Studi Perbandingan Beberapa Alternatif Pemodelan Ground Anchor Dalam Program PLAXIS 2D *

1. Pemodelan Ground Anchor

Pada program PLAXIS 2D ver 2018, tersedia 2 alternatif pemodelan Ground Anchor sebagai berikut:

• Alternatif 1: Node to Node Anchor + Embedded Beam Row

None to Node untuk memodel bagian Free Length, sedangkan  Embedded Beam Row untuk memodel bagian Fixed Length.

• Alternatif 2: Fixed End Anchor.

Anchor diwakili oleh bagian Free Length yang terjepit diujung bawahnya. Bagian Fixed Length tidak dimodel karena tidak mempengaruhi sama sekali pergerakan anchor, sebagai akibat asumsi bahwa bagian bawah Free Length telah terjepit.

Alternatif 1 memerlukan input yang lebih kompleks; diantaranya dibutuhkan input sbb:

Node to Node Anchor:  Luas Strand, E strand, Spacing horizontal anchor.

Embedded Beam Row: Behavior pilih Grout body, Diameter Grout Body, Eekivalen sehingga Eekivalen x A grout body = Estrand x Astrand, Spacing horizontal anchor, Unit Skin Resistance.

Alternatif 2 hanya memerlukan input yang sederhana, yaitu Luas strand, Modulus elastisitas strand, Spacing horizontal anchor, dan panjang Free Length.

Tentu kita akan memilih metoda analisis/pemodelan yang sederhana dengan input yang mudah, tetapi memberikan hasil yang cukup akurat. Alternatif 2 memnuhi persyaratan input yang sederhana, tetapi mungkin hasilnya kurang akurat. Untuk tetap menjaga kesederhanaan input dan berusaha mendapatkan hasil yang lebih akurat dibandingkan Alternatif 2, maka kami mengusulkan Alternatif 3, dimana tetap digunakan model Fixed End Anchor, tetapi kekakuan strand diganti dengan kekakuan ekivalent.

• Alternatif 3 : Fixed End Anchor dengan Keqivalen

Ini adalah modifikasi Alt.2 dgn memasukkan kekakuan  Fixed Length.

Spring k₁  dan spring k₂  dihubungkan secara serie, sehingga k_eq dapat dihotung sbb:

1/keq =  1/k1   + 1/k2    –>  keq =  k1  k2  / (k1  +   k2)                      ……………………………………..(1)

dimana:           k₁    =      AE /L                                    .                               …………………………………….(2)

                            k₂     =      P/ δ  (lihat kurva t – z)                                 ……………………………. .(3)

 

Kalau kita bandingkan kekakuan spring (k) untuk ketiga alternatif tersebut diatas, maka kita dapatkan perbandingan sbb:

k _{alt 1} <   k_{alt 3}  < k _{alt 2}                                                                              ……………………………….(4)

 

Sebagai konsekwensi perbandingan kekakuan seperti tersebut diatas, maka dapat diprediksi bahwa:

• Defleksi : δ ₁ > δ _Alt.3 > δ _Alt.2                                         )
• Gaya Anchor : T_{w Alt.1} < T_{w Alt.3} < T_{w Alt. 2}          )       …            ……………………………(5)
• Momen belum dapat diprediksi dimuka.       )

 

2. Studi Perbandingan Dengan Variasi Kedalaman Galian

Untuk mengetahui pengaruh pemodelan ground anchor alternatif 1, alternatif 2 dan alternatif 3 untuk berbagai kedalaman terhadap defleksi dinding, bidang momen, dan gaya-gaya anchor, maka dilakukan analisis denganPlaxis 2D ver 2018. Lokasi proyek yang ditinjau tersebar pada beberapa daerah yang berjauhan, meliputi, Jakarta Selatan, Jakarta Pusat, Surabaya, dan Serpong.  Proyek-proyek tersebut menggunakan dua macam struktur penahan tanah, yaitu D-Wall, dan Contiguous Bored Pile (CBP) wall. Data-data proyek galian yang ditinjau dirangkumkan pada Tabel-1 berikut.

Tabel-1: Data-Data Proyek Galian Yg Ditinjau

Model tanah yang digunakan adalah Hardening Soil, dimana drainage type untuk lapisan clay/silt adalah undrained A. Parameter utama tamah yang digunakan ditentukan berdasarkan korelasi-korelasi yang diambil dari berbagai referensi sbb:

Clay/silt: Eoed = 0.5  E50;  Eur  = 5  E50; m =1

Sand: Eoed = E50; Eur = 3 E50; m =0.5

Potongan struktur penahan tanah dan hasil analisis berupa defleksi dinding, bidang momen, dan gaya-gaya anchor diplot dan disajikan berturut-turut pada Gbr-1, Gbr-2, Gnr-3, dan Gbr-4, berturut-turut untuk proyek galian 1 s/d proyek galian 4. Hasil analisis untuk ketiga alternatif pemodelan anchor, yaitu alternatif 1, alternatif 2, dan alternatif 3, disajikan pada grafik yang sama, sehingga dapat dibandingkan satu sama lain.

 

 

 

 

+Defleksi Dinding

Keempat proyek secara konsisten menunjukkan bahwa defleksi dengan pemodel alternatif 1 lebih besar dari defleksi dengan pemodelan alternatif 2 dan 3.  Secara konsisten juga ditunjukkan bahwa defleksi dengan pemodelan alternatif 2 praktis sama dengan pemodelan alternatif 3, sekalipun sebenarnya defleksi alternatif 3 sedikit lebih besar dari defleksi alternatif 2. Ini disebabkan karena perbedaan kekakuan spring pada pemodelan alternatif 3  dengan alternatif 2 hanya  kurang dari 10%.  Perbedaan ini akan sedikit bervariasi bila ground anchor design dilakukan fihak lain.

Secara konsisten pula ditunjukkan bahwa perbedaan defleksi alternatif 1 dengan defleksi alternatif 2 dan alternatif 3 semakin besar dengan semakin dalamnya galian. Mengingat bahwa pemodelan alternatif 1 merupakan pemodelan yang paling akurat, maka sampai batas kedalaman galian tertentu yang ditentukan sendiri oleh perencana, maka harus digunakan pemodelan altenatif 1. Untuk galian lebih dangkal dari batas kedlaman galian tersebut dapat digunakan pemodelan alternatif 3, dan untuk yang lebih dangkal lagi bisa digunakan pemodelan alternatif 2.

Plotting perbedaan maksimum antara defleksi alternatif 1 dengan alternatif 2 dan 3, untuk variasi kedalaman galian menunjukkan garis linear, bertambah besar dengan bertambah dalamnya galian, seperti ditunjukkan pada Gbr-5 berikut.

Jika dipilih batas perbedaan defleksi maksimum sebesar 1 cm seperti pada gambar, maka kedalaman galian maksimum 16 m.

+Bidang Momen

Bidang momen untuk pemodelan altenatif 2 dan 3 secara konsisten praktis sama untuk seluruh kedalaman galian yang ditinjau dari 21 m sampai dengan 7 m. Bidang momen untuk pemodelan alternatif 1 praktis sama dengan alternatif 2 dan 3 untuk kedalaman galian 14 m atau lebih dangkal (proyek gaian 2,3, dan 4).  Bidang momen pemodelan alternatif 1 sedikit lebih besar disekitar daerah galian (diatas dan dibawah galian) untuk proyek 1 dengan kedalaman galian sekitar 21 m.

+Gaya Anchor

Untuk keseluruhan kedalaman galian yang ditinjau dari sekitar 21 m sampai dengan 7m, gaya anchor hasil pemodelan alternatif1 selalu lebih kecil dari alternatif 2 dan 3. Perbedaan sedikit membesar dengan bertambah dalamnya galian.  Pengecualian untuk anchor baris 1,2, dan 3 pada proyek 1, dimana perlu penggalian 5.5 m dari permukaan tanah sebelum pemasangan anchor baris 1.

 

3. Kesimpulan Dan Rekomendasi

a. Diantara 3 variabel yang ditinjau dari hasil analisis, defleksi dinding yang menentukan performance dinding. Bidang momen dengan sedikit perbedaan akan tertutup oleh intrinsic safety factor. Demikian juga dengan ground anchor. Memperhatikan diskusi pada Defleksi dan Plotting pada Gbr-5, maka pemodelan alternatif 1 (node to node + Embedded Beam row)  selayaknya digunakan pada kedalaman galian >16 m, yaitu setara dengan galian 4 lapis basemen.

Untuk kedalaman galian yang lebih dangkal  yaitu maksimum 9 m, atau galian dua lapis basemen, dapat digunakan pemodelan alternatif 2 (fixed end anchor).

Kedalaman galian 9m < H < 16 m, disarankan menggunakan pemodelan alternatif 3, yaitu fixed end anchor dengan memasukkan kekakuan bagian fixed length dari anchor.

b. Pada studi, anchor didesain optimum. Hal ini menyebabkan beda kekakuan antara pemodelan alternatif 2 dan alternatif 3 < 10%. Perbedaan kekakuan yang kecil ini menyebabkan hasil analisis menggunakan pemodelan alternatif 2  praktis sama dengan pemodelan alternatif 3 (perbedaan < 1%).

Pada desain yang dilakukan pihak lain, hasil akan sedikit berbeda. Perbedaan ini dapat menyebabkan perbedaan antara hasil alternatif 2 dan 3 menjadi lebih besar.

-oOOo-

*Makalah ini telah disajikan pada Plaxis User Meeting, tgl 8 Agustus 2018 di Jakarta