

Kajian mengenai potensi penggunaan teknik SASW untuk evaluasi kualitas jalan telah dimulai sejak tahun 1984 (Nazarian, 1984; Nazarian & Stokoe, 1984). Meskipun demikian, hasil penelitian tersebut masih menemui beberapa kendala yaitu pada analisis kecepatan kelompok (group velocity) dan kecepatan fase (phase velocity) yang belum dapat dibedakan secara jelas, permasalahan interposisi mode gelombang yang belum diselesaikan dan algoritma inversi yang masih sederhana sehingga belum bisa mendapatkan profil perkerasan jalan dengan baik. Seterusnya, Gucunski (1991) mengkaji reaksi impuls yang diukur oleh penganalisis spektrum akibat pengaruh variasi bentuk beban pada media tanah berlapis.  Hasil penelitiannya memberikan kontribusi dengan ditemukannya superposisi mode gelombang yang dipengaruhi oleh gelombang mekanik tubuh (Primer dan Sekunder) pada media yang berlapis.  Berbagai pengaruh gelombang ini selanjutnya diselesaikan dengan pendekatan model perambatan gelombang mekanik 2 D dan 3 D dengan menggunakan persamaan kekakuan dinamik untuk meida berlapis yang direkomendasikan oleh Kausel & Röesset (1981).  Penelitian mengenai pengaruh mode gelombang dan pendekatannya melalui model 2 D dan 3 D ini selanjutnya diteruskan oleh Mera et al. (1991) dan Al Syahea (1994).  Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa pengaruh pencampuran gelombang mekanik dapat didekati dengan pemodelan 3 D, dimana model ini dianalisis lebih nyata dibandingkan pendekatan 2 D.  Penelitian lanjutan penggunaan SASW untuk manajemen perkerasan jalan dilakukan oleh Rosyidi et al. (2002, 2003, 2004a,b, 2005, 2006, 2007), Rosyidi dan Ikhsan (2005) dan Rosyidi (2004, 2006, 2007) dengan melakukan pengujian empiris terhadap model 2 D dan 3 D pada berbagai tipe jalan di Malaysia dan Indonesia.  Hasil kajiannya menunjukkan bahwa untuk kajian SASW pada profil berlapis dengan perbedaan nilai kekakuan yang tidak ekstrim, model inversi sederhana (Richart et al., 1970) dan model perambatan gelombang 2 D masih digunakan untuk membangun kurva penyebaran gelombang fase terhadap frekuensi dengan baik (representatif) sedangkan untuk profil yang lebih kompleks, penggunaan model 3 D adalah sangat dianjurkan.  Di sisi lain, Rosyidi (2004) menemukan bahwa untuk menjalankan pengujian SASW di perkerasan jalan masih terdapat berbagai kesulitan terutama memastikan mode perambatan gelombang Rayleigh yang sesungguhnya sehingga rekomendasi yang diberikan oleh Rosyidi (2004) adalah diperlukannya studi lanjutan berupa simulasi pemodelan dan penyempurnaan perumusan algoritma bagi memperoleh bentuk-bentuk mode perambatan gelombang yang nyata, dengan demikian dapat membantu dalam proses analisis data seismik.  Kekeliruan dalam intepretasi mode gelombang R yang bergerak di suatu profil uji akan berpengaruh pada tingkat keberhasilan pada proses inversi (inversion process) kurva dispersi kecepatan gelombang geser.  Proses tersebut bertumpu pada intepretasi dan pemisahan kecepatan gelombang fase kelompok (group velocity) menjadi kelompok gelombang fase (phase velocity) yang mewakili gelombang Rayleigh.  Tambah lagi, Rosyidi (2004) mengemukakan bahwa  faktor penentu lain dalam keberhasilan analisis SASW adalah pemilihan bentuk dan frekuensi gelombang yang diperlukan dalam analisis.  Kekeliruan ini akan berpengaruh pada hasil akhir berupa dispersi kecepatan gelombang geser.  Secara analitik dan numerik, Rosyidi et al. (2008a), Rosyidi et al. (2009) telah mengusulkan metode wavelet untuk menyelesaikan permasalahan teknik analisis mode gelombang dalam metode SASW.

Dalam perkembangannya, Rosyidi et al. (2007a,b, 2008b) mengusulkan suatu teknik integrated-SASW untuk penilaian jalan.  Teknik pengembangan ini memiliki keunggulan mampu menganalisis kekuatan bahan jalan  dan rasio pelemahan struktur jalan secara simultan.  Rosyidi et al. (2007) dalam mengembangkan teknik tersebut menggunakan skala model fisik perkerasan jalan untuk jenis perkerasan AC dan ATB.  Berdasarkan kajian terbaru yang dilakukan oleh Rosyidi et al. (2007b), merekomendasikan untuk mengembangkan sistem dan teknik yang lebih baik multi-sensor gelombang permukaan untuk evaluasi bahan struktur jalan.

Artikel terkait:

1. Laporan Penelitian: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/12/24/laporan-penelitian-publikasi/
2. Laporan Eksklusif Penelitian: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/12/24/laporan-eksklusif-penelitian-rampung-tahap-1-th2007/
3. Modul SASW: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/11/28/modul-prosedur-pengujian-sasw-pada-perkerasan-jalan-edisi-1/
4. Laporan Pengujian Lapangan: http://labtransportumy.files.wordpress.com/2007/09/laporan-pengujian-lapangan-pu.pdf
5. Sinopsis Tomography Surface Wave Analysis: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/08/13/synopsis-development-of-tomography-surface-wave-analysis-for-engineering-assessment-of-geotechnical-structures/
6. Penelitian SASW-Hibah Bersaing: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/07/25/research-project-pengembangan-metode-integrated-spectral-analysis-of-surface-wave-sasw-untuk-evaluasi-nilai-modulus-elastisitas-struktur-perkerasan-jalan-di-indonesia/
7. Prosedur SASW untuk Investigasi Geoteknik: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2007/07/26/field-procedures-of-sasw-method-for-geotechincal-investigation/

‡Technical note ini telah diterbitkan dalam Proceeding of 11th Symposium of Inter-University Forum for Transportation Studies (Forum Studi Transportasi Antar Perguruan Tinggi, FSTPT) at Semarang, Indonesia 2008.

Adi Purnomo, ST.¹; Sri Atmaja P. Rosyidi, Ph.D.²*; Anita Widianti, Ir., MT.³

¹Alumni Prodi Sarjana, Staf Pengajar (²Assistant Prof., ³Assoc.Prof.), Jurusan Teknik Sipil, Univ. Muhammadiyah Yogyakarta

*Korespondensi penulis, email: atmaja_sri@umy.ac.id

ABSTRACT

A seismic refraction survey is one of in situ non destructive testing (NDT) which is based on seismic waves.  The method has been developed for the in situ measurement of sub-surface investigation on pavement design. The aim of this paper is to describe the use of the seismic refraction survey implemented on the geometric design of road pavement particularly for obtaining the soil bearing capacity of subgrade layer, profiling the soil stratification and identifying the soil type. In the seismic refraction method, the survey is divided into two parts, i.e. in situ data collection and analysis of intercept time graph.  Data collection part performs the field measurement of seismic waves using the multi low-frequency geophones, seismograph and impact sources.  The intercept graph is generated based on the first packing time of seismic waves recorded from field measurement. The graph is used to obtain the average Primary (P-) wave velocity of each layer of soil profile. Thus based on P-wave velocity and time arrival, the thickness of each layer and its soil type can be analyzed.  Four common techniques used in seismic refraction data analysis, i.e. intercept time, delay time, critical distance and Generalized Reciprocal Method (GRM) technique were employed in this study. Then, the results obtained from these techniques were compared each other. From the results, it can be shown that those techniques are able to be used for soil investigation on subgrade layer for road pavement design.

Keywords: seismic refraction survey, P wave, road pavement design, NDT method

The complete article can be accessed in here: Seismik Refraksi_Adi et al; or copy this link: http://atmaja.staff.umy.ac.id/files/2010/11/Seismik-Refraksi_Adi-et-al.pdf, and paste into your browser.

Bagian 1

Source: http://atmaja.staff.umy.ac.id/2010/11/20/technical-notecategory-pavement/

Oleh: Ridwan Umbara, ST.♦; Sri Atmaja P. Rosyidi Ph.D♥.; Siegfried Ph.D.♣

*technical note dari penelitian hibah bersaing dan menjadi penelitian payung terhadap tugas akhir mahasiswa Ridwan Umbara (Universitas Muhammadiyah Yogyakarta).

♦alumni, ♥dosen, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta , ♣peneliti, Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Bandung

Modulus Elastisitas Bahan Jalan

Salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kekuatan struktur perkerasan jalan adalah nilai modulus elastisitas (E). Berdasarkan hasil-hasil penelitian sebelumnya, nilai modulus elastisitas (E) yang dihasilkan dengan menggunakan program BAKFAA, Kosasih dan Siegfried (2008) mendapatkan nilai E di ruas Jalan Soekarno-Hatta berada pada rentang 90 MPa – 4000 MPa untuk semua lapisan. Begitu juga dengan penelitian yang dilakukan di Jalan Soekarno Hatta, Jalan Lingkar Barat, dan Jalan Padalarang-Purwakarta oleh Muhammad (2008), nilai modulus yang dihasilkan berada pada interval 90 MPa – 4000 MPa. Nilai modulus elastisitas (E) yang berada pada rentang tersebut dikategorikan nilai yang logis (reasonable) dan kondisi baik (good performance), karena telah memenuhi batas nilai CBR tanah dasar yaitu  sebesar 5 % atau 50 MPa (Sukirman, 1992), batas nilai CBR lapisan pondasi atas yaitu  sebesar 50 % atau 500 MPa (Sukirman, 1992), dan nilai modulus elastisitas (E) lapisan beraspal yang berada pada rentang 1500 – 3500 MPa (Sukirman, 1992).

Apa itu Falling Weight Deflectometer (FWD)?

Falling Weight Deflectometer (FWD) merupakan peralatan uji lapangan untuk perkerasan jalan yang telah lama digunakan di berbagai negara. Sekitar 30 tahun yang lalu, alat ini diperkenalkan pertama kali di Perancis untuk mengevaluasi struktur perkerasan jalan (Karadelis, 1999).  Selanjutnya pada tahun 1981, Denmark menggunakan FWD untuk menilai daya dukung, umur manfaat, dan disain overlay pada jaringan jalan (Schmidt, 1989). Berbagai penelitian juga telah berhasil dilakukan untuk mengembangkan penggunaan alat FWD dalam evaluasi struktur perkerasan jalan, diantaranya di Amerika Serikat (Parker dkk, 1994, Garg dan Marsey, 2002, Romanoschi dan Metcalf, 2003, Appea, 2003, Zhaghloul dkk, 2005, Henderson, 2006, Westover dan Guzina, 2009), Denmark (Ulidtz, 1998), Jepang (Dong dkk, 2001), Kanada (Tighe dkk, 2003), China (Ji dkk, 2006), Turki (Goktepe dan Agar, 2006., Terzi, 2005), dan di Indonesia (Kosasih, 2004, Subagio, Cahyanto, Rachman, dan Mardiyah, 2005, Muhammad, 2008).

Menurut Rosyidi dkk (2006), terdapat beberapa keuntungan menggunakan alat FWD untuk sistem manajemen jalan, yaitu:

1. dapat menampilkan kinerja perkerasan secara menyeluruh dengan memberikan nilai modulus setiap lapisan struktur perkerasan jalan,
2. peralatan FWD dioperasikan dengan mudah dan memberikan hasil pengukuran yang tepat serta ketelitian yang tinggi,
3. beban pelat dan ketinggian jatuh yang dapat diukur, dengan demikian intensitas beban yang direpresentasikan sebagai beban kendaraan dapat disesuaikan untuk kondisi di Indonesia (8,16 ton).

Perhitungan Balik (Backcalculation)

Struktur perkerasan akan mengalami lendutan pada saat menerima beban roda kendaraan (Kosasih, 2004). Secara teoritis, Kosasih (2004) menjelaskan bahwa besarnya lendutan struktur perkerasan dapat dihitung dari data komposisi dan tebal lapisan perkerasan, karakteristik bahan perkerasan (modulus elastisitas dan konstanta poisson), dan konfigurasi beban roda kendaraan. Di lain pihak, lendutan struktur perkerasan juga dapat diukur di lapangan, yaitu dengan menggunakan alat ukur Falling Weight Deflectometer. Lendutan dalam alat FWD dihasilkan dari pelat beban yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu ke atas permukaan perkerasan jalan dan direkam oleh sejumlah sensor (tujuh hingga sembilan buah sensor) yang terpasang pada batang pengukur. Backcalculation telah dikembangkan untuk menghitung balik modulus perkerasan berdasarkan data lendutan dengan mempersamakan cekung lendutan teoritis terhadap cekung lendutan survai FWD.

Menurut Irwin (2002) terdapat tiga faktor penting dalam teknik perkerasan jalan yang menyebabkan perhitungan balik berkembang cukup pesat saat ini, yaitu:

1. pada kenyataannya, lapisan perkerasan yang kuat memiliki lendutan yang kecil, sebaliknya lapisan perkerasan yang lemah memiliki nilai lendutan yang besar oleh karena itu kualitas struktur perkerasan jalan ditentukan oleh besarnya lendutan yang terjadi (konsep ini berkembang pada periode 1935-1960).
2. pengembangan teori mekanistik berkaitan erat dengan ketersediaan data-data struktur perkerasan yang penting yaitu tegangan, regangan dan lendutan pada setiap lapisan (konsep ini berkembang pada periode 1940-1970).
3. adanya kebutuhan akan sistem instrumentasi untuk mengukur lendutan perkerasan jalan yang memiliki mobilisasi tinggi (portable), memiliki akurasi yang baik dan mudah dioperasikan (berkembang pada periode 1955-1980).

Pada dasarnya, proses perhitungan balik masih memiliki beberapa kekurangan, yaitu tidak dipertimbangkannya gradasi modulus tanah dasar dalam arah vertikal akibat perbedaan kadar air, gradasi modulus perkerasan (lapisan beraspal) dalam arah vertikal akibat variasi temperatur dan ketergantungan modulus lapisan agregat dan tanah dasar pada tegangan yang terjadi. Meskipun demikian, di sisi lain ada juga sejumlah potensi manfaat dari modulus perkerasan yang dihasilkan, seperti untuk disain dan analisis disain lapisan tambahan, untuk koreksi variasi pengaruh lingkungan terhadap kekuatan struktur perkerasan atau untuk kontrol kualitas hasil pekerjaan konstruksi (Kosasih, 2004).

Konsep Perhitungan Balik

Konsep perhitungan balik (backcalculation) pertama kali diusulkan oleh Westergaard pada tahun 1925. Prinsip perhitungan ini menunjukkan bahwa modulus perkerasan jalan dapat dihitung dengan mempersamakan cekung lendutan teoritis dengan hasil survai. Besarnya lendutan perkerasan yang dihasilkan dapat dihitung dari data komposisi dan tebal lapisan perkerasan (modulus elastisitas dan rasio poisson), pengaruh lingkungan dan konfigurasi beban roda.

Secara umum, ada dua pendekatan yang dapat digunakan dalam proses perhitungan balik yaitu pendekatan basis data (database) dan pendekatan iteratif (Kosasih, 2004). Pendekatan basis data (database) dilakukan dengan membandingkan cekung lendutan survai terhadap cekung lendutan teoritis yang telah tersimpan dalam basis data untuk rentang data modulus perkerasan dan modulus tanah dasar sesuai dengan variasi struktur perkerasan yang telah ditetapkan terlebih dahulu. Pendekatan ini pada dasarnya dapat dioperasikan dengan sangat efisien. Namun, pendekatan ini tidak selalu siap untuk mengakomodasi variasi struktur perkerasan yang mungkin terjadi di lapangan (Kosasih, 2004). Pendekatan iteratif dilakukan untuk menghitung modulus perkerasan secara iteratif sesuai dengan struktur perkerasan yang ada di lapangan sampai kriteria konvergensi tercapai (Kosasih, 2004). Prinsip dasar pendekatan ini adalah mempersamakan data lendutan hasil survai dengan nilai lendutan teoritis guna mencari modulus elastisitas yang sesuai.

Dalam proses perhitungan balik diperlukan asumsi awal struktur perkerasan sebagai struktur dengan dua lapisan (two layer system), tiga lapisan (three layer system) atau menggunakan empat lapisan (four layer system). Pilihan penggunaan satu dari ketiga sistem tersebut sangat berpengaruh terhadap hasil analisis nantinya. Faktor lingkungan, seperti suhu perkerasan dan jumlah musim per tahun, masing-masing perlu diperhitungkan dalam perhitungan modulus lapisan perkerasan dan lapisan tanah dasar (subgrade).

Program Perhitungan Balik

Menurut Irwin (2002), proses perhitungan balik telah dikembangkan secara intensif dan berkelanjutan di Eropa dan Amerika Serikat. Beberapa kontribusi penting dalam menentukan modulus elastisitas perkerasan jalan yang disumbangkan oleh para peneliti pada periode awal pengembangan proses perhitungan balik ini, bisa dilihat melalui beberapa metode yang dikembangkan oleh peneliti-peneliti terdahulu seperti solusi nomografis untuk pemodelan struktur sistem dua lapisan yang dipublikasikan oleh Swift (1973) dan Scrivner dkk (1973) serta dua makalah penting yang memuat penyelesaian analisis nilai modulus elastisitas menggunakan komputer (computer-based solution) yang dipublikasikan oleh Irwin (1977) dan Ulidtz (1977).

Pada dasarnya, perhitungan balik dapat dilakukan secara manual dengan salah satu program komputer yang menggunakan teori lapisan elastis. Akan tetapi, proses ini tidak praktis dan memakan waktu yang sangat lama. Oleh karena itu, banyak peneliti mengembangkan beberapa program komputer untuk melakukan proses perhitungan balik, diantaranya adalah:

• ELMOD (Dynatest)
• MICHBACK (Michigan University)
• BAKFAA (Federal Aviation Administration, AS)
• EVERCALC (Washington State DOT)
• MODCOMP (Cornell University)
• MODULUS (Texas A&M University)
• PADAL (University of Nottingham)
• WESDEF (U.S. Army, Waterways Experiment Station)

Bersambung …