Alat Berat untuk Pekerjaan Konstruksi

Penggunaan alat berat dalam suatu proyek konstruksi merupakan suatu keharusan, terutama pada proyek-proyek konstruksi dengan skala yang besar. Hal ini sejalan dengan tujuan penggunaan alat berat yaitu untuk mempermudah manusia dalam mengerjakan pekerjaan sehingga hasil yang diharapkan dapat tercapai sesuai dengan waktu yang telah ditentukan dan bahkan dalam waktu yang relatif singkat.

Pemilihan alat berat yang akan dipakai pada suatu pekerjaan konstruksi merupakan salah satu faktor penting dalam keberhasilan suatu proyek. Alat berat yang dipilih haruslah tepat baik dari segi jenis, ukuran maupun jumlahnya. Kesalahan dalam pemilihan alat berat dapat mengakibatkan pelaksanaan proyek menjadi tidak lancar. Produktivitas yang kecil dan penggunaan waktu yang lama dalam pengadaan alat berat dapat menyebabkan biaya yang mahal. Alat berat yang umum digunakan dalam proyek konstruksi antara lain excavator, dozer, loader, dumptruck, motor grader, crane, compactor, roller dan lain –lain.

Secara umum alat berat dapat kita kategorikan dalam beberapa klasifikasi. Klasifikasi tersebut adalah klasifikasi alat berat berdasarkan fungsinya dan berdasarkan operasinya.

Gambar. Alat-alat berat

Klasifikasi Alat Berat Berdasarkan Fungsinya

Klasifikasi alat berat berdasarkan fungsinya merupakan pengelompokan atau pembagian alat berat berdasarkan fungsi-fungsi utama alat. Berdasarkan fungsinya alat berat dibagi seperti berikut :

• Alat pengolah lahan, seperti bulldozer, scraper dan motor grader.
• Alat penggali, seperti excavator, front shovel, backhoe, dragline dan clamshell.
• Alat pengangkut material, seperti truk dan wagon.
• Alat pemidahan material, seperti bulldozer dan loader.
• Alat pemadat, seperti compactor, pneumatic tire roller, tamping roller dan lain-lain.
• Alat proses material, seperti asphalt mixing plants, batching and mixing plants concrete dan crushing and screening plants.
• Alat penempatan akhir material, seperti concrete paver, asphalt finisher dan alat pemadat.

Klasifikasi Alat Berat Berdasarkan Operasinya

klasifikasi alat berat berdasarkan operasinya dapat dibagi sebagai berikut :

• Alat dengan penggerak menggunakan crawler atau roda kelabang dan roda ban karet, seperti  excavator, bulldozer, loader, truck dan lain-lain.
• Alat statis atau tetap, seperti tower crane, asphalt mixing plants, batching and mixing plants concrete dan crushing and screening plants.

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pemilihan Alat Berat

Dalam pemilihan alat berat, ada beberapa faktor yang harus kita perhatikan sehingga kesalahan dalam pemilihan alat dapa kita hidari. Adapun beberapa faktor tersebut antara lain :

• Fungsi alat berat yang harus dilaksanakan
• Kapasitas produksi alat berat
• Cara penggunaan atau operasi alat berat
• Pembatasan dari metode kerja yang dipakai
• Faktor ekonomi
• Jenis proyek dan lokasi proyek
• Jenis dan daya dukung tanah
• Kondisi lapangan

Penggunaan Alat Berat pada Macam-macam Proyek Konstruksi

Jenis-jenis proyek yang pada umumnya menggunakan alat berat antara lain proyek gedung, proyek jalan, proyek jembatan, proyek dam, pelabungan, bandara dan lain sebagainya.

1. Proyek Gedung

Alat berat yang umum digunakan pada proyek gedung antara lain alat pemancang tiang (pile driving), alat penggali (excavator), alat angkat material (crane), alat pengangkut material (truk), concrete mixer dan lain-lain.

2. Proyek Jalan

Alat berat yang umum digunakan pada proyek jalan antara lain alat pengolah lahan (dozer, motor grader), alat penggali (excavator), alat pengangkut material (truk), alat proses material (asphalt mixing plants), alat penempatan akhir material (concrete paver, asphalt finisher), alat pemadat (compactor, pneumatic tire roller, tamping roller) dan lain-lain.

3. Proyek Jembatan

Alat berat yang umum digunakan pada proyek jembatan antara lain alat penggali (excavator), alat pengangkut material (truk), alat proses material (concrete mixer), alat pemadat dan lain-lain.

4. Proyek Dam

Alat berat yang umum digunakan pada proyek dam antara lain alat pengolah lahan (dozer, motor grader), alat penggali (excavator), alat pengangkut material (truk), alat proses material (batching and mixing plants concrete), alat pemadat (compactor), concrete pump, dan lain-lain.

Kecepatan dan Beban Gandar pada Konstruksi Jalan Rel

Perencanaan konstruksi jalan rel harus direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat dipertanggungjawabkan secara teknis dan ekonomis. Secara teknis diartikan konstruksi jalan rel tersebut harus dapat dilalui oleh kendaraan rel dengan aman dengan tingkat kenyamanan tertentu selama umur konstruksinya. Secara eknomis diharapkan agar pembangunan dan pemeliharaan konstruksi tersebut dapat diselenggarakan dengan biaya yang sekecil mungkin dimana masih memungkinkan terjaminnya keamanan dan tingkat kenyamanan.

Sesuai dengan ketentuan yang tercantum dalam Peraturan Dinas No. 10 Tahun 1986 dan Peraturan Menteri Perhubungan No. 60 Tahun 2012, perencanaan konstruksi jalan rel dipengaruhi oleh jumlah beban, kecepatan maksimum, beban gandar dan pola operasi. Atas dasar ini diadakan klasifikasi jalan rel, sehingga perencanaan dapat dibuat secara tepat guna.

Kecepatan

Sesuai dengan ketentuan yang tercantum dalam Peraturan Dinas No. 10 Tahun 1986 dan Peraturan Menteri Perhubungan No. 60 Tahun 2012, terdapat beberapa bentuk kecepatan yang digunakan dalam perencanaan, yaitu :

Kecepatan Rencana

Kecepatan rencana adalah kecepatan yang digunakan untuk merencanakan konstruksi jalan rel. Adapun beberapa bentuk kecepatan rencana yang digunakan untuk :

Kecepatan Maksimum

Kecepatan maksimum adalah kecepatan tertinggi yang diijinkan untuk operasi suatu rangkaian kereta api pada lintas tertentu.

Kecepatan Operasi

Kecepatan operasi adalah kecepatan rata-rata kereta api pada petak jalan tertentu.

Kecepatan Komersil

Kecepatan komersil kecepatan rata-rata kereta api sebagai hasil pembagian jarak tempuh dengan waktu tempuh.

Beban Gandar

Beban gandar adalah beban yang diterima oleh jalan dari satu gandar. Untuk lebar jalan rel 1067 mm pada semua kelas jalan, beban gandar maksimum adalah 18 ton. Sedangkan untuk lebar jalan rel 1435 mm pada semua kelas jalan, beban gandar maksimum adalah 22,5 ton.

Formula “Verain” digunakan untuk menghitung tekanan gandar maksimum (Peraturan Dinas Nomor 10 Tahun 1986), yaitu :

P = [ 0,4 / ( 1 + C ) ] x ( G / a )

Keterangan :

• P   = berat gandar lokomotif (ton)
• C   = pengaruh kecepatan menurut “Verein” ( V² / 30.000 ) V dalam km/jam
• G  = berat rel (kg/m)
• a   = jarak bantalan (m)

Definisi Jalan Rel

Jalur kereta api merupakan jalur yang terdiri atas rangkaian petak jalan rel yang meliputi ruang manfaat jalur kereta api, ruang milik jalur kereta api, dan ruang pengawasan jalur kereta api, termasuk bagian atas dan bawahnya yang diperuntukkan bagi lalu lintas kereta api. Sedangkan jalan rel adalah satu kesatuan konstruksi yang terbuat dari baja, beton, atau konstruksi lain yang terletak di permukaan, dibawah dan di atas tanah atau bergantung beserta perangkatnya yang mengarahkan jalannya kereta api (Peraturan Menteri Perhubungan No. 60 Tahun 2012).

Struktur jalan rel merupakan suatu konstruksi yang direncanakan sebagai prasarana atau infrastruktur perjalanan kereta api. Secara konstruksi, jalan rel dibagi dalam dua bentuk konstruksi, yaitu : (Rosyidi, S. A. P., 2012)

• Jalan rel dalam konstruksi timbunan,
• Jalan rel dalam konstruksi galian.

Jalan rel dalam konstruksi timbunan biasanya terdapat pada daerah persawahan atau daerah rawa, sedangkan jalan rel pada konstruksi galian umumnya terdapat pada medan pergunungan. Gambar 1 menunjukkan contoh potongan konstruksi jalan rel pada daerah timbunan dan galian.

Gambar 1 : Contoh potongan jalan rel pada timbunan (a) dan galian (b)

(Sumber : Rosyidi, S. A. P., 2012)

Komponen Struktur Jalan Rel

Struktur jalan rel dibagi ke dalam dua bagian struktur yang terdiri dari kumpulan komponen-komponen jalan rel yaitu : (Rosyidi, S. A. P., 2012)

Struktur bagian atas, atau dikenal sebagai superstructure yang terdiri dari komponen-komponen seperti rel (rail), penambat (fastening) dan bantalan (sleeper, tie).

Struktur bagian bawah, atau dikenali sebagai substructure, yang terdiri dari komponen balas (ballast), subbalas (subballast), tanah dasar (improve subgrade) dan tanah asli (natural ground). Tanah dasar merupakan lapisan tanah di bawah subbalas yang berasal dari tanah asli tempatan atau tanah yang didatangkan (jika kondisi tanah asli tidak baik), dan telah mendapatkan perlakuan pemadatan (compaction) atau diberikan perlakuan khusus (treatment). Pada kondisi tertentu, balas juga dapat disusun dalam dua lapisan, yaitu : balas atas (top ballast) dan balas bawah (bottom ballast).

Konstruksi jalan rel merupakan suatu sistem struktur yang menghimpun komponen-komponennya seperti rel, bantalan, penambat dan lapisan fondasi serta tanah dasar secara terpadu dan disusun dalam sistem konstruksi dan analisis tertentu untuk dapat dilalui kereta api secara aman dan nyaman.

Pembebanan Struktur Jalan Rel

Pembebanan dan pergerakan kereta api di atas struktur jalan rel menimbulkan berbagai gaya pada rel. Gaya-gaya tersebut diantaranya gaya vertikal, gaya transversal (lateral) dan gaya longitudinal. (Rosyidi, S. A. P., 2012)

Gambar 2 : Gaya yang bekerja pada rel

(Sumber : Rosyidi, S. A. P., 2012)

Secara umum, gaya-gaya yang bekerja pada rel dijelaskan dalam Gambar 2 Perhitungan beban dan gaya ini perlu dipahami secara benar untuk dapat merencanakan dimensi, tipe dan disain rel, bantalan dan seterusnya pola distribusinya berfungsi untuk merencanakan tebal lapisan balas dan subbalas. (Rosyidi, S. A. P., 2012)

Gaya Vertikal

Gaya ini adalah beban yang paling dominan dalam struktur jalan rel. Gaya vertikal menyebabkan terjadinya defleksi vertikal yang merupakan indikator terbaik untuk penentuan kualitas, kekuatan dan umur jalan rel. Secara global, besarnya gaya vertikal dipengaruhi oleh pembebanan oleh lokomotif, kereta maupun gerbong. Perhitungan gaya vertikal yang dihasilkan beban gandar oleh lokomotif, kereta dan gerbong merupakan beban statik, sedangkan pada kenyataannya, beban yang terjadi pada struktur jalan rel merupakan beban dinamis yang dipengaruhi oleh faktor aerodinamik (hambatan udara dan beban angin), kondisi geometrik dan kecepatan pergerakan rangkaian kereta api. Oleh karena itu, diperlukan transformasi gaya statik ke gaya dinamik untuk merencanakan beban yang lebih realistis. Persamaan TALBOT (1918) memberikan transformasi gaya berupa pengkali faktor dinamis sebagai berikut :

Ip    = 1 + 0,01 {( V / 1,609 ) – 5 }

dimana,

Ip    = Faktor dinamis,

V     = Kecepatan rencana (km/jam)

Gaya Transversal (Lateral)

Gaya ini terjadi akibat adanya gaya sentrifugal (ketika rangkaian kereta api berada dilengkung horizontal), gerakan ular rangkaian (snake motion) dan ketidakrataan geomtrik jalan rel yang bekerja pada titik yang sama dengan gaya vertikal. Gaya ini dapat menyebabkan tercabutnya penambat akibat gaya angkat (uplift force), pergeseran pelat andas dan memungkinkan terjadinya derailment (anjlog atau keluarnya roda kereta dari rel). Syarat pembatasan besarnya gaya lateral supaya tidak terjadi anjlog adalah :

P lateral / P vertikal < 1,2 

P lateral / P vertikal < 0,75 (untuk rel dan roda yang aus)

Pola distribusi gaya vertikal beban kereta api dapat dijelaskan secara umum sebagai berikut : (Rosyidi, S. A. P., 2012)

• Beban dinamik diantara interaksi roda kereta api dan rel merupakan fungsi dari karakteristik jalur, kendaraan dan kereta, kondisi operasi dan lingkungan. Gaya yang dibebankan pada jalur oleh pergerakan kereta api merupakan kombinasi beban statik dan komponen dinamik yang diberikan kepada beban statik. Beban dinamik diterima oleh rel dimana terjadi tegangan kontak diantara kepala rel dan roda, oleh sebab itu, sangat berpengaruh dalam pemilihan mutu baja rel.
• Beban ini selanjutnya didistribusikan dari dasar rel ke bantalan dengan perantara pelat andas ataupun alas karet.
• Beban vertikal dari bantalan akan didistribusikan ke lapisan balas dan subbalas menjadi lebih kecil dan melebar. Pola distribusi beban yang melebar dan menghasilkan tekanan yang lebih kecil yang dapat diterima oleh lapisan tanah dasar.

Prinsip pola distribusi gaya pada struktur rel bertujuan untuk menghasilkan reduksi tekanan kontak yang terjadi diantara rel dan roda (± 6000 kg/cm2) menjadi tekanan yang sangat kecil pada tanah dasar (± 2 kg/cm2).

Gaya Longitudinal

Gaya longitudinal dapat diakibatkan oleh perubahan suhu pada rel (thermal stress) Gaya ini sangat penting di dalam analisis gaya terutama untuk konstruksi KA yang menggunakan rel panjang (long welded rails). Gaya longitudinal juga merupakan gaya adhesi (akibat gesekan roda dan kepala rel) dan gaya akibat pengereman roda terhadap rel. Efek gaya ini akan dibahas pada perhitungan stabilitas rel panjang.