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

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

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 platesinkagetest 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. .

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

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

Judul Skripsi : Model Pendugaan Kedalaman Tekan Roda Traktor Roda Empat Berbasis PlateSinkage 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

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 PLATESINKAGE 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

DAFTAR ISI

Waktu dan Tempat Penelitian 2

Bahan 3

Pengaruh Parameter Terhadap Kedalaman Tekan (Sinkage) Plat 13

DAFTAR TABEL

1 Pengaruh sinkage (z) terhadap efisiensi lapang 1 2 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 36

cm2 3

3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat tes dengan luasan 50

cm2 3

4 Sifat fisik dan mekanik tanah 11

5 Indeks plastisitas dan ukuran fraksi tanah Laboratorium Lapangan

Siswadhi Soepardjo 12

6 Model plat sinkage 22

7 Koefisien hubungan antara sinkage observasi dengan sinkage model 22 8 Besar errorsinkage model terhadap sinkage observasi traktor statis 23 9 Besar errorsinkage model terhadap sinkage observasi traktor dinamis 24 10 Karakteristik roda traktor Kubota L3608 pada platform 25

DAFTAR GAMBAR

1 Instrumen plate sinkage test 4

2 Plat sinkage dengan indeks rasio bentuk berbeda 4

3 Diagram skematik rancangan penelitian 5

4 Diagram alir prosedur penelitian 6

5 Denah petakan sampel lapangan pengujian 7

6 Pengukuran (a) batas cair (b) batas plastis 9

7 Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding 10 8 Pengukuran besarnya nilai sinkage (a) traktor (b) plat 11

9 Klasifikasi tektsur tanah UCSC 12

10 Tahanan penetrasi menurut kedalaman pada berbagai kadar air 13 11 Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.16% 14 12 Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 29.93% 15 13 Hubungan sinkage terhadap luas plat pada ka 34.18% 16 14 Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 36 cm2 17 15 Hubungan sinkage terhadap kadar air pada plat 50 cm2 18 16 Hubungan sinkage terhadap indeks rasio bentuk plat 20 17 Perbandingan sinkage observasi dengan sinkage model 25

DAFTAR LAMPIRAN

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

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

3

5. Instrumen plate sinkage test (Gambar 1)

Instrumen plate sinkage test meliputi batang penekan, handle, portable electronic scale, dan 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 k = 5 k = 6 k = 7 6.00 8.48 10.40 12.00 13.40 14.69 15.87 6.00 4.24 3.46 3.00 2.68 2.45 2.26

Tabel 3 Perbandingan ukuran panjang dan lebar (cm) plat dengan luasan 50 cm2

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

5 Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian mengenai pembuatan model pendugaan sinkage roda traktor roda empat dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Diagram skematik rancangan penelitian

Parameter plate sinkage test

Parameter uji laboratorium

6

Metode Penelitian

Prosedur mengenai penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4 Diagram alir prosedur penelitian

Analisis data (regresi linear) dan pembuatan model sinkage

Model sinkage 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)

Pengambilan data di lapangan (z,A,k,i)

Selesai Verifikasi model i = i+1

i = 3?

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.

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)

8

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):

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

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 : indeks plastisitas (plasticity index)

LL : batas cair (liquid limit)

PL : 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

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:

 (6)

dengan: = 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).

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.

12

Tanah terbagi menjadi tiga fraksi yaitu pasir, debu dan liat. Penentuan klasifikasi tanah dapat dilakukan dengan melakukan proporsi presentasi dari masing-masing fraksi. Penentuan klasifikasi tanah juga dapat ditentukan berdasarkan indeks plastisitasnya. Berdasarkan sistem klasifikasi tanah USCS

(Unified Soil Clasification System) (Gambar 9), maka tanah di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo dapat ditentukan jenis tanahnya. Tabel 5 memberikan informasi mengenai fraksi tanah di Laboratorium Lapangan Siswadhi Sopardjo dengan indeks plastisitas sebesar 17.83%, dengan begitu maka dapat ditentukan jenis tanah tersebut berada antara garis-A dan garis-U yang merupakan jenis tanah lempung berliat dengan symbol CL/OL.

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<0.075 mm) 23.04

Batas cair 36.65

Batas plastis 18.82

Indeks plastisitas 17.83

13 Pengaruh Parameter Terhadap Kedalaman Tekan (Sinkage) Plat

Besarnya sinkage roda traktor di lahan dapat diduga dengan menggunakan

plate sinkage test, besarnya sinkage di lahan dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik dan mekanik tanah. Parameter yang digunakan untuk menduga besarnya sinkage di antaranya tahanan penetrasi tanah, kadar air tanah, densitas tanah, luas plat, dan indeks rasio bentuk plat.

Kekuatan tanah adalah kemampuan dari suatu tanah pada kondisi tertentu untuk melawan gaya yang bekerja. Kekuatan tanah dapat juga dikatakan sebagai kemampuan suatu tanah untuk mempertahankan diri dari deformasi atau regangan. Kekuatan tanah (soil strength) bervariasi secara sistematik menurut kadar air dan kerapatan tanah, selain dapat juga berubah karena tekstur tanah (Mandang dan Nishimura 1991).

Uji penetrasi tanah sering digunakan untuk mempelajari sifat-sifat tanah terhadap gaya yang diberikan. Uji penetrasi juga dilakukan untuk mengetahui besarnya tahanan penetrasi tanah yang merupakan kekuatan tanah terhadap gaya-gaya dari luar. Berdasarkan pada Gambar 10, hubungan antara kadar air dengan tahanan penetrasi yaitu berbanding terbalik, di mana semakin meningkatnya kadar air tanah justru menurunkan tahanan penetrasi tanah begitu juga sebaliknya. Berdasarkan data tersebut pula, dapat dilihat bahwa semakin dalam penetrasi yang dilakukan, maka tahanan penetrasi yang ditimbulkan semakin besar. Semakin dalam suatu lapisan tanah, besarnya kepadatan tanah itu sendiri semakin besar. Berdasarkan hasil penelitian Bontong (2009) mengenai pengaruh kepadatan dan kadar air tanah terhadap penetrasi pada tanah pasir, untuk tanah pasir maupun tanah lanau semakin tinggi kepadatan tanah, maka tahanan penetrasi akan semakin tinggi. Begitu juga dengan kadar air, pada tanah lanau semakin rendah kadar air maka tahanan penetrasi akan semakin tinggi. Berdasarkan data tersebut maka hubungan antara tahanan penetrasi terhadap kadar air tanah memiliki pola yang mudah dibaca sehingga penggunaan parameter kadar air saja sudah dapat terkait dengan tahanan penetrasi secara tidak langsung. Selain itu, nilai kadar air dapat diperoleh dengan mudah menggunakan beberapa metode baik di lahan maupun di laboratorium.

14

15

16

17

18

19 Pengaruh luasan plat terhadap sinkage plat tersaji pada Gambar 11, 12, dan 13. Grafik pada Gambar 11 menunjukan besarnya sinkage plat pada tanah dengan kadar air 29.16%. Plat dengan luasan yang lebih kecil yaitu plat dengan ukuran 36 cm2, menghasilkan sinkage yang lebih besar bila dibandingkan dengan plat 50 cm2 pada pemberian gaya tekan yang sama hampir pada setiap indeks rasio bentuk kontak. Data pada Gambar 12 menunjukan perbedaan sinkage plat pada kedua luasan plat hanya terdapat pada beberapa indeks rasio kontak, yaitu pada k1, k5,

k6 dan k7. Plat dengan konstanta selain yang disebutkan tadi memiliki besarnya

sinkage yang tidak terlalu berbeda. Grafik pada Gambar 13 justru tidak terlihat adanya perbedaan sinkage yang signifikan antara plat 36 cm2 dengan plat 50 cm2, perbedaan hanya terjadi pada beberapa plat saja, sisanya memiliki sinkage yang hampir sama. Perbedaan sinkage hanya terjadi pada plat dengan k2 dan k6, itupun tidak memiliki perbedaan yang terlalu besar.

Secara signifikan hampir pada setiap parameter (kadar air dan indeks rasio bentuk), sinkage plat pada luas yang lebih kecil memiliki nilai yang lebih besar pada pemberian tekanan yang sama. Awalnya kedua plat memiliki sinkage plat yang hampir sama pada kedalaman rendah, namun perbedaan sinkage mulai terlihat pada kedalaman 6 cm dan seterusnya. Bila diperhatikan, besarnya perbedaan sinkage antara plat dengan luasan yang berbeda semakin tidak terlihat seiring meningkatnya kadar air. Berdasarkan data tersebut, pada sinkage yang sama, gaya yang diberikan pada luasan plat yang lebih kecil akan lebih rendah bila dibandingkan dengan plat yang lebih besar. Penggunaan plat dengan luas yang berbeda juga mempengaruhi penetrasi ke dalam tanah. Berdasarkan teori yang ada di mana semakin kecil luas penampang suatu benda, maka dengan gaya tekan yang sama tekanan yang dihasilkan akan semakin besar. Data di atas juga menunjukan hal yang sama, yaitu dengan semakin kecilnya luas penampang maka tekanan yang dibutuhkan untuk mencapai kedalaman plat yang sama akan semakin besar. Data tersebut juga sesuai dengan hasil dari penelitian Gotteland and Benoit (2006) yaitu nilai rata-rata tekanan yang dihasilkan meningkat seiring dengan kecilnya luasan plat pada kedalaman yang sama.

Gambar 14 dan Gambar 15 menampilkan hubungan kadar air terhadap

sinkage plat, di mana dengan meningkatnya kadar air maka kedalaman yang bisa dicapai oleh plat akan lebih besar pada tekanan yang sama. Sinkage plat pada kadar air 29.16% pada kedua gambar bernilai lebih kecil dibanding kadar air yang 34.18% pada tekanan yang sama. Secara umum perbedaan sinkage plat terjadi pada kedalaman di bawah 4 cm. Grafik pada Gambar 14 menunjukan sinkage plat ukuran 36 cm2 pada perbedaan kadar air di mana sinkage plat lebih besar terjadi pada tanah dengan kadar air lebih tinggi atau pada kadar air 34.18% pada tekanan yang sama. Grafik pada plat 36 cm2 terlihat besarnya sinkage yang semakin merenggang seiring besarnya tekanan yang diberikan. Hal ini karena penambahan kandungan air pada tanah kering tidak selalu diikuti dengan penambahan volume. Gas di dalam ruang pori pada tanah berpasir dan berdebu dapat digantikan oleh cairan tanpa harus mengalami peningkatan volume (Mandang dan Nishimura 1991).

20

mudah terjadi pemadatan ketika diberikan gaya dari luar. Besarnya kadar air dalam tanah juga dipengaruhi oleh banyaknya fraksi yang terkandung dalam tanah, jika terdapat banyak liat pori-pori tanah akan kecil karena fraksi liat memiliki ukuran partikel yang seragam sehingga sedikitnya pori yang yang ada di dalam tanah.

21 Indeks rasio bentuk digunakan sebagai salah pendekatan dalam pembuatan model sinkage. McKeys and Fan (1985) menunjukan bahwa menggunakan dimensi plat yang lebih banyak, , memberikan nilai yang lebih akurat dalam penentuan konstanta kc, k, dan n pada teori Bekker (1960). Gambar 16 menunjukan hubungan antara sinkage terhadap indeks rasio bentuk. Grafik pada plat 36 cm2 memiliki grafik yang menyebar, di mana semakin besar tekanan yang diberikan maka perbedaan sinkage antar indeks rasio bentuk semakin signifikan. Plat dengan indeks rasio bentuk yang semakin besar memiliki sinkage yang rendah pada tekanan yang sama. Berbeda dengan plat 36 cm2, plat 50 cm2 justru tidak terlihat adanya perbedaan yang signifikan antar indeks rasio bentuk. Berdasarkan Gambar 16, plat dengan k7 memiliki tekanan terbesar di antara indeks rasio bentuk lainnya, hal ini karena semakin besar nilai k maka semakin kecil lebar (b) dari plat yang digunakan sesuai Tabel 2 dan 3. Gotteland and Benoit (2006) menyatakan tekanan yang dihasilkan akan meningkat seiring dengan menurunnya lebar plat pada tingkat kedalaman yang sama.

Sinkage atau kedalaman tekan merupakan terjadinya penurunan permukaan pada tanah akibat pembebanan yang diberikan. Pembebanan terjadi akibat gaya dari luar dengan mengabaikan distribusi dalam tanah. Penurunan pada permukaan tanah akan terus terjadi hingga tercapainya nilai keseimbangan antara gaya penahanan tanah dengan beban yang diberikan.

Sinkage pada plat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik dan mekanik tanah oleh karena itu diperlukan data-data mengenai sifat fisik dan mekanik tanah yang mana telah dijelaskan pada bagian sebelumnya. Setiap sifat fisik dan mekanik tanah memiliki korelasi yang berbeda dan memiliki pengaruhnya terhadap sinkage plat, masing-masing parameter tidak bisa dipisahkan salah satunya karena pengaruh pada kondisi asli lapangan terjadi secara bersamaan.

Model Plate Sinkage

Model plate sinkage diperoleh dengan menggunakan analisis statistik regresi linear SPSS17. Menurut Wahyono (2009) analisis regresi linear pada

SPSS17 dapat digunakan untuk menentukan model yang paling sesuai untuk pasangan data serta dapat digunakan untuk membuat model dan menyelidiki hubungan antara dua variabel atau lebih.

22

Verifikasi Model

Tabel 7 menunjukan nilai koefiseien antara sinkage dari model dengan

sinkage plat observasi. Masing-masing model memiliki nilai koefisien yang berbeda pada tiap indeks rasio bentuk. Model-model tersebut memiliki nilai koefisien yang mendekati 1 yang berarti besarnya nilai sinkage model mendekati nilai observasinya, sehingga model z1 hingga z7 dapat digunakan untuk memprediksi sinkage traktor berbasis plat. Model z1 adalah model dengan nilai koefisien sebesar yaitu 1.0272 yang berarti besarnya nilai sinkage model z1 memiliki nilai yang paling mendekati nilai sinkage observasi di antara model dengan indeks rasio bentuk lainnya. Grafik mengenai hubungan nilai koefisien tersebut dapat dilihat pada lampiran 1.

Model-model yang telah dideterminasi ini kemudian diverifikasi dengan cara membandingkan hasil pendugaan sinkage menggunakan model dengan

sinkage hasil observasi traktor dengan menginput data parameter traktor. Tabel 8 dan Tabel 9 menyajikan data besarnya nilai error antara sinkage observasi traktor baik itu dalam keadaan statis maupun dinamis terhadap sinkage traktor hasil pendugaan melalui model. Nilai error model terhadap nilai sinkage observasi memiliki nilai yang lebih kecil pada kondisi statis dibanding kondisi dinamis. Hal

Tabel 6 Model plat sinkage

23 ini karena mekanisme pembebanan pada pengukuran nilai sinkage dengan menggunakan metode plat sama dengan mekanisme yang terjadi pada pembebanan statis traktor. Traktor dalam kondisi dinamis, memiliki nilai sinkage

yang lebih tinggi dari pada dalam kondisi statis. Suatu pemikiran yang timbul apabila pendugaan sinkage traktor pada kondisi dinamis didekati dengan metode

plate sinkage test, maka perlu ada suatu pertimbangan dengan memberikan faktor koreksi tertentu.

Model yang diderivasi dari metode plat sinkage ini lebih baik bila digunakan untuk menduga sinkage traktor pada kondisi statis. Jika diperhatikan, nilai error terkecil antara nilai sinkage hasil observasi dengan nilai sinkage hasil pendugaan menggunakan model regresi terdapat pada model z2, baik untuk kondisi statis maupun dinamis.

24

Jika dibandingkan dengan model Bekker, nilai error yang terdapat pada model Bekker ada yang tidak memiliki nilai, hal ini karena pada perhitungan menggunakaan persamaan Bekker hasil yang diperoleh merupakan nilai yang tidak teridentifikasi, sehingga tidak ada nilai error yang dapat diperoleh. Hal tersebut juga membuktikan bahwa terdapat kelemahan pada persamaan Bekker.

Gambar 17 menyajikan perbandingan antara sinkage observasi traktor terhadap sinkage model pada perbedaan kadar air tanah. Pada gambar tersebut hanya digunakan dua model saja yaitu model z1 dan z2, karena model tersebut memiliki nilai yang paling mendekati sinkage observasi traktor. Hal ini diduga karena indeks rasio bentuk plat yang digunakan untuk menderivasi model tersebut adalah mendekati indeks rasio roda traktor (Tabel 10). Bila diamati dari grafik tersebut perbedaan antara model z1 dengan z2 tidak terlalu terlihat, namun besarnya nilai error pada model z2 memiliki nilai yang lebih kecil bila dibandingkan dengan model z1.

25

Gambar 17 Perbandingan sinkage observasi dengan sinkage model 0

Tabel 10 Karakteristik roda traktor Kubota L3608 pada platform Dimensi roda traktor Roda depan Roda belakang

d vertikal (cm) 74.7 112.7

d horizontal (cm) 77.4 114.3

b (cm) 17.3 27.8

l (cm) 24.3 28.8

26

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

1. Tanah di lapangan Siswadhi Soepardjo merupakan tanah lempung berliat dengan indeks plastisitas 17.83%

2. Parameter yang digunakan (kadar air tanah, densitas tanah, tahanan penetrasi, tekanan, luas plat, indeks rasio bentuk) pada penelitian memiliki pengaruh masing-masing terhadap sinkage plat, parameter yang berpengaruh secara signifikan di antaranya kadar air tanah, luas plat dan tekanan.

3. Model plat z1 memiliki nilai yang paling mendekati sinkage observasi plat di antara model lainnya dengan nilai koefisien sebesar 1.0272 dengan model , model ini hanya terbatas pada kondisi jenis tanah lempung berliat dengan kadar air 29% - 34% 4. Model plat yang memiliki pendekatan terbaik terhadap sinkage traktor

adalah model z2 dengan nilai error terkecil dengan model ), model ini hanya terbatas pada kondisi jenis tanah lempung berliat dengan kadar air 29% - 34%

Saran

1. Perlu dilakukan percobaan lanjutan dengan alat yang lebih presisi, penggunaan alat secara manual memiliki tingkat keakuratan yang minim. 2. Kegiatan pengujian sebaiknya dilakukan pada cuaca yang stabil sehingga

tidak mempengaruhi sifat fisik dan mekanik tanah, seperti kadar air yang mudah berubah tergantung suhu lingkungan.

3. Pendugaan besarnya nilai sinkage traktor berbasis plate sinkage test

merupakan uji dengan pembebanan statis terhadap tanah. Hasil pendugaannya memiliki perbedaan dengan hasil observasi kondisi statis dan dinamis, sehingga dirasakan perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk mencari faktor koreksi antara sinkage akibat pembebanan statis dan dinamis.

DAFTAR PUSTAKA

Armansyah. 2002. Analisis tahanan gelinding (rolling resistance) roda traksi dengan metode uji roda tunggal pada bak tanah (soil bin) [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Bekker MG. 1960. Off-the-road Locomotion. Michigan (US). Univ Michigan Pr. Bontong B. 2010. Pengaruh Kepadatan dan Kadar Air Terhadap Hambatan

Penetrasi Sondir pada Tanah Pasir. Palu (ID): Mektek.

27 Hardiyatmo HC. 2010. Mekanika Tanah 1-edisi kelima. Yogyakarta (ID): Gadjah

Mada University Press.

Islami T. 1995. Hubungan Tanah, Air dan Tanaman. Semarang (ID): IKIP Semarang Press.

Mandang T, Nishimura I. 1992. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

McKyes E, Fan T. 1985. Multiple penetration test to determine soil stiffness moduli. J Terramech. 22(3):157-62.

Meirion-Griffith G, Spenko M. 2011. A modified pressure-sinkage model for small, rigid wheels on deformable terrains. J Terramech. 48(2011):149-155. doi:10.1016/j.jterra.2011.1.001.

Muntohar AS. 2007. Pengantar Rekayasa Geoteknik. Yogyakarta (ID): Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Sembiring EN, Suastawa IN, Desrial. 1991. Sumber Tenaga Tarik di Bidang Budidaya Pertanian. Bogor (ID). Intitut Pertanian Bogor.

Supranto J. 2007. Teknik Sampling untuk Survey & Eksperimen. Jakarta (ID): Rineka Cipta.

Surbakti AA. 2012. Analisis hubungan efisiensi lapang dan sinkage pada kegiatan pengolahan tanah di PT Laju Perdana Indah, Sumatera Selatan [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogot.

28

Lampiran 1 Koefisien hubungan antara z observasi dan z model

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Sukabumi, 29 Juni 1991 sebagai anak kedua dari empat bersaudara, dari pasangan Bapak Maman dan Ibu Sumi. Pendidikan yang telah ditempuh oleh penulis yaitu SDN Harjasari I pada tahun 1997-2003, lalu melanjutkan ke SMPN 1 Ciawi pada tahun 2003-2006. Tahun 2006 penulis kemudian melanjukan ke SMAN 3 Bogor dan pada tahun 2009 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa Departemen Teknik Pertanian yang sekarang berganti nama menjadi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian.