29
BAB III PENGGUNAAN PLAXIS UNTUK ANALISIS
III.1. Umum
Plaxis adalah sebuah paket program yang disusun berdasarkan metode elemen hingga yang telah dikembangkan secara khusus untuk melakukan analisis
deformasi dan stabilitas dalam bidang rekayasa geoteknik. Prodesur pembuatan model secara grafis yang mudah memungkinkan pembuatan suatu model elemen
hingga yang rumit dapat dilakukan dengan cepat, sedangkan berbagai fasilitas yang tersedia dapat digunakan untuk menampilkan hasil komputasi secara mendetail.
Proses perhitungannya sendiri sepenuhnya berjalan secara otomatis dan didasarkan pada prosedur numerik yang handal.
Plaxis dimaksudkan sebagai suatu alat bantu analitis untuk digunakan oleh ahli geoteknik yang tidak harus menguasai metode numerik. Umumnya para praktisi
menganggap bahwa perhitungan dengan metode elemen hingga yang non-linear adalah sulit dan menghabiskan banyak waktu. Tim riset dan pengembangan Plaxis
menjawab masalah tersebut dengan merancang prosedur-prosedur perhitungan yang handal dan baik secara teoritis, yang kemudian dikemas dalam suatu kerangka yang
logis dan mudah digunakan.
III.2 Pemodelan Tanah dan Parameter yang Digunakan
Adapun tanah yang akan dianalisis adalah tanah di daerah Proyek Bandar Udara Kuala Namu dengan Bore Log no. BH-II AREA-II, hasil bore log dan tes
laboratorium dapat dilihat pada Tabel 3.1. Dari hasil tes ini maka dibuatlah kondisi
30
Timbunan Drained 1 m
γ
unsat
= 11.87 kNm
2
Lapisan 3 Medium, Drained
γ
sat
= 16.17 kNm
2
5 m
3 m γ
sat
= 16.37 kNm
2
1 m
γ
sat
= 17.48 kNm
2
10 m
γ
sat
= 19.02 kNm
2
eksisting yang digunakan untuk analisis program Plaxis, adapun pemodelan tanahnya adalah tampak seperti gambar berikut:
Gambar 3.1. Potongan melintang tanah
Jenis material yang digunakan pada analisa ini adalah model Mohr-Coulomb, dan parameter-parameter tanah yang akan dipakai pada program ini adalah berat isi
jenuh dan tak jenuh
sat
dan
unsat
, permeabilitas k
x
dan k
y
, modulus Young E, angka Poisson v, kohesi c, sudut geser ø, dan sudut dilantansi .
Nilai dari berat isi jenuh dan tak jenuh
sat
dan
unsat
didapat dari hasil laboratorium begitu juga dengan nilai permeabilitas k
x
dan k
y
, atau dapat juga dengan memperhitungkan dari nilai berikut:
Lapisan 1 Lunak, Undrained
Lapisan 4 Padat, Drained Lapisan 2 Lunak, Drained
31
Tabel 3.1. Harga-harga koefisien Rembesan pada umumnya
18
k Jenis Tanah
cmdtk ftmnt Kerikil bersih
1.0 - 100 2.0 - 200
Pasir kasar 1.0 - 0.01
2.0 - 0.02 Pasir halus
0.01 - 0.001 0.02 - 0.002
Lanau 0.001 - 0.00001
0.002 - 0.00002 Lempung kurang
dari 0.000001 kurang
dari 0.000002
Besar modulus elastisitas modulus Young untuk tanah lempung berpasir, lanau berlempung dihitung dengan menggunakan rumus empiris
c e
q E
6 3
− =
atau
c e
q E
2 1
− =
, dimana q
c
adalah perlawanan penetrasi konus. Angka Poisson v sering dianggap sebesar 0.2 sampai 0.4. nilai sebesar 0.5
biasanya dipakai untuk tanah jenuh, dan 0.0 sering dipakai untuk tanah kering dan tanah lainnya untuk kemudahan dalam perhitungan. Pada kasus perilaku tak
terdrainase, maka dimasukkan angka Poisson efektif yaitu harus lebih kecil dari 0.35. Besar kohesi c, sudut geser ø didapat dari uji laboratorium. Sedangkan
sudut dilantansi untuk tanah lempung cenderung tidak ada sama sekali yaitu =0.
III.3 Input Data III.3.1 Model Geometri dan Kondisi Batas Boundary Conditions
Timbunan dapat dianalisa dengan menggunakan model regangan bidang plain strain, dengan 15 titik nodal. Satuan dasar yang digunakan untuk panjang,
gaya, dan waktu adalah m, kN, dan hari. Model geometri mempunyai lebar total 40 m dimulai dari titik tengah timbunan. Geometri penuh dapat digambarkan dengan
18
Mekanika Tanah Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 1,Braja M.Das, diterjemahkan Noor Endah Indrasurya B. Mochtar, Erlangga 484.
32 menggunakan pilihan garis geometri Geometry line. Deformasi dari lapisan pasir
pada kedalaman 10 m dari tanah asli diasumsikan tidak terjadi. Karena itu, lapisan ini tidak diikutsertakan dalam model dan digunakan kondisi jepit untuk dasar model.
Jepit standar standard fixities dapat digunakan untuk mendifinisikan kondisi batas. Tampilan dari model geometri dapat dilihat pada Gambar 3.2
III.3.2 Data Bahan Material
Adapun Sifat-sifat material yang dimasukkan ke kumpulan data material pada program masukan input Plaxis dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3.2. Parameter desain yang digunakan untuk analisis
Parameter Timbunan
Lapisan 1 Lapisan 2
Lapisan 3 Lapisan 4
Tebal m 4.0
6.0 3.0
1.0 10.0
Kondisi Tanah
Padat Lunak Lunak Medium Padat
Model Mohr Columb
Mohr Columb
Mohr Columb
Mohr Columb
Mohr Columb
Type Drained Undrained
Drained Drained Drained γ
unsat
kNm
3
11.87 11.87 12.12 14.16 15.33
sat
γ kNm
3
16.17 16.17 16.37 17.48 19.02 K
x
mhari 8.64
0.00044 8.64
8.64 8.64
K
y
mhari 9.00
0.00035 9.00
9.00 9.00
E kNm
2
15.00 360 720 72.00 15.00
ν 0.35 0.35 0.25 0.30 0.35
C kNm
2
7.50 11.10 11.30 7.90 7.50
ø
28 11’30” 5
24’35.20” 6 5’5” 22
8’8.34” 28 11’30”
- - - - - Kumpulan data material dimasukkan sesuai pada tiap kluster dalam model
geometri. Adapun cara memindahkan data material tersebut ialah dengan meng-klik
dan seret drag kumpulan data kemasing-masing kluster.
33
III.3.3 Mesh Generation
Setelah memasukkan parameter material, jaring elemen hingga sederhana dapat disusun dengan menggunakan tingkat kekasaran elemen sedang medium.
Kemudian dilakukan penyusunan jaring elemen dengan menekan tombol susun jaring elemen generate mesh. Hasil penyusunan jaring elemen dapat dilihat pada
Gambar 3.3. III.3.4 Kondisi Awal Initial Condition
Dalam kondisi awal initial condition ditetapkan berat isi air sebesar 10 kNm
3
. Tekanan air sepenuhnya adalah tekanan hidrostatik berdasarkan garis freatik global melalui ttitik 0.0;19.0 dan 40.0;19.0. Kemudian dibuat kondisi batas untuk
analisis konsolidasi pada arah vertikal sebelah kiri dan kanan dengan cara menekan tombol batas konsolidasi tertutup closed consolidation boundary kemudian klik
titik 0.0; 24.0 dan 0.0; 0.0 kemudian klik kanan dan juga klik titik 40.0; 20.0 dan 40.0; 0.0. kemudian klik tombol hitung tekanan air generate water pressure.
Gambar Kondisi awal dan tekanan air pori awal dapat dilihat pada Gambar 3.4 dan Gambar 3.5
III.3.5 Tegangan Awal
Setelah perhitungan tekanan air, kembali ke konfigurasi geometri awal. Pada kondisi awal, timbunan belum ada sehingga untuk menghitung tegangan awal dari
model maka timbunan harus dinonaktifkan terlebih dahulu. Klik satu kali pada tiap klaster yang memodelkan timbunan. Setelah
timbunan dinonaktifkan klaster yang bersangkutan akan mempunyai warna seperti
34 warna latar belakang, maka geometri yang aktif akan berupa geometri yang
horizontal dengan lapisan-lapisan yang horizontal pula. Kemudian dilakukan perhitungan tegangan awal. Setelah perhitungan
tegangan awal dilakukan maka masukan telah selesai dan perhitungan dapat dilakukan. Gambar tegangan awal dapat dilihat pada Gambar 3.6
35
Gambar 3.2. Model Geometri
36
Gambar 3.3. Jaring Elemen Generate Mesh
37
Gambar 3.4. Kondisi Awal
38
Gambar 3.5. Tekanan air pori awal
39
Gambar 3.6. Tegangan Awal
40
III.4. Perhitungan Calculation.
Konstruksi timbunan terdiri dari dua tahap, masing-masing membutuhkan waktu 5 hari. Setelah tahapan konstruksi pertama, dilanjutkan dengan konsolidasi
selama 100 hari agar tekanan air pori berlebih dapat berdisipasi. Setelah tahapan konstruksi kedua, sebuah rentang konsolidasi lain diberikan sehingga penurunan
final dapat diperhitungkan. Karena itu, perlu didefinisikan delapan buah tahapan perhitungan.
Berikut langkah-langkah dalam tahap perhitungan: •
Tahap perhitungan pertama adalah analisis konsolidasi, tahapan konstruksi. Dalam lembar-tab umum general dipilih konsolidasi consolidation dari
kotak jenis perhitungan calculation type. Dalam lembar-tab parameter, dimasukkan interval waktu sebanyak 5 hari. Tahapan konstruksi staged
construction sebagai masukan pembebanan loading input dipilih dan dilakukan pengaktifan bagian pertama dari timbunan dalam jendela
konfigurasi geometri. •
Tahap kedua juga merupakan analisis konsolidasi, tahapan konstruksi. Kali ini tidak ada perubahan dalam geometri karena hanya diperlukan analisis
konsolidasi hingga waktu batas tertentu saja. Dimasukkan interval waktu sebesar 100 hari. Dilakukan hal yang sama untuk masing-masing timbunan
sampai tahap ketujuh. •
Tahap kedelapan adalah analisis konsolidasi hingga mencapai tekanan air pori minimum. Oleh karena itu dipilih tekanan air pori minimum minimum
pore pressure dengan nilai sebesar 1 kNm
2
untuk tekanan air pori minimum.
41 Sebelum memulai perhitungan, dilakukan pemilihan titk-titik. Titik A dipilih
pada permukaan tanah asli sebagai perhitungan untuk besar timbunan yang akan terjadi, dan titik B di tengah lapisan tanah lempung yang akan digunakan untuk
menggambarkan proses terbentuknya dan berkurangnya tekanan air pori berlebih. Selama analisis konsolidasi berlangsung, peningkatan waktu dapat terlihat
pada bagian atas dalam jendela informasi perhitungan. Selain pengali, sebuah parameter Pmaks akan muncul, yang menunjukkan tekanan air pori maksimum saat
ini. III.5 Output Data
Setelah perhitungan selesai, hasil keluaran dapat dilihat pada program keluaran. Jendela keluaran akan menampilkan jaring elemen terdeformasi pada
kondisi setelah konsolidasi secara penuh terjadi. Gambar jaring elemen terdeformasi dapat dilihat pada Gambar 3.7 dan gambar tekanan air pori berlebih juga dapat
dilihat pada Gambar 3.8 Untuk melihat besar angka dari penurunan, waktu sampai konsolidasi penuh
terjadi dan nilai dari tekanan air pori berlebih dapat dilihat dari program kurva curves. Kurva tersebut ditunjukkan dalam Gambar 3.9-Gambar 3.10. Adapun besar
penurunan tanah dan besar tekanan air pori pada hari tertentu dapat dilihat pada lembar lampiran.
42
Gambar 3.7. Jaring elemen Terdeformasi
43
Gambar 3.8. Tekanan air pori berlebih
44
Gambar 3.9.
K urva
pe nuruna
n t erha
da p w
akt u
Grafik Penurunan Vs Waktu
-0.8 -0.7
-0.6 -0.5
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
250 500
750 1000
1250
Waktu hari P
e nur
una n
m
Plaxis
45
Gambar 3.10.
K urva
T eka
na n a
ir pori
be rl
ebi h
Grafik Tekanan Air Pori Vs Waktu
5 10
15 20
25 30
250 500
750 1000
1250
Waktuhari Te
k a
na n A
ir P
or i
k N
m 2
Plaxis
46
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
Kategori