4 BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL ANALISIS

Bab 4 Pembahasan

4 BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL ANALISIS 4.1.Pendahuluan Vertical drains berperan penting dalam mempercepat proses konsolidasi area tanah lunak tersebut. Vertical drains merupakan saluran drainase buatan yang berfungsi sebagai saluran tempat tegangan air pori berlebih mengalir. Vertical drains di pasang vertikal di dalam lapisan tanah pada area tanah lunak tersebut, dimana dengan adanya vertical drains maka jarak saluran drainase bagi tegangan air pori berlebih tersebut menjadi lebih pendek karena tegangan air pori berlebih dapat mengalir ke arah horisontal (radial) selain ke arah vertikal, sehingga tegangan air pori berlebih dapat di keluarkan lebih cepat. Vertical drains yang umum di gunakan adalah berupa Sand Drains dan Prefabricated Vertical Drains (PVD). PLAXIS adalah program pemodelan dan postprocessing metode elemen hingga yang mampu melakukan analisa masalah- masalah geoteknik dalam perencanaan sipil.

Program PLAXIS

menyediakan berbagai analisa

teknik tentang

displacement. Ada beberapa permasalahan pada bidang tanah yang dapat dibuat simulasinya pada program plaxis, salah satunya pemodelan preloading yang digabung dengan prefabricated vertical drains. Dan bertujuan untuk mencari nilai penurunannya dan pengaruh penurunan pada permukaan tanah. Metode vertical drain terdiri dari 2 jenis, yaitu sand drain dan prefabricated vertical drain. Pada tugas akhir ini penulis hanya terfokus pada metode IV- 1

http://digilib.mercubuana.ac.id/

Bab 4 Pembahasan

prefabricated vertical drain, produk yang digunakan adalah Alidrain. Alidrain merupakan material prefabrikasi vertikal drain yang terbuat dari bahan polypropylene pada bagian inti dan poliester pada bagian filter. Bagian inti dari material prefabrikasi vertikal drain berfungsi untuk mengalirkan air yang berasal dari kedua sisi bagian filter.

Gambar dibawah ini menyajikan ilustrasi dari pergerakan air tanah pada proses penurunan dengan dan tanpa vertical drain.

Gambar 4.1Gambar perbandingan tanpa prefabricated vertical drain dan menggunakan prefabricated vertical drain 4.2.Pemodelan Tanah Di dalam pengerjaan analisis metode elemen hingga menggunakan program PLAXIS, perlu ditentukan terlebih dahulu model perilaku tegangan-regangan tanah yang akan digunakan. Pemilihan model perilaku tegangan-regangan tanah harus menggambarkan keadaan tanah di lapangan untuk memperoleh hasil analisis yang sesuai. Untuk analisa pada kasus ini akan digunakan model

IV-2


Bab 4 Pembahasan

tanah Mohr Coulomb, Soft Soil, Soft Soil Creep, Hardening Soil. Pada setiap model dilakukan analisis untuk keadaan drained dan undrained. Konstruksi timbunan direncanakan dilakukan secara bertahap dengan mempertimbangkan kecepatan konsolidasi dari tanah lunak sebagai pondasi dari timbunan. Perencanaan konstruksi timbunan ini dicoba-coba hingga mencapai suatu tahapan yang optimum sehingga dicapai waktu pelaksanaan konstruksi yang minimum tetapi menghasilkan daya dukung yang cukup untuk tahapan timbunan berikutnya. Semua data parameter-parameter tiap model tanah diambil dari tugas akhir (Tri Hartini, 2015)

Prefabricated Vertical Drain

FILL

Layer 1 Layer 2

Layer 3

Gambar 4.2Geometri Melintang Rencana Timbunan EL + 8,00 EL +6,00 EL +4,00 EL +2,00 EL 0 ,00

FILL Layer 1 ( Silty clay, Low plasticity, Dark bro wn, Very soft consistency)

EL -3,5 0

Layer 2 ( Silty clay, Low plasticity, Gree nish gray, Very soft consistency) EL -11 ,00

Layer 3 ( Silty clay, High plasticity, Brownish gray, Very soft consistency)

EL - 20,00

Gambar 4.3Soil Material Description IV-3


Bab 4 Pembahasan

4.2.1. Model Mohr Coulomb Model Mohr Coulomb yang ditinjau meliputi tiga lapisan tanah dan empat lapisan tanah timbunan pada statigrafi potongan melintang pada proyek Coal Stockyard at Lubuk Tutung, East Kalimantan. Pada tugas akhir ini penulis menganalisis untuk kondisi drained dan undrained. Parameter-parameter yang digunakan pada analisa ini, digunakan data-data korelasi berdasarkan hasil soil investigation di lapangan. Beriku parameter-parameter tanah untuk kondisi drained dan undrained sebagai berikut : Tabel 4.1Kondisi Undrained Model Mohr Coulomb Model Mohr-Coulomb in Undraine d Conditi on Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model MC MC MC Material model Type Undrained Undrained Undrained Type of behaviour ɤ uns at 14 14 14 Soil unit wight above phreatic level Soil unit wight below phreatic level ɤ sat 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Vertica l permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Young's modulus E 2400 2640 5400 Poisson's ratio v 0.35 0.35 0.35 c 20 22 45 Cohesion Friction angle ø 6 6 6 Dilatancy angle Ψ 0 0 0

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0

Unit kN/m³ kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° °

Tabel 4.2Kondisi Drained Model Mohr Coulomb Model Mohr-Coulomb in Drained Conditi on Parameter Name Layer 1 Layer 2 Model MC MC Material model Type Drained Drained Type of behaviour Soil unit wight above phreatic level ɤ unsat 14 14 ɤ sat 16 16 Soil unit wight below phreatic level Kx 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Vertica l permeability Ky 0.0001 0.0001 E' 2124 2336.4 Young's modulus v 0.33 0.33 Poisson's ratio c' 10 10 Cohesion Friction angle ø' 45 47 Dilatancy angle Ψ 15 17

Layer 3 MC Drained 14 16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 45 17

Fill MC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0

IV-4


Unit kN/ m³ kN/ m³ m/day m/day kN/ m² kN/ m² ° °

Bab 4 Pembahasan

4.2.2. Model Soft Soil Model Soft Soil yang ditinjau meliputi tiga lapisan tanah dan empat lapisan tanah timbunan pada statigrafi potongan melintang pada proyek Coal Stockyard at Lubuk Tutung, East Kalimantan. Pada tugas akhir ini penulis menganalisis untuk kondisi drained dan undrained. Parameter-parameter yang digunakan pada analisa ini, digunakan data-data korelasi berdasarkan hasil soil investigation di lapangan. Beriku parameter-parameter tanah untuk kondisi drained dan undrained sebagai berikut : Tabel 4.3Kondisi Undrained Model Soft Soil Model Soft Soil in Undrained Conditi on Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Material model Model SS SS SS Type Undrained Undrained Undrained Type of behavior ɤ unsat 14 Soil unit wight above phreatic level 14 14 ɤ sat 16 16 16 Soil unit wight below phreatic level Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Vertica l permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Young's modulus E 2400 2640 5400 Poisson's ratio v 0.35 0.35 0.35 c 20 22 45 Cohesion Friction angle ø 6 6 6 Dilatancy angle Ψ 0 0 0 λ* 0.091 0.106 0.127 Modified co mpression index Modified swelling index K* 0.0219 0.0230 0.0275

Fill SS Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 0.000911 0.000219

IV-5


Unit kN/m³ kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° ° -

Bab 4 Pembahasan

Tabel 4.4Kondisi Drained Model Soft Soil Model Soft Soil in Drai ned Condi tion Parameter Name Layer 1 Layer 2 Model SS SS Material model Type of behaviour Type Drained Drained Soil unit wight above phreatic level ɤ uns at 14 14 Soil unit wight below phreatic level ɤ sat 16 16 Kx 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 Vertica l permeability E' 2124 2336.4 Young's modulus v 0.33 0.33 Poisson's ratio Cohesion c' 10 10 Friction angle ø' 45 47 Dilatancy angle Ψ 15 17 λ* 0.091 0.106 Modified co mpression index Modified swelling index K* 0.0219 0.0230

Layer 3 SS Drained 14 16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 45 17 0.127 0.0275

Fill SS Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 0.000911 0.000219

4.2.3. Model Soft Soil Creep Model Soft Soil Creep yang ditinjau meliputi tiga lapisan tanah dan empat lapisan tanah timbunan pada statigrafi potongan melintang pada proyek Coal Stockyard atLubuk Tutung, East Kalimantan. Pada tugas akhir ini penulis menganalisis untuk kondisi drained dan undrained. Parameter-parameter yang digunakan pada analisa ini, digunakan data-data korelasi berdasarkan hasil soil investigation di lapangan. Beriku parameter-parameter tanah untuk kondisi drained dan undrained sebagai berikut :

IV-6


Unit kN/ m³ kN/ m³ m/day m/day kN/ m² kN/ m² ° ° -

Bab 4 Pembahasan

Tabel 4.5Kondisi Undrained Model Soft Soil Creep Model Soft Soil Cree p in Undrai ned Condi tion Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model SCC SCC SCC Material model Type of behavior Type Undrained Undrained Undrained Soil unit wight above phreatic level ɤ unsat 14 14 14 Soil unit wight below phreatic level ɤ sat 16 16 16 Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Horizontal permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Vertica l permeability E 2400 2640 5400 Young's modulus v 0.35 0.35 0.35 Poisson's ratio Cohesion c 20 22 45 Friction angle ø 6 6 6 Dilatancy angle Ψ 0 0 0 λ* 0.0911 0.1056 0.1267 Modified co mpression index Modified swelling index K* 0.0219 0.0230 0.0275 µ* 0.0046 0.0053 0.0063 Modified creep index

Fill SCC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 0.000911 0.000219 4.55E-05


Fill SSC Drained 16 20 1 1 3000 0.3 1 30 0 0.000911 0.000219 4.55E-05


Tabel 4.6Kondisi Drained Model Soft Soil Creep Model Soft Soil Cree p in Draine d Condi tion Parameter Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model SSC SSC SSC Material model Type Drained Drained Drained Type of behavior ɤ unsat 14 14 14 Soil unit wight above phreatic level Soil unit wight below phreatic level ɤ sat 16 16 16 Horizontal permeability Kx 0.0001 0.0001 0.0001 Vertica l permeability Ky 0.0001 0.0001 0.0001 Young's modulus E' 2124 2336.4 4779 Poisson's ratio v 0.33 0.33 0.33 c' 10 10 15 Cohesion Friction angle ø' 45 47 45 Dilatancy angle Ψ 15 17 17 λ* 0.0911 0.1056 0.1267 Modified co mpression index K* 0.0219 0.0230 0.0275 Modified swelling index Modified creep index µ* 0.0046 0.0053 0.0063

4.2.4. Model Hardening Soil Model Hardening Soil yang ditinjau meliputi tiga lapisan tanah dan empat lapisan tanah timbunan pada statigrafi potongan melintang pada proyek Coal Stockyard at Lubuk Tutung, East Kalimantan. Pada tugas akhir ini penulis IV-7


Bab 4 Pembahasan

menganalisis untuk kondisi drained dan undrained. Parameter-parameter yang digunakan pada analisa ini, digunakan data-data korelasi berdasarkan hasil soil investigation di lapangan. Beriku parameter-parameter tanah untuk kondisi drained dan undrained sebagai berikut : Tabel 4.7Kondisi Undrained Model Hardening Soil Model Parameter Material model Type of behaviour Soil unit wight above phreatic level Soil unit wight below phreatic level Horizontal permeability Vertica l permeability Young's modulus Poisson's ratio Cohesion Friction angle Dilatancy angle Secant stiffness in standard drained triaxial tes t

Hardening S oil in Undrained Condition Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model HS HS HS Type Undrained Undrained Undrained

Unit -

ɤ unsat

14

14

14

16

kN/m³

ɤ sat Kx Ky E v c ø Ψ

16 0.0001 0.0001 2400 0.35 20 6 0

16 0.0001 0.0001 2640 0.35 22 6 0

16 0.0001 0.0001 5400 0.35 45 6 0

20 1 1 3000 0.3 1 30 0

kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° °

1200

1320

2700

3000

kN/m²

1200

1320

2700

3000

kN/m²

3600

3960

8100

9000

kN/m²

Tangent stiffnes s for primary oedometer loading Unloading/reloading stiffnes s

Fill HS Drained

E

IV-8


Bab 4 Pembahasan

Tabel 4.8Kondisi Drained Model Hardening Soil Model Parameter Material model Type of behavior Soil unit wight above phreatic level Soil unit wight below phreatic level Horizontal permeability Vertica l permeability Young's modulus Poisson's ratio Cohesion Friction angle Dilatancy angle Secant stiffness in standard drained triaxial tes t

Hardening S oil in Draine d Condition Name Layer 1 Layer 2 Layer 3 Model HS HS HS Type Drained Drained Drained

Unit -

ɤ unsat

14

14

14

16

kN/m³

ɤ sat Kx Ky E' v c' ø' Ψ

16 0.0001 0.0001 2124 0.33 10 30 15

16 0.0001 0.0001 2336.4 0.33 10 30 17

16 0.0001 0.0001 4779 0.33 15 30 17

20 1 1 3000 0.3 1 30 0

kN/m³ m/day m/day kN/m² kN/m² ° °

1200

1320

2700

3000

kN/m²

1200

1320

2700

3000

kN/m²

3600

3960

8100

9000

kN/m²

Tangent stiffnes s for primary oedometer loading Unloading/reloading stiffnes s

Fill HS Drained

E

4.3.Analisa Vertical Drain Pada tugas akhir ini penulis memilih data Bore Hole yang sangat ekstrim untuk mendapatkan hasil yang aman. Lokasi Bore Hole berada disekitar bibir pantai dikarenakan pada lokasi tersebut merupakan daerah yang rendah kekuatannya. Dengan lokasi coal stock yard yang akan dilakukan perbaikan tanah dengan menggunakan metode PVD yang menggunakan parameterparameter tanah pada BH-11-P08; BH-11-P09; BH-11-P05; BH-11-P06. Untuk mengatasi permasalahan pada proyek pembangunan stock yard ini direncanakan penggunaan material vertical drain untuk mempercepat terjadinyaproses konsolidasi. Karena tidak mungkin jika menggunakan proses konsolidasi alami yang akan memakan waktu yang cukup lama, sedangkan IV-9


Bab 4 Pembahasan

pembangunan proyek ini harus dikejar scedule. Prinsip kerja dari material vertical drain ini adalah mempercepat terjadinya proses konsolidasi dengan menyediakan jalur–jalur vertikal untuk mengeluarkan air tanah dari lapisan tanah dasar yang lunak, sehingga air tanah akan terperas keluar dan tanah `dasar akan mengalami penurunan akibat terjadinya proses konsolidasi pada lapisan tanah lunaknya. Rencana batu bara yang akan diletakan pada stcok yard setinggi +15 m dengan γ = 1,1 ton/m3. Dengan demikian untuk proses preloading beban batu bara akan digantikan dengan tanah timbunan Sand dengan γ = 2 ton/m3 setinggi +8 m. Ketebalan lapisan tanah lunak akan menentukan kedalaman vertical drain yang akan dibutuh kan. Penentuan spasi Prefabricated Vertical Drain (PVD) secara umum akan sangat dipengaruhi oleh parameter koefisien konsolidasi, CV sedangkan tebal vertikal lapisan tanah lunak sekaligus jarak terjauh pengaliran air. Hdr tidak lagi berpengaruh terlalu besar dalam desain PVD. Hal ini disebabkan oleh arah pengaliran horisontal saat konsolidasi dengan PVD akan lebih dominan dibandingkan arah pengaliran air secara vertikal. Selain dua parameter tersebut, dasar pertimbangan yang juga digunakan adalah aspek biaya dan kemudahan proses instalasi dari PVD pada lokasi proyek. Dengan petimbangan–pertimbangan ini, ada beberapa langkah yang dilakukan untuk menentukan jarak antara vertical drain : - Penentuan distribusi daerah kedalaman instalasi PVD dengan meninjau tebal lapisan tanah lempung lunak IV-10


Bab 4 Pembahasan

- Penentuan parameter Cv terendah yang akan digunakan pada proses desain - Penentuan parameter koefisien konsolidasi radial, Ch - Penentuan waktu konsolidasi yang dibutuhkan pada tiap

tahapan

penimbunan - Penentuan derajat konsolidasi, Uvr yang diharapkan diakhir proses percepatan penurunan serta rasio perubahan koefisien permeabilitas, kh/ks - Penentuan faktor waktu Tv, derajat konsolidasi vertikal Uv, derajat konsolidasi horisontal

Ur, faktor waktu

Tr, dan nilai derajat

konsolidasi horizontal Ur. - Penentuan dimensi PVD yang digunakan, untuk menentukan diameter silinder ekuivalen drainase, dw dan rasio s = ds/dw – ¾

4.4.Metode Pelaksanaan 4.4.1. Metode Preloading Pada metode ini akan direncanakan lamanya konsolidasi dan besarnya konsolidasi sehingga diperoleh elevasi timbunan akhir yang diinginkan. Kemiringan lereng timbunan yang digunakan adalah 1 : 2. Pembebanan dilakukan atas 4 tahap, sebagai berikut :

IV-11


Bab 4 Pembahasan

1.

Tahap Pertama

:

tanah ditimbun setinggi 2

m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi. 2.

Tahap Kedua

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi. 3.

Tahap Ketiga

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi. 4. Tahap Keempat

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan tekanan air hingga pori mencapai 1 KN/m2. Sehingga lama waktu untuk melakukan konstruksi penimbunan preloading adalah 181 hari.

4.4.2. Metode Kombinasi Preloading dengan Vertical Drains •

Pada metode kombinasi preloading dengan vertical drains, proses tahapan konstruksi sama dengan metode preloading saja. Perbedaannya adalah pada metode ini proses konsolidasi dipercepat dengan menggunakan Prefabricated Vertical drain (PVD), yaitu tiang pasir atau bahan lain dengan koefisien permeabilitas yang besar dimana tiang ini ditanamkan ke dalam tanah lunak untuk memberikan jalan yang lebih singkat bagi air pori untuk terdispersi. PVD yang digunakan adalah Alidrain HB 6. Alidrain merupakan material vertical drain yang terbuat dari bahan polypropylene

IV-12


Bab 4 Pembahasan

pada bagian inti dan poliester pada bagian filter. Bagian inti dari material prefabricated vertical drain berfungsi untuk mengalirkan air yang berasal dari kedua sisi bagian filter. Untuk material dengan lebar PVD 100 mm sudah banyak yang menggunakannya, sehingga penulis mengambil material Alidrain HB 6 dengan Tebal PVD : 5 mm dan lebar PVD : 100. Tabel 4.9 Spesifikasi material Alidrain HB 6 Properties 1. Drain Composition 1.1. Discharge Capacity Straight (240 kPa) Kinked (240 kPa) 1.2. Tensile Properties (Full width test) Tensile Strength Elongation at Break Elongation at 1 kN 1.3. Tensile Properties (Full width test) Nominal Width Nominal Thickness Roll Length 2. Core (Full width test) Tensile Strength Elongation at Break 3. Filter 3.1. Strength Tensile Strength (MD) Elongation at Break (MD) Grab Strength (MD) Trapezoidal Resistance Properties Puncture Resistance 3.2. Opening Size A.O.S 3.3. Permittivity Water Permittivity Coefficient of Permeability 4. Dimension Roll Length

Unit

HB 6

m3/sec m3/sec

60,0 x 10-6 60,0 x 10-6

N % %

2500 20 <5

mm mm m

100 ± 5 3,5 250

N %

1200 > 10

kN/m % N N Unit N

6 > 15 > 280 > 40 HB 6 > 80

µm

< 90

s -1 m/s

0,75 1,8 x 10-4

m

250 IV-13


Bab 4 Pembahasan

•

Jarak atau spasi PVD : 1 m

•

Tebal PVD : 5 mm dan lebar PVD : 100

•

Koefisien permeabilitas PVD : 0,00018 m/detik = 15,55 m/hari

•

Tebal mandrel : 12 cm

•

Lebar mandrel : 6 cm

Vertical drains dipasang sampai kedalaman 15 m dibawah permukaan tanah dan diambil konfigurasi segiempat untuk pemasangan vertical drains. Analisa perhitungan konsolidasi dengan PVD pada umumnya dilakukan dalam arah radial. Sedangkan pada kasus konstruksi timbunan ini, analisis yang dilakukan adalah pada arah plane strain. Oleh karena itu koefisien permeabilitas dalam arah radial perlu dikonversi terlebih dahulu sebelum dapat digunakan pada bidang plane strain. Konversi koefisien permeabilitas dilakukan dengan menggunakan program PLAXIS. Dalam model ini parameter permeabilitasnya adalah sebagai berikut : 1. kh = kh(axi) = 0,0001 m/hari 2. nilai k s diambil sama dengan ks = ky = 0,0001 m/hari 3. nilai ky (koefisien permeabilitas dalam arah vertikal) = 0,0001 m/hari Perhitungan dimensi model PVD dalam bidang axisimetri adalah sebagai berikut : kax

=

0,0001 m/hari

ks

=

0,0001 m/hari

rw

=

(

)

=

( ,

,

)

= 0,0334 m IV-14


Bab 4 Pembahasan

re

=

0,565S = 0,565 x 1 = 0,565 m (untuk pemasangan vertical drains

berbentuk bujursangkar) dm

=

diameter ekivalen mandrel

=

= 95,75 mm = 0,09575 ≈ 0,096 m

=

rs

=

n

=

=

s

=

=

2,5 x jari-jari mandrel = 2,5 x ,

,

= 0,12 m

= 16,92

,

,

= 3,59

,

Sehingga : kpl

=

, ,

, ,

= 0,252 kax = 0,0000252 m/hari

,

Pembebanan pada metode yang menggunakan kombinasi antara metode preloading dengan vertical drain dilakukan atas 4 tahap, sebagai berikut : 1. Tahap Pertama

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi. 2. Tahap Kedua

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi.

IV-15


Bab 4 Pembahasan

3. Tahap Ketiga

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan di diamkan selama 30 hari untuk terkonsolidasi. 4. Tahap Keempat

:


m dengan

menggunakan material pasir dengan lama waktu konstruksi selama 7 hari dan tekanan air hingga pori mencapai 1 KN/m2.

4.5.Analisa dengan Program Plaxis 4.5.1. Input Plaxis (Plaxis Input) 1. Geometri dan Satuan Geometri dasar dari terdiri tiga buah lapisan dan empat buah lapisan timbunan seperti ditunjukan pada gambar 4.2dapat digambarkan dengan garis geometri dengan batas penggambaran pada input general settings serta satuan panjang, gaya dan waktu yang akan digunakan tertera pada gambar4.4sebagai berikut :

Gambar 4.4Input General Settings

IV-16


Bab 4 Pembahasan

2. Kondisi batas (Standart Fixities) Setelah geometri terbentuk lengkap, aktifkan kondisi batas / standart fixities

yang terletak pada bagian tengan toolbar kedua. Pada

prinsipnya seluruh batas harus mempunyai sebuah batas tiap arah. Jika suatu model tidak diberi kondisi batas maka kondisi alamiah akan terjadi dimana gaya yang ditentukan sama dengan nol dan terjadi kondisi bebas bergerak. 3. Pengaturan Material (Material Sets) Pada material sets

ini akan dibuat pemodelan material tanah, pada

pemodelan perilaku tanah mencakup input sifat-sifat material tanah yang terdapat pada program plaxis yang meliputi Mohr Coulomb, Soft Soil, Soft Soil Creep, Hardening Soil. Masing- masing model tanah ditinjau dalam keadaan undrained untuk mengetahui penurunan jangka pendek dan dalam keadaan drained untuk mengetahui penurunan jangka panjang. Input material properties masing- masing model tanah dilakukan pada set material properties dan pilih soil and interfaces pada set type project database kemudian pilih new untuk membuat suatu model tanah.

IV-17


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.5Input Nilai Material Properties

4. Pembuatan Vertical Drains pada Plaxis Untuk membuat vertical drains digunakan elemen drain

yaitu

elemen yang digunakan untuk menentukan garis-garis dalam model geometri dimana tekanan air pori (berlebih) diatur agar bernilai nol.

Prefabricated Vertical Drains

Gambar 4.6Vertical Drains Yang Sudah Terpasang Pada Layer Tanah

IV-18


Bab 4 Pembahasan

5. Penyusunan Jaringan Element (Generated Mesh) Setelah model geometri telah didefisinikan secara lengkap dan sifat material telah diaplikasikan keseluruh objek klaster maka geometri harus dibagi-bagi menjadi elemen-elemen untuk melakukan perhitungan elemen hingga. Komposisi dari elemen-elemen ini disebut sebagai jaringan elemen hinga. Jaring elemen yang digunakan adalah segitiga dengan 15 titik nodal.

Gambar 4.7Hasil Penyusunan Jaringan Elemen Hingga (Generated Mesh) Pada Model Geometri 4.5.2. Perhitungan (Calculation) 1. Kondisi Awal (Initial Condition) Setelah model geometri terbentuk dan jaringan elemen hingga telah selesai disusun maka kondisi tegangan awal dan konfigurasi awal harus

IV-19


Bab 4 Pembahasan

ditentukan terlebih dahulu. Dalam kondisi awal tetapkan berat isi air sebesar 10 kN/m3 .Pada kondisi awal ini memiliki 2 mode, yaitu : •

Mode 1 untuk pembangkitan tekanan air awal ( water condition mode). Pada mode ini menentukan elevasi muka air tanah, batas konsolidasi, dan pergitungan tekanan air.

Gambar 4.8Letak Muka Air Tanah Pada Model Geometri

Gambar 4.9Tegangan Air Pori Pada Kondisi Awal IV-20


Bab 4 Pembahasan

•

Mode 2 untuk menetapkan konfigurasi tekanan efektif awal (geometry configuration mode). Perhitungan tegangan awal digunakan untuk menghitung tegangan efektif awal dengan prosedur Ko. Tegangan awal pada massa tanah dipengaruhi oleh berat material tanah. Kondisi tegangan ini umumnya dinyatakan dengan tegangan vertikal efektif awal.

Gambar 4.10Kondisi Awal Geometri

2. Tahapan Konstruksi Konstruksi timbunan terdiri dari empat tahap, masing- masing model membutuhkan waktu tertentu untuk mendapatkan hasil maksimal. Setelah tahap konstruksi, maka diilanjutkan dengan tahap konsolidasi dengan waktu tertentu agar tekanan air pori berlebih dapat berdisipasi. Analisa konsolidasi akan mengikutsertakan dimensi waktu kedalam perhitungan. Untuk melakukan analisa konsolidasi secara benar maka kita harus memberikan waktu yang

IV-21


Bab 4 Pembahasan

optimal

untuk

melakukan

perhitungan.

Langkah-langkah

perhitungan

dijelaskan sebagai berikut : 1. Tahap perhitungan pertama (phase 1) adalah analisa konsolidasi, tahapan konstruksi. Dalam lembar-tab umum pilih konsolidasi dari kotak jenis perhitungan. Dalam lembar-tab parameter, masukan interval waktu untuk tahap konstruksi dan mengaktifkan bagian pertama dari timbunan dalam jendela konfigursi.

Gambar 4.11Pengaktifan Bagian Pertama Timbunan 2. Tahap perhitungan kedua (phase 2) juga merupakan analisis konsolidasi, tahapan konstruksi. Namun pada tahapan ini tidak ada perubahan dalam geometri karna hanya diperlukan analisa konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. 3. Tahap perhitungan ketiga (phase 3) adalah analisa konsolidasi, tahapan konstruksi. Dalam lembar-tab umum pilih konsolidasi dari kotak jenis perhitungan. Dalam lembar-tab parameter, masukan interval waktu untuk

IV-22


Bab 4 Pembahasan

tahap konstruksi dan mengaktifkan bagian kedua dari timbunan dalam jendela konfigursi.

Gambar 4.12Pengaktifan Bagian Kedua Timbunan 4. Tahap perhitungan keempat (phase 4) juga merupakan analisis konsolidasi, tahapan konstruksi. Namun pada tahapan ini tidak ada perubahan dalam geometri karna hanya diperlukan analisa konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. 5. Tahap perhitungan kelima (phase 5) adalah analisa konsolidasi, tahapan konstruksi. Dalam lembar-tab umum pilih konsolidasi dari kotak jenis perhitungan. Dalam lembar-tab parameter, masukan interval waktu untuk tahap konstruksi dan mengaktifkan bagian ketiga dari timbunan dalam jendela konfigursi.

IV-23


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.13Pengaktifan Bagian Ketiga Timbunan 6. Tahap perhitungan keenam (phase 6) juga merupakan analisis konsolidasi, tahapan konstruksi. Namun pada tahapan ini tidak ada perubahan dalam geometri karna hanya diperlukan analisa konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. 7. Tahap perhitungan ketujuh (phase 7) adalah analisa konsolidasi, tahapan konstruksi. Dalam lembar-tab umum pilih konsolidasi dari kotak jenis perhitungan. Dalam lembar-tab parameter, masukan interval waktu untuk tahap konstruksi dan mengaktifkan bagian keempat dari timbunan dalam jendela konfigursi.

IV-24


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.14Pengaktifan Bagian Keempat Timbunan 8. Tahap perhitungan kedelapan (phase 8) adalah analisa konsolidasi hingga mencapai tekanan air pori minimum. Dalam lembar-tab parameter, pilih tekanan air pori minimum dari kotak memasukan beban dam masukan nilai 1 kN/m3 untuk tekanan air pori minimum.

Gambar 4.15Lembar Kerja Pada Tahap Calculations IV-25


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.16Proses Perhitungan

Gambar 4.17Tahap Perhitungan Selesai (Checklist Pada Tiap Phase)

IV-26


Bab 4 Pembahasan

Tabel 4.10Penentuan hari pada tiap model di setiap tahapan perhitungan:

Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5 Phase 6 Phase 7 Phase 8

MC Undained Drained 7 hari 7 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari -

SS Undained 7 hari 30 hari 7 hari 30 hari 7 hari 30 hari 7 hari -

SSC HS Drained Undained Drained Undained Drained 5 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 10 hari 30 hari 30 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 30 hari 30 hari 30 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 30 hari 30 hari 30 hari 30 hari 30 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari 7 hari -

4.5.3. Keluaran Plaxis (Plaxis Output) Pada tahapan ini akan mengeluarkan hasil analisa penurunan (settlement). Setelah perhitungan selesai, sebagai hasil dari perhitungan tahap pertama hingga terakhir akan terjadi penurunan dari permukaan tanah.

Gambar 4.18Deformed Mesh

IV-27


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.19Total Displacement

Gambar 4.20Keadaan Minimum Pore Pressure

IV-28


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.21Jalur Keruntuhan Pada Timbunan

IV-29


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.22Calcutation Information Hasil analisa penurunan (settlement) dan lama waktu konsolidasi untuk mencapai penurunan maksimal dipermukaan tanah tanpa perkuatan dan akibat preloading dengan vertical drains sebagai berikut :

IV-30


Bab 4 Pembahasan

1. Perbandingan Tiap Model Tanah Dengan Jarak Pvd 1m Dan Kedalaman 15 m Berikut ini merupakan hasil dari tiap model tanah dengan jarak antara PVD 1 m dan kedalaman 15 m untuk keadaan drained dan undrained. Tabel 4.11Waktu dan penurunan permukaan tanah dasar timbunan (titik A) tanpa perkuatan (non PVD) untuk mencapai kondisi tegangan air (pore pressure) sebesar 1 kN/m2

Penurunan (m)

Waktu (hari)

Waktu (tahun)

Drained

3.738

59032

161,73

Undrained

3.738

59032

161,73

Tabel 4.12Waktu dan penurunan permukaan tanah dasar timbunan (titik A) dalam kondisi Drained dengan PVD untuk mencapai kondisi tegangan air (pore pressure) sebesar 1 kN/m2 Model Tanah

Penurunan (m)

Waktu (hari)

Waktu (tahun)

Mohr Coulomb

0.523

3572

9,78

Soft Soil

2.628

13413

36,74

Soft Soil Creep

3.394

54580

149,53

Hardening Soil

1.405

8453

23,16

IV-31


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.23Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Non PVD Drained

Gambar 4.24Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Mohr Coulomb Drained

Gambar 4.25Perbandingan Waktu Dan Hari UntukSoft Soil Drained

IV-32


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.26Perbandingan Waktu Dan Hari UntukSoft Soil Creep Drained

Gambar 4.27Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Hardening Soil Drained

IV-33


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.28Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Drained

Tabel 4.13Waktu dan penurunan permukaan tanah dasar timbunan (titik A)dalam kondisi Undrained dengan PVD untuk mencapai kondisi tegangan air (pore pressure) sebesar 1 kN/m2 Model Tanah

Penurunan (m)

Waktu (hari)

Waktu (tahun)

Mohr Coulomb

0.08716

118

0,32

Soft Soil

2,628

13413

36,74

Soft Soil Creep

3.127

45903

125,76

Hardening Soil

1.405

8453

23,15

IV-34


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.29Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Non PVD Undrained

Gambar 4.30Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Mohr CoulombUndrained

Gambar 4.31Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Soft SoilUndrained

IV-35


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.32Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Soft Soil CreepUndrained

Gambar 4.33Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Hardening SoilUndrained

IV-36


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.34. Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Undrained Dapat dilihat bahwa perbedaan penurunan konsolidasi tiap model tanah cukup jauh. Perbandingan yang digunakan untuk mengambil model tanah mana yang cocok untuk digunakan dalam studi kasus konsolidasi adalah dengan membandingkan hasil analisis program plaxis dengan hitungan manual. Dapat disimpulkan bahwa model tanah soft soil adalah model tanah yang tepat untuk digunakan, hasil penurunan soft soil mendekati hasil penurunan manual. Penurunan soft soil sebesar 2,628 dan perhitungan manual sebesar 2,782.

IV-37


Bab 4 Pembahasan

2. Perbandingan Jarak Spasi Antara PVD Dengan Kedalaman 15 m. Berikut ini merupakan hasil dari tiap jarak spasi anta PVD dengan kedalaman 15 m. Tabel 4.14 Waktu dan penurunan permukaan tanah dasar timbunan (titik A)untuk mencapai kondisi tegangan air (pore pressure) sebesar 1 kN/m2 Jarak Spasi PVD (m)

Penurunan (m)

Waktu (hari)

Waktu (tahun)

1

2.628

13413

36,74

2

2.580

13645

37,38

3

2.383

13104

35,90

Gambar 4.35Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Jarak Antara PVD 1m

Gambar 4.36Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Jarak Antara PVD 2m IV-38


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.37Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Jarak Antara PVD 3m

Gambar 4.38Perbandingan Jarak dan Spasi Antar PVD

IV-39


Bab 4 Pembahasan

Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa jarak antar PVD berpengaruh pada cepatnya waktu konsolidasi dan besarnya konsolidasi. Semakin sempit jarak antar PVD maka akan semakin cepat terjadinya konsolidasi. Adapun jarak minimal spasi antar PVD adalah 0,8 m. 3. Perbandingan Kedalaman PVD Dengan Jarak 2 m Berikut ini merupakan hasil dari tiap kedalaman PVD dengan jarak antar PVD 2 m. Tabel 4.15 Waktu dan penurunan permukaan tanah dasar timbunan (titik A)untuk mencapai kondisi tegangan air (pore pressure) sebesar 1 kN/m2 Kedalaman PVD (m)

Penurunan (m)

Waktu (hari)

Waktu (tahun)

10

2.680

15200

41,64

20

2.580

13654

37,40

30

2.549

13014

35,65

Gambar 4.39Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Kedalaman PVD 10m

IV-40


Bab 4 Pembahasan


.


IV-41


Bab 4 Pembahasan

Gambar 4.42Perbandingan Waktu Dan Hari Untuk Kedalaman PVD Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa kedalaman pemasangan PVD berpengaruh pada cepatnya waktu konsolidasi. Untuk kedalaman PVD 10 m tidak dapat digunakan, karena pada kedalaman PVD 10 m belum mencapai penurunan konsolidasi maksimal. Minimal kedalaman pemasangan PVD untuk studi kasus ini adalam 15 m. Kedalaman layer tanah pun berpengaruh pada penentuan pengambilan kedalaman PVD. Untuk memulai pembangunan terminal batu bara tidak perlu ditunggu hingga keadaan mencapai minimum porepressure, tetapi kita dapat melihat dari grafik diatas untuk waktu kisaran 500 hari kita sudah bisa melaksanakan proyeknya. Dan setelah 500 hari, penurunan yang terjadi tidak signifikan bahkan sangat kecil penurunan yang terjadi.

IV-42


Bab 4 Pembahasan

4.6.Hasil Analisis Penurunan (Settlement) Dengan Metode Manual Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu dimensi pertama-tama diperkenalkan oleh Terzaghi, dan menghasilkan grafik yang menunjukkan hubungan antara pemampatan dan waktu. Pada penurunan konsolidasi terbagi menjadi 2 jenis konsolidasi, yaitu :

•

Normally Consolidated Normal kondolidasi dengan syarat P0 = Pc

•

Overconsolidated Overconsolidated 1 dengan syarat P0 + ∆ < Pc

Overconsolidated 2 dengan syarat P0 Pc < P0 + ∆

Tabel 4.16Perhitungan manual konsolidasi

layer 1 2 3

jenis tanah Clay Clay Clay

Kedalaman 0-3,50 3,50-11,00 11,00-20,00

LL 88 60 58

Cc Cr e0 Cv (m2 /menit) 0.718 0.0679 2.061 1.54321E-06 0.73 0.073 1.764 1.83256E-06 0.56 0.0378 1.4 1.44676E-06 Rata-rata 1,60751E-06

Ch (m2/menit) 2.31481E-06 2.74884E-06 2.17014E-06 2,41127E-06

IV-43


Bab 4 Pembahasan

(kN/m3)

(kN/m3)

P0 (kPa)

∆P (kPa)

P0 + ∆ P

Pc (kPa)

Kondisi

S (m)

14

16

24.5

160

184.5

60

OC clay II

0.431

14

16

101.5

160

261.5

80

OC clay II

0.998

14

16

217

160

377

80

OC clay II

1.352

Total

2.782

Lamanya waktu konsolidasi pada kondisi alamiah dapat dihitung dengan persamaan

=

0,848 20 1,607 10

t = 211009536 menit t = 146534 hari t = 407 tahun

IV-44


4 BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL ANALISIS

Recommend Documents