HUBUNGAN ALAT PENGOLAHAN TANAH DENGAN MENGGUNAKAN BAJAK PIRING

Makalah Dinamika Mesin & Tanah

HUBUNGAN ALAT PENGOLAHAN TANAH DENGAN MENGGUNAKAN BAJAK PIRING

OLEH :

T.M. Rahmad Hidayat         (0605106010044)

Munawar                               (0605106010042)

Andi                                        (0705106010012)

Muhammad Udai                  (0805106010055)

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS  PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM BANDA ACEH

2010-2011

PENDAHULUAN

Di Indonesia, pertanian merupakan prioritas utama dalam pelaksanaan pembangunan, karena sebagian besar penduduknya hidup dari sektor pertanian yaitu lebih 75 persen yang tersebar di seluruh Nusantara. Oleh karena itu mulai dari Pelita I sampai Pelita IV pembangunan difokuskan kepada sektor ini. Beberapa usaha yang telah ditempuh pemerintah dalam meningkatkan produksi hasil pertanian adalah dengan usaha intensifikasi dan ekstensifikasi. Usaha intensifikasi adalah suatu usaha untuk meningkatkan daya guna atau kemampuan dari suatu lahan dengan menerapkan teknologi “Panca Usaha Tani” yang meliputi pemakaian bibit unggul, pengairan yang teratur, perbaikan kultur teknis, pemupukan dan pemberantasan hama serta penyakit tanaman, sedangkan ekstensifikasi adalah suatu usaha yang dapat dilakukan untuk mengolah atau memperluas lahan-lahan yang terbengkalai dan membuka lahan baru.

Pengolahan tanah merupakan salah satu usaha ekstensifikasi dan merupakan kegiatan yang paling banyak memerlukan energi. Pengolahan tanah secara manual menyerap tenaga kerja yang besar baik tenaga kerja manusia maupun ternak sebagai tenaga tarik. Suatu tindakan yang ikut mempengaruhi produksi sekaligus pendapatan petani, pengolahan tanah mendapatkan perencanaan yang baik. Sebab kesalahan dalam pengolahan tanah dapat merusak struktur tanah, mempercepat terjadinya erosi, terjadinya perombakan bahan organik dengan cepat, dan sebagainya. Di samping itu, cara pengolahan tanah yang tidak tepat hanya akan memboroskan tenaga. Oleh karena itu, untuk kelancaran pengerjaan pengolahan tanah dengan alat mekanis maka memerlukan tenaga yang besar yaitu traktor dan juga perhitungan yang tepat antara lain dengan melihat kondisi lahan yang akan diolah.

Berbagai usaha telah dilakukan untuk menurunkan draft draft, antara lain dengan mendesain bentuk dan konstruksinya yang dapat meminimumkan tahanan tarik, demikian halnya dengan penerapan mekanisme penggetaran. Menurut Smith dan Wilkes (1976), draft dari desain bajak subsoil tipe lengkung/parabolik serta tipe menyudut 25% lebih rendah daripada bajak subsoil tipe lurus. Penggunaan getaran untuk menurunkan tahanan tarik (draft) pada alat pengolahan tanah terutama bajak sub soil terus dikembangkan. Aplikasi penggetaran untuk menurunkan draft dari alat pertanian telah dilaporkan oleh Jack dan Tramontini (1955) dengan tine cultivator yang digoyangkan pada arah depan dan belakang melalui putaran poros eksentris dari sebuah motor. Hasil percobaan menunjukkan bahwa penurunan tahanan tarik yang besar terjadi pada kondisi rasio kecepatan maju dibagi kecepatan getar lebih kecil dari 1, atau pada kondisi kecepatan getar lebih tinggi dari kecepatan maju.

Umumnya belum mempunyai sifat fisik yang ideal untuk tanah sawah. Perkolasi tanahnya masih relatif tinggi karena lapisan tapak bajaknya belum terbentuk sehingga efisiensi penggunaan air masih rendah. Selama proses pembentukkan sawah, sifat fisik tanah mengalami banyak perubahan. Proses reduksi dan oksidasi merupakan prosesproses utama yang dapat mengakibatkan perubahan baik sifat mineral, kimia, fisika, dan biologi tanah. Perubahan sifat fisik tanah juga banyak dipengaruhi oleh terjadinya iluviasi dan/atau eluviasi bahan kimia atau partikel tanah akibat proses pelumpuran dan perubahan drainase.

A.    Kadara Air Oktimum

Pengolahan tanah pada lahan sawah bukaan baru penting untuk mendapatkan kondisi fisik tanah yang ideal dan menekan berbagai dampak negatif yang bisa timbul. Proses pelumpuran, sebagai suatu cara pengolahan tanah yang spesifik untuk tanah sawah memberikan pengaruh positif dalam menciptakan media tanam yang cocok untuk padi, menekan perkolasi, serta mendukung pembentukan lapisan tapak bajak.

Pengolahan tanah merupakan salah satu usaha ekstensifikasi dan merupakan kegiatan yang paling banyak memerlukan energi. Pengolahan tanah secara manual menyerap tenaga kerja yang besar baik tenaga kerja manusia maupun ternak sebagai tenaga tarik. Suatu tindakan yang ikut mempengaruhi produksi sekaligus pendapatan petani, pengolahan tanah mendapatkan perencanaan yang baik. Sebab kesalahan dalam pengolahan tanah dapat merusak struktur tanah, mempercepat terjadinya erosi, terjadinya perombakan bahan organik dengan cepat, dan sebagainya. Di samping itu, cara pengolahan tanah yang tidak tepat hanya akan memboroskan tenaga. Oleh karena itu, untuk kelancaran pengerjaan pengolahan tanah dengan alat mekanis maka memerlukan tenaga yang besar yaitu traktor dan juga perhitungan yang tepat antara lain dengan melihat kondisi lahan yang akan diolah.

Atterberg (1912) mengemukan 4 macam bentuk konsistensi  :

1.      Konsistensi melekat :  ditunjukkan oleh sifat melekat tanah pada berbagai benda

2.      Konsistensi plastis :  dimanifestasikan oleh sifat ketahanan tanah dan plastisitas dibentuk  (mudah atau tidak dibentuk)

3.      Konsistensi lunak :  dicirikan oleh kegemburan

4.      Konsistensi keras :  dicirikan oleh sifat kekerasan

Plastisitas atau konsistensi plastis didefenisikan sebagai sifat yang memungkinkan liat berubah bentuknya tanpa mengalami kerusakan ketika terpengaruh perubahan tekanan

-Nilai plastisitas akan bertambah dengan makin banyak partkikel-partikel kecil partikel yang berbentuk lempeng sangat plastis

-Plastisitas adalah fungsi dari jumlah luas permukaan dan kontak permukaan

-Jumlah dan sifat bahan koloid menentukan plastisitas secara nyata

-bahan koloid mudah mengabsorpsi air dan menambah KA daalam tanah sebagai akibat luas permukaan yang besar

►   Jika tanah sudah jenuh air, kemudian digolek-golekkan di atas kertas dan dalam keadaan demikian tidak patah,  tanah tersebut disebut mempunyai plastisitas.

►   Jika tanah tersebut tidak bisa dibuat gelondongan dan patah àdisebut tidak mempunyai plastisitas

►   Pengolahan tanah seharusnya pada kandungan air tanah yang tepat, yaitu tidak terlalu basah dan tidak terlalu kering

►   Batas-batas konsistensi sering juga diistilahkan sebagai batas atterberg yang dinyatakan dengan angka kandungan air pada batas mengalir, batas melekat dan batas menggolek

Bila tanah diaduk dengan air, bagian air lebih besar dari bagian tanah--- sehingga bagian-bagian tanah bisa mengambang, maka sebagian bubur  tanah ini bisa mengalir dapat mengalir ke bagian lain tetapi apabila bagian tanah ini diuapkan, suatu saat sampai pada keadaan airnya tidak bisa mengalir lagi (tanah mulai kering) KA pada saat tersebut --- “ batas mengalir “

v  Batas mengalir kira-kira sama dengan gaya menahan air yang merupakan jumlah air tertinggi yang bermanfaat bagi tanaman

v  Tanah dengan nilai batas mengalir yang tinggi, berarti tanah tersebut mempunyai kemampuan menahan aie yang tinggi

v  Dalam praktikum  :  tanah dapat mengalir sedemikian rupa, sehingga parit tanah pada alat cassagrande dapat dirapatkan kembali  dengan 25 ketukan

v  Tegangan air pada batas mengalir ± pF 0,5 (3,2 cm air)

Bila banyak air menguap dari pasta tanah yang telah mencapai batas mengalir dan usaha menggolek-golekkan tanah dilakukan terus, maka lambat laun keteguhan tanah hilang dan tanah yang tadi berbentuk gelondongan akan pecah ---  kandungan air ini sudah mencapai  “ batas menggolek “

v  Indeks plastisitas adalah  selisih antara batas plastis atas  (batas mengalir) dan batas plastis bawah (batas menggolek)

v  Nilai IP ----à antara 0 sampai 45

            0 – 10     tanah - tanah ringan

            ±   45      tanah-tanah berat

B.     Bajak Piring dalam Plastisitas Tanah

Piringan dari bajak ini diikat pada batang penarik melalui bantalan (bearing), sehingga pada saat beroperasi ditarik oleh traktor maka piringannya dapat berputar. Dengan berputaraya piringan, maka diharapkan dapat mengurangi gesekan dan tahanan tanah (draft) yang terjadi. Piringan bajak dapat berada disamping rangka atau berada di bawah rangka. Bagian-bagian dari bajak piring dapat dilihat pada Gambar 23, sedangkan hasil pembajakannya dapat dilihat pada Gambar 24

Setiap piringan dari bajak piringan biasanya dilengkapi dengan pengeruk (scraper) yang berguna selain untuk membersihkan tanah yang lengket pada piringan, juga membantu dalam pembalikan potongan tanah. Untuk menahan tekanan samping yang terjadi saat bajak memotong tanah, bajak piring dilengkapi dengan roda alur belakang (rear furrow wheel).

Beberapa keuntungan menggunakan bajak ini adalah :

a.       Dapat bekerja ditanah keras dan kering

b.      Dapat untuk tanah-tanah yang lengket

c.       Dapat untuk tanah-tanah yang berbatu

d.      Dapat untuk tanah-tanah berakar

e.       Dapat untuk tanah-tanah yang memerlukan pengerjaan yang dalam.

Gambar 23. Bagian-bagian Bajak Piring

 

Gambar 24. Hasil Pembajakan dengan Menggunakan Bajak Piring (Disk Plow)

 

Ada tiga jenis bajak piring yang ditarik dengan traktor, yaitu ; tipe tarik (trailing), tipe hubungan langsung (direct-connected), dan tipe diangkat sepenuhnya (integral mounted). Tipe tarik dapat dibagi lagi atas biasa (reguler) dan satu arah (one­way). Reguler trailing disk plow ditarik di belakang traktor. Alat ini dilengkapi dengan roda yaitu 2 buah roda alur (furrow wheel) dan satu buah roda lahan (land wheel). Kedua roda alur (furrow wheel),berperan untuk menstabilkan jalannya bajak. Pada tanah-tanah berat digunakan heavy way disk plow untuk mendapatkan pengolahan yang dalam. One way disk plow adalah piring bajak yang di susun dalam satu gang melalui suatu poros. Jarak antara piringan adalah 8 sampai 10 inci. Jumlah piringan dapat beragam dari 2 sampai 35 buah dengan ukuran diameter piring dari 20 sampai 26 inci.
            Tipe hubungan langsung atau disebut juga semi mounted disk plow di bagian depannya dapat diangkat menggunakan sistem hidrolik traktor sehingga memudahkan alat sewaktu berputar. Alat ini dapat berputar pada areal yang sempit dan juga dapat mundur.
Tipe diangkat sepenuhnya ditarik dibelakang traktor dipasang pada tiga titik gandeng dan keseluruhannya dapat diangkat menggunakan sistem hidrolik traktor, sehingga sangat mudah dalam transportasi. Tipe one way disk plow yang kecil dapat juga termasuk Integral mounted., bila dapat diangkat keseluruhannya dengan hidrolik traktor.

C.    Kekuatan Geser Tanah

1.      Pengertian Kekuatan Geser Tanah

Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisi dya dukung tanah, atabilitas lereng, dan tengangan dorong untuk dinding penahan tanah. Mohr (1910) memberikan teori mengenai kondisi keruntuhan suatu bahan. Teorinya adalah bahwa keruntuhan suatu bahan dapat terjadi bahwa oleh akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtunya, dinyatakan menurut persamaan :

            Tegangan geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Dengan dasar pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan di lakukan oleh :

a.       Kohesi tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak tergantung dari tegangan vertical yang bekerja pada bidang gesernya.

b.      Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding dengan tegangan vertical pada bidang gesernya.

Bila gaya geser bekerja pada permukaan di mana bekerja pula tegangan normal, seperti yang di perlihatkan pada Gambar2.1, maka harga T akan membesar akibat deformasi mencapai harga batas yang di perlihatkan pasa Gambar2.2. bila harga batas yang diperoleh ini di gmabarkan dengan a yang berbeda-beda,maka diperolehGambar 2.3. Garis hirus dalam Gambar 2.3 memperlihatkan karakteristik kekuatan dari tanah yang dinyatakan oleh

Dimana :

             = kohesi tanah

                                     sudut geser tanah

                                    tegangan normal yang bekerja

           

            Secara sepintas kekuatan geser tanah dapat di bagi dalam nilai yang tergantung pada tahanan geser  antara butir-butir tanah dan kohesi pada permukaan butir-butir tanah itu.sesuai dengan hai tersebut di atas, seringkali tanah itu di bagi dalam tanah yang kohesi dan tanah yang tidak kohesi. Contoh tanah yang tidak kohesi adalah pasir, yang dalam persamaan (2.2) mempunyai harga c = 0. Contoh tanah yang kohesi adalah lempung. Kohesi dari lempung di perkirkan si sebabkan oleh gravitasi listrik dan sifat-sifat dari air yang si serap  pasa permukaan partikel lempung. Bilamana tanali berada dalam keadaan tidak jenuh, meskipun tanali itu tidak kohesi f, maka sifat kohesi itu kadang-kadang dapat terkihat sebagai tegangan permukaan dari air yang terdapat dalam pori-pori. Jadi kekuatan geser tanah berubah-ubah sesuai dengan jenis dan kondisi tanah itu.

            Pada tanah kohesif, permeabilitas air adalah sangat kecil sehingga air pori sulit di singkirkan. Dengan demikian maka jenis tanali kohesif, diperlukan waktu yang lama untuk mencapai keadaan sampai beban luar yang bekerja itu bekerja sepenuhnya sebagai tegangan efektif.

2.      Factor-faktor yang  Mempengaruhi  Kekuatan Geser

Berdasarkan  referensi  Mekanika Tanah (Harry Christadi H), ada beberapa factor yang dapat mempengaruhi besarnya tegangan geser pada tanah, yaitu :

1.      Kandungan mineral dari butir tanah.

2.      Bentuk partikel.

3.      Angka pori dan kadar air.

4.      Sejarah tegangan yang pernah di alaminya.

5.      Tegangan yang ada di lokasi.

6.      Perubahan  tegangan selama pengambilan contoh tanah.

7.      Tegangan yang diberikan selama pengujian.

8.      Cara pengujian.

9.      Kecepatan pembebanan.

10.  Kondisi drainase yang di pilih, drainage terbuka (drained) atau tertutup (imdrained)

11.  Tegangan air pori yang di timbulkan.

12.  Criteria yang di ambil untuk penentuan kuat gesernya.

Butir (1) – (5) berhubungan dengan kondisi asli, sehingga tidak dapat di control tapi dapat dinilai dar hasil pengamatan di lapangan, pengukuran,

Dan kondisi geologi. Butir (6) terganting dari kualitas dan penanganan benda uji dalam persiapan pengujiannya. Sedangkan butir (7) sampai (12) tergantung dari cara pengujian yang di pilih.

Kekuatan geser suatu masa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah tersebut. Pengetahuan tentang kekuatan geser tanah dan sifat-sifat fisik tanah lainnya akan sangat membantu dalam merencanakan suatu konstruksi yang sesuai dengan kondisi tanahnya, aman, dan ekonomis. Akan tetapi penyelidikan tanah di lapangan -terutama boring - masih dirasa sangat mahal, membutuhkan waktu, dan belum tentu dapat dipercaya hasilnya. Mengingat begitu pentingnya pengetahuan tentang kekuatan geser tanah tersebut, berbagai usaha telah dilakukan untuk menentukan kuat geser suatu tanah secara empiris.

Hubungan yang cukup mudah telah diberikan oleh beberapa peneliti terdahulu, yaitu seperti: Skempton (1957), Leonards (1962), Mesri (1975), Larsson (1977), Windisch dan Yong (1989). Korelasi-korelasi yang dikemukakan para ahli tersebut memiliki perbedaan dalam perumusan sehingga sulit menentukan perumusan mana yang akan dipakai, serta ada kalanya setiap korelasi memberikan hasil yang sangat berbeda. Penelitian ini merupakan penehtian di laboratorium dengan melakukan serangkaian pengujian terhadap benda uji untuk menentukan besarnya perbandingan kekuatan geser undrained, Su tanah dengan tegangan overburden efektif dan sifat-sifat tanah yang dapat ditentukan dengan mudah di laboratorium seperti Indeks Plastisitas. Uji yang dilakukan dengan dua jenis pengujian yaitu dengan alat Vane (Vane Shear Test) dan dengan alat uji geser tekanan tak tersekap (Unconfined Compression Test) menunjukkan hasil bahwa Su lebih dominan dipengaruhi oleh tegangan overburden efektifhya dibandingkan pengaruh dari plastisitas tanahnya.

Dari dua bentuk hubungan yang dibuat yaitu dalam persamaan linear tunggal (rasio Su dengan p'0 dalam fungsi Indeks Plastisitas) dan linear ganda, didapatkan bahwa plastisitas tanah justru mengurangi besarnya harga Su. Untuk nilai PI < 120 %, plastisitas tanah masih menunjukkan pengaruh terhadap pengurangan nilai Su, akan tetapi untuk nilai PI > 120 % pengaruh dari plastisitas sangat kecil/tidak ada.

DAFTAR PUSTAKA

Esmay, M.L. and J.E. Dixon. 1986. Environment Control for Agricultural Buildings. AVI                         Publishing Co., Inc. Westport, Connecticut.

Hanan, J.J., W.D. Holley, and K.L. Goldsberry. 1978. Greenhouse Management. Springer-                       Verlag. Berlin, Heidelberg, New York.

Kader, A.A. 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. Publication 3311.                                 University of California. Amerika Serikat.

Rokhani, H. 2009. Pengendalian Lingkungan Dalam Bangunan Pertanian. Departemen                            Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.

USDA Agric. 1976. Handbook No 66. Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist                         and Nursery Stocks. USDA, Amerika Serikat.

DOWNLOAD