Bab-III Sifat Fisik Tanah [PDF]

Citation preview

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 Anonim: Data Peralatan di Lingkungan Departemen Pekerjaan Umum, Penerbit BP PU Partanto Prodjosumarto, Ir. Diktat Pemindahan Tanah Mekanis, Jurusan Teknik Pertambangan ITB Bandung 1993 Rochmanhadi, Ir. Alat Berat dan Penggunaannya, penerbit Badan Penerbit PU Rochmanhadi, Ir. Perhitungan Biaya Pelaksanaan Pekerjaan Dengan Menggunakan Alat Berat, penerbit Badan Penerbit PU, 1994 Susy Fatena Rostiyanti, Ir.M.Sc. Alat Berat untuk Proyek Konstruksi, penerbit Rineka Cipta, Jakarta, 2002.



2. 3. 4. 5. 6.



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 tumbuhtumbuhan 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 Pasir Tanah Permukaan (top soil) Tanah Biasa Lempung (clay) Batu



FAKTOR SWELL (% MB) 5 -10 10 - 25 20 - 45 30 - 60 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 :



JENIS MATERIAL



Sand/Tanah Pasir



Sand Biasa



Clay/Tanah



Tanah Campur Kerikil



Kerikil



Kerikil Kasar Pecahan Cadas atau Batuan Lunak Pecahan Granit atau Batuan Keras



Pecahan Batu



Batuan Hasil Ledakan



Clay/Tanah Liat



KONDISI AWAL (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C) (A) (B) (C)



KONDISI TANAH YG DIKERJAKAN KONDISI KONDISI KONDISI ASLI LEPAS PADAT 1,00 1,11 0,99 0,90 1,00 0,80 1,05 1,17 1,00 1,00 1,25 0,90 0,80 1,00 0,72 1,11 1,39 1,00 1,00 1,18 1,08 0,85 1,00 0,91 0,93 1,09 1,00 1,00 1,13 1,03 0,88 1,00 0,91 0,97 1,10 1,00 1,00 1,42 1,29 0,70 1,00 0,91 0,77 1,10 1,00 1,00 1,65 1,22 0,61 1,00 0,74 0,82 1,35 1,00 1,00 1,70 1,31 0,59 1,00 0,77 0,76 1,30 1,00 1,00 1,75 1,40 0,57 1,00 0,80 0,71 1,24 1,00 1,00 1,80 1,30 0,56 1,00 0,72 0,77 1,38 1,00 1,00 1,35 0,90 0,70 1,00 0,63 1,11 1,59 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