Retaining Structure Analyses: PLAXIS vs FREW

BACKGROUND

Tulisan ini menyajikan analisis retaining structure yang digunakan untuk mengamankan galian basemen pada dua buah proyek di Jakarta, dengan menggunakan program PLAXIS 2D dengan berbagai soil model. Analisis ini dilakukan atas dua buah proyek gedung dengan basemen di Jakarta Utara yang mengandung tanah lunak dengan detail sbb:

Proyek 1:                                                                                                                                    Lokasi proyek di Jl. Yos Sudarso, Sunter, 17 lantai dengan 2 basemen. Digunakan CBP (Contiguous bored Pile) yang disupport 1 baris ground anchor. Diameter bored pile 80 cm dengan c/c spacing 110 cm. Profil tanah dilengkapi dengan SPT N Value dan potongan CBP disajikan pada Gbr-1.

                      Gbr.-1: Profil Tanah dan Potongan CBP Proyek 1

Proyek 2:                                                                                                                                    Lokasi proyek di Pluit, terdiri atas 4 buah bangunan komersial 8 samapai 15 lantai dengan basemen 3 lapis yang menyatukan seluruh bangunan.  Akan ada urugan sehingga nantinya lantai basemen 1 akan berada dibawah tanah.  Digunakan D-Wall tebal 60 cm dengan support 2 baris ground anchor. Pada salah satu sisi digunakan strut karena berimpitan dengan lahan tetangga. Tanah clay sangat lunak dengan N SPT = 1 dijumpai sampai 2m dibawah dasr galian.  Profil tanah dengan SPT N Value dan potongan D-Wall disajikan pada Gbr-2.

                     Gbr.-2: Profil Tanah dan Potongan D-Wall Proyek 2

Design dan analysis retaining structures untuk kedua proyek tersebut telah penulis selesaikan dengan menggunakan program FREW Oasys – drained analysis, menggunakan effective soil parameters untuk mensimulasi kondisi terburuk dari kasus galian (Unloading Case).  Pada saat ini pekerjaan basemen untuk Proyek 2 telah selesai dikerjakan, sedangkan untuk Proyek 1 sedang dalam persiapan.

Beberapa tahun terakhir, program PLAXIS 2D sangat popular di Indonesia khususnya dan South East Asia pada umumnya.  Akan tetapi penulis banyak menjumpai keganjilan hasil analisis yang dilakukan oleh para praktisi di Indonesia.  Sebagian keganjilan tersebut tidak terlihat karena tidak disajikannya plot deflection vs depth.  Perlu dilakukan kalibrasi untuk dapat menggunakan suatu program dengan kepastian yang tinggi. Tulisan ini merupakan sebagian usaha kalibrasi yang penulis lakukan bersama team. Program PLAXIS 2D yang digunakan adalah PLAXIS 2 D Anniversary Edition 0.1 (2014). Sedangkan program FREW yang digunakan sebagai pembanding adalah  FREW Oasys ver 19.2 (2014).

 

ANALISIS DENGAN PLAXIS 2D                                                                                                

Soil Model                                                                                                                             Analisis dengan program PLAXIS ini penulis lakukan untuk berbagai soil model yang mencakup:

• Hardening Soil model with small strain (HSsmall) yang merupakan rekomendasi 1 dari PLAXIS. Sebagai variant dari analisis dengan HSsmall, analisis juga dilakukan dengan mengganti soil model untuk soft clay dengan Soft Soil model, sedangkan tanah lainnya tetap menggunakan HSsmall.
• Hardening Soil model (HS) yang merupakan rekomendasi 2 dari PLAXIS
• Mohr-Coulomb model (MC) yang merupakan soil model paling sederhana dan banyak dipakai dalam routine design work.

Drainage Type                                                                                                                   PLAXIS menentukan drainage type berdasarkan material tanah yang dijumpai. Untuk tanah kohesif pada umumnya, pembebanan lebih cepat dari keluarnya air pori, sehingga pembebanan terjadi dalam kondisi undrained. Sebaliknya untuk tanah granular, sehingga pembebanan terjadi pada kondisi drained. Sesuai rekomendasi PLAXIS, untuk drainage type tanah kohesif, penulis menggunakan Undrained B, untuk keseluruhan soil model.

Sesuai dengan PLAXIS manual , bahwa untuk mensimulasi long term soil behavior maka penulis juga melakukan analisis untuk kondisi Drained dan membandingkannya dengan hasil analisis FREW.

Parameter Tanah                                                                                                         Parameter tanah yang digunakan dalam analisis retaining structure proyek-1 dirangkumkan dalam Tabel-1.a s/d 1.d  sedangkan untuk proyek 2 dirangkumkan dalam Tabel-2.a s/d 2.d

 

 

Hasil Analisis                                                                                                                           Hasil analisis diberikan dalam bentuk diagram defleksi vs elevasi, bending moment vs elevasi dan rangkuman gaya anchor untuk masing-masing soil model.

• Proyek 1

                     Gbr.-3.a: Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                                                           Analisis PLAXIS Undrained B –Proyek 1

          Gbr.-3.b: Perbandingan Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                             Analisis PLAXIS  HSsmall -Undrained B dengan HSsmall + Soft                               Soil Utk Lapisan Soft Clay — Proyek 1

                        Gbr.-3.c: Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                                                           Analisis PLAXIS  Drained  –Proyek 1

 

•   Proyek 2

                    Gbr.-4.a: Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                                                           Analisis PLAXIS Undrained B –Proyek 2

              Gbr.-4.b: Perbandingan Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                              Analisis PLAXIS  HSsmall -Undrained B dengan HSsmall +                                        Soft Soil Utk Lapisan Soft Clay — Proyek 2

                            Gbr.-4.c: Defleksi vs Elevasi dan Momen vs Elevasi                                                                            Analisis PLAXIS  Drained  –Proyek 2

 

KESIMPULAN

Dari hasil analisis berdasarkan data 2 proyek seperti diuraikan diatas,  dapat ditarik kesimpulan sbb:

1. PLAXIS-Undrained analisis menunjukkan bahwa MC memberikan defleksi dan momenyang paling besar dibandingkan HS dan HSsmall, sedangkan HSsmall memberikan defleksi dan momen yang terkecil.   Jika soil model untuk lapisan soft clay diganti menjadi Soft Soil, maka akan terjadi   sedikit  penambahan defleksi dan penambahan momen khususnya momen negative.

2. PLAXIS -Drained analisis menunjukkan bahwa momen yang dihasilkan oleh HS,                    HSsmall dan FREW relative sama, sedangkan MC menghasilkan momen yang terkecil.        Khusus untuk MC soil model, momen yang dihasilkan PLAXIS-Undrained praktis                 sama dengan yang dihasilkan PLAXIS- Drained.

3.  Drained analisis juga menunjukkan bahwa defleksi HSsmall dan FREW baik bentuk              maupun besarannya praktis sama. HS soil model memberikan defleksi yang terbesar,          sedangkan untuk MC model posisinya tidak menentu, kadang terkecil, kadang                        mendekati HS soil model.  Satu hal yang konsisten adalah bahwa MC model                            memberikan toe defleksi yang  terbesar dibandingkan soil model lainnya dan FREW.

4.  FREW memberikan gaya anchor yang terbesar dibandingkan keseluruhan hasil analisis      dengan PLAXIS.    PLAXIS – Drained memberikan gaya anchor yang lebih besar dari            PLAXIS – Undrained.    Diantara PLAXIS – Undrained, MC model memberikan gaya          anchor terbesar, sedangkan diantara PLAXIS – Drained, HS model memberikan gaya          anchor terbesar.

5. Dapat dimengerti bahwa proses undrained terjadi untuk tanah kohesif dengan permeabilitas yang kecil, artinya kecepatan pembebanan lebih tinggi dari kecepatan disipasi air pori.  Tetapi dengan berjalannya waktu secara perlahan akan terjadi perubahan dari undrained menuju drained. Terlihat bahwa baik defleksi maupun momen akan meningkat dengan perubahan dari undrained menuju drained karena melemahnya kuat geser tanah. Mengingat bahwa pekerjaan basemen akan berlangsung selama beberapa bulan, dapat dipastikan bahwa kondisi undarined telah ditinggalkan, mungkin belum mencapai kondisi fully drained, tetapi somewhere between undrained dan drained.

-ooOoo-