III
SIFAT DAN JENIS TANAH DALAM PTM
Tujuan Khusus
- Mahasiswa dapat menjelaskan sifat - sifat tanah dilapangan - Mahasiswa dapat menjelaskan dasar pemindahan tanah mekanis.
- Mahasiswa dapat menjelaskan dasar pengoperasian alat berat.
- Mahasiswa dapat menjelaskan persiapan dalam pekerjaan pemindahan tanah mekanis
Bahan Bacaan
Afrizal Nursin, Drs, 1995, “Alat Berat”, Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung.
Indrayani, ST.MT., dan Drs. A. Fuad. Z. ST. 2010 “Modul, Pemindahan Tanah Mekanis dan Alat Berat”
UNSRI
Marsudi Joyowiyono, Ir, SE, 1993, “Ekonomi Teknik”, Cetakan ke 3, Jilid 1,Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.
Nabar Darmansyah, Drs, 1998, “Pemindahan Tanah Mekanis dan Alat Berat”, Unsri,Palembang.
Rochmanhadi, Ir, 1992, “Alat-alat Berat dan Penggunaannya.”
Rostiyanti F.S Alat Berat untuk proyek konstruksi, Rineka Cipta, Jakarta 2008
Wilopo Djoko, 2011,”Metode Konstruksi dan alat - alat Berat “ Penerbit Universitas Indonesia.
Prasyarat
Sudah pernah mengambil Mata Kuliah Ekonomi Rekayasa 3.1. Sifat Tanah di Lapangan
Tanah diklasifikasikan menjadi beberapa jenis menurut ukuran butirannya,sifat-sifat fisik yang dimiliki dan perilakunya apabila terjadi perubahan kelembaban.
Dalam PTM pengetahuan tentang jenis-jenis tanah ini perlu diketahui, karenasetiap jenis tanah memiliki sifat yang berbeda yang akan berpengaruh besar terutama terhadap pemilihan jenis alat yang akan digunakan dan taksiran produktivitasnya, perhitungan volume pekerjaan,
kemampuan kerja alat pada kondisi material yang ada. Sifat-sifat tanah yang dimaksud adalah sifat kembang susut, berat, bentuk, kekerasan dan daya dukung.
Pembagian klasifikasi dibedakan atas ukuran dan sifat plastisitasnya, seperti klasifikasi yang dilakukan pada sisten Unified dan klasifikasi AASHTO.
Dalam Pekerjaan PTM, perencana/pelaksana perlu memperhatikan lima jenis tanah sbb:
1. Kerikil (Gravel) : bahan seperti batuan yang berukuran lebih besar dari 0,6 mm dan lebih kecil dari 25,4 mm. Bahan yang berukuran > 25,4 mm disebut batu.
2. Pasir (Sand) : batuan yang hancur, yang memiliki ukuran yang bervariasi dari yang berukuran 0,05 mm sampai 0,059 mm.Pasir dapat digolongkan sebagai pasir halus dan kasar tergantung dari ukuran butirannya. Pasir merupakan bahan yang lepas dan tidak kohesif, sehingga kekuatannya tidak dipengaruhi kadar kelembabannya
3. Lanau (Silt) : pasir yang sangat halus berukuran antara 0,005 mm sampai 0,05 mm.
Lumpur merupakan bahan yang tidak kohesif dan kekuatannya sangat kecil, sehingga sangat sukar untuk dipad atkan.
4. Lempung (Clay) : bahan yang kohesif berukuran mikroskopik, yaitu Ukuran dari 0,005 mm. Kohesi antara butir-butir memiliki kekuatan yang besar pada saat lempung kering. Lempung terutama yang memiliki Indeks Plastisitas > 35 memiliki kembang susut yang cukup besar yang diakibatkan perubahan kelembabannya. Lempung akan memiliki tambahan kekuatan yang sangat besar apabila digabung dengan material /tanah berbutir.
5. Bahan Organik (Organic) : bahan yang berasal dari tumbuh2-an yang telah lapuk dan hancur. Bahan –bahan ini memiliki daya dukung yang kecil atau tidak sama
sekali sehingga harus perubahan baik berupa penambahan atau pengurangan volume tanah setelah diolah atau diubah dari bentuk asalnya.
3.2. Persiapan Pekerjaan Pemindahan Tanah Mekanis
Dalam melakukan persiapan terhadap pekerjaan pemindahan tanah maka harus diperhitungkan beberapa keadaan tanah yang dapat berpengaruh terhadap volume tanah yang dijumpai dalam pekerjaan pemindahan tanah, yaitu meliputi :
a. Kondisi asli (Bank Cubic Meter/BCM/),Keadaan asli sebelum diadakan pengerjaan, ukuran tanah demikian biasanya dinyatakan dalam satuan ukuran alam, Bank Measure (BM), Kembang susut tanah merupakan sesuai ukuran untuk keperluan konstruksi .alam yaitu keadaan tanah yang masih sesuai dengan kondisi asli alamnya. b. Kondisi lepas (Loose
Cubic Meter/LCM), yaitu kondisi tanah sesudah mengalami gangguan atau telah tergali, misalnya keadaan tanah di depan dozer 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 penambahan rongga udara butir-butir tanah, sehingga volumenya menjadi besar
.
Besarnya penambahan volume tergantung dari faktor kembang tanah (swelling factor) yang besarnya dipengaruhi oleh jenis tanah.
LCM =BCM + (% SWEEL x BCM) ……… 3.1 Keterangan:
LCM = Volume dalam keadaan Lepas ( Mᶟ ) BCM = Volume dalam kondisi Asli (Mᶟ ) SWEEL = Faktor kembang tanah ( % ) Tabel 3.1. : Faktor Pengembangan Tanah
Jenis Tanah Faktor Sweel ( % BM)
Pasir 5 – 10
Tanah permukaan (top soil) 10 – 25
Tanah biasa 20 – 45
Lempung (clay) 30 – 60
Batu 50 – 60
Contoh :
Tanah biasa asli dengan volume = 10 mᶟ (BM)
Gambar 3.1. Kondi si Tanah dalam Beberapa Keadaan Loose Measurement(LM)
Compact Measurement(CM)
Faktor sweel 20% - 45 % = 2 – 4,5 mᶟ Volume tanah dalam keadaan lepas = 12 – 14,5 mᶟ
c. Kondisi Padat (Compact Cubic Meter/CCM) yaitu keadaan tanah setelah ditimbun kembali /di hampar 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 tanah dan proses pemadatan.
Dalam perhitungan produksi, tanah yang digusur, dimuat dan dihampar adalah dalam kondisi lepas. Untuk menghitung perubahan volume pada kondisi lepas dari bentuk aslinya atau ke bentuk padat setelah dipadatkan perlu dikalikan faktor kembang maupun faktor susut, sesuai persamaan sbb:
Sw = B - L x 100 % ……….3.2 L
Sh = C – B x 100 % ……….. 3.3 C
Keterangan:
Sw = Faktor kembang ( % ) Sh = Faktor susut ( % )
B = Kerapatan tanah asli (kg/mᶟ ) L = Kerapatan tanah lepas (kg/mᶟ ) C = Kerapatan tanah padat (kg/mᶟ )
Secara praktis nilai faktor konversi untuk Volume tanah lihat Tabel.
Tabel 3.2.: Faktor konversi untuk Volume tanah
Jenis Tanah Persentasi Mengembang (%) Faktor Pemuatan
Lempung kering 35 0,74
Lempung basah 35 0,74
Tanah kering 25 0,80
Tanah basah 25 0,80
Tanah dan kerikil 20 0,83
Kerikil Kering 12 0,89
Kerikil basah 14 0,88
Batu kapur 60 0,63
Batu hasil Peledakan 60 0,63
Pasir kering 15 0,87
Pasir basah 15 0,87
Batuan sedimen 40 0,71
3.3. Faktor Pengembangan dan Pemuaian (Swell Factor)
Tanah maupun massa batuan yang ada di alam ini telah dalam kondisi terkonsolidasi dengan baik, artinya bagian-bagian yang kosong atau ruangan yang terisi udara diantara butirannya sangat sedikit; namun demikian jika material tersebut digali dari tempat aslinya, maka terjadilah pengembangan atau pemuaian volume. Tanah asli yang di alam volumenya 1 m3, jika digali volumenya bisa menjadi 1,25%, ini terjadi karena tanah yang digali mengalami pengembangan dan pemuaian dari volume semula akibat ruang antar butiranya yang membesar.
Faktor pengembangan dan pemuaian volume material perlu diketahui, sebab pada waktu penggalian material volume yang diperhitungkan adalah volume dalam kondisi Bank Yard, yaitu volume aslinya seperti di alam. Akan tetapi pada waktu perhitungan penangkutan material, volume yang dipakai adalah volume material setelah digali, jadi material telah mengembang sehingga volumenya bertambah besar.
Kemampuan alat angkut maksimal biasanya dihitung dari kemampuan alat itu mengangkut material pada kapasitas munjung, jadi bila kapasitas munjung dikalikan dengan faktor pengembangan material yang diangkut, akan diperoleh Bank Yard Capacity-nya. Tetapi sebaliknya, bila Bank Yard itu dipindahkan lalu dipadatkan di tempat lain dengan alat pemadat mekanis, maka volume material tersebut menjadi berkurang. Hal ini disebabkan karena material menjadi benar-benar padat, jika 1 m3 tanah dalam kondisi Bank Yard dipadatkan, maka volumenya menjadi sekitar 0,9 m3, tanah mengalami penyusutan sekitar 10%.Beberapa angka pemuaian dan penyusutan jenis material galian disajikan pada Tabel. 3.3.
Tabel 3.3. Angka Penyusutan/ Pemuaian Tanah (SF)*) Jenis Tanah Kondisi
Tanah Semula
Kondisi tanah yang akan dikerjakan Tanah Asli Tanah Lepas Tanah Padat
Pasir (A) 1,00 1,11 0,95
(B) 0,90 1,00 0,86
(C) 1,05 1,17 1,00
Tanah liat berpasir/
(A) (B) 1,00 0,80
1,25 1,00
0,90 0,72
Tanah biasa (C) 1,11 1,39 1,00
Tanah liat (A) 1,00 1,25 0,90
(B) 0,70 1,00 0,63
(C) 1,11 1,59 1,00
Tanah liat bercampur kerikil
(A) (B) (C)
1,18 1,00 1,09
1,13 1,00 1,10
1,03 0,91 1,00
Kerikil (A) 1,00 1,13 1,03
(B) 0,88 1,00 0,91
(C) 1,97 1,10 1,.00
Kerikil kasar (A) 1,00 1,42 1,29
(B) 0,70 1,00 0,91
(C) 1,77 1,10 1,00
Pecahan cadas atau batuan lunak
(A) (B) (C)
1,00 0,61 1,82
1,65 1,00 1,35
1,22 0,74 1,00 Pecahan
granit atau batuan keras
(A) (B) (C)
1,00 0,59 1,76
1,70 1,00 1,30
1,31 0,77 1,00
Pecahan Batu (A) 1,00 1,75 1,40
(B) 0,57 1,00 0,80
(C) 1,71 1,24 1,00
Batuan hasil peledakan
(A) (B) 1,00 0,56
1,80 1,00
1,30 0,72
(C) 0,77 1,38 1,00
Keterangan: (A) = tanah Asli (B) Tanah Lepas (C) Tanah Padat *)
Sumber: Perhitungan Biaya Pelaksanaan Pekerjaan dengan Manggunakan Alat-alat Berat.
[Rochmanhadi, 1985].
Contoh 1.
Sebuah Power Scrapper memiliki kapasitas munjung 15 yd3, akan digunakan untuk mengangkut tanah liat. Berapakah kapasitas alat sebenarnya mampu mengangkut tanah liat asli?
Jawab:
Menurut Tabel 3.3, tiap 1 bagian tanah liat asli bila digali akan mengembang menjadi 1,25 bagian.
Kapasitas munjung = 1,25 x kapasitas tanah liat asli 15 yd3 = 1,25 x kapasitas tanah liat asli Kapasitas tanah liat asli = (15/ 1,25) cu yd
= 120 cu yd.
Contoh 2.
Bila tanah liat tersebut untuk urugan yang dipadatkan, berapa volume padatnya?
Jawab:
Volume padat = volume asli x 0,90 (Lihat Tabel 4.6)
= 120 cu yd x 0,90
= 108 cu yd.
3.4. Berat Material
Berat material yang diangkut oleh alat-alat angkut dapat berpengaruh pada:
a. Kecepatan kendaraan dengan HP yang dimilikinya,
b. Membatasi kemampuan kendaraan untuk mengatasi tahanan kemiringan dan tahanan gulir dari jalur jalan yang dilalui,
c. Membatasi volume material yang diangkut.
Oleh sebab itu, berat jenis material harus diperhitungkan pengaruhnya terh adap kapasitas alat muat maupun alat angkat. Bobot isi dan faktor pengembang dari berbagai material terdapat pada Tabel 4.7.
Tabel 3.4. Berat Jenis Tanah Asli, Berat Jenis Tanah Lepas % Kembang *)
Material Berat Jenis Tanah Asli
% Kembang
Berat Jenis Tanah Lepas
Kg/ m3 (Asli)
Lb/ cu yd (Bank)
Kg/ m3 (Lepas)
Lb/ cu yd (Loose)
Bauksit 1920 3200 33 1440 2400
Caliche 2280 3800 82 1260 2100
Cinders 870 1450 52 570 950
Karnotit, Bijih Uranium Lempung
2220 3700 35 1650 2750
Tanah liat asli 2040 3400 22 1680 2800
Kering untuk digali 1860 3100 23 1500 2500
Basah untuk digali Lempung & Kerikil
2100 3500 25 1680 2800
Kering 1680 2800 41 1200 2000
Basah Batu Bara:
1860 3100 11 1680 2800
Antrasit muda 1620 2700 35 1200 2000
Tercuci 1500 2500 35 1110 1850
Bitumen muda 1290 2150 35 960 1600
Tercuci Batu Lapukan:
1140 1900 35 890 1400
75% batu 25% tanah biasa 50% batu 50% tanah biasa 25% batu 75% tanah biasa Tanah kering
2820 2310 1980
4700 3850 3300
43 33 25
1980 1740 1590
3300 2900 2650
Padat Basah Lanau (loam)
1920 2040 1560
3200 3400 2600
25 27 23
1530 1620 1260
2550 2700 2100
Batu Granit Pecah 2760 4600 64 1680 2800
Kerikil siap pakai 2190 3650 12 1950 3250
Kerikil kering 1710 2850 12 1530 2550
Kering ¼ „ sd 2” (6 sd 51 mm) 1920 3200 12 1710 2850
Basah ¼ „ sd 2” (6 sd 51 mm) 2280 3800 12 2040 3400
Pasir & tanah liat lepas 2040 3400 27 1620 2700
Pasir & tanah liat padat --- --- --- 2430 4050
Gips dengan pecahan agak besar 3210 5350 75 1830 3050
Gibs dengan pecahan lebih kecil 2820 4700 75 1620 2700
Hematit, bijih besi 2940 4900 18 2490 4150
Batu kapur pecah 2640 4400 69 1560 2600
Magnetit, bijih besi 3300 5500 18 2820 4700
Pyrit, bijih besi 3060 5100 18 2610 4350
Pasir Batu 2550 4250 67 1530 2550
Pasir kering lepas 1620 2700 12 1440 2400
Sedikit basah 1920 3200 12 1710 2850
Basah 2100 3500 12 1740 2900
Pasir & Kerikil Kering 1950 3250 12 1740 2900
Basah 2250 3750 10 2040 3400
Slag - Pecah 2970 4950 67 1770 2950
Batu - Pecah 2970 4950 67 1620 2700
Takonit 4260 sd
5670
7100 sd 9450
75 - 72 2460 sd 3240
4100 sd 5400
Tanah Permukaan (Top Soil) 1380 2300 43 960 1600
Traprock - pecah 2640 4400 49 1770 2950
Catatan:
1 lb = 0,4536 kg ; 1 cu yd = 0,76455 m3; 1 lb/ cu yd = 0,5933 kg/m3 ∞ 0,6 kg/ m3
*)
Sumber; Prodjosumarto
Rangkuman
Beberapa alasan mengapa diperlukan alat berat dalam proyek konstruksi, antara lain yaitu :
- Kapasitas pekerjaan konstruksi.
- Kemajuan industri mesin-mesin konstruksi.
- Kebutuhan terhadap mutu pekerjaan.
- Kemajuan sosial dan budaya.
- Nilai-nilai ekonomi.
Pemindahan tanah adalah ilmu yang menyangkut perubahan tata letak tanah atau material yang diolah dan akan mengalami perubahan yang disebabkan oleh unsur tanah itu sendiri.
Perubahan inilah yang akan memberikan perlawanan terhadap alat pemindahnya. Perlawanan ini tidak sama pada setiap jenis material dan perlawanan inilah yang biasanya menunjukkan tingkat kesulitan pengolahannya.
Konsep manajemen peralatan mencakup beberapa hal, antara lain yaitu : - Perencanaan peralatan.
- Organisasi bagian peralatan.
- Pelaksanaan.
- Pengawasan dan evaluasi.
Beberapa keadaan tanah yang dapat berpengaruh terhadap volume tanah yang dijumpai dalam pekerjaan pemindahan tanah, yaitu meliputi :
1. Keadaan asli sebelum diadakan pengerjaan.
2. Keadaan lepas, yakni keadaan tanah setelah diadakan pengerjaan (disturb).
3. Keadaan padat, ialah keadaan tanah setelah ditimbun kembali kemudian dipadatkan.
Latihan Soal
1) Sebutkan tujuan dari penggunaan alat berat pada pekerjaan konstruksi ! 2) Sebutkan alasan-alasan dari penggunaan alat berat pada pekerjaan konstruksi !
3) Apa saja yang perlu diperhatikan dalam persiapan penggunaan alat berat pada pekerjaan konstruksi !
4) Sebutkan faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pekerjaan pemindahan tanah ! 5) Jika suatu kondisi tanah pada saat gembur dan padat memiliki berat isi tanah masing-masing
adalah 2000 kg/m3 dan 2500 kg/m3, sedangkan tanah memiliki persentase pengembangan dan penyusutan sebesar 20 % dan 22 %. Berapakah berat isi tanah pada keadaan asli dan tentukan pula Load Faktor dari masingmasing kondisi tanah tersebut !
6) Pada suatu daerah yang akan dibangun jalan, dilakukan penggalian sedalam 2,5 m. Luas daerah yang akan digali adalah 2 Ha. Berapakah volume tanah asli dan tanah gembur jika faktor gembur tanah adalah 1,25 !
7) Berapakah % pengembangan dan % penyusutan dari volume tanah yang memiliki berat isi tanah 1500 kg/m3 BM, 1000 kg/m3 LM dan 2000 kg/m3 CM !
8) Tentukan berat isi tanah pada keadaan asli (BM) dan pada keadaan padat (CM), jika diketahui berat isi tanah pada keadaan lepas (LM) adalah 900 kg/m3, % pengembangan dan % penyusutan masing-masing adalah 66 % dan 40 %.
Tentukan pula LF dari kondisi tanah tersebut !
