BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Tanah merupakan media tanam yang umum dilakukan di Indonesia selain media-media lain yang juga dapat dimanfaatkan untuk melakukan kegiatan membudidayakan tanaman. 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 lain pihak, tanah-tanah juga terimplikasi untuk menerima gaya berat di atasnya, sebagai kompaksi yang harus diperkecil untuk kesuburan tanah, sehingga hasil yang diperoleh akan memuaskan.
Dengan demikian, 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. Selain itu manfaat lain dengan mengetahui kondisi ketahanan tanah ini dapat memperhitungkan alat pengolahan tanah yang tepat, misalnya dengan adanya pengetahuan mengenai ketahan tanah tersebut dapat menentukan penggunaan traktor dengan daya yang pas. Sehingga dapat terciptanya efektifitas dan efisiensi penglohan tanah.
Sebagai calon sarjana teknik pertanian yang akan lebih banyak bekerja dalam dunia pertanian khususnya penglohan lapangan dan sebagai konsultan pertanian hekdaknya mengetahui bagaimana sifat fisik tanah berupa ketahan tanah dalam menerima gaya dari luar. Oleh karena itu, praktikum mengenai cone index dan shear strength ini sangat membantu praktikan dalam upaya mempelajari mengenai ketahan tanah.
1.2 Tujuan praktikum
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Mahasiswa mengetahui apa yang dimaksud dengan shear strength dan cone index.
2. Mahasiswa dapat mengukur dan menentukan besarnya cone index dan shear strength
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kekuatan Geser Tanah
Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud. Untuk menganalisis masalah stabilitas tanah seperti daya dukung, stabilitas talud (lereng), dan tekanan tanah ke samping pada turap maupun tembok penahan tanah, mula-mula kita harus mengetahui sifat-sifat ketahanan pergeseran tanah tersebut. Pendekatan secara teoritis untuk menyelesaikan permasalahan mengenai mekanika tanah pada lahan yang miring adalah dengan menggunakan konsep yang berlaku umum di mekanika tanah berdasarkan stabilitas massa tanah pada lereng tak hingga dan konsep berdasarkan hukum kekekalan massa dan kekekalan momentum. Dari kedua pendekatan tersebut dengan menggunakan parameter-parameter tanah yaitu rapat massa butir tanah, rapat massa air, angle of repose, porositas dan koefisien gesek static didapatkan rumusan/persamaan sudut kemiringan lereng kritis yang sama, meskipun terdapat perbedaan(Capper,1976).Mohr (1980) mengatakan bahwa keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinansi kritis antara tegangan normal dan geser, dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja.
Tahanan Gesek terdiri dari:
- Gesekan internal: gesekan antar partikel tanah
- Kohesi: tahanan yang terjadi karena adanya gaya tarik menarik antar partikel di dalam satuan massa tanah.
Secara umum, jenis tanah kuarsa seperti tanah pasir memiliki tahanan gesek yang sepenuhnya berasal dari kombinasi gesekan internal dan kohesi diatas. Karena itu terdapat 3 tipe tanah,yaitu:
1.Tanah butiran kuarsa yang friksional tapi tidak kohesif (Ф = 450)
2.Tanah butrian halus yang kohesif ( Ф = 0)
3.Tanah butiran halus kuarsa yang friksional dan kohesif ( c-Ф).
Harga parameter-parameter kekuatan geser tanah dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium, yaitu terutama dengan melakukan dua pengujian pokok uji geser langsung dan uji triaksial.
Ø Uji Geser Langsung
Tabel Harga parameter kekuatan geser tanah
| Tipe Tanah | Ф(deg) |
| Pasir: butiran bulat | |
| Renggang/lepas Menengah Padat | 27-30 30-35 35-38 |
| Pasir:butiran bersudut | |
| Renggang/lepas Menengah Padat | 30-35 35-40 40-45 |
| Kerikil bercampur pasir | 34-38 |
| Lanau | 26-35 |
Gambar Uji tegangan-terkendali (stress-controlled)
Pada uji tegangan-terkendali (stress-controlled), tegangan geser diberikan dengan menambahkan beban mati secara bertahan, dan dengan penambahan yang sama besar setiap kali, sampai runtuh. Keruntuhan akan terjadi sepanjang bidang bagi dari kotak metal tersebut.Setelah melakukan penambahan beban, maka pergerakan geser pada belahan kotak sebelah atas diukur dengan menggunakan sebuah arloji ukur horizontal. Selama pengujian berlangsung dapat diukur dengan pertolongan sebuah arloji ukur lain yang mengukur perubahan gerak arah vertical dari pelat beban.
Pada uji regangan-terkendali, suatu kecepatan gerak mendatar tertentu dilakukan pada bagian belahan atas dari pergerakan geser horizontal tersebut, dapat diukur dengan bantuan arloji ukur horizontal. Besarnya gaya hambatan dari tanah yang bergeser dapat diukur dengan membaca angka pada sebuah arloji ukur ditengah sebuah pengukur beban lingkaran.
Keterandalan Uji Geser Langsung pada umumnya tidak mudah dilakukan, tetapi uji tersebut mempunyai beberapa kelemahan. Hal ini karena pada uji ini sampel tanah tidak dapat runtuh pada bidang geser yang terlemah tetapi runtuh sepanjang bidang di antara dua belahan kotak geser tersebut.Juga distribusi tegangan geser pada bidang geser mungkin tidak merata.akan tetapi,biarpun dengan adanya kekurangan-kekurangan tersebut, uji geser langsung tetap merupakan uji yang paling mudah dan paling ekonomis untuk tanah-tanah pasir jenuh maupun kering (BM.Das)
Ø Uji Geser Triaksial
Uji triaksial adalah uji yang paling dapat diandalkan untuk menentukan parameter tegangan geser. Uji ini telah digunakan secara luas untuk keperluan pengujian biasa ataupun keperluan riset. Uji triaksial ini berlawanan dengan keadaan uji geser langsung, karena bidang keruntuhan pada benda uji dalam uji triaksial tidak dapat ditentukan sebelumnya. Dan dari berbagai diskusi tentang uji triaksial, bahwa kekuatan geser dari tanah tergantung pada besarnya tegangan air pori yang terjadi selama uji berlangsung. Tegangan air pori akan berkurang dan menghilang akibat adanya drainase dari dan ke dalam benda uji. Dan tentu saja uji triaksial lebih sukar dan mahal dilakukan dibandingkan dengan uji geser langsung. Dimana Kondisi Pengukurannya:
a. Undrained test, gesekan tanpa drainase
b. Consolidated undrained test, tanah dibiarkan mengalami proses konsolidasi, lalu gesekan diukur tanpa drainase.
c. Drained test, gesekan diukur pada kondisi tidak ada tekanan pori.(BM.Das,1995)
2.2 Cone Index
Cone index adalah ukuran dari resistensi tanah terhadap tindakan penetrasi dan juga sebagai indicator dari kekuatan tanah. Para peneliti berpendapat bahwa cone indeks mempunyai hubungan terhadap sifat-sifat fisik tanah. Fulton (1996) telah meneliti antara bulk densitas dengan cone index terhadap nilai kemungkinan ekonomis dari nilai kedalaman pada pengolahan tanah. Kedua faktor tersebut berhubungan dengan kekuatan tanah. Cone index sudah ditentukan dari 1,5 – 2 Mpa sebagai indikasi yang cukup dan beberapa perlambatan pertumbuhan akar, dengan berturut-turut, analisa yang berdasarkan nilai cone index terhadap kedalaman dari tiap sampel lokasinya. Cone index mempunyai hubungan linear terhadap bulk density dan dipengaruhi oleh kelembaban (R. K. Taylor et al,2002).
Didalam pratikum ini, kita menggunakan penetrometer dengan kombinasi dari suatu sensor kapasitansi dan suatu ASAE tangkai penetrasi standard diuraikan. TDR yang dibandingkan dengan kombinasikan penetrometer, didapat beberapa keuntungan, yaitu:
v Tanggapan cepat untuk pengukuran yang berlanjut
v Biaya rendah dengan ketelitian yang cukup
v Ketahanan/kesehatan relative dalam kaitan dengan struktur dan geometrisnya.
Kaitan pemulihan geometris yang menyangkut tangkai penetrasi, suatu pendugaan yang berlebihan untuk pengukuran cone index didalam bidang diamati dan suatu best-fit penyamaan ditemukan melakukan koreksi kesalahan ini.Disamping itu,literatur menunjukkan bahwa nilai aplikasi ini tergantung betul pada mutu pemahaman dari data yang dikumpulkan. Pengukuran Cone Index terbagi atas :
1. Uji Penetrasi atau Uji duga
Gaya yang diperlukan untuk menekan atau memancang sebuah alat duga kedalam tanah merupakan ukuran kekuatan tanah.
2. 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 kerikil dalam tanah, penggunaan batang bor yang lebih berat, sepatu alat sampel yang tumpul, kecerobohan menjatuhkan palu terhadap tinggi jatuh yang dipersyaratkan.
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 qc didapat dengan membagi gaya terukur dengan luas kerucut sebesar 1000 mm. Tahanan ini juga biasa disebut dengan cone index yaitu besarnya tekanan yang diberikan pada batang bor dengan luas dasar kerucut.
Cara Mengukur Cone Index
1. Pasang cone pada ujung penetrometer
2. Tegakkan secara vertikal pada tanah yang akan diuji
3. Tekankan kedalam tanah dengan gaya tekan yang tetap sampai ujung cone berada di bawah permukaan tanah
4. Pada kedalaman tertentu dibaca besarnya tekanan vertikal yang diberikan untuk menekan alat tersebut
|
|
|
|
|
|
Dalam ( Kramadibrata, 2006 ), Tahanan Gesek Tanah ( t ) berhubungan dengan :
· Siklus Mohr & Hukum Coloumb
t = C + s tan q
dengan s = F/A
q = Sudut gesek Internal
Dapat di aplikasikan sebagai berikut :
v Tanah Kohesif dengan < 45°.... ( mineral + PL )
v Tanah Non- Kohesif ( Friksional ) dengan q ≠ 45°.... ( Mineral & Pasir )
v Tanah non-kohesif dengan q = 45°... ( mineral + LL )
Beban dan Stres Tanah dapat berhubungan dengan :
Ø Distribusi Tekanan
Ø Booussineq
Ø Newmark
Ø Standar Kompaksi
Ø Triaxial Compressive Strength Test
Distribusi Tekanan pada bidang kontak :
1. Terkonsentrasi pada bidang kontak
2. Distribusi Tegangan pada beban tersebar seragam di seluruh bidang kontak.
3. Distribusi tegangan dengan variasi garis lurus pada bidang kont
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada
Hari /Tanggal : Senin, 2 Mei 2011
Pukul : 08.00 – 10.00
Tempat : Lahan Gedung Baru FTIP
3.2 Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
1. Cone Penetrometer
2. Cangkul
3. Shear ring (shear strength)
4. Meteran
3.3 Metode praktikum
a) Shear strenght
1) Membersihkan lahan percobaan dari serasah yang ada diatasnya dengan cara dicangkul
2) Meratakan tanah yang sudah dibersihkan dengan cangkul
3) Memasang Shearing Ring pada ujung spindel
4) Menekan alat tersebut dengan beban yang ditentukan lalu putar lengan torsi. Putarlah ring secara perlahan
5) Setiap beban per 10 kg, membaca dan mencatatnilai shear strenght maksimum pada jarum penunjuk sebelum jarum tersebut turun
6) Mengulangi kegiatan pada kedalaman 10 cm pada ketiga lokasi yang berbeda
7) Menghitung tahanan geser dengan rumus faktor konversi untuk menjadi kPa dari kgf/cm2
kPa = 
b) Cone Index
1) Membersihkan lahan percobaan dari serasah yang ada di atasnya dengan cara dicangkul
2) Memasang cone pada cone penetrometer dengan luasan cone 2 cm2
3) Meletakan penetrometer pada titik pengukuran
4) Menekan handel cone penetrometer sehingga kerucutnya masuk menembus lapisan tanah dengan kecepatan konstan. Mencatat beban yang terbaca pada jarum penunjuk untuk setiap kedalaman 5,10,15,20,30,35,40 cm.
5) Melakukan pengulangan sebanyak 3 kali pada lokasi yang berbeda
6) Menghitung cone index dengan cara beban yang terbaca dibagi luas permukaan kerucut yang digunakan, kemudian mengkonversikan ke dalam satuan kPa.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil praktikum
Tabel hasil praktikum Shear Strength
| Beban (kg) | Shear srength (kg) | Shear srength (kPa) | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 5 | 0,15 | 0,20 | 0,20 | 7,35 | 9,81 | 9,81 |
| 10 | 0,2 | 0,30 | 0,25 | 9,81 | 14,71 | 12,26 |
| 15 | 0,25 | 0,45 | 0,30 | 12,26 | 22,07 | 14,71 |
| 20 | 0,3 | 0,50 | 0,40 | 14,71 | 24,525 | 19,62 |
| 25 | 0,45 | 0,55 | 0,50 | 22,07 | 26,97 | 24,525 |
Tabel hasil praktikum Cone Index
| Kedalaman Cm | Tekanan kN | Tekanan kPa | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 5 | 320 | 180 | 160 | 1066,67 | 600 | 533,33 |
| 10 | 280 | 170 | 140 | 933,33 | 566,67 | 466,67 |
| 15 | 260 | 150 | 140 | 866,67 | 500 | 466,67 |
| 20 | 210 | 180 | 150 | 700 | 600 | 500 |
| 25 | 210 | 180 | 200 | 700 | 600 | 666,67 |
| 30 | 220 | 170 | 280 | 733,33 | 566,67 | 933,33 |
| 35 | 260 | 170 | 240 | 866,67 | 566,67 | 800 |
| 40 | 240 | 180 | 230 | 800 | 600 | 766,67 |
4.2
|
Praktikum ini bertujuan untuk mengukur dan menentukan cone index dan shear strength pada suatu tanah. Dengan menggunakan cone penetrometer dan shear ring kita dapat menetukan kekuatan tanah dalam menerima gaya horizontal dan vertikal. Pada praktikum ini pertama dilakukan pengukuran shear strength pada tiga titik yang berbeda dan yang kedua melakukan pengkuran cone index pada tiga titik yang berbeda pula. Prinsip kerja yang dilakukan pada pegukuran shear strength adalah tanah dikenakan gaya luar berupa arah horizontal kemudian diukur dengan menggunakan shear ring untuk mengetahui daya tahan tanah terhadap gaya luar tersebut.
Hasil praktikum pada titik pertaman menunjukan hubungan yang berbanding lururs antara penambahan beban setiap 5 kg dengan shear strengthnya, pada saat dikenai pertambahan beban 5 kg, shear strength tanah naik hingga mencapai 0,05 kg untuk beban 5 kg sampai dengan 20 kg, sedangkan pada saat dikenai beban 25 kg, shear strength tanah menjadi 0,45 kg, yaitu naik sebesar 0,15 kg dari beban 20 kg. Jika kita rata-ratakan setiap penambahan beban sebesar 5 kg kekuatan geser atau shear strength tanah meningkat sekitar 0,07 kg Selanjutnya pengukuran pada titik kedua didapatkan bahwa shear strength lebih besar dibandingkan pada titik pertama, jika dirata-ratakan pada setiap penambahan beban sebesar 5 kg pada titik kedua, shear strengthnya mengalami kenaikan sebesar 0,27 kg. Untuk hasil pengukuran pada titik ketiga juga terlihat bahwa penambahan beban 5 kg mengakibatkan penambahan shear sterngth yang bervariasi pula, jika dirata-ratakan penambahannya sebesar 0,34 kg. Dari data tersebut dapat disimpulakn bahwa pada tanah titik ketiga kekuatan geser atau shear strengthnya lebih besar dibandingkan dengan titik pertama dan kedua.
Pada pengukuran yang kedua adalah pengukuran cone index tanah dengan menggunakan cone penetrometer. Hasil praktikum didapatkan data yang bervariasi pada setiap titik pengukuranh. Pada titik pertama tekanan yang didapatkan berkisar antara 0,7 - 1,1 Mpa, sedangkan pada titik kedua tekanan tanah yang diukur berkisar antara 0,56-0,6 Mpa. Dan pada titik ketiga didapatkan pengkuran tekanan berkisar antara 0,46 – 0,93 Mpa. Dari data
|
Menurut literatur cone index tanah berkisar antara 1,5 – 2 MPa (R. K. Taylor et al,2002) dan bearnya dipengaruhi oleh masa jenis tanah dan kelembaban. Hasil praktikum yang hanya berkisaran antara 0,46 – 1,1 MPa tersebut merupakan keslahan yang dapat diakibatkan oleh berbagai faktor.
Salah satunya dikarenakan saat penekanan cone penetrometer kecepatannya tidak konstan sehingga datanya pun tidak akurat. Kesalahan lainnya yang mengakibatkan data hasil praktikum tidak sesuai dengan literature adalah karena kesalahan dalam pembacaan tekanan pada cone penetrometer, hal ini dapat terjadi diakibatkan oleh terlalu cepat saat penekanan sehingga operator lain yang bertugas dapat pembacaan tekanan tidak dapat mengikutinya dengan baik sehingga data tekanan yang terbaca pun tidak teliti. Faktor kesalahan lainnya selain dari kesalahan praktikan adalah kondisi tanah yang tidak normal mengingat cuaca yang sudah setahun terakhir lebih musim hujuan sehingga tanah sangat jenuh dengan air dan menyebabkan kelembaban yang tinggi pula. Sesuai dengan literature bahwa cone index tanah dipengaruhi oleh kelmbaban, sehingga dapat dimungkinkan bahwa kesalahan data hasil praktikum juga dapat diakibatkan karena kelembaban tanah sat pengukuran dalm keadaan tidak normal.
Kelemahan yang terdapat dalam pengukuran cone index ini dalam upaya mentukan kekuatan tanah terhadap gaya yang diberikan dari luar adalah tidak dapat mengetahui sifat fisik tanah yang sebenarnya hanya sebatas pada tkanan yang dapat diterima oleh tanah. Dan juga kelemahan lainnya, data perhitungan tidak dapat dijadiakan sebagai data yang benar-benar menunjukan tekanan tanah karena mungkin saja terjadi saat penekanan cone penetrometer ada batu atau akar pohon yang menyebabkan ketidak akuratan data
|
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan literatur pada praktikum ini dapat disimpulakn sebagai berikut
1. Pada setiap penambahan beban 5 kg pada titik ke 1,2,dan 3 rata-rata shear strngthnya mengalami peningkatan masing-masing sebesar 0,07 kg, 0,27 kg, dan 0,34 kg
2. Penambahan beban berbanding lurus dengan peningkatan shear strength tanah
3. Cone indek tanah yang diukur berkisar antara 0,46 – 1,1 Mpa
4. Kemampuan maksimum tanah dalam menerima tekanan dari luar adalah sebesar 1,1 Mpa
5. Perbedaan hasil praktikum dengan literatur disebabkan oleh kecepatan tekan yang tidak konstan, ketidak telitian dalam pembacaan tekanan, dan dikarenakan tanah sangat lembab
6. Pada setiap kedalaman takanan tanah berbeda-beda disebabkan oleh perbedaan srtuktur dan penyusun tanah
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat disampaikan dalam praktikum ini adalah sebagi berikut :
1. Tanah yang akan dilakukan pengukuran harus bersih dari serasah
2. Kecepatan tekan cone penetrometer harus konstan untuk mendapatkan data yang akuran
3. Kecepatannya tidak terlalu tinggi agar praktikan yang bertugas membaca tekanan pada cone penetrometer dapat mengikuti dengan baik
4. Tandai dengan jelas pada setiap kedalaman untuk mempermudah pembacaan
DAFTAR PUSTAKA
Kramadibrata, A.M. Fisika Mekanika Tanah. 2006. Bandung : FTIP. Unpad
M. Das,Braja. Mekanika Tanah. 1985. Jakarta. Penerbit : Erlangga.
M.Das, Braja, Noor Endah, Indrasurya B. Mochtar. 1985. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis)Jilid 1. Surabaya : PT. Gelora Aksara Pratama
Mochtar, Indrasurya B. 1995. Mekanika Tanah. Jakarta : Erlangga
Sarief,Saifuddin.1986.Ilmu Tanah Pertanian.Penerbit PUSTAKA BUANA.Bandung
Sutton, B.H.C. Solution Of Problems in Soil Mecanics. 1975. New. Pitman Publishing.
Taylor, W. Donald. Fundamentals of Soil Mechanics.1975. New York.
.
.
No comments:
Post a Comment