Terbit online pada laman web jurnal: https://journal.isas.or.id/index.php/JAMERE

## JOURNAL OF APPLIED MECHANICAL ENGINEERING AND RENEWABLE ENERGY (JAMERE)
Vol. 3 No. 2 Agustus 2023 51- 56 ISSN: 2775-1031

## Rancang Bangun Alat Pemadat Tanah yang Ergonomis dengan Penggerak Motor Bensin
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin Jakfar 4 , Annafiyah 5 1,2,3,4,5 Teknik Mesin Alat Berat, Politeknik Negeri Madura
2* ahamchimie@poltera.ac.id

## Abstract
Soil compaction with simple equipment can result in poor solid soil quality because there are still many lumps of rock/gravel that have not been leveled on the compacted soil. In addition, the use of simple equipment can also cause the level of worker fatigue to increase due to the work of the muscles that are so large and work postures that are not ergonomic. So it is necessary to make soil compactor. In the manufacture of this soil compactor, it is necessary to have a theory or method as guide for the preparation in the process of making the tool. Starting from the calculation of engine power and the framework used, methods of using ergonomics data, such as body dimension analysis on anthropometric data. The results obtained from the design are centrifugal force of 14.8 KN, the weight of the compactor when operating is 79.4 kg, the height of the embankment that can be compacted is 4-5 cm, the compaction area achieved is 250 m²/hour, and the vibration frequency is 3 Hz or 18.85 rad/s. From the manufacture of this tool, it can help the process of soil compaction and increase efficiency and productivity of cultivat ing land or building floors that will be carried out, especially for construction workers in the Pamekasan.
Keywords : Soil compactor, Ergonomic, Gasoline Engine

## Abstrak
Pemadatan tanah dengan peralatan sederhana dapat mengakibatkan kualitas tanah padat yang kurang baik karena masih banyak bongkahan  batu/kerikil  yang  belum  diratakan  pada  tanah  yang  telah  dipadatkan.  Selain  itu  penggunaan  peralatan  yang sederhana juga dapat menyebabkan tingkat kelelahan pekerja meningkat akibat kerja otot yang begitu besar dan postur kerja yang tidak ergonomis. Sehingga perlu dibuat alat pemadat tanah. Dalam pembuatan alat pemadat tanah ini diperlukan teori atau metode sebagai pedoman persiapan dalam proses pembuatan alat tersebut. Mulai dari perhitungan tenaga mesin dan rangka yang  digunakan,  metode  penggunaan  data  ergonomi,  seperti  analisis  dimensi  tubuh  pada  data  antropometri.  Hasil  yang diperoleh dari perancangan adalah gaya sentrifugal sebesar 14,8 KN, berat pemadat saat beroperasi 79,4 kg, tinggi timbunan yang  dapat dipadatkan 4-5 cm,  luas pemadatan  yang dicapai 250 m²/jam, dan frekuensi  getarannya adalah 3 Hz atau 18,85 rad/s.  Dari  pembuatan  alat  ini  dapat  membantu  proses  pemadatan  tanah  dan  meningkatkan  efisiensi  dan  produktivitas penggarapan tanah atau lantai bangunan yang akan dilakukan khususnya bagi para pekerja bangunan di Pamekasan.
Kata kunci: Pemadat tanah, Ergonomis, Motor Bensin

## 1. Pendahuluan
Mayoritas penduduk di Kabupaten Pamekasan berprofesi  sebagai  buruh,  tukang  dan  kuli  bangunan. Kuli  bangunan  dipekerjakan  oleh  seseorang  untuk membuat  pondasi,  membangun  rumah,  ataupun bangunan-bangunan  lainnya.  Namun  hingga  saat  ini masih banyak kuli/tukang bekerja dengan menggunakan peralatan bangunan sederhana atau secara konvensional, terutama  pada  proses  pemadatan  tanah  ataupun memadatkan lantai pada bangunan rumah yang tentunya akan menguras banyak tenaga dan tidak efisien. Proses pemadatan  tanah  masih  dengan  cara  manual,  seperti menggunakan  sebongkah  batu,  sebatang  kayu,  dan benda-benda lain yang berbentuk
datar,  dengan  cara  ditumbukkan  pada  lahan  tanah  atau lantai  rumah  yang  ingin  dipadatkan.  Meskipun  ada sebagian  orang  yang  mampu  untuk  menyewa  alat pemadat yang modern dengan dana yang mereka miliki.
Pemadatan tanah menggunakan alat yang sederhana dapat menyebabkan kegiatan maupun proses pengarapan  tanah  menjadi  agak  lambat.  Kualitas  tanah padatan juga kurang baik karena masih banyak terdapat bongkahan batu/kerikil yang belum rata pada tanah yang telah  dipadatkan.  Penggunaan  peralatan  sederhana seperti kayu, batu, dan benda-benda datar lainnya kurang aman untuk pekerja kuli/tukang karena bisa membahayakan  bagi  pekerja  jika    pengoperasiannya secara  manual.  Disamping  itu,  penggunaan  peralatan sederhana  juga  dapat  menyebabkan  tingkat  kelelahan pekerja  meningkat  karena  kerja  otot  yang  begitu  besar
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin  Jakfar 4 , Annafiyah 5
dan postur kerja yang tidak ergonomis. Pemadatan atau perataan  tanah  dengan  cara  manual  yang  selama  ini dilakukan  membutuhkan  waktu  dan  tenaga  kerja  yang banyak.  Oleh  karena  itu,  dengan  menggunakan  alat bantu pemadatan atau perataan tanah dapat meningkatkan  efisiensi  dan  produktivitas  penggarapan lahan  atau  lantai  bangunan.  Dengan  begitu,  proses pengerjaannya  akan  semakin  cepat  dan  jumlah  lahan atau lantai bangunan yang digarap semakin besar.
Beberapa  penelitian  maupun  kajian  terus  dalam memenuhi  kebutuhan  jaman,  antara  lain  kemjuan teknologi  yang  mempunyai  pengaruh  besar  dalam  hal transportasi salah satunya adalah alat berat. Contoh alat berat yang memiliki fungsinya dalam memadatkan tanah adalah compactor [1]. Compactor adalah salah satu jenis alat berat yang mempunyai fungsi dalam pemadatan baik tanah,  batuan  maupun  material  lainnya  yang  bisa dipadatkan.  Pemadatan  akan  membuat  struktur  tanah menjadi  rapat  dan  lebih  padat.  Namun  compactor  ini berukuran cukup besar sehingga sulit untuk pengerjaan dalam  skala  kecil.  Sehingga  perlu  adanya  modifikasi dengan  skala  yang  lebi  kecil  sehingga  bisa  digunakan olehh penduduk sekitar Pamekasan yang bekerja sebagai kuli. Oleh karena itu pada penelitian ini akan dibuat alat pemadat  tanah  yang  ergonomis  serta  berguna  untuk mempermudah pemadatan tanah.

## 2. Metode Penelitian
Peralatan  yang  dibutuhkan  adalah  Mesin  las  SMAW ( Shield  Metal  Art  Welding ),  meteran,  mistar  baja, penggaris  siku.  Sedangkan  bahan  yang  dibutuhkan adalah besi plat (panjang 38 cm, lebar 17 cm, tebal 0,4 cm), besi plat (panjang 11 cm, lebar 6 cm, tebal 3 cm), besi  kanal  U/UNP  200,  besi  Siku  berukuran  40  x  40 dengan tebal 3,2 cm, As kruk bekas, Besi Pipa berukuran 1” x 1,4 mm x 6 m, Besi Plat Strip berukuran 3 x 25 mm x 3 m, Pulley dan Belt serta motor bensin 7.0 HP. Langkah-langkah  dalam  pelaksanaan  penelitian dapat  dilihat  pada  gambar  1  sedangkan  untuk  desain gambar dapat dilihat pada gambar 2.
Mulai Pengumpulan Data Pengumpulan Data dan Perhitungan Arah Antropometri Perhitungan Berat Awal Bandulan Perencanaan Desain Persiapan Alat dan Bahan A  Studi Pustaka  Observasi
Lapangan  Pengukuran Langsung  Observasi B A Pembuatan Alat Berdasarkan Perencanaan Pengujian Alat:  Alat dapat memadatkan tanah  Mengetahui kekuatan pemadatan Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Selesai B Tidak Ya Gambar 1. Diagram alir penelitian Gambar 3. Desain gambar tiga dimensi
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin  Jakfar 4 , Annafiyah 5
Langkah-langkah  perakitan  alat  pemadat  tanah  dapat diamati pada Langkah-langkah berikut:
1. Mempersiapkan desain alat.
2. Mempersiapkan alat dan bahan untuk pembuatan alat pemadat tanah.
3. Menganalisa gambar kerja.
4. Memotongan  bahan  sesuai  dengan  ukuran  yang sudah ditentukan.
5. Mengelas rangka depan dan belakang.
6. Membuat bandul pemberat sebanyak dua bagian, dengan menggunakan as kruk
7. Memasang poros penghubung pada rangka depan dan belakang.
8. Melakukan proses pemasangan poros penghubung pada rangka depan dan belakang.
9. Memasang bandul pemberat sekaligus memasang pulley dan belt untuk mentransmisikan daya dari poros dan motor penggerak.
10.  Melakukan pemasangan motor penggerak alat dan menghubungkan  motor  tersebut  dengan pulley menggunakan belt

## 3.   Hasil dan Pembahasan
3.1.  Perhitungan untuk pembuatan Vibration
Gambar 3 Contoh Bentuk Rancangan Vibration
Tebal = 21,3 mm Diameter Luar = 112 mm
M kiri = 1.384 g
Lebar = 37 mm
Diameter Dalam= 38 mm  M kanan = 1.387 g
1. 𝜌(𝑟ℎ𝑜) Besi
𝜌 = 𝑀 𝑉 𝜌 = 1.384 𝑔 191.211,454 𝑚𝑚³ = 0,007238 𝑔 𝑚𝑚³ ⁄
2. Luas lingkaran yang digunakan
∅ 𝑙𝑢𝑎𝑟 = 112 𝑚𝑚 ∅ 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 = 38 𝑚𝑚
𝐿 1 = 𝜋 4 × 𝑑 2
= 0,785 × 112 2 𝐿 1 = 9.874,04 mm² dibagi 2 = 4.937,02 mm²
𝐿 2 = 𝜋 4 × 𝑑 2
= 0,785 x 38² mm = 1.113,54 mm² dibagi 2 = 566,77 mm²
∆ 𝑙 = 4.937,02 − 566,77 = 4.370,25 mm²
3. Volume yang dibutuhkan [2]
𝑉 60 = 4.370,25 𝑚𝑚² × 60 𝑚𝑚 = 262.215 mm³ 4. Massa yang dibutuhkan
= 1.897,91217 g
5. Centrifugal Force (KN) [3]
= 1,89 Kg x 52,4 rad/s x 0,15 m
= 14,8 KN
3.2. Perhitungan ergonomis dengan data anthropometri
Antropometri  merupakan  bidang  ilmu  yang  sering digunakan  dalam  proses  mempertimbangkan  proses perancangan suatu alat terhadap dampak penyakit yang bisa  ditimbulkan  antara  interaksi  alat tersebut  terhadap manusia.  Anthropometri  menitik  beratkan  pada  ukuran atau dimensi tubuh manusia [4]. Pada tabel 1 berikut ini, hasil  tentang  rekap  data  antropometri  tubuh  pria terhadap penggunaan alat pemadat tanah

## Tabel 1 Rekap data anthropometri
Dari data pada tabel 1 menunjukkan berbagai macam dimensi  tubuh  pada  manusia  seperti  contoh  dimensi tubuh  dari  tinggi  leher,  lebar  leher,  dan  seterusnya. Tujuan  menghitung  persentil  pada  tabel  1  diatas, yaitu menganalisis  prosentase  dari  populasi  pengguna  yang dapat menggunakan peralatan yang sesuai dengan yang dirancang, menyesuaikan ukuran dimensi tubuh manusia
𝑀 60 = 262.215 𝑚𝑚 3 × 0,007238 𝑔 𝑚𝑚³ ⁄
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin  Jakfar 4 , Annafiyah 5
sesuai  dengan  ukuran  alat  yang  akan  dirancang. Sedangkan untuk nilai standar deviasi, berfungsi apabila ingin melakukan perhitungan terhadap sampel dari data yang  digunakan  dan  apakah  sampel  data  tersebut mewakili  seluruh  data  yang  ada.  Sebagai  contoh,  jika ingin menghitung ukuran berat badan sekelompok orang pada  suatu  populasi,  hanya  perlu  menghitung  berat badan dari beberapa orang saja dan menghitung rata-rata dan standar deviasinya. Dari data yang didapat nilainya dapat mewakili seluruh populasi yang ada.

## 3.3 Data hasil wawancara
Dalam  pembuatan  alat  yang  ergonomis  perlu adanya  pengujian  data  secara  langsung  pada  beberapa orang guna untuk mengetahui nilai keergonomisan pada alat  tersebut.  Pada  tabel  2,  menunjukkan  data  hasil wawancara pada beberapa orang untuk mengetahui alat yang  telah  dibuat  nyaman  atau  tidak  pada  saat digunakan.
Tabel 2. Data hasil wawancara
Dari  data  diatas,  disebutkan  beberapa  bagian  dari dimensi  tubuh  yang  akan  dijadikan  sampel  percobaan pada alat pemadat yang telah dibuat. Terdapat 10 orang yang  telah  diwawancarai  dan  mencoba  menggunakan alat  pemadat  yang  telah  dibuat.    Pada  kolom  dimensi tubuh telah dipaparkan mengenai anggota tubuh bagian mana  saja  yang  akan  dijadikan  sampel.  Kode  centang menunjukkan bahwa orang tersebut mengalami keluhan pada  beberapa  bagian  anggota tubuh  setelah  mencobat alat  pemadat  tersebut.  Maka  dapat  disimpulkan  bahwa alat  pemadat  yang  telah  dibuat  masih  kurang  terhadap kenyamanan pada saat proses pengerjaan.

## 3.4 Penggunaan Metode QCE dan RULA/REBA
RULA  merupakan  metode  penggembangan  dari bidang  ergonomic  yang  memeperhatikan  posisi  tubuhh manusia ketika bekerja. Selain itu fungsi otot Metode ini juga  tidak  membutuhkan  alat  yang  khusus  ketika  kita melakukan  penilaian  terhadap  anggota  tubuh  manusia seperti leher maupun tubuh bagian atas. Dengan adamya teknologi  ergonomic  kitab  isa  mengevaluasi  adanya aktivitas  dan  kekuatan  otot  yang  bisa  memberikan dampak  cedera  akibat  keggiatan  atau  aktivitas  yang
berulang-ulang.  Penilaian  menggunakan  metode  ini adalah metode yang telah dilakukan oleh McAtamey dan Corlett (1993).
1. Pengolahan Data Data  yang  akan  dijadikan  pengujian  yaitu  data  visual dari orang yang akan diukur menggunakan metode QEC dan RULA/REBA.
Gambar 5. Postur Tubuh
Berdasarkan  Gambar  4.13  menunjukkan  bahwa postur kerja yang dilakukan orang tersebut adalah berdiri lengan atas  dan bawah sedikit ke depan, dengan  posisi leher sedikit  menunduk, dan posisi pergelangan tangan statik dengan tangan menggenggam pegangan. Berdasarkan  hasil  analisis  menggunakan  metode  QEC serta  RULA/REBA  maka  diperoleh  hasil  seperti  pada Tabel 3, 4, 5 dan 6 sebagai berikut:
Tabel 3. Quick Exposure Check
QEC* analysis Bagian Tubuh Nilai Kategori Punggung 11 Low Bahu/Lengan 22 Moderate Pergelangan/Tangan 25 Moderate Leher 4 Low Tabel 4. Skor Tubuh Grup A Skor Grup A Bagian Tubuh Nilai Lengan Atas 2 Lengan Bawah 1 Pergelangan Tangan 1 Total A 4 Dengan:
Skor postur kerja grup A = 4 - Skor penggunaan otot
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin  Jakfar 4 , Annafiyah 5
Jika postur tubuh statis (ditahan> 10 menit), atau jika tindakan berulang terjadi 4 kali per menit: 1
- Skor beban/gaya Jika beban 2 - 10 kg (statis atau berulang): 2
Total skor untuk grup A adalah 4 + 1 + 2 = 7

## Tabel 5. Skor Tubuh Grup B
Skor Grup B Bagian Tubuh Nilai Leher 1 Punggung 2 Kaki 1 Total B 4 Dengan:
Skor postur kerja grup B = 4
- Skor penggunaan otot
Jika postur tubuh statis (ditahan> 10 menit), atau jika tindakan berulang terjadi 4 kali per menit: 1
- Skor beban/gaya Jika beban 2 - 10 kg (statis atau berulang): 2
Total skor untuk grup B adalah 4 + 1 + 2 = 7 Skor akhir untuk pengujian postur tubuh pertama dapat dilihat pada tabel 4.6
Tabel 6. Tabel Skor Grup C

## Skor Grup B
1 2 3 4 5 6 7+
Skor Grup A
1 1 2 3 3 4 5 5
2 2 2 3 4 4 5 5 3 3 3 3 4 4 5 6 4 3 3 3 4 5 6 6 5 4 4 4 5 6 7 7 6 4 4 5 6 6 7 7 7 5 5 6 6 7 7 7 8+ 5 5 6 7 7 7 7
Berdasarkan Grand  Score dari  Tabel  6,  postur kerja berdiri mendapatkan skor 7 yang termasuk dalam level  resiko  tinggi,  maka  dari  itu  perlu  tindakan penyelidikan dan menerapkan perubahan.

## 3.5. Perhitungan Rancangan Alat Pemadat Tanah
1. Centrifugal Force (KN) Dengan  menggunakan  Persamaan  2.6,  maka centrifugal  force dapat  dihitung  sebagai  berikut [5]:
𝐶𝐹 = 𝑚 ∙ 𝜔 2 ∙ 𝑟 = 1,89 Kg x 52,4 rad/s x 0,15 m = 14,8 KN
2. Ukuran Penampang Pemadat Tanah p x l = 56 cm x 49 cm
3. Operating Weight
F = m x g atau W = m x g
= 𝑚 × 𝑔
=  (56  cm  x  49  cm  x  4  cm  x  7238  kg/m³)  9,8
m/s
= (0,010976 m³ x 7238 kg/m³) 9,8 m/s = 79,4 kg x 9,8 m/s = 778,12 N
4. Tinggi tanah timbunan yang bisa dipadatkan ± 4 sampai 5 cm
5. Compacting Area
Compacting area dapat dihitung sebagai berikut [5]: L   = p x l t = 120 s = 300 cm x 250 cm = 75000 cm²
= 7,5 m²
CA = 𝐿 ℎ = 7,5 𝑚² 0,03 ℎ = 250 m²/h
6. Vibration Frequency
Dengan  menggunakan  Persamaan  2.8,  maka vibration  frequency dapat  dihitung  sebagai berikut [6]:
𝑓 = 𝑛 𝑇 = 360 120 = 3 Hz atau 18,85 rad/s

## 3.6. Perbandingan dengan alat pemadat tradisional
1. Ukuran Penampang Pemadat Tanah
P x l = 20 cm x 20 cm
2. Operating Weight
F = m x g atau W = m x g
= (20 cm x 20 cm x 0,4 cm x 7.874 kg/m³) 9,8 m/s
= (0,00016 m³ x 7.874 kg/m³) 9,8 m/s
= 1,26 kg x 9,8 m/s
= 12,3 N
3. Tinggi tanah timbunan yang bisa dipadatkan ± 1 sampai 2 cm
4. Compaction Area
Dengan  menggunakan  persamaan  di  bawah  ini maka compacting  area dapat  dihitung  sebagai berikut: L   = p x l t = 300 s = 300 cm x 250 cm = 75000 cm²
= 7,5 m²
CA = 𝐿 ℎ = 7,5 𝑚² 0,08 ℎ
Misbakhul Fatah 1 , Abdul Hamid 2* , Ilham Anugrah Ilahi 3 , Amin  Jakfar 4 , Annafiyah 5
= 93,75 m²/h
5. Vibration Frequency
Dengan  menggunakan  Persamaan  2.8,  maka vibration  frequency dapat  dihitung  sebagai berikut:
𝑓 = 𝑛 𝑇 = 300 300
= 1 Hz atau 6,28 rad/s

## 3.7. Indikator Untuk Menetukan Kepadatan Tanah
Untuk  memenuhi  persyaratan  pemadatan,  maka umumnya  di  lakukan  percobaan  pengujian  pemadatan. Untuk setiap percobaan, berat volume tanah basah (γb) dari  tanah  yang  dipadatkan  tersebut  dapat  dihitung dengan menggunakan persamaan berikut [5]:
𝛾 𝑏 = 𝑊 𝑉 V = 30 cm x 30 cm x 5 cm
= 4500 cm³
= 0,0045 m³
𝛾 𝑏 = 1500 𝑔 0,0045 𝑚³
= 333.333,3 g/m³
Pada  setiap  percobaan,  besarnya  kadar  air  (w) dapat  ditentukan,  selanjutnya  dapat  dihitung  nilai kepadatan kering (γd) dengan menggunakan persamaan berikut:
𝛾 𝑑 = 𝛾 𝑏 1+𝑤 Jika  kadar  air  belum  diketahui,  bisa  menggunakan rumus:
𝑊 1 −𝑊 2
𝑊𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑤
𝑊 1 = Berat tanah gembur
𝑊 2 = Berat tanah padat w   = Air yang hilang 𝑊 1 −𝑊 2
𝑊𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑤 = 1500𝑔−1000𝑔
1000×100% = 500 10% = 50%
Jadi, tanah bisa disebut padat apabila terjadi perubahan jarak partikel antar tanah akibat kehilangan udara/air.

## 4.   Kesimpulan
Alat  pemadat  tanah  berhasil  dibuat  menggunakan penggerak  motor  bensin.  Hasil  yang  diperoleh  dari pembuatan  alat  pemadat  ini  dapat  memadatkan  area sebesar 250 m² dalam kurun waktu 1 jam dan memiliki gaya  sentrifugal  sebesar  14,8  KN.  Untuk  meredam getaran  digunakan  karet  bushing  pada  bagian  dudukan mesin  penggeraknya  dan  ditambah  dengan  rancangan handle/pegangan  yang  cukup  nyaman.  Dari  hasil  data anthropometri  perlu  adanya  pengembangan  dan penerapan  perubahan  pada  pembuatan  alat  pemadat tanah  ini agar  lebih ergonomis ketika dipakai terutama oleh kuli bangunan.

## Daftar Rujukan
[1] Wahyudi  I,  (2016),  Rancang  Bangun  Alat  Pemadat Tanah  (Compactor)  Kapasitas  450  KG  Dengan Penggerak  Motor  Bensin,  Politeknik  Negeri Sriwijaya, Skripsi, Palembang.
[2]  Yahdi,  U.  (1996).  Pengantar  Fisika  Mekanika. Jakarta: Universitas Gunadarma.
[3]    Kusuma,  I.  A.  (2017),  Gaya  Sentrifugal  Dan Sentripetal  Dalam  Penggunaan  Gerakan  Olahraga. Ilmiah Spirit, 1-10.
[4]    Bara,  N.  E.  (2015).  Metode  Pengukuran Antropometri.
[5] Yamali, F. R. (2016), Analisa Energi Alat Pemadat Tanah,  Jurnal  Civronlit  Universitas  Batanghari Jambi Tahun 2016, 33-42.
[6]  Sukendi, Isranuri, I., & Suherman. (2015),  Analisa Karakteristik Getaran Dan Machine Learning Untuk Deteksi  Dini  Kerusakan  Bearing.  Widya  Teknika Vol.23 No.2, 41-49.