PERENCANAAN DRAINASE VERTIKAL (VERTICAL DRAIN) UNTUK MEMPERCEPAT WAKTU KONSOLIDASI PADA PEMBANGUNAN PLTU IPP KALTIM 3 (2 X 100 MW) Daru Nurisma Pramukti, Runi Asmaranto, Andre Primantyo Hendrawan Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jl. MT. Haryono No. 167 Malang – 65145 Jawa Timur – Indonesia Telp/Fax. 0341-562454 Email :
[email protected] ABSTRAK Untuk menjamin kebutuhan listrik di Kalimantan, PLN membangun sebuah pembangkit listrik IPP Kaltim 3 (2 x 100 MW). Namun diketahui bahwa kondisi tanah pada area tersebut adalah tanah lunak, sehingga proses konsolidasi harus diatasi dengan seksama. Penggunaan metode prapembebanan dan drainase vertikal adalah salah satu alternatif perbaikan tanah untuk solusi permasalahan tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah mendesain pola PVD yang sesuai dengan waktu konsolidasi yang diharapkan. Selain itu, di penelitian ini, hasil dari proses konsolidasi akan dihitung dengan analitis dan Plaxis 8.2 2D. Menurut hasil perhitungan, didapatkan bahwa besarnya penurunan dan waktu penurunan untuk masing-masing bore hole dengan perhitungan analitis dan Plaxis 8.2 2D adalah mendekati sama. Perbedaan perhitungan antara analitis dan Plaxis 8.2 2D secara rata-rata sebesar 4,614 % untuk penurunan konsolidasi, dan 5,225 % untuk waktu konsolidasi. Hasil perhitungan juga menunjukkan jarak dari pemasangan PVD sesuai dengan waktu konsolidasi yang di inginkan, dan akhirnya dapat dihitung biaya material timbunan dan PVD. Kata kunci : Penurunan konsolidasi, metode prapembebanan, drainase vertikal, Plaxis 8.2 2D ABSTRACT To ensure the availability of electricity demand in Kalimantan, PLN built a power plant IPP Kaltim 3 (2 x 100 MW). It has been found, however, that the soil condition at the area was very soft, so the consolidation process must e solved accurately.. The use of preloading method and vertical drain is one of the selected alternative soil improvement to solve these problems. The aim of this study is to design the pattern of PVD which correlated with the expected of time of conslidation. In addition, in this study, the result of consolidation process will be calculated by using analytical and Plaxis 8.2 2D.. From the results, it can be obtained that the magnitude of consolidation and time of consolidation for each bore hole which calculated from analytical and Plaxis 8.2 2D were almost similar. Calculation difference between analytical and plaxis 8.2 2D in average of 4,614 % for consolidated settlement, and 5,225 % from time of consolidation. The result also showed the distance of PVD installation for the desired consolidation time, and finally the cost of embankment and PVD materials can be calculated. Key word : consolidation settlement, preloading method, vertical drain, Plaxis 8.2 2D
1.
PENDAHULUAN Dalam rangka mendukung peranan pembangunan nasional dan daerah, khususnya dalam sektor industri, maka permintaan energi listrik terus meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan di atas, PLN diantaranya bermaksud membangun PLTU IPP (Independent Power Producer) Kaltim 3 sebesar (2 x 100 MW). Pembangunan dilakukan di atas tanah yang strukturnya terbentuk oleh pasang surut dengan kondisi tanah
lunak, sehingga berpotensi mengalami penurunan akibat konsolidasi. Untuk penanganan permasalahan diatas, diperlukan pengetahuan tentang perbaikan tanah. Salah satu metode yang sering digunakan pada saat sekarang ini adalah perbaikan tanah dengan beban awal (preloading) yang dikombinasikan dengan drainase vertikal yang terbuat dari serat sintetis. Maksud dari penelitian ini adalah memberikan alternatif perencanaan perbaikan tanah dengan cara
pembebanan awal (preloading) ataupun dengan pemakaian drainase vertikal (vertical drain) serta memberikan gambaran mengenai software Plaxis 8.2 2D. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui besar penurunan serta lama penurunan akibat adanya metode perbaikan tanah lunak diatas, serta dapat membandingkan hasil perhitungan secara analitis dengan software dan mengetahui besarnya biaya bahan pekerjaan. 2. LANDASAN TEORI 2.1 Konsolidasi Tanah Konsolidasi tanah adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Proses tersebut berlangsung terus sampai kelebihan tegangan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total telah benar-benar hilang. (Craig, 1994:213). Pada umumnya, tahapan konsolidasi dapat ditunjukkan oleh grafik hubungan antara pemampatan dan waktu. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa ada tiga tahapan yang berbeda yang dapat dijalankan : Tahap I : Pemampatan awal (initial compression), yang pada umumnya terjadi disebabkan oleh pembebanan awal (preloading). Tahap II : Konsolidasi primer (primary consolidation), yaitu periode selama tegangan air pori secara lambat laun dipindahkan ke dalam tegangan efektif, sebagai akibat dari keluarnya air dari pori-pori tanah. Tahap III : Konsolidasi sekunder (secondary consolidation), yaitu terjadi setelah tegangan air pori hilang seluruhnya. Pemampatan yang terjadi adalah disebabkan oleh penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah setelah konsolidasi primer.
Gambar. 1. Hubungan waktupemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan Sumber : Das, B.M, 1994 : 184 2.2 Penurunan Tanah (Settlement) Penambahan beban vertikal di atas permukaan tanah akan menyebabkan penurunan (settlement). Besarnya penurunan yang terjadi pada lapisan tanah yang diakibatkan adanya beban, adalah merupakan penjumlahan dari tiga komponen penurunan yaitu : St = Si + Sc + Ss (1) dengan : St = penurunan total (m) Si = penurunan segera (m) Sc = penurunan akibat konsolidasi primer (m) Ss = penurunan akibat konsolidasi sekunder (m) Namun, dalam penelitian ini untuk nilai Ss tidak dihitung karena dianggap nilainya relatif kecil. Sehingga dapat diabaikan. 2.2.1 Penurunan Segera (Si) Untuk menghitung penurunan segera, persamaannya diturunkan dengan menggunakan prinsip dasar teori elastis atau formula dari BIAREZ : Si = q . Σi dengan : Si = penurunan segera (m)
(2)
hi = kedalaman tanah lapisan i (m) E’= modulus elastis Oedometrik di lapisan i (t/m2) 2.2.2 Penurunan Akibat Konsolidasi Primer (Sc) Untuk tanah yang terkonsolidasi normal (normally consolidated), besarnya penurunan dihitung dengan persamaan : Sc =
.
. log
(3)
Sedangkan tanah yang terkonsolidasi berlebih (over consolidated), besarnya penurunan dihitung dengan persamaan : Bila σ’o + ∆σ ≤ σ’c, maka : Sc =
.
. log 1 +
∆
(4)
Bila σ’o + ∆σ > σ’c, maka : ∆ Sc= . . log + . . log (5) dengan : h = tebal lapisan lempung (m) eo = angka pori awal (Initial Void Ratio) Cc = Compression Index Cs = Swelling Index ∆σ= besarnya tegangan dimuka tanah (Surcharge) (t/m2) σ'o= tegangan overburden efektif (t/m2) σ’c= tegangan prakonsolidasi efektif (t/m2) 2.3 Kecepatan Waktu Penurunan Untuk mengetahui kecepatan penurunan konsolidasi didapat dari penurunan matematis yang diperkenalkan oleh Terzaghi (1925) dengan asumsi-asumsi tetap berpegang kepada teori konsolidasi satu dimensi. Tv (time factor) =
.
(6)
dengan : Tv = faktor waktu Cv = koefisien konsolidasi t = waktu h = tebal lapisan tanah (m) 2.4 Perbaikan Tanah Lunak Lapisan tanah lunak pada umumnya adalah lempung (clay) atau lanau (silt), kendala yang dihadapi ketika
merencanakan suatu bangunan pada kondisi tanah tersebut adalah daya dukung (bearing capacity) dan penurunan (settlement). 2.4.1 Perbaikan Tanah dengan Pembebanan Awal (Preloading) Metode pembebanan awal (preloading) adalah metode penimbunan beban yang besarnya sama dengan besar beban konstruksi yang akan dilaksanakan. Ada pula yang menentukan tinggi timbunan sesuai dengan nilai penurunan, agar tanah timbunan tidak dibuang sia-sia dan dapat dijadikan suatu pondasi dari suatu konstruksi. 2.4.2 Drainase Vertikal (Vertical Drain) Pada perbaikan tanah dengan metode pembebanan awal, masalah yang timbul adalah lamanya proses waktu penurunan. Hal ini sering terjadi pada lapisan tanah yang cukup dalam dan mempunyai permeabilitas rendah. Untuk mengatasi cara yang digunakan adalah membuat saluran vertikal yang mempunyai permeabilitas tinggi, sehingga memberi fasilitas kepada air pori untuk mengalir melalui lintasanlintasan yang berarah radial pada saluran vertikal tadi. Saluran vertikal ini disebut drainase vertikal (vertical drain). 2.4.2.1 Drainase Vertikal Pracetak (Prefabricated Vertical Drain, PVD) Secara umum prefabricated vertical drain merupakan bahan sistetis cetakan untuk drainase. Bahan tersebut dibagi atas dua komponen, yaitu geotextile filter fabric atau serat penyaring geotekstil yang akan mempermudah aliran air masuk ke dalam rongga-rongga tanah dan juga plastic drain core atau plastik inti drainase yang berlaku sebagai pengumpul dan penyalur air. Prefabricated vertical drain umumnya terbuat dari polypropylene, polystyrene, dan polyester yang digunakan untuk
ketahanan dari bahan-bahan penyusun tanah agar tetap stabil atau normal. MembraDrain adalah sebuah bahan drainase vertikal yang dikembangkan oleh Cofra untuk mempercepat proses konsolidasi pada tanah lunak. Inti yang fleksibel terbuat dari bahan polypropylene bermutu tinggi, dimana kedua sisinya memiliki bentuk beralur sepanjang bahan ini, sehingga air dapat mengalir melalui inti tanpa terhalang. Inti ini terbungkus oleh bahan filter yang kuat dan tahan lama yang terbuat dari bahan polypropylene (non – woven), yang dikombinasikan permeabilitas tinggi dengan karakteristik filtrasi yang besar. 2.5 Teori Drainase Vertikal Dalam suatu koordinat silinder tiga dimensi, bentuk persamaan konsolidasi dengan perbedaan sifat tanah dalam arah horizontal dan vertikal sekaligus, adalah : = + + (7) dengan : u = kelebihan tekanan air pori t = waktu konsolidasi r = koordinat silinder radial z = koordinat silinder aksial Ch = koefisien konsolidasi horizontal Cv = koefisien konsolidasi vertikal waktu konsolidasi dinyatakan oleh persamaan : t =
( ) ln
yaitu pola segitiga dan pola bujur sangkar.
Gambar. 2. Pola pemasangan drainase vertikal Sumber : Craig, R.F, 1994 : 254 R dari drainase vertikal yang berbentuk pola segitiga adalah : D = 1,05 . S (10) Sedangkan R untuk pola bujur sangkar : D = 1,13 . S (11) 2.6
Penggunaan Plaxis 8.2 2D Untuk Analisis Penurunan Plaxis 8.2 2D adalah program elemen hingga untuk aplikasi geoteknik dimana digunakan model-model tanah untuk melakukan simulasi terhadap perilaku dari tanah. Tampilan pengaturan awal pada software Plaxis 8.2 2D disajikan pada gambar. 3.
(8)
Derajat konsolidasi arah radial rata-rata : Uv = 1 - e{-8 Th / F(n)} (9) dengan, t = waktu yang dibutuhkan untuk mencapai Uh D = diameter silinder pengaruh drainase vertikal 2.5.1 Diameter Pengaruh Drainase Vertikal Pemasangan drainase vertikal yang biasa digunakan ada dua macam
Gambar. 3. Pengaturan global-lembartab proyek Simulasi permasalahan geoteknik dengan menggunakan metode elemen hingga sendiri telah secara implisit melibatkan kesalahan pemodelan dan kesalahan numerik yang tidak dapat dihindari. Plaxis 8 dimaksudkan sebagai suatu alat bantu analisis untuk digunakan oleh ahli geoteknik yang tidak harus menguasai metode numerik.
3.
METODOLOGI PENELITIAN Langkah-langkah studi disusun secara sistematis sehingga mempermudah dalam penyelesaian analisa ini. Langkah-langkah studi yang dilakukan, disajikan dalam bentuk flowchart pada gambar. 4. sebagai berikut.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Menghitung tegangan efektif overburden (σ’o) dari setiap lapisan tanah. Menetukan nilai pengaruh akibat pembebanan dari grafik OSTERBERG. Hitung penambahan tegangan (∆σ) sesuai dengan tinggi timbunan rencana (Hr). Menentukan nilai OCR (over consolidated ratio) pada setiap lapisan tanah. Menghitung penurunan primer dan penurunan segera pada setiap lapisan tanah, kemudian menjumlahkannya guna mendapatkan penurunan totalnya. Hitung waktu konsolidasi akibat penurunan primer.
Gambar. 4. Tahapan Penelitian 3.1 Perhitungan Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) Perhitungan penurunan akibat pembebanan awal secara berurutan sebagai berikut : - Perhitungan penurunan dilakukan pada 4 titik bore hole, yaitu BH – 2, BH – 3, BH – 4, dan BH – 5. - Tinggi timbunan rencana yang dipertahankan (H) adalah +4,70 dari permukaan tanah (+0,00), sesuai dengan nilai HWL+tinggi jagaan pada lokasi studi. - Dalam perhitungan tinggi timbunan rencana adalah 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, dan 15 m. Langkah-langkah perhitungan penurunan adalah sebagai berikut :
Gambar. 5. Perhitungan besar penurunan dan besar waktu penurunan dengan software Plaxis 8.2 2D
3.2 Perhitungan Penurunan dengan Pembebanan Awal (Preloading) dan Kombinasi Drainase Vertikal (PVD) Dari perhitungan pembebanan awal didapatkan nilai tinggi timbunan efektif yaitu besarnya nilai penurunan sama dengan tinggi timbunan rencana dikurangi tinggi timbunan yang dipertahankan (Hr – H = Sc). Dari nilai penurunan tersebut didapatkan waktu penurunan. Apabila diharapkan penyelesaian waktu penurunan lebih cepat, maka dapat digunakan kombinasi dari pembebanan awal dan drainase vertikal. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : 1. Menentukan terlebih dahulu waktu akhir selesainya penurunan konsolidasi dengan variasi antara 2,
Gambar. 6. Perhitungan jarak pemasangan PVD
2.
3. 4.
5. 6.
7.
4, 6, 8, dan 12 bulan. Variasi waktu ini disesuaikan dengan perkiraan lamanya waktu penyelesaian proyek. Menentukan derajat konsolidasi (U) untuk penurunan akibat pembebanan dan drainase vertikal, misal U = 90 %. Menentukan nilai diameter equivalen drainase vertikal (dw) Menentukan nilai waktu konsolidasi (t) untuk derajat konsolidasi yang di inginkan. Memperhitungkan nilai faktor gangguan tanah (Fs). Dengan cara coba-coba untuk mendapatkan nilai diameter (D) pemasangan drainase vertikal. Menentukan jarak (S) pemasangan drainase vertikal.
Gambar. 7. Perhitungan Preloading dan PVD pada software Plaxis 8.2 2D
3.3 Perhitungan Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) dan Kombinasi Drainase Vertikal (PVD) dengan Program Plaxis 8.2 2D Untuk memulai perhitungan Plaxis 8.2 2D terlebih dahulu menentukan tinggi beban timbunan, dalam hal ini tinggi timbunan yang dipakai adalah tinggi efektif dari perhitungan analitis. Untuk perhitungan penurunan akibat pembebanan dengan bantuan program Plaxis 8.2 2D secara berurutan sebagai berikut : 1. Pembuatan model geometri dari lapisan tanah dan timbunan dengan bantuan (geometri line). 2. Input data material tanah pada (material sets). 3. Penyusunan jaring elemen (mesh generation) 4. Perhitungan kondisi awal, dalam hal ini meliputi tekanan air pori awal (generate water pressure) dan tegangan awal (generate initial stresses). 5. Perhitungan konsolidasi. ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Penurunan Total (Stot) Perhitungan penurunan total (Stot) akibat beban timbunan (γ = 1,8 t/m3) disajikan dalam tabel 1. Dari perhitungan, dapat dibandingkan besarnya nilai penurunan total akibat pembebanan pada setiap bore hole. Hal ini dapat membantu untuk memberikan referensi awal dalam memilih perhitungan dari bore hole berapa yang sekiranya dipakai untuk perencanaan. Tinggi timbunan efektif (Hef) adalah tinggi timbunan yang direncanakan sesuai dengan penurunan total (Stot) yang terjadi pada lapisan tanah. Sehingga, tinggi timbunan efektif adalah besarnya tinggi timbunan rencana dikurangi dengan penurunan total.
Tabel 1. Rekapitulasi Penurunan Total Akibat Si dan Sc HR m 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Si m 0,233 0,279 0,326 0,372 0,419 0,466 0,512 0,559 0,605 0,652 0,698
Sc m 2,062 2,363 2,620 2,845 3,045 3,225 3,388 3,538 3,677 3,805 3,925
Stot m 2,295 2,642 2,946 3,217 3,464 3,690 3,900 4,097 4,282 4,457 4,623
Hr - H m 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BH - 3
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0,466 0,559 0,652 0,745 0,838 0,931 1,024 1,117 1,210 1,303 1,397
4,536 5,104 5,598 6,035 6,428 6,785 7,112 7,413 7,693 7,954 8,199
5,002 5,663 6,250 6,780 7,266 7,716 8,136 8,530 8,903 9,257 9,595
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BH - 4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0,466 0,559 0,652 0,745 0,838 0,931 1,024 1,117 1,210 1,303 1,397
4,500 5,074 5,571 6,010 6,402 6,758 7,083 7,382 7,659 7,918 8,160
4,966 5,633 6,223 6,754 7,240 7,689 8,107 8,499 8,870 9,221 9,556
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BH - 5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0,388 0,466 0,543 0,621 0,698 0,776 0,853 0,931 1,009 1,086 1,164
3,185 3,675 4,099 4,474 4,810 5,114 5,392 5,648 5,885 6,105 6,312
3,573 4,140 4,643 5,095 5,508 5,890 6,245 6,579 6,893 7,192 7,476
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
No. Bore Hole
1
2
3
BH - 2
4.
4
Sumber : Hasil Perhitungan Sehingga, tinggi timbunan efektif untuk setiap bore hole dapat dilihat pada tabel 2. Berikut : Tabel 2. Rekapitulasi Hef Hef Stot No. Bore hole m m 1 BH - 2 8,3 3,289 2 BH - 3 14,4 9,390 3 BH - 4 14,4 9,340 4 BH - 5 11,4 6,372 Sumber : Hasil Perhitungan
4.2 Perhitungan Waktu Penurunan Untuk Masing-masing Derajat Konsolidasi Dengan persamaan (6), hubungan antara waktu penurunan (t) dengan besar penurunan (Sc) pada masingmasing bore hole disajikan pada gambar. 8. Dari perhitungan penurunan akibat pembebanan telah diketahui bahwa,
penurunan yang terjadi cukup besar, yang mana akan selesai dalam waktu cukup lama pula. Untuk mempercepat waktu penurunan konsolidasi tersebut, salah satu metode yang dapat digunakan adalah dengan mengkombinasikan pembebanan awal dengan pemasangan drainase vertikal jenis PVD.
Kurva Hubungan Penurunan (Sc) dengan Waktu Penurunan (t) 9.6 8.8 8.0
Penurunan, Sc (m)
7.2 6.4 5.6 BH - 2
4.8
BH - 3
4.0
BH - 4
3.2
BH - 5
2.4 1.6 0.8 0.0 0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 Waktu Penurunan, t (tahun)
Gambar. 8. Kurva Korelasi Sc dengan t Pada Masing-masing Bore Hole Sumber : Hasil Perhitungan 4.3 Perhitungan Penurunan Dengan Alternatif Pembebanan Awal (Preloading) dan PVD Lamanya waktu penurunan yang terjadi mengakibatkan harus adanya suatu penanggulangan untuk mempercepat waktu penurunan, dikarenakan suatu pembangunan proyek tidak dapat menunggu sampai selesainya waktu konsolidasi. Untuk itu perlu adanya drainase vertikal yang fungsinya untuk mempercepat proses konsolidasi.
Tipe PVD yang digunakan adalah MembraDrain MD88, tipe ini dipilih dengan alasan keuntungan yang diberikan dari bahan tersebut. Dalam perhitungan selanjutnya, akan direncanakan variasi waktu penurunan konsolidasi. Variasi waktu tersebut diambil 2, 4, 6, 8, dan 12 bulan. Perhitungan akan dilakukan untuk pola pemasangan bujur sangkar serta segitiga sama sisi, dengan mengabaikan efek smear pada proses pemasangan.
Tabel 3. Hubungan Jarak Pemasangan (S) PVD dengan Waktu Penurunan Konsolidasi Waktu Pemasangan
BH - 2
BH - 3
BH - 4
BH - 5
Konsolidasi Bulan 2 4 6 8 12 2 4 6 8 12 2 4 6 8 12 2 4 6 8 12
Ch
U
D
m2/tahun 40,91 40,91 40,91 40,91 40,91 108,73 108,73 108,73 108,73 108,73 55,09 55,09 55,09 55,09 55,09 27,39 27,39 27,39 27,39 27,39
% 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
(m) 2,72 3,68 4,39 4,99 5,97 4,17 5,66 6,77 7,70 9,24 3,09 4,19 5,01 5,69 6,81 2,29 3,09 3,68 4,18 5,00
Sumber : Hasil Perhitungan 4.4 Perhitungan Penurunan Akibat Konsolidasi Dengan Program Plaxis 8.2 2D 4.4.1 Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) Jenis material yang digunakan pada analisis ini adalah model MohrCoulomb dan Soft Soil, dan parameterparameter tanah yang akan dipakai pada program ini adalah berat isi jenuh dan tak jenuh (γsat dan γunsat), permeabilitas (kx dan ky), modulus Young (E), angka Poisson (μ), kohesi (c), sudut geser ( ) dan sudut dilatasi (ψ). Adapun keluaran software Plaxis 8.2 2D untuk besar penurunan dan waktu penurunan disajikan pada gambar 10.
Pola Segitiga (m) 2,6 3,5 4,2 4,8 5,7 4,0 5,4 6,5 7,3 8,8 2,9 4,0 4,8 5,4 6,5 2,2 2,9 3,5 4,0 4,8
S Pola Bujur Sangkar (m) 2,4 3,3 3,9 4,4 5,3 3,7 5,0 6,0 6,8 8,2 2,7 3,7 4,4 5,0 6,0 2,0 2,7 3,3 3,7 4,4
4.4.2 Penurunan Akibat Pembebanan Awal (Preloading) dengan Adanya Drainase Vertikal (Prefabricated Vertical Drain) Dalam pemodelan geometri tidak ada perbedaan dengan pemodelan penurunan tanpa drainase vertikal, hanya saja kondisi tanah lunak yang sebelumnya tak terdrainase (undrained) di ganti dengan pilihan terdrainase (drained). Jarak pemasangan PVD dibuat sama untuk setiap lapisan dan setiap pola. Pemilihan jarak pemasangan adalah 20 m. Sedangkan untuk nilai perubahan permeabilitas tanah akibat pemasangan PVD adalah 10-4 m/s. Hasil perhitungan besar penurunan dan waktu penurunan dengan adanya PVD pada Plaxis 8.2 2D ditunjukkan pada gambar 12.
Gambar. 9. Keluaran Total Displacements Untuk Bore Hole 4 (Plaxis 8.2 2D) Sumber : Hasil Perhitungan
Kurva Hubungan Penurunan dan Waktu Penurunan 10.0 9.0
Penurunan, Sc (m)
8.0 7.0 6.0
BH - 2 Plaxis 8.2
5.0
BH - 3 Plaxis 8.2
4.0
BH - 4 Plaxis 8.2
3.0
BH - 5 Plaxis 8.2
2.0 1.0 0.0 0
2
4
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Waktu Penurunan, t (tahun)
Gambar. 10. Kurva Korelasi Sc dengan t dengan Bantuan Program Plaxis 8.2 2D Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar. 11. Keluaran Total Displacements Untuk Bore Hole 4 dengan Pemasangan PVD (Plaxis 8.2 2D) Sumber : Hasil Perhitungan Kurva Hubungan Penurunan dan Waktu Penurunan dengan Program Plaxis 8.2 2D 9.0 8.0 Penurunan, Sc (m)
7.0 6.0 5.0
BH - 2 Dengan PVD
4.0
BH - 3 Dengan PVD
3.0
BH - 4 Dengan PVD
2.0
BH - 5 Dengan PVD
1.0 0.0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Waktu Penurunan, t (tahun)
Gambar. 12. Kurva Korelasi Sc dengan t dengan PVD Pada Program Plaxis 8.2 2D Sumber : Hasil Perhitungan
antara analitis dengan program plaxis 4.5 Perbandingan Perhitungan 8.2 2D, dengan membandingkan nilai Penurunan dengan Waktu penurunan akhir dan waktu penurunan Penurunan Antara Analitis dan akhir. Hasil perbandingan dapat dilihat Program Plaxis 8.2 2D Pada sub bab ini akan pada tabel 5. berikut. membandingkan hasil perhitungan Tabel 4. Perbandingan Perhitungan Analitis dengan Plaxis 8.2 2D Analitis Plaxis 8.2 Analitis Plaxis 8.2 Selisih Selisih Bore No. Sc Sc t t hole m m % tahun tahun % 2,9 7,2 1 BH - 2 2,840 2,167 7,907 8,463 8,0 4,3 2 BH - 3 7,760 3,602 4,548 5,558 8,0 18,9 3 BH - 4 8,680 7,792 19,268 1,753 5,5 38,8 4 BH - 5 5,220 4,895 36,767 5,124 Sumber : Hasil Perhitungan Dari data diatas terlihat bahwa semua hasil perhitungan yang telah besar penurunan tanah antara kedua dilakukan sebelumnya, dan harapannya teori ini tidak terdapat perbedaan yang dari hasil tersebut dapat di berikan cukup besar, begitupun untuk waktu analisa mengenai kedua metode konsolidasi. Meskipun untuk nilai perhitungan penurunan konsolidasi dan analitis rata-rata nilai penurunan lama waktu konsolidasi dengan cenderung lebih besar, sedangkan untuk pembebanan maupun pembebanan yang Plaxis nilai lama penurunan cenderung digabungkan dengan pemakaian PVD, lebih besar. baik secara analitis maupun plaxis 8.2 2D. Untuk mendukung analisa diatas, 4.5.1 Analisa Hasil Perhitungan maka diperlukan penggabungan hasil Penurunan Akibat Pembebanan dari semua perhitungan untuk masingAwal (Preloading) dan Drainase masing bore hole. Penggabungan Vertikal (Prefabricated Vertical tersebut dapat dilihat pada grafik yang Drain) Pada sub bab ini akan akan disajikan sebagai berikut. membandingkan secara keseluruhan (Gambar.13.) Kurva Hubungan Penurunan dan Waktu Penurunan Pada BH - 2
Penurunan, Sc (m)
3.5 3.0
BH - 2 Pembebanan (Analitis)
2.5 2.0
BH - 2 Pembebanan (Plaxis)
1.5 1.0 0.5 0.0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
BH - 2 Pembebanan+PVD (D=5,97 m) Analitis
Waktu Penurunan, t (tahun)
Gambar. 13. Kurva Korelasi Sc dengan t Pada Bore Hole 2 Sumber : Hasil Perhitungan
Dari kurva diatas, dapat dilihat sebuah hubungan penurunan dengan waktu penurunannya. Pada setiap bore hole memiliki pola masing-masing yang tidak sama, hal itu dapat dijadikan suatu pembanding antara ke empat alternatif dengan mempertimbangkan besar penurunan dan lama waktu penurunan. Sebagai pembanding pada bore hole 2, besar penurunan akibat pembebanan adalah 2,96 m dengan cara analitis. Sedangkan dengan cara plaxis, penurunan akibat pembebanan sebesar 2,84 m. Dari perbandingan tersebut, nilai penurunan dengan cara analisis cenderung lebih besar jika dibandingkan dengan cara plaxis meskipun perbedaannya hanya 2,167 %. Sehingga, hal itu dapat dijadikan acuan dalam menentukan perhitungan penurunan konsolidasi selanjutnya. Sedangkan untuk lama waktu penurunan akibat pembebanan, kedua metode ini juga tidak mempunyai perbedaan yang jauh. Untuk bore hole 2 analitis lama waktu penurunan sebesar 7,2 tahun, sedangkan pada program plaxis sebesar 7,9 tahun terpaut selisih 8,46 %. Program plaxis cenderung mempunyai pola nilai besar untuk lama waktu penurunan. Kedua cara perhitungan diatas memiliki kesamaan bahwa tidak cukup berhenti pada pembebanan, namun harus ada alternatif tambahan untuk mereduksi lamanya waktu penurunan. Pengkombinasian pembebanan dengan pemasangan PVD adalah solusi yang digunakan dalam permasalahan ini. Dan hasilnya bisa dilihat pada kurva diatas, lamanya waktu penurunan bisa berkurang hingga mencapai 1 tahun. Pada kurva diatas, parameter jarak pemasangan tidaklah sama antara analitis dengan plaxis. Hal ini dikarenakan terlalu kecil jarak tersebut yang menyebabkan tidak dapatnya program membuat jaring elemen pada geometri.
4.6
Perhitungan Volume Pekerjaan dan Biaya Bahan 4.6.1 Perhitungan Volume Pekerjaan Volume tanah urugan untuk pembebanan (preloading) dapat dilihat pada Tabel 5, sedangkan kebutuhan bahan PVD untuk setiap bore hole dapat dilihat pada tabel 6. Untuk satu titik pemancangan sedalam 30 – 60 m diperlukan bahan PVD sepanjang 30 – 60 m itu sendiri, ditambah 30 cm untuk pengangkuran ujung bawah material dengan sepatu pelat (anchor plate), dan 30 cm untuk melebihankan ujung atas PVD yang dipergunakan sebagai pengaliran air kedalam lapisan pasir (sand blanket). Tabel 5. Volume Tanah Urugan Untuk Pembebanan (Preloading) Bore Hole
A m2 1 BH - 2 400000 2 BH - 3 400000 3 BH - 4 400000 4 BH - 5 400000 Sumber : Hasil Perhitungan No.
Hef m 8,3 14,4 14,4 11,4
V m3 3.316.427 5.757.000 5.742.081 4.551.464
4.6.2 Perhitungan Biaya Bahan Tabel biaya bahan untuk pelaksanaan timbunan dapat dilihat pada tabel 7, sedangkan biaya bahan disajikan pada tabel 8. Analisa biaya yang dilakukan hanya berdasarkan harga pokok bahan tanpa memperhitungkan faktor pelaksanaan dan pengangkutan bahan sampai ke lokasi. Dari perhitungan biaya, didapatkan pemasangan PVD pola bujur sangkar lebih murah jika dibandingkan pola segitiga. Hal ini dikarenakan pola bujur sangkar memiliki jumlah titik pemasangan lebih sedikit dibanding pola segitiga. Namun, kenyataan dilapangan pemasangan PVD lebih didominasi dengan pola segitiga, dikarenakan pola tersebut lebih mudah dalam hal pelaksanaan meskipun titik pemasangannya lebih banyak.
Tabel 6. Jumlah Titik Pemasangan dan Kebutuhan Bahan PVD S Pemasangan
Jumlah Titik Pemancangan Pola Bujur Sangkar Pola Segitiga
Kebutuhan Bahan (m) Pola Bujur Sangkar Pola Segitiga
Pola Segitiga (m)
Pola Bujur Sangkar (m)
BH - 2
2,6 3,5 4,2 4,8 5,7
2,4 3,3 3,9 4,4 5,3
75.969 41.552 29.107 22.581 15.764
69.070 37.778 26.463 20.531 14.332
2.324.665 1.271.486 890.660 690.992 482.370
2.113.529 1.156.005 809.766 628.233 438.560
BH - 3
4,0 5,4 6,5 7,3 8,8
3,7 5,0 6,0 6,8 8,2
32.384 17.556 12.240 9.466 6.581
29.443 15.962 11.128 8.607 5.983
1.962.471 1.063.916 741.751 573.665 398.809
1.784.231 967.287 674.382 521.562 362.588
BH - 4
2,9 4,0 4,8 5,4 6,5
2,7 3,7 4,4 5,0 6,0
58.692 32.012 22.390 17.353 12.097
53.361 29.105 20.356 15.777 10.999
3.521.527 1.920.729 1.343.381 1.041.162 725.841
3.201.688 1.746.281 1.221.370 946.599 659.917
BH - 5
2,2 2,9 3,5 4,0 4,8
2,0 2,7 3,3 3,7 4,4
107.343 58.969 41.399 32.165 22.497
97.594 53.613 37.639 29.244 20.454
5.367.144 2.948.456 2.069.928 1.608.245 1.124.857
4.879.678 2.680.665 1.881.929 1.462.177 1.022.693
Sumber : Hasil Perhitungan Tabel 7. Total Biaya Bahan Untuk Pelaksanaan Timbunan No.
Bore Hole
1 2 3 4
BH - 2 BH - 3 BH - 4 BH - 5
V
Biaya
3
m 3.316.427 5.757.000 5.742.081 4.551.464
Biaya
Satuan Rp Rp Rp Rp
Rp Rp Rp Rp
70.000,00 70.000,00 70.000,00 70.000,00
Bahan 232.149.908.917,57 402.989.988.358,82 401.945.657.989,46 318.602.449.259,98
Sumber : Hasil Perhitungan Tabel 8. Total Biaya Bahan Untuk Pelaksanaan Drainase vertikal (PVD) Pemasangan
Waktu Konsolidasi Bulan
Pola Segitiga (m)
Pola Bujur Sangkar (m)
BH - 2
2 4 6 8 12
2,6 3,5 4,2 4,8 5,7
2,4 3,3 3,9 4,4 5,3
75.969 41.552 29.107 22.581 15.764
69.070 37.778 26.463 20.531 14.332
2.324.665 1.271.486 890.660 690.992 482.370
2.113.529 1.156.005 809.766 628.233 438.560
BH - 3
2 4 6 8 12
4,0 5,4 6,5 7,3 8,8
3,7 5,0 6,0 6,8 8,2
32.384 17.556 12.240 9.466 6.581
29.443 15.962 11.128 8.607 5.983
1.962.471 1.063.916 741.751 573.665 398.809
1.784.231 967.287 674.382 521.562 362.588
BH - 4
2 4 6 8 12
2,9 4,0 4,8 5,4 6,5
2,7 3,7 4,4 5,0 6,0
58.692 32.012 22.390 17.353 12.097
53.361 29.105 20.356 15.777 10.999
3.521.527 1.920.729 1.343.381 1.041.162 725.841
3.201.688 1.746.281 1.221.370 946.599 659.917
BH - 5
2 4 6 8 12
2,2 2,9 3,5 4,0 4,8
2,0 2,7 3,3 3,7 4,4
107.343 58.969 41.399 32.165 22.497
97.594 53.613 37.639 29.244 20.454
5.367.144 2.948.456 2.069.928 1.608.245 1.124.857
4.879.678 2.680.665 1.881.929 1.462.177 1.022.693
S
Sumber : Hasil Perhitungan
Jumlah Titik Pemancangan Pola Bujur Sangkar Pola Segitiga
Kebutuhan Bahan (m) Pola Bujur Sangkar Pola Segitiga
5.
KESIMPULAN Dari hasil analisis dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Besarnya penurunan konsolidasi akibat preloading yang terjadi adalah bore hole 2 = 2,9 m ; bore hole 3 = 8,0 m ; bore hole 4 = 8,0 m ; bore hole 5 = 5,5 m. Sedangkan, lama waktu penurunan konsolidasi adalah bore hole 2 = 7,2 tahun ; bore hole 3 = 4,3 tahun ; bore hole 4 = 18,9 tahun ; bore hole 5 = 38,8 tahun. 2. a. Besarnya penurunan konsolidasi akibat kombinasi preloading dengan PVD yang terjadi adalah bore hole 2 = 2,9 m ; bore hole 3 = 8,0 m ; bore hole 4 = 8,0 m ; bore hole 5 = 5,5 m. Sedangkan, lama waktu penurunan konsolidasi untuk masing-masing bore hole adalah 2, 4, 6, 8, dan 12 bulan. b. Jarak pemasangan PVD untuk 6 bulan waktu konsolidasi dengan pola segitiga sama sisi adalah bore hole 2 = 4,2 m ; bore hole 3 = 6,5 m ; bore hole 4 = 4,8 m ; bore hole 5 = 3,5 m, sedangkan untuk pola bujur sangkar adalah bore hole 2 = 3,9 m ; bore hole 3 = 6,0 m ; bore hole 4 = 4,4 m ; bore hole 5 = 3,3 m. 3. Besarnya penurunan konsolidasi akibat preloading yang terjadi dengan perhitungan menggunakan program Plaxis 8.2 2D adalah bore hole 2 = 2,84 m ; bore hole 3 = 7,76 m ; bore hole 4 = 8,68 m ; bore hole 5 = 5,22 m. Sedangkan, lama waktu penurunan konsolidasi pada program Plaxis 8.2 2D adalah bore hole 2 = 7,91 tahun ; bore hole 3 = 4,55 tahun ; bore hole 4 = 19,27 tahun ; bore hole 5 = 36,77 tahun. 4. Perbedaan perhitungan antara analitis dengan program Plaxis 8.2 2D yang dirata-rata adalah 4,614 %
untuk perhitungan penurunan konsolidasi, dan 5,225 % untuk lama waktu penurunan konsolidasi. 5. Besarnya biaya bahan untuk pemasangan PVD dengan waktu konsolidasi 6 bulan adalah bore hole 2 = Rp. 3.245.493.488,14 untuk pola segitiga sama sisi dan Rp. 2.950.724..669,82 untuk pola bujur sangkar. DAFTAR PUSTAKA Barron, R. A. 1948. Consolidation of Fine Grained Soils by Drain Wells, Transaction ASCE, Vol. 113. Christady, H. 2010. Mekanika Tanah 2 Edisi Ke Lima. Gadjah mada University Press. Yogyakarta Christady, H. 2013. Geosintetik Untuk Rekayasa Jalan Raya Perancangan dan Aplikasi. Gadjah mada University Press. Yogyakarta Craig, R. F. 1994. Mekanika Tanah Edisi Keempat. Erlangga. Jakarta. Das, M. Braja. 1991. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip rekayasa Geoteknik). Erlangga. Jakarta. Giroud, J.P. 1981. Designing With Geotextiles, Mater. Const (Paris), Vol.14. no.82, pp.257272 Hansbo, S. 1979. Geodrains in Theory and Practice, Geotechnical Report, Terrafigo, Stockholm, Swedia. Terzaghi, K. 1925. Erdbaumechanik auf Bodenphysikalischer Grundlage, Deutichke, Vienna. Terzaghi, K., and Peck, R. B. 1967. Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed., Wiley, New York.
