Model pendugaan kedalaman tekan roda traktor roda empat berbasis plate sinkage test
MODEL PENDUGAAN KEDALAMAN TEKAN RODA
TRAKTOR RODA EMPAT BERBASIS
PLATE SINKAGE TEST
GUMILAR HISMAYA RAHMAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Model Pendugaan
Kedalaman Tekan Roda Traktor Roda Empat Berbasis Plate Sinkage Test adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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, Februari 2014
Gumilar Hismaya Rahman
NIM F14090091
ABSTRAK
GUMILAR HISMAYA RAHMAN. Model Pendugaan Kedalaman Tekan Roda
Traktor Roda Empat Berbasis Plate Sinkage Test. Dibimbing oleh LENNY
SAULIA.
Kedalaman tekan roda traktor di lahan dapat mengakibatkan meningkatnya
tahanan gelinding yang menurunkan kemampuan traksi roda traktor sehingga nilai
efisiensi kerja traktor menurun. Penelitian bertujuan untuk menduga kedalaman
tekan (sinkage) roda traktor roda empat pada suatu lahan kering berbasis plate
sinkage test. Parameter yang digunakan untuk plate sinkage test adalah tekanan,
sifat fisik dan mekanik tanah (kadar air, densitas, dan tahanan penetrasi) serta
ukuran plat (luas plat dan indeks rasio bentuk plat). Metode yang digunakan yaitu
dengan melakukan pendugaan sinkage plat dan membandingkan dengan model
pendugaan sinkage Bekker (1960). Berdasarkan uji di lapangan, parameter yang
berpengaruh cukup kuat dalam plate sinkage test adalah kadar air dan tekanan plat.
Model yang memiliki nilai hubungan terbaik dengan sinkage traktor adalah model
k2 yaitu
.
Kata kunci: indeks rasio bentuk, plate sinkage, sinkage, traktor
ABSTRACT
GUMILAR HISMAYA RAHMAN. Sinkage Prediction Model of a Four-Wheel
Tractor Based on Plate Sinkage Test. Supervised by LENNY SAULIA.
Sinkage of a tractor on a field will cause motion resistance which reduces its
traction. This will lead to the reduction of tractor’s efficiency. This study was
conducted to predict the sinkage of a four-wheel tractor based on plate sinkage
test. The parameters used for the plate sinkage test were load, physical and
mechanical properties of soil (water content, bulk density and penetration
resistance) and the dimensional parameters of the plate (the plate area and contact
shape ratio). The method used were predicting sinkage using plate sinkage test
with special consideration on contact shape ratio and comparing the model with
Bekker’s sinkage model (1960). The test resulted that water content and load on
area of plate were significantly affect the depth of sinkage as a parameters. The
model which is has the best correlation to the sinkage of tractor is k2 model i.e.
.
Keywords: plate sinkage, shape ratio index, sinkage, tractor
MODEL PENDUGAAN KEDALAMAN TEKAN RODA
TRAKTOR RODA EMPAT BERBASIS
PLATE SINKAGE TEST
GUMILAR HISMAYA RAHMAN
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
2014
Judul Skripsi : Model Pendugaan Kedalaman Tekan Roda Traktor Roda Empat
Berbasis Plate Sinkage Test
Nama
: Gumilar Hismaya Rahman
NIM
: F140090091
Disetujui oleh
Dr Lenny Saulia, STP M.Si
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, M.Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan hidayah yang
telah dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang
berjudul “MODEL PENDUGAAN KEDALAMAN TEKAN RODA TRAKTOR
RODA EMPAT BERBASIS PLATE SINKAGE TEST”.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Lenny Saulia, S.TP,
M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa memberikan
bimbingan, arahan, serta motivasi kepada penulis juga. Ucapan terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Dr. Ir. Gatot
Pramuhadi, M.Si selaku penguji ujian skripsi yang telah membantu dalam
mensukseskan perampungan karya ilmiah ini. Terima kasih kepada seluruh
teman-teman ORION yang telah membantu dalam melakukan penelitian
khususnya teman satu bimbingan Robi, Hairunniasa, Andika, dan Adi. Terima
kasih juga kepada Acrodia, Darksieg, blackqnight, papajahat, dan Animarelix
yang telah memperlambat pengerjaan skripsi ini. Tidak lupa ucapan terima kasih
untuk adik-adik yang telah membantu dalam memberikan dukungan moril dan
semua pihak yang memberikan bantuannya dalam penyelesaian karya ilmiah.
Penelitian ini dilakukan disebabkan adanya kendala yang terjadi di lapangan
dalam penggunaan traktor, di mana mobilitas traktor mengalami penurunan akibat
adanya tahanan gelinding antara tanah dengan roda traktor. Hal tersebut terjadi
karena tidak ada pendugaan sebelumnya mengenai sinkage roda traktor yang
mungkin terjadi di lahan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2014
Gumilar Hismaya Rahman
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
3
Alat
3
Rancangan Penelitian
5
Metode Penelitian
6
Prosedur Analisis Data
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Deskripsi Lahan Penelitian
11
Pengaruh Parameter Terhadap Kedalaman Tekan (Sinkage) Plat
13
Model Plate Sinkage
21
Verifikasi Model
22
SIMPULAN DAN SARAN
26
Simpulan
26
Saran
26
DAFTAR PUSTAKA
26
LAMPIRAN
28
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1 Pengaruh sinkage (z) terhadap efisiensi lapang
2 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 36
cm2
3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 50
cm2
4 Sifat fisik dan mekanik tanah
5 Indeks plastisitas dan ukuran fraksi tanah Laboratorium Lapangan
Siswadhi Soepardjo
6 Model plat sinkage
7 Koefisien hubungan antara sinkage observasi dengan sinkage model
8 Besar error sinkage model terhadap sinkage observasi traktor statis
9 Besar error sinkage model terhadap sinkage observasi traktor dinamis
10 Karakteristik roda traktor Kubota L3608 pada platform
1
3
3
11
12
22
22
23
24
25
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Instrumen plate sinkage test
Plat sinkage dengan indeks rasio bentuk berbeda
Diagram skematik rancangan penelitian
Diagram alir prosedur penelitian
Denah petakan sampel lapangan pengujian
Pengukuran (a) batas cair (b) batas plastis
Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding
Pengukuran besarnya nilai sinkage (a) traktor (b) plat
Klasifikasi tektsur tanah UCSC
Tahanan penetrasi menurut kedalaman pada berbagai kadar air
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.16%
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.93%
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 34.18%
Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 36 cm2
Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 50 cm2
Hubungan sinkage terhadap indeks rasio bentuk plat
Perbandingan sinkage observasi dengan sinkage model
4
4
5
6
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
20
25
DAFTAR LAMPIRAN
1 Koefisien hubungan antara z observasi dan z model
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Traktor memiliki fungsi sebagai penggerak utama dan sebagai penarik
implemen yang memerlukan tenaga agak besar. Berdasarkan fungsi tersebut,
traktor dirancang dengan traksi tinggi dan kecepatan yang rendah. Pada umumnya
traktor lebih sering digunakan untuk kegiatan pertanian pada lahan cukup luas
untuk tujuan efisiensi kerja. Kemampuan traksi traktor adalah kemampuan roda
traktor untuk melakukan tarikan melawan medan lintasannya, dalam hal ini adalah
tanah. Menurut Armansyah (2002), roda traktor yang menggelinding pada
permukaan tanah akan mengalami gaya traksi (traction), gaya tahanan gelinding
(rolling/motion resistance), gaya akibat berat roda (dynamic load), dan reaksi
tanah terhadap roda (surface reaction force).
Tahanan gelinding merupakan besarnya tahanan yang harus diatasi traktor
untuk dapat bergerak melalui rodanya (Sembiring et al. 1991). Tahanan gelinding
timbul akibat adanya kedalaman tekan (sinkage) roda traktor di lahan. Traktor
yang masuk ke lahan akan menaikkan tahanan gelinding dan menurunkan traksi
karena pembebanan dari traktor akan mengakibatkan sinkage di lahan. Sinkage
roda yang besar akan mengakibatkan tahanan gelinding yang besar pula.
Berdasarkan hasil penelitian Armansyah (2002), peningkatan beban dengan
kondisi kadar air tanah dan kepadatan yang tetap tidak akan meningkatkan nilai
coefficient rolling resistance. Nilai tahanan gelinding pada roda traktor akan
bertambah disebabkan karena peningkatan sinkage. Semakin besar sinkage maka
nilai coefficient rolling resistance juga semakin tinggi. Besarnya tahanan
gelinding dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah dan ukuran roda.
Meningkatnya sinkage akibat pembebanan yang diberikan akan
meningkatkan besarnya tahanan gelinding yang berpengaruh terhadap
menurunnya kemampuan traksi traktor sehingga nilai efisiensi kerja traktor akan
lebih kecil dan konsumsi bahan bakar akan lebih besar. Pengaruh besarnya nilai
sinkage terhadap efisiensi kerja traktor dapat dilihat pada Tabel 1. Besarnya nilai
sinkage traktor bisa diduga menggunakan plate sinkage test. Penggunaan plat
untuk melakukan pengujian sinkage dan pembuatan model matematika telah
dilakukan sebelumnya di antaranya oleh Bekker (1960) juga Meirion-Griffith dan
Spenko (2011). Penelitian ini dilakukan untuk menduga besarnya sinkage roda
traktor roda empat di lahan berbasis plate sinkage test.
Tabel 1 Pengaruh sinkage (z) terhadap efisiensi lapang
z1 (cm)
z2 (cm)
Efisiensi lapang (%)
7.620
7.417
89.38
7.569
7.417
90.11
8.382
7.620
89.28
9.042
9.093
79.16
Sumber: Surbakti AA (2012)
2
Perumusan Masalah
Sinkage pada traktor roda empat merupakan salah satu faktor yang
mempengaruhi mobilitas traktor. Sinkage traktor roda empat dapat diduga dengan
pendekatan plate sinkage test. Pengujian ini erat hubungannya dengan sifat fisik
dan mekanik tanah sebagai media uji. Oleh karena itu ada beberapa parameter
yang perlu diperhatikan dalam menentukan karakteristik tanah yaitu densitas
tanah, kadar air tanah, dan indeks plastisitas. Parameter yang digunakan dalam
plate sinkage test meliputi pemberian tekanan, luas plat, dan indeks rasio bentuk
plat.
Tujuan Penelitian
1. Menentukan pengaruh parameter tekanan, dimensi plat, dan sifat fisik dan
mekanik pada plate sinkage test
2. Membuat model sinkage
3. Melakukan verifikasi model sinkage terhadap sinkage traktor
Manfaat Penelitian
Model sinkage yang diperoleh dapat digunakan sebagai dasar pertimbangan
desain alat plate sinkage test dan desain roda traktor.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini meliputi uji lapangan dan uji laboratorium. Pengambilan tanah
contoh dan pengukuran sinkage dilakukan di lapangan dengan parameter luasan
plat dan indeks rasio bentuk plat yang berbeda dan pengujian sifat fisik dan
mekanik tanah dilakukan di laboratorium dengan parameter yang digunakan yaitu
kadar air tanah, densitas tanah, dan tahanan penetrasi.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan selama empat bulan di mulai bulan Agustus 2013
sampai dengan November 2013 di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo di
Leuwikopo dan pengujian sifat fisik dan mekanik tanah dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah. Keduanya merupakan laboratorium
dari Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Kampus Dramaga.
3
Bahan
Tanah contoh yang berasal dari areal tanah kering di Laboratorium
Lapangan Siswadhi Soepardjo
Alat
Peralatan uji sinkage
1. Traktor roda empat
2. Mistar
3. Jangka sorong
4. Pita ukur
5. Instrumen plate sinkage test (Gambar 1)
Instrumen plate sinkage test meliputi batang penekan, handle, portable
electronic scale, dan plat
6. Plat sinkage (Gambar 2)
Plat sinkage menggunakan tujuh nilai indeks rasio bentuk (k) berbeda
berdasarkan persamaan (1):
⁄
(1)
Variabel: k adalah indeks rasio bentuk; adalah panjang plat; dan adalah
lebar plat
Plat sinkage yang digunakan yaitu dengan luasan 36 cm2 dan 50 cm2 dengan
tebal 5 mm yang terdapat pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat dengan luasan 36 cm2
k=1 k=2
k=3
k=4
6.00
8.48
10.40 12.00 13.40 14.69 15.87
6.00
4.24
3.46
3.00
k=5
2.68
k=6
2.45
k=7
2.26
Tabel 3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat dengan luasan 50 cm2
k=1
k=2
k=3
7.07
10.00 12.24 14.14 15.81 17.32 18.70
7.07
5.00
4.08
k=4
3.53
k=5
3.16
k=6
2.88
k=7
2.67
4
Gambar 1 Instrumen plate sinkage test
Gambar 2 Plat sinkage dengan indeks rasio bentuk berbeda
Perlengkapan pengukuran kondisi tanah contoh
1. Ring sample
2. Oven
3. Neraca
4. Cone penetrometer
5. Index plasticity apparatus
6. Particle size distribution apparatus
5
Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian mengenai pembuatan model pendugaan sinkage roda
traktor roda empat dapat dilihat pada Gambar 3.
Parameter
uji laboratorium
Parameter plate sinkage test
Gambar 3 Diagram skematik rancangan penelitian
Parameter
Sinkage traktor
6
Metode Penelitian
Prosedur mengenai penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 4.
Mulai
Persiapan lahan dan persiapan peralatan
plate sinkage test beserta peralatan uji
sifat fisik dan mekanik tanah
Uji tanah contoh di Laboratorium
Mekanika
Tanah
(particle
size
distribution, indeks plastisitas, kadar air,
densitas tanah)
i = i+1
Pengambilan data di lapangan (z,A,k,i)
tidak
i = 3?
ya
Analisis data (regresi linear)
dan pembuatan model sinkage
Verifikasi model
Model sinkage
Selesai
Gambar 4 Diagram alir prosedur penelitian
7
Persiapan lahan
Pengujian di lapangan mengenai sinkage dilakukan dengan beberapa
sampel. Sampel berupa petakan-petakan tanah yang diuji dengan masing-masing
dimensi 2.5 × 4 meter dengan jumlah petakan enam petak (Gambar 5) yang
dilakukan sebanyak tiga ulangan. Banyaknya petakan sampel mempengaruhi nilai
error dari hasil pengujian, semakin banyak sampel maka nilai hasil pengujian
akan semakin memiliki error yang kecil.
Gambar 5 Denah petakan sampel lapangan pengujian
Dalil Tchebysheff menyatakan bahwa paling sedikit sebanyak (1 - 1/k2)
dari seluruh hasil pengukuran data observasi (x) akan berada dalam jarak (k)
simpangan baku (σ) dari rata-ratanya.
Berdasarkan dalil tersebut dapat disimpulkan
± 68% hasil pengukuran x akan berada pada interval 1σ dari rata-ratanya
± 94% hasil pengukuran x akan berada pada interval 2σ dari rata-ratanya
± 99% hasil pengukuran x akan berada pada interval 3σ dari rata-ratanya
Dalil Tchebysheff ini sangat penting dan dapat mendekati kebenaran kalau
hasil pengukuran yang ditunjukan oleh variabel x mendekati normal. Pentingnya
dalil ini terutama untuk membuat kesimpulan mengenai pemerkira dari sampel,
apabila sampel cukup besar yaitu apabila n menuju tak terhingga (Supranto 2007).
Pengujian tanah contoh
Tanah pada tiap petak sampel diambil contoh tanah dengan menggunakan
ring sample yang kemudian akan diuji di Laboratorium Fisika dan Mekanika
Tanah untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik tanah. Contoh tanah yang
digunakan yaitu contoh tanah tidak terganggu dengan menggunakan ring sample.
Contoh tanah diambil dengan menggunakan ring sample yaitu pada kedalaman 0–
10 cm. contoh tanah tersebut kemudian dibawa ke laboratorium untuk dilakukan
pengujian. Pengujian tanah contoh dilakukan sebanyak tiga kali.
1) Pengukuran wet bulk density (Db)
Nilai bulk density atau densitas tanah dapat dihitung dengan persamaan (2):
8
(2)
= densitas tanah basah (g/cm3)
= massa partikel tanah basah (g)
= volume total (cm3)
dengan:
2)
Pengukuran kadar air (ka)
Pengukuran kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven. Kadar
air diukur dengan mengambil sampel tanah, lalu ditimbang beratnya. Tanah
tersebut kemudian dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 105 °C
selama 24 jam untuk menghilangkan kadar airnya, kemudian ditimbang kembali.
Besarnya nilai kadar air dapat dihitung menggunakan persaman (3):
(3)
`dengan:
= kadar air (%)
= massa awal(g)
= massa akhir (g)
3)
Pengukuran tahanan penetrasi tanah
Pengukuran dilakukan untuk memperoleh nilai ketahanan terhadap
penetrasi, atau disebut juga indeks penetrometer (Qc). Nilai hasil pengukuran
indeks penetrometer dipengaruhi oleh sifat tanah juga sifat dan bahan dari jarum
penetrometer. Besaran nilai indeks penetrometer yang diperoleh dari pengukuran
dengan penetrometer yang digunakan dalam penelitian ini, dihitung dengan
persamaan (4):
(4)
dengan:
Z
A
W
Qc
= nilai pembacaan pada dial gauge
= luas kerucut (cm2)
= berat alat penetometer (kg)
= indeks penetrometer (kgf/cm2)
Menurut Islami (1995), ketahanan penetrasi akan dipengaruhi oleh tekstur
tanah, kandungan dan jenis liat, bobot volume tanah, dan kandungan air tanah.
Nilai indeks penetrometer juga meningkat dengan bertambahnya kedalaman
sampai suatu nilai maksimum, kemudian relatif konstan.
4) Pengukuran indeks plastisitas
Keplastisan merupakan derajat yang menggambarkan kemampuan tanah
untuk melakukan perubahan bentuk tanpa menimbulkan retakan ketika diberikan
gaya dari manapun. Keplastisan merupakan keadaan di mana kadar air tanah
berada di atas batas plastis maksimum namun berada di bawah kelengketan.
Determinasi batas plastis tanah (Gambar 6a) dilakukan dengan mengatur kadar air
9
pada tanah sehingga tanah dapat digulung dengan diameter 3 mm tanpa terjadinya
retakan.
Batas cair didefinisikan sebagai keadaan di mana kadar air tanah berada di
antara batas keadaan cair dan keadaan plastis. Tanah contoh yang digunakan
untuk pengujian (Gambar 6b) yaitu tanah yang lolos saringan 0.84 mm sebanyak
100 gram yang telah dicampur air lalu dimasukan ke dalam cawan yang kemudian
diratakan dengan spatula sejajar dengan alas dengan tinggi kira-kira 10 mm. Alat
pembuat alur (grooving tool) digunakan untuk membuat alur garis tengah pada
cawan dengan posisi tegak lurus permukaan cawan. Tuas kemudian diputar
dengan kecepatan dua putaran perdetik sampai kedua sisi bersinggungan,
kemudian diambil sampel untuk uji kadar air.
Jika nilai indeks plastisitas tinggi, maka tanah tersebut banyak mengandung
butiran lempung, sedangkan jika nilai indeks plastisitas rendah, maka dengan
sedikit saja pengurangan air tanah menjadi kering (Hardiyatmo 2010). Nilai
indeks plastisitas dapat dihitung menggunakan persamaan (5):
(5)
dengan:
PI
LL
PL
: indeks plastisitas (plasticity index)
: batas cair (liquid limit)
: batas plastis (plastic limit)
(a)
(b)
Gambar 6 Pengukuran (a) batas cair (b) batas plastis
Pengukuran sinkage traktor
Pengukuran sinkage traktor (Gambar 8a) dilakukan pada tapak bekas
lintasan traktor yang melintas dengan kecepatan konstan di setiap petak sampel
dengan menggunakan jangka sorong. Tiga petak dengan traktor dalam keadaan
dinamis dan tiga lainnya dalam keadaan statis. Selain pengukuran sinkage juga
dilakukan pengukuran luas kontak roda traktor di lahan dalam keadaan statis.
Plate sinkage test
Bekker (1960) telah mengembangkan suatu pendekatan untuk
mengestimasikan kedalaman bekas roda kaku pada tanah lunak yang ditunjukan
pada Gambar 7. Penerapan pada model ini diperlukan dua luasan plat yang
10
berbeda yang bertujuan untuk memperoleh nilai konstanta kc, k, dan n.
Berdasarkan McKeys and Fan (1985), penggunaan dimensi plat yang lebih banyak,
, memberikan nilai yang lebih akurat dalam penentuan konstanta kc, k, dan n.
Bekker model ditunjukan menggunakan persamaan (6) sebagai berikut:
dengan:
(6)
= rata-rata tekanan kontak vertikal (kPa)
= lebar plat (cm)
= modulus kohesi tanah (kPa/mn-1)
= modulus sudut gesekan dalam (kPa/mn)
= kedalaman sinkage (m)
= eksponensial
Gambar 7 Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding (Bekker 1960)
Tahapan plate sinkage test (Gambar 8b) dapat dilihat sebagai berikut:
1. Plat dengan berbagai dimensi diukur kedalaman tekannya dengan
menggunakan instrumen plate sinkage test.
2. Plat dengan tujuh nilai variabel k yang berbeda diletakan di setiap petakan
sampel.
3. Prinsip kerja instrumen plate sinkage test mempunyai mekanisme penekanan
plat ke tanah. Mekanisme ini dihubungkan dengan sensor gaya dan gerak
linear untuk mendeteksi tekanan dan besarnya sinkage yang terjadi pada plat.
4. Pembacaan pada display pada setiap kedalaman observasi.
5. Ketujuh plat diuji pada setiap petak sampel yang juga dilintasi oleh traktor
roda empat.
6. Kegiatan 1-4 diulangi hingga tiga kali ulangan pada waktu yang berbeda untuk
memperoleh sifat fisik dan mekanik tanah yang berbeda.
7. Hasil dari plate sinkage test dianalisis dengan metode analisis statistik (regresi
linear).
8. Hasil plate sinkage test dibandingkan dengan hasil pengamatan sinkage traktor
menggunakan model regresi.
11
(a)
(b)
Gambar 8 Pengukuran besarnya sinkage (a) traktor (b) plat
Prosedur Analisis Data
Data hasil pengujian baik di lapangan maupun di laboratorium diolah
menggunakan perangkat lunak Microsoft excel 2010. Data tersebut diolah untuk
memperoleh besarnya sinkage plat dengan menggunakan pendekatan teori Bekker
(1960). Hasil pengolahan data menggunakan Microsoft excel dianalisis secara
statistik untuk mengetahui korelasi antar parameter yang digunakan menggunakan
SPSS17. Pemodelan untuk sinkage dibuat dengan analisis regresi linear
menggunakan SPSS17. Verifikasi model sinkage hasil pendugaan model dengan
sinkage traktor dilakukan dengan perbandingan model regresi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deskripsi Lahan Penelitian
Pengambilan contoh tanah dan uji sinkage dilakukan selama tiga hari di
Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo dimulai dari pukul enam pagi sampai
dengan selesai. Tabel 4 memberikan memberikan informasi berupa sifat fisik dan
mekanik tanah.
Tabel 4 Sifat fisik dan mekanik tanah
Hari
ka 0-5 cm
(%)
ka 5-10 cm
(%)
Db 0-5 cm
(g/cm3)
Db 5-10 cm Suhu
(g/cm3)
(°C)
1
29.93
30.28
2.11
2.26
29.9
64.3
2
34.18
34.19
2.15
2.31
25.3
78.3
3
29.16
31.15
2.03
2.20
25.9
72.1
RH
(%)
12
Tabel 5
Indeks plastisitas dan ukuran fraksi tanah Laboratorium Lapangan
Siswadhi Soepardjo
Fraksi tanah
Presentase (%)
Fraksi kasar (partikel>0.075 mm)
76.96
Fraksi halus (partikel
TRAKTOR RODA EMPAT BERBASIS
PLATE SINKAGE TEST
GUMILAR HISMAYA RAHMAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Model Pendugaan
Kedalaman Tekan Roda Traktor Roda Empat Berbasis Plate Sinkage Test adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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, Februari 2014
Gumilar Hismaya Rahman
NIM F14090091
ABSTRAK
GUMILAR HISMAYA RAHMAN. Model Pendugaan Kedalaman Tekan Roda
Traktor Roda Empat Berbasis Plate Sinkage Test. Dibimbing oleh LENNY
SAULIA.
Kedalaman tekan roda traktor di lahan dapat mengakibatkan meningkatnya
tahanan gelinding yang menurunkan kemampuan traksi roda traktor sehingga nilai
efisiensi kerja traktor menurun. Penelitian bertujuan untuk menduga kedalaman
tekan (sinkage) roda traktor roda empat pada suatu lahan kering berbasis plate
sinkage test. Parameter yang digunakan untuk plate sinkage test adalah tekanan,
sifat fisik dan mekanik tanah (kadar air, densitas, dan tahanan penetrasi) serta
ukuran plat (luas plat dan indeks rasio bentuk plat). Metode yang digunakan yaitu
dengan melakukan pendugaan sinkage plat dan membandingkan dengan model
pendugaan sinkage Bekker (1960). Berdasarkan uji di lapangan, parameter yang
berpengaruh cukup kuat dalam plate sinkage test adalah kadar air dan tekanan plat.
Model yang memiliki nilai hubungan terbaik dengan sinkage traktor adalah model
k2 yaitu
.
Kata kunci: indeks rasio bentuk, plate sinkage, sinkage, traktor
ABSTRACT
GUMILAR HISMAYA RAHMAN. Sinkage Prediction Model of a Four-Wheel
Tractor Based on Plate Sinkage Test. Supervised by LENNY SAULIA.
Sinkage of a tractor on a field will cause motion resistance which reduces its
traction. This will lead to the reduction of tractor’s efficiency. This study was
conducted to predict the sinkage of a four-wheel tractor based on plate sinkage
test. The parameters used for the plate sinkage test were load, physical and
mechanical properties of soil (water content, bulk density and penetration
resistance) and the dimensional parameters of the plate (the plate area and contact
shape ratio). The method used were predicting sinkage using plate sinkage test
with special consideration on contact shape ratio and comparing the model with
Bekker’s sinkage model (1960). The test resulted that water content and load on
area of plate were significantly affect the depth of sinkage as a parameters. The
model which is has the best correlation to the sinkage of tractor is k2 model i.e.
.
Keywords: plate sinkage, shape ratio index, sinkage, tractor
MODEL PENDUGAAN KEDALAMAN TEKAN RODA
TRAKTOR RODA EMPAT BERBASIS
PLATE SINKAGE TEST
GUMILAR HISMAYA RAHMAN
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
2014
Judul Skripsi : Model Pendugaan Kedalaman Tekan Roda Traktor Roda Empat
Berbasis Plate Sinkage Test
Nama
: Gumilar Hismaya Rahman
NIM
: F140090091
Disetujui oleh
Dr Lenny Saulia, STP M.Si
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, M.Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan hidayah yang
telah dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang
berjudul “MODEL PENDUGAAN KEDALAMAN TEKAN RODA TRAKTOR
RODA EMPAT BERBASIS PLATE SINKAGE TEST”.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Lenny Saulia, S.TP,
M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa memberikan
bimbingan, arahan, serta motivasi kepada penulis juga. Ucapan terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Dr. Ir. Gatot
Pramuhadi, M.Si selaku penguji ujian skripsi yang telah membantu dalam
mensukseskan perampungan karya ilmiah ini. Terima kasih kepada seluruh
teman-teman ORION yang telah membantu dalam melakukan penelitian
khususnya teman satu bimbingan Robi, Hairunniasa, Andika, dan Adi. Terima
kasih juga kepada Acrodia, Darksieg, blackqnight, papajahat, dan Animarelix
yang telah memperlambat pengerjaan skripsi ini. Tidak lupa ucapan terima kasih
untuk adik-adik yang telah membantu dalam memberikan dukungan moril dan
semua pihak yang memberikan bantuannya dalam penyelesaian karya ilmiah.
Penelitian ini dilakukan disebabkan adanya kendala yang terjadi di lapangan
dalam penggunaan traktor, di mana mobilitas traktor mengalami penurunan akibat
adanya tahanan gelinding antara tanah dengan roda traktor. Hal tersebut terjadi
karena tidak ada pendugaan sebelumnya mengenai sinkage roda traktor yang
mungkin terjadi di lahan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2014
Gumilar Hismaya Rahman
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
3
Alat
3
Rancangan Penelitian
5
Metode Penelitian
6
Prosedur Analisis Data
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Deskripsi Lahan Penelitian
11
Pengaruh Parameter Terhadap Kedalaman Tekan (Sinkage) Plat
13
Model Plate Sinkage
21
Verifikasi Model
22
SIMPULAN DAN SARAN
26
Simpulan
26
Saran
26
DAFTAR PUSTAKA
26
LAMPIRAN
28
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1 Pengaruh sinkage (z) terhadap efisiensi lapang
2 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 36
cm2
3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 50
cm2
4 Sifat fisik dan mekanik tanah
5 Indeks plastisitas dan ukuran fraksi tanah Laboratorium Lapangan
Siswadhi Soepardjo
6 Model plat sinkage
7 Koefisien hubungan antara sinkage observasi dengan sinkage model
8 Besar error sinkage model terhadap sinkage observasi traktor statis
9 Besar error sinkage model terhadap sinkage observasi traktor dinamis
10 Karakteristik roda traktor Kubota L3608 pada platform
1
3
3
11
12
22
22
23
24
25
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Instrumen plate sinkage test
Plat sinkage dengan indeks rasio bentuk berbeda
Diagram skematik rancangan penelitian
Diagram alir prosedur penelitian
Denah petakan sampel lapangan pengujian
Pengukuran (a) batas cair (b) batas plastis
Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding
Pengukuran besarnya nilai sinkage (a) traktor (b) plat
Klasifikasi tektsur tanah UCSC
Tahanan penetrasi menurut kedalaman pada berbagai kadar air
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.16%
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.93%
Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 34.18%
Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 36 cm2
Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 50 cm2
Hubungan sinkage terhadap indeks rasio bentuk plat
Perbandingan sinkage observasi dengan sinkage model
4
4
5
6
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
20
25
DAFTAR LAMPIRAN
1 Koefisien hubungan antara z observasi dan z model
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Traktor memiliki fungsi sebagai penggerak utama dan sebagai penarik
implemen yang memerlukan tenaga agak besar. Berdasarkan fungsi tersebut,
traktor dirancang dengan traksi tinggi dan kecepatan yang rendah. Pada umumnya
traktor lebih sering digunakan untuk kegiatan pertanian pada lahan cukup luas
untuk tujuan efisiensi kerja. Kemampuan traksi traktor adalah kemampuan roda
traktor untuk melakukan tarikan melawan medan lintasannya, dalam hal ini adalah
tanah. Menurut Armansyah (2002), roda traktor yang menggelinding pada
permukaan tanah akan mengalami gaya traksi (traction), gaya tahanan gelinding
(rolling/motion resistance), gaya akibat berat roda (dynamic load), dan reaksi
tanah terhadap roda (surface reaction force).
Tahanan gelinding merupakan besarnya tahanan yang harus diatasi traktor
untuk dapat bergerak melalui rodanya (Sembiring et al. 1991). Tahanan gelinding
timbul akibat adanya kedalaman tekan (sinkage) roda traktor di lahan. Traktor
yang masuk ke lahan akan menaikkan tahanan gelinding dan menurunkan traksi
karena pembebanan dari traktor akan mengakibatkan sinkage di lahan. Sinkage
roda yang besar akan mengakibatkan tahanan gelinding yang besar pula.
Berdasarkan hasil penelitian Armansyah (2002), peningkatan beban dengan
kondisi kadar air tanah dan kepadatan yang tetap tidak akan meningkatkan nilai
coefficient rolling resistance. Nilai tahanan gelinding pada roda traktor akan
bertambah disebabkan karena peningkatan sinkage. Semakin besar sinkage maka
nilai coefficient rolling resistance juga semakin tinggi. Besarnya tahanan
gelinding dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah dan ukuran roda.
Meningkatnya sinkage akibat pembebanan yang diberikan akan
meningkatkan besarnya tahanan gelinding yang berpengaruh terhadap
menurunnya kemampuan traksi traktor sehingga nilai efisiensi kerja traktor akan
lebih kecil dan konsumsi bahan bakar akan lebih besar. Pengaruh besarnya nilai
sinkage terhadap efisiensi kerja traktor dapat dilihat pada Tabel 1. Besarnya nilai
sinkage traktor bisa diduga menggunakan plate sinkage test. Penggunaan plat
untuk melakukan pengujian sinkage dan pembuatan model matematika telah
dilakukan sebelumnya di antaranya oleh Bekker (1960) juga Meirion-Griffith dan
Spenko (2011). Penelitian ini dilakukan untuk menduga besarnya sinkage roda
traktor roda empat di lahan berbasis plate sinkage test.
Tabel 1 Pengaruh sinkage (z) terhadap efisiensi lapang
z1 (cm)
z2 (cm)
Efisiensi lapang (%)
7.620
7.417
89.38
7.569
7.417
90.11
8.382
7.620
89.28
9.042
9.093
79.16
Sumber: Surbakti AA (2012)
2
Perumusan Masalah
Sinkage pada traktor roda empat merupakan salah satu faktor yang
mempengaruhi mobilitas traktor. Sinkage traktor roda empat dapat diduga dengan
pendekatan plate sinkage test. Pengujian ini erat hubungannya dengan sifat fisik
dan mekanik tanah sebagai media uji. Oleh karena itu ada beberapa parameter
yang perlu diperhatikan dalam menentukan karakteristik tanah yaitu densitas
tanah, kadar air tanah, dan indeks plastisitas. Parameter yang digunakan dalam
plate sinkage test meliputi pemberian tekanan, luas plat, dan indeks rasio bentuk
plat.
Tujuan Penelitian
1. Menentukan pengaruh parameter tekanan, dimensi plat, dan sifat fisik dan
mekanik pada plate sinkage test
2. Membuat model sinkage
3. Melakukan verifikasi model sinkage terhadap sinkage traktor
Manfaat Penelitian
Model sinkage yang diperoleh dapat digunakan sebagai dasar pertimbangan
desain alat plate sinkage test dan desain roda traktor.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini meliputi uji lapangan dan uji laboratorium. Pengambilan tanah
contoh dan pengukuran sinkage dilakukan di lapangan dengan parameter luasan
plat dan indeks rasio bentuk plat yang berbeda dan pengujian sifat fisik dan
mekanik tanah dilakukan di laboratorium dengan parameter yang digunakan yaitu
kadar air tanah, densitas tanah, dan tahanan penetrasi.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan selama empat bulan di mulai bulan Agustus 2013
sampai dengan November 2013 di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo di
Leuwikopo dan pengujian sifat fisik dan mekanik tanah dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah. Keduanya merupakan laboratorium
dari Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Kampus Dramaga.
3
Bahan
Tanah contoh yang berasal dari areal tanah kering di Laboratorium
Lapangan Siswadhi Soepardjo
Alat
Peralatan uji sinkage
1. Traktor roda empat
2. Mistar
3. Jangka sorong
4. Pita ukur
5. Instrumen plate sinkage test (Gambar 1)
Instrumen plate sinkage test meliputi batang penekan, handle, portable
electronic scale, dan plat
6. Plat sinkage (Gambar 2)
Plat sinkage menggunakan tujuh nilai indeks rasio bentuk (k) berbeda
berdasarkan persamaan (1):
⁄
(1)
Variabel: k adalah indeks rasio bentuk; adalah panjang plat; dan adalah
lebar plat
Plat sinkage yang digunakan yaitu dengan luasan 36 cm2 dan 50 cm2 dengan
tebal 5 mm yang terdapat pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat dengan luasan 36 cm2
k=1 k=2
k=3
k=4
6.00
8.48
10.40 12.00 13.40 14.69 15.87
6.00
4.24
3.46
3.00
k=5
2.68
k=6
2.45
k=7
2.26
Tabel 3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat dengan luasan 50 cm2
k=1
k=2
k=3
7.07
10.00 12.24 14.14 15.81 17.32 18.70
7.07
5.00
4.08
k=4
3.53
k=5
3.16
k=6
2.88
k=7
2.67
4
Gambar 1 Instrumen plate sinkage test
Gambar 2 Plat sinkage dengan indeks rasio bentuk berbeda
Perlengkapan pengukuran kondisi tanah contoh
1. Ring sample
2. Oven
3. Neraca
4. Cone penetrometer
5. Index plasticity apparatus
6. Particle size distribution apparatus
5
Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian mengenai pembuatan model pendugaan sinkage roda
traktor roda empat dapat dilihat pada Gambar 3.
Parameter
uji laboratorium
Parameter plate sinkage test
Gambar 3 Diagram skematik rancangan penelitian
Parameter
Sinkage traktor
6
Metode Penelitian
Prosedur mengenai penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 4.
Mulai
Persiapan lahan dan persiapan peralatan
plate sinkage test beserta peralatan uji
sifat fisik dan mekanik tanah
Uji tanah contoh di Laboratorium
Mekanika
Tanah
(particle
size
distribution, indeks plastisitas, kadar air,
densitas tanah)
i = i+1
Pengambilan data di lapangan (z,A,k,i)
tidak
i = 3?
ya
Analisis data (regresi linear)
dan pembuatan model sinkage
Verifikasi model
Model sinkage
Selesai
Gambar 4 Diagram alir prosedur penelitian
7
Persiapan lahan
Pengujian di lapangan mengenai sinkage dilakukan dengan beberapa
sampel. Sampel berupa petakan-petakan tanah yang diuji dengan masing-masing
dimensi 2.5 × 4 meter dengan jumlah petakan enam petak (Gambar 5) yang
dilakukan sebanyak tiga ulangan. Banyaknya petakan sampel mempengaruhi nilai
error dari hasil pengujian, semakin banyak sampel maka nilai hasil pengujian
akan semakin memiliki error yang kecil.
Gambar 5 Denah petakan sampel lapangan pengujian
Dalil Tchebysheff menyatakan bahwa paling sedikit sebanyak (1 - 1/k2)
dari seluruh hasil pengukuran data observasi (x) akan berada dalam jarak (k)
simpangan baku (σ) dari rata-ratanya.
Berdasarkan dalil tersebut dapat disimpulkan
± 68% hasil pengukuran x akan berada pada interval 1σ dari rata-ratanya
± 94% hasil pengukuran x akan berada pada interval 2σ dari rata-ratanya
± 99% hasil pengukuran x akan berada pada interval 3σ dari rata-ratanya
Dalil Tchebysheff ini sangat penting dan dapat mendekati kebenaran kalau
hasil pengukuran yang ditunjukan oleh variabel x mendekati normal. Pentingnya
dalil ini terutama untuk membuat kesimpulan mengenai pemerkira dari sampel,
apabila sampel cukup besar yaitu apabila n menuju tak terhingga (Supranto 2007).
Pengujian tanah contoh
Tanah pada tiap petak sampel diambil contoh tanah dengan menggunakan
ring sample yang kemudian akan diuji di Laboratorium Fisika dan Mekanika
Tanah untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik tanah. Contoh tanah yang
digunakan yaitu contoh tanah tidak terganggu dengan menggunakan ring sample.
Contoh tanah diambil dengan menggunakan ring sample yaitu pada kedalaman 0–
10 cm. contoh tanah tersebut kemudian dibawa ke laboratorium untuk dilakukan
pengujian. Pengujian tanah contoh dilakukan sebanyak tiga kali.
1) Pengukuran wet bulk density (Db)
Nilai bulk density atau densitas tanah dapat dihitung dengan persamaan (2):
8
(2)
= densitas tanah basah (g/cm3)
= massa partikel tanah basah (g)
= volume total (cm3)
dengan:
2)
Pengukuran kadar air (ka)
Pengukuran kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven. Kadar
air diukur dengan mengambil sampel tanah, lalu ditimbang beratnya. Tanah
tersebut kemudian dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 105 °C
selama 24 jam untuk menghilangkan kadar airnya, kemudian ditimbang kembali.
Besarnya nilai kadar air dapat dihitung menggunakan persaman (3):
(3)
`dengan:
= kadar air (%)
= massa awal(g)
= massa akhir (g)
3)
Pengukuran tahanan penetrasi tanah
Pengukuran dilakukan untuk memperoleh nilai ketahanan terhadap
penetrasi, atau disebut juga indeks penetrometer (Qc). Nilai hasil pengukuran
indeks penetrometer dipengaruhi oleh sifat tanah juga sifat dan bahan dari jarum
penetrometer. Besaran nilai indeks penetrometer yang diperoleh dari pengukuran
dengan penetrometer yang digunakan dalam penelitian ini, dihitung dengan
persamaan (4):
(4)
dengan:
Z
A
W
Qc
= nilai pembacaan pada dial gauge
= luas kerucut (cm2)
= berat alat penetometer (kg)
= indeks penetrometer (kgf/cm2)
Menurut Islami (1995), ketahanan penetrasi akan dipengaruhi oleh tekstur
tanah, kandungan dan jenis liat, bobot volume tanah, dan kandungan air tanah.
Nilai indeks penetrometer juga meningkat dengan bertambahnya kedalaman
sampai suatu nilai maksimum, kemudian relatif konstan.
4) Pengukuran indeks plastisitas
Keplastisan merupakan derajat yang menggambarkan kemampuan tanah
untuk melakukan perubahan bentuk tanpa menimbulkan retakan ketika diberikan
gaya dari manapun. Keplastisan merupakan keadaan di mana kadar air tanah
berada di atas batas plastis maksimum namun berada di bawah kelengketan.
Determinasi batas plastis tanah (Gambar 6a) dilakukan dengan mengatur kadar air
9
pada tanah sehingga tanah dapat digulung dengan diameter 3 mm tanpa terjadinya
retakan.
Batas cair didefinisikan sebagai keadaan di mana kadar air tanah berada di
antara batas keadaan cair dan keadaan plastis. Tanah contoh yang digunakan
untuk pengujian (Gambar 6b) yaitu tanah yang lolos saringan 0.84 mm sebanyak
100 gram yang telah dicampur air lalu dimasukan ke dalam cawan yang kemudian
diratakan dengan spatula sejajar dengan alas dengan tinggi kira-kira 10 mm. Alat
pembuat alur (grooving tool) digunakan untuk membuat alur garis tengah pada
cawan dengan posisi tegak lurus permukaan cawan. Tuas kemudian diputar
dengan kecepatan dua putaran perdetik sampai kedua sisi bersinggungan,
kemudian diambil sampel untuk uji kadar air.
Jika nilai indeks plastisitas tinggi, maka tanah tersebut banyak mengandung
butiran lempung, sedangkan jika nilai indeks plastisitas rendah, maka dengan
sedikit saja pengurangan air tanah menjadi kering (Hardiyatmo 2010). Nilai
indeks plastisitas dapat dihitung menggunakan persamaan (5):
(5)
dengan:
PI
LL
PL
: indeks plastisitas (plasticity index)
: batas cair (liquid limit)
: batas plastis (plastic limit)
(a)
(b)
Gambar 6 Pengukuran (a) batas cair (b) batas plastis
Pengukuran sinkage traktor
Pengukuran sinkage traktor (Gambar 8a) dilakukan pada tapak bekas
lintasan traktor yang melintas dengan kecepatan konstan di setiap petak sampel
dengan menggunakan jangka sorong. Tiga petak dengan traktor dalam keadaan
dinamis dan tiga lainnya dalam keadaan statis. Selain pengukuran sinkage juga
dilakukan pengukuran luas kontak roda traktor di lahan dalam keadaan statis.
Plate sinkage test
Bekker (1960) telah mengembangkan suatu pendekatan untuk
mengestimasikan kedalaman bekas roda kaku pada tanah lunak yang ditunjukan
pada Gambar 7. Penerapan pada model ini diperlukan dua luasan plat yang
10
berbeda yang bertujuan untuk memperoleh nilai konstanta kc, k, dan n.
Berdasarkan McKeys and Fan (1985), penggunaan dimensi plat yang lebih banyak,
, memberikan nilai yang lebih akurat dalam penentuan konstanta kc, k, dan n.
Bekker model ditunjukan menggunakan persamaan (6) sebagai berikut:
dengan:
(6)
= rata-rata tekanan kontak vertikal (kPa)
= lebar plat (cm)
= modulus kohesi tanah (kPa/mn-1)
= modulus sudut gesekan dalam (kPa/mn)
= kedalaman sinkage (m)
= eksponensial
Gambar 7 Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding (Bekker 1960)
Tahapan plate sinkage test (Gambar 8b) dapat dilihat sebagai berikut:
1. Plat dengan berbagai dimensi diukur kedalaman tekannya dengan
menggunakan instrumen plate sinkage test.
2. Plat dengan tujuh nilai variabel k yang berbeda diletakan di setiap petakan
sampel.
3. Prinsip kerja instrumen plate sinkage test mempunyai mekanisme penekanan
plat ke tanah. Mekanisme ini dihubungkan dengan sensor gaya dan gerak
linear untuk mendeteksi tekanan dan besarnya sinkage yang terjadi pada plat.
4. Pembacaan pada display pada setiap kedalaman observasi.
5. Ketujuh plat diuji pada setiap petak sampel yang juga dilintasi oleh traktor
roda empat.
6. Kegiatan 1-4 diulangi hingga tiga kali ulangan pada waktu yang berbeda untuk
memperoleh sifat fisik dan mekanik tanah yang berbeda.
7. Hasil dari plate sinkage test dianalisis dengan metode analisis statistik (regresi
linear).
8. Hasil plate sinkage test dibandingkan dengan hasil pengamatan sinkage traktor
menggunakan model regresi.
11
(a)
(b)
Gambar 8 Pengukuran besarnya sinkage (a) traktor (b) plat
Prosedur Analisis Data
Data hasil pengujian baik di lapangan maupun di laboratorium diolah
menggunakan perangkat lunak Microsoft excel 2010. Data tersebut diolah untuk
memperoleh besarnya sinkage plat dengan menggunakan pendekatan teori Bekker
(1960). Hasil pengolahan data menggunakan Microsoft excel dianalisis secara
statistik untuk mengetahui korelasi antar parameter yang digunakan menggunakan
SPSS17. Pemodelan untuk sinkage dibuat dengan analisis regresi linear
menggunakan SPSS17. Verifikasi model sinkage hasil pendugaan model dengan
sinkage traktor dilakukan dengan perbandingan model regresi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deskripsi Lahan Penelitian
Pengambilan contoh tanah dan uji sinkage dilakukan selama tiga hari di
Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo dimulai dari pukul enam pagi sampai
dengan selesai. Tabel 4 memberikan memberikan informasi berupa sifat fisik dan
mekanik tanah.
Tabel 4 Sifat fisik dan mekanik tanah
Hari
ka 0-5 cm
(%)
ka 5-10 cm
(%)
Db 0-5 cm
(g/cm3)
Db 5-10 cm Suhu
(g/cm3)
(°C)
1
29.93
30.28
2.11
2.26
29.9
64.3
2
34.18
34.19
2.15
2.31
25.3
78.3
3
29.16
31.15
2.03
2.20
25.9
72.1
RH
(%)
12
Tabel 5
Indeks plastisitas dan ukuran fraksi tanah Laboratorium Lapangan
Siswadhi Soepardjo
Fraksi tanah
Presentase (%)
Fraksi kasar (partikel>0.075 mm)
76.96
Fraksi halus (partikel