16 3 METODOLOGI PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di lahan pertanian milik Institut Pertanian Bogor di Desa Cikarawang Bogor (Gambar 9), sedangkan pengujian karakteristik tanah dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah, Institut Pertanian Bogor..Penelitian dilaksanakan dari bulan Juni sampai Oktober 2011. Gambar 9 Lokasi penelitian Bahan dan Alat Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah yang berasal dari Pengembangan model lahan pertanian Institut Pertanian Bogor di desa Cikarawang Bogor dan pipa PVC berukuran 6 inci. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1). pengambil contoh tanah. 2). pengukur kadar air. 3). pengukur berat jenis. 4). saringan pengukur butir tanah. 5). penguji konsistensi tanah. 6). pengujian kompaksi/proktor standar. 7). penguji California Bearing Ratio (CBR). 8). Universal Testing Machine (UTM). 9). Dynamic Cone Penetrometer (DCP). Alat pemadatan tanah timbunan yang digunakan pada proses pembuatan prototipe jalan usahatani di lapangan adalah Model Tamping Rammer MT 75 H (Gambar 10), dengan spesifikasi alat seperti terlihat pada Tabel 6.
17 Tabel 6 Spesifikasi Model Tamping Rammer MT 75 H Model Tinggi Lebar Panjang Telapak Tumbukan/menit Gaya tumbukan Berat sendiri MT-75H 1010 mm 390 mm 710 mm 285 mm x 340 mm 690 1300 kg/tumbukan 64 kg Gambar 10 Alat pemadat tanah Model Tamping Rammer MT 75 H Penelitian dilakukan melalui beberapa tahapan seperti yang ditampilkan pada Gambar 11. Mulai Kriteria Desain Konstruksi Jalan Usahatani Di Petakan Tersier Lahan Sawah: 1. Spesifikasi Kendaraan / Alat Angkut yang Direncanakan. 2. Kriteria Jalan Usahatani. 3. Kriteria Saluran Tersier (Pengujian Tekan Pipa PVC). 4. Karakteristik Tanah Dasar (Subgrade) Jalan Usahatani (Pengujian Karakteristik Tanah Bahan Timbunan). Desain Jalan Usahatani Di Petakan Tersier Lahan Sawah Selesai Gambar 11 Skema penelitian
18 Desain Jalan Usahatani yang Terintegrasi dengan Saluran Tersier Lahan Sawah 1. Spesifikasi Kendaraan atau Alat Angkut yang Direncanakan Kriteria pembebanan yang ada di atas jalan yang paling besar adalah kendaraan atau alat angkut beserta bebannya. Adapun perencanaan pembebanan mengacu kepada spesifikasi yang ada seperti di bawah ini. a) Jenis kendaraan atau Alat Angkut. Jenis kendaraan atau alat angkut adalah traktor tangan yang dilengkapi dengan gerobak (trailer) (Gambar 12). b) Dimensi kendaraan Adapun kendaraan atau alat angkut seperti di atas mempunyai dimensi sebagai berikut : Lebar antara ban kendaraan luar ke luar adalah 0.86 m sampai dengan 1.1 m. Panjang kendaraan angkut antara ban depan traktor dan ban gerobak 2.5 sampai 3 m. c) Beban yang ada pada kendaraan. Beban sendiri dari traktor tangan ± 250 kg. Beban gerobak / trailer sekitar ± 150 kg. Beban angkut maksimum sekitar ± 500 kg. Gambar 12 Jenis kendaraan angkutan yang direncanakan 2. Kriteria Jalan Usahatani Berdasarkan Standar Konstruksi Bangunan Indonesia (SKBI-2.3.26. 1987) lebar perkerasan jalan untuk lebar perkerasan jalan (= L) < 5.5 m, jumlah lajur adalah 1 (satu) lajur, satu arah dengan beban total < 5 ton. Untuk jalan usahatani ini direncanakan termasuk jalan dengan kesibukan jarang atau tidak banyak kendaraan yang masuk, dalam hal ini hanya untuk keperluan transportasi ke lahan pertanian saja. 3. Kriteria saluran tersier Untuk prototipe jalan usahatani yang terintegrasi dengan saluran tersier ini salurannya dipakai dari pipa PVC yang ditanam di bawah permukaan jalan sedalam 50 cm sebagai percobaan. Spesifikasi pipa PVC dengan diameter 6 inci (±15 cm) dengan ketebalan dinding pipa 3 mm.
19 4. Karakteristik Tanah Dasar (Subgrade) Jalan Usahatani Pembuatan prototipe subgrade jalan usahatani ini dibuat dari tanah timbunan yang berasal dari lokasi yang sama. Oleh karena itu pengujian bahan tanah timbunan perlu diketahui karakteristiknya baik pengujian fisik dan mekanik dari tanah timbunan tersebut. Adapun jenis karakteristik tanah bahan timbunan yang akan diuji di laboratorium adalah sebagai berikut : 1) Berat jenis partikel tanah (Gs). 2) Analisis saringan ukuran butir tanah. 3) Konsistensi tanah / batas cair dan batas plastis. 4) Kompaksi / pemadatan tanah. 5) California Bearing Ratio (CBR). Pengukuran Pengujian 1. Berat Jenis Partikel Tanah (Gs) Berat Partikel Tanah / Gs (Specific Gravity) menggunakan metoda standar JIS A-1202-1978. Berat jenis partikel tanah dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Sapei, et al., 1990) : ma(t 0 0 w( T C) C) = x( ma (T 0 C)-mf)+mf...(21) ' '0 w ( T C) Gs (T 0 C) / T 0 ms C =...(22) ms ( ma mb) dimana : Gs(T 0 C) /4 0 C)=Gt x Gs (T 0 C / T 0 C)...(23) ma(t 0 C) = Berat piknometer dan air destilasi pada suhu T 0 C, (g) w (T 0 C) = Berat Jenis air pada suhu T 0 C w (T 0 C) = Berat Jenis air pada suhu T 0 C ma (T 0 C) = Berat piknometer dan air destilasi pada kalibrasi dengan suhu T 0 C, (g) mf = Berat piknometer kosong, (g) ms = Berat tanah kering open dalam piknometer, (g) mb = Berat tanah, air dan piknometer pada T 0 C, (g) Gs (T 0 C) / T 0 C = Berat jenis partikel pada suhu T 0 C Gs (T 0 C) / 4 0 C = Berat jenis partikel pada suhu 4 0 C Gt = Berat jenis air pada suhu T 0 C 2. Ukuran Butir Tanah Distribusi ukuran partikel digunakan untuk mengklasifikasikan suatu butiran tanah kasar dan menentukan sifat mekanika tanah. Oleh JIS, analisis ukuran partikel didefinisikan sebagai pengukuran yang menjelaskan kondisi distribusi partikel tanah dengan presentase berat. Standar metode yang digunakan adalah standar JIS A 1204 1980. Adapun perhitungan analisis saringan ukuran butiran seperti tercantum di bawah ini.
20 a. Tekstur 100( M M 1) M 2 =...(24) 100 w M 0 = M 1 + M 2... (25) M 1 % Tanah tertahan saringan = x 100%... (26) M 0 dimana: M 2 = Berat tanah kering oven yang lolos saringan 2000 μm,(g) M = Berat total tanah kering udara, (g) M 1 = Berat tanah kering oven yang tertahan saringan 2000 μm ( >2000 μm),(g) w = Kadar air tanah yang lolos saringan 2000 μm, (%) M 0 = Berat total tanah kering open, (g) b. Hidrometer 0.018 L d = mm... (27) ( Gs 1) w t 1 VB L = [L 1 + ( L2 ) ]x 10... (28) 2 A 100 Gs P =. ( r' F) w... (29) M ( G 1) S 0 s V dimana : d = Diameter maksimum partikel setiap pembacaan, (mm) η = Viskositas air (gf. s/m 2 ) L = Panjang efektif hidrometer (mm) G s = Berat jenis partikel pada T o C γ ω = Berat air pada T o C (gf/cm 3 ) t = Lama setelah pengadukan (detik) L = Panjang efektif hidrometer, (cm) L 1 = Panjang antara ujung atas bola hidrometer sampai bacaan (cm) L 2 = Panjang bola hidrometer (cm) VB = Volume hidrometer (cm 3 ) A = Luas penampang silinder (cm 2 ) M so = berat tanah kering oven di dalam larutan (g) V = Volume larutan (cm 3 ) G s = Berat jenis partikel pada T o C r' = Pembacaan hidrometer dengan koreksi miniskus F = Faktor koreksi P = Persentase fraksi yang lebih halus dari d Persentase fraksi yang tertahan saringan (74 μm 2000 μm) = Berat tnh tertahan x 100%... (30) Berat tnh seluruhnya( M s 0 )
21 Selanjutnya menggambarkan kurva kumulatif distribusi ukuran partikel, dan menentukan persentase setiap fraksi. Standar fraksi menurut JSF seperti di bawah ini. - fraksi batuan : > 75 mm - fraksi kerikil besar : 4.76 75 mm - fraksi kerikil halus : 2.00 4.76 mm - fraksi pasir kasar : 0.42 2.00 mm - fraksi pasir halus : 0.074 0.42 mm - fraksi debu : 0.005 0.074 mm - fraksi liat (termasuk koloid) : < 0.005 mm 3. Konsistensi Tanah/ Batas Cair dan Batas Plastis Pengujian konsistensi tanah terdiri dari dua jenis pengujian yaitu penentuan batas cair (Liquid Limit) dan batas plastis (Plastic Limit). Atterberg (1911) memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya. a. Batas Cair (Liquid Limit) Pengukuran batas cair dilakukan menggunakan metode standar JIS A- 1205-1980 yaitu dengan menggunakan metode Casagrande. Alat Casagrande digunakan untuk menentukan batas cair, dengan cara memasukkan pasta tanah secukupnya ke dalam mangkuk dan dibuat goresan dengan spatula sampai mengenai bagian bawah dari mangkuk, kemudian pengungkit diputar dengan kecepatan ± 2 putaran per detik. Pengungkit diputar sampai tanah pada bagian yang tergores bertemu satu sama lainnya. b. Batas Plastis (Plastic Limit) Pengukuran batas plastis dilakukan dengan menggunakan metoda standar JIS A-1206-1978. 4. Kompaksi / Pemadatan tanah Pengujian kompaksi atau pemadatan tanah dilakukan dengan menggunakan alat uji pemadatan standar JIS A-1210-1980 dengan energi total pemadatan 595 kj/cm 3 (Standar Proctor Test) untuk masing-masing jenis tanah dengan kadar air yang berbeda. Proses pengujian dilakukan setelah tanah dicampur dengan air dan didiameterkan dengan ditutup rapat selama 24 jam untuk memperoleh kadar air yang diinginkan secara rata. Berat isi (bulk density) dari tanah yang dipadatkan tergantung kadar airnya. Kadar air pada berat isi maksimum disebut kadar air optimum, dan merupakan suatu nilai indeks yang sangat penting di dalam pekerjaan tanah untuk konstruksi (Sapei, et, al., 1990). Selanjutnya berat isi dari setiap contoh tanah padat dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : a. Berat Isi Basah (ρ t ) ρ t = ( m 2 m1)...(31) v
22 b. Berat Isi Kering (ρ d ) 100 t ρ d =... (32) 100 W c. Berat Isi Jenuh (ρ sat ) ( m2 m1) ρ sat =... (33) 1/ Gs W /100. d. Berat Isi Kering Zero Air Void (ρ d(zav) ) Gs w ρ d(zav) =... (34) 1 GsW dimana : m 1 = Berat cetakan dan piringan dasar, (kg) m 2 = Berat tanah padat, cetakan dan piringan dasar, (kg) v = Kapasitas cetakan, (cm 3 ) Gs = Specific Gravity W = Kadar air (%) 5. California Bearing Ratio (CBR) Pengujian CBR rendaman menggunakan metoda JIS A-1211. Untuk pengambilan contoh tanah pada pengujian ini pada kedalaman 0 110 cm yang disesuaikan dengan pengambilan contoh tanah di lokasi untuk bahan tanah dasar (Subgrade). Nilai CBR merupakan ukuran daya dukung tanah yang dipadatkan dengan daya pemadatan tertentu dan kadar air tertentu dibandingkan dengan beban standard pada batu pecah. Dengan demikian besaran CBR adalah prosentase atau perbandingan antara daya dukung tanah yang diteliti dibandingkan dengani daya dukung batu pecah standard pada nilai penetrasi yang sama (0.1 inc dan 0.2 inci). CBR laboratorium diukur dalam 2 kondisi, yaitu pada kondisi tidak terendam disebut CBR Unsoaked dan pada konsisi terendam atau disebut CBR Soaked, pada umumnya nilai CBR Soaked lebih rendah dari CBR Unsoaked. Namun demikian kondisi Soaked adalah kondisi yang sering dialami di lapangan, sehingga di dalam perhitungan konstruksi bangunan, nilai CBR Soaked yang dipergunakan sebagai dasar perhitungan karena dalam kenyataannya air selalu mempengaruhi konstruksi bangunan atau jalan. Langkah kerja pengujian CBR rendaman dapat dilihat pada lampiran 7. 6. Pipa PVC Pengujian pipa PVC mengacu kepada standar AASHTO T 280 (American Association of State Highway and Transportation Officials. Pengujian ini untuk mendapatkan kekuatan maksimum gaya tekan tegak lurus pipa terhadap panjang pipa, dimana benda uji pada kondisi elastis, dengan pengertian pada saat beban tekan dihilangkan maka benda uji akan kembali ke bentuk semula. Pada Lampiran 8 diperlihatkan langkah pengujian pipa PVC 7. CBR Tanah Dasar di Lapangan dengan Alat DCP Pengujian ini mengacu kepada SNI 03-4153-1996, Metode Pengujian Penetrasi dengan Standard Penetration Tests (SPT), dan dari Jurnal Itenas yang berjudul Penyelidikan Perkerasan Jalan Dengan Alat Dynamic Cone Penetrometer
(DCP) untuk Pemantauan Pelaksanaan, oleh A. Tatang Dachlan. Pada penelitian ini titik pengambilan contoh diambil sebanyak dua titik. Adapun pengambilan data DCP (Dynamic Cone Penetrometer) (Gambar 5). Perhitungan DCP (Dynamic Cone Penetrom) dimaksudkan untuk mendapatkan nilai CBR(California Bearing Ratio) yang ada dilapangan. Perhitungan CBR (California Bearing Ratio) dari nilai DCP (Dynamic Cone Penetrometer) dibagi atas tiga bagian kedalaman, yaitu bagian A, bagian B dan bagian C.Pada perhitungan CBR (California Bearing Ratio) menggunakan rumus dari Transport Road Research (TRL), Road Note 8. 1990, (konus 60 0 ). 23