rimpull

POKOK BAHASAN I

PENGENALAN DAN DASAR ALAT BERAT

Tujuan Pembelajaran :

Mahasiswa dapat mengetahui dan menjelaskan

dasar-dasar alat berat dan mampu menghitung

tenaga alat berat

Sub Pokok Bahasan :

1. Hal Yang Mempengaruhi Kinerja Alat Berat

2. Definisi Peristilahan Pada Alat Berat

3. Pertimbangan Pemilihan Alat Berat

4. Sifat Dan Jenis Tanah

5. Traktor / Penggerak Alat Berat

1. Hal Yang Mempengaruhi Kinerja Alat Berat

Kinerja alat berat adalah kemampuan kerja alat berat yang ditinjau dari

tenaga (= power) mesin yang digunakan. Karena itu untuk mendayagunakan alat berat terdapat 3 macam tenaga yang diperhatikan yaitu:

Ø Tenaga yang dibutuhkan (= power required)

Ø Tenaga yang tersedia (= power available)

Ø Tenaga yang dapat dimanfaatkan (= power usable)

Tenaga yang dibutuhkan ditentukan oleh tahanan total efektif yang terdiri dari tahanan gelinding (= rolling resistance) dan tahanan kelandaian (= grade resistance). Tenaga yang tersedia ditentukan oleh tenaga tarik kait (= Drawbar pull) dan tenaga tarik roda (= Rimpull) dari kendaraan dengan ban karet. Sedangkan tenaga yang dapat dimanfaatkan ditentukan oleh hasil kali koefisien gesekan (= koefisien traksi ) dengan berat alat berat yang berpengaruh.

Ditinjau dari pengaruh lainnya kinerja alat berat ditentukan juga oleh ketinggian lokasi kerja alat berat. Tenaga (Horse power) mesin berkurang sebesar 3% dari horse power seluruhnya pada setiap kenaikan tinggi 1000 ft pada ketinggian diatas 3000 ft yang pertama. Kelandaian tanjakan memerlukan tambahan tenaga agar alat berat dapat tetap berjalan. Kondisi jalan yang menimbulkan hambatan ditentukan oleh koefisien traksi, dan sifat ataupun jenis tanah yang akan di proses dengan menggunakan alat berat.

2. Definisi Dan Peristilahan Pada Operasi Alat Berat

1. Tahanan Gelinding (= Rolling Resistance = RR )

Tahanan gelinding adalah tahanan pada gerak roda kendaraan diatas permukaan tanah. Besarnya tahanan gelinding ditentukan oleh Rumus pendekatan:

RR = CRR x Berat Kendaraan Beroda.

Dimana: CRR = 2% + (0.6%) setiap cm terbenamnya roda

CRR = dalam kg/ton atau lbs/ton

Besarnya tahanan gelinding menurut standar industri pemindahan tanah dapat ditentukan seprti tabel 1.

Tabel 1. Standar Untuk Industri Pemindahan Tanah

No.

Tipe Jalan

Keadaan Jalan Kerja

Tahanan

(%)

Tahanan

Gelinding

( kg/ton)

1

I

Jalan keras, halus, terpelihara, ban tidak terbenam

2.0

20

2

II

Jalan tanah yang terpelihara agak keras, ban agak terbenam

3.5

35

3

III

Jalan tanah, kurang terpelihara, lunak, ban terbenam ± 50 mm

5.0

50

4

IV

Jalan tanah, tidak terpelihara, tidak ada pemadatan, ban terbenam ± 150 mm

7.5

75

5

V

Jalan dari pasir-lepas, kerikil

10.0

100

6

VI

Jalan jelek, berlumpur, tidak ada pemeliharaan

10.0 – 20.0

100-200

(Sumber: Rochmanhadi, 1990. Pemindahan Tanah Mekanis)

Contoh:

Jika berat total kendaraan alat berat = 50 ton, bekerja pada jalan tanah terpelihara(tipe 2), factor tahanan gelinding 3.5%. Maka tahanan gelinding = 35 kg/ton x 50 ton = 1750 kg.

2. Tahanan Kelandaian ( = grade resistance = GR )

Tahanan kelandaian adalah tahanan pada gerakan roda pada saat berjalan pada tanjakan.Dalam menghitung kebutuhan tenaga traksi dibedakan antara grade resistance (GR) yaitu tanjakan yang dapat mengakibatkan bertambahnya tenaga traksi yang diperlukan, dan Grade Assistance (=GA) yaitu turunan yang mengakibatkan berkurangnya tenaga traksi yang diperlukan.

3. Tahanan Total(= Total Resistance = TR)

Tahanan total adalah jumlah tahanan gelinding (RR) dengan tahanan kelandaian (GR) sedemikian hingga TR = RR + GR (akibat tanjakan) dan

TR = RR - GA (akibat turunan).

4. Tenaga Roda (= Rimmpull)

Tenaga roda adalah tenaga gerak yang disediakan oleh mesin kepada roda gerak dari kendaraan yang dinyatakan dalam kg ataupun lbs. Besarnya tenaga roda dapat ditentukan dengan rumus sepereti berikut:

Rimpull =

Dimana: 375 = Angka konversi

HP = Horse power ; Efisiensi = 80% - 85%

Rimpull =

Dimana: 360 = Angka konversi

KW = kilowatt ; Efisiensi = 80% - 85%

Contoh:

Sebuah traktor 150 HP dengan roda ban karet, berjalan pada gigi ke satu pada kecepatan 3 mph. Tentukan rimpull yang tersedia pada roda.

Jawaban: Rimpull = =

5. Tenaga Tarik (Drawbarpull = DBP)

Tenaga tarik adalah tenaga dari traktor yang terdapat pada gantol (hook) di belakang traktor, dinyatakan dalam kg ataupun lbs. Besarnya DBP bergantung dari kecepatan gerak kendaraan dan gigi yang bekerja ditunjukkan seperti tabel 2.
Tabel 2. Tenaga Tarik DBP (Drawbarpull) Traktor

No.

Kecepatan (mph)

DBP (lbs)

1

1.567

9.909

2

2.20

6.872

3

3.04

4.752

4

3.80

3.626

5

5.30

2.419

(Sumber: Suryadharma H., 1998. Alat-Alat Berat)

Contoh:

Sebuah traktor berat 10 ton, mempunyai DBP 500 lbs yang diperhitungkan pada faktor tahanan gelinding (RRF) = 100 lbs/ton. Tentukan DBP yang efektif jika traktor bekerja pada jalan dengan RRF = 150 lbs/ton.

Jawaban:

DBP pada RRF 100 lbs/ton = 5000 lbs

Reduksi DBP = (150 – 100) 10 = 500 lbs (-)

Jada DBP efektif tinggal = 4500 lbs

6. Kemampuan Mendaki Tanjakan (Gradability)

Kemampuan mendaki tanjakan adalah landai maksimal yang dapat ditempuh oleh sebuah traktor, dinyatakan dalam persent landai.

Contoh:

Sebuah traktor mesin 200 HP , berat 18 ton menarik scraper dengan muatan penuh berat 25 ton. DBP traktor pada gigi ke 3 adalah 7000 kg. Rolling resistance traktor 70 kg/ton, Rolling resistance yang ditentukan oleh pabrik adalah 50 kg/ton.

RR scraper 100 kg/ton, efisiensi 85%. Tentukan kemampuan mendaki traktor dalam menarik scraper.

Jawaban:

RR tambahan untuk traktor (70 – 50) = 20 kg/ton

RR traktor = 18 x 20 = 360 kg/ton

RR scraper = 25 x 100 = 2500 kg/ton (+)

Total RR = 2880 kg/ton

Maksimal DBP yang diperhitungkan 85% x 7000 = 5950 kg

Untuk keperluan mengatasi RR = 2880 kg

DBP yang tersedia = 3070 kg

Berat traktor + berat scraper = 18 + 25 = 43 ton

Diperlukan DBP tambahan 10 kg/ton untuk tiap landai 1%. Jadi untuk traktor + scraper = 10 x 43 = 430 kg untuk setiap kenaikan kelandaian 1%.

Maka kemampuan mendaki traktor =

7. Tenaga Mesin Alat Berat

Tenaga pada mesin dinyatakan dalam satuan tenaga kuda (HP) yang bergantung dari tenaga tarik dan kecepatan, sedemikian hingga:

Daya (= HP) = Tenaga Tarik (= kg) x Kecepatan (= m/det)

Konstan berubah-ubah berubah-ubah

Hubungan besaran tersebut menunjukkan bahwa: jika tenaga tarik besar maka kecepatan kecil, jika tenaga tarik kecil maka kecepatan besar.

Contoh:

Scraper beroda ban karet, berat traktor/alat berat = 35 ton, berat beban = 25 ton, sehingga berat totalnya = 60 ton. Jika tahanan gelinding (RR) = 5%, dan tahanan kelandaian (GR) = 5% , sehingga tahanan total = 10%. Tentukan tenaga yang ada /yang diperlukan dan kecepatan maksimum alat berat tersebut.

Jawaban:

Dengan menggunakan manual pabrik pembuat mesin alat berat berupa grafik unjuk kerja scraper roda ban karet. Maka diambil titik A pada berat total 60 ton, kemudian ditarik garis vertical sehingga memotong garis tahanan total 10% yaitu titik B. Dari titiuk B ditarik garis ke kiri mendatar memotong gigi transmisi di titik C, dan memotong sumbu kuat tarik/rimpull di titik D. Dari titik C ditarik garis vertical sehingga memotong sumbu kecepatan di titik E. Selanjutnya dari titik titik A, B, C, D, dan E dapat ditentukan bahwa:

Alat dapat bekerja pada gigi ke 6 (titik C), dengan tenaga yang ada + 4000 kg (titik D), dan kecepatan maksimum sebesar 28 km/jam (titik E) pada berat beban 25 ton

8. Koefisisen Traksi

Koefisisen traksi adalah besarnya tenaga tarik yang menyebabkan slip dibagai dengan berat kendaraan keseluruhan. Tenaga mesin hanya dapat dijadikan tenaga traksi yang maksimum jika ada gesekan yang cukup antara permukaan ban/roda dengan permukaan tanah tempat alat bekerja. Jika gesekan antara tanah dengan roda /ban kurang, maka tenaga yang berlebih yang dilimpahkan pada roda hanya akan menyebabkan slip. Besarnya tenaga traksi yang dimanfaatkan dinyatakan sebagai traksi kritis (= Daya tarik batas selip) yang ditentukan oleh rumus seperti berikut:

Traksi kritis = koefisien traksi (=CT) x Berat total kendaraan.

Contoh:

Jika sebuah alat berat dengan roda rantai, berat total alat 5000 kg. Dari hasil pengamatan roda mengalami slip pada saat diberikan tenaga traksi sebesar 3000 kg. Maka koefisien traksi (CT) =

Besarnya koefisien traksi bergantung dari jenis ban ataupun rantai roda dan juga jenis permukaan tanah sebagaiman pada tabel 3.

Tabel 3. Koefisien Traksi

No.

Jenis Permukaan Jalan Kerja

Ban Karet

Crawler

1

Beton kering dan kasar

0.90

0.45

2

Tanah liat kering

Tanah liat basah

Tanpa perkerasan dan kering

0.55

0.90

3

Tanah liat, basah

Tanah biasa, basah

Tanah muka(top soil),basah

0.45

0.70

4

Tanah pengambilan batu (stock pile)

Pasir basah

Kerikil lepas/gembur

Pasir lepas/gembur, kering

Jalan tanah berlumpur

0.65

0.40

0.36

0.20

0.20

0.55

0.50

0.50

0.30

0.25

(Sumber: Rochmanhadi, 1990. Pemindahan Tanah Mekanis)

Contoh:

Sebuah alat berat dengan roda ban karet, berat total 20000 lbs. Bekerja pada tanah pasir basah dengan koefisien traksi 0.3 Tentukan tenaga traksi yang dapat dimanfaatkan.

Jawaban:

Tenaga traksi yang dapat dimanfaatkan = 0.3 x 20000 = 6000 lbs.

Contoh:

Sabuah traktor 200 HP (four cycle engines) bekerja pada ktinggian 10000 ft dari permukaan air laut. Tentukan tenaga efektif dari mesin tersebut.

Jawaban:

Tenaga mesin pada ketinggian < ft =" 200HP

Pengaruh ketinggian = 3% x 200 HP x (10000 – 3000) /1000 = 42 HP

Jadi tenaga efektif = (200 – 42) HP = 158 HP.

9. Waktu siklus (cyclus time = CT)

Waktu siklus adalah waktu yang diperlukan dalam siklus kegiatan opoerasi alat berat. Besarnya waktu siklus ditentukan oleh penjumlahan beberapa unsur waktu yang meliputi waktu muat (Loading time = LT), waktu angkut di perjalanan (Hauling time = HT), waktu pembongkaran (Dumping time = DT), waktu kembali (Return time = RT), waktu tunggu (Spotting time = ST). dan waktu tetap (Fixed time = FT), sehingga waktu siklus dirumuskan sebagai:

CT = LT + HT + DT + RT + ST + FT

10. Produksivitas dan Durasi Pekerjaan

Produksi alat berat bergantung dari kapasitas alat berat dan waktu siklus kegiatan. Rumus dasar produksivitas alat adalah:

Produksivitas =

Secara umum waktu siklus kegiatan ditentukan dalam menit, sedangkan produktivitas dihitung dalam produksi perjam dan memperhitungkan factor efisiensi alat berat, karena itu rumus produktivitas adalah:

Produksivitas =

Durasi pekerjaan adalah waktu yang diperlukan alat berat dalam menyelesaiakan volume pekerjaan pemindahan tanah, durasi pekerjaan bergantung dari volume pekerjaan dan produktivitas. Rumus durasi adalah:

Durasi =

3. Pertimbangan Pemilihan Alat Berat

Dalam menentukan alat berat yang akan digunakan terdapat beberapa factor yang menjadi pertimbangan, factor-faktor tersebut antara lain adalah:

a. Fungsi alat berat yang tepat, misalnya untuk menggali, mengangkut, meratakan

permukaan, menghilangkan tumbuhan/pohon

b. Cara operasi, alat berat dipilih berdasarkan arah gerak, jarak gerakan,

kecepatan, frekwensi gerakan.

c. Kapasitas peralatan, kapasitas volume alat berat agar dapat menyelesaikan

pekerjaan tepat waktu.

d. Jenis dan daya dukung tanah, kondisi tanah padat, lepas, keras, lembek.

e. Jenis proyek, misalnyaa proyek gedung, pelabuhan, jembatan, pembukaan

hutan, bendung, irigasi, daan lain-lain.

f. Ekonomis, misalnya biaya investasi, biaya sewa operasi peralatan, biaya

pemeliharaan alat berat.

4. Sifat Jenis Tanah dan Volume

1. Satuan Untuk Volume

Dalam pekerjaan pemindahan tanah mekanis (PTM) terjadi proses perubahan volume akibat dari aktivitas pekerjaan tersebut, karena itu untuk mengukur volume tanah pada pekerjaan tersebut digunakan 3 bentuk satuan volume seperti berikut:

a. Bank Cubic Yard (bcy) adalah satuan volume material tanah pada

kondisi alami/sebelum digali.

b. Loose Cubic Yarad (lcy) adalah satuan volume material tanah pada

kondisi lepas/ setelah digali.

c. Compacted Cubic Yard (ccy) adalah satuan volume material tanah

pada kondisi terpadatakan/ setelah proses pemadatan.

Dari 3 bentuk satuan volume tersebut mempunyai konversi satuan/nilai kesamaan seperti berikut: 1 B cy = 1.25 L cy = 0.9 C cy.

2. Sifat Volume Tanah

Akibat dari aktivitas pemindahan tanah maka volume tanah akan mengalami penambahan ataupun penyusutan. Bertambahnya volume tanah dari kondisi alami menjadi kondisi loose dinamakan swell, yang dinyatakan dalam persent. Demikian halnya berkurangnya volume dari kondisi bank menjadi kondisi compacted dinamakan Shrinkage yang dinyatakan dalam persent. Besar pengembangan volume (swell) dan penyusutan volume (shrinkage) dapat ditentukan dengan rumus seperti berikut:

SW =

Dimana: B = berat tanah dalam kondisi bank

L = berat tanah dalam kondisi loose

SW = % Swell

SH =

Dimana: B = berat tanah dalam kondisi bank

C = berat tanah dalam kondisi compacted

SH = % shrinkage

3. Load Factor (LF) dan Shrinkage Factor (SF)

Load factor (LF) adalah perbandingan volume tanah dalam kondisi bank dengan volume tanah dalam kondisi loose.

LF =

Shrinkage factor adalah perbandingan volume tanah dalam kondisi compacted dengan volume tanah dalam kondisi bank.

SF =

Perubahan volume pada berbagai macam tanah dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Pertambahan volume macam-macam tanah

No.

Jenis Tanah

% Swell

Load Factor

1

Lempung alami

38

0.72

2

Lempung berkerikil kering

36

0.73

3

Lempung berkerikil basah

23

0.73

4

Tanah biasa baik kering

24

0.81

5

Tanah biasa baik basah

26

0.79

6

Kerakal

14

0.88

7

Pasir kering

11

0.90

8

Pasir basah

12

0.89

9

Batu

62

0.61

(Sumber: Suryadharma H., 1998. Alat-Alat Berat)

Contoh:

Dari hasil uji tanah di peroleh berat tanah alam 95 lbs/cu.ft, berat tanah lepas 80 lbs/cu.ft, berat tanah yang dipadatkan 110 lbs/cu.ft Tentukan besarnya pengembangan (SW) dan penyusutan (SH) volume tanah tersebut.

Jawaban:

SW = =

SH = =

Contoh:

Diperlukan suatu tanah lempung berkerikil kering (compacted) sebanyak 4000 cy, dengan load factor 0.73 dan shrinkage factor 0.80. Jika tanah tersbut diangkut dengan scraper, maka tentukan berapa kali tanah tersebut harus diangkut oleh scraper yang berkapasitas 20cy.

Jawaban:

SF =

Volume tanah kondisi bank =

Jadi tanah yang akan diangkut sebanyak 5000 cy.

LF =

Volume tanah kondisi bank = 0.73 x 20 = 14.6 cy. (bank)

Jadi scraper dapat mengangkut sebanyak = » 343 kali.

5. Alat Penggerak/Traktor

1. Pengenalan Traktor

Traktor adalah alat yang mengubah energi mesin menjadi energi mekanik. Traktor berfungsi sebagai penggerak utama (prime mover) bagi alat-alat berat, misalnya menarik, mendorong, mengangkat, sebagai tempat dudukan alat alat berat lainnya misalnya crane.

Traktor dibedakan dalam dua tipe pokok, yaitu:

A. Traktor dengan roda rantai (= Crawler tractor)

B. Tractor dengan roda karet/ban (Wheel tractor)

Disamping itu tractor dibedakan menurut ukuran tenaga DBP, HP mesinnya, atas dasar beratnya secara keseluruhan. Masing-masing tipe mempunyai mempunyai kemampuan dan kegunaan yang berbeda.

2. Traktor roda rantai

Traktor roda rantai (crawler tractor) berfungsi sebagai alat pokok serbaguna:

Misalnya sebagai tenaga penggerak untuk mendorong, misalnya bulldozer, loader, dan menarik sraper. Crawler tractor dibutuhkan jika gesekan antara roda dan permukaan tanah besar,dan tenaganya maksimal tidak mengalami selip pada waktu kerja.

3. Traktor dengan roda karet (Whell Tractor)

Traktor ini digunakan jika diperlukan kecepatan tinggi, dan jarak angkut yang cukup panjang. Tenaga tariknya dipengaruhi oleh keras/lembeknya permukaan tanah. Jika tanahnya lembek, maka roda /ban akan masuk ke tanah dan menambah rolling resistance tractor sehingga mengurangi tenaga efektif untuk menarik. Secara kusus traktor roda karet/ban dibedakan Tractor roda dua dan tractor roda empat.

4. Perbandingan Pada Klasifikasi Traktor

Traktor dengan dua buah roda ban karet dengan empat buah roda ban karet dapat diperhatikan seperti pada tabel 5.

Tabel 5. Perbandingan traktor roda dua ban karet dan roda empat ban karet.

No.

Obyek perbandingan

Traktor roda

dua

Traktor roda empat

1

Gerak/manuver

Lebih mudah

Kurang

2

Traksi

besar

kecil

3

Rolling Resistance

Kecil

Lebih Kecil

4

Kecepatan

Kurang cepat

Lebih cepat

5

Goncangan pada jalan yang tidak rata

Besar

Kecil

6

Biaya pemeliharaan

Agak Murah

Mahal

(Sumber: Suryadharma H., 1998. Alat-Alat Berat)

Demikian pula perbandingan wheel tractor dengan crawler tractor dapat diperhatikan seperti pada Tabel 6. di bawah ini:

Tabel 6. Perbandingan Crawler tractor dan Wheel tractor

No.

Obyek perbandingan

Crawler Traktor

Wheel Tractor

1

Tenaga Tarik

Besar

Lebih kecil

2

Kecepatan

Relatif kecil

Besare

3

Ground contact

Besar

Kecil

4

Kondisi medan

Dapat bekerja

pada medan buruk

Harus baik

5

Kemungkinan selip

Kecil

Mudh selip.Besar

6

Floting

Lebih baik

Bebanroda terpuat

7

Mobilitas

Rendah

Tinggi

8

Jarak angkut

Dekat

Jauh

(Sumber: Suryadharma H., 1998. Alat-Alat Berat)

Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang
Ujian Tengah Semester Siklus I
Mata kuliah : Alat-Alat Berat
Program /Jurusan : S1 Pendidikan Teknik Bangunan

Waktu : 100 Menit

Petunjuk: Kerjakan semua soal dibawah ini:

1. Dalam memberdayakan alat berat perlu memperhatikan faktor tenaga yang

berupa tenaga yang dibutuhkan, tenaga yang tersedia, dan tenaga yang

dimanfaatkan. Tuliskan unsur-unsur yang berpengaruh pada faktor tenaga

tersebut di atas.

2. Jelaskan apa yang dimaksud tahanan gelinding, dan tahanan kelandaian,

selanjutnya berikan penjelasan bagaimana menentukan tahanan gelinding dan

tahanan kelandaian.

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan rimpull, drawbarpull dan gradability,

selanjutnya berikan penjelasan bagaimana menentukan rimpull dan

drawbarpull.

4. Jelaskan macam-macam perubahan volume tanah akibat pengerjaan

penggusuran tanah mekanis, selanjutnya bagaimana menentukan besarnya

perubahan volume tanah termaksud.

5. Jelaskan unsur-unsur waktu yang diperlukan guna menentukan waktu siklus

alat berat,selanjutnya tuliskan rumus untuk menentukan produktivitas dan

durasi pekerjaan.

6. Scraper beroda ban karet, berat traktor/alat berat = 20 ton, berat beban = 30

ton, sehingga berat totalnya = 50 ton. Jika tahanan gelinding (RR) = 10%, dan

tahanan kelandaian (GR) = 5% , sehingga tahanan total = 15%. Tentukan

tenaga yang ada /yang diperlukan dan kecepatan maksimum alat berat

tersebut.