Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4 pada Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung

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
2013

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 2013
Abdul Rouf
NIM F14090039

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 0.33 – 5.94 cm dengan kohesi tanah 0.282-0.397 kgf/cm2 dan
terbesar pada lokasi S-14 yang didominasi fraksi debu yaitu lebih besar dari
ground clearance traktor (35.5 cm) dengan kohesi tanah 0.011-0.029 kgf/cm2.
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 0.335.49 cm on soil cohesion 0.282-0.397 kgf/cm2 andbiggest sinkage is in S-14
location dominated by the silt fraction with higger than tractor ground clearance
(35.5 cm) and soil cohesion 0.011-0.029 kgf/cm2. 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

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
2013

Judul Skripsi : Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda Traktor Roda-4 pada
Tanah Sawah Berdasarkan Hasil Uji Geser Langsung
Nama
: Abdul Rouf
NIM
: F14090039

Disetujui oleh

Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi

Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

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 2013 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 2013
yang telah memberikan kenangan indah kepada penulis selama menimba ilmu
di IPB.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat
Bogor, Nopember 2013
Abdul Rouf

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR LAMPIRAN

ix

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 ( ), dan Tegangan
Normal ( )

13

Prediksi Kedalaman Ketenggelaman Roda (z) dari Hasil Pengujian Kekuatan
Geser Tanah ( )
17
SIMPULAN DAN SARAN

20

Simpulan

21

Saran

22

DAFTAR PUSTAKA

22

LAMPIRAN

23

RIWAYAT HIDUP

34

DAFTAR TABEL
1 Data-data sekunder untuk menganalisis kedalaman ketenggelaman roda
2 Kelas tekstur tanah pada 5 lokasi penelitian menurut USDA
3 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah tidak terganggu
(undisturbed soil)
4 Hasil pengujian kekuatan geser langsung sampel tanah terganggu
(disturbed soil)
5 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser
sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian
6 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser
sampel tanah terganggu (disturbed soil) di lokasi penelitian
7 Data hasil uji validasi ketenggelaman roda pada lokasi SS dengan
kedalaman 0-15

9
13
15
16
17
19
20

DAFTAR GAMBAR
1 Diagram segitiga tekstur tanah dan sebaran besaran butiran
2 Grafik penentuan nilai kohesi tanah dan sudut gesek dalam dari hasil
pengujian kekuatan geser langsung
3 Efek kadar air tanah terhadap konsistensi tanah (Kohnke 1968)
4 Ilustrasi besar kedalaman tekan atau sinkage (Bekker 1955)
5 Ilustrasi luas kontak dan permukaan kontak roda traktor dengan tanah
6 Ilustrasi roda traktor pada tanah lunak
7 Diagram skematik pengambilan data
8 Gaya traksi mesin (F) yang dipengaruhi oleh ground contact (A) dan
operating weight (W) (Bekker 1955)
9 Ilustrasi penentuan panjang kontak dan kedalaman ketenggelaman roda
10 pengukuran kada air berdasarkan berat sampel
11 Direct shear test apparatus untuk pengujian kekuatan geser tanah
sampel
12 Grafik perbandingan kedalaman ketenggelaman roda traktor roda-4
berdasarkan hasil prediksi dan pengukuran

3
5
5
6
6
7
8
11
12
14
14
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 (30) kedalaman
30 cm
2 Hubungan kadar air dan kekuatan geser tanah terganggu di 5 lokasi
yang berbeda: (a15) blok SS kedalaman 0-15 cm, (a30) blok SS
kedalaman 15-30 cm, (b30) blok S-24 kedalaman 0-30 cm, (c30) blok L26 kedalaman 0-30 cm, (d15) blok S-14 kedalaman 0-15 cm, (d30) blok
S-14 kedalaman 15-30 cm, (e15) blok L-18 kedalaman 0-15 cm, dan
(e30) blok L-18 kedalaman 15-30 cm

23

25

3 Hubungan kadar air dan kohesi tanah terganggu di 5 lokasi yang
berbeda: (a15) blok SS kedalaman 0-15 cm, (a30) blok SS kedalaman 1530 cm, (b30) blok S-24 kedalaman 0-30 cm, (c30) blok L-26 kedalaman
0-30 cm, (d15) blok S-14 kedalaman 0-15 cm, (d30) blok S-14
kedalaman 15-30 cm, (e15) blok L-18 kedalaman 0-15 cm, dan (e30)
blok L-18 kedalaman 15-30 cm
4 Hubungan kadar air dan kedalaman tekan tanah terganggu di 5 lokasi
yang berbeda: (a15) blok SS kedalaman 0-15 cm, (a30) blok SS
kedalaman 15-30 cm, (b30) blok S-24 kedalaman 0-30 cm, (c30) blok L26 kedalaman 0-30 cm, (d15) blok S-14 kedalaman 0-15 cm, (d30) blok
S-14 kedalaman 15-30 cm, (e15) blok L-18 kedalaman 0-15 cm, dan
(e30) blok L-18 kedalaman 15-30 cm
5 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser
sampel tanah tidak terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian
6 Prediksi kedalaman ketenggelaman roda dari hasil uji kekuatan geser
sampel tanah terganggu (undisturbed soil) di lokasi penelitian

27

29
31
32

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 (2013)
dan Zulnadi (2011), penggunaan traktor roda-4 Kubota L 3608 pada kegiatan
pengolahan tanah memiliki kapasitas kerja 0.30 ha/jam dengan efisiensi lapang
86.78%, sedangkan traktor roda-2 memiliki kapasitas 0.06 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

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 (2003) 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 2003).
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 2003).

Tekstur Tanah
Menurut Plaster (1992), sifat tanah yang paling fundamental adalah tekstur
tanah, karena dapat mempengaruhi sifat-sifat tanah lainnya. Tekstur tanah

3
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 2003). 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 1980).
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 2.0 – 0.05 mm
b. Debu : butiran dengan diameter 0.05 – 0.002 mm
c. Liat : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0.002 mm

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 1980). 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 2003).

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 (2003), 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:

w

ma  mb
x100%
mb  mc
…………………………….(1)

dimana :
w
: Kadar air (%)
ma
: Massa tanah basah dan wadah (g)
mb
: Massa tanah kering oven dan wadah (g)
mc
: Massa wadah (g)

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 1980). 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:

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 = 0), sedangkan pada tanah-tanah kohesif
dalam kondisi jenuh maka = 0 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.

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

7
yang digunakan. Penentuan luas kontak berdasarkan teoritis untuk roda traktor
pada tanah lunak dapat ditentukan pada gambar berikut ini:

Gambar 6Ilustrasi roda traktor pada tanah lunak
Saarilahti (2002) menjabarkan gambar tersebut untuk menentukan panjang
kontak roda dengan menggunakan Teorema Phytagoras sehingga didapatkan
persamaan berikut ini:
� = r − �−�−δ
� = r − �−δ

/

/

(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 2013 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.

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 3608 (untuk analisis
spesifikasi).

Prosedur Analisis Data
Tanah Sawah

Pengambilan
Sampel Tanah

Sampel Tanah
Tidak Terganggu
(undisturbed soil)

Persiapan
Sampel Tanah

Analisis
Tekstur Tanah

(undisturbed)
Kelas Tekstur
Tanah

Sampel Tanah
Terganggu
(disturbed soil)

(undisturbed)
Uji Geser
Langsung

Kadar Air Tanah
(%)

Kohesi
Tanah(kgf/cm2)

Sudut Gesek
Dalam (0)

Tegangan
Normal
(kgf/cm2)

Luas Permukaan
Kontak (cm2)

Kuat Geser
Tanah(kgf/cm2)

Tekanan terhadap
tanah(kgf/cm2)

Memprediksikan
Sinkage
Sinkage
(cm)

Gambar 7 Diagram skematik pengambilan data

9
Tabel 1 Data-data sekunder untuk menganalisis ketenggelaman roda
No
1.

Sumber data
Traktor Kubota L3608

2.

Roda sangkar

3.
4.

Rotary tiller
Operator

Parameter
Berat total
Diameter roda belakang
Diameter roda depan
Lebar roda depan
Lebar roda belakang
Ground clearance
Wheelbase
Lebar keseluruhan
Diameter roda
Lebar roda belakang
Berat
Berat

Satuan
kg
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
kg
kg

Nilai
1115
127.5
75.5
20
30
35.5
161
143
85
50
245
60.9

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.

10
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) = 0 kemudian diberikan
beban normal ( )
6. Pemberian beban normal minimal tiga macam yaitu 0.5 kgf/cm2, 1.0
kgf/cm2,dan 1.5 kgf/cm2 agar didapatkan garis lurus pada kurva terhadap
7. Beban (R) dicatat pada setiap deformasi (δ) sebesar 20 skala, dengan nilai k =
0.2693 kgf/skalaR
8. Menghitung kekuatan geser ( ) dengan persamaan sebagai berikut:



9.

R.k
..........................................................
A
(4)

keterangan:
: Kuat geser tanah (kgf/cm2)
R
: Beban (kgf)
k
: Konstanta (0.2693 kgf/skalaR)
A
: Luas permukaan (cm2)
Dari ketiga kurva hubungan terhadap diperoleh max pada setiap kurva,
kemudian buat kurva hubungan max terhadap 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 (2013), 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.

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
A
c
W



p

=Gaya traksi mesin(kgf)
= Ground contact (m2)
= Kohesi tanah (kgf/cm2)
= Bobot operasi mesin (kg)
= Sudut gesek dalam dari tanah (0)
= Ground pressure(kgf/cm2)

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 
c




= Kuat geser tanah (kgf/cm2)
= Kohesi tanah (kgf/cm2)
= Tekanan normal (kgf/cm2)
= Sudut gesek dalam dari tanah (0)

Pada saat aplikasi traktor di lapangan, maka persamaan 8dapat diubah
menjadi persamaan 9, yaitu:
 = c+GPtan

…………………………………(9)

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

r-z

z
�

b

Gambar 9 Ilustrasi penentuan panjang kontak dan sinkage
Berdasarkan Saarilahti (2002), ilustrasi tersebut dapat menentukan panjang
kontak dan kedalaman ketenggelaman roda dengan menggunakan Teorema
Phytagoras dan asumsi lebar roda konstan sehingga didapatkan persamaan berikut
ini:
� = 2 [r2 - (r- z)2]1/2 ………………………………(10)

Keterangan: � = 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