Prototype perancangan geometri lengkung pada interchange konektivitas jalan tol

Full text

BFI
-
JIFPA Vol.
1
2
No.
2
,
J
uli
20
2
1
|
33
–
39
Email:
bfi@mpfis.uad.ac.id
BERKALA FISIKA INDONESIA
Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplikasinya
http://journal.uad.ac.id/index.php/BFI/index
2085-0409 (Print) │2550-0465 (online)
Prototype perancangan geometri lengkung pada interchange
konektivitas jalan tol
Ety Dwiastuti
1
*, Moh. Toifur
2
1,2
Magister Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Ahmad Dahlan, Indonesia
Email: etydwiastuti@gmail.com*
* Penulis korespondensi
Informasi artikel
ABSTRA
K
Sejarah artikel:
Dikirim
Revisi
Diterima
16/03/21
11/04/21
14/04/21
Perancangan geometri jalan terutama dimaksudkan untuk menjaga keselamatan dan
kenyamanan pengguna jalan. Interchange (simpang susun) jalan tol biasanya berupa
tikungan dengan kemiringan tertentu yang dirancang agar pengemudi merasa nyaman dan
aman saat kendaraan yang dikemudikannya bergerak melintas dengan kecepatan rata-rata
aman. Penelitian ini mensimulasikan parameter-parameter koefisien gesek melintang antara
permukaan jalan dengan ban (µs), kemiringan melintang (tan

), kecepatan rencana (v), jari-
jari tikungan (R) dan derajat kelengkungan tikungan (δ) menggunakan software Excel. Pada
koefisien gesekan melintang (µs) tetap, kendaraan yang bergerak makin cepat di sebuah
tikungan memerlukan jari-jari tikungan (R) yang besar. Agar kendaraan tidak slip keluar dari
jalur maka jalan dibuat semakin miring. Kemiringan jalan menahan kekuatan gaya sentrifugal
yang menyebabkan kendaraan slip.
This is an open access article under the CC–BY-SA license
Kata kunci:
Perancangan geometri
lengkung
Interchange
Simulasi
ABSTRACT
Keywords:
Curved Geometry Design
Interchange
Simulation
Curved geometry design
prototype at toll road connectivity
interchange
.
The road
geometry design is primarily intended to maintain the safety and comfort of road users. Toll
road interchanges are usually in the form of bends with a particular slope designed to make
drivers feel comfortable and safe when their driving moves across at a safe average speed.
This study simulates the parameters of the transverse friction coefficient between the road
surface and the tire (µs), the transverse slope (tan), the design speed (v), the radius of bend
(R) and the degree of angle (δ) using Excel software. At a fixed transverse coefficient of
friction (µs), a vehicle that is moving faster at a turn requires a large radius of the curve (R).
So that the vehicle does not slip out of the lane, the road is made more tilted. The slope of
the road withstands the centrifugal force that causes the vehicle to slip.
How to Cite:
Dwiastuti, E., & Toifur, M. (2021). Prototype perancangan geometri lengkung pada interchange
konektivitas jalan tol. Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplikasinya,
12(2), 33–39.

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
34
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol.
1
2
No.
2
,
J
uli
20
2
1
|
33
–
39
p
-
ISSN
2085
-
0409
e
-
ISSN
2550
-
0465
Pendahuluan
Interchange (simpang susun) adalah persimpangan jalan yang tidak sebidang di mana mobilalat
transportasi umum dapat lewat dari satu jalur ke jalur lainnya tanpa berhenti (Bryniarska & Zakowska,
2017). Interchange biasanya berupa tikungan yang dirancang agar pengemudi merasa nyaman dan
aman pada saat kendaraan yang dikemudikannya bergerak melewati tikungan dengan kecepatan rata-
rata aman. Dengan adanya interchange akan mempersingkat waktu tempuh kendaraan dari satu daerah
ke daerah lain yang terhubung jalan tol (Lucietti et al., 2016). Interchange mengotimalkan konektivitas
jalan tol.
Menurut Permen PU No. 19/PRT/M/2011, kecepatan terendah yang diizinkan di jalan tol
Indonesia adalah 60 km/jam. Batas kecepatan maksimum 80 km/jam untuk tol dalam kota dan 120
km/jam untuk tol luar kota. Batas kecepatan ini ditetapkan dengan pertimbangan ketika terjadi
pengereman mendadak masih ada waktu untuk mengambil tindakan. The American Association of State
Highway and Transportation Officials (AASHTO) menetapkan standar keamanan waktu tanggap seorang
pengemudi sebesar 2,5 detik sebelum mengambil tindakan (McGee, 1983).
Geometris jalan adalah konstruksi jalan raya yang mencirikan bentuk atau ukuran jalan raya,
termasuk penampang, ruas memanjang, dan ciri-ciri lain dari bentuk fisik jalan (Bethary et al., 2016;
Kaharu et al., 2020). Perancangan geometri jalan, antara lain meliputi parameter kecepatan rencana dan
gaya-gaya yang bekerja. Kecepatan rencana adalah kecepatan kendaraan yang menopang desain
teknologi geometri jalan dan memungkinkan mobil melaju dengan aman dan nyaman (Bethary et al.,
2016; Subkhan, 2019). Ini adalah kecepatan maksimum yang dapat dicapai mobil saat melakukan
perjalanan tanpa penundaan dan dengan aman. Dengan anggapan tersebut dapat dianalisis gaya-gaya
yang bekerja pada kendaraan saat bergerak di tikungan jalan yang memiliki kemiringan.
Salah satu penyebab terjadinya kecelakaan di jalan raya adalah ketidaktepatan perancangan
geometri jalan (Adnan et al., 2020; Arbaiyah et al., 2013; Intini et al., 2019; Ng & Sayed, 2004). Biasanya
sebelum melalui sebuah tikungan terdapat peringatan bagi pengemudi untuk mengendarai kendaraan
pada kecepatan rata-rata aman. Pengemudi yang mengendarai kendaraan pada kecepatan rata-rata
aman tidak akan mengalami slip yang disebabkan oleh efek gaya sentrifugal pada saat melalui sebuah
tikungan (Erga Rahmada Fauzan et al., 2013).
Sumarsono, dkk. (2010) telah meneliti pengaruh alinyemen horizontal (horizontal alignment)
dalam desain geometri jalan raya terhadap terjadinya kecelakaan lalu lintas di tikungan. Hasil penelitian
menunjukkan tingkat kecelakaan akan turun jika radius tikungan lebih besar dari rata-rata radius
tikungan jalan yang diamati. Dalam perancangan geometri jalan, alinyemen horizontal antara lain
meliputi gaya sentrifugal dan bentuk tikungan.
Menurut standar Indonesia, derajat kelengkungan (dalam satuan o) adalah besaran sudut
lengkung yang menghasilkan busur sepanjang 25 meter. Dalam perancangan, semakin besar nilai R

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
p
-
ISSN
2085
-
0409
e-ISSN 2550-0465
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol. 12 No. 2, Juli 2021 | 33 – 39
35
maka nilai δ semakin kecil, bentuk tikungan cenderung tumpul. Sebaliknya, jika nilai R menurun maka
nilai δ bertambah, bentuk tikungan menjadi lebih tajam (Suwardo et al., 2018).
Mobil yang melewati tikungan akan mengalami gaya sentrifugal. Apabila gaya-gaya penahannya
lebih kecil dari pada gaya sentrifugal maka mobil dapat mengalami slip. Kajian gaya sentrifugal pada
mobil yang bergerak menikung memberikan informasi adanya hubungan antara ukuran jari-jari
tikungan (R) dengan parameter-parameter kecepatan rencana (v), kemiringan melintang jalan (e), dan
koefisien gesek melintang permukaan jalan dengan ban (f). Selain itu akan diperoleh ukuran derajat
lengkung tikungan (δ), yaitu besarnya sudut yang menghasilkan panjang busur 25 meter sebagai acuan
dalam perancangan geometri jalan (Sinaga et al., 2019).
Metode
Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen yang dikerjakan secara komputasi.
Dari persamaan (1) dan (2) dapat ditentukan variabel penelitian ini yaitu kecepatan rencana (v) sebagai
nilai yang ditetapkan terlebih dahulu (variabel kontrol), kemiringan melintang jalan (tan

) dan koefisien
gesekan melintang (µ
s
) sebagai nilai yang diubah-ubah (variabel bebas), serta jari-jari tikungan (R)
sebagai nilai yang dicari (variabel terikat). Setelah R diperoleh dapat dihitung nilai derajat kelengkungan
(δ).
 
2
127 tan
s
v
R
 

(1)
 
2
127 tan
s
v
R
 

(2)
Data disimulasikan dengan Excel dengan cara koefisien gesekan melintang (µ
s
) dibuat tetap,
kemudian menentukan kemiringan melintang jalan (tan

), memvariasi nilai kecepatan rencana (v), untuk
memperoleh nilai jari-jari tikungan (R) dan derajat kelengkungan (δ). Selanjutnya, koefisien gesekan
melintang (µ
s
) dibuat tetap berdasarkan hasil penelitian TEH (1992) dalam (Suwardo et al., 2018) yang
disajikan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Koefisien gesekan melintang maksimum.

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
36
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol. 12 No. 2, Juli 2021 | 33 – 39
p
-
ISSN
2085
-
0409
e-ISSN 2550-0465
Pada penelitian ini, digunakan µ
s
=0,15. Kemiringan melintang jalan (tan

) berdasarkan data Bina
Marga, 1997 pada rentang tan

= 0,08-0,1. Dalam simulasi digunakan 0-0,1, dimana 0 berarti jalan datar,
sementara 0,1 adalah kemiringan melintang maksimum. Kecepatan rencana ditetapkan dari sumber
data perancangan geometri jalan Permen PU No. 19/PRT/M/2011 dan Standar BM No. 007/BM/2009,
seperti pada Tabel 1. Sedangkan Tabel 2 merupakan kecepatan rencana minimal jalan bebas hambatan.
Tabel 1. Kecepatan rencana jalan bebas hambatan.
Fungsi jalan
Kecepatan rencana, km/jam
Datar
Perbukitan
Pegunungan
Jaringan jalan primer
80
-
120
70
-
110
60
-
100
Jaringan jalan
sekunder
80
-
120
*Sumber: Permen PU No. 19/PRT/M/2011
Tabel 2. Kecepatan rencana minimal jalan bebas hambatan.
Medan jalan
Kecepatan rencana minimal, km/jam
Antar kota
Perkotaan
Datar
120
80
-
100
Perbukitan
100
80
Pegunungan
80
60
*Sumber: Standar BM No. 007/BM/2009
Berdasarkan data tersebut, kecepatan rencana yang dipakai pada penelitian ini sebesar 60-120
km/jam. Hasil analisis kuantitatif menggunakan simulasi Excel. Dari penggambaran grafik dapat
dilakukan analisis kualitatif untuk mengetahui pola perancangan geometri lengkung jalan.
Hasil dan Pembahasan
Hasil simulasi gerak kendaraan pada kecepatan rencana minimum ditampilkan dalam Gambar 2
dan 3.
Gambar 2. Grafik simulasi gerak kendaraan yang menikung dengan kecepatan minimum; hubungan R, v, tan

,
pada µ
s
tetap.

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
p
-
ISSN
2085
-
0409
e-ISSN 2550-0465
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol. 12 No. 2, Juli 2021 | 33 – 39
37
Gambar 3. Grafik simulasi gerak kendaraan yang menikung dengan kecepatan minimum; hubungan R dan δ.
Pendekatan dalam perancangan geometri lengkung jalan dengan menganggap hasil kali
koefisien gesekan melintang (µ
s
) dan kemiringan melintang (tan

) kecil sehingga nilai (1+µ
s
.tan

) dapat
diabaikan, memberikan nilai jari-jari tikungan (R) dan derajat kelengkungan (δ) negatif yang
diperlihatkan Gambar 2 dan 3, sehingga menjadi imajiner.
Hasil simulasi gerak kendaraan pada kecepatan rencana maksimum ditampilkan pada Gambar 4
dan 5.
Gambar 4. Grafik simulasi gerak kendaraan yang menikung dengan kecepatan maksimum; hubungan R, v, tan

,
pada µ
s
tetap.
Gambar 4 menunjukkan bahwa pada koefisien gesekan melintang (µ
s
) tetap, kendaraan yang
bergerak makin cepat di sebuah tikungan memerlukan jari-jari tikungan (R) yang besar. Agar kendaraan
tidak slip keluar dari jalur maka jalan dibuat semakin miring. Kemiringan jalan menahan kekuatan gaya
sentrifugal yang menyebabkan kendaraan slip. Berdasarkan data simulasi, pada kecepatan terendah v

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
38
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol. 12 No. 2, Juli 2021 | 33 – 39
p
-
ISSN
2085
-
0409
e-ISSN 2550-0465
= 60 km/jam dan kemiringan melintang tan

= 0 (jalan datar) diperoleh jari-jari tikungan R = 188,98 m.
Pada kecepatan tertinggi v = 120 km/jam dan kemiringan melintang tan

= 0 jari-jari tikungan sebesar
R = 755,91 m. Jika jalan makin miring dimana tan

= 0,1 maka pada kecepatan terendah akan didapat
R = 113,39 m dan R = 453,54 m di kecepatan tertinggi. Data ini memperlihatkan kemiringan jalan
merupakan faktor penting dalam perancangan geometri lengkung yang berfungsi menjaga
keselamatan kendaraan saat bergerak dengan kecepatan tinggi di sebuah tikungan.
Gambar 5. Grafik simulasi gerak kendaraan yang menikung dengan kecepatan maksimum; hubungan R dan δ.
Gambar 5 memperlihatkan hubungan jari-jari tikungan (R) dan derajat kelengkungan (δ), di mana
R yang panjang untuk δ yang kecil. Dalam penerapan praktis, interchange yang dapat dilewati
kendaraan dengan kecepatan tinggi (120 km/jam) berada di tol luar kota. Kendaraan yang melewati tol
dalam kota biasanya bergerak dengan kecepatan rata-rata aman 60-80 km/jam ketika melalui
interchange.
Kecepatan minimum hampir tidak menjadi perhatian dalam perancangan geometri lengkung
jalan tol. Hal ini sesuai dengan tujuan dibangunnya jalan tol atau jalan bebas hambatan adalah untuk
mempersingkat waktu perjalanan kendaraan dari satu daerah ke daerah lain.
Simpulan
Simulasi gerak kendaraan pada kecepatan minimum dengan asumsi adanya pengaruh gaya
sentripetal (menuju pusat tikungan) dan gaya gesek ban dengan permukaan jalan (berarah keluar
menjauhi pusat tikungan) memberikan hasil yang imajiner. Simulasi gerak kendaraan pada kecepatan
maksimum dengan asumsi adanya pengaruh gaya sentrifugal (menjauhi pusat tikungan) dan gaya gesek
ban dengan permukaan jalan (mendekati pusat tikungan) memberikan hasil yang nyata dan digunakan
dalam perancangan geometri lengkung jalan. Pada koefisien gesekan melintang (µ
s
) tetap, kendaraan
yang bergerak makin cepat di sebuah tikungan memerlukan jari-jari tikungan (R) yang besar. Agar

Dwiastuti, dkk | Protot
y
pe perancangan geometri lengkung pada . . .
p
-
ISSN
2085
-
0409
e
-
ISSN 2550
-
0465
Berkala Fisika Indonesia : Jurnal Ilmiah Fisika, Pembelajaran dan Aplik
a
sinya
Vol. 12 No. 2, Juli 2021 |
33
–
39
39
kendaraan tidak slip keluar dari jalur maka jalan dibuat semakin miring. Kemiringan jalan menahan
kekuatan gaya sentrifugal yang dapat menyebabkan kendaraan mengalami slip.
Referensi
Adnan, N. R. N., Pranoto, & Rahardjo, B. (2020). Analisis kondisi geometrik jalan terhadap potensi terjadinya
kecelakaan lalu lintas. Jurnal Bangunan, 25(1), 21–32.
Arbaiyah, Lumba, P., & Fahmi, K. (2013). Analisis geometrik tikungan Padangluhong pasir pengaraian. Jurnal
Mahasiswa Teknik UPP, 1(1), 1–6.
Bethary, R. T., Pradana, M. F., & Indinar, M. B. (2016). Perencanaan geometrik jalan alternatif Palima-Curug (Studi
kasus: Kota Serang). Jurnal Fondasii, 5(2), 12–21.
Bryniarska, Z., & Zakowska, L. (2017). Multi-criteria evaluation of public transport interchanges. Transportation
Research Procedia, 24, 25–32. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2017.05.063
Erga Rahmada Fauzan, Thoriq, Y. A., Arifi, M. Z., & Wicaksono, A. (2013). Kajian geometrik jalan raya pada bundaran
arteri baru Porong Sidoarjo. Jurnal Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, 1(2), 1175–1190.
Intini, P., Berloco, N., Colonna, P., Ottersland Granås, S., & Olaussen Ryeng, E. (2019). Influence of Road Geometric
Design Consistency on Familiar and Unfamiliar Drivers’ Performances: Crash-Based Analysis. Transportation
Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2673(10), 489–500.
Kaharu, F., Lalamentik, L. G. J., & Manoppo, M. R. E. (2020). Evaluasi geometrik jalan pada ruas jalan trans sulawesi
Manado-Gorontalo di desa Botumoputi sepanjang 3 km. Jurnal Sipil Statik, 8(3), 353–360.
Lucietti, L., Hoogendoorn, C., & Cré, I. (2016). New Tools and Strategies for Design and Operation of Urban Transport
Interchanges. Transportation Research Procedia, 14, 1240–1249.
McGee, K. G. H. and H. W. (1983). Driver perception-reaction time: Are revisions to current specification values in
order? (No. HS-036 165).
Ng, J. C. ., & Sayed, T. (2004). Effect of geometric design consistency on road safety. Canadian Journal of Civil
Engineering, 31(2), 218–227.
Sinaga, L., Sendow, T. K., & Waani, J. E. (2019). Evaluasi Geometrik Jalan Berdasarkan Standar Perencanaan Bina
Marga. Jurnal Sipil Statik, 7(7).
Subkhan, M. F. (2019). Evaluasi Dan Perencanaan Ulang Desain Geometrik Jalan Berdasarkan Standart Bina Marga
Pada Ruas Jalan Dadaprejo Kota Batu. PROKONS: Jurnal Teknik Sipil, 12(2), 79–84.
Sumarsono, A., Pramesti, F. P., & Sarwono, D. (2010). Model Kecelakaan Lalulintas di Tikungan karena Pengaruh
Konsistensi Alinyemen Horisontal dalam Desain Geometri Jalan Raya. Media Teknik Sipil, 10(2), 85–92.
Suwardo, Haryanto, I., & Devi. (2018). Perancangan geometrik jalan : standar dan dasar-dasar perancangan (Cetakan
ke). Gadjah Mada University Press, 2018.