ANALISA PERBANDINGAN PERHITUNGAN VACUUM PRELOADING DENGAN PROGRAM PLAXIS2D DAN PERHITUNGAN MANUAL DENGAN DATA AKTUAL LAPANGAN Julius Binus University, caojulius@yahoo.com Gouw Tjie Liong Binus University, gouw2007@gmail.com ABSTRAK Pekerjaan perbaikan tanah adalah salah satu cara untuk mencapai karakteristik tanah yang diinginkan. Salah satu metode untuk perbaikan tanah adalah vacuum preloading, yaitu metode perbaikan tanah dengan menggunakan kekuatan vacuum sebagai beban untuk mempercepat konsolidasi. Untuk memperoleh desain dari perhitungan ini, bisa dilakukan dengan perhitungan secara manual ataupun dengan menggunakan software komputer. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan hasil perhitungan menggunakan PLAXIS 2D dan secara manual dengan data aktual dari lapangan. Tanah yang dimodelkan dengan PLAXIS dibuat sesuai dengan keadaan di lapangan. Untuk material clay, dimodelkan dengan soft soil model dan untuk material pasir menggunakan Mohr Coulomb. Setiap model akan diberikan beban vakum dan beban tambahan apabila ada. Dari hasil penelitian, terlihat adanya perbedaan pada hasil penurunan diakibatkan adanya parameter-parameter yang harus dikorelasikan dan keadaan lapangan yang tidak bisa diduga atau disamakan dengan perhitungan. Kata kunci: Vacuum Preloading, Konsolidasi, Tanah lunak, PLAXIS. PENDAHULUAN Pekerjaan perbaikan tanah adalah salah satu cara untuk mencapai karakteristik tanah yang diinginkan. Salah satu metode untuk perbaikan tanah adalah vacuum preloading, yaitu metode perbaikan tanah dengan menggunakan kekuatan vacuum sebagai beban untuk mempercepat konsolidasi. Teknologi ini lebih murah dan tidak harus menggunakan tambahan beban timbunan karena prinsip dari vacuum ini adalah mengurangi tegangan air pori dan menjaga tegangan total tetap konstan. Desain dalam pekerjaan juga merupakan suatu hal yang penting dan harus diperhatikan. Desain ini dibutuhkan agar pekerjaan dapat berjalan sesuai keinginan dari semua pihak. Ada beberapa metode yang bisa digunakan dalam desain perhitungan untuk vacuum diantaranya ada perhitungan secara manual yaitu menerapkan konsep konsolidasi ataupun penggunaan aplikasi komputer.
METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan dimulai dengan mengumpulkan parameter-paramter tanah yang dibutuhkan dalam proses perhitungan menggunakan aplikasi komputer PLAXIS 2D dan juga untuk perhitungan manual. Data-data diperoleh dari perusahaan yang mengerjakan pekerjaan vacuum preloading. Kemudian membuat model tanah dengan PLAXIS 2D sesuai dengan keadaan pada lapangan. Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan pada PLAXIS 2D dan perhitungan manual dengan teori konsolidasi 1 dimensi. Lalu membandingkan hasil perhitungan antara PLAXIS 2D, perhitungan manual dan data penurunan aktual pada lapangan. HASIL DAN BAHASAN Perhitungan meilbatkan 2 proyek antara lain proyek Power Plant di Vietnam dan PLTU di Banten yang melibatkan 2 area. Perhitungan pada PLAXIS 2D menggunakan metode tanah lunak untuk tanah lunak. Sedangkan untuk tanah lain menggunakan metode mohr coulomb. Perhitungan manual menggunakan teori konsolidasi 1 dimensi di mana tidak ada beban horizontal yang bekerja pada perhitungan sehingga pada perhitungan manual, beban yang bekerja hanyalah beban vertikal saja. Pada masing-masing perhitungan, beban yang bekerja secara vertikal adalah beban vakum ditamabah dengan beban tambahan berupa timbunan tanah maupun berupa beban tambahan air dari proses pekerjaan vakum. Selain itu pembebanan dilakukan bertahap pada fase kalkulasi dengan PLAXIS 2D sesuai dengan pada lapangan misalnya pada Power Plant di Vietnam. Phase 1 25,9 kpa = 1 days Phase 2 18,7kPa = 1 days Phase 3 44,1kPa = 1 days Phase 4 55,2 kpa = 1 days Phase 5 65,kPa = 2 days Phase 6 75 kpa = 9 days Phase 7 85 kpa (Vacuum 85 kpa) = 15 days Phase 8 95 kpa (Vacuum 85 kpa) = 4 days Phase 9 108 kpa (Vacuum 85 kpa) = 113 days Gambar 1 Model PLAXIS 2D Vietnam Seperti gambar model di atas, beban yang digambar pada model adalah beban pada permukaan dan sebelah kiri dan kanan model tanah. Besar beban yang diberikan adalah sesuai default yaitu 1 kpa. Beban ini akan diubah sesuai fase yang dibuat. Parameter-parameter yang dimasukkan pun sesuai dengan parameter tanah lunak yang disediakan. Perlu diingat bahwa pembebanan yang bekerja pada permukaan adalah beban vakum ditambah dengan beban timbunan. Beban yang bekerja pada sisi kiri dan kanan adalah beban vakum saja. Parameter tanah pada tiap lapisan sesuai profil borehole tanah.
Pada proyek power plant di Vietnam, parameter tanah diberikan pada tabel berikut. Di mana pada lapisan tanah lunak terdapat lapisan pasir yang dikhawatirkan dapat mengganggu kerja vakum namun di lapangan ditahan dengan menggunakan slurry wall. Tabel 1Parameter tanah Power Plant Vietnam z 0 3,1 5,9 9,1 13,1 23,6 γ (kn/m 3) Cc Cv (m²/day) 16,8 0,529 0,0057 1,507 18,8 0 0 0,834 16,8 0,529 0,0057 1,507 18,8 0 0 0,834 16,8 0,529 0,0057 1,507 e 0 Pada proses perhitungan, pemilihan titik dilakukan sesuai dengan keadaan lapangan dimana pada power plant Vietnam disesuaikan dengan extensometer yang dipasang yaitu pada ketinggian 0 m, 4m, 8m, 12 m, 16 m, 20 m, 24 m. Setelah perhitungan, kemudian dibuat grafiknya menggunakan PLAXIS 2D Curve dan dibandingkan dengan data aktual. Gambar 2 Grafik Perbandingan Power Plant Vietnam PLAXIS dan aktual Penurunan yang terjadi pada PLAXIS adalah sebesar 1,61 m dengan derajat konsolidasi sebesar 97,58% di mana penurunan aktual adalah sebesar 1,25 m dengan derajat konsolidasi pada lapangan yang dihitung dengan cara Asaoka adalah sebesar 91%. Untuk perhitungan manual, dengan menggunakan parameter yang sama, dengan teori konsolidasi 1 dimensi dengan perbedaan beban yang diberikan hanyalah beban secara vertikal pada permukaan karena tidak ada teori yang menggambarkan beban secara horizontal pada perhitungan konsolidasi.
Gambar 3 Grafik perbandingan manual dan aktual power plant Vietnam Penurunan yang terjadi dari hasil perhitungan manual adalah sebesar 1,43 m dengan derajat konsolidasi sebesar 92,48%. Pada PLTU Banten, perhitungan melibatkan 2 area yaitu bangunan utama dan area utilitas. Dengan ketentuan hasil penurunan pada lapangan di area bangunan utama adalah: Beban air tambahan 2 m Beban vacuum sebesar 90 kpa Lama proses vacuum 85 hari dengan penurunan konsolidasi yang terjadi sebesar 63,7 cm Selain itu, untuk area utilitas, beberapa ketentuan yang berlaku adalah: Beban tanah tambahan 4m beban vacuum 90 kpa Lama proses vacuum 95 hari dengan penurunan konsolidasi yang terjadi sebesar 80 cm Untuk proyek PLTU Banten, parameter yang digunakan adalah sebagai berikut. Tabel 2 Parameter tanah area utilitas z γ (kn/m 3 ) Cc Cv (m²/day) e 0 0 14,3 0,8847 0,0013 2,46 2 13,7 0,6786 0,0013 2,976 3 16,2 0,7506 0,0082 1,49 6
Tabel 3 Parameter tanah area bangunan utama z γ (kn/m 3 ) Cc Cv (m²/day) e 0 0 13,7 1,184 0,0014 3,01 2 15,2 0,616 0,0014 1,92 5 Kemudian dibuat model untuk area utilitas dan bangunan utama. Beban tambahan pada permukaan tanah pada area utilitas adalah timbunan tanah setinggi 4 m dengan berat jenis tipikal 16 kn/m 3 dan beban air tambahan pada bangunan utama setinggi 2 m. Tahapan beban secara tipikal yaitu untuk mencapai beban vakum sebesar 80 kpa adalah 10 hari. Setelah input parameter tanah, maka perhitungan dilakukan dan titik yang ditinjau adalah titik pada permukaan tanah. Gambar 4 Model tanah area utilitas Gambar 5 Model tanah area bangunan utama. Untuk perhitungan secara manual, teori yang digunakan adalah teori konsolidasi 1 dimensi.dengan menggunakan program excel. Kemudian hasil perhitungan tersebut dibandingkan dengan data aktual
Gambar 6 Grafik perbandingan penurunan area utilitas Gambar 7 Grafik perbandingan penurunan area bangunan utama
Dari grafik di atas, penurunan yang terjadi pada area bangunan utama dengan PLAXIS adalah sebesar 0,99 m dengan derajat konsolidasi sebesar 90,8%, perhitungan manual sebesar 0,95m dengan derajat konsolidasi sebesar 91,4%.di mana penurunan aktual adalah sebesar 0,64 m dengan derajat konsolidasi sebesar 91,4% Untuk area bangunan utama, penurunan yang terjadi pada area bangunan utama dengan PLAXIS adalah sebesar 0,94 m dengan derajat konsolidasi sebesar 96,02%, perhitungan manual sebesar 1,04 m dengan derajat konsolidasi sebesar 84,9 %, di mana penurunan aktual adalah sebesar 0,8 m dengan derajat konsolidasi sebesar 84,9% Dari ketiga proyek terlihat bahwa penurunan yang terjadi terlalu besar. Nilai penurunan yang berbeda ini kemungkinan besar diakibatkan oleh parameter C c yang didapat dari uji laboratorium terlalu tinggi akibat contoh tanah yang terganggu pada saat pengambilan sampel sehingga nilai C c pada lapangan dan hasil uji lab menjadi berbeda. Selain itu, penurunan yang terlalu besar dapat disebabkan karena pada keadaan sebenarnya tanah yang diperbaiki masih mengalami konsolidasi. SIMPULAN DAN SARAN Dari hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Pada perhitungan manual perbedaan terjadi karena tidak adanya teori yang menggambarkan beban secara horizontal pada penurunan konsolidasi 1 dimensi. Pemodelan vacuum preloading pada PLAXIS 2D dapat dimodelkan dengan memberi beban merata pada permukaan model tanah sebesar 85 s/d 90 kpa dan beban pada tepi kiri dan kanan sebesar 85 s/d 90 kpa. Beban pada permukaan bisa bertambah tergantung beban tambahan yang diberikan. Nilai Penurunan yang terlalu besar pada perhitungan PLAXIS 2D kemungkinan besar diakibatkan oleh parameter C c yang didapat dari uji laboratorium terlalu tinggi akibat contoh tanah yang terganggu pada saat pengambilan sampel sehingga nilai C c pada lapangan dan hasil uji lab menjadi berbeda. Untuk memperoleh hasil yang lebih presisi, diusahakan data yang tersedia lebih lengkap sehingga hasil yang diperoleh pun bisa sesuai dengan harapan. Namun apabila tidak tersedia, korelasi yang dilakukan juga harus sesuai dengan standar sehingga tidak melenceng dari hasil yang seharusnya REFERENSI CeTeau-Drain. (2013). Prefabricated Vertical Drains Technical Design Manual, November-25-2013. http://www.globalsynthetics.com.au /files/technical_ downloads/ceteaupvd_design_manual.pdf. Cofra. (2013). Drainswerkvolgordeversie. November-25-2013. http://cofra.com/wpcontent/uploads/2013/08/492059_drainswerkvolgordeversie1.jpg. Das, Braja M. (2002). Principles of Geotechnial Engineering Fifth Edition. United States of America: Penerbit Wadsworth Group. Gouw, Tjie Liong. (2012). Dasar Teori Metoda Element Hingga Dalam Geoteknik. Jakarta Gouw, Tjie Liong. (2010).Ground Settlement, Jakarta. Gouw, Tjie Liong. (2013). Precompression Vertical Drain and Vacuum Prekoading. Jakarta. Indraratna B.,2010. Recent advances in the application of vertical drains and vacuum preloading in soft soil stabilisation,
Indraratna, B., Chu, J., Yan, S. (2008). Recent Advances in The Application Of Vertical Drains and Vacuum Preloading in Soft Soil Stabilisation, PLAXIS b.v. (2002), PLAXIS Version 8 Manual, A.A. Balkema Publishers; Netherlands RIWAYAT PENULIS Julius lahir di Jakarta pada tanggal 26 juni 1992, penulis menamatkan studi S1 pada tahun 2014 di Universitas Binus pada jurusan teknik sipil. Saat ini bekerja sebagai engineer pada GTL office. Gouw Tjie Liong merupakan pimpinan GTL office yang juga mengajar di Universitas Binus sebagai dosen di bidang tanah.