PERKULIAHAN V TIK : Mahasiswa dapat mengetahui karakteristik dan sifat fisik tanah/material yang berkaitan dengan produksi alat berat. Pokok Bahasan : Sifat fisik tanah/material Deskripsi Singkat Mata Kuliah : Akan dibahas jenis dan fungsi alat berat, perhitungan kapasitas dan biaya

peralatan serta manajemen peralatan untuk pekerjaan konstruksi.

I. Bahan Bacaan 1. Anonim : Tim Penyusun, Pemindahan Tanah Mekanik, Bagian Penerbit

Institut Teknologi Nasional Malang, 1998 2. Anonim: Data Peralatan di Lingkungan Departemen Pekerjaan Umum,

Penerbit BP PU 3. Partanto Prodjosumarto, Ir. Diktat Pemindahan Tanah Mekanis, Jurusan

Teknik Pertambangan ITB Bandung 1993 4. Rochmanhadi, Ir. Alat Berat dan Penggunaannya, penerbit Badan

Penerbit PU 5. Rochmanhadi, Ir. Perhitungan Biaya Pelaksanaan Pekerjaan Dengan

Menggunakan Alat Berat, penerbit Badan Penerbit PU, 1994 6. Susy Fatena Rostiyanti, Ir.M.Sc. Alat Berat untuk Proyek Konstruksi,

penerbit Rineka Cipta, Jakarta, 2002.

II. Pertanyaan Kunci/Tugas

1. Jelaskan karakteristik masing-masing tanah/material berdasarkan

ukuran butirannya.

2. Jelaskan sifat-sifat fisik dari tanah/material yang dapat mempengaruhi

produksi alat berat. III. Tugas :

Kerjakan soal-soal uji kompetensi dan tugas kelompok pada bagian akhir

bab III dan jawaban dikumpul sebelum perkuliahan berikutnya.

III - 0

BAB III

SIFAT FISIK TANAH DAN MATERIAL

A. PENDAHULUAN

Prasyarat :

Lulus Semester II Jurusan Teknik Sipil Politeknik

Standar Kompetensi :

Mampu menjelaskan karakteristik dan sifat-sifat fisik tanah/material yang

berkaitan dengan produksi alat berat.

Kompetensi Dasar :

1. Mampu menjelaskan karakteristik tanah berdasarkan butirannya

2. Mampu menjelaskan sifat-sifat fisik tanah yang dapat mempengaruhi

produksi alat berat.

B. PENYAJIAN

I. PENDAHULUAN

Tanah dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis menurut ukuran

butirnya, sifat-sifat fisik yang dimiliki atau perilakunya apabila terjadi

perubahan kelembaban. Dalam pekerjaan yang menggunakan alat berat

(pekerjaan tanah) pengetahuan tentang jenis-jenis tanah ini perlu diketahui,

karena tiap jenis tanah memiliki sifat yang berbeda yang akan berpengaruh

besar terutama terhadap pemilihan jenis alat yang akan digunakan dan

taksiran produktivitasnya, perhitungan volume pekerajaan, dan kemampuan

III - 1

kerja alat pada kondisi material yang ada. Sifat-sifat tanah yang dimaksud

adalah sifat kembang susut, berat, bentuk, kekerasan dan daya dukung

tanah.

Pembagian klasifikasi yang digunakan saat ini umumnya dibedakan

atas ukuran dan sifat plastisnya, seperti klasifikasi yang dilakukan pada

system Unifiad dan klasifikasi AASHTO. Dalam pekerjaan pemindahan

tanah, perencana/pelaksana perlu memperhatikan lima jenis tanah, yaitu :

kerikil, pasir, Lumpur, lempung, bahan organic dan gabungan jenis ini.

Masing-masing mempunyai karakteristik sebagai berikut (Peurifoy, 1985) :

a. Kerikil (gravel) adalah bahan seperti batuan yang berukuran lebih besar

dari 0,6 mm dan lebih kecil dari 25,4 mm. Bahan yang berukuran lebih

besar dari 25,4 mm biasanya disebut batu.

b. Pasir (Sand) adalah batuan yang hancur, yang memiliki ukuran butiran

yang bervariasi dari yang berukuran 0,05 mm sampai yang sebesar

kerikil. Pasir dapat digolongkan sebagai pasir halus dan pasir kasar

trgantung dari ukuran butirannya. Pasir merupakan bahan lepas, dan

tidak kohesif, sehingga kekuatannya tidak dipengaruhi kadar

kelembabannya.

c. Lanau (Silt) adalah pasir yang sangat halus yang berukuran antara 0,005

mm sampai 0,05 mm. Lanau merupakan bahan yang tidak kohesif dan

kekuatannya sangat kecil. Bahan ini sangat sukar untuk dipadatkan.

d. Lempung (Clay) adalh bahan yang kohesif yang berukuran mikroskopik,

yaitu kurang dari 0,005 mm. Kohesi antara butir-butir memiliki kekuatan

yang besar pada saat lempung kering. Lempung terutama yang memiliki

III - 2

Indeks Plastisitas > 35 memiliki kembang susut yang cukup besar yang

diakibatkan perubahan kelembabannya. Lempung akan memiliki

tambahan kekuatan yang sangat besar apabila digabung dengan tanah

berbutir.

e. Bahan organic (organic) yaitu bahan yang berasal dari bahan tumbuh-

tumbuhan yang telah lapuk dan hancur. Bahan-bahan ini memiliki daya

dukung yang kecil atau tidak sama sekali sehingga harus dihilangkan,

diganti atau diperbaiki jika tanah akan digunakan untuk keperluan

konstruksi.

Dalam keadaan yang asli sangat jarang dijumpai tanah dalam

keadaan yang memiliki sifat-sifat yang diperlukan, sehingga dalam

pekerjaan timbunan kadang-kadang diperlukan pencampuran beberapa

jenis tanah untuk mendapatkan sifat-sifat yang dikehendaki.

3.1. SIFAT KEMBANG SUSUT TANAH

Volume dan kerapatan tanah secara umum mengalami perubahan

yang cukup besar apabila tanah itu digali, diangkut, diletakkan dan

dipadatkan. Karena adanya perubahan volume pada kondisi tersebut, maka

perlu diketahui dan ditetapkan adanya volume di tempat aslinya, dalam

keadaan lepas dan setelah dipadatkan.

Yang dimaksud kembang susut tanah adalah perubahan baik berupa

penambahan atau pengurangan volume tanah setelah diolah atau diubah

dari bentuk asalnya. Volume pekerjaan tanah umumnya diukur dalam tiga

kondisi seperti terlihat pada gambar berikut:

III - 3

Gambar Perubahan Volume Tanah Karena Pengerjaan dengan Alat Berat

a. Kondisi asli (Bank Cubic Meter/BCM), u`kuran alam yaitu keadaan tanah

yang masih sesuai dengan kondisi asli alamnya. Dalam keadaan ini

butiran-butiran tanah masih terkonsolidasi dengan baik.

b. Kondisi lepas (Loose Cubic Meter/LCM), yaitu kondisi tanah sesudah

mengalami gangguan atau telah digali, misalnya keadaan tanah di depan

Doser Blade, di atas Dump Truck dan dalam Bucket. Tanah yang telah

tergali dari tempat asalnya ini akan mengalami perubahan volume, yaitu

mengalami pengembangan. Hal ini diakibatkan oleh adanya perubahan

rongga udara butir-butir tanah, sehingga volumenya menjadi besar.

Besarnya penambahan volume tergantung dari factor kembang tanah

(swelling factor) yang besarnya dipengaruhi oleh jenis tanah. Volume

dalam keadaan lepas dapat dihitung dengan persamaan berikut :

LCM = BCM + ( % SWELL X BCM)

III - 4

Dengan:

LCM = Volume dalam kondisis lepas (m3)

BCM = Volume dalam kondisi asli (m3)

SWELL = Faktor kembang tanah (%)

Tabel Faktor Kembang pada Beberapa Jenis Tanah

JENIS TANAH FAKTOR SWELL (% MB) Pasir 5 -10 Tanah Permukaan (top soil) 10 - 25 Tanah Biasa 20 - 45 Lempung (clay) 30 - 60 Batu 50 - 60

c. Kondisi padat (solid measure / SM) yaitu keadaan tanah setelah ditimbun

kembali dan diadakan pemadatan. Pada keadaan ini tanah mengalami

proses pemadatan sehingga volumenya menyusut tanpa mengalami

perubahan berat. Perubahan volume pada keadaan ini terjadi karena

adanya penyusutan rongga udara di antara partikel-partikel tanah

tersebut. Besarnya volume dalam keadaan padat ini tergantung dari jenis

tanah, kadar air tanag dan usaha pemadatan. Dalam perhitungan

produksi, tanah yang digusur, dimuat dan digelar adalah dalam kondisi

lepas dari bentuk aslinya atau bentuk padat setelah dipadatkan perlu

dikalikan factor kembang maupun factor susut. Nilai dari factor tersebut

dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :

B - L Sw = --------- x 100 % L C – B Sh = ------------ x 100 % C

III - 5

Dimana : Sw = Faktor kembang (%) Sh = Faktor susut (%) B = Kerapatan tanah asli (kg/m3) L = Kerapatan tanah lepas (kg/m3) C = Kerapatan tanah padat (kg/m3) Secara praktis nilai factor konversi tanah ini dapat dilihat pada table

berikut :

KONDISI TANAH YG DIKERJAKAN

JENIS MATERIAL KONDISI AWAL

KONDISI ASLI

KONDISI LEPAS

KONDISI PADAT

Sand/Tanah Pasir

(A) (B) (C)

1,00 0,90 1,05

1,11 1,00 1,17

0,99 0,80 1,00

Sand Clay/Tanah Biasa

(A) (B) (C)

1,00 0,80 1,11

1,25 1,00 1,39

0,90 0,72 1,00

Tanah Campur Kerikil

(A) (B) (C)

1,00 0,85 0,93

1,18 1,00 1,09

1,08 0,91 1,00

Kerikil

(A) (B) (C)

1,00 0,88 0,97

1,13 1,00 1,10

1,03 0,91 1,00

Kerikil Kasar

(A) (B) (C)

1,00 0,70 0,77

1,42 1,00 1,10

1,29 0,91 1,00

Pecahan Cadas atau Batuan Lunak

(A) (B) (C)

1,00 0,61 0,82

1,65 1,00 1,35

1,22 0,74 1,00

Pecahan Granit atau Batuan Keras

(A) (B) (C)

1,00 0,59 0,76

1,70 1,00 1,30

1,31 0,77 1,00

Pecahan Batu

(A) (B) (C)

1,00 0,57 0,71

1,75 1,00 1,24

1,40 0,80 1,00

Batuan Hasil Ledakan

(A) (B) (C)

1,00 0,56 0,77

1,80 1,00 1,38

1,30 0,72 1,00

Clay/Tanah Liat

(A) (B) (C)

1,00 0,70 1,11

1,35 1,00 1,59

0,90 0,63 1,00

Catatan : A = Tanah Asli B = Tanah Lepas C = Tanah Padat

III - 6

3.2. BERAT DAN BENTUK TANAH

Berat tanah dan batuan akan mempengaruhi kemampuan alat untuk

melakukan pekerjaan seperti mendorong, mengangkat, mengangkut, dan

lain-lain. Berat tanah ini sangat berpengaruh terhadap volume yang dapat

dikerjakan alat dalam hubungannya dengan Draw Bar Pull (DBP) atau

tenaga tarik. Makin berat tanah maka tenaga yang harus disediakan alat

untuk mengerjakan makin besar.

Bentuk material berpengaruh terhadap banyak sedikitnya tanah untuk

menempati suatu ruangan tertentu. Material dengan bentuk butir kecil akan

mempunyai rongga yang kecil. Pada material yang kondisi butirannya

seragam, kemungkinan besar isinya dapat sama (senilai) dengan volume

ruangan yang ditempatinya, sedangkan material yang berbentuk bongkahan

mempunyai rongga yang lebih besar, sehingga membutuhkan volume

(ruangan) yang lebih besar dari volume yang sebenarnya. Banyaknya

material yang mampu ditampung oleh suatu ruangan diperhitungkan dengan

suatu factor koreksi yang disebut dengan “factor muat” : factor blade pada

bulldozer, factor bucket pada excavator dan loader dan pay load factor pada

scrapper. Selain dipengaruhi oleh bentuk material factor muat juga

dipengaruhi oleh jenis tanah.

3.3. Kekerasan Tanah/Material

Kekerasan tanah dan material akan mempengaruhi kemudahan alat

dalam melakukan pekerjaan dan produktifitas tanah. Tanah atau material

yang keras akan lebih sulit untuk dikoyak, digali dan dikupas dibandingkan

III - 7

dengan tanah atau material yang lunak. Material yang dapat dikelompokkan

memiliki kekerasan yang tinggi adalah batuan. Dalam pengertian

pemindahan tanah, batuan dikelompokkan menjadi tiga jenis yaitu ;

a. Batuan beku dengan cirri-ciri sifat keras, padat, pejal dan kokoh

b. Batuan sediment dari perlapisan yang lunak sampai keras

c. Batuan metamorf umumnya dari perlapisan yang keras, padat dan

tidak teratur

Nilai kekerasan tanah dan material perlu diperhatikan dalam memilih jenis

alat yang sesuai untuk kondisi kekerasan dan volume tertentu, sehingga

dapat diperoleh kemudahan pelaksanaan pekerjaan dan produktifitas yang

tinggi.

3.4. DAYA DUKUNG TANAH

Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah dalam endukung

beban di atasnya. Apabila suatu alat berada di atas tanah, maka alat akan

memberikan tekanan ke permukaan tanah yang disebut daya tekan alat atau

“Ground Pressure”, dan tanah akan melawan sesuai dengan daya

dukungnya. Oleh karena itu alat akan amblas ke bawah (mengalami

penurunan) apabila daya dukung tanah lebih kecil dari daya tekan alat.

Ilustrasi ini dapat dilihat pada gambar berikut :

III - 8

Daya Tekan Alat dan Daya Dukung Tanah

Daya dukung tanah dapat diketahui dengan cara pengujian langsung di

lapangan. Peralatan yang umum digunakan untuk mengukur daya dukung

tanah di lapangan adalah alat “Dynamic Cone Penetrometer” (DCP). Setiap

jenis alat mempunyai tekanan yang berbeda-beda sesuai dengan berat alat

dan luas bidang kontak antara kendaraan (alat) dengan permukaan tanah.

3.5. DAYA LEKAT MATERIAL

Daya lekat atau kohesivitas material adalah kemampuan saling

mengikat di antara butir-butir material itu sendiri. Material dengan daya lekat

tinggi, misalnya tanah liat akan cenderung munjung (menggunung) di atas

permukaan bucket, sehingga volume muatan yang bias ditampung mungkin

lebih besar dari volume bucket atau blade. Untuk material yang mempunyai

III - 9

daya lekat rendah, misalnya pasir, akan sukar untuk munjung dan material

yang tidak memiliki daya lekat sama sekali, misalnnya material cair, akan

menempati bidang datar permukaan bucket (rata). Ilustrasi ini dapat dilihat

pada gambar berikut :

Pasir

Tanah Liat

Gambar Perbedaan Daya Lekat Material

III - 10

C. Penutup

Soal-soal latihan uji kompetensi :

1. Jelaskan factor-faktor yang dapat mempengaruhi kapasitas produksi

alat berat..

2. Jelaskan factor-faktor yang dapat mempengaruhi setiap alat berat

yang digunakan untuk masing-masing pekerjaan di bawah ini :

- Pekerjaan timbunan tanggul untuk bendung

- Pekerjaan perkerasan jalan

- Pekerjaan beton untuk gedung bertingkat

Tugas Kelompok:

Buat makalah dengan judul “Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas

produksi alat berat untuk masing-masing jenis pekerjaan (jenis pekerjaan

ditentukan oleh pengajar)”. Tiap kelompok maksimum lima orang, makalah

didiskusikan dalam kelas dipandu oleh pengajar.

III - 11