PREDIKSI KEDALAMAN KETENGGELAMAN RODA TRAKTOR RODA-4 PADA TANAH SAWAH BERDASARKAN HASIL UJI GESER LANGSUNG ABDUL ROUF

Transkripsi

1 PREDIKSI KEDALAMAN KETENGGELAMAN RODA TRAKTOR RODA-4 PADA TANAH SAWAH BERDASARKAN HASIL UJI GESER LANGSUNG ABDUL ROUF DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 213

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4pada Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung adalah benar karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Nopember 213 Abdul Rouf NIM F14939

4 ABSTRAK ABDUL ROUF. Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4 pada Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung. Dibimbing oleh GATOT PRAMUHADI. Kegiatan pengolahan tanah sawah di Indonesia masih didominasi tenaga manusia, hewan, dan traktor roda-2 yang membutuhkan waktu pengerjaan lama sehingga kapasitasnya rendah, sedangkan penggunaan traktor roda-4 masih tergolong sedikit. Dalam pengaplikasian mekanisasi pertanian menghasilkan hubungan timbal balik antara tanah dengan alat dan mesin pertanian. Syarat pengaplikasian traktor roda-4 dalam kegiatan pengolahan tanah adalah tekanan terhadap tanah harus lebih kecil dari kekuatan geser tanah dan kedalaman tekan tidak lebih besar dari ground clearance traktor. Oleh sebab itu, perlu diprediksi kedalaman ketenggelaman roda traktor roda-4 yang dioperasikan di lahan sawah. Pada penelitian ini, prediksi ditentukan dari hasil pengujian kekuatan geser langsung pada sampel tanah tidak terganggu dan terganggu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya nilai kadar air tanah mengakibatkan menurunnya nilai kohesi tanah yang juga diikuti dengan menurunnya nilai kekuatan geser tanah. Hal tersebut mengakibatkan nilai ketenggelaman roda akan semakin besar. Analisis menggunakan tanah sampel tidak terganggu menghasilkan nilai ketenggelaman roda terkecil pada lokasi SS yang didominasi fraksi liat yaitu cm dengan kohesi tanah kgf/cm 2 dan terbesar pada lokasi S-14 yang didominasi fraksi debu yaitu lebih besar dari ground clearance traktor (35.5 cm) dengan kohesi tanah kgf/cm 2. Berdasarkan hasil prediksi ketenggelaman roda, traktor roda-4 hanya dapat beroperasi di lokasi SS dan L-18. Kata kunci:ketenggelaman roda, traktor roda-4, tanah sawah, uji geser langsung ABSTRACT ABDUL ROUF. Prediction of Four-Wheel Tractor Sinkage in Paddy Soil Based On Direct Shear Test. Supervised by GATOT PRAMUHADI Paddy soil tillage in Indonesia is still employed by human power, animal power, and hand tractor which requires more time so that resulting low capacity, whereas the use of four-wheel tractor is relatively little. In application, agricultural mechanization causes reciprocal relationship between soil and tractor. Reqiurements in the application of four-wheel tractors on soil tillage are such the ground pressure must be smaller than soil shear strength and sinkage must be smaller than ground clearance of tractor. In this research, estimation of sinkage determined based on direct shear test on undisturbed soil and disturbed soil. The results shows that increasing water content results in declining soil cohesion and soil shear strength. It leads to bigger sinkage. Analysis of using undisturbed soil produces smallest sinkage in SS location dominated by clay fraction with cm on soil cohesion kgf/cm 2 andbiggest sinkage is in S-14 location dominated by the silt fraction with higger than tractor ground clearance (35.5 cm) and soil cohesion kgf/cm 2. Based on the predicted results, four-wheel tractor can only operate in location SS and L-18. Keywords: Sinkage, four-wheel tractor, paddy soil, direct shear test

5 PREDIKSI KEDALAMAN KETENGGELAMAN RODA TRAKTOR RODA-4 PADA TANAH SAWAH BERDASARKAN HASIL UJI GESER LANGSUNG ABDUL ROUF Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 213

6

7 Judul Skripsi : Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4 pada Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung Nama : Abdul Rouf NIM : F14939 Disetujui oleh Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi Pembimbing Diketahui oleh Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen Tanggal Lulus:

8 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta ala atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 213 ini ialah tanah sawah, dengan judul Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4 pada Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Dr Ir Gatot Pramuhadi, M.Si selaku dosen Pembimbing atas arahan dan bimbingannya selama proses pembuatan skripsi ini hingga selesai. 2. Prof Dr Ir Tineke Mandang, MS dan Dr Ir I Wayan Astika, M.Si selaku dosen penguji tugas akhir. 3. Ayahanda Kasmin dan Ibunda Liyah,Kakakku Humaedi, dan Adikku Rizal Syaeful Rokhman atas doa, kasih sayang dan dukungannya. 4. PT Bina Pertiwi Jakarta dan PT Sang Hyang Seri Subang serta teknisi Laboratorium Mekanika dan Fisika Tanah IPB Bapak Trisnadi yang telah banyak membantu selama pengumpulan data tugas akhir. 5. Teman-teman ORION 46, Wisma Amigo Babakan Doneng, dan Tri-U 213 yang telah memberikan kenangan indah kepada penulis selama menimba ilmu di IPB. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat Bogor, Nopember 213 Abdul Rouf

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 2 Tanah Secara Umum 2 Tekstur Tanah 3 Kadar Air Tanah 3 Kekuatan Geser Tanah 4 Hubungan Antara Roda Traktor dan Tanah 6 METODE 7 Waktu dan Lokasi Penelitian 7 Bahan 7 Alat 8 Prosedur Analisis Data 8 HASIL DAN PEMBAHASAN 13 Tekstur Tanah pada Lokasi Penelitian 13 Hubungan Kadar Air Tanah (w), Kekuatan Geser Tanah (τ), dan Tegangan Normal (σ) 13 Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda (z) dari Hasil Pengujian Kekuatan Geser Tanah (τ) 17 SIMPULAN DAN SARAN 2 Simpulan 21 Saran 22 DAFTAR PUSTAKA 22 LAMPIRAN 23 RIWAYAT HIDUP 34 vi vii ix

10 DAFTAR TABEL 1 Data-data sekunder untuk menganalisis kedalaman ketenggelaman roda 9 2 Kelas tekstur tanah pada 5 lokasi penelitian menurut USDA 13 3 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) 15 4 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah terganggu (disturbed soil) 16 5 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian 17 6 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser sampel tanah terganggu (disturbed soil) di lokasi penelitian 19 7 Data hasil uji validasi ketenggelaman roda pada lokasi SS dengan kedalaman DAFTAR GAMBAR 1 Diagram segitiga tekstur tanah dan sebaran besaran butiran 3 2 Grafik penentuan nilai kohesi tanah dan sudut gesek dalam dari hasil pengujian kekuatan geser langsung 5 3 Efek kadar air tanah terhadap konsistensi tanah (Kohnke 1968) 5 4 Ilustrasi besar kedalaman tekan atau sinkage (Bekker 1955) 6 5 Ilustrasi luas kontak dan permukaan kontak roda traktor dengan tanah 6 6 Ilustrasi roda traktor pada tanah lunak 7 7 Diagram skematik pengambilan data 8 8 Gaya traksi mesin (F) yang dipengaruhi oleh ground contact (A) dan operating weight (W) (Bekker 1955) 11 9 Ilustrasi penentuan panjang kontak dan kedalaman ketenggelaman roda 12 1 pengukuran kada air berdasarkan berat sampel Direct shear test apparatus untuk pengujian kekuatan geser tanah sampel Grafik perbandingan kedalaman ketenggelaman roda traktor roda-4 berdasarkan hasil prediksi dan pengukuran 21 DAFTAR LAMPIRAN 1 Hubungan tegangan normal dan kekuatan geser tanah tidak terganggu di 5 lokasi yang berbeda: (a) blok SS, (b) blok S-24, (c) blok L-26, (d) blok S-14, dan (e) blok L-18; (15) kedalaman 15 cm dan (3) kedalaman 3 cm 23 2 Hubungan kadar air dan kekuatan geser tanah terganggu di 5 lokasi yang berbeda: (a15) blok SS kedalaman -15 cm, (a3) blok SS kedalaman 15-3 cm, (b3) blok S-24 kedalaman -3 cm, (c3) blok L- 26 kedalaman -3 cm, (d15) blok S-14 kedalaman -15 cm, (d3) blok S-14 kedalaman 15-3 cm, (e15) blok L-18 kedalaman -15 cm, dan (e3) blok L-18 kedalaman 15-3 cm 25

11 3 Hubungan kadar air dan kohesi tanah terganggu di 5 lokasi yang berbeda: (a15) blok SS kedalaman -15 cm, (a3) blok SS kedalaman 15-3 cm, (b3) blok S-24 kedalaman -3 cm, (c3) blok L-26 kedalaman -3 cm, (d15) blok S-14 kedalaman -15 cm, (d3) blok S-14 kedalaman 15-3 cm, (e15) blok L-18 kedalaman -15 cm, dan (e3) blok L-18 kedalaman 15-3 cm 27 4 Hubungan kadar air dan kedalaman tekan tanah terganggu di 5 lokasi yang berbeda: (a15) blok SS kedalaman -15 cm, (a3) blok SS kedalaman 15-3 cm, (b3) blok S-24 kedalaman -3 cm, (c3) blok L- 26 kedalaman -3 cm, (d15) blok S-14 kedalaman -15 cm, (d3) blok S-14 kedalaman 15-3 cm, (e15) blok L-18 kedalaman -15 cm, dan (e3) blok L-18 kedalaman 15-3 cm 29 5 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian 31 6 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser sampel tanah terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian 32

12

13 PENDAHULUAN Latar Belakang Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh 4 faktor yaitu faktor tanah, faktor tanaman itu sendiri, faktor iklim, dan faktor tindakan budidaya yang dilakukan. Tanah sangat berpengaruh penting dalam kehidupan terutama dalam bidang pertanian. Tanah yang baik adalah tanah yang memiliki partikel yang halus dan kuat sehingga mampu menciptakan lingkungan yang lembab yang diperlukan untuk perkecambahan dan pertumbuhan akar. Dalam pertanian tanah berfungsi sebagai tempat tumbuh dan penyedia nutrisi bagi tanaman. Sebagai tempat tumbuh tanaman, tanah harus mampu menopang tanaman agar mampu tegak berdiri dengan kokoh sedangkan sebagai penyedia nutrisi tanah harus mampu mengikat dan mendistribusikan air, udara, dan unsur hara tanaman. Kondisi tersebut tercapai pada tanah yang cukup kuat dan cukup gembur atau memiliki struktur remah. Untuk menciptakan kondisi yang demikian perlu dilakukan tindakan pengolahan tanah. Kegiatan pengolahan tanah merupakan kegiatan budidaya yang memerlukan tenaga paling banyak sehingga dalam kegiatan ini memerlukan alat bantu berupa alat dan mesin pertanian untuk mempercepat kegiatan tersebut. Pengolahan lahan meliputi pengolahan tanah primer (primary tillage) berupa pembajakan (plowing) dan pengolahan tanah sekunder (secondary tillage) yang merupakan kegiatan setelah pembajakan tanah, biasanya berupa penggaruan (harrowing). Kegiatan pengolahan tanah sawah di Indonesia masih didominasi menggunakan tenaga manusia, hewan, dan traktor roda-2 yang membutuhkan waktu pengerjaan lama sehingga kapasitasnya rendah, sedangkan untuk penggunaan traktor roda-4 masih terbilang sedikit. Menurut BBP Mektan (213) dan Zulnadi (211), penggunaan traktor roda-4 Kubota L 368 pada kegiatan pengolahan tanah memiliki kapasitas kerja.3 ha/jam dengan efisiensi lapang 86.78%, sedangkan traktor roda-2 memiliki kapasitas.6 ha/jam dengan efisiensi lapang 76% dan catatan kondisi tanah baik. Penerapan mekanisasi pertanian pada prinsipnya adalah pengenalan dan penggunaan alat mekanis untuk melaksanakan operasi pertanian. Dalam pengaplikasian mekanisasi pertanian akan menghasilkan hubungan timbal balik antara tanah dalam hal ini sifat fisik dan mekanik tanah dengan alat dan mesin pertanian. Syarat pengaplikasian traktor roda-4 dalam kegiatan pengolahan tanah adalah tekanan terhadap tanah harus lebih kecil dari kekuatan geser tanah dan kedalaman tekan tidak lebih besar dari ground clearance traktor yang digunakan. Pada kenyataannya pengoperasian traktor di lahan sawah menggunakan bantuan roda sangkar (cage wheel) agar traktor dapat beroperasi dengan mudah. Oleh sebab itu, perlu diprediksi besarnya ketenggelaman roda traktor roda-4 yang akan dioperasikan di lahan sawah,karena traktor tidak dapat secara langsung diuji dilahan sawah yang kemungkinan tenggelamnya roda traktor besar. Pada penelitian ini, prediksi besarnya ketenggelaman roda ditentukan dari hasil pengujian kekuatan geser tanah langsung (direct shear test) pada sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) dan terganggu (disturbed soil) agar

14 2 ketenggelaman rodadapat diprediksi dengan berbagai kondisi tanah. Parameter yang akan dianalisis untuk memprediksikan ketenggelaman rodaadalah tekstur tanah, kadar air tanah, kohesi tanah, kekuatan geser tanah (soil shear strength), dan tekanan terhadap tanah (ground pressure). Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah Memprediksikan kedalaman ketenggelaman roda traktor roda-4 pada tanah sawah berdasarkan hasil uji geser langsung. TINJAUAN PUSTAKA Tanah Secara Umum Menurut Hardjowigeno (23) tanah memiliki arti yang khusus dalam bidang pertanian. Tanah merupakan campuran bahan mineral dengan bahan organik yang di dalamnya terdapat air yang berasal dari air hujan yang tertahan oleh tanah. Dalam proses pembentukannya terbentuk juga lapisan-lapisan tanah atau horison. Dengan demikian definisi ilmiah tanah adalah kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horison-horison, terdiri dari campuran bahan mineral, organik, air, dan udara, serta merupakan media tumbuh untuk tanaman. Bahan mineral tanah terbentuk dari pelapukan batu-batuan yang nantinya terbentuk dalam berbagai ukuran yaitu pasir, debu, dan liat. Mineral tanah ini terdiri dari dua jenis yaitu mineral primer dan sekunder. Mineral primer merupakan mineral yang terbentuk dari pelapukan batuan yang dilapukkan, dan mineral sekunder yaitu mineral bentukan baru yang terbentuk selama proses pembentukan tanah berlangsung. Mineral primer pada umumnya dalam fraksi pasir dan debu sedangkan mineral sekunder umumnya dalam fraksi liat. Bahan organik umumnya ditemukan di permukaan tanah, meski jumlahnya 3%-5% namun memiliki pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat tanah yang salah satunya adalah sebagai granulator yang dapat memperbaiki struktur tanah. Tanah yang banyak mengandung bahan organik adalah tanah-tanah lapisan atas atau top soil. Semakin ke lapisan bawah tanah maka kandungan bahan organik semakin berkurang. Oleh karena itu top soil perlu dipertahankan (Hardjowigeno 23). Air juga merupakan bahan penyusun tanah. Air dalam tanah akan ditahan (diserap) oleh masa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Air di dalam tanah dapat meresap ataupun ditahan karena adanya gaya-gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi (Hardjowigeno 23). Tekstur Tanah Menurut Plaster (1992), sifat tanah yang paling fundamental adalah tekstur tanah, karena dapat mempengaruhi sifat-sifat tanah lainnya. Tekstur tanah

15 merupakan istilah yang mengacu pada ukuran partikel mineral dalam tanah yang menggambarkan proporsi tiga fraksi tanah: pasir (besar), debu (sedang), dan liat (kecil). Gabungan dari ketiga fraksi tersebut dinyatakan dalam persen dan disebut sebagai kelas tekstur. Pada umumnya tanah asli merupakan campuran dari butiran-butiran yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda (Braja 1993). Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah. Kelas tekstur tanah dikelompokkan berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu, dan liat. Tanah-tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap dan menahan air dan unsur hara. Tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi (Hardjowigeno 23). Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur, tanah diberi nama atas dasar komponen utama yang dikandungnya, misalkan lempung berpasir (sandy clay), lempung berlanau (silty clay), dan seterusnya (Braja 1993). Terdapat hubungan yang erat antara tekstur tanah dengan sifat-sifat tanah yang lain. Komposisi ketiga fraksi tanah akan menentukan sifat-sifat fisika, fisikakimia, dan kimia tanah. Sifat fisik dan kesuburan tanah sangat dipengaruhi oleh oleh tekstur tanah. Fraksi liat merupakan fraksi yang paling aktif sedangkan kedua fraksi yang lainnya disebut kurang aktif (Haridjadja 198). Braja (1993) menyatakan bahwa kelas tekstur dapat ditetapkan dengan menggunakan diagram segi tiga tekstur menurut USDA (United State Department of Agricultural) pada Gambar 1. Sistem ini didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah yang meliputi: a. Pasir : butiran dengan diameter 2..5 mm b. Debu : butiran dengan diameter.5.2 mm c. Liat : butiran dengan diameter lebih kecil dari.2 mm 3 Gambar 1 Diagram segitiga tekstur tanah dan sebaran besaran butiran Kadar air Tanah Tanah terdiri dari tiga fase yaitu cair, padatan, dan gas. Fase cair adalah air tanah yang mengisi bagian-bagian atau seluruhnya dari ruangan kosong diantara zarah-zarah padat (Haridjadja 198). Air terdapat di dalam tanah karena ditahan (diserap oleh massa tanah), tertahan oleh lapisan kedap air, atau keadaan drainase yang kurang baik. Gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi mempengaruhi ditahan atau meresapnya air dalam tanah (Hardjowigeno 23).

16 4 Kadar air tanah adalah jumlah air tanah yang tekandung dalam pori-pori tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Kadar air tanah dapat berubah-ubah pada tiap kedalaman karena merupakan bagian tanah yang tidak stabil. Menurut Hardjowigeno (23), air di dalam tanah dibagi menjadi air gravitasi, kapiler, dan higroskopis. Cara yang biasa digunakan untuk menyatakan kadar air dalam tanah adalah dalam persen terhadap bobot tanah kering. Kadar air juga dapat dinyatakan dalam persen volume, yaitu persentase volume air terhadap volume tanah. Secara umum kadar air tanah dapat dihitung dengan persamaan: ma mb w x1% mb mc. (1) dimana : w : ma : Massa tanah basah dan wadah (g) mb : Massa tanah kering oven dan wadah (g) : Massa wadah (g) mc Kekuatan Geser Tanah Kekuatan tanah adalah kemampuan tanah untuk menahan beban tanpa mengalami kerusakan baik berupa perpecahan, perpisahan, ataupun aliran. Secara kuantitatif kekuatan tanah dapat didefinisikan sebagai tegangan maksimal yang dapat diberikan kepada tanah tertentu tanpa menyebabkan kerusakan pada tanah tersebut (Hillel 198). Kekuatan tanah tergantung pada gaya-gaya yang bekerja diantara butir-butirnya (Wesley 1973). Kekuatan geser tanah merupakan gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan (Hardiyatmo 1992). Wesley (1973) menambahkan bahwa kekuatan geser tanah adalah akibat gerak relatif antara butiran, bukan karena butirannya sendiri hancur. Menurut Hardiyatmo (1992), bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh: a. Kohesi tanah yang terkandung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak tergantung dari tegangan vertikal yang bekerja pada bidang geseran. b. Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan tegangan vertikal pada bidang gesernya. Coulomb (1773) mendefinisikan fungsi f( ) sebagai =c+ tan, dengan kekuatan geser tanah, c kohesi tanah, tegangan normal pada bidang runtuh, dan sudut gesek dalam tanah. Hubungan dari persamaan tersebut dapat digambarkan seperti berikut:

17 5 Gambar 2 Grafik penentuan nilai kohesi tanah dan sudut gesek dalam dari hasil pengujian kekuatan geser langsung Besar nilai c (kohesi tanah) sangat dipengaruhi oleh tekstur dan kadar air tanah. Kohesi tanah mencirikan sifat tanah liat (tanah-tanah kohesif), yaitu nilainya akan turun apabila kadar air tanah meningkat (bertambah), sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 3. Besar nilai (sudut gesek dalam) sangat dipengaruhi oleh faktor eksternal, yaitu besar nilai tekanan normal ke tanah atau ground pressure (GP). Sudut gesek dalam (internal friction angle) mencirikan sifat tanah pasir (tanah-tanah nonkohesif) yaitu nilai akan meningkat apabila beban gaya W (bobot operasi mesin, atau beban dinamis yang bekerja pada roda traksi mesin) bertambah. Gambar 3 Efek kadar air tanah terhadap konsistensi tanah (Kohnke 1968) Dalam tanah tidak berkohesi, kekuatan geser tanah hanya terletak pada gesekan antara butiran tanah saja (c = ), sedangkan pada tanah-tanah kohesif dalam kondisi jenuh maka = dan = c (Sunggono 1984). Selain itu, berdasarkan kurva tersebut dapat dideskripsikan bahwa dengan bertambahnya kadar air maka kohesi tanah akan berkurang (turun), begitu pula kekuatan geser tanahpun akan berkurang. Apabila traktor melintas diatas tanah tersebut maka roda traktor akan masuk ke dalam tanah hingga kedalaman tertentu dan berhenti ketika besar ground pressure sama dengan besar kekuatan geser tanah.

18 6 Hubungan Antara Roda Traktor dan Tanah Terjadinya penurunan permukaan tanah akibat gaya dari luar khususnya karena lalu lintas, merupakan pertanda bahwa terjadi pemadatan tanah pada daerah tersebut. Penurunan permukaan akan terjadi sampai pada keadaan dimana gaya penahan dari tanah seimbang dengan beban yang diberikan. Oleh karena itu, apabila sinkage dapat diminimumkan maka pemadatan yang terjadi juga minimum meskipun besaran dan distribusinya tidak diketahui secara pasti. Ketika mesinmelintas atau beroperasi di atas permukaan tanah, maka akan timbul interaksi antara tanah dengan mesin yang dipengaruhi oleh tekstur tanah, besar kadar air tanah, besar nilai kuat geser tanah, dan besar ground pressure. Apabila besar nilai kuat geser tanah < besar nilai ground pressure maka akan timbul kedalaman tekan (sinkage). Sinkage akan terus bertambah selama nilai kuat geser tanah < besar nilai ground pressure. Besar nilai sinkage (z) maksimum terjadi pada saat besar nilai kuat geser tanah sama dengan besar nilai ground pressure. Dalam Gambar 4 ditunjukkan ilustrasi besar kedalaman tekan (sinkage). Gambar 4 Ilustrasi besar kedalaman tekan atau sinkage(bekker 1955) Hubungan antara roda traktor dengan tanah dapat diinterpretasikan dengan banyak cara tergantung pada analisis gaya-gaya yang terlibat. Dua istilah yang paling sederhana adalah luas kontak dan permukaan kontak yang dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5Ilustrasi luas kontak dan permukaan kontak roda traktor dengan tanah Analisis daya dukung pada gaya tekan roda statis adalah vertikal. Oleh karena itu, proyeksi vertikal dari permukaan kontak dan luas tapak roda pada tanah terbilang cukup tepat untuk model sederhana. Pemodelan luas kontak dapat ditentukan berdasarkan empris, semi-empiris, atau teoritis tergantung pada metode

19 yang digunakan. Penentuan luas kontak berdasarkan teoritis untuk roda traktor pada tanah lunak dapat ditentukan pada gambar berikut ini: 7 Gambar 6Ilustrasi roda traktor pada tanah lunak Saarilahti (22) menjabarkan gambar tersebut untuk menentukan panjang kontak roda dengan menggunakan Teorema Phytagoras sehingga didapatkan persamaan berikut ini: l1 = (r 2 (r z δ) 2 ) 1/2 (2) l2 = (r 2 (r δ) 2 ) 1/2 (3) Keterangan: l = Panjang kontak roda dengan tanah (cm) r = Jari-jari roda (cm) z = Sinkage (cm) δ = Defleksi roda (cm) METODE Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Maret sampai September 213 di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo (lokasi SS), PT Sang Hyang Seri Sukamandi (lokasi S-24, L-26, S-14, dan L-18)dan Laboratorium Mekanika dan Fisika Tanah, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sampel tanah yang diambil dari lahan sawah laboratorium lapangan Siswadhi Soepardjo dan lahan sawah PT Sang Hyang Seri Sukamandi.

20 8 Alat Peralatan, instrumen, dan mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah ring sample, direct soil shear test apparatus, cangkul kecil (kored), cawan, neraca elektronik, oven, penggaris, pisau, dan traktor Kubota L 368 (untuk analisis spesifikasi). Prosedur Analisis Data Tanah Sawah Pengambilan Sampel Tanah Persiapan Sampel Tanah Sampel Tanah Terganggu (disturbed soil) (undisturbed) Sampel Tanah Tidak Terganggu (undisturbed soil) (undisturbed) Analisis Tekstur Tanah Kelas Tekstur Tanah Uji Geser Langsung Kadar Air Tanah (%) Kohesi Tanah Sudut Gesek Dalam ( ) Tegangan Normal Luas Permukaan Kontak (cm 2 ) Tekanan terhadap tanah Kuat Geser Tanah Memprediksikan Sinkage Sinkage (cm) Gambar 7 Diagram skematik pengambilan data

21 9 Tabel 1 Data-data sekunder untuk menganalisis ketenggelaman roda No Sumber data Parameter Satuan Nilai 1. Traktor Kubota L368 Berat total kg 1115 Diameter roda belakang cm Diameter roda depan cm 75.5 Lebar roda depan cm 2 Lebar roda belakang cm 3 Ground clearance cm 35.5 Wheelbase cm 161 Lebar keseluruhan cm Roda sangkar Diameter roda cm 85 Lebar roda belakang cm 5 3. Rotary tiller Berat kg Operator Berat kg 6.9 Pengolahan dan analisis data dilakukan dengan bantuan program Microsoft Office Excel. Data diolah dan disajikan dalam bentuk tabel dan perhitungan matematis. Prosedur penelitian disajikan dalam bentuk diagram skematik yang terdapat pada Gambar 7. Pengambilan Sampel Tanah Sampel tanah diambil dengan menggunakan alat bantu berupa cangkul, sekop, penggaris, dan pisau. Untuk tanah tidak terganggu (undisturbed soil)pengambilan sampel tanah diambil menggunakan ring sampel dan langsung ditutup agar kondisi tanah tidak mengalami perubahan yang signifikan. Sedangkan untuk sampel tanah terganggu (disturbed soil) sampel tanah hanya dimasukkan ke dalam plastik. Analisis Tekstur Tanah Analisis tekstur tanah dilakukan untuk mengetahui persentase kandungan pasir, debu, dan liat yang terkandung pada masing-masing sampel tanah. Analisis ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. Persiapan Sampel Tanah Persiapan sampel tanah hanya dilakukan pada sampel tanah terganggu (disturbed soil) sebelum dilakukan pengujian kekuatan geser langsung. Persiapan sampel terdiri dari pengeringan, penghancuran, pengayakan, dan penambahan air secara bertahap. Pengeringan dilakukan dengan bantuan udara (kering-udara) agar sifat-sifat yang dimiliki tanah tidak berubah. Sampel tanah yang sudah dikeringkan selanjutnya dihancurkan agar diperoleh tanah lolos ayakan Ø 4.76 mm. Pengayakan sampel tanah tersebut bertujuan agar sampel tanah yang diuji dalam kondisi yang sama. Setelah itu, tanah ditambahkan air secara bertahap agar didapatkan perubahan kadar air sebelum dilakukan pengujian geser langsung.

22 1 Uji Kekuatan Geser Langsung Tanah Pengukuran kekuatan geser tanah dalam penelitian ini dilakukan dengan uji geser langsung (direct shear test). Sampel tanah yang diteliti dimasukkan ke dalam direct shear apparatus kemudian diberikan beban vertikal (tegangan normal) yang konstan. Kemudian contoh tanah tersebut diberikan tegangan geser sampai nilai maksimum. Tegangan geser diberikan dengan kecepatan bergerak (strainrate) yang konstan. Prosedur pengukuran kekuatan geser tanah adalah sebagai berikut: 1. Membuat sampel tanah dengan menggunakan trimmer 2. Mengukur massa dan kadar air sampel tanah 3. Sampel tanah dimasukkan ke dalam kotak geser 4. Kotak geser dipasang ke peralatan geser 5. Pengukur beban (R) diatur dengan deformasi (δ) = kemudian diberikan beban normal (σ) 6. Pemberian beban normal minimal tiga macam yaitu.5 kgf/cm 2, 1. kgf/cm 2,dan 1.5 kgf/cm 2 agar didapatkan garis lurus pada kurva τ terhadap σ 7. Beban (R) dicatat pada setiap deformasi (δ) sebesar 2 skala, dengan nilai k =.2693 kgf/skalar 8. Menghitung kekuatan geser (τ) dengan persamaan sebagai berikut: R.k... A (4) keterangan: τ : Kuat geser tanah R : Beban (kgf) k : Konstanta (.2693 kgf/skalar) A : Luas permukaan (cm 2 ) 9. Dari ketiga kurva hubungan τ terhadap σ diperoleh τmax pada setiap kurva, kemudian buat kurva hubungan τmax terhadap σ sehingga diperoleh suatu garis lurus dan didapatkan nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam ( ). Memprediksikan Ketenggelaman Roda Berdasarkan Hasil Uji Kekuatan Geser Langsung Berdasarkan Pramuhadi (213), hubungan antara ground pressure dan kemampuan mesin atau traktor beroperasi di atas permukaan tanah dapat diilustrasikan dalam Gambar 8 dan menggunakan persamaan 5 dan persamaan 6. Kemampuan mesin atau traktor beroperasi, dapat dinyatakan dengan istilah gaya traksi (F), dipengaruhi oleh besarnya ground contact (A), gaya kohesi tanah (c), gound pressure (p), dan sudut gesek dalam ( ). Tanah-tanah dengan kandungan liat (clay) tinggi umumnya mempunyai kohesi tanah yang tinggi pula, sedangkan tanahtanah dengan kandungan pasir (sand) tinggi umumnya mempunyai sudut gesek dalam yang tinggi pula. Dengan demikian, untuk memperbesar gaya traksi dapat ditempuh dengan memperbesar ground contact dan memperbesar bobor operasi mesin (W) agar ground pressure bertambah.

23 11 Gambar 8 Gaya traksi mesin (F) yang dipengaruhi oleh ground contact (A) dan operating weight (W) (Bekker 1955) F = A c+w tan..(5) F = A(c+ptan )..(6) Keterangan: F =Gaya traksi mesin(kgf) A = Ground contact (m 2 ) c = Kohesi tanah W = Bobot operasi mesin (kg) = Sudut gesek dalam dari tanah ( ) p = Ground pressure Persamaan 6 dapat diuraikan menjadi persamaan 7 dan persamaan 8, yang merupakan persamaan Coulomb untuk menentukan kuat geser tanah. Persamaan 7 ini bisa ditentukan dengan melakukan Uji Geser Langsung (direct shear test) di dalam Laboratorium Mekanika dan Fisika Tanah. F/A = c+ptan..(7) = c+ tan (8) Dimana = Kuat geser tanah c = Kohesi tanah = Tekanan normal = Sudut gesek dalam dari tanah ( ) Pada saat aplikasi traktor di lapangan, maka persamaan 8dapat diubah menjadi persamaan 9, yaitu: = c+gptan (9)

24 12 Besar nilai z (ketenggelaman roda) dapat ditentukan ketika =GP, yaitu ketika GP (ground pressure) = c / (1 tan ). Besar nilai c (kohesi tanah) dan (sudut gesek dalam) diperoleh dari hasil uji geser langsung (direct shear test) di laboratorium. Dengan data-data yang diperoleh dari pengujian geser tanah maka dapat memprediksikan besarnya ketenggelaman roda dengan terlebih dulu memprediksikan panjang kontak roda traktor terhadap tanah dengan asumsi lebar roda traktor konstan. F = N r-z r Gambar 9 Ilustrasi penentuan panjang kontak dan sinkage Berdasarkan Saarilahti (22), ilustrasi tersebut dapat menentukan panjang kontak dan kedalaman ketenggelaman roda dengan menggunakan Teorema Phytagoras dan asumsi lebar roda konstan sehingga didapatkan persamaan berikut ini: l z b l = 2 [r 2 - (r- z) 2 ] 1/2 (1) Keterangan: l = Panjang kontak roda traktor dengan tanah (cm) r = Jari-jari roda traktor (cm) z = Ketenggelaman roda(cm) McKyes (1985) menambahkan bahwa 75% bobot traktor akan ditransfer ke roda bagian belakang dan 25% sisanya ke roda bagian depan. Besar nilai z menunjukkan besar kedalaman tenggelamnya roda traktor ke dalam tanah. Traktor masih bisa beroperasi di atas tanah apabila nilai z<1/3 Droda mesin (nilai z lebih kecil dari sepertiga diameter roda traktor) atau tidak melebihi dari besarnya ground clearance traktor. Agar roda traktor tidak tenggelam maka nilai kuat geser tanah harus nilai GP.

25 13 HASIL DAN PEMBAHASAN Tekstur Tanah pada Lokasi Penelitian Tekstur tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang secara praktis dapat digunakan sebagai alat evaluasi atau pertimbangan dalam suatu potensi penggunaan tanah. Tekstur tanah adalah keadaan tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan pasir, debu, dan liat yang terkandung pada tanah. Keadaan tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap keadaan sifat fisik dan mekanik tanah. Tabel di bawah ini menunjukkan kelas tekstur tanah berdasarkan USDA (United State Department of Agricultural) pada 5 lokasi sampel yang berbeda. Tabel 2 Kelas tekstur tanah pada 5 lokasi penelitian menurut USDA Lokasi Tekstur Pasir (%) Debu (%) Liat (%) Kelas tekstur tanah menurut USDA SS Liat (clay) S Lempung liat berdebu(silty clay loam) L Lempung liat berdebu(silty clay loam) S Lempung liat berdebu(silty clay loam) L Lempung liat berdebu(silty clay loam) Berdasarkan tabel di atas, dari ke-5 lokasi pengambilan sampel dapat digolongkan dalam 2 kelas tekstur tanah yaitu tanah liat untuk lokasi (SS) yang berada di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, Bogor dan tanah lempung liat berdebu pada 4 lokasi lainnya yang berada di PT Sang Hyang Seri Sukamandi, Subang. Fraksi liat yang dominan dimiliki oleh lokasi SS berarti bahwa tanah tersebut terdiri dari butiran-butiran tanah yang sangat kecil dan menunjukkan sifat kohesif dan plastis. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian tanah melekat satu sama lain, sedangkan plastisitas merupakan sifat yang memungkinkan bentuk tanah diubah-ubah tanpa mengalami perubahan isi atau tanpa kembali kebentuk semula dan tanpa terjadi retakan atau pecahan. Berbeda halnya dengan ke-4 lokasi lainnya yang memiliki fraksi tanah dominan debu. Menurut Wesley (1973), debu merupakan bahan peralihan antara liat dan pasir halus. Fraksi debu bersifat kurang plastis dan lebih mudah ditembus air daripada fraksi liat. Selain itu, fraksi debu yang dominan pada lokasi sampel tanah di Subang berarti tanah tersebut memperlihatkan sifat dilatasi yang tidak terdapat pada fraksi liat. Sifat dilatasi ini menunjukkan gejala perubahan isi apabila fraksi tersebut diubah bentuknya. Hubungan Kadar Air tanah (w), Kekuatan Geser Tanah (τ), dan Tegangan Normal (σ) Kadar air tanah merupakan jumlah air tanah yang terkandung dalam poripori tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Kadar air tanah yang dihasilkan dari pengambilan sampel di 5 lokasi dan dilakukan pengukuran di laboratorium

26 14 memiliki nilai yang berbeda tiap kedalaman pengambilan sampel karena kadar air merupakan bagian tanah yang tidak stabil. Berikut ini Gambar 1 menunjukkan pengukuran kadar air berdasarkan berat sampel. Gambar 1 Pengukuran kadar air berdasarkan berat sampel Nilai kadar air aktual (kondisi lapangan) dari hasil pengukuran di laboratorium beragam seperti pada tabel 3. Terdapat kecenderungan penurunan nilai kadar air terhadap penambahan kedalaman pengambilan sampel tanah. Nilai kadar air tertinggi pada kedalaman -15 cm yaitu 75.42% pada lokasi S-14, dan terendah pada lokasi L-18 yaitu 32.25%. Sedangkan pada kedalaman 15-3 cm, lokasi SS memiliki nilai kadar air tertinggi yaitu 48.62% dan terendah pada lokasi L-18 yaitu 27.63%. Kekuatan geser tanah merupakan gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan (Hardiyatmo 1992). Cara yang digunakan dalam menentukan kekuatan geser tanah pada penelitian ini yaitu pengujian geser langsung (direct shear test). Berikut ini direct shear testapparatus yang digunakan pada penelitian ditunjukkan oleh Gambar 11. Gambar 11 Direct shear stressapparatus untuk pengujian kekuatan geser tanah sampel Terdapat 2 jenis sampel tanah yang dilakukan pengujian geser langsung pada penelitian ini, yaitu tanah tidak terganggu (undisturbed soil) dan tanah terganggu (disturbed soil). Pengujian geser langsung tanah tidak terganggu yaitu pengujian sampel tanah dimana kondisi sampel tanah sedapat mungkin sama dengan kondisi di lapangan (aktual) tanpa mengalami perubahan kondisi khususnya kadar air tanah yang signifikan. Tabel berikut ini merupakan hasil pengujian kekuatan geser tanah langsung.

27 Tabel 3 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) Lokasi SS S-24 L-26 S-14 L-18 Kedalaman (cm) w τ Persamaan Garis (%) σ.5 kgf/cm 2 σ 1. kgf/cm 2 σ 1.5 kgf/cm τ = σ τ = σ τ = σ τ = σ τ = σ τ = σ τ =.11+.7σ τ = σ τ = σ τ = σ Keterangan: w : Kadar air tanah (%) τ : Kekuatan geser tanah σ : Tekanan normal Berdasarkan tabel diatas kadar air tanah akan semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman pengambilan sampel tanah. Kekuatan geser tanah terbesar pada kedalaman -15 cmyaitu di lokasi SS sebesar.391 kgf/cm kgf/cm 2 dan terkecil terdapat di lokasi S-14 yaitu.45 kgf/cm kgf/cm 2, sedangkan pada kedalaman -3 cm nilai terbesar terdapat di lokasi L-18 yaitu.429 kgf/cm kgf/cm 2 dan kekuatan geser tanah terkecil adalah di lokasi S-14 dan L-26 dengan.62 kgf/cm kgf/cm 2. Kekuatan geser tanah meningkat dengan bertambahnya tekanan normal yang diberikan ke tanah seperti dapat dilihat pada Lampiran 1. Selain itu, tekstur tanah pun berperan dalam menentukan kekuatan geser tanah. Seperti yang terlihat pada tabel diatas, bahwa kekuatan geser tanah tertinggi terdapat pada sampel tanah lokasi SS yang didominsai oleh fraksi liat. Sedangkan untuk 4 lokasi lainnya yang didominasi fraksi debu memiliki nilai kekuatan geser tanah lebih rendah dibandingkan lokasi SS. Dari ke-4 sampel yang memiliki kelas tekstur tanah yang sama, lokasi S-14 pada kedalaman -15 cm memiliki nilai kekuatan geser tanah terkecil yaitu kgf/cm 2. Hal tersebut dikarenakan olehkandungan kadar air tanah pada lokasi S-14 sangat tinggi dibandingkan 3 lokasi lainnya yaitu 75.42%.Untuk menganalisis hubungan kadar air dan tekstur tanah dengan kekuatan geser tanah pada sampel tanah tidak terganggu tidak bisa karena pada satu lokasi diambil 2 sampel tanah dengan kedalaman berbeda. Tujuan pengujian kekuatan geser tanah menggunakan sampel tanah terganggu yaitu menganalisis hubungan perubahan kadar air, kekuatan geser tanah, dan tekanan normal pada lokasi dan kedalaman yang sama. Sampel tanah terganggu yaitu sampel tanah yang dikeringkan dan dilakukan manipulasi kadar air tanah sebelum dilakukan pengujian geser langsung. Berikut ini tabel hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah terganggu. 15

28 16 Tabel 4 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah terganggu (disturbed soil) Lokasi Kedalaman (cm) SS S-24-3 L-26-3 S-14 L w (%) τ σ.5 kgf/cm 2 σ 1. kgf/cm 2 σ 1.5 kgf/cm 2 Persamaan Garis = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = Keterangan: w : Kadar air tanah (%) τ : Kekuatan geser tanah σ : Tegangan normal Berdasarkan hasil yang didapatkan yaitu terjadi penurunan kekuatan geser tanah dengan bertambahnya kadar air tanah pada tegangan normal yang sama seperti dapat dilihat pada Lampiran 2. Selain itu, pada kadar air yang sama penurunan nilai kekuatan geser tanah pun terjadi apabila tekanan normal yang diberikan ke tanah berkurang seperti halnya pada pengujian sampel tanah tidak terganggu. Adapun kolom persamaan garis pada Tabel 3 dan Tabel 4 yaitu untuk mengetahui besarnya nilai kohesi tanah dan sudut gesek dalam yang akan dibahas untuk memprediksikan besarnya ketenggelaman roda pada bagian berikutnya.

29 Lokasi SS S-24 L-26 S-14 L-18 Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda(z)dari Hasil Pengujian Kekuatan Geser Tanah(τ) Metode yang digunakan untuk memprediksi besarnya nilai kedalaman ketenggelaman roda pada lokasi penelitian yaitu dengan menggunakan hasil uji kekuatan geser tanah. Kekuatan geser tanah ditentukan berdasarkan besar nilai kohesi tanah, tegangan normal ke tanah, dan sudut gesek dalam. Berdasarkan pengujian kuat geser tanah menggunakan metode uji geser langsung (direct shear test) diperoleh persamaan-persamaan kekuatan geser tanah, dari persamaanpersamaan tersebut dapat dianalisis nilai tekanan terhadap tanah (ground pressure) dan kedalaman ketenggelaman roda masing-masing lokasi sampel. Nilai kedalaman ketenggelaman roda yang diprediksikan terdiri dari 3 macam, yaitu z1 dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator, z2 dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen, dan z3 dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen + Nroda sangkar. Kohesi tanah adalah gaya tarik menarik sesama zarah (partikel tanah) akibat selaput lengas (Baver 1956 dalam Pramuhadi 21). Kohesi tanah bervariasi tergantung ukuran dan bentuk partikel tanah serta tebal tipisnya selaput lengas antar partikel tanah. Nilai kohesi tanah sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah dan kadar air tanah. Kohesi tanah mencirikan tanah liat (tanah-tanah kohesif). Pada Tabel 4 hubungan perubahan kadar air terhadap kohesi tanah sulit dianalisis karena sampel tanah yang digunakan tidak pada lokasi dan kedalaman yang sama, namun pada Tabel 5 dan Lampiran 3jelas menunjukkan dengan meningkatnya kadar air tanah akan diiringi dengan berkurangnya nilai kohesi tanah. Selain itu, pada Tabel 5 dan kelas tekstur tanah yang telah diketahui pada Tabel 2 terlihat bahwa jenis tanah yang didominasi fraksi liat memiliki nilai kohesi tanah lebih besar dibandingkan dengan jenis tanah lainnya yang didominasi oleh fraksi debu. Berikut ini merupakan tabel hasil uji kekuatan geser sampel tanah tidak terganggu di lokasi penelitian untuk memprediksikan besarnya kedalaman ketenggelaman roda. Tabel 5Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil analisis uji kekuatan geser sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian Kedalaman (cm) w (%) c ( ) GP 17 Z 1 (cm) Z 2 (cm) Z 3 (cm) Tr Tf Tr Tf Tr Tf

30 18 Keterangan: w : Kadar air tanah (%) c : Kohesi tanah : Sudut geser dalam ( ) GP : Ground pressure Z1 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator Z2 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen Z2 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen Tr Tf + Nroda sangkar : Roda belakang : Roda depan Untuk memprediksikan ketenggelaman roda, pada penelitian ini terdapat kondisi batas (boundary condition) yaitu panjang kontak roda traktor adalah cm (roda belakang) dan cm (roda depan). Kondisi tersebut terjadi ketika ketenggelaman roda maksimal yaitu sama dengan besarnya ground clearance traktor yang digunakan sebesar 35.5 cm.ketika nilai panjang kontak melebihi nilai maksimal yang telah ditentukan maka ketenggelaman roda tidak dapat diprediksikan karena luas kontak dipengaruhi oleh permukaan badan traktor bagian bawah yang kontak langsung dengan tanah dan nilai yang dihasilkan akan fluktuatif seperti yang terlihat pada lampiran 5 dan lampiran 6. Berdasarkan hasil yang didapatkan, semakin dalam pengambilan sampel tanah maka kadar air semakin rendah dan tekanan terhadap tanah(ground pressure) semakin tinggi. Hal tersebut disebabkan karena dengan bertambahnya kadar air maka kemampuan sangga tanah akan berkurang, sehingga luas permukaan kontak akan bertambah pada tegangan normal yang konstan. Dari 5 lokasi yang berbeda nilai kadar air tanah tertinggi yaitu lokasi S-14 dan memiliki nilai tekanan terhadap tanah terendah. Selain itu, dengan meningkatnya kadar air mengakibatkan ketenggelaman roda (z) semakin besar. Berdasarkan Tabel 5, pada kedalaman 15 cm traktor roda- 4 yang digunakan hanya dapat beroperasi di lokasi SS yang memiliki tekstur tanah liat dan telah memiliki lapisan keras yang di buat pada tahun 199-an oleh Proyek JICA. Pada kedalaman 3 cm lokasi yang memungkinkan untuk dioperasikan traktor roda-4 adalah lokasi SS dan L-18. Lokasi L-18 memiliki tekstur tanah lempung liat berdebu (sama dengan 3 lokasi lainnya) namun memiliki nilai kadar air terendah, sedangkan untuk 3 lokasi lainnya tidak dapat dioperasikan traktor roda-4 karena ketenggelaman roda melebihi nilai ground clearance traktor. Nilai kedalaman tekan maksimum yaitu sebesar nilai ground clearance yang dimiliki oleh traktor. Adapun nilai ketenggelaman roda yang terlalu tinggi dan tidak realistis (angka berwarna merah) pada Tabel 5 disebabkan karena asumsi luas kontak hanya berdasarkan roda traktor, sedangkan pada kenyataannya ketika kedalaman tekan melebihi ground clearance maka luas kontak akan dipengaruhi luas traktor bagian bawah, sehingga pada kondisi tersebut ketenggelaman roda tidak dapat diprediksikan. Seperti halnya pada sub-bab sebelumnya, pada sub-bab ini pun melakukan analisis tanah terganggu (disturbed soil)dengan penambahan air secara bertahap untuk mengetahui hubungan perubahan kadar air dengan tekanan terhadap tanah dan kedalaman tekan. Tabel 6 menunjukkan hasil analisis kekuatan geser

31 langsung sampel tanah terganggu untuk memprediksikan besarnya kedalaman ketenggelaman roda. Tf Tabel 6Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil analisis uji kekuatan geser sampel tanah terganggu (disturbed soil) di lokasi penelitian Lokasi Kedalaman (cm) SS S-24-3 L-26-3 S-14 L w (%) : Roda belakang : Roda depan c ( ) GP 19 Z 1 (cm) Z 2 (cm) Z 3 (cm) Tr Tf Tr Tf Tr Tf Keterangan: w : Kadar air tanah (%) c : Kohesi tanah : Sudut geser dalam ( ) GP : Ground pressure Z1 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator Z2 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen Z2 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen Tr + Nroda sangkar

32 2 Kadar air meningkat diikuti dengan menurunnya nilai kohesi tanah sehingga kekuakatan geser tanah akan menurun seperti yang ditunjukkan oleh lampiran 3. Hal tersebut disebabkan oleh bertambahnya luas kontak antara roda traktor dengan tanah seiring bertambahnya kadar air tanah. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa nilai kadar air tanah semakin tinggi mengakibatkan kohesi tanah menurun dankedalaman ketenggelaman roda semakin besarpada tekanan normal konstan berdasarkan bobot yang diberikan (berdasarkan bobot traktor, operator, implemen, dan roda sangkar yang digunakan pada penelitian ini), seperti ditunjukkan oleh lampiran 4. Berdasarkan hasil yang diperoleh dari prediksi ketenggelaman roda traktor roda-4 berdasarkan uji geser langsung, pada penelitian ini dilakukan uji validasi data pada lokasi SS dengan traktor Kubota L 368 yang dipasangkan rotary tiller sebagai beban tambahan sehingga dapat diperoleh nilai ketenggelaman roda dengan asumsi ke-2 (Z2)seperti pada tabel di bawah ini: Tabel 7Data hasil uji validasi ketenggelaman roda pada lokasi SS dengan kedalaman -15 lokasi Kedalaman w L 2 (cm) Z 2 (cm) (cm) (%) Tr r Tr l Tf r Tf l Tr r Tr l Tf r Tf l SS Keterangan: w : Kadar air tanah (%) L2 : Panjang kontak roda traktor Z2 : Sinkage (cm) dengan asumsi Nnormal = Ntraktor + Noperator + Nimplemen Trr : Roda belakang kanan Trl : Roda belakang kiri Tfr : Roda depan kanan Tfr : Roda depan kiri

33 21 Ketenggelaman roda hasil pengukuran (cm) y =,8447x R² =,8365 y =,69x R² =, Ketenggelaman roda hasil prediksi (cm) Roda belakang Roda depan Gambar 12 Grafik perbandingan kedalaman ketenggelaman roda traktor roda-4 berdasarkan hasil prediksi dan pengukuran Berdasarkan hasil perbandingan kedalaman ketenggelaman roda dari hasil prediksi dan pengukuran langsung di lapangan didapatkan nilai koefisien determinasi untuk roda belakang.8365 yang berarti memiliki ketepatan yang tinggi, sedangkan untuk nilai koefisien determinasi roda depan adalah.1171 yang berarti ketepatannya rendah. Hal tersebut disebabkan oleh faktor-faktor luar yang mempengaruhi hasil pengukuran ketenggelaman roda secara langsung di lapangan seperti adanya kerikil, batu, rumput, dan jerami pada lahan yang diolah. Oleh sebab itu, nilai ketenggelaman roda bernilai fluktuatif. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Nilai kadar air pada kondisi di lapangan cenderung berkurang dengan bertambahnya kedalaman pengambilan sampel tanah. Pada kedalaman -15 cm nilai kadar air tertinggi yaitu 75.42% di S-14 dan terendah 32.25% di L-18, sedangkan pada kedalaman 15-3 cm kadar air tertinggi 48.62% di SS dan terendah 27.63% di L-18. Kadar air dan tekstur tanah dapat menentukan nilai sifat-sifat mekanik tanah dalam memprediksikan besarnya kedalaman ketenggelaman roda. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya nilai kadar air tanah mengakibatkan menurunnya nilai kohesi tanah yang juga diikuti dengan menurunnya nilai kekuatan geser tanah. Hal tersebut mengakibatkan nilai ketenggelaman roda akan semakin besar. Analisis menggunakan tanah sampel tidak terganggu menghasilkan nilai pendugaan ketenggelaman roda terkecil pada lokasi SS yang didominasi fraksi liat yaitu cm dengan kohesi tanah kgf/cm 2 dan terbesar pada lokasi S-14 yang didominasi fraksi debu yaitu lebih besar dari ground clearance traktor (35.5 cm) dengan kohesi tanah kgf/cm 2. Berdasarkan hasil prediksi ketenggelaman roda, traktor roda-4 hanya dapat beroperasi di lokasi SS dan L-18. Berdasarkan hasiluji validasi, secara garis besar nilai kedalaman ketenggelaman