PEMINDAHAN TANAH MEKANIS

ary-11

PEMINDAHAN TANAH MEKANIS

Pekerjaan Sipil Tenaga Kerja

Alat Mekanis (Mesin)

Yang dimaksud alat mekanis adalah semua peralatan yg dijalankan dengan tenaga mesin, untuk pelaksanaan pekerjaan lapangan, yang meliputi kegiatan-kegiatan sebagai berikut:

Pekerjaan Tanah

Pekerjaan Batu

Pekerjaan Beton

Pekerjaan penunjang pekerjaan pokok

Pekerjaan tanah merupakan kegiatan penting terutama dalam pembangunan jalan raya, lapangan terbang, dan irigasi.

PEKERJAAN TANAH MELIPUTI

a. Pekerjaan pemotongan tanah (Cutting ).

Yaitu pekerjaan untuk mengurangi ketinggian tanah sampai ketinggian yang direncana-kan.

b. Pekerjaan pemuatan (Loading)

Yaitu usaha memuat hasil pemotongan ke dalam alat pengangkut

c. Pekerjaan pengangkutan (Hauling)

Yaitu usaha memindahkan tanah ke tempat lain

d. Penebaran tanah (Spreading)

Yaitu usaha penebaran tanah untuk mendapatkan permukaan yang rata

e. Pembersihan permukaan (Stripping)

Yaitu pemotongan bagian atas permukaan tanah agar bersih dari rumput maupun ta-nah yang kurang baik.

f. Pemadatan tanah (Compacting)

Yaitu usaha untuk memadatkan tanah agar didapatkan daya dukung tanah yang disya-ratkan.

g. Pembasahan (Watering)

Yaitu usaha membasahi tanah sebelum dipadatkan agar pada pelaksanaan pemadatan diperoleh kepadatan yang maksimum dalam waktu yang singkat.

h. Galian tanah (Excavating)

Yaitu usaha membuat lubang atau saluran yang lebih rendah dari permulcaan tanah di mana alat tersebut berdiri.

Dalam pelaksanaan pekerjaan tersebut perlu didukung disiplin ilmu yang lain: Geologi, Geodesi, Geoteknik, dll

Perlu fasilitas pendukung untuk mobilisasi

SIFAT-SIFAT TANAH

Beberapa sifat-sifat tanah sehubungan dengan pekerjaan pemindahan, penggusuran dan pemampatan perlu diketahui. karena tanah yang dikerjakan akan mengalami perubahan dalam volume dan kepampatannya Oleh karena itu dalam menyatakan jumlah volumenya perlu dinyatakan keadaan tanah yang dimaksud.

Keadaan tanah yang mempengaruhi volume tanah yang kita jumpai dalam pekerjaan-pekerjaan tanah antara lain :

a. Keadaan asli/alam (bank)

Keadaan tanah yang dijumpai sebelum tanah tersebut terusik, atau dalam keadaan bank atau alam, ukurannya dinyatakan dalam bank measure (BM) Keadaan yang demikian ini meliputi juga keadaan sejumlah tanah yang akan dikerjakan.

b. Keadaan lepas (loose)

Yaitu keadaan tanah setelah mengalami gangguan, baik yang berupa kegiatan pemotongan, penggalian dan lain-lainnya. Ukuran tanah dalam keadaan lepas ini biasanya dinyatakan dalam % BM (BM + swell), jadi volume tanah loose akan lebih besar dibanding volume tanah alam pada berat tanah yang sama.

c. Keadaan padat (compact)

keadaan tanah setelah diberikan usaha-usaha pemampatan dengan bermacam cara baik dengan alat maupun dengan tenaga manusia. Besamya ukuran tanah dalam keadaan pampat (compacted) ini, jika dibandingkan dengan BM. sangat tergantung dari usaha pemampatan yang diberikan, jadi mungkin dapat lebih besar atau mungkin dapat lebih kecil

Deskripsi Tanah Berdasarkan Ukuran Butir Beserta Berat Volume Dalam Keadaan Asli (Bank)Nama UmumDiameter Butir

(mm)Berat Volume Asli

(t/m3)

Kerikil (gravel)

pecah

bulat2.0-50.001.70-1.80

1.80-1.90

Pasir (sand)

kering

sedang

basah0.05-2.01.40-1.50

1.6-1.75

1.80-1.90

Lempung dan lanau (clay dan silt)

kering

basah0.001-0.051.60-1.80

1.90-2.1

Batu pecah50 lebih1.55-1.65

Tanah

kering

basahcampuran1.50-1.60

1.60-1.70

Perbandingan Volume Dalam Berbagai Keadaan Untuk Bermacam-Macam Tanah

Nama Umum

kerikil (gravel)

pasir (sand)

lempung dan lanau

batu pecah

tanah1.05-1.25

1.10-1.30

1.15-1.35

1.65-1.75

1.20-1.300.80-1.00

0.80-1.00

0.80-1.00

1.25-1.35

0.85-0.95

Bertambahnya volume tanah dari bank menjadi loose disebut dengan swell yang dinyatakan dalam %, dan dihitung dengan:

Keterangan:Sw: % swell

B : berat tanah dalam keadaan bank (alam)

L : berat tanah dalam keadaan loose (lepas)

Berkurangnya volume tanah dan keadaan bank menjadi pampat disebut dengan shrinkage atau susut, yang dinyatakan dalam %, dan dihitung dengan rumus:

Keterangan: Sh: % shrinkage atau susut

B: berat tanah dalam keadaan bank (alam)

C: berat tanah dalam keadaan compacted (pampat)

Contoh:

Suatu tanah yang akan digunakan untuk penimbunan mempunyai nilai-nilai:

Berat tanah alam: 88 lbs/cu.ft

Berat tanah lepas: 74 lbs/cu.ft

Berat tanah dimampatkan: 110 lbs/cu.ft

Maka:

Disamping swell dan shrinkage, untuk menyatakan konversi keadaan tanah dapat juga digunakan load factor dan shrinkage factor

Daftar Load Factor dan Prosentase Swell dari berbagai macam bahan

Material% SwellLoad Factor (%)

Bauksit3375

Kaliche8255

Cinders5266

Karnotit, Bijih Uranium3574

Lempung:tanah liat asli2282

kering untuk digali2381

basah untuk digali2580

Lempung & Kerikil:kering4171

Basah1180

Batu bara:antrasit muda3574

antrasit tercuci3574

Bitumen muda3574

Bitumen tercuci3574

Batuan lapukan

75% batu 25% tanah biasa4370

50% batu 50% tanah biasa3375

25% batu 75% tanah biasa2580

Tanah:Kering padat2580

Basah2779

Lanau (Loam)2381

Batu granit Pecah6461

Kerikil:siap pakai1289

Kering1289

Kering 2 (6-51 mm)1289

Basah -2 (6-51 mm)1289

Pasir & Tanah liat:lepas2779

padat--

Gips dengan pecahan agak besar7557

dengan pecahan lebih kecil7557

Hematit, bijih besi1885

Batu kapur pecah6959

Magnetit, bijih besi1885

Pyrit, bijih besi1885

Pasir batu6760

Pasir:kering lepas1289

sedikit basah1289

Basah1289

Pasir & Kerikil:kering1289

Basah1091

Slag-pecah6760

Batu pecah6760

Takonit75-7257-58

Tanah permukaan (Top Soil)4370

Traprock pecah4967

Contoh:

Berapa kali harus diangkut oleh scraper dengan kapasitas 18 cu-yd, jika dibutuhkan tanah lempung berkerikil kering, sebanyak 8000 cu-yd (compacted) dengan shrinkage factor 0.80 ?

Jawab:

Diperlukan tanah =

Kemampuan scraper mengangkut tanah = 18 * 0.71 = 12.78 cu-yd (bank)

Jika digunakan 1 scraper maka diperlukan =

Faktor perubahan volume tanah untuk berbagai macam tanah

Tanah AsliKondisi TanahPerubahan Volume Tanah

AsliLepasPadat

PasirA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.90

1.051.11

1.00

1.170.95

0.80

1.00

Lempung kepasiranA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.80

1.111.25

1.00

1.590.90

0.72

1.00

LempungA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.70

1.111.25

1.00

1.590.90

0.63

1.00

Tanah berkerikilA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.85

0.931.18

1.00

1.091.08

0.91

1.00

KerikilA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.88

0.971.13

1.00

1.101.03

0.91

1.00

Kerikil padatA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.70

0.771.42

1.00

1.101.29

0.91

1.00

Batu kapur- pecah batuan lunakA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.61

0.821.65

1.00

1.351.22

0.74

1.00

Granit basalt dan batuan kerasA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.59

0.761.70

1.00

1.301.31

0.77

1.00

Batu pecahA. Keadaan asli

B. Keadaan lepas

C. Keadaan padat1.00

0.57

0.711.75

1.00

1.241.40

0.80

1.00

Angka-angka dalam tabel tersebut hanya sekedar untuk gambaran saja, karena angka pasti masih banyak dipengaruhi oleh fakor-faktor lain misalnya kadar air, gradasi, dll.

DASAR BEKERJANYA PERALATAN

Faktor yang Mempengaruhi Gerakan Peralatan

Ketinggian Tempat Kerja

Yang dimaksud dengan ketinggian di sini adalah lokasi/tempat bekerjanya alat terhadap permukaan air laut. Seperti kita ketahui bahwa mesin dari alat yang digunakan kebanyakan dari jenis internal combustion engines, yang bekerjanya atas dasar pembakaran campuran zat asam (oksigen) dari udara dengan bahan bakar. Untuk mendapatkan tenaga maksimal dalam pembakaran harus dipenuhi syarat-syarat perbandingan yang tepat antara bahan bakar dan oksigen. Apabila kerapatan udara berkurang, misalnya karena berada pada tempat yang lebih tinggi, maka jumlah oksigen per satuan volume dalam udara juga berkurang, sehingga mesin tidak dapat mencapai pembakaran yang sempurna.

Untuk mendapatkan pembakaran yang sempuma, tentu saja bahan bakar dikurangi, agar perbandingan oksigen dan bahan bakar memenuhi persyaratan, tetapi hal ini akan menyebabkan tenaga mesin berkurang. Dan pengertian ini, maka berkurangnya tenaga mesin sebanding dengan kerapatan udara, sehingga untuk pertimbangan praktis, dianggap bahwa berkurangnya tenaga mesin berbanding lurus dengan bertambahnya ketinggian tempat kerja.

Praktisnya dapat ditulis menjadi. berkurangnya tenaga mesin adalah sebesar 3% dari HP (Horse Power) seluruhnya untuk tiap penambahan 1000 feet di atas 3000 feet yang pertama, dari atas permukaan air laut. untuk/our cycle engines. Untuk two cycle engines berkurang sebesar 1% tiap penambahan ketinggian 1000 feet.

Contoh:

Sebuah traktor 100 HP (four cycle engines) bekerja pada ketinggian 10.000 feet dari permukaan air laut.

Tenaga mesin (di atas muka air laut)= 100 HP

Pengurangan =

= 21 HP

tenaga efektif = 100 - 21 = 79 HP

Sehingga untuk keperluan kerja traktor tersebut, hanya dihitung kemampuannya sebesar 79 HP atau bekerja efektif 79 % saja.

Pada akhir-akhir ini penggunaan alat super charger dapat mengurangi kehilangan tenaga akibat ketinggian tempat ini. Super charger bertujuan untuk menginjeksikan udara ke dalam silinder, sehingga sistem super charger ini dapat mempertinggi tenaga mesin hingga mencapai 125%.

Temperatur

Apabila suhu udara naik, udara mengembang, hal ini akan mengurangi kandungan oksigen per satuan volume udara, sehingga akan mengurangi tenaga mesin. Pengaruh berkurangnya tenaga pada mesin akibat temperatur ini adalah, tenaga mesin berkurang sebesar 1% untuk tiap suhu udara naik 10 F di atas temperatur standar 85F, atau tenaga mesin akan bertambah 1% bila suhu udara turun tiap 10 F di bawah temperatur standar 85 F.

Koefisien Traksi

Tenaga mesin alat hanya dapat dijadikan tenaga traksi yang maksimal apabila ada gesekan yang cukup antara pennukaan ban/roda dengan pennukaan tanah tempat alat tersebut bekerja. Apabila gesekan antara tanah dengan roda/ban kurang, maka tenaga berlebih yang dilimpahkan kepada roda hanya akan menyebabkan selip.

Koefisien traksi adalah besamya tenaga tank yang menyebabkan selip dibagi dengan berat kendaraan keseluruhan (untuk crawler/roda rantai) atau besamya tenaga tank yang menyebabkan selip dibagi dengan berat kendaraan yang terlimpah pada roda geraknya.

Contoh:

Sebuah alat dengan roda rantai (crawler), berat total alat 3000 kg. Dari hasil pengamatan. alat tersebut bekerja pada medan tertentu, roda mengalanu selip pada saat diberikan tenaga traksi sebesar 2.400 kg.

Jadi koefisien traksi =

Contoh:Sebuah loader berat total 10.000 kg, 60% berat kendaraan dilimpahkan pada roda gerak. Dari hasil pengamatan roda gerak selip pada pada tenaga tank sebesar 4.000 kg. Berat alat yang dilimpahkan apda roda gerak = 0.60 * 10.000 kg = 6.000 kg

Koefisien traksi =

Besarnya koefisien traksi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya untuk kendaraan dengan roda karet, kembangan ban, bentuk dan ukuran ban, keadaan permukaan tanah dan sebagainya sangat mempengaruhi besamya nilai koefisien traksi. Variasi-variasi ini tidak dapat diberikan secara pasti, tetapi dari percobaan-percobaan dapat dilberikan ancer-ancer seperti tabel berikut.

Jenis PermukaanBan KaretCrawler

Beton kering dan kasar

Tanah liat kering

Tanah liat basah

Pasir kering

Pasir basah

Kerikil lepas

Es/salju0.80-1.00

0.50-0.70

0.40-0.50

0.15-0.20

0.20-0.40

0.10-0.30

0.05-0.100.45

0.90

0.70

0.30

0.50

0.40

0.15

Contoh:

Sebuah traktor roda karet dengan dua roda gerak, berat total 18.000lbs bekerja pada tanah berpasir basah dengan koefisien traksi 0.3

Maka tenaga traksi yang dapat dimanfaatkan = 0.3 * 18.000 = 5.400lbs

Tahanan Gelinding (Rolling Resistance = RR)

Yaitu tenaga tarik yang diperlukan untuk menggerakkan tiap ton berat kendaraan termasuk muatannya di atas permukaan yang datar.

Untuk kendaraan beroda ban dipengaruhi oleh faktor-faktor:

a. Ukuran ban

b. Tekanan angin

c. Bentuk kembang dari permukaan ban

Untuk kendaraan beroda rantai biasanya tergantung dari sifat permukaan tanah

dimana:

RR: Rolling resitance

P: Gaya tarik (tegangan tali)

G: Berat kendaraan

Landai Permukaan

Jika sebuah kendaraan melalui jalan yang menanjak, tenaga traksi yang diperlukan oleh kendaraan akan naik pula, kira-kira akan sebanding dengan tanjakan jalan yang dilalui. Deniildan juga bila jalan tunm. tenaga yang diperiukan berkurang denfian nilai yang sama seperti jalan menanjak.

Landai jalan dinyatakan dalam persen (%), ialah perbandingan antara perubahan ketinggian per satuan panjang jalan. Penambahan dan pengurangan tenaga traksi akabat adanya tanjakan atau turunan dapat dikatakan berbanding lurus dengan % naik turunnya landai jalan tersebut. Meskipun keadaan sebenarnya tidak tepat demikian, namun secara praktis pernyataan tersebut dapat digunakan secara praktis, karena hasilnya tidak begitu jauh dengan kenyataan. Misalnya sebuah kendaraan dengan berat 1.000 kg melewati jalan naik dengan landai 5%, maka tambahan tenaga traksi yang diperiukan = 5% * 1.000 = 50 kg.

Secara mudah pengaruh landai (grade) ini adalah sebesar 10 kg atau 20 lbs per ton berat kendaraan setiap % grade. Dalam hitungan-hitungan kebutuhan tenaga traksi kita bedakan antara tanjakan dan turunan sebagai berikut:

a. Grade Resistance adalah tanjakan yang mengakibatkan bertambahnya tenaga traksi yang diperiukan.

b. Grade Assistance adalah turunan yang mengakibatkan berkurangnya tenaga traksi yang diperlukan.

Jadi Total Resistance = TR, adatah :

TR=RR+GR, atau TR=RR-GA

Keterangan:

TR = Total Resistance

RR = Rolling Resistance

GR = Grade Resistance (akibat tanjakan)

GA = Grade Assistance (akibat turunan)

Tenaga Roda (Rimpull)

Tenaga roda adalah tenaga gerak yang dapat disediakan mesin kepada roda-roda gerak suatu kendaraan yang dinyatakan dalam kilogram atau lbs. Jika secara rinci tidak disediakan oleh pabrik pembuat alat/kendaraan, tenaga roda ini dapat dihitung dengan rumus:

Contoh:

Sebuah traktor roda karet 160 HP. berjalan pada gigi ke 1 dengan kecepatan 3.6 mph, maka rimpull yang tersedia pada roda-roda maksimal:

Tenaga ini hanya dapat dimanfaatkan apabila cukup gesekan antara tanah dengan roda. Misalnya traktor tersebut pada gigi ke 4 dengan kecepatan 22,4 mph harus menarik muatan (total + berat traktor) sebesar 16 ton dan harus melalui tanjakan 5% dan RR = 50 lbs/ton, maka :

Akibat RR: 50 * 16 = 800 lbs

Akibat GR: 5*20*16= 1.600 lbs

Sehingga TR = RR + GR = 2.400 lbs

Disini Rimpull yang tersedia 2.160 lbs < 2.400 lbs (berat traktor + muatan yang harus ditarik), sehingga harus pindah gigi yang lebih rendah agar traktor dapat menarik.

Tanaga Tarik (Drawbar Pull = DBP)

Tenaga tersedia pada traktor/kendaraan yang dapat dihitung untuk menarik muatan disebut tenaga tank traktor (drawbar pull = DBP), ialah tenaga yang terdapat pada gantol (hook) di belakang traktor tersebut, yang dinyatakan dalam kilogram atau lbs.

Dari tenaga mesin secara keseluruhan setelah dikurangi untuk mengatasi gesekan-gesekan mekanisme traktor, untuk tenaga menggerakkan kendaraannya sendiri dan lain-lain pengaruh yang mengurangi daya guna mesin. maka sisanya dihitung sebagai DBP.

DBP ini besamya tergantung juga dari kecepatan gerak kendaraan (gear selection), untuk masing-masing gigi dinyatakan masing-masing DBP nya untuk kecepatan maksimal pada gigi tersebut, pada putaran mesin tertentu (rated RPM). Sebagai contoh dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Biasanya dalam daftar spesifikasi yang diberikan oleh masing-masing pabrik telah diperhitungkan besamya rolling resistance sebesar 110 lbs/ton berat traktor. Jika dalam kenyataannya nilai RR tersebut lebih kecil atau lebih besar, maka dapat dilakukan penyesuaian nilai DBP nya.

Gigi keKecepatanDBP (lbs)

1

2

3

4

51.56

2.20

3.04

3.88

5.309.909

6.872

4.752

3.626

2.419

Contoh:

Sebuah traktor berat 15 ton mempunyai DBP = 5.684 lbs, diperhitungkan pada nilai RRF = 110 lbs/ton. Jika traktor bekerja pada jalan dengan RRF =180 lbs/ton, maka :

DBP pada RRF 110 lbs/ton= 5.684 lbs

reduksi DBP = (180-110) * 15= 1.050 lbs

Jadi DBP efektif tinggal = 4.634 lbs

Kemampuan Mendaki Tanjakan (Gradability)

Kemampuan mendaki tanjakan ini adalah landai maksimal yang dapat ditempuh oleh sebuah traktor atau kendaraan yang dinyatakan dalam % landai. Kemampuan ini berbeda pada masing-masing keadaan traktor/kendaraan yang kosong atau yang isi muatan atau dalam keadaan menarik muatan atau kecepatan pada gigi yang dipilih dsb.

Gerakan maju traktor sebagai alat penarik (prime mover) dibatasi oleh :

a. daya tarik (DBP atau rimpull) yang disediakan oleh mesin,

b. rolling resistance pada permukaan jalan,

c. berat total dengan muatan. dan

d. landai permukaan jalan yang dilalui.

Untuk crawler traktor kemampuan mendaki dihitung berdasarkan sisa DBP yang masih. setelah dari DBP seluruhnya dikurangi dengan DBP yang dibutuhkan untuk menanggulangi rolling resistance.

Contoh:

Sebuah traktor menarik scraper dengan ketentuan sebagai berikut. Traktor 180 HP, berat 20 ton scraper dengan muatan penuh berat 36 ton. DBP traktor pada gigi ke 3 sebesar 9.200 kg, rolling resistance (RR) traktor 80 kg/ton, RR traktor yang diperhitungkan oleh pabrik 50 kg/ton, RR scraper 100 kg/ton, efisiensi 85%.

Hitungan:

RR tambahan untuk traktor (80 - 50) = 30 kg/ton

RR traktor= 20 * 30= 600 kg

RR scraper= 36 * 100= 3.600 kg

Total RR = 4.200 kg

Maksimal DBP yang dihitung = 85% * 9.200= 7 820 kg

Untuk mengatasi RR= 4.200 kg

DBP yang tersedia= 3.620 kg

Berat traktor + scraper = 20 + 36 = 56 ton

Diperlukan DBP tambahan 10 kg/ton untuk tiap landai 10%, jadi untuk traktor + scraper = 10 * 56 = 560 kg untuk tiap 1% landai naik.

Jadi kemampuan mendaki traktor menarik scraper =

Contoh:

Traktor roda karet 120 HP berat total 12 ton. distribusi beban pada roda gerak 60%, koefisien traksi 0.5. Traktor menarik scraper dengan muatan penuh 25 ton. DBP traktor pada gigi ke 2 sebesar 4 500 kg. RR traktor 60 kg/ton, RR yang diperhitungkan pabrik 50 kg/ton, RR scraper 70 kg/ton. Efisiensi mesin 85 %.

Hitungan:Tambahan RR traktor = (60 - 50) * 12 = 120 kg

RR scraper = 70 * 25 = 1.750 kg

RR total= 1.870 kg

Kontrol traksi pada roda gerak:

Beban pada roda gerak = 60% * 12.000 = 7.200 kg

Tenaga traksi sebelum teriadi slip = 0.5 * 7.200= 3.600 kg

Maksimal DBP traktor dihitung = 85% * 4 500 = 3 825 kg > 3.600 kg , jadi traktor sudah slipTenaga yang dapat dimanfaatkan= 3 600 kg

Untuk menanggulangi RR

= 1.870 kg

DBP tersisa

= 1.730 kg

Berat traktor + scraper = 12 + 25= 37 ton

Tiap % landai perlu tenaga = 10 * 37= 370 kg

Jadi kemampuan mendaki traktor =

_1093246829.unknown

_1093259034.unknown

_1093319744.unknown

_1093406482.unknown

_1093261889.unknown

_1093263708.doc

40%

(4.8 ton)

60%

(7.2 ton)

25 ton

_1093264190.unknown

_1093259922.unknown

_1093258293.unknown

_1093258878.unknown

_1093246942.unknown

_1093234701.unknown

_1093236147.unknown

_1093238456.unknown

_1093240879.unknown

_1093235931.unknown

_1093233976.doc

Bank

Loose

Compact

_1093234512.unknown

_1093233773.unknown

_1093233866.unknown

_1093155565.unknown

_1093177856.doc

G

P