How to cite:
Purba, Baby et.al (2022). Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan PVD
berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D. Jurnal Syntax Admiration, 3(12).
https://doi.org/10.46799/jsa.v3i12.518
E-ISSN:
2722-5356
Published by:
Ridwan Institute
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan PVD
berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2d
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita, Rudianto Surbakti
Universitas Sumatera Utara, Indonesia
Email: [email protected], roesyantos@yahoo.com, [email protected],
Jurnal Syntax Admiration
Vol. 3 No. 12 Desember 2022
p-ISSN : 2722-7782 e-ISSN : 2722-5356
Sosial Teknik
INFO ARTIKEL
ABSTRAK
Diterima
5 Desember 2022
Direvisi
12 Desember 2022
Disetujui
15 Desember 2022
Tanah lunak memiliki karakteristik tanah yang buruk. Tanah ini
umumnya memiliki sifat komprebilitas yang tinggi, permeabilitas
yang rendah dan daya dukung yang rendah. Perbaikan tanah
dengan preloading dan PVD merupakan salah satu metode
perbaikan tanah yang umum dilakukan untuk mempercepat proses
terjadinya konsolidasi pada tanah. Pembebanan awal dilakukan
dengan tujuan mengkonsolidasi lapisan tanah lunak dengan besar
pembebanan yang sama atau lebih daripada beban yang akan
dipikul oleh tanah baik saat maupun setelah konstruksi. Sedangkan
drainase vertikal dapat mempercepat proses konsolidasi. Analisis
ini bertujuan untuk mengetahui besar penurunan konsolidasi dengan
menggunakan metode analitis dan metode elemen hingga dengan
pemodelan pada PLAXIS 2D, pengaruh permodelan menggunakan
quadratic triangle element (6 titik nodal) dengan quartic triangle
element (15 titik nodal) terhadap besar konsolidasi dan waktu
proses kalkulasi. Metode yang digunakan pada Tesis ini adalah
degan metode analitis menggunakan teori Terzaghi dan metode
element hingga menggunakan PLAXIS 2D. Dari hasil analisis
diperoleh bahwa penggunaan quadratic triangle element 6 titik
nodal dan 15 titik nodal tidak berpengaruh signifikan terhadap hasil
penurunannya, namun berpengaruh besar pada lama proses
kalkulasinya. Setelah dilakukan analisis menggunakan permodelan
2D dengan menggunakan quadratic triangle element dengan 6 titik
nodal dan quartic triangle element 15 titik nodal diperoleh
penurunan sebesar -6,673 meter untuk 6 titik nodal dan -6,669
meter untuk 15 titik nodal.
Kata kunci:
Preloading, Quadratic
Triangle Element, Quartic
Triangle Element,
Konsolidasi, PLAXIS.
Keywords:
Preloading, Quadratic
Triangle Element, Quartic
Triangle Element,
Consolidation, PLAXIS.
ABSTRACT
Soft soil has poor soil characteristics. These soils generally have
high compressibility, low permeability and low carrying capacity.
Soil improvement by preloading and PVD is one of the common soil
improvement methods to speed up the process of soil consolidation.
The initial loading is carried out with the aim of consolidating the
soft soil layer with the same or more loading amount than the load
that will be carried by the soil both during and after construction.
While vertical drainage can speed up the consolidation process.
This analysis aims to determine the magnitude of consolidation
settlement using analytical methods and finite element methods with
PLAXIS 2D modeling, the effect of modeling using quadratic
triangle elements (6 nodal points) and quartic triangle elements (15
nodal points) on the consolidation magnitude and calculation
processing time. The method used in this thesis is the analytical
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1570 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
Pendahuluan
Dalam proses perencanaan konstruksi di bidang teknik sipil, persoalan geoteknik
merupakan salah satu objek yang penting. Salah satu permasalahan geoteknik adalah daya
dukung tanah yang merupakan pondasi dari suatu konstruksi. Setiap konstruksi direncanakan
sedemikian rupa sehingga memiliki beban tertentu dan pada elevasi tertentu yang terkadang
tidak dapat dilayani oleh kondisi tanah eksisting karena karakteristik tanah yang lunak.
Tanah lunak memiliki karakteristik tanah yang buruk (Chairullah, 2011). Tanah ini
umumnya memiliki sifat komprebilitas yang tinggi, permeabilitas yang rendah dan daya
dukung yang rendah. Salah satu faktor yang menyebabkan tanah lunak memiliki daya dukung
yang rendah adalah tanah ini memiliki kadar air yang tinggi. Selain itu, tingginya tingkat
komprebilitas pada tanah lunak disebabkan oleh angka pori yang tinggi. Jika tanah tersebut
diberi beban, maka air maupun udara yang mengisi pori-pori tanah akan keluar sehingga
terjadi pemampatan tanah yang menandakan adanya penurunan yang terjadi pada tanah
(Gunasro et al., 2017).
Kondisi tersebut merupakan kondisi yang tidak baik jika digunakan sebagai tanah dasar
untuk sebuah konstruksi diatasnya. Konstruksi akan rusak karena adanya penurunan tanah
yang terjadi. Hal ini lebih fatal jika penurunan yang terjadi bersifat setempat. Untuk
mengatasi hal ini maka perlu dilakukan perbaikan pada tanah lunak yang akan digunakan
sebagai pondasi suatu konstruksi. Salah satu cara yang terbaik adalah mengganti tanah dasar
tersebut dengan jenis tanah yang cukup baik, namun hal ini membutuhkan biaya yang cukup
besar.
Metode pembebanan awal (preloading) dan drainase vertikal adalah salah satu metode
yang populer yang digunakan untuk meningkatkan kekuatan geser tanah lunak. Pembebanan
awal dilakukan dengan tujuan mengkonsolidasi lapisan tanah lunak dengan besar
pembebanan yang sama atau lebih daripada beban yang akan dipikul oleh tanah baik saat
maupun setelah konstruksi. Sedangkan drainase vertikal dapat mempercepat proses
konsolidasi. Perkembangan sistem drainase vertikal adalah penggunaan PVD (Prefebricate
Vertical Drain). PVD dipasang untuk mengalirkan air yang terdisipasi akibat proses
konsolidasi. PVD mengalirkan air secara vertikal keatas lalu menuju drainase horizontal.
Namun pada saat pemasangan PVD, alat yang digunakan (mandrel) merusak daerah tanah
disekitarnya sehingga mempengaruhi koefisien permeabilitas horizontal dari tanah sehingga
mengurangi laju air yang masuk menuju PVD.
Dalam perencanaan perbaikan tanah dibutuhkan analisis penurunan dan waktu
konsolidasi, sehingga dapat diperkirakan besar penurunan yang harus dicapai hingga
konsolidasi sembilan puluh persen dan waktu yang dibutuhkan untuk proses tersebut. Proyek
method using Terzaghi's theory and the finite element method using
PLAXIS 2D. From the results of the analysis it was found that the
use of a quadratic triangle element with 6 nodal points and 15
nodal points did not have a significant effect on the reduction
results, but had a large effect on the length of the calculation
process. After analyzing using 2D modeling using a quadratic
triangle element with 6 nodal points and a quartic triangle element
with 15 nodal points, a decrease of -6.673 meters for 6 nodal points
and -6.669 meters for 15 nodal points is obtained.
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1571
Reklamasi Belawan Phase I merupakan salah satu proyek yang menggunakan perbaikan
tanah dengan metode preloading dan PVD. Beberapa analisis terkait konsolidasi pada proyek
tersebut juga ssudah dilakukan.
Berdasarkan (Ohoimas & Hamdhan, 2015) melakukan analisis konsolidasi dengan
menggunakan metode preloading dan vertical drain pada areal reklamasi pengembangan
pelabuhan belawan. Hasil analisis ini adalah perbedaan besar penurunan yang tidak signifikan
antara timbunan dengan metode preloading dengan metode preloading dan vertical drain. Dan
jarak vertical drain yang mempengaruhi lamanya penurunan yang terjadi. Analisis dilakukan
menggunakan PLAXIS 2D. Hayati (2018) melakukan analisis pengaruh smear zone pada
penurunan dan waktu konsolidasi dengan PLAXIS 2D dan 3D pada proyek reklamasi
Belawan phase II. Hasil analisis disimpulkan bahwa perhitungan penurunan konsolidasi
menggunakan pemodelan PLAXIS 3D dengan efek smear zone menghasilkan penurunan
yang lebih mendekati nilai di lapangan sesuai dengan data settlement plate yaitu sebesar
1,992 m. Waktu penurunan konsolidasi yang terjadi pada perhitungan PLAXIS 2D dan 3D
dengan memperhitungkan efek smear zone lebih lama dari pada tanpa memperhitungkan efek
smear zone. Perhitungan penurunan dan waktu konsolidasi menggunakan pemodelan
PLAXIS 3D memberikan hasil yang lebih mendekati kondisi di lapangan dibandingkan
pemodelan dengan PLAXIS 2D. (Wulandari, 2020) melakukan analisis pengaruh penggunaan
mesh pada penelitian konsolidasi di proyek Reklamasi 2020. Berdasarkan hasil analisis, dapat
disimpulkan besar penurunan konsolidasi menggunakan metode perhitungan analitis dan
PLAXIS 3D tipe mesh very fine relatif mendekati kondisi yang terjadi di lapangan, di mana
besar penurunan settlement plate S29 di lapangan adalah 7,19 m. Pengaruh kehalusan mesh
terhadap prediksi besar penurunan pada PLAXIS 2D relatif linier dengan persentasi
perbandingan pada mesh tipe very coarse = 3,37%, coarse = 3,21%, medium = 3,84%, fine =
4,12% dan very fine = 4,19%. Sedangkan pengaruh kehalusan mesh terhadap prediksi besar
penurunan pada PLAXIS 3D adalah fluktuatif, dengan persentasi perbandingan penurunan di
lapangan pada tipe mesh very coarse = -4,39%, coarse = -2,88%, medium = -5,66%, fine = -
7,83% dan very fine=-3,25%.
(Apriyani et al., 2016) menyimpulkan bahwa besarnya mesh tidak mempengaruhi besar
penurunan dan waktu konsolidasi yang terjadi. Namun smear zone mempengaruhi waktu
konsolidasi tanah akibat koefisien permeabilitas yang mengecil. Hal tersebut dikemukakan
berdasarkan analisis yang dilakukan menggunakan PLAXIS 2D.
(Meiwa et al., 2017) melakukan analisis konsolidasi dengan PVD untuk kondisi
axisymetric dan beberapa metode ekuivalensi plane strain menggunakan metode elemen
hingga. Berdasarkan pemodelan dan eksekusi menggunakan PLAXIS 2D didapat bahwa
metode (Indraratna & Redana, 1997) memiliki hasil yang paling mendekati axysimetric
terutama pada kondisi PVD dengan smear zone dibandingkan metode (Hird et al., 1995) dan
metode (Chai et al., 2001). Metode Hird cukup mendekati analisis axysimetric dibandingkan
hasil Chai. Dan pada pemodelan plane strain, pemodelan PVD menggunakan smear zone
lebih mendekati pengukuran di lapangan daripada tanpa smear zone.
Pada penelitian ini akan dilakukan analisis konsolidasi bantuan PLAXIS 2D
menggunakan menggunakan pemilihan jenis elemen yang berbeda yaitu quadratic triangle
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1572 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
element (6 titik nodal) dan quadratic triangle element (15 titik nodal). Perhitungan juga akan
dilakukan dengan metode analitis dengan rumus Terzaghi 1 dimensi. Hasil dari perhitungan
Terzaghi 1 dimensi dan PLAXIS 2D dengan kondisi elemen yg berbeda akan dibandingkan
dengan hasil observasi di lapangan sehingga didapat hasil yang paling mendekati dengan
kondisi lapangan. Area yang akan ditinjau adalah area yang berdekatan dengan Bore Hole
(BH-2R) dengan tinjauan settlement plate (S22) dan yang memebedakan penelitian ini
dengan penelitian sebelumnya adalah titik lokasi analisis dan perhitungan pengaruh efek
smear terhadap permeabilitas tanah yang digunakan adalah metode Indraratna. Penelitian
sebelumnya yang dilakukan oleh Tika Ermita berada pada settlement plate 29 dan
menggunakan data BH-01, penelitian sebelumnya berjarak 75 meter dari penelitan ini.
Metode Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah kuantitatif.
Penelitian ini menggunakan data dari proyek Reklamasi Belawan Phase I. Data teknis yang
digunakan berupa data parameter tanah yang diperoleh dari pengujian lapangan dan
laporatorium, gambar kerja dan spesifikasi material timbunan dan PVD yang digunakan pada
proyek tersebut.
Dalam penelitian ini, digunakan dua metode analisis yakni dengan perhitungan dengan
rumus empiris Terzaghi 1 dimensi dan pemodelan metode elemen hingga menggunakan
Plaxis 2D. Adapun alur dari penelitian ini disajikan pada gambar 1.
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1573
Gambar 1. Bagan Alir Penelitian
Hasil dan Pembahasan
A. Perhitungan Konsolidasi Terzaghi 1-Dimensi Perhitugan Penurunan Konsolidasi
Perhitungan konsolidasi dilakukan meliputi perhitungan penurunan dan waktu
konsolidasi yang terjadi untuk mencapai derakat konsolidasi 90%. Pada perhitungan ini
diasumsikan hanya lapisan tanah asli yang akan mengalami penurunan. Perhitungan
dilakukan dengan menggunakan prinsip penurunan dari persamaan normal consolidated 1-
D Terzaghi. Penurunan tanah yang terjadi dihitung perlapisan tanah dengan nilai indeks
pemampatan yang berbeda pada setiap lapisannya. Data-data lapisan tanah yang hasil
pengujian laboratorium yang dijadikan dasar perhitungan ditunjukkan pada Tabel 1.
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1574 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
Tabel 1. Data lapisan tanah pada lokasi penelitian
Lapisan Tanah
Lapisan 1
Lapisan 2
Lapisan 3
Lapisan 4
Lapisan 5
13,00
8,00
10,00
13,00
16,00
0,39
0,33
0,37
0,88
1,17
2,43
2,11
2,09
2,95
2,11
7,60
8,40
8,50
6,70
8,40
13,70
14,10
15,20
12,90
14,10
Selain data parameter tanah, tahapan konstruksi di lapangan juga diperlukan dalam
analisis ini. Adapun tahapan pelaksanaan penimbunan reklamasi adalah sebagai berikut.
1. Tahap 1: penimbunan reklamasi dari seabed sampai elevasi 2,8 mLWS (lapisan 1)
selama 3 hari
2. Tahap 2: Penimbunan reklamasi tahap 2 dari elevasi 2,8 s/d 4,0 mLWS (lapisan 2)
selama 3 hari
3. Tahap 3: pemasangan PVD selama 10 hari
4. Tahap 4: penimbunan preloading tahap 1 setinggi 0,7 lapisan 1 selama 20 hari
5. Tahap 6: penimbunan preloading tahap 2 setinggi 0,3 meter selama 16 hari
6. Tahap 8 : penimbunan preloading tahap 3 setinggi 3,3 m selama 26 hari
7. Tahap 9: penimbunan preloading tahap 4 setinggi 2,4 m selama 6 hari
8. Tahap 10: konsolidasi selama 92 hari
Adapun uraian perhitungan penurunan lapiran tanah adalah sebagai berikut:
1. Penimbunan reklamasi 1
Htimbunan = 2,8 m
timbunan = 14,84 kN/m3
∆P = 41,552 kN/m2
a. Tegangan overburden tanah lapisan 1
H = 13 m
Z = 6,5 m
= 13,7 kN/m3
P01 = Z x γ
= 13/2 m x (13,7 kN/m3 9,81 kN/m3)
= 25,285 kN/m2
b. Tegangan overburden tanah lapisan 2
H = 8 m
Z = 4 m
= 14,1 kN/m3
P02 = 13 m x (13,7 kN/m3 9,81 kN/m3) + 8/2 m x (14,1 kN/m3 9,81 kN/m3)
= 67,73 kN/m2
c. Tegangan overburden tanah lapisan 3
H = 10 m
Z = 5 m
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1575
= 15,2 kN/m3
P03 = 13 m x (13,7 kN/m3 9,81 kN/m3) + 8 m x (14,1 kN/m3 9,81 kN/m3) +
10/2 x (15,2 kN/m3 9,81 kN/m3)
= 111,84 kN/m2
Selanjutnya dilakukan perhitungan tegangan overburden lapisan 4 dan 5.
2. Besar penurunan maksimum akibat reklamasi 1
a. Lapisan 1
cc = 0,39
e01 = 2,43
Sp1 = 
 󰇡
 󰇢
= 0,624 m
b. Lapisan 2
cc = 0,33
e02 = 2,11
Sp2 = 
󰇡
 󰇢
= 0,176 m
c. Lapisan 3
cc = 0,37
e03 = 2,09
Sp3 = 
 󰇡
 󰇢
= 0,164 m
d. Lapisan 4
cc = 0,88
e04 = 2,95
Sp4 = 
 󰇡
 󰇢
= 0,292 m
e. Lapisan 5
cc = 1,165
e05 = 2,11
Sp5 = 
 󰇡
 󰇢
= 0,462 m
Total penurunan akibat pembebanan reklamasi under water adalah
S1 = Sp1 + Sp2 + Sp3 + Sp4 + Sp5
= 0,624 + 0,176 + 0,164 + 0,292 + 0,462
= 1,719 meter
Selanjutnya dilakukan perhitungan penurunan pada setiap lapisan untuk masing-
masing tahapan timbunan. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 2.
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1576 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
Tabel 2. Hasil penurunan yang terjadi dari perhitungan analitis
Fase timbunan
Tinggi
timbunan
(meter)
Besar penurunan tanah (meter)
Lapisan 1
Lapisan 2
Lapisan 3
Lapisan 4
Lapisan 5
Jumlah
Reklamasi
under water
2.80
0.624
0.176
0.164
0.292
0.462
1.719
Reklamasi
above water
1.20
0.342
0.086
0.077
0.134
0.208
0.847
Preloading 1
0.70
0.221
0.053
0.046
0.080
0.123
0.523
Preloading 2
0.30
0.104
0.023
0.020
0.035
0.054
0.236
Preloading 3
3.30
0.692
0.201
0.189
0.338
0.537
1.956
Preloading 4
2.40
0.564
0.156
0.144
0.254
0.401
1.519
Total penurunan
6.801
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditunjukkan pada Tabel 2, total penurunan
yang terjadi setelah konsolidasi terjadi 100% dengan persamaan Terzaghi adalah 6,801 m.
B. Verifikasi Pemodelan PVD
Perverifikasian pemodelan vertical drain dilakukan dengan mengekuivalenkan
vertikal drain yang setempat-setempat menjadi menerus (plane strain) untuk PLAXIS 2D
(Roesyanto & Iskandar, n.d.). Pengekuivalenan tersebut dilakukan dengan cara:
1. Diambil satu segmen vertical drain yang terpasang di lapangan ukuran 150 x 150 cm2
2. Menentukan jari-jari ekuivalen PVD
󰇛󰇜
 


3. Menentukan diameter mandrel
󰇛󰇜
 
4. Menentukan jari-jari ekuivalen smear zone,
ds = 3 x 8,139 = 24,417 cm
rs = 
cm
5. Menentukan jari-jari ekuivalen zona pengaruh PVD
De = 1,05 x 150 cm = 157,5 cm
re = 
= 78,75 cm
C. Perhitungan Waktu Konsolidasi dengan Menggunakan PVD
Perhitungan derajat konsolidasi menggunakan PVD (NINGSIH, 2018) akan dihitung
untuk pola pemasangan segitiga dengan jarak pemasangan 1,5 m. Kedalaman PVD adalah
44 m. Perhitungan dilakukan menggunakan rumus Barron (1948) yang dikembangkan oleh
(Kjellman, 1949).
Adapun proses perhitungannya sebagai berikut:
1. Pola pemasangan PVD segitiga dengan jarak 1,5 m.
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1577
n = 

Cv = 0,00687 m2/hari
Ch = 2 x 0,00687 m2/hari = 0,0137 m2/hari
t = 1 hari
Besar faktor waktu pengaliran vertikal dengan vertical drain.
T

U x 

󰇧 x 
 󰇨 
Dihitung nilai F
F = ln(23,78) - 0,75 =2,42
Besar faktor waktu radial dihitung dengan Persamaan berikut.
Trx

Sehingga besar derajat konsolidasi radial didapat.
Urex 
 
Besar derajat konsolidasi dengan pemasangan PVD didapat.
U = 1 (1 0,00425) (1 0,018) = 0,022
Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai derajat konsolidasi 90% dapat dilihat pada
Tabel 3.
Tabel 3. Waktu Penurunan dengan PVD
t (hari)
Tv
Uv
Tr
Ur
U
1
1,42E-05
0,004
0,006
0,018
0,022
2
2,84E-05
0,006
0,011
0,036
0,042
3
4,26E-05
0,007
0,017
0,053
0,060
10
1,42E-04
0,013
0,055
0,167
0,179
20
2,84E-04
0,019
0,111
0,307
0,320
50
7,10E-04
0,030
0,277
0,600
0,612
70
9,94E-04
0,036
0,388
0,723
0,732
100
1,42E-03
0,043
0,554
0,840
0,847
120
1,70E-03
0,047
0,665
0,889
0,894
130
1,85E-03
0,048
0,720
0,908
0,912
150
2,13E-03
0,052
0,831
0,936
0,939
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, waktu konsolidasi dengan
pemasangan PVD adalah 130 hari.
D. Analisis Pemodelan dengan Plaxis 2D
Setelah perhitungan secara analitis dilakukan, selanjutnya analisis dilanjutkan
dengan pemodelan menggunakan PLAXIS 2D. Pemodelan dilakukan dengan pemodelan
plane strain. Dalam analisisnya, pemodelan dengan PLAXIS 2D membutuhkan data input
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1578 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
material yang dimodelkan (Romanel, 2019). Oleh karena itu, perlu dilakukan korelasi
input material yang kurang terhadap hasil pengujian tanah di lapangan. Adapun data
parameter input material disajikan pada Tabel 4.
Dalam proses pemodelan, penggambaran area reklamasi tidak dilakukan secara
menyeluruh sesuai kondisi di lapangan. Hal ini disebabkan tidak memungkinkannya
penggambaran untuk daerah yang sangat luas karena keterbatasan kapasitas perangkat dan
waktu mengeksekusi. Karena hal tersebut maka dilakukan penggambaran hanya pada area
yang dianggap mewakili kondisi tanah hasil Borehole-2R dan hasil pengamatan dari
Settlement Plate-22.
Tabel 4. Parameter input material pemodelan PLAXIS 2D
Parameter
Lapisan 1
Lapisan 2
Lapisan 3
Lapisan 4
Lapisan 5
Timbunan
PVD
Jenis Tanah
Silty clay 1
Silty clay 2
Silty clay 3
Silty clay 4
Silty clay 5
sand
Ketebalan(m)
13
7
10
13
16
Tipe
Undrained
Undrained
Undrained
Undrained
Undrained
Drain
Drain
 (kN/m3)
13,7
14,1
15,2
12,9
14,1
19,5
19,5
 (kN/m3)
7,6
8,4
8,5
6,7
8,4
14,3
14,3
c (kN/m2)
10
10
14
13
10
2
2
(0)
5,61
6,50
6,03
6,03
6,50
33
33
E (kN/m2)
1000
1000
2500
2500
1000
25000
25000
Kx (m/hari)
0,00864
0,00864
0,00864
0,00864
0,00864
8,64
8,64
Ky (m/hari)
0,00864
0,00864
0,00864
0,00864
0,00864
8,64
8,64
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,3
0,3
1. Pemodelan Plaxis 2D Quadratic triangle element (6 titik nodal)
Pada analisis ini, pemodelan konstruksi timbunan reklamasi menggunakan jumlah
titik nodal sebanyak 6 di setiap elemen nya (Zardari et al., 2014). Adapun pengaturan
projek yang digunakan disajikan pada Gambar 2. Tahap selanjutnya adalah
penggambaran konstruksi timbunan dan input material seperti yang terlihat pada
Gambar 3.
Gambar 2. Pengaturan poject properties pada PLAXIS 2D dengan 6 titik nodal
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1579
Gambar 3. Pendeklarasian tanah eksisting pada PLAXIS 6 nodal
Gambar 4. Hasil Penggambaran struktur tanah pada PLAXIS 2D dengan 6 nodal
Setelah input material selesai dilanjutkan dengan menentukan pembagian elemen
(generate mesh). Setelah mesh terbentuk maka harus dilakukan pemodelan tahapan
konstruksi (stage construction). Proses ini menginterpretasikan tahapan konstruksi yang
sebenarnya. Tahap selanjutnya dilakukan proses kalkulasi sehingga didapatkan hasil
berupa deformasi yang terjadi. Adapun output dari proses analisis disajikan pada
Gambar 5 dan 6. Hasil output perhitungannya menunjukkan bahwa penurunan vertikal
yang terjadi berada dibawah timbunan preloading sebesar 6,777 meter, sedangkan pada
titik pemasangan settlement plate terjadi penurunan sebesar -6.673 meter. Terdapat
kenaikan elevasi tanah pada alur pelayaran namun tidak signifikan sehingga struktur
tidak mengalami keruntuhan atau collaps.
Gambar 5. Penyebaran Vertical displacement pada PLAXIS 6 nodal
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1580 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
Penurunan yang terjadi pada titik tinjauan node A dimana lokasi settlement plate
S-22 dipasang, dapat dilihat pada Gambar 6 berikut ini:
Gambar 6. Penurunan yang terjadi pada titik tinjauan node A
Grafik hubungan antara penurunan tanah arah vertikal dengan waktu konsolidasi
pada titik tinjauan dapat dilihat pada Gambar 7 berikut ini.
Gambar 7. Grafik hubungan antara vertical displacement dengan waktu
Pola penurunan yang diperoleh dari PLAXIS 2D dengan menggunakan 6 titik
nodal memiliki perbedaan dibandingkan dengan aktual di lapangan. Dimana pola
penurunan pada PLAXIS 2D menunjukkan bahwa penurunan bergantung pada jumlah
pembeban yang dilakukan sedangkan pada aktualnya setiap hari penurunan terjadi
dengan teratur. Perbandingannya dapat dilihat pada Gambar 8 berikut ini:
Gambar 8. Perbedaan pola penurunan pada PLAXIS 2D 6 titik nodal dengan aktual
lapangan
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1581
2. Pemodelan Plaxis 2D QuaRtic triangle element (15 titik nodal)
Untuk metode analisa dengan menggunakan 15 titik nodal, terdapat kesamaan
proses tahapan pekerjaan dengan menggunakan 6 titik nodal. Yang membedakan adalah
pada tahapan project properties, generating mesh dan hasil akhir dari perhitungan.
Selain dati tahapan diatas proses pekerjaannya relatif sama antara yang 15 titik nodal
dengan 6 titik nodal (Tan et al., 2014).
Pada tahap pengaturan properties project yang dilakukan perubahan adalah
pemilihan tipe model yang digunakan. Tipe model yang dipilih adalah plane strain,
elemen yang memiliki titik nodal 15. Pengaturan project properties dapat dilihat pada
Gambar 9.
Gambar 9. Pengaturan poject properties pada PLAXIS 2D dengan 15 titik nodal
Hasil output analisis PLAXIS 2D dengan 15 Nodal perhitungannya menunjukkan
bahwa penurunan vertikal yang terjadi berada dibawah timbunan preloading sebesar -
6,774 meter, sedangkan pada titik pemasangan settlement plate terjadi penurunan
sebesar -6.669 meter. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 10 berikut ini:
Gambar 10. Penyebaran Vertical displacement pada PLAXIS 15 nodal
Penurunan yang terjadi pada titik tinjauan dapat dilihat pada Gambar 11 berikut
ini:
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1582 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
Gambar 11. Penurunan yang terjadi pada titik node A (S-22) untuk permodelan 15
nodal
Grafik hubungan antara penurunan tanah arah vertikal dengan waktu konsolidasi
pada titik tinjauan dapat dilihat pada Gambar 12 berikut ini.
Gambar 12. Grafik hubungan vertical displacement pad model 15 nodal
Pola penurunan yang diperoleh dari PLAXIS 2D dengan menggunakan 15 titik
nodal juga memiliki perbedaan dalam hal pola penurunan dibandingkan dengan aktual
di lapangan. Perbedaan penurunannya dapat dilihat pada Gambar 13 berikut ini:
Gambar 13. Perbedaan pola penurunan pada PLAXIS 2D 15 titik nodal dengan aktual
lapangan
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1583
Kesimpulan
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa besaran
penurunan tanah sebesar -6,801 meter. Hasil ini relatif mendekati hasil obervasi penurunan
aktual lapangan, di mana penurunanya sebesar 6,718 meter. Terdapat perbedaan sebesar
0,083 meter antara perhitungan analitis lebih besar dengan hasil observasi lapangan.
Perbedaan penurunan antara analitis dengan hasil observasi lapangan adalah dikarenakan
perhitungan analistis menggunakan Terzaghi, konsolidasi primer sudah mencapai 100% dan
konsolidasi sekunder belum diperhitungkan, sedangkan pada hasil observasi lapangan
sebelum masa konsolidasi primer belum mencapai 100%.
Berdasarkan hasil analisis Plaxis 2D besar penurunan konsolidasi yang terjadi adalah -
6,673 m dari pemodelan 6 titik nodal dan -6,669 dari pemodelan 15 titik nodal. Sehingga
dapat dilihat perhitungan penurunan konsolidasi menggunakan PLAXIS 2D relatif mendekati
penurunan hasil aktual di lapangan dengan persentasi perbedaan penurunan 0,66%
dibandingkan dengan perhitungan dengan metode analitis yang perbedaanya 1,23%.
Perhitungan menggunakan PLAXIS 2D dengan 6 titik nodal memiliki hasil lebih akurat
dibandingkan dengan 15 titik nodal, namun tidak begitu signifikan di mana perbedaannya
hanya 41 mm. Dengan waktu yang dibutuhkan untuk menghitung dengan 6 titik nodal adalah
sekitar 1 jam dan 15 titik nodal adalah sekitar 4 jam, maka perhitungan menggunakan 6 titik
nodal lebih dianjurkan untuk digunakan dalam analisa. Pengaruh penambahan titik nodal
pada proses analisis adalah waktu yang dibutuhkan dalam proses kalkulasi menjadi lebih
lama dikarenakan jumlah titik yang dianalisa semakin banyak saat menggunakan 15 titik
nodal.
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita
1584 Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022
BIBLIOGRAFI
Apriyani, N. I. K. D., Ikhya, I., & Hamdhan, I. N. (2016). Analisis Konsolidasi Dengan
Prefabricated Vertical Drain Untuk Beberapa Soil Model Menggunakan Metode Elemen
Hingga. Reka Racana, 2(3). Google Scholar
Chai, J.-C., Shen, S.-L., Miura, N., & Bergado, D. T. (2001). Simple method of modeling
PVD-improved subsoil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,
127(11), 965972. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2001)127:11(965).
Google Scholar
Chairullah, B. (2011). Stabilisasi tanah lempung lunak untuk material tanah dasar sub grade
dan sub base jalan raya. Jurnal Teknik Sipil, 1(1), 6170. Google Scholar
Gunasro, A., Nuprayogi, R., Partono, W., & Pardoyo, B. (2017). Stabilisasi Tanah Lempung
Ekspansif dengan Campuran Larutan NaOH 7, 5%. Jurnal Karya Teknik Sipil, 6(2),
238245. Google Scholar
Hird, C. C., Pyrah, I. C., Russell, D., & Cinicioglu, F. (1995). Modelling the effect of vertical
drains in two-dimensional finite element analyses of embankments on soft ground.
Canadian Geotechnical Journal, 32(5), 795807. https://doi.org/10.1139/t95-077.
Google Scholar
Indraratna, B., & Redana, I. W. (1997). Plane-strain modeling of smear effects associated
with vertical drains. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,
123(5), 474478. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(1997)123:5(474). Google
Scholar
Kjellman, W. (1949). Record of the activities at the Swedish Geotechnical Insitute 1944-
1948. Stockholm, Swedish Geotechnical Institute. Google Scholar
Meiwa, S., Ikhya, I., & Hamdhan, I. N. (2017). Analisis Konsolidasi dengan PVD untuk
Kondisi Axisymmetric dan Beberapa Metode Ekuivalensi Plane Strain Menggunakan
Metode Elemen Hingga. In Reka Racana (pp. 112). Google Scholar
NINGSIH, A. C. (2018). Perencanaan perbaikan tanah lunak menggunakan metode
preloading dan prefabricated vertical drain (PVD). Google Scholar
Ohoimas, M. Y., & Hamdhan, I. N. (2015). Analisis Konsolidasi dengan Menggunakan
Metode Preloading dan Vertical Drain pada Areal Reklamasi Proyek Pengembangan
Pelabuhan Belawan Tahap II. RekaRacana: Jurnal Teknil Sipil, 1(1), 111.
https://doi.org/0.26760/rekaracana.v1i1.1. Google Scholar
Roesyanto, R., & Iskandar, R. (n.d.). Analysis of the Smear Zone Effect due to PVD
Installation on the Embankment Consolidation Process with 2D and 3D Plaxis. Media
Komunikasi Teknik Sipil, 26(2), 140149. Google Scholar
Romanel, C. (2019). Evaluation of the Load Bearing Capacity of Piles by Numerical,
Analytical and Empirical Approaches. New Developments in Soil Characterization and
Soil Stability, 58. Google Scholar
Analisis Konsolidasi dengan Metode Preloading dikombinasikan dengan
PVD berdasarkan Perhitungan Analitis dan Plaxis 2D
Syntax Admiration: Vol. 3, No. 12 Desember 2022 1585
Tan, S. A., Ng, K. S., & Sun, J. (2014). Column groups analyses for stone column reinforced
foundation. Geotechnical Special Publication, 233, 597608. Google Scholar
Wulandari, T. E. (2020). Analisis Konsolidasi menggunakan Preloading dan Prefabricated
Vertical Drain dengan Metode Perhitungan Analitis, Plaxis 2D dan 3D pada Proyek
Reklamasi Belawan Phase I. Universitas Sumatera Utara. Google Scholar
Zardari, M. A., Ormann, L., Mattsson, H., & Knutsson, S. (2014). Numerical analysis of
staged construction of an upstream tailings dam. National Conference on Civil
Engineering: 28/04/2014-29/04/2014, 150160. Google Scholar
Copyright holder :
Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita (2022)
First publication right :
Jurnal Syntax Admiration
This article is licensed under: