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],

[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

Data Properties

Lapisan Tanah

Lapisan 1

Lapisan 2

Lapisan 3

Lapisan 4

Lapisan 5

Tebal Lapisan

13,00

8,00

10,00

13,00

16,00

Indeks Pemampatan (cc)

0,39

0,33

0,37

0,88

1,17

Angka Pori (eo)

2,43

2,11

2,09

2,95

2,11

unsat

7,60

8,40

8,50

6,70

8,40

sat

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.

Ure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)

1,42E-05

0,004

0,006

0,018

0,022

2,84E-05

0,006

0,011

0,036

0,042

4,26E-05

0,007

0,017

0,053

0,060

1,42E-04

0,013

0,055

0,167

0,179

2,84E-04

0,019

0,111

0,307

0,320

7,10E-04

0,030

0,277

0,600

0,612

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)

Tipe

Undrained

Drain

 (kN/m3)

13,7

14,1

15,2

12,9

14,1

19,5

 (kN/m3)

7,6

8,4

8,5

6,7

8,4

14,3

c (kN/m2)

 (0)

5,61

6,50

6,03

6,50

E (kN/m2)

1000

2500

1000

25000

Kx (m/hari)

0,00864

8,64

Ky (m/hari)

0,00864

8,64



0,35

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),  965–972.  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), 61–70. 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), 
238–245. 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),  795–807.  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),  474–478.  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. 1–12). 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),  1–11. 
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), 140–149. 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, 597–608. 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, 150–160. Google Scholar

Baby Purba, Roesyanto, Gina Cyntia Raphita (2022)

First publication right :

Jurnal Syntax Admiration

This article is licensed under: