## ANALISIS PENGGUNAAN PREFABRICATED VERTICAL DRAINS (PVD) PADA TANAH LEMPUNG LUNAK YANG TERDAPAT LAPISAN LENSA
Andreyan Prasetio 1 dan Aniek Prihatiningsih 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta andreyan.325150125@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta aniekp@ft.untar.ac.id
Masuk: 17-01-2020, revisi: 16-02-2020, diterima untuk diterbitkan: 18-02-2020

## ABSTRACT
Problem  that  often  occurs  in  soft  cohesive  soils  is  settlement  caused  by  consolidation  process.  If    construction activities  doing  when  the  soils  has  not  been  consolidated,  settlement  can  occur.  To  accelerate    the  consolidation process, soil improvement are usually do, one method of soil improvement to accelarate the consolidation process is vertical drain using prefabricated vertical drains (PVD). The soft soil layers in the field are not always continuous, sometimes  found  soft  soil  layers  that  have  a  lens  layer.  In  this  study,  will  discuss  about  the  settlement  and consolidation time of soft  soil layers that have a lens layer which has been improved by PVD with 1 meter distance. Infrastructure that stand on a location that is installed  by  PVD is taxiway and loading by Airbus A380 aircraft  of 18,22ton/m 2 . Analysis using the 1 dimensional consolidation theory of Terzaghi. For PVD installation to a depth of 50 meters, preloading settlement of 234,80 cm with a consolidation time of  2260 days for the square pattern PVD and 1918 days for triangle pattern PVD. Post loading settlement for PVD installation depth of 50 meters by 2,50 cm.
Keywords : cohesive soils, consolidation, time factor, prefabricated vertical drain (PVD), lens layer.

## ABSTRAK
Masalah  yang  sering  terjadi  pada  tanah  kohesif  dan  lunak  adalah  penurunan  yang  disebabkan  proses  konsolidasi. Penurunan  dapat  menyebabkan  keretakan  pada  struktur  konstruksi  yang  berada  di  atasnya.  Jika  suatu  kegiatan konstruksi dilakukan saat tanah belum terkonsolidasi, maka konstruksi tersebut dapat mengalami penurunan.. Untuk mempercepat  proses  konsolidasi  biasanya  dilakukan  perbaikan  tanah,  salah  satu  metode  perbaikan  tanah  untuk mempercepat  proses  konsolidasi  yaitu  vertical  drain  dengan  menggunakan prefabricated  vertical  drains (PVD). Lapisan tanah lunak yang terdapat di lapangan tidak selalu kontinu, terkadang ditemukan lapisan tanah lunak yang terdapat  lapisan  lensa.  Pada  penelitian  ini,  penulis  akan  membahas  mengenai  waktu  konsolidasi  yang  dibutuhkan oleh lapisan  tanah kohesif dan lunak yang terdapat lapisan lensa yang telah diperbaiki dengan menggunakan PVD berjarak 1 meter. Infrastruktur yang berdiri di atas lokasi yang dipasang PVD berupa taxiway dengan beban berupa pesawat Airbus A380 sebesar 18,22 ton/m 2 . Analisis dilakukan menggunakan teori konsolidasi 1 dimensi Terzaghi. Untuk  pemasangan  PVD  hingga  kedalaman  50  meter  diperoleh  penurunan  pra  pembebanan  sebesar  234,80  cm dengan waktu konsolidasi selama 2260 hari untuk pemasangan  PVD pola persegi dan selama 1918 hari untuk pola segitiga . Penurunan pasca pembebanan untuk pemasangan PVD hingga kedalaman 50 meter sebesar 2,5 cm.
Kata kunci : tanah kohesif, konsolidasi, faktor waktu, prefabricated vertical drain (PVD), lapisan lensa.

## 1. PENDAHULUAN
Pembangunan  infrastruktur  sedang  giat  dilakukan  oleh  pemerintah,  salah  satunya  adalah  bandar  udara.  Indonesia terdiri  dari  banyak  pulau,  oleh  karena  itu  pembangunan  bandar  udara  dilakukan  untuk  meningkatkan  aksesibilitas penduduk  dan  juga  melancarkan  kegiatan  distribusi  barang.  Pada  pembangunan  bandar  udara  terutama  landasan pacu, hal yang harus diperhatikan adalah  beban konstruksi yang berat mencapai  18,22 ton/m 2 harus dapat ditahan oleh daya dukung tanah pada lokasi konstruksi tersebut.
Hal yang menjadi pertimbangan pada suatu kegiatan konstruksi pada tanah kohesif lunak adalah masalah penurunan konsolidasi.  Jika  kegiatan  konstruksi  tetap  dilakukan  pada  saat  tanah  belum  terkonsolidasi  sempurna,  maka
konstruksi  yang  berada  di  atas  tanah  tersebut  akan  mengalami  penurunan  dan  terjadi  retak.  Apabila  kegiatan konstruksi baru dimulai saat tanah telah terkonsolidasi, maka akan memerlukan waktu yang sangat lama yaitu bisa mencapai lebih dari 1200 hari. Untuk mempercepat proses konsolidasi dan memperkecil kemungkinan penurunan di masa  mendatang,  biasanya  dilakukan  perbaikan  tanah  terutama  pada  tanah  lempung  lunak  dan  jenuh  air  yaitu dengan metode prefabricated vertical drains (PVD) yang berupa material yang berbentuk pipih terdiri dari saluran inti drainase yang diselimuti oleh geotekstil yang berfungsi sebagai filter (ptgsi.com) bertujuan untuk mempercepat pengeluaran air pori sehingga konsolidasi terjadi lebih cepat. Penggunaan PVD biasanya digabungkan dengan pre- loading berupa  timbunan  tanah  dengan  tinggi  tertentu.  PVD  umumnya  dipasang  pada  lapisan  tanah  lunak, namun tidak  selamanya  kondisi  yang  ditemukan  di  lapangan  lapisan  tanah  lunak  bersifat  kontinu,  terkadang  ditemukan kondisi dimana terdapat lapisan lensa yaitu lapisan tanah keras yang relatif tipis diantara lapisan tanah lunak.
Perhitungan  penurunan  pada  penelitian  ini  menggunakan  teori  konsolidasi  1  dimensi  Terzaghi.  Untuk  membantu proses  perhitungan besar  dan waktu  penurunan  yang  terjadi  digunakan spreadsheet. Pada  penelitian  ini digunakan jarak  antar  PVD  sebesar  1  meter  dengan  menggunakan  pola  kotak.  Infrastruktur  yang  berdiri  di  atas  lokasi  yang dipasang PVD berupa taxiway . Derajat konsolidasi horizontal yang digunakan sebesar 60% dengan hasil penelitian berupa waktu konsolidasi yang dibutuhkan dan besar penurunan yang terjadi.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan kinerja antara PVD pola persegi dengan pola segitiga untuk mempercepat waktu penurunan. Selain itu juga untuk mengetahui waktu konsolidasi yang dibutuhkan oleh lapisan tanah  kohesif  dan  lunak  yang  terdapat  lapisan  lensa  untuk  masing-masing  pola  PVD  yang  digunakan  serta mengetahui besar penurunan yang terjadi setelah dipasang PVD.

## Prefabricated vertical drains (PVD)
Prefabricated vertical drains (PVD) adalah lembaran plastik untuk drainase vertikal yang panjang dan berkantung yang merupakan kombinasi bahan inti ( core ) polypropilene berkekuatan mekanik tinggi dan dibungkus oleh bahan geotekstil seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Prefabricated vertical drain (Sumber: ptgsi.com)
Tujuan  dari  penggunaan  drainase  vertikal  adalah  untuk  mempercepat  proses  penurunan  konsolidasi  dengan  cara mempercepat  aliran  keluar  air  pori.  (Haussmann,  1990).  Pada  konsolidasi  normal,  aliran  air  pori  yang  keluar  dari tanah  sangat  lambat  dikarenakan  permeabilitas  yang  bekerja  hanya  pada  arah  vertikal.  Pada  penggunaan  drainase vertikal, selain permeabilitas arah vertikal juga berkerja permeabilitas arah horizontal yang menuju ke arah drainase vertikal seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Skema aliran air pada penggunaan drainase vertikal (Sumber: cofra.com)
Pada  Gambar  3.  menunjukkan  skema  dari  diameter  pengaruh  PVD  yang  merupakan  fungsi  dari  jarak  antar  yang juga dipengaruhi oleh pola pemasangan PVD dinyatakan dalam persamaan berikut (Aspar dan Fitriani, 2016):
D e = 1,05 S (pola segitiga) (1) D e = 1,128 S (pola kotak) (2)
Gambar 3.  Pola pemasangan prefabricated vertical drains (Sumber: pandu-equator.com)
Parameter faktor jarak drainase (μ) dapat ditunjukkan oleh persamaan dari (Hansbo, 1981):
μ = ln 𝑛 𝑠 + 𝑘ℎ 𝑘𝑠 ln (s) - 3 4 + π 2 𝑙2𝑘ℎ 3 𝑞𝑤 (3)
s = 𝑑𝑠 𝑑𝑤 (4)
n = 𝐷𝑒 𝑑𝑤
(5)
Gambar 4.  Diameter ekivalen v ertical drain (Sumber: Saputro et al.)
Skema dari diameter ekivalen vertical drain ditunjukkan pada Gambar  4. yang mengasumsikan ukuran PVD yang berbentuk pipih menjadi lingkaran dengan diamteter tertentu. Diameter ekivalen vertical drain (dw) ditentukan dari persamaan berikut:
d w = 0,5w + 0,7t (Long dan Covo, 1994) (6)

## Smear Zone
Ketika prefabricated vertical drains (PVD) dipasang pada tanah lempung lunak menggunakan mandrel, zona yang dirusak  disekitar  mandrel  disebut smear  effect .  Diameter  ekivalen smear  zone dapat  ditentukan  dari  diameter ekivalen PVD dengan koefisien pengali yang ditentukan dari persamaan berikut:
d s = (1,5 sampai 3) d w (Hansbo, 1979) (7)
d s = diameter ekivalen smear zone , d w = diameter prefabricated vertical drains (m)
Gambar 5. Vertical drain dengan smear zone (Sumber: Chu et al., 2014)
Pada  Gambar  5.,  daerah  yang  diarsir  adalah smear  zone yang  timbul  akibat  tanah  lempung  yang  dirusak  oleh mandrel yang menyebabkan permeabilitas pada smear zone berkurang secara signifikan (Shen et al., 2005).

## Kapasitas pengaliran
Merupakan kemampuan dari prefabricated vertical drains (PVD) untuk mengalirkan air dalam satu tahun. Kapasitas pengaliran di lapangan jauh lebih kecil dari yang diberikan oleh pabrikan. Nilai kapasitas pengaliran berkisar antara 100  –  500  m 3 /tahun.  Berdasarkan  hasil  pengujian,  nilai  kapasitas  pengaliran  beberapa  produk PVD  dapat  lebih rendah berkisar antara 5 – 100 m 3 /tahun di bawah tekanan batas dan gradien hidrolik rendah (Holtz et al., 1991).

## Preloading
Preloading menambah daya dukung dan mengurangi kompresibilitas dari tanah lunak. Preloading membuat tanah pasiran  lepas  menjadi  padat,  ataupun  membuat  tanah  lempung  dan  lanau  terkonsolidasi  (Hausmann,  1990).  Cara melakukan preloading adalah  dengan  membuat  timbunan  tanah  sementara  pada  lokasi  konstruksi  yang direncanakan.  Meskipun  dapat  dilakukan  pada  semua  jenis  tanah, preloading lebih  efektif  diterapkan  pada  tanah kohesif lunak.
Beban total preloading berupa timbunan tanah yang diaplikasikan ke tanah asli harus lebih besar atau sama dengan 1,3 kali beban yang direncanakan pada kondisi layan bila efek gaya angkat ( bouyancy effect ) yang diterima beban timbunan  pada  saat  proses preloading berlangsung  tidak  diperhitungkan.  Sedangkan  jika  efek  gaya  angkat ( bouyancy  effect )  yang  diterima  beban  timbunan  pada  saat  proses preloading diperhitungkan,  maka  beban  total preloading berupa  timbunan  tanah  yang  diaplikasikan  ke  tanah  asli  harus  lebih  besar  atau  sama  dengan  1,2  kali beban yang direncanakan pada kondisi layan (SNI 8460:2017).

## Permeabilitas
Suatu bahan dikatakan permeabel jika mengandung pori-pori yang menerus.  Permeabilitas tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain viskositas cairan, distribusi ukuran pori, distribusi ukuran butir, angka pori, dan derajat kejenuhan  dari  tanah  (Das,  1995).    Pada  tabel  berikut  dapat  dilihat  beberapa  jenis  tanah  dan  koefisien permeabilitasnya.
Tabel 1. Koefisien permeabilitas tiap jenis tanah (Das, 1995)
Jenis Tanah Koefisien Permeabilitas (cm/detik) Kerikil bersih 1,0 - 100 Pasir kasar 1,0 - 0,01 Pasir halus 0,01 - 0,001 Lanau 0,001 - 0,00001 Lempung kurang dari 0,000001 (Sumber: Das, 1995)

## Penurunan konsolidasi
Penurunan  konsolidasi  merupakan  hasil  dari  perubahan  volume  tanah  jenuh  air  sebagai  akibat  dari  keluarnya  air yang menempati pori-pori tanah. Pada saat tanah diberi penambahan beban maka tekanan air pori akan meningkat secara  mendadak,  pada  tanah  berpasir  yang  permeabilitas  tinggi  air  pori  akan  keluar  dengan  cepat  dan penurunan
terjadi  dengan  segera.  Namun  pada  tanah  lempung,  nilai  permeabilitas  rendah  dan  dibutuhkan  waktu  yang  lama untuk  mengalirkan  air  pori  keluar  sehingga  penurunan  yang  terjadi  lebih  lambat  karena  koefisien  permeabilitas lempung sangat kecil yang bernilai hanya sekitar 1x10 -6 cm/detik dibandingkan dengan koefisien permeabilitas pasir yang mencapai 1 cm/detik. Untuk tanah lempung lunak perubahan volume yang disebabkan oleh keluarnya air pori (konsolidasi) akan terjadi setelah penurunan segera terjadi. Pada umumnya, penurunan konsolidasi lebih besar dan dibutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan penurunan segera (Das, 1995).
Berdasarkan  teori  konsolidasi  satu  dimensi  oleh  Terzaghi,  penurunan  yang  terjadi  ditunjukkan  oleh  persamaan berikut:
S c = H [ R R . log 𝜎′𝑣𝑚 𝜎′𝑣𝑜 + C R . log 𝜎′𝑣𝑜+ 𝛥𝜎𝑣 𝜎′𝑣𝑚 ] (8)
Rasio kompresi dapat ditentukan dari indeks pemampatan dan angka pori awal menggunakan persamaan berikut:
C R = 𝐶𝑐 1+ 𝑒0 (9)
Dari  rasio  kompresi  yang  diperoleh  dari  persamaan  (9)  dapat  dihitung  rasio  rekompresi  dengan  menggunakan persamaan berikut:
R R = 𝐶𝑅 1+ 𝑒0 (10)
S c = penurunan primer, H = tebal lapisan terkonsolidasi, C R = rasio kompresi, R R = rasio rekompresi, 𝜎′ 𝑣𝑚 = tekanan prakompresi, 𝜎′ 𝑣𝑜 = tekanan efektif overburdeen, Δ 𝜎 𝑣 = penambahan beban

## Indeks pemampatan
Indeks pemampatan digunakan untuk menghitung besarnya penurunan yang terjadi di lapangan sebagai akibat dari konsolidasi.  Persamaan  empiris  untuk  menghitung  indeks  pemampatan  dari  parameter  batas  cair  ( liquid  limit ) disarankan oleh Terzaghi dan Peck (1967):
Untuk lempung yang struktur tanahnya tidak terganggu ( undistubed ):
C c = 0,009 (LL – 10) (11)
Untuk lempung yang dibentuk kembali (remolded ):
C c = 0,007 (LL – 10) (12)
Perumusan lain untuk menghitung indeks pemampatan untuk macam-macam jenis lempung tersedia pada Tabel 2.
Tabel 2.  Persamaan indeks pemampatan Persamaan Acuan Kondisi Pemakaian C c = 0,007 (LL − 7) Skempton Lempung yang terbentuk kembali ( remolded ) C c = 0,01 W N Lempung Chicago C c = 1,15 (e 0 − 0,27) Nishida Semua Lempung C c = 0,30 (e 0 - 0,27) Hough Tanah  kohesif  anorganik,  lanau,  lempung berlanau
C c = 0,0115 W N
Tanah  organik,  gambut,  lanau  organik,dan lempung C c = 0,0046 (LL − 9)
Lempung Brazilia C c = 0,75 (e 0 − 0,5)
Tanah dengan plastisitas rendah
C c = 0,208 e 0 + 0,0083
Lempung Chicago
C c = 0,156 e 0 + 0,0107
Semua Lempung
C c = indeks pemampatan, LL = batas cair, e 0 = angka pori awal, W N = kadar air tanah di lapangan (Sumber: Das, 1995)

## Indeks pemuaian
Indeks  pemuaian  bernilai  lebih  kecil  daripada  indeks  pemampatan.  Indeks  pemuaian  dapat  ditentukan  dari  hasil laboratorium atau dapat ditentukan dari persamaan berikut (Terzaghi dan Peck, 1967):
C s = 1 5 sampai 1 10 C c (13)
C s = indeks pemuaian

## Derajat konsolidasi
Persamaan yang diberikan oleh Baron (1948) yang berhubungan dengan konsolidasi arah horizontal yang terdiri dari derajat  konsolidasi  horizontal,  faktor  waktu  konsolidasi  horizontal,  dan  koefisien  konsolidasi  horizontal  sebagai berikut:
U h = 1 – exp ( −8 𝑇ℎ 𝐹 ) (14)
T h = 𝐶ℎ .𝑇 𝐷𝑒2 (15)
C h = − 𝐷𝑒2.  𝜇.ln(1−𝑈ℎ) 8 𝑇 (16)
Sedangkan untuk menghitung derajat konsolidasi vertikal dan faktor waktu konsolidasi vertikal  dapat diketahui dari persamaan berikut:
U v = √ 4 𝑇𝑣 𝜋 (17)
T v = 𝐶𝑣 𝑑2 T (18)
T v = -0,933 log (1 – U v ) – 0,085 (19) d    = H      untuk drainase 1 arah (20) d    = 1 2 H    untuk drainase 2 arah (21)
Derajat  konsolidasi  rata-rata  kombinasi  dari  konsolidasi  vertikal  dan  horizontal  dapat  diperoleh  dari  persamaan berikut (Walker dan Indraratna, 2006):
U = 1 – (1 – U h ) (1 – U v ) (22)
Batas penurunan timbunan (konsolidasi) pada penggunaan prefabricated vertical drains (PVD) minimum mencapai derajat konsolidasi 90% atau sesuai persyaratan perancangan (SNI 8460:2017).

## Koefisien konsolidasi
Koefisien  konsolidasi  berbanding  terbalik  dengan  batas  cair  dari  tanah.  Semakin  besar  batas  cair  maka  nilai koefisien  konsolidasi  akan  semakin  kecil.  Nilai  koefisien  konsolidasi  dapat  ditentukan  dengan  dua  metode,  yaitu metode  logaritma  waktu  yang  diperkenalkan  oleh  Casagrande  dan  Fandum  (1940)  dan  metode  akar  waktu  yang diperkenalkan oleh Taylor (1942) yang dikutip dari Das (1995).
Untuk  menghitung  nilai  koefisien  konsolidasi  dengan  menggunakan  metode  logaritma  waktu  dapat  digunakan persamaan berikut (Casagrande dan Fandum, 1940):
C v = 0,197 𝐻𝑑𝑟 2 𝑡50
(23)
Metode  akar  waktu  yang  diperkenalkan  oleh  Taylor  (1942)  menyarankan  persamaan  berikut  untuk  menghitung koefisien konsolidasi:
C v = 0,848 𝐻𝑑𝑟 2 𝑡50 (24)

## Data teknis pesawat terbang Airbus A380
Pada  penelitian  ini  digunakan  infrastruktur  berupa taxiway dengan  beban  berupa  pesawat  Airbus  A380.  Berat pesawat dibutuhkan untuk keperluan perencanaan tebal lapisan perkerasan lapangan terbang. Untuk merencanakan tebal  lapis  perkerasan  pada  bagian taxiway digunakan Maximum  Taxi  Weight (MTW).  Data  berat  pesawat  Airbus A380 dapat dilihat pada Tabel 3. dengan varian pesawat Airbus A380 yang digunakan yaitu WV011.

## Tabel 3.   Berat pesawat Airbus A380-800 varian WV010 sampai dengan WV014

## Aircraft Characteristics
WV010 WV011 WV012 WV013 WV014 Maximum Ramp Weight (MRW) Maximum Taxi Weight (MTW) 482000 kg (1052628 lb) 577000 kg (1272067 lb) 571000 kg (1258839 lb) 494000 kg (1089083 lb) 574000 kg (1265453 lb) Maximum Take-Off Weight (MTOW) 480000 kg (1058219 lb) 575000 kg (1128658 lb) 569000 kg (1254430 lb) 492000 kg (1084674 lb) 572000 kg (1261044 lb) Maximum Landing Weight (MLW) 388000 kg (850984 lb) 395000 kg (870826 lb) 395000 kg (870826 lb) 386000 kg (850984 lb) 391000 kg (862007 lb) Maximum Zero Fuel Weight (MZFW) 361000 kg (795869 lb) 369000 kg (813506 lb) 366000 kg (806892 lb) 361000 kg (795869 lb) 366000 kg (806892 lb)
(Sumber: Airbus S. A. S, 2005)
Untuk  memperoleh  beban  yang  diberikan  oleh  pesawat  ke  lapisan  perkerasan,  maka  berat  pesawat  harus  dibagi dengan luasan roda pesawat. Pesawat Airbus A380 memiliki tiga tipe roda yang terdiri dari noise gear, body gear, dan wing  gear . Body  gear dan wing  gear yang  digunakan  untuk  analisis  karena  distribusi  beban  kedua  tipe  roda tersebut lebih besar dari pada distribusi beban ke noise gear .
Gambar 6. Dimensi wing gears pesawat Airbus A380-800 (Sumber: Airbus S. A. S, 2005)
Pada  Gambar  6.  menunjukkan  dimensi  dari wing  gear pesawat  Airbus  A380-800, wing  gears terletak  pada  sayap pesawat. Dimensi dari body gear pesawat Airbus A380-800 pada Gambar 7., letak dari body gear s yaitu pada bagian badan pesawat.
Gambar 7. Dimensi body gears pesawat Airbus A380-800 (Sumber: Airbus S. A. S, 2005)

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan cara mengumpulkan data tanah yang memiliki kondisi tanah kohesif lunak jenuh air dengan  lapisan  lensa.  Selain  data  tanah,  penulis  juga  mengumpulkan  data  pembebanan  berupa  data  berat  pesawat dan  dimensi  roda  pesawat  Airbus  A380  serta  memperoleh  gambar  potongan  melintang taxiway Bandara Internasional  Soekarno-Hatta  untuk  dilakukan  analisis.  Kemudian  penulis  membuat spreadsheet untuk  membantu proses perhitungan. Setelah itu dilakukan perhitungan waktu dan besar penurunan konsolidasi yang terjadi dengan menggunakan spreadsheet yang  telah  dibuat.  Setelah  diperoleh  hasil  perhitungan,  penulis  menganalisis  hasil perhitungan untuk diambil kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan.

## Diagram alir penelitian
Gambar  8  adalah  diagram  alir  dari  penelitian  yang  dilakukan  yang  menjelaskan  tahap-tahap  penelitian  mulai  dari pengumpulan data, analisis, hingga pengambilan kesimpulan.

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## Spesifikasi prefabricated vertical drains (PVD) yang digunakan
Berikut ini merupakan spesifikasi PVD yang digunakan dalam penulisan skripsi ini. Spesifikasi teknis diambil dari suatu produk PVD.
Tabel 4.  Data spesifikasi PVD
Kapasitas pengaliran ≥ 100x10 -6 m 3 /detik Lebar 100 mm Tebal 3 mm Jarak antar PVD 1 m

## Data tanah
Pada  penulisan  skripsi  ini  digunakan  data  tanah  di  wilayah  Kembangan,  Jakarta  Barat  yang  ditunjukkan  pada Gambar 9.
Gambar 9. Data tanah

## Potongan melintang taxiway
Untuk  pembebanan  digunakan  infrastruktur  berupa taxiway Bandara  Internasional  Soekarno-Hatta.  Potongan melintang dari taxiway dapat dilihat pada Gambar 10.

## Menentukan derajat konsolidasi
Digunakan  derajat  konsolidasi  horizontal  sebesar  60%  dengan  derajat  konsolidasi  rata-rata  yang  direncanakan sebesar  90%  sesuai  dengan  persyaratan  yang  diberikan  pada  SNI  8460:2017  tentang  konsolidasi  minimum penggunaan prefabricated  vertical  drains (PVD).  Derajat  konsolidasi  horizontal  rencana  dan  derajat  konsolidasi rata-rata rencana diinput ke dalam spreadsheet seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Input parameter derajat konsolidasi di spreadsheet
Derajat konsolidasi rata-rata rencana   (U) 90  %
Derajat konsolidasi horizontal rencana  (U h ) 60  %

## Menentukan parameter prefabricated vertical drains (PVD)
Tabel 6. Input parameter PVD di spreadsheet Lebar PVD   (w) 100  mm Tebal PVD   (t) 3  mm Jarak PVD   (S) 1  m Discharge capacity (q w ) 0,0001  m 3 /detik
Input data parameter PVD di spreadsheet ditunjukkan seperti pada Tabel 6. Parameter yang diinput terdiri dari lebar dan tebal PVD, memilih pola PVD yang digunakan, jarak antar PVD, dan kapasitas pengaliran.

## Input data tanah
Tanah dibagi menjadi beberapa lapisan, dalam menentukan lapisan tanah  menggunakan acuan berdasarkan lapisan tanah di boring log , lapisan lensa, dan juga berdasarkan kedalaman muka air tanah untuk memudahkan input berat jenis efektif tanah dan parameter lainnya. Untuk berat jenis tanah yang diinput adalah berat jenis efektif  tanah, data parameter tanah yang diinput ke dalam spreadsheet terdiri dari koefisien permeabilitas, angka pori awal, koefisien pemadatan  tanah  asli,  koefisien  pemadatan  tanah  yang  telah  dipadatkan,  koefisien  konsolidasi,  berat  jenis  efektif, kadar air, dan tekanan pra konsolidasi.
Tabel 7. Input data tanah di spreadsheet Lapisan Tanah Koefisien Permeabilitas (cm/detik) e 0 C c Tanah Asli C v (cm 2 /menit) ɣ’ (kg/m 3 ) W N (%) P c (kg/cm 2 ) C C Tanah Dipadatkan Lapisan ke-1 0,00001 0,782 0,281 0,0175 1681 53,05 1,98 0,19 Lapisan ke-2 0,00001 0,782 0,281 0,0175 606 53,05 1,98 0,19 Lapisan ke-3 0,00001 0,782 0,281 0,0175 461 63,16 1,98 0,19 Lapisan ke-4 0,001 0,782 0,281 0,0175 461 37,21 1,98 0,19 Lapisan ke-5 0,00001 1,305 0,289 0,015 682 46,52 2,46 0,19 Lapisan ke-6 0,00001 1,305 0,289 0,015 584 62,89 2,46 0,19 Lapisan ke-7 0,00001 1,305 0,289 0,015 600 62,89 2,46 0,19 Lapisan ke-8 0,000001 0,899 0,4 0,0175 811 39,11 3,44 0,19 Lapisan ke-9 0,000001 0,899 0,4 0,0175 653 39,55 3,44 0,19 Lapisan ke-10 0,000001 0,899 0,4 0,0175 742 39,55 3,44 0,19

## Menentukan dimensi dan berat timbunan
Digunakan timbunan setinggi 3 m dengan lebar bagian bawah timbunan 12,5 m dan lebar bagian atas timbunan 6,5 m.  Timbunan  berupa  campuran  lempung  dengan  pasir  dengan  komposisi  60%  lempung  dan  40%  pasir,  maka diperoleh berat jenis timbunan sebesar 1520 kg/m 3 dengan berat timbunan sebesar 43320 kg/m.

## Beban pesawat Airbus A380
Digunakan  pesawat  Airbus  A380  dengan  karakteristik  pesawat  WV011  yang  memiliki maximum  taxi  weight (MTW) sebesar  577000  kg.  Dari maximum  taxi  weight (MTW)  yang  telah  diperoleh  diplot  pada  grafik  distribusi berat pesawat ke body gears dan wing gears seperti pada Gambar 14.
Gambar 11. Mencari distribusi berat pesawat ke wing gears dan body gears
Dari grafik diperoleh distribusi berat pesawat ke wing gears sebesar 219000 kg dan 330000 kg ke body gears . Berat tersebut  merupakan  berat  yang  diterima  sepasang wing  gears ataupun body  gears .  Oleh  karena  itu,  berat  pesawat yang  diperoleh  dari  grafik  harus  dibagi  2  untuk  mendapat  berat  yang  diterima  oleh  satu wing  gear ataupun body gear. Maka  berat  pesawat  yang  diterima  oleh wing  gear adalah  109500  kg  dan  berat  pesawat  yang  diterima  oleh body gear adalah 165000 kg. Untuk mendapatkan tekanan yang diberikan roda pesawat ke lapisan perkerasan, berat pesawat yang diterima wing gear dan body gear harus dibagi luas area masing-masing.
Dari  ukuran  area wing  gear dan body gear yang  terdapat  pada  Gambar  6 dan  Gambar  7  diperoleh  luas  area wing gear sebesar 6,01 m 2 dan luas area body gear sebesar 10,25 m 2 . Diperoleh tekanan yang diberikan roda pesawat ke lapisan  perkerasan  sebesar  18219,63  kg/m 2 untuk wing  gear dan  16144,81  kg/m 2 untuk body  gear. Tekanan  dari wing gear yang digunakan untuk analisis, karena tekanan dari wing gear lebih besar dari tekanan body gear.

## Distribusi tegangan pada lapisan perkerasan
Tegangan  dari  roda  pesawat  disalurkan  ke  lapisan  tanah  dasar  mengikuti  pola  garis  penyebaran  tegangan  seperti pada  Gambar  12.  Kemiringan  garis  penyebaran  tegangan  lapisan  AC/WC,  AC/BC,  dan  CTBC  sebesar  1:2. Sedangkan kemiringan garis penyebaran tegangan untuk lapisan batu pecah, pasir batu (sirtu), dan pasir sebesar 2:1.
Gambar 12. Distribusi tegangan dari roda pesawat hingga tanah dasar
Dari  hasil  perhitungan  distribusi  tegangan  diperoleh  tegangan  yang  berkerja  pada  tanah  dasar  ( subgrade )  sebesar 4732,97  kg/m 2 .  Data-data  timbunan  dan  pembebanan  seperti  dimensi  timbunan,  berat  jenis  tanah  timbunan, tegangan yang bekerja pada tanah dasar diinput ke dalam spreadsheet seperti pada Tabel 8.
Tabel 8. Input data timbunan dan pembebanan di spreadsheet
Tinggi timbunan  (h) 3  m Lebar bagian bawah timbunan  (B) 12,5  m Lebar bagian atas timbunan  (b) 6,5  m ɣ  timbunan 1520  kg/m 3 Beban yang berkerja 7104,5  kg/m 2

## Diameter pengaruh prefabricated vertical drains (PVD)
Diameter pengaruh  PVD dipengaruhi oleh jarak antar PVD dan pola pemasangan  PVD. Pada penulisan skripsi ini digunakan jarak antar PVD sebesar 1 m diperoleh diameter pengaruh PVD sebesar 1,128 m untuk pemasangan PVD pola persegi dan sebesar 1,05 m untuk pola segitiga.

## Diameter ekivalen prefabricated vertical drains (PVD)
Digunakan  persamaan  dari  Long  dan  Covo  (1994)  untuk  menghitung  diameter  ekivalen  PVD.  Diameter  ekivalen dipengaruhi oleh tebal dan lebar penampang PVD yang digunakan. Penampang PVD yang digunakan memiliki tebal 3  mm  dengan  lebar  100  mm.  Dengan  ukuran  penampang  tersebut  diperoleh  diameter  ekivalen  PVD  sebesar  52,1 mm.

## Diameter smear zone
Menurut persamaan yang diberikan Hansbo (1997), nilai diameter smear zone berkisar antara 1,5 sampai 3 kali dari diameter ekivalen PVD. Pada penulisan skripsi ini digunakan diameter smear zone sebesar 2 kali diameter ekivalen PVD. Dari hasil perhitungan diperoleh diameter smear zone sebesar 104,2 mm.

## Rasio diameter pengaruh dengan diameter ekivalen prefabricated vertical drains (PVD)
Rasio diameter pengaruh dengan diameter ekivalen PVD sebesar 21,65 untuk pola persegi dan sebesar 20,15 untuk pola segitiga yang diperoleh dari perbandingan antara diameter pengaruh sebesar 112,80 cm untuk pola persegi dan 105 cm untuk pola segitiga dengan diameter ekivalen PVD sebesar 5,21 cm.

## Rasio diameter ekivalen smear zone dengan diameter ekivalen prefabricated vertical drains (PVD)
Rasio  diameter  ekivalen smear  zone dengan  diameter  ekivalen  PVD  sebesar  2  yang  diperoleh  dari  perbandingan antara diameter ekivalen smear zone sebesar 10,42 cm dengan diameter ekivalen PVD sebesar 5,21 cm.

## Hasil perhitungan waktu dan besar penurunan
Berikut ini merupakan hasil perhitungan waktu dan besar penurunan yang disajikan pada Tabel 9. Dari tabel tersebut dapat dilihat besar penurunan pra-pembebanan maksimum sebesar 234,80 cm dengan waktu penurunan selama 2260 hari untuk pola persegi dan selama 1918 hari untuk pola segitiga serta penurunan pasca pembebanan sebesar 2,5 cm pada pemasangan prefabricated vertical drains (PVD) untuk kedalaman 50 m.
Tabel 9. Hasil perhitungan waktu dan besar penurunan
Panjang PVD Waktu (hari) Penurunan (cm) Pola Pola Pra Pasca (m) Persegi  Segitiga  Pembebanan  Pembebanan 3,7 215 183 19,9 51,3 5 430 365 26,6 49,0 10 644 548 74,6 42,7 14 859 730 111,1 42,0 19 1113 944 125,9 42,5 24 1364 1157 140,2 38,5 28 1615 1370 151,5 34,4 36 1830 1553 182,4 28,4 44 2045 1735 212,5 13,1 50 2260 1918 234,8 2,5
Gambar 13. Grafik penurunan pada tahap pra-pembebanan terhadap kedalaman pemasangan PVD
Gambar 14.   Grafik waktu penurunan terhadap kedalaman pemasangan PVD

## Gambar 15. Grafik penurunan pasca pembebanan terhadap kedalaman pemasangan PVD

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Dari hasil analisis dan pembahasan yang telah dilakukan, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Kedalaman  efektif  pemasangan prefabricated  vertical  drains (PVD)  adalah  50  m.  Pada  kedalaman  tersebut dapat dicapai penurunan  pasca pembebanan sebesar 2,5 cm seperti pada Gambar 15.
2. Untuk  pemasangan  PVD  pada  kedalaman  50  m  dibutuhkan  waktu  penurunan  selama  2260  hari  untuk  pola persegi  dan  selama  1918  hari  untuk  pola  segitiga  yang  diperoleh  dari  grafik  hubungan  waktu  penurunan terhadap kedalaman pemasangan PVD pada Gambar 14.
3. Waktu penurunan pada pemasangan PVD pola segitiga hanya membutuhkan 80% dari waktu penurunan pada pola  persegi  seperti  pada  Tabel  9.  Hal  ini  membuktikan  pemasangan PVD  pola  segitiga  lebih  efektif dibandingkan pola persegi.
4. Laju  penurunan  pra  pembebanan  rata-rata  pada  lapisan  lensa  sekitar  0,19  cm/hari  untuk  pola  persegi  dan sekitar  0,23  cm/hari  untuk  pola  segitiga.  Sedangkan  untuk  laju  penurunan  pra  pembebanan  rata-rata  pada lapisan tanah yang berada di atas lapisan lensa sekitar 0,06 cm/hari untuk pola persegi dan sekitar 0,07 cm/hari untuk  pola  segitiga,  serta  laju  penurunan pra pembebanan  rata-rata  pada  lapisan  tanah yang  berada  di bawah lapisan lensa sekitar  0,10 cm/hari untuk pola persegi dan sekitar 0,11 cm/hari untuk pola segitiga. Angka laju penurunan  diperoleh  dari  hasil  perbandingan  antara  selisih  penurunan  dengan  selisih  waktu  penurunan  pada Tabel 9.
5. Penurunan  pasca  pembebanan  pada  lapisan  lensa  berkurang  hingga  42  cm  kemudian  kembali  meningkat hingga  mencapai  42,5  cm  pada  kedalaman  19  m  dan  kembali  berkurang  hingga  mencapai  2,5  cm  pada kedalaman  50  m  seperti  pada  grafik  hubungan  kedalaman  pemasangan  PVD  terhadap  penurunan  pasca pembebanan yang terdapat pada Gambar 15.
6. Pemasangan  PVD  pada  lapisan  lensa  dibutuhkan  waktu  konsolidasi  rata-rata  52  hari  untuk  setiap  1  meter kedalaman  PVD  sedangkan  untuk  pemasangan  PVD  pada  lapisan  tanah  yang  berada  di  bawah  lapisan  lensa dibutuhkan waktu konsolidasi rata-rata 30 hari untuk setiap 1 meter kedalaman PVD.
Dengan  penggunaan  PVD  sedalam  50  m,  maka  tanah  dengan  kondisi  seperti  pada  penelitian  ini  dapat  dibangun landasan terbang dengan pesawat rencana Airbus A380 ataupun sejenisnya. Hal ini dapat diaplikasikan di Indonesia sehingga dapat meningkatkan aksesibilitas terutama bagi wisatawan asing, karena mayoritas pesawat terbang yang melayani rute antar negara menggunakan pesawat berbadan lebar seperti Airbus A380 dan sejenisnya.

## Saran
Untuk penelitian yang lebih lanjut, penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut:
1. Untuk  memperoleh  waktu  penurunan  yang  lebih  cepat,  pada  penelitian  selanjutnya  disarankan  menggunakan jarak antar PVD kurang dari 1 m.
2. Pada  penelitian  ini penulis  menggunakan  tinggi  timbunan sebesar  3  m dan  memperoleh  besar  penurunan pra pembebanan sebesar 234,80 cm. Penelitian selanjutnya disarankan menggunakan timbunan lebih tinggi dari 3 m agar diperoleh penurunan pra pembebanan yang lebih besar.
3. Menggunakan  metode  lain  yang  dapat  mempercepat  waktu  penurunan  seperti  metode vacuum  preloading, dikombinasikan  dengan  metode dynamic  compaction pada  timbunan  atau  tanah  timbunan  digiling menggunakan sheep foot roller .

## DAFTAR PUSTAKA
Airbus  S.A.S.  Customer  Service  Technical  Data  Support  and  Services, A380  Aircraft  Characteristics  Airport  and Maintenance Planning . Airbus S.A.S., 2005. Aspar,  Wimpie,  A.  N.,  dan  Eka  N.  Fitriani,  “Pengaruh  Jarak  dan  Pola Prefabricated  Vertical  Drain (PVD)  Pada Perbaikan Tanah Lempung Lunak”. Makalah Ilmiah Pengkajian Industri , vol. 10, no. 1, 2016, pp. 41-50. Baron., R. A. “Consolidation of Fined-grained Soils by Drain Wells”. Transactions of the American Society of Civil Engineers , vol. 113, no. 1, 1948, pp. 718-742. Cai,  A.  S.  Balasubramaniam  H.,  Zhu,  D.,  Surarak,  C.,  dan  Oh,  E.  Y.  N.  “Settlements  of  Embankments  In  Soft Soils”. Geothecnical Engineering Journal of SEAGS  AGSSEA , vol. 41, no. 2, 2010, pp. 1-19. Vertical Drains . 25 Agustus 2019: cofra.com/solutions/consolidation/vertical-drains.html. Das, Braja M. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) . ed 2, Jakarta: Erlangga, 1995.
Hansbo,  S.  “Consolidation  of  Clay  by  Band-Shaped  Prefabricated  Drains”. Ground  Engineering ,  vol.  12,  no.  5, 1979, pp. 16-27.
Hansbo,  S.  “Consolidation  of  Fine-graned  Soils  by  Prefabricated  Drains” ,  Proceedings  of  10th  International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stockholm, vol. 3, 1981, pp. 677-682. Hausmann, Manfred R., Engineering Principles of Ground Modification . McGraw-Hill, 1990. Holtz, R. D., et al, Laboratory Testing of Prefabricated “Wick” Drains . Butterworth Heinemann, 1991 Long,  Richard.  P.,  dan  Alvaro  Covo.  “Equivalent  Diameter  of  Vertical  Drains  with  an  Oblong  Cross  Section.”
Journal of Geotechnical Engineering , vol. 120, no. 9, 1994, pp. 1625–1630.
Shen,  Shui-Long.,  et  al.  “Analysis  of  Field  Performance  of  Embankments  on  Soft  Clay  Deposit  with  and  without PVD-Improvement”. Geotextiles and Geomembranes , vol. 23, no. 6, 2005, pp. 463–485.
Badan  Standarisasi  Nasional. SNI  8460:2017,  Persyaratan  Perancangan  Geoteknik .  Jakarta:  Badan  Standardisasi Nasional, 2017. Terzaghi, Karl. dan Peck, Ralph B. Mekanika Tanah Dalam Praktek Rekayasa . Ed 2, Jakarta: Erlangga, 1967.
Walker,  Rohan.,  dan  Buddhima  Indraratna. “ Vertical  Drain  Consolidation  with  Parabolic  Distribution  of Permeability in Smear Zone ”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering , vol. 132, no. 7, 2006, pp. 937–941 .