LAPORAN PRAKTIKUM DINAMIKA MESIN DAN TANAH PENETROMETER
Oleh : 1. Muhammad Achirul Nanda
(115100200111020) (115100200111020)
2. Souma Wiryo Pamungkas
(115100200111024) (115100200111024)
3. Erwin Budiawan
(115100200111042) (115100200111042)
4. Masruri
(115100200111056)
5. Aris Irfandi
(115100201111002) (115100201111002) Kelas : B
LABORATORIUM DAYA DAN MESIN PERTANIAN JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2015
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam kegitan budidaya tanaman atau lebih umumnya kegiatan pertanian hal yang paling pertama adalah pengolahan lahan agar supaya tanah siap untuk ditanami dengan harapan
dapat
memberikan
hasil
yang
optimal.
Pada
dasarnya,
pengolahan
tanah merupakan manipulasi mekanik terhadap tanah yang diperlukan untuk menciptakan keadaan tanah olah yang siap tanam. Pengolahan tanah berkaitan erat dengan produksi tanaman, terutama dalam menyiapkan struktur tanah yang cocok untuk pertumbuhan. Pengolahan tanah selain akan menggemburkan, sekaligus memadatkan tanah yang berpengaruh terhadap fisik dan mekanika tanah, dan pengaruh ini pun memberikan akibat perubahan udara dan air dalam tanah, juga memberikan pembatasan mekanis pada perkembangan akar dengan lapisan keras pada tanah. Di dalam kegiatan tanah perlu adanya perhitungan yang memperhatikan besarnya gaya luar yang dapat diberikan agar tanah yang diolah tidak mengalami kerusakan secara fisik. Sehingga pengolahan tanah tersebut dapat memberikan kondisi tanah yang cocok bagi pertumbuhan tanaman, bukan sebaliknya menghambat pertumbuhan dengan adanya pemadatan akibat pengolahan tanah. Oleh karena itu, praktikum mengenai penetograf ini sangat membantu praktikan dalam upaya mempelajari mengenai tahanan penetrasi tanah.
B. Tujuan praktikum
Adapun tujuan dari praktikum ini diharapkan agar mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud tahanan penetrasi tanah serta dapat melakukan pengukuran mengenai tahanan penetrasi tanah.
C. Manfaat Praktikum
Hasil dari praktikum ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan dan informasi mengenai tahanan penetrasi yang dilakukan terhadap tanah. Selain itu praktikan dapat mengaplikasikan tahanan penetrasi tanah terhadap kondisi di lahan pertanian guna meningkatkan produktivitas hasil pertanian.
2
D. Tinjauan Pustaka 1. Tahanan Penetrasi Tanah
Menurut Muzani (2012), (2012),
Tahanan penetrasi penetrasi tanah merupakan nilai nilai yang dapat
mengetahui kepadatan tanah dan tahanan tanah. Pegukuran tanah dengan menggunakan penetrometer sangat mudah untuk memperoleh data tahanan tanah. Cone index merupakan besaran yang menunjukkan harga ketahanan tanah terhadap gaya penetrasi dari cone (vertikal) dibagi luas dasar cone. Satuan besaran ini dinyatakan dalam satuan gaya persatuan luas (kg/cm2). Menurut LPT (1979) dalam Budi, Yuswar dan Idkham (2012) , Pengukuran tahanan penetrasi tanah dilakukan pada selang kedalaman (0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 dan 50-60) cm. Alat yang digunakan adalah penetrometer dengan tahanan penetrasi (CI) dihitung dengan rumus: CI = (98Fp) Dimana : CI (Cone Indeks) Indeks) = tahanan penetrasi (kPa) Fp
= Gaya tahanan penetrasi (kgf)
2. Penetrometer
Cone index merupakan gambaran tingkat kepadatan tanah dari besarnya resistensi yang diterima permukaan kerucut cone penetrometer . Pengukuran terhadap tahanan penterasi dengan menggunakan cone penetrometer untuk mengetahui besarnya cone index pada index pada permukaan tanah sampai dengan kedalaman 50 cm. Semakin besar nilai cone index semakin padat tanah tersebut (Matangaran dan Suwarna, 2012). Menurut Tafsir (2011), Pengukuran cone index terbagi atas : -
Uji Penetrasi atau Uji duga Gaya yang diperlukan untuk menekan atau memancang sebuah alat duga kedalam tanah merupakan ukuran kekuatan tanah.
-
Uji Penetrasi Standar Dalam pengujian ini biasanya sebuah sampel tanah terganggu tetapi representative didapatkan dari tabung alat sampel guna identifikasi visual. Pengujian penetrasi standar paling sering digunakan untuk mengukur kepadatan relative tanah-tanah granular. Berbagai faktor dapat mempengaruhi hitungan pukulan yang diperoleh, sehingga perlu bertindak hati-hati saat mengevaluasi hasil-hasil pengujian, seperti 3
kerikil dalam tanah, penggunaan batang bor yang lebih berat, sepatu alat sampel yang tumpul, kecerobohan menjatuhkan palu terhadap tinggi jatuh yang dipersyaratkan. -
Uji Penetrasi Kerucut. Penetrometer kerucut terdiri dari kerucut 600 dengan luas dasar lingkaran 1000 mm. Kerucut ditekan masuk kedalam tanah pada kecepatan 10 sampai 20 mm/detik dengan tekanan hidrolis yang diberikan pada batang-batang bor yang memanjang dari kerucut hingga permukaan tanah. Tahanan penetrasi q didapat dengan membagi gaya terukur dengan luas kerucut sebesar 1000 mm. Tahanan ini juga biasa disebut dengan cone index index yaitu besarnya tekanan yang diberikan pada batang bor dengan luas dasar kerucut.
Cone Kerucut Menurut Ozoemena et al . Tipe penetrometer dibedakan sebagai berikut: -
Static cone penetrometer Penetrometer jenis ini memiliki logam kerucut dibagian dibagian bawah untuk menembus menembus tanah. Selain itu penetrometer jenis statis dilekngakpi dengan tranducer tekanan dan sistem digital. Pemilihan cone sangat bergantung pada sifat fisik tanah seperti bulk density, tekstur dan kelembaban tanah.
Static cone penetrometer -
Dynamic Cone penetrometer Penetrometer jenis ini sangat bereda dengan model statis. Penetrometer tidak bergantung
pada
kecepatan
konstan
karena
penetrometer
bersifat
dinamis
menggunakan palu untuk menembus tanah hingga ke dalam. Tentunya berat palu, jarak geser, dan sudut kerucut sangat mempengaruhi hasil hasil penetrasi tanah. Menurut Lengkong et al ., ., (2013) Tes Penetrasi kerucut dinamis (DCPT) pada awalnya dikembangkan sebagai alternatif untuk mengevaluasi sifat-sifat perkerasan 4
lentur atau tanah dasar. Pendekatan konvensional untuk mengevaluasi sifat kekuatan dan kekakuan tanah aspal dan tanah dasar melibatkan prosedur inti sampling dan pengujian Program laboratorium yang rumit seperti modulus resilien, tes Marshall dan lainnya (Livneh dkk. 1994). Karena ekonomis dan kesederhanaannya, pemahaman yang lebih baik dari hasil DCPT dapat mengurangi secara signifikan tenaga dan biaya yang terlibat dalam evaluasi tanah perkerasan dan tanah dasar. Pengujian cara dinamis ini dikembangkan oleh TRLL (Transport and Road Research Laboratory), Crowthorne, Inggris dan mulai diperkenalkan di Indonesia sejak tahun 1985 / 1986. Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan nilai CBR (California Bearing Ratio) tanah dasar, timbunan, dan atau suatu sistem perkerasan. Pengujian ini akan memberikan data kekuatan tanah sampai kedalaman + 70 cm di bawah permukaan lapisan tanah yang ada atau permukaan tanah dasar. Pengujian ini dilakukan dengan mencatat data masuknya konus yang tertentu dimensi dan sudutnya, ke dalam tanah untuk setiap pukulan dari palu/hammer yang berat dan tinggi jatuh tertentu pula.
Dynamic Cone penetrometer -
Drop Cone Penetrometer Penetrometer jenis ini sangat mudah digunakan. Kelebihan penetrometer ini ini adalah dapat memperoleh data dengan waktu yang singkat. Penetrometer jenis drop cone bersifat dinamis.
Drop Cone Penetrometer
5
3. Penetograf
Penetograf merupakan salah satu alat dari penetrometer yang digunakan untukmengukur ketahanan penetrasi tanah. Penetrograf merupakan penetrimeter jenis mekanik. Batas maksimal penetrograf adalah 0,80 m.
Gambar Penetrograf
4. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Tahanan Penetrasi Penetrasi
Klasifikasi tanah berdasarkan SNI 1726-2002 adalah seperti pada tabel dibawah ini. Tabel. Jenis – Jenis Jenis Tanah
Jenis Tanah
Tanah Keras
Kecepatan Rambat
Nilai hasil test
Kuat Geser Niralir
gelombang geser
penetrasi standar
Rata – Rata – rata rata Su (kPa)
rata – rata – rata rata Vs (m/s)
rata – rata – rata rata N
Vs 350
N 50
100
Tanah Sedang
175 ≤ N < 350
15 ≤ N < 50
50 ≤ Su < Su < 100
Tanah Lunak
N < 175
N < 15
Su < 50
Atau, setiap profil tanah dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn 40% dan Su < 25 kPa Tanah Khusus
Diperlukan evaluasi khusus di setiap kota
Sumber: SNI 1726-2002
6
BAB II BAHAN DAN METODE A. Waktu dan Tempat Praktikum
Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 17 Desember 2014 di Lahan Lapang Universitas Brawijaya – Brawijaya – Malang Malang dan Laboratorium Daya dan Mesin Pertanian.
B. Alat dan Bahan
Pada praktikum ini alat dan bahan yang digunakan digunakan adalah sebagai berikut: -
Alat Penetrograf
-
: Sebagai alat untuk mengukur ketahanan penetrasi tanah
Bahan Lahan/ tanah : Sebagai sampel pengambilan data
C. Gambar Alat, Bagian, dan Fungsi
Berikut adalah gambar alat, bagian, dan fungsi:
Gambar Penetrograf
Bagian alat
:
1. Batang puncak : untuk menyanggah alat 2. Handel
: sebagai pegangan
3. Box pencetak : untuk merekam hasil data ketahanan penetrasi dan sebagai tempat kertas 7
4. Kertas ukur
: untuk hasil keluaran data ketahanan penetrasi
5. Batang ulir penggerak : untuk menggerakkan alat agar dapat didorong ke bawah 6. Cone index
: merupakan gambaran tingkat kepadatan tanah dari besarnya
resistensi yang diterima permukaan kerucut cone penetrometer 7. Batang penyangga
: untuk menyangga alat
8. Nivo
: untuk menyeimbangkan alat
D. Metode Pengoperasian
-
Dipilih tanah lahan yang akan diukur ketahanan penetrasi
-
Disiapkan alat penetrograf
-
Dipasang cone index
-
Diletakkan alat penetrometer pada tanah
-
Dikalibrasi dengan mengarahkan nivo ke bagian tabung t abung tengah
-
Kertas ukur tahanan penetrograf dimasukkan pada box tempatnya dan tepat di angka nol
-
Handel dipegang dan dimasukkan ke arah bawah hingga masuk ke dalam tanah dengan kecepatan yang konstan
-
Kertas ukur tahanan penetrometer diambil dari box dan ditandai sebagai titik pertama
-
Kertas ukur tahanan penetrometer dimasukkan kembali ke dalam box
-
Diulangi dengan langkah yang sama pada titik 2 dan 3
8
BAB III PEMBAHASAN A. Hasil Data
Hasil data dapat dilihat pada lampiran 1. Selanjutnya Pada praktikum penetrometer diperoleh data sebagai berikut: Tahanan Tahanan Penetr Penetrasi asi (N/cm )
Kedalaman
Rata
(cm)
Titik 1
Titik 2
Titik 3
rata – rata
0
0
0
0
0
5
50
90
130
10
45
85
80
15
53
80
55
20
60
60
32
25
50
50
60
30
70
50
70
35
130
50
95
40
90
70
90
45
75
67
90
50
65
60
85
Rata - rata
62,55
60,18
71,55
90,00 70,00 62,67 50,67 53,33 63,33 91,67 83,33 77,33 70,00
Dari tabel tersebut maka diperoleh sebuah grafik sebagai berikut: Tahanan Penetrasi Tanah (N/cm2)
140
120
100
) 2 m c / 80 N ( i s a r60 t e n e P
Titik 1 Titik 2 Titik 3
40
20
0 0
5
10
15
20
25
30
9
35
40
45
50
Kedalaman (cm)
B. Pembahasan
- Analisa Prosedur Pada pengukuran tahanan penetrasi tanah di lapangan menggunakan penetrometer, hal pertama yang dilakukan adalah penentuan titik-titik pengukuran. Semakin banyak lokasi atau titik pengukuran pada suatu lahan maka makin teliti hasil yang akan diperoleh. Dalam praktikum ini setiap kelompok akan melakukan 1 kali pengukuran pada 3 titik menggunakan penetrometer. Kedalaman penetrometer secara otomatis sudah tertera pada bagian batang penetograf. Kedalaman pada praktikum prakt ikum ini adalah sebesar 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, dan 50 cm.
- Analisa Hasil Hasil tahanan penetrasi tanah terbesar hingga terkecil secara berturut – turut pada praktikum ini adalah pada titik 3, titik 1, dan titik 2 dengan besar penetrasi 71,55 N/cm 2, 60,55 N/cm 2, dan 60,18 N/cm 2. Sedangkan rata – rata nilai kuat geser tanah pada kedalaman 5 cm (90 N/cm 2) , 10 cm (70 N/cm 2), dan 15 cm (62,7 N/cm 2). Nilai kuat geser terbesar pada lokasi tersebut adalah pada kedalaman 35 cm sebesar 91,67 N/cm 2 dan relatif mengalami penurunan nilai ketahan penetrasi tanah dari kedalaman 5 – 5 – 50 50 cm. Pada titik 1 hasil penetrasi terendah adalah pada kedalaman 10 cm (45 N/cm 2) dan tahana penetrasi tanah tertinggi pada kedalaman 35 cm (N/cm 2). Pada titik 2 hasil penetrasi tanah mengalami peningkatan pada kedalaman 5 cm dan mengalami penurunan pada kedalaman 35 cm, hasil tahanan t ahanan penetrasi tanah tertinggi pada titik ke 2 adalah pada kedalaman 5 cm (90 N/cm 2). Pada titik 3 hasil tahanan penetrasi tanah terbesar pada kedalaman 5 cm dan terus mengalami penurunan hingga kedalaman 20 cm (32 N/cm 2). Tahanan penetrasi tanah mengalami peningkatan dan penurunan, hal ini dikarenakan tanah mengalami land slide. slide. Hal ini sesuai dengan pernyataan Didik Suprayogo
et al .
Bahwa land slide merupakan slide merupakan terjadinya kerusakan partikel tanah sebagai akibat kerusakan ikatan partikel tanah. Kerusakan ikatan antar
partikel yang terjadi di lahan yang yang
mengalami land slide meneybabkan tanah relatif gembur sehingga ketahanan penetrasi relatif lebih rendah. Menurut Budi, Yuswar dan Idkham (2012), penetrasi tanah mengalami penurunan dikarenakan faktor kadar air tanah, hasil tahanan penetrasi berbanding terbalik dengan besar kadar air. Pada titik 2 hasil penetrasi mengalami penurunan dari kedalaman 5-20 cm hal ini dikarenakan kadar air tanah semakin meningkat. Semakin besar nilai tahanan penetrasi semakin padat tanah tersebut (Matangaran dan Suwana, 2012).
10
- Perbandingan Dengan Jurnal Menurut Budi, Yuswar dan Idkham (2012), hasil yang diperoleh dari tahanan penetrasi adalah sebagai berikut: Gambar (a)
: Tahanan Penetrasi tanah sebelum perlakuan pada lahan (Jurnal)
Gambar (b)
: Tahanan penetrasi tanah pada praktikum 140 Titik 1 120
Titik 2
) 2 100 m c / N ( 80 i s a r t e 60 n e P
Titik 3
40
20
Kedalaman (cm) 0 0
(a)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(b)
Ketahanan penetrasi tanah pada hasil praktikum bila dibandingkan dengan hasil jurnal tidak jauh berbeda karakteristiknya,yakni hasil penetrasi tanah mengalami peningkatan dan penurunan sesuai dengan kedalaman tanah. Namun, hasil rata – rata hasil penetrasi tanah pada kedalaman 0 – 0 – 50 50 cm tanah pada saat praktikum memiliki hasil penetrasi yang lebih besar dibandingkan dengan hasil penetrasi tanah pada jurnal. Menurut Budi, Yuswar dan Idkham (2012), penetrasi tanah mengalami penurunan dikarenakan faktor kadar air tanah, hasil tahanan penetrasi berbanding terbalik dengan besar kadar air. Bahwa semakin kecil kadar air maka tahanan penetrasi semakin besar, dikarenakan tanah semakin padat. Hal ini terjadi pada gambar (a) kedalaman 30 – 40 yang mengalami penurunan karena kadar air meningkat. Selain itu, faktor porositas tanah juga sangat berpengaruh. Semakin kecil porositas tanah maka tahanan penetrasi semakin tinggi dan kepadatan tanah semakin besar. Kok Hans et al . (1996) dalam Budi, Yuswar dan Idkham (2012) (2012) menyatakan bahwa bahwa pemadatan dapat menghambat pertumbuhan tanaman, menghambat penetrasi akar tanaman, membatasi pergerakan air dan udara di dalam tanah dan menyebabkan pertumbuhan benih menjadi lambat dan akhirnya akan dapat mengurangi produksi tanaman. Menurut Risman (2008), tujuan pemadatan adalah mempertinggi kuat geser tanah, mengurangi sifat mudah mampat (compresibilitas ( compresibilitas), ), mengurangi permeabilitas, dan 11
mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lain-lain. Pemadatan tanah lempung secara benar akan memberikan kuat geser yang tinggi, sedangkan stabilitas terhadap kembang susut tergantung dari jenis kandungan mineralnya.
-
Klasifikasi tanah Tabel. Jenis – Jenis Jenis Tanah
Jenis Tanah
Tanah Keras
Kecepatan Rambat
Nilai hasil test
Kuat Geser Niralir
gelombang geser
penetrasi standar
Rata – Rata – rata rata Su (kPa)
rata – rata – rata rata Vs (m/s)
rata – rata – rata rata N
Vs 350
N 50
100
Tanah Sedang
175 ≤ N < 350
15 ≤ N < 50
50 ≤ Su < Su < 100
Tanah Lunak
N < 175
N < 15
Su < 50
Atau, setiap profil tanah dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn 40% dan Su < 25 kPa Tanah Khusus
Diperlukan evaluasi khusus di setiap kota
Sumber: SNI 1726-2002 Menurut SNI 1726-2002 tanah dapat dikalsifikasikan menurut hasil tahanan penetrasinya. Hasil penetrasi rata r ata – – rata rata pada titik 1, 2, dan 3 secara berurutan adalah 62,55 ; 60,18 ; 71,55 N/cm 2 Sehingga Pada praktikum ini jenis tanah pada lahan diklasifikasikan sebagai tanah keras karena nilai N ( Rata – Rata – rata rata tahanan tahanan penetrasi) ≥ 50.
12
BAB IV PENUTUP
A. Kesimpulan
Kesimpulan dari paraktikum ini adalah sebagai berkut: 1. Penetrometer merupakan alat untuk mengukur besar ketahanan penetrasi tanah. 2. Penetrasi tanah mengalami penurunan dikarenakan faktor kadar air tanah, bahwa hasil tahanan penetrasi berbanding terbalik dengan besar kadar air. Selain itu besar penentrasi tanah dipengaruhi karena kondisi tanah tanah land slide. slide. land slide slide merupakan terjadinya kerusakan partikel tanah sebagai akibat kerusakan ikatan partikel tanah. 3. Menurut SNI 1726-2002 jenis tanah pada praktikum ini diklasifikasikan sebagai jenis tanah keras karena nilai N ( Rata – Rata – rata rata tahanan penetrasi) ≥ 50.
B. Saran
-
Praktikum ini sangat bagus materinya dan mengarah ke jurusan TEP. Namun hendaknya praktikum dikemas secara rapi agar praktikum bisa berjalan dengan lancar.
-
Matakuliah Dinamika Mesin dan Tanah hendaknya diwajibkan pada semester 4-6 dikarenakan materi praktikum sangat bermanfaat dan lebih mengarah ke jurusan keteknikan pertanian.
13
DAFTAR PUSTAKA
BSN. 2002. SNI 1726-2002 Indonesia.
Tentang Klasifikasi Tanah . Badan Standarisasi Nasional
Budi, Hadi A., A., Yuswar, Yunus., dan Idkham, M. 2012. Analisis Sifat Fisika Tanah Akibat Lintasan Dan Bajak Traktor Roda Empat . Vol (1): Hal. 43-53 Muzani, Ahmad. 2012. Desain Penterometer Digital Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Vol. (-). Institut Pertanian Bogor. Ozoemena Ani. Development and Comparative Test of a Proctor type Cone Penetrometer . Department of Agricultural and Bioresources Engineering University of Nigeria, Nsukka Risman. 2008. Risman. 2008. Kajian Kuat Geser Dan CBR Tanah Lempung Yang Distabilisasi Dengan Abu Terbang Dan Kapur. Vol.13 No.2 : Hal 99-110 R, J, Matangaran dan U, Suwarna. 2012. Kepadatan Tanah Oleh Dua Jenis Forwarder Dalam Pemanenan Hutan. Vol.14 No.2 : Hal. 115-124 Tafsir. 2011. Laporan Cone Idex. https://www.scribd.com/doc/109318284/Laporan-2-mp2. Diakses pada tanggal 3 desember 2015. Lengkong, et al. al. 2013. Hubungan Kuat Geser Pada Tanah Dengan Hasil Percobaan Dynamic Cone Penetrometer Pada Ruas Jalan Wori-Likupang Kabupaten Minahasa Utara. Vol. (1). Hal. 360
14
Lampiran I Hasil Pengukuran Ketahanan Penetrasi Tanah
15
LAMPIRAN JURNAL
16
