DETEKSI VISUAL DAN ANALISIS LUAS KONTAK RODA TRAKSI PADA BEBERAPA KONDISI PERMUKAAN AGUNG NUGROHO

DETEKSI VISUAL DAN ANALISIS LUAS KONTAK RODA TRAKSI PADA BEBERAPA KONDISI PERMUKAAN

AGUNG NUGROHO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Deteksi Visual dan Analisis Luas Kontak Komponen Traksi pada Beberapa Kondisi Permukaan 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, November 2013 Agung Nugroho NIM F14070039

ABSTRAK AGUNG NUGROHO. Deteksi Visual dan Analisis Luas Kontak Roda Traksi pada Beberapa Kondisi Permukaan. Dibimbing oleh Tineke Mandang. Aplikasi intensif traktor memberikan dampak pada kondisi tanah pertanian melalui semua gaya yang diteruskan ke tanah. Gaya tesebut diteruskan melalui alat traksi yang kontak dengan tanah. Bagian roda atau ban yang kontak dengan permukaan pendukung mengacu (atau merujuk) pada istilah luas kontak. Pengukuran luas kontak ban diperlukan karena mempengaruhi performansi traktor. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari luas kontak ban yang dihasilkan pada permukaan jalan aspal dan tanah serta hubungannya dengan sinkage, membandingkan luas kontak ban hasil pengukuran langsung di lapangan (aktual) dengan luas kontak ban teoritis dan mempelajari sudut lug yang dihasilkan pada permukaan jalan aspal dan tanah. Nilai rata - rata luas kontak terbesar adalah di tanah dengan kadar air 47.69% yaitu 364.40 cm2, sedangkan yang terkecil adalah di aspal yaitu 121.77 cm2. Nilai rata - rata sudut lug terbesar adalah di tanah dengan kadar air 47.69% yaitu 37.25 sedangkan yang terkecil adalah di aspal yaitu 25.52. Nilai luas kontak ban di tanah berbanding lurus dengan kadar air tanah dan sinkage. Kata kunci: Luas kontak ban, sudut lug, sinkage, tanah, aspal.

ABSTRACT AGUNG NUGROHO. Visual Detection and Analysis of Traction Tyre Contact area in Several Surfaces Condition. Supervised by Tineke Mandang. The intensive application of tractors had an impact to the soil condition of farm through all the forces applied to the soil. Those forces applied through the traction elements which contact to soil. The portion of the wheel or tire in contact with the supporting surface referred to the term of contact area. The measurement of tire contact area is needed due to its effect on tractor performance. The objectives of this research were to study the tire contact area on asphalt road and soil surface also its relation with the sinkage; to compare tire contact area based on the actual measurement with the theoretical tire contact area; to study the lug angle resulted between asphalt road and soil. The biggest average contact area on soil with 47.69% water content was 364.40 cm2, while the smallest was on the asphalt with 121.77 cm2. The biggest average lug angle on soil with 47.69% water content was 37.25, while the smallest was on the asphalt that is 25.52. The value of tire contact area in the soil was directly proportional with the soil moisture content and sinkage. Keywords: tire contact area, lug angle, sinkage, soil, asphalt.

DETEKSI VISUAL DAN ANALISIS LUAS KONTAK RODA TRAKSI PADA BEBERAPA KONDISI PERMUKAAN

AGUNG NUGROHO

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

Judul Skripsi : Nama NIM

: :

Deteksi Visual dan Analisis Luas Kontak Roda Traksi pada Beberapa Kondisi Permukaan Agung Nugroho F14070039

Disetujui oleh

Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S. Pembimbing Akdemik

Diketahui oleh

Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas karuniaNya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dengan judul Deteksi Visual dan Analisis Luas Kontak Komponen Traksi pada Beberapa Kondisi Permukaan yang dilaksanakan di laboratorium lapang Siswadhi Soepardjo sejak bulan September hingga Desember 2012. Dengan selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S. selaku dosen pembimbing akademik yang telah membantu penulis dalam penentuan ide penelitian serta bimbingannya selama penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. dan Dr. Lenny Saulia, S.TP, M.Si selaku dosen penguji atas masukan serta sarannya terhadap skripsi ini. 3. Bapak Wana, dan Mas Darma selaku teknisi di laboratorium lapang yang banyak membantu penulis dalam melaksanakan penelitian. 4. Orangtua penulis Bapak Slamet Suwarno dan Ibu Samsul Hidayati serta Mbak Apri, Adik Tri Suwarningsih, dan Adik Nur Hidayati yang telah memberi banyak dorongan, semangat dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. 5. Denis, Furqan, Andi, Yadi, Dian Firdauzi dan Taufiq yang membantu selama penelitian dan dalam penulisan tugas akhir. 6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu dan telah banyak membantu penulis selama menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, November 2013 Agung Nugroho

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

x

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Roda Ban

2

Sifat Fisik dan Mekanik Tanah

6

Sinkage

7

Hubungan Parameter Ban dengan Sinkage

8

Hubungan Traksi dengan Luas Kontak Ban

9

METODE

9

Lokasi dan Waktu

9

Bahan dan Alat

10

Prosedur Penelitian

11

HASIL DAN PEMBAHASAN

19

Kondisi Tanah pada Lokasi Penelitian

19

Hasil Pengukuran Luas Kontak Ban pada Permukaan Jalan yang Berbeda

21

Hubungan Sinkage dengan Luas Kontak Ban

24

Uji Ketepatan Metoda ImageJ

25

Hasil Pengukuran Sudut Lug pada Permukaan Jalan yang Berbeda

26

SIMPULAN DAN SARAN

30

Simpulan

30

Saran

30

DAFTAR PUSTAKA

30

LAMPIRAN

32

RIWAYAT HIDUP

41

DAFTAR TABEL 1.

Interpretasi dari nilai R2 (Usman dan Akbar, 2008)

2.

Perbandingan luas kontak aktual dengan luas kontak teoritis pada permukaan keras

3.

24

Perbandingan luas kontak aktual dengan luas kontak teoritis pada permukaan lunak

4.

19

25

Perbandingan luas kontak pengukuran manual dengan luas kontak menggunakan ImageJ

25

DAFTAR GAMBAR 1.

Luas kontak ban (Liljedahl et al., 1979)

3

2.

Detail tapak ban (a) detail lug ban (b) (ASAE Standard S296.2)

3

3.

Luas kontak ban pada beberapa tekanan inflasi di beberapa kondisi permukaan (Abeels, 1989) dalam Wulfshon (1991)

4

4.

Konstruksi ban (Nakra, 1980)

4

5.

Beberapa tipe ban traksi traktor pertanian (Goodyear Tire and Rubber Co.)

5

6.

Beberapa tipe ban bebas (Goodyear Tire and Rubber Co.)

5

7.

Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding

8

8.

Traktor Kubota L3608

10

9.

Alat Pengambil sampel tanah

10

10.

Timbangan digital (a) dan oven pengering (b)

10

11.

Diagram prosedur penelitian

11

12.

Lintasan uji tanah (a) dan lintasan uji aspal (b)

12

13.

Pengambilan data tahanan penetrasi tanah (a) dan pengambilan sampel tanah

14.

Pengukuran luas kontak ban traktor pada jalan aspal (a) dan jejak ban traktor di kertas (b)

15.

13

Pengukuran luas kontak ban traktor dengan tanah (a) dan jejak ban

14

traktor di tanah (b)

14

16. Tahap Open file

15

17.

Pengaturan skala ukuran

15

18.

Proses Polygon

16

19.

Proses Measure

16

20.

Panjang kontak ban pada permukaan yang keras

17

21.

Lebar kontak ban pada permukaan yang keras

18

22.

Panjang kontak ban pada permukaan yang lunak

18

23.

Lebar kontak ban pada permukaan yang lunak

19

24.

Grafik kalibrasi penetrometer

20

25.

Grafik tahanan penetrasi

21

26.

Luas kontak ban di aspal sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di aspal setelah diolah dengan ImageJ (b)

27.

21

Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 35.31% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 35.31% setelah diolah dengan ImageJ (b)

28.

22

Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 42.77% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 42.77% setelah diolah dengan ImageJ (b)

29.

22

Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 47.69% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 47.69% setelah diolah dengan ImageJ (b)

23

30.

Nilai luas kontak ban untuk setiap kondisi permukaan plot uji

23

31.

Hubungan antara luas kontak pengukuran manual dengan luas kontak Menggunakan ImageJ

26

32.

Sudut lug di aspal setelah diolah dengan ImageJ

27

33.

Sudut lug di tanah dengan kadar air 35.31% setelah diolah dengan ImageJ

27

34.

Sudut lug di tanah dengan kadar air 42.77% setelah diolah dengan ImageJ

28

35.

Sudut lug di tanah dengan kadar air 47.69% setelah diolah dengan ImageJ

28

36.

Nilai sudut lug untuk setiap kondisi permukaan plot uji

29

37.

Grafik hubungan luas kontak ban dan sudut lug

29

DAFTAR LAMPIRAN 1.

Data kalibrasi penetrometer

32

2.

Data penetrasi tanah dengan kadar air 35.31%

32

3.

Data penetrasi tanah dengan kadar air 42.77%

33

4.

Data penetrasi tanah dengan kadar air 47.69%

33

5.

Data kadar air tanah 35.31%

34

6.

Data kadar air tanah 42.77%

35

7.

Data kadar air tanah 47.69%

36

8.

Nilai luas kontak ban pada jalan aspal

37

9.

Nilai luas kontak ban pada jalan tanah

37

10.

Nilai sudut lug pada jalan aspal

38

11.

Nilai sudut lug pada jalan tanah

38

12.

Data sinkage pada jalan tanah dengan kadar air 47.69%

39

13.

Data sinkage pada jalan tanah dengan kadar air 42.77%

39

14.

Perhitungan luas kontak teoritis

39

PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan teknologi dalam bidang mekanisasi diperlihatkan dengan semakin banyaknya penggunaan alat bantu mekanis dalam melakukan aktivitas. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah dan meringankan pekerjaan yang selama ini dikerjakan secara manual. Keuntungan lain dari penggunaan alat bantu mekanis adalah dapat mempersingkat jam kerja yang diperlukan untuk melakukan aktivitas dengan kapasitas yang lebih besar. Penggunaan traktor sebagai alat bantu mekanis dewasa ini semakin dirasakan penting dalam melakukan pekerjaan di lapangan baik dalam kegiatan prapanen (pembajakan, penggaruan, penanaman, dan pemeliharaan tanaman), kegiatan panen, maupun kegiatan pasca panen (transportasi). Penggunaan traktor pertanian pada kegiatan tersebut dapat membuat pekerjaan menjadi lebih ringan, cepat, tepat guna, serta dapat melakukan pekerjaan-pekerjaan besar dalam waktu yang relatif singkat. Aplikasi intensif traktor karena meningkatnya usaha tani tersebut mempunyai pengaruh terhadap kondisi tanah pertanian melalui semua gaya yang diteruskan ke tanah. Gaya-gaya tersebut diteruskan melalui alat traksi yaitu roda. Salah satu roda yang digunakan pada traktor adalah roda ban. Menurut Smith (1976), penggunaan roda ban pada traktor pertanian memiliki beberapa keuntungan antara lain: kecepatan operasi yang tinggi, tahanan gelinding yang kecil, pada beban yang sama tenaga yang dibutuhkan lebih kecil, getaran yang rendah, dan kenyamanan yang lebih tinggi pada operator. Disamping itu penggunaan roda ban pada traktor juga memiliki kelemahan yaitu: slip yang lebih tinggi dan tekanan yang lebih besar akibat dari luasan kontak yang kecil. Penentuan luas kontak antara ban dan tanah memainkan peran penting pada intensitas pemadatan tanah dan juga dalam interaksi lain antara roda dengan tanah. Estimasi luas kontak ban juga berkontribusi untuk penentuan tekanan kontak, potensi risiko pemadatan yang pada akhirnya mempengaruhi hasil panen. Selain itu, roda adalah parameter yang signifikan menghasilkan traksi traktor pertanian. Traksi dapat ditingkatkan dengan peningkatan luas kontak. Traktor sebagai power unit yang mengandalkan kemampuan menarik implemen sehingga harus memiliki luas kontak yang besar. Selain itu, konsumsi bahan bakar traktor tergantung pada rolling resistance dan rolling resistance pada akhirnya merupakan fungsi dari luas kontak antara tanah dan roda. Ban lebar dan ban ganda meningkatkan area kontak yang mengakibatkan peningkatan traksi dan mengurangi pemadatan tanah. Ban harus dikelola untuk memiliki luas kontak tinggi dengan permukaan tanah. Selain itu, peningkatan luas kontak ban akan mengurangi tekanan yang diberikan oleh ban di tanah. Oleh sebab itu, perlu diketahui luas kontak ban yang dihasilkan pada beberapa permukaan jalan seperti permukaan jalan aspal dan tanah. Parameter yang akan dianalisis untuk mengetahui luas kontak ban adalah kadar air tanah, tahanan penetrasi tanah, sinkage, sudut lug.

2

Perumusan Masalah Luas kontak ban bisa diduga dengan beberapa metode karena sudah banyak penelitian yang dilakukan dengan mengasumsikan luas kontak ban sebagai kotak, atau elips tetapi pada permukaan jalan yang keras hanya bagian lug yang berinteraksi dengan permukaan jalan sehingga perlu dilakukan pengukuran langsung di lapangan. Data luas kontak ban perlu diketahui karena mempengaruhi performansi traktor. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Mempelajari luas kontak ban yang dihasilkan pada permukaan jalan aspal dan tanah serta hubungannya dengan sinkage. 2. Membandingkan luas kontak ban hasil pengukuran langsung di lapangan (aktual) dengan luas kontak ban teoritis. 3. Mempelajari sudut lug yang dihasilkan pada permukaan jalan aspal dan tanah. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini yaitu dapat mengetahui luas kontak ban aktual pada beberapa kondisi jalan dan diharapkan dapat menjadi bahan acuan untuk pengembangan model teoritis luas kontak ban sehingga bisa lebih tepat.

TINJAUAN PUSTAKA Roda Ban Roda ban merupakan alat traksi yang berfungsi untuk menahan beban kendaraan dan menyalurkan gaya yang diperlukan untuk menggerakkan dan mengarahkan kendaraan. Berat ban berhubungan erat dengan traksi. Pada ban yang ringan sering diberi pemberat statis seperti air, ataupun roda sangkar, hal ini berfungsi untuk meningkatkan traksinya. Penggunaan ban sebagai alat traksi mempermudah transportasi dari suatu tempat ke tempat lain (Smith, 1976). Menurut Alcock (1986), roda karet umumnya digunakan untuk pengolahan lahan kering yang memiliki fungsi sebagai berikut: 1. Mendukung kendaraan dan menghubungkan beban pada beberapa tingkatan tekanan tanah yang rendah 2. Menyerap beban goncangan pada kendaraan yang diakibatkan ketidakrataan permukaan 3. Menghasilkan traksi 4. Memfasilitasi gaya belok dan menjaga kestabilan 5. Mengatasi gaya gesek yang diakibatkan kekasaran permukaan

3 Luas bidang kontak ban dapat dilihat pada gambar 1 dan detail dari tapak dan lug ban dapat dilihat pada gambar 2.

Dimana : A = Luas kontak ban (m2) W = Berat traktor (N) F = Gaya traksi (N) b = Lebar kontak ban (m2) l = Panjang kontak ban (m2) Gambar 1 Luas kontak ban (Liljedahl et al., 1979)

(a)

(b)

Gambar 2 Detail tapak ban (a) dan detail lug ban (b) (ASAE Standard S296.2) Pengurangan tekanan inflasi atau tekanan dalam ban menyebabkan tekanan bidang sentuh pada ban meningkat tetapi dipengaruhi juga oleh kekakuan karkas bahan ban. Tekanan bidang sentuh rata-rata akan bertambah dengan penambahan inflasi pada ban dan akan berkurang pada tekanan inflasi yang konstan ditambahkan beban. Gambar 3 menunjukkan luas kontak ban pada beberapa tekanan inflasi di beberapa kondisi permukaan (Abeels, 1989) dalam Wulfshon (1991).

4

Gambar 3 Luas kontak ban pada beberapa tekanan inflasi di beberapa kondisi permukaan (Abeels, 1989) dalam Wulfshon (1991). Konstruksi Ban Traktor Ban terbuat dari beberapa lapis material benang (karkas) yang disatukan dan ditutup oleh karet yang telah divulkanisir. Serat yang dipakai adalah katun, serat rayon, nilon, kawat baja, dan serat poliester. Ban diagonal (konvensional) dibuat dari banyak lembar serat yang digunakan sebagai rangka dari ban. Serat tersebut membentuk sudut 40° sampai 65° terhadap keliling lingkaran ban. Pada paten ban Michelin-x yang asli, ban radial dilindungi oleh sabuk (cincin anyaman) kawat baja. Baja inilah yang menghantarkan panas dengan baik. Bahan-bahan lainnya kurang baik menghantarkan panas, tetapi mempunyai sifat meredam suara. Konstruksi serat pada ban radial membentuk sudut 90° terhadap keliling lingkaran ban. Konstruksi ban seperti pada gambar 4.

Gambar 4 Konstruksi ban (Nakra, 1980) Jenis Ban Pada umumnya ban yang digunakan pada peralatan pertanian digolongkan kedalam dua kelas yaitu ban traksi dan ban bebas (Smith, 1976)

5

Ban traksi Ban traksi mempunyai desain tapak yang khusus yang dapat mencengkram tanah untuk menghasilkan tingkat traksi yang lebih tinggi agar dapat menarik beban yang besar dengan slip yang kecil. Ban traksi digunakan sebagai ban-ban belakang pada traktor pertanian. Beberapa tipe ban traksi dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 5 Beberapa tipe ban traksi traktor pertanian (Goodyear Tire and Rubber Co.) Gambar 5 menunjukkan beberapa tipe ban traksi traktor pertanian yang biasa digunakan di Amerika Utara. Gambar 5(a) adalah ban untuk pemakaian umum, gambar 5(b) adalah ban yang sering digunakan pada perkebunan tebu dan sawah, gambar 5(c) adalah ban dengan daya pengapungan yang tinggi pada tanah yang lunak, dan gambar 5(d) adalah ban yang digunakan untuk industri. Ban bebas Jenis tipe ban bebas juga disebut sebagai ban implemen. Jejak rib disusun untuk membantu ban dalam berguling lurus ke depan dan mencegah kemungkinan slip yang besar. Pada umumnya ban bebas digunakan sebagai ban depan traktor pertanian. Beberapa tipe ban bebas dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6 Beberapa tipe ban bebas (Goodyear Tire and Rubber Co.)

6

Gambar 6 menunjukkan beberapa tipe ban bebas. Gambar ban yang paling kiri adalah ban dengan 1 rib yang digunakan di perkebunan tebu dan sawah, seterusnya adalah gambar ban dengan 2 rib yang berfungsi untuk mengurangi slip dan memiliki daya tahan yang baik, kemudian gambar berikutnya adalah gambar ban dengan multi rib dengan tahanan gelinding yang rendah, dan yang terakhir adalah ban yang dirancang untuk low horsepower dan memiliki kemampuan jalan serta daya tahan yang baik. Sifat fisik dan Mekanik Tanah Tekstur Tanah Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu, dan liat. Dalam klasifikasi tanah tingkat famili, kasar halusnya tanah ditunjukkan oleh sebaran ukuran butir (particle size distribution) yang merupakan penyederhanaan dari kelas tekstur tanah dengan memperhatikan pula fraksi tanah yang lebih besar dari pasir (lebih dari 2 mm) (Hardjowigeno, 1987). Tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan menyediakan unsur hara. Fraksi pasir terdiri dari pecahan-pecahan batu dengan berbagai ukuran dan bentuk. Partikelpartikel pasir memiliki ukuran yang jauh lebih besar dan memiliki luas permukaan yang kecil (dengan berat yang sama) dibandingkan dengan partikel-partikel debu dan liat. Semakin tinggi presentase pasir dalam tanah maka semakin memperlancar gerakan udara dan air dalam tanah karena makin banyak ruang pori-pori diantara partikel tanah (Hakim, 1986). Menurut Wesley (1973), debu merupakan bahan peralihan antara liat dan pasir halus. Fraksi ini kurang plastis dan lebih mudah ditembus air dari pada liat. Partikel-partikel debu terasa licin dan kurang melekat. Tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi (Hadjowigeno, 1987). Liat terdiri dari butiran-butiran yang sangat kecil dan menunjukkan sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian bahan itu melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk asalnya, dan tanpa terjadi retakan atau terpecah-pecah (Wesley, 1973). Di lapang, tekstur tanah dapat ditentukan dengan memijit tanah basah diantara jari-jari. Kadar Air Tanah Kadar air tanah adalah jumlah air tanah yang terdapat dalam pori-pori tanah dalam suatu massa tanah tertentu dan dapat berubah-ubah pada tiap kedalaman yang disebabkan karena kadar air tanah merupakan bagian tanah yang tidak stabil sebab mudah bergerak dan berpindah tempat setiap saat sehingga dengan perubahan kadar air tanah tersebut dapat menyebabkan perubahan nilai tahanan penetrasi dan bulk density.

7 Menurut Hakim (1986) cara yang biasa digunakan untuk menyatakan kadar air dalam tanah adalah dalam persen terhadap bobot tanah kering. Kadar air juga dapat dinyatakan dalam persen volume air terhadap volume tanah. Tahanan Penetrasi Tanah Menurut Baver (1956), tahanan penetrasi adalah indeks kepadatan tanah pada kondisi pengukuran tertentu. Indeks ini menunjukkan adanya kepadatan tanah yang dipengaruhi kadar air tanah, tekstur, dan mineral liat yang ada di dalam tanah. Kepner (1978) menyatakan bahwa tahanan penetrasi merupakan parameter yang menggambarkan beberapa sifat tanah, tetapi secara umum mencerminkan kekuatan tanah. Tahanan penetrasi diukur dengan menggunakan cone penetrometer dengan satuan berupa cone indeks (CI) dalam kg/cm2. Menurut Kasim (1992), pengaruh pembebanan dan lintasan traktor berpengaruh pada tahanan penetrasi pada kedalaman 15-25 cm dan tahanan penetrasi meningkat dengan menurunnya kadar air tanah. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Bahri (2003) menunjukkan bahwa nilai tahanan penetrasi cenderung meningkat seiring semakin besar intensitas lintasan traktor di lahan. Faktor-faktor yang mempengaruhi tahanan penetrasi tanah adalah kadar air tanah, densitas tanah, kompresibilitas tanah, parameter kekuatan tanah, dan struktur tanah (Bradford, 1986). Hasil penelitian Rosyadi (1998) menunjukkan bahwa bahan organik dapat mengurangi terjadinya pemadatan tanah. Hal ini dibuktikan dengan uji Proctor standard dimana tanah dengan pemberian bahan organik blotong (dosis 40 dan 20 ton/ha) mempunyai bulk density maksimum (BDM) yang lebih rendah dibanding dengan tanah tanpa pemberian bahan organik. Sinkage Sinkage merupakan penurunan permukaan tanah akibat gaya dari luar. Biasanya gaya ini ditimbulkan karena terjadi penekanan terhadap tanah. Penurunan permukaan tanah akibat gaya dari luar merupakan indikasi terhadap terjadinya pemadatan tanah. Penurunan permukaan tanah akan terjadi hingga gaya penahanan dari tanah seimbang dengan beban yang diberikan. Ketika tanah dikenai suatu gaya yang menekan tanah tersebut maka tanah akan mengalami perubahan bentuk (deformasi). Besar kecilnya deformasi yang ditimbulkan sangat dipengaruhi oleh besarnya beban yang diterima tanah, besar dan distribusi tegangan dalam tanah, dan besarnya tingkat penurunan (settlements) tanah. Kedalaman tekan (sinkage) akan semakin besar (semakin dalam) apabila gaya tekan yang diaplikasikan dengan luasan yang tetap tersebut juga semakin besar. Bekker (1960) dalam Surbakti (2012) telah mengembangkan suatu pendekatan untuk mengestimasikan kedalaman bekas roda kaku pada tanah lunak seperti ditunjukkan pada gambar 7.

8

Gambar 7 Ilustrasi teori sinkage Bekker dan tahanan gelinding (Bekker, 1960) Hubungan Parameter Ban dengan Sinkage Lebar Ban dan Diameter Ban Luas bidang kontak antara ban dengan tanah dapat diperbesar dengan memperbesar ban. Dengan demikian kemampuan traksi juga semakin tinggi. McAllister (1983) menyatakan bahwa pemakaian ban-ban yang terlalu besar atau ekstrim akan menimbulkan efek meratakan tanah. Efek ini menyebabkan penumpukan tanah di depan roda sehingga nilai koefisien tahanan gelinding (CRR) akan membesar kembali. Koefisien tahanan gelinding (CRR) merupakan perbandingan nilai tahanan gelinding terhadap beban dinamis roda. Tahanan gelinding merupakan gaya tarik karena berat alat yang diperlukan agar traktor bergerak di atas permukaan dengan kecepatan konstan dan merupakan gaya yang digunakan untuk melawan gerak roda akibat reaksi permukaan alas dengan roda (Hunt, 1995). Efek meratakan tanah menjadi masalah ketika nilai sinkage melebihi 0.06 kali diameter roda. Untuk menjaga agar efek ini tidak terjadi, lebar ban diusahakan agar tetap dijaga pada batas-batas tertentu. Masalah lain dari pemakaian ban yang terlalu lebar adalah alasan-alasan praktis seperti biaya, gerbang dan garasi, pengoperasian diantara tanaman dan lebar ban yang diperbolehkan pada jalan-jalan umum. Tekanan Inflasi Untuk menghindari kerusakan ban terlalu dini, tekanan ban haruslah sesuai dengan yang direkomendasikan pabrik pembuatnya. Ban diusahakan mempunyai tekanan inflasi yang tepat dan menghindari tekanan inflasi yang berlebihan. Tekanan dalam ban atau tekanan inflasi minimum yang diperbolehkan ditentukan dari kemungkinan meluncurnya ban terhadap pelek (sobeknya pentil dari ban dalam). Ada tiga alasan utama pentingnya menjaga tekanan inflasi yang tepat. Alasan pertama adalah keamanan. Tekanan ban yang terlalu rendah dapat membuat ban menjadi panas sedangkan bila terlalu tinggi dapat menyebabkan buruknya mengemudi di jalan. Alasan kedua adalah ekonomi. Tekanan inflasi yang berlebihan atau kurang dapat membuat ban cepat rusak dan perlu diganti lebih sering. Alasan ketiga adalah lingkungan. Tekanan inflasi yang tepat dapat membantu untuk menjaga efisiensi bahan bakar yang optimal. Hal ini dapat membuat emisi CO2 yang keluar dari kendaraan lebih rendah sehingga lebih ramah lingkungan.

9 Ban yang beroperasi pada beban maksimum akan memberikan kemampuan terburuk. Hal ini juga mempengaruhi luas kontak ban yang dihasilkan menjadi kecil sehingga terjadi efek pemadatan tanah dan nilai sinkage menjadi lebih besar. Konstruksi Ban Menurut McAllister (1983), pemakaian serat radial pada angka mobilitas yang sama memberikan nilai koefisien tahanan gelinding (CRR) yang lebih rendah dibandingkan serat lintang. Hal ini disebabkan karena kelenturan ban serat radial lebih luwes dalam usaha mendukung sejumlah beban dibandingkan dengan ban serat lintang pada beban yang sama. Sehingga konstruksi ban pada akhirnya juga berpengaruh pada nilai sinkage. Hubungan Traksi dengan Luas Kontak Ban Menurut Mandang dan Nishimura (1991), traksi dapat diperoleh sebagai reaksi dari roda penggerak melawan tanah yang sangat bergantung pada keadaan dan kualitas dari tanah, sedangkan Liljedahl (1979) mendefinisikan traksi sebagai gaya dorong yang dapat dihasilkan oleh roda penggerak atau alat traksi lainnya. Besarnya gaya traksi dari suatu alat traksi dapat diduga dengan menggunakan persamaan berikut. F = AC + W tan  ..............................................................

(1)

Dimana : F = gaya traksi (kgf) A = luas kontak roda dan tanah (cm2) C = kohesi tanah (kgf/cm2) W = total beban (kgf)  = sudut gesekan dalam (°) Dari persamaan tersebut menunjukkan bahwa gaya traksi untuk tanah tertentu dapat ditingkatkan dengan memperbesar luas kontak roda dengan tanah (A) dan atau menambah beban traktor (W).

METODE Lokasi dan Waktu Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Lapang Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini telah dilaksanakan selama 4 bulan, terhitung dari bulan September 2012 hingga bulan Desember 2012.

10 Bahan dan Alat Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan bakar solar. Alat dan Mesin Alat dan mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah Traktor kubota L3608, timbangan, komputer, kamera, ring sampler, penetrometer, dan oven pengering. Peralatan dan mesin yang digunakan pada penelitian ini seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 8 Traktor Kubota L3608

Gambar 9 Alat pengambil sampel tanah

(a) (b) Gambar 10 Timbangan digital (a) dan oven pengering (b)

11 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang dilakukan secara ringkas dapat dilihat pada gambar 11.

Gambar 11 Diagram prosedur penelitian

12 Kegiatan penelitian dilakukan di lapangan dan di laboratorium. Kegiatan yang dilakukan di lapangan adalah: 1) Pengukuran kondisi lahan dan pengambilan sampel tanah 2) Pengambilan foto luas kontak ban dan sudut lug 3) Pengukuran sinkage Adapun kegiatan penelitian yang dilakukan di laboratorium dan setelah penelitian di lapangan adalah 1) Perhitungan nilai kadar air tanah 2) Perhitungan luas kontak ban 3) Perhitungan sudut lug. Persiapan Bahan, Alat, dan Lintasan Uji Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu disiapkan bahan dan alat untuk melakukan pengujian. Lakukan pengecekan kondisi traktor. Hal ini bertujuan agar saat pengujian tidak timbul kesalahan baik teknis maupun non teknis. Lintasan uji yang digunakan adalah aspal dan tanah. Lintasan uji yang digunakan dapat dilihat pada gambar 12. Lintasan uji yang akan digunakan dibersihkan terlebih dahulu dari rumput-rumput yang mungkin ada maupun benda-benda asing yang dapat mengganggu jalannya pengujian. Lintasan uji dipersiapkan dengan ukuran panjang 15 m dan lebar 3 m.

(a) (b) Gambar 12 Lintasan uji tanah (a) dan lintasan uji aspal (b) Untuk pengujian pada lintasan tanah, terlebih dahulu dilakukan pengukuran kondisi lahan pada tempat pengujian. Tahanan penetrasi tanah diukur agar kekerasan tanah dapat diketahui dengan baik. Pengukuran penetrasi tanah menggunakan penetrometer analog dengan menentukan 5 titik pengukuran secara acak pada kedalaman tanah 0, 5, 10, 15, dan 20 cm. Kegiatan pengukuran tahanan penetrasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 13 (a). Untuk mengukur kadar air tanah, terlebih dahulu ditentukan 5 titik pengambilan sampel pada lintasan yang akan dilewati traktor dengan selang kedalaman pengambilan sampel tanah adalah pada 0-10 cm. Kegiatan pengambilan sampel tanah seperti yang ditunjukkan pada gambar 13 (b).

13

(a) (b) Gambar 13 Pengambilan data tahanan penetrasi tanah (a) dan pengambilan sampel tanah (b) Cara penetapan kadar air tanah dilakukan dengan cara gravimetrik. Pada penentuan kadar air ini, sejumlah tanah basah dikeringkan dalam oven pada suhu antara 100°C sampai 110°C untuk waktu tertentu. Untuk menghitung kadar air tanah dapat menggunakan persamaan: KA = Dimana:

x 100% ....................................................... (2) KA = kadar air (%) mb = massa tanah awal (g) ma = massa tanah akhir (g)

Pengukuran Luas Kontak Ban dengan Permukaan Jalan Pengukuran luas kontak ban dilakukan pada jalan aspal dan tanah. Pada saat pengukuran, kondisi traktor dalam keadaan diam. Pengukuran dilakukan pada salah satu ban belakang traktor. Pengukuran difokuskan pada ban belakang traktor dikarenakan traksi yang dihasilkan oleh ban belakang traktor lebih besar dibanding ban depan. Untuk mempermudah pengukuran pada jalan aspal, digunakan kertas yang ditaruh diantara permukaan jalan dan ban (gambar 14). Ban traktor yang berbekas pada kertas kemudian difoto dengan menggunakan skala tertentu. Pengambilan foto dilakukan menggunakan kamera handphone 5 Megapixel dengan ketinggian pengambilan foto sekitar 65 cm. Selain itu juga diberikan tanda pada bagian ban dan kertas yang benar-benar kontak dengan permukaan jalan sebagai koreksi.

14

(a) (b) Gambar 14 Pengukuran luas kontak ban traktor pada jalan aspal (a) dan tapak ban traktor di kertas (b) Pada pengukuran di tanah, pengukuran dilakukan pada tapak ban yang ada di tanah. Pengukuran dilakukan menggunakan foto dengan skala yang sudah ditetapkan di lapangan. Pengukuran luas kontak ban di tanah dapat dilihat pada gambar 15. Selain pengukuran luas kontak, dilakukan juga pengukuran sudut lug.

(a) (b) Gambar 15 Pengukuran luas kontak ban traktor di tanah (a) dan jejak ban traktor di tanah (b) Foto yang didapatkan dari pengukuran di lapangan selanjutnya diproses menggunakan software ImageJ untuk mengetahui luas kontak ban dan sudut lug dari foto yang diambil di lapangan. Untuk menghitung sudut lug terlebih dahulu ditentukan garis tengah dari gambar. Pada saat pengukuran luas kontak ban, dilakukan juga pengukuran sinkage yang dihasilkan dari tapak ban traktor. Pengolahan Gambar dengan software ImageJ Foto yang dihasilkan di lapangan selanjutnya diproses dengan menggunakan image processor yaitu ImageJ. ImageJ membantu untuk mengukur luasan dan

15 sudut yang diinginkan pada foto. Adapun metoda pengolahan data menggunakan ImageJ, adalah : (1) Membuka file (Open) : Aktifkan software ImageJ, kemudian klik Open untuk membuka file gambar yang akan diukur

Gambar 16 Tahap Open file (2)

Mengatur skala pada gambar Tahap selanjutnya adalah mengatur skala pada gambar terhadap software ImageJ. Pada penelitian ini proses skala acuan dilakukan terhadap penggaris dengan ketelitian 1 cm. Caranya adalah membuat garis lurus terhadap gambar kemudian klik Analyze; Set scale. Pada windows set scale masukkan parameter di know distance = 1 dan cm di kolom unit of length.

Gambar 17 Pengaturan skala ukuran (3)

Polygon Perintah Polygon berfungsi untuk membatasi area pengukuran sebesar luas Polygon yang dibuat.

16

Gambar 18 Proses Polygon (4)

Measure Dari luas Polygon yang dibuat, lakukan proses pengukuran pada gambar dengan perintah Measure.

Gambar 19 Proses Measure Untuk mengukur sudut lug, harus ditentukan terlebih dahulu garis tengah pada gambar. Kemudian menggunakan perintah angle tool untuk menandai sudut yang akan diukur. Setelah itu menggunakan perintah measure untuk menghitung sudut lug pada gambar. Perhitungan dan Analisis Data Data yang diperoleh dari pengukuran-pengukuran yang telah dilakukan selanjutnya dianalisis dengan menggunakan persamaan-persamaan. Hasil yang didapatkan berupa data kondisi tanah, sinkage, luas kontak ban dengan permukaan jalan, dan sudut lug. Setelah itu luas kontak ban dari hasil pengukuran di lapangan dibandingkan dengan luas kontak ban teoritis. Luas kontak ban secara teoritis dihitung menggunakan persamaan 3.

17 A = bc x lc ................................................................ Dimana : A = luas kontak ban (m2) bc = lebar kontak ban (m) lc = panjang kontak ban (m)

(3)

Panjang kontak ban dan lebar kontak ban pada permukaan yang keras dihitung menggunakan persamaan 4 dan 5 (Ziani dan Biarez (1990) dalam Saarilahti (2002)) lc = 2 [2rδ - δ 2] 0.5 ................................................................ (4) Dimana :

d = diameter ban traktor (m) δ = defleksi ban traktor (m)

bc = 2 [2rbδ - δ 2] 0.5

................................................................

Dimana :

rb = jari-jari transversal ban traktor (m) δ = defleksi ban traktor (m)

rb = b/2 Dimana :

................................................................ b = lebar ban traktor (m)

Gambar 20 Panjang kontak ban pada permukaan yang keras

(5)

(6)

18

Gambar 21 Lebar kontak ban pada permukaan yang keras Panjang kontak ban dan lebar kontak ban pada permukaan yang lunak dihitung menggunakan persamaan 7 dan 8 (Ziani dan Biarez (1990) dalam Saarilahti (2002)). lc = 2 [2rz - z 2] 0.5 ................................................................ (7) Dimana :

r = jari-jari ban traktor (m) z = sinkage (m)

bc = 2 [2rb z - z 2] 0.5 Dimana :

................................................................

rb = jari-jari transversal ban traktor (m) z = sinkage (m)

Gambar 22 Panjang kontak ban pada permukaan yang lunak

(8)

19

Gambar 23 Lebar kontak ban pada permukaan yang lunak Analisis statistik dilakukan untuk mengetahui hubungan hasil pengukuran luas kontak ban secara manual dengan pengukuran luas kontak ban menggunakan ImageJ melalui regresi linier. Tingkat ketepatan dan ketelitian ditunjukkan dengan melihat nilai korelasi garis regresi (kecenderungan data). Nilai pengukuran yang baik jika nilai korelasinya lebih dari 80% (R2 ≥ 0.80). Menurut Usman dan Akbar (2008), nilai R2 terbesar adalah +1 dan terkecil adalah -1. Untuk R2 = +1 disebut hubungan positif sempurna dan hubungannya linier langsung sangat tinggi. Sebaliknya jika nilai R2 = -1 disebut hubungannya negatif sempurna dan hubungannya tidak langsung sangat tinggi. Nilai R2 tidak mempunyai satuan (dimensi). Makna dari nilai R2 yang dihitung dapat diinterpretasikan dengan tabel 1. Tabel 1 Interpretasi dari nilai R2 (Usman dan Akbar, 2008) R2 0 0.01-0.20 0.21-0.40 0.41-0.60 0.61-0.80 0.81-0.99 1

Interpretasi Tidak berkorelasi Sangat rendah Rendah Agak rendah Cukup tinggi Tinggi Sangat tinggi

HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Tanah pada Lokasi Penelitian Tanah pada lahan tersebut adalah jenis latosol coklat kemerahan (Setiawan dkk., 2002). Tekstur tanah didominasi oleh liat. Menurut Hardjowigeno (2003),

20 tanah-tanah liat umumnya mempunyai indeks plastisitas yang tinggi. Tanah yang bertekstur liat mempunyai kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara yang tinggi karena memiliki permukaan yang lebih besar. Menurut Soepardi (1983) tanah dengan tekstur liat yang tinggi membuat tanah menjadi sukar/berat diolah karena tanah liat bila terlalu kering akan menggumpal dan keras serta pada keadaan basah nilai kelengketan pada roda traktor akan semakin tinggi. Pada lintasan tanah dilakukan 3 kali pengukuran dengan kadar air tanah rata-rata 35.31%, 42.77%, dan 47.69%. Kondisi kadar air yang berbeda dalam satu lokasi dikarenakan perubahan cuaca saat kegiatan pengambilan data. Data kadar air untuk tiap titik pengukuran selengkapnya disajikan pada lampiran 5 sampai 7. Kadar air yang berbeda juga berpengaruh terhadap tahanan penetrasi tanah. Data kondisi tanah pada lokasi penelitian dapat dilihat pada gambar 25 dan data tahanan penetrasi untuk tiap titik pengukuran selengkapnya disajikan pada lampiran 2 sampai 4. Sebelum dilakukan kegiatan pengambilan data tahanan penetrasi, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi terhadap penetrometer SR-2 yang akan digunakan pada penelitian ini. Data hasil kalibrasi penetrometer dapat dilihat pada gambar 24. Gambar 25 menunjukkan bahwa kadar air tanah mempengaruhi tahanan penetrasi. Tahanan penetrasi tanah menurun dengan meningkatnya kadar air tanah. Hal ini dikarenakan semakin meningkatnya kadar air maka kekuatan tanah akan berkurang sehingga gaya yang dibutuhkan alat untuk menembus tanah dengan luas kerucut yang sama akan semakin rendah. Pada kadar air tanah 47.69% tahanan penetrasi tanah terus meningkat pada setiap kedalaman pengukuran. Pada kadar air 35.31% dan 42.77% penetrasi tanah menurun pada kedalaman 10 dan 15 cm kemudian nilai penetrasi naik lagi pada kedalaman 20 cm. Hal ini dapat disebabkan adanya pori pada kedalaman tanah tersebut, sehingga tekanan alat tidak maksimal dan menyebabkan penurunan nilai. Nilai tahanan penetrasi di lintasan uji ini cukup tinggi dikarenakan sebelum penelitian ini dilakukan, traktor berkali-kali melintasi lahan ini sehingga dimungkinkan terjadinya pemadatan.

Gambar 24 Grafik kalibrasi penetrometer

21

Gambar 25 Grafik tahanan pentrasi Hasil Pengukuran Luas Kontak Ban pada Permukaan Jalan yang Berbeda Hasil visualisasi luas kontak ban diambil dengan menggunakan kamera handphone 5.0 Megapixel. Visualisasi dilakukan dengan metoda fotografi yang kemudian diolah dengan media software yaitu ImageJ menggunakan metode scaling image terhadap ketelitian penggaris pada hasil foto. Adapun hasil dari olahan gambar menggunakan software ImageJ seperti pada gambar 26 sampai dengan 29.

(a) (b) Gambar 26 Luas kontak ban di aspal sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di aspal setelah diolah dengan ImageJ (b)

22

(a) (b) Gambar 27 Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 35.31% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 35.31% setelah diolah dengan ImageJ (b)

(a) (b) Gambar 28 Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 42.77% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 42.77% setelah diolah dengan ImageJ (b)

23

(a) (b) Gambar 29 Luas kontak ban di tanah dengan kadar air 47.69% sebelum diolah dengan ImageJ (a) dan luas kontak ban di tanah dengan kadar air 47.69% setelah diolah dengan ImageJ (b) Dari gambar 30 dapat dibandingkan bahwa luas kontak ban yang dihasilkan pada jalan aspal lebih kecil dibandingkan pada jalan tanah. Nilai luas kontak ban untuk jalan aspal dengan jalan tanah kadar air 35.31% tidak terlalu jauh perbedaannya. Hal tersebut dikarenakan kedua permukaan jalan tersebut keras. Pada permukaan yang keras hanya lug yang berinteraksi dengan tanah. Untuk semua kondisi permukaan pada penelitian ini, hanya lug yang berinteraksi dengan tanah akan tetapi masuknya lug ke tanah berbeda untuk setiap kondisi permukaan. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa luas kontak yang dihasilkan pada permukaan tanah meningkat dengan meningkatnya kadar air tanah. Kadar air tanah yang meningkat menyebabkan kekuatan tanah menjadi berkurang sehingga lug traktor bisa masuk lebih dalam ke tanah yang menyebabkan luas kontak ban dengan tanah menjadi lebih besar nilainya.

Gambar 30 Nilai luas kontak ban untuk setiap kondisi permukaan plot uji

24

Nilai luas kontak ban yang dihasilkan tiap pengukuran cukup bervariasi seperti yang ditunjukkan pada lampiran 8 dan 9. Standar deviasi nilai luas kontak ban untuk permukaan aspal, tanah dengan kadar air 35.31%, tanah dengan kadar air 42.77%, dan tanah dengan kadar air 47.69% berturut-turut adalah 11.64 cm2, 16.23 cm2, 20.04 cm2, dan 18.01 cm2. Hubungan Sinkage dengan Luas Kontak Ban Data pada tabel 3 menunjukkan bahwa nilai sinkage yang dihasilkan semakin besar dengan meningkatnya kadar air. Hal ini dikarenakan dengan meningkatnya kadar air, tahanan penetrasi tanah akan semakin berkurang. Tahanan penetrasi tanah yang berkurang menunjukkan gaya penahanan dari tanah yang semakin rendah sehingga dengan gaya yang konstan yaitu berdasarkan bobot traktor maka ketenggelaman ban traktor (sinkage) akan semakin besar. Nilai sinkage menunjukkan permukaan tanah yang turun akibat gaya dari luar. Semakin turun permukaan tanah menunjukkan lug semakin masuk ke dalam tanah sehingga luas kontak antara tanah dan ban meningkat. Pada permukaan aspal dan tanah dengan kadar air 35.31%, perhitungan panjang kontak dan lebar kontak menggunakan persamaan 4 dan 5 karena permukaan jalan yang keras. Nilai defleksi yang didapat pada lintasan aspal dan tanah dengan kadar air 35.31% yaitu sebesar 2.3 cm. Nilai defleksi yang sama tersebut membuat nilai luas kontak teoritis yang didapatkan juga sama yaitu sebesar 555.13 cm2. Pada permukaan aspal dan tanah dengan kadar air 35.31%, nilai luas kontak aktual dan teoritis cukup jauh perbedaannya. Perbedaan yang besar tersebut menunjukkan ada faktor lain yang tidak diperhitungkan dalam rumus Ziani dan Biarez seperti jenis ban. Ban yang digunakan dalam penelitian Ziani dan Biarez adalah jenis ban tanpa lug sehingga nilai luas kontak teoritis yang didapat lebih besar dibandingkan nilai luas kontak aktual. Pada permukaan tanah dengan kadar air 42.77% dan 47.69%, perhitungan panjang kontak dan lebar kontak menggunakan persamaan 7 dan 8 karena permukaan jalan yang lunak. Nilai luas kontak teoritis meningkat dengan meningkatnya nilai sinkage. Pada permukaan tanah dengan kadar air 42.77% dan 47.69%, nilai luas kontak aktual dengan teoritis cukup jauh perbedaannya. Perbedaan nilai yang cukup besar tersebut dapat disebabkan beberapa faktor seperti kondisi tanah maupun kondisi dan bentuk lug ban.

Tabel 2 Perbandingan luas kontak aktual dengan luas kontak teoritis pada permukaan keras Permukaan Aspal Tanah KA 35.31%

Defleksi ban (cm) 2.3 2.3

A aktual (cm2) 120.92 131.59

A teoritis (cm2) 555.13 555.13

25 Tabel 3 Perbandingan luas kontak aktual dengan luas kontak teoritis pada permukaan lunak Permukaan

Kadar air (%)

Sinkage (cm)

A aktual (cm2)

A teoritis (cm2)

Tanah

42.77 47.69

0.68 2.66

242.52 363.46

169.72 637.15

Hasil penelitian yang didapatkan oleh penulis dibatasi oleh kondisi tanah pada lokasi penelitian yaitu jenis tanah latosol coklat kemerahan, tekstur tanah didominasi liat pada tingkat kadar air tanah 35.31%, 42.77%, 47.69% dan ban traktor yang digunakan adalah ban radial dengan ukuran 12.4-24 yang dipasangkan pada traktor Kubota L3608. Uji Ketepatan Metoda ImageJ Keakuratan data merupakan bagian penting dalam suatu penelitian, karena hal ini menjadi dasar terhadap pembahasan yang akan disampaikan. Penggunaan software pada saat ini untuk mempermudah pekerjaan penelitian banyak dilakukan. Dengan menggunakan software, hal yang ingin didapatkan adalah kecepatan dalam mengolah data dan keakuratan data yang tinggi. Untuk mendapatkan keakuratan dari software maka dapat dilakukan uji ketepatan. Langkah yang dilakukan untuk melakukan uji tersebut maka dengan membandingkan hasil pengukuran dengan software dan pengukuran secara manual (tabel 4). Tabel 4 Perbandingan luas kontak pengukuran manual dengan luas kontak menggunakan ImageJ No.

1 2 3 4 5 Ratarata

Luas kontak menggunakan ImageJ (cm2) 117.93 108.40 116.24 138.60 127.68

Luas kontak pengukuran manual (cm2) 108.10 101.65 104.76 130.60 123.44

121.77

113.71

Selisih (cm2) 9.83 6.75 11.48 8.00 4.24 8.06

Data yang digunakan sebagai uji ketepatan metoda ImageJ adalah pengukuran luas kontak ban di aspal dengan pengulang pengambilan data sebanyak lima kali. Berdasarkan hasil data pada tabel di atas selisih nilai dari rata–rata pengukuran dengan software dan manual adalah 8.06 cm2.

26

Gambar 31 Hubungan antara luas kontak pengukuran manual dengan luas kontak menggunakan ImageJ Untuk memudahkan menganalisis hubungan antara luas kontak pengukuran menggunakan software dan manual maka dibuatlah kurva regresi. Berdasarkan analisis regresi, pengukuran luas kontak ban menggunakan software dengan pengukuran luas kontak ban secara manual memiliki hubungan yang cenderung linier yang ditunjukkan dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0.95. Hal ini berarti 95.4% data dari pengukuran menggunakan software dapat menjelaskan pengukuran secara manual. Berdasarkan data pengukuran luas kontak manual dengan luas kontak menggunakan ImageJ diperoleh confidence interval antara 4.60 cm2 sampai dengan 11.52 cm2, artinya selang perkiraan nilai-nilai yang kemungkinan akan mencakup parameter populasi yang tidak diketahui berkisar antara 4.60 cm2 sampai dengan 11.52 cm2 dengan tingkat kepercayaan sebesar 95%. Berdasarkan uraian di atas maka penggunaan software ImageJ dalam melakukan pengukuran melalui gambar secara digital dapat digunakan dalam penelitian ini. Dengan mengkalibrasi garis gambar dengan ukuran sebenarnya maka keakuratan data yang didapatkan dapat mewakili nilai pengukuran secara manual. Pengukuran luas kontak ban menggunakan software ImageJ memiliki kelebihan yaitu relatif lebih cepat dalam pengambilan data di lapangan dan pengolahan data serta memiliki tingkat keakuratan yang cukup tinggi dengan terlebih dahulu menentukan skala di lapangan. Hasil Pengukuran Sudut Lug pada Permukaan Jalan yang Berbeda Hasil visualisasi sudut lug ban diambil dengan menggunakan kamera handphone 5.0 Megapixel. Visualisasi dilakukan dengan metoda fotografi yang kemudian diolah dengan media prangkat lunak ImageJ. Proses hasil dari olahan gambar menggunakan software ImageJ tersaji pada gambar 32 sampai dengan 35.

27

Gambar 32 Sudut lug di aspal setelah diolah dengan ImageJ

Gambar 33 Sudut lug di tanah dengan kadar air 35.31% setelah diolah dengan ImageJ

28

Gambar 34 Sudut lug di tanah dengan kadar air 42.77% setelah diolah dengan ImageJ

Gambar 35 Sudut lug di tanah dengan kadar air 47.69% setelah diolah dengan ImageJ Dari gambar 36 dapat dibandingkan bahwa nilai sudut lug pada tapak ban traktor yang dihasilkan pada lintasan aspal lebih kecil dibandingkan lintasan tanah. Nilai rata-rata sudut lug tapak ban traktor terbesar dihasilkan oleh permukaan tanah dengan kadar air 47.69% yaitu sebesar 37.25° dan nilai rata-rata sudut lug terkecil dihasilkan oleh permukaan aspal yaitu sebesar 25.52°. Nilai sudut lug pada tapak ban traktor pada penelitian ini berubah-ubah dan memiliki

29 kecenderungan bertambah nilainya dengan meningkatnya kadar air tanah. Meningkatnya kadar air tanah menyebabkan luas kontak lug bertambah dan menyebabkan sudut lug dengan garis tengah tapak ban semakin tumpul atau semakin besar.

Gambar 36 Nilai sudut lug untuk setiap kondisi permukaan plot uji

Gambar 37 Grafik hubungan luas kontak ban dan sudut lug Sudut lug pada ban traktor adalah 30°. Kadar air yang meningkat menyebabkan lug ban semakin masuk ke dalam tanah. Seharusnya semakin masuk lug ban ke dalam tanah, nilai sudut lug konstan akan tetapi berdasarkan pengamatan di lapangan, lug bagian bawah atau yang paling dekat dengan permukaan jalan memiliki kondisi sisi-sisi yang terkikis permukaan jalan sehingga berpengaruh terhadap nilai sudut lug yang dihasilkan pada tapak ban.

30

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan 1. Pengukuran luas kontak ban yang dilakukan pada berbagai jenis permukaan menunjukkan nilai yang berbeda. Nilai rata-rata luas kontak ban pada jalan aspal adalah 121.77 cm2, nilai rata-rata luas kontak ban pada jalan tanah dengan kadar air 35.31% adalah 133.20 cm2, nilai rata-rata luas kontak ban pada jalan tanah dengan kadar air 42.77% adalah 242.82 cm2, dan nilai ratarata luas kontak ban pada jalan tanah dengan kadar air 47.69% adalah 364.40 cm2. 2. Nilai rata-rata sinkage yang didapat pada jalan tanah dengan kadar air 42.77% adalah 0.68 cm dan pada jalan tanah dengan kadar air 47.69% nilai rata-rata sinkage adalah 2.66 cm. 3. Nilai luas kontak teoritis dipengaruhi oleh nilai sinkage pada permukaan lunak dan defleksi ban pada permukaan yang keras. 4. Nilai luas kontak aktual dan teoritis yang dihasilkan pada jalan tanah dengan kadar air 42.77% dan 47.69% memiliki perbedaan yang besar dan nilai luas kontak aktual dan teoritis berbanding lurus dengan kadar air tanah dan sinkage. 5. Nilai rata-rata sudut lug pada tapak ban di jalan aspal adalah 25.52°, nilai rata-rata sudut lug pada tapak ban di jalan tanah dengan kadar air 35.31% adalah 31.55°, nilai rata-rata sudut lug pada tapak ban di jalan tanah dengan kadar air 42.77% adalah 32.89°, dan nilai rata-rata sudut lug pada tapak ban di jalan tanah dengan kadar air 47.69% adalah 37.25°. 6. Pengukuran luas kontak ban menggunakan software ImageJ memiliki kelebihan yaitu relatif lebih cepat dalam pengambilan data di lapangan dan pengolahan data serta memiliki tingkat keakuratan yang cukup tinggi dengan terlebih dahulu menentukan skala di lapangan. Saran Dari hasil yang didapatkan pada penelitian ini masih didapat beberapa faktor yang sangat mempengaruhi dan belum diperhitungkan dalam penelitian ini. Faktor perlakuan tekanan inflasi, dan beban roda dapat dilakukan untuk mempelajari lebih dalam tentang luas kontak ban traktor.

DAFTAR PUSTAKA Alcock, Ralph. 1986. Tractor Implement System. AVI Publishing CO., Wesport, Connectitude. Bahri, Mohamad. 2003. Perubahan Sifat Fisik-Mekanik Tanah pada Perlakuan Bahan Organik dan Lintasan Traktor dengan Indikator Tanaman Kangkung Darat [Skripsi]. Bogor: Fateta IPB. Baver, L.D. 1956. Soil Phisycs. John Wiley and Sons. Inc. Newyork.

31 Bradford JM. 1986. Penetrability. Di dalam: Klute A, editor. Methods of Soil Analysis Part 1: Physical and Mineralogical Methods. Edisi ke-2. Wisconsin: American Society of Agronomy, Inc., and Soil Science Society of America, Inc., hlm: 463-478 Hakim N, Nyakpa MY, Lubis AM, Nugroho SG, Diha MA, Hong GM, Bailey HH. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Lampung: Universitas Lampung Hardjowigeno, Sarwono. 1989. Ilmu Tanah. PT. Modiyatama Sarana Perkasa, Jakarta. Hunt, D. 1995. Farm Power and Machinery Management. Low State University Press. United States of Amerika Jones, F. R. Dan W. H. Aldred. 1980. Sellection of Tyre Agriculture Vehicles. J. Agric. Engng. Res 25 (3) : 261-263. Kalsim DK, Sapei A. 2003. Fisika Lengas Tanah. Bogor: Jurusan Teknik Pertanian, Fateta IPB. Kasim, Ilhamsyah. 1992. Pengaruh Pembebanan dan Lintasan Roda Traktor terhadap Terjadinya Pemadatan Tanah pada Tanah Berliat [Skripsi]. Bogor: Fateta IPB. Kepner, R.A. 1978. Principle of Farm Machinery. The AVI Publishing Company Inc., Westport Connectitude. Liljedahl, J.B., W.M. Carleton, P.K. Turnquist and D.W.Smith. 1979. Tractors and Their Power Units John Wiley & Sons. Newyork. Mandang T. dan Nishimura I. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian: JICADGHE/IPB PROJECT/ADAET.Bogor. McAllister, M. 1983. Reduction in the Rolling Resistance of Tyres for Trailed Agricultural. Nakra, C.P. 1980. Farm Machines and Equipment. New Delhi: Dhanpat Rai and Sons Rosyadi, Imron. 1998. Pengaruh Lintasan Traktor dan Penambahan Bahan Organik: Blotong dan Kompos (Blotong, ampas tebu, dan abu) terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Tanah [Skripsi]. Bogor: Fateta IPB. Saarilahti M. 2002. Soil Interaction Model. Helsinki (FI): Depth of Forest Resource Management. Smith, H.P. and Lambert, H. W. 1976. Farm Machinery and Equipment. McGraw Hill Inc., International Book Company, New York. Surbakti, Andri. 2012. Analisis Hubungan Efisiensi Lapang dan Sinkage. Pada Kegiatan Pengolahan Tanah di PT Laju Perdana Indah, Sumatera Selatan. Usman H, Akbar PS. 2008.Pengantar Statistika. Jakarta: PT Bumi Aksara. Wesley, L.D. 1973. Mekanika Tanah. Badan Penerbit Pekerjaan Umum. Jakarta. Wulfshon, D.1991. Measurement of Three-Dimensional Soil Tire Contact Area and Its Application to the Prediction of Traction and Soil Compaction. California: University of California.

32 Lampiran 1 Data kalibrasi penetrometer Skala pada penetrometer (kg) 10 20 30 40 50 60

Skala pada timbangan (kg) Ulangan 1

Ulangan 2

Ulangan 3

10.2 20.0 29.0 35.0 43.0 54.0

10.3 19.0 26.0 34.0 45.0 55.0

10.2 20.0 25.0 33.0 45.0 55.0

Rata-rata (kg) 10.2 19.7 26.7 34.0 44.3 54.7

Lampiran 2 Data penetrasi tanah dengan kadar air 35.31%

Gaya penetrasi (kg) sebelum pengujian Titik 5

Ratarata

Tahanan penetrasi (kPa)

26

22

25.2

12121.61

46

54

50

49.6

23858.40

46

46

50

50

48.8

23473.59

52

50

48

46

48

48.8

23473.59

54

54

52

46

48

50.8

24435.62

Kedalaman (cm)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

0

32

22

24

5

52

46

10

52

15 20

33 Lampiran 3 Data penetrasi tanah dengan kadar air 42.77 %

Gaya penetrasi (kg) sebelum pengujian Titik 5

Ratarata

Tahanan penetrasi (kPa)

24

18

20.8

10005.14

44

44

42

43.2

20779.90

42

42

42

44

42.8

20587.49

42

42

40

42

46

42.4

20395.09

42

46

40

44

48

44.0

21164.71

Tahanan penetrasi (kPa)

Kedalaman (cm)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

0

20

20

22

5

44

42

10

44

15 20

Lampiran 4 Data penetrasi tanah dengan kadar air 47.69 %

Gaya penetrasi (kg) sebelum pengujian Kedalaman (cm)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Ratarata

0

14

16

18

20

18

17.2

8273.48

5

22

24

28

30

30

26.8

12891.23

10

24

32

22

40

30

29.6

14238.08

15

30

42

42

46

38

39.6

19048.24

20

40

40

40

44

38

40.4

19433.05

Lampiran 5 Data kadar air tanah 35.31%

Sampel

massa tanah awal + ring (g)

massa tanah kering + ring (g)

massa ring sampel (g)

massa tanah awal (g)

massa tanah kering (g)

kadar air basis kering (%)

1

232.80

195.70

96.60

136.20

99.10

37.44

2

204.50

176.90

94.10

110.40

82.80

33.33

3

219.20

185.10

94.50

124.70

90.60

37.64

4

234.50

198.00

93.60

140.90

104.40

34.96

5

227.90

191.90

94.30

133.60

97.60

36.89

6

230.40

193.40

94.70

135.70

98.70

37.49

7

234.30

199.50

94.40

139.90

105.10

33.11

8

227.90

195.80

93.70

134.20

102.10

31.44

9

229.70

193.70

94.60

135.10

99.10

36.33

10

222.20

189.80

95.80

126.40

94.00

34.47

rata-rata

35.31

35 Lampiran 6 Data kadar air tanah 42.77%

Sampel

massa tanah awal + ring (g)

massa tanah kering + ring (g)

massa ring sampel (g)

massa tanah massa tanah awal (g) kering (g)

kadar air basis kering (%)

1

148.80

133.00

96.60

52.20

36.40

43.41

2

149.90

133.90

94.10

55.80

39.80

40.20

3

159.90

140.10

94.50

65.40

45.60

43.42

4

151.50

133.70

93.60

57.90

40.10

44.39

5

150.10

132.90

94.30

55.80

38.60

44.56

6

151.40

134.40

94.70

56.70

39.70

42.82

7

147.90

132.50

94.40

53.50

38.10

40.42

8

157.20

138.50

93.70

63.50

44.80

41.74

9

165.90

145.20

94.60

71.30

50.60

40.91

10

150.50

133.30

95.80

54.70

37.50

45.87

rata-rata

42.77

Lampiran 7 Data kadar air tanah 47.69%

Sampel

massa tanah awal + ring (g)

massa tanah kering + ring (g)

massa ring sampel (g)

massa tanah awal (g)

massa tanah kering (g)

kadar air basis kering (%)

1

135.20

111.30

61.00

74.20

50.30

47.51

2

115.10

98.30

62.20

52.90

36.10

46.54

3

137.80

114.10

64.40

73.40

49.70

47.69

4

106.80

90.60

58.80

48.00

31.80

50.94

5

117.00

98.60

60.20

56.80

38.40

47.92

6

113.90

97.10

60.60

53.30

36.50

46.03

7

118.40

99.80

62.60

55.80

37.20

50.00

8

130.20

107.90

61.80

68.40

46.10

48.37

9

147.20

120.50

60.10

87.10

60.40

44.21

10

115.90

98.60

62.30

53.60

36.30

47.66

rata-rata

47.69

Lampiran 8 Nilai luas kontak ban pada jalan aspal

1

Luas kontak (cm2) 117.93

2

108.40

3

116.24

4

138.60

5

127.68

rata-rata

121.77 11.64

Ulangan

SD

Lampiran 9 Nilai luas kontak ban pada jalan tanah Kadar air (%) 35.31

42.77

47.69

Ulangan 1 2 3 4 5 rata-rata SD 1 2 3 4 5 rata-rata SD 1 2 3 4 5 rata-rata SD

Luas kontak (cm2) 143.89 152.52 112.12 122.33 135.16 133.20 16.23 254.97 262.13 246.35 210.13 240.54 242.82 20.04 340.25 360.82 356.51 383.82 380.59 364.40 18.01

38 Lampiran 10 Nilai sudut lug pada jalan aspal

Ulangan 1

Sudut lug (°)

2

23.41

3

23.56

4

24.85

5

28.43

rata-rata

25.52

SD

2.27

27.36

Lampiran 11 Nilai sudut lug pada jalan tanah Kadar air (%) 35.31

42.77

47.69

Ulangan 1 2 3 4 5 rata-rata SD 1 2 3 4 5 rata-rata SD 1 2 3 4 5 rata-rata SD

Sudut lug (°) 33.79 32.68 30.21 29.37 31.71 31.55 1.79 31.78 33.61 30.92 33.57 34.59 32.89 1.50 38.01 38.27 34.89 39.44 35.65 37.25 1.91

39 Lampiran 12 Data sinkage pada jalan tanah dengan kadar air 47.69%

Ulangan 1 2 3 4 5 rata-rata SD

Sinkage (cm) 2.8 3.0 2.7 2.5 2.3 2.66 0.27

Lampiran 13 Data sinkage pada jalan tanah dengan kadar air 42.77% Ulangan 1 2 3 4 5 rata-rata SD

Sinkage (cm) 0.5 1.3 1 0.2 0.4 0.68 0.45

Lampiran 14 Perhitungan luas kontak teoritis Diameter ban = 127 cm; R = 63.5 cm; B = 31.5 cm; rb = 31.5/2 = 15.75 cm Jalan aspal dan tanah kadar air 35.31% A lc bc A

= bc x lc = 2 [2rδ - δ 2] 0.5 = 2 [2 x 63.5 x 2.3 – 2.3 2] 0.5 = 33.87 cm = 2 [2rbδ - δ 2] 0.5 = 2 [2 x 15.75 x 2.3 - 2.3 2] 0.5 = 16.39 cm = 16.39 cm x 33.87 cm = 555.13 cm2

Jalan tanah kadar air 42.77% A = bc x lc lc = 2 [2rz - z 2] 0.5 = 2 [2 x 63.5 x 0.68 – 0.68 2] 0.5 = 18.54 cm

40 bc = 2 [2rbz - z 2] 0.5 = 2 [2 x 15.75 x 0.68 – 0.68 2] 0.5 = 9.16 cm A = 9.16 cm x 18.54 cm = 169.72 cm2 Jalan tanah kadar air 47.69% A = bc x lc lc = 2 [2rz - z 2] 0.5 = 2 [2 x 63.5 x 2.66 – 2.66 2] 0.5 = 36.37 cm bc = 2 [2rbz - z 2] 0.5 = 2 [2 x 15.75 x 2.66 – 2.66 2] 0.5 = 17.52 cm A = 17.52 cm x 36.37 cm = 637.15 cm2

Lampiran 15 Spesifikasi traktor Kubota L3608 PTO Power Jumlah silinder Engine Gross Power Engine Net Power Berat traktor Ground clearence Panjang traktor Lebar traktor Tekanan inflasi ban

: 31.1 hp :3 : 35.5 hp : 34.0 hp : 1115 kg : 35.5 cm : 292 cm : 143 cm : 64 kPa

41

RIWAYAT HIDUP Agung Nugroho. Lahir di Sentani, 02 Mei 1990. Penulis merupakan anak dari Bapak Slamet Suwarno dan Ibu Samsul Hidayati, sebagai anak kedua dari empat bersaudara. Penulis menempuh pendidikan formalnya di SDN 1 Kota Lama Nabire (1995-1999), SDN Inpres Abeale 2 Sentani (1999-2001), SMPN 2 Sentani (2001-2004), SMA Negeri 1 Sentani, (2004-2007) dan pada tahun 2007 diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis diterima sebagai mahasiswa di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan pada tahun 2011 di PT. Perkebunan Nusantara IX, Pabrik Kopi Banaran, Semarang, Jawa Tengah. Penulis mempublikasikan hasil praktik lapangan tersebut dalam bentuk laporan dengan judul “Aspek Keteknikan Pertanian pada Budidaya dan Pengolahan Kopi di PT. Perkebunan Nusantara IX, Pabrik Kopi Banaran, Semarang, Jawa Tengah”.