Analisis Sistem Fondasi Tangki Minyak pada Lapisan Tanah Lunak Berdasarkan Simulasi Numeris

ADHITYA YOGA PURNAMA, Dr. Ir. Ahmad Rifa'i, M.T. ; Prof. Dr. Ir. Hary Christady H, M.Eng., D.E.A.

2016 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Penurunan tidak seragam yang terjadi pada tangki minyak di area TBBM Banjarmasin menyebabkan tangki tersebut menjadi miring. Hal tersebut mengakibatkan pengukuran volume minyak dalam tangki kurang akurat dan sulit diprediksi. Permasalahan ini sangat berpengaruh terhadap pendistribusian bahan bakar minyak di area Banjarmasin jika tidak segera diatasi. Struktur fondasi tangki yang mengalami penurunan tidak seragam tersebut berdiri di atas tanah lunak yang sangat dalam tanpa ditopang oleh struktur penyangga lain. Agar pelat beton penopang tangki minyak memiliki performa yang baik dan dapat mengatasi penurunan tersebut dilakukan kajian perbaikan desain sistem struktur fondasi dengan pelat beton yang disangga oleh tiang-tiang pancang pada sekeliling luarnya dan sistem cakar ayam yang tersebar merata di area tengah fondasi. Kajian dilakukan dengan analisis numeris menggunakan program PLAXIS 2D dan ABAQUS pada struktur eksisting dengan pembebanan sebesar 2500 kL. Hasil pemodelan struktur eksisting divalidasi menggunakan hasil pengukuran di lapangan untuk menentukan parameter input yang paling tepat. Usulan sistem perbaikan dianalisis menggunakan program PLAXIS 2D, SAP2000, dan ABAQUS. Perbedaan di antara ketiga program tersebut antara lain, pada model SAP2000 struktur fondasi merupakan elemen elastis yang ditahan oleh tanah yang diidealisasikan sebagai spring constant pada arah vertikal dan horisontal. Pada program PLAXIS 2D model struktur diidealisasikan menggunakan elemen axisimetry sedangkan di dalam program ABAQUS seluruh elemen di dalam sistem struktur dan tanah dimodelkan menggunakan elemen tiga dimensi. Di dalam kedua program tersebut, tanah diidealisasikan berperilaku elastoplastis sesuai dengan model Mohr Coulomb dan beton yang digunakan sebagai material pelat, tiang, dan cakar sebagai material elastis. Hasil dari analisis numeris ini berupa penurunan konsolidasi dan perubahan tekanan air pori saat awal pembebanan dan setelah konsolidasi berakhir. Berdasarkan hasil analisis numeris sistem fondasi tangki perbaikan kapasitas 2500 kL dapat diketahui bahwa analisis menggunakan SAP2000 tidak dapat memodelkan perilaku tanah sehingga hasil dari pemodelan ini digunakan untuk menentukan konfigurasi tiang yang optimum dan tidak terjadi differential settlement yang berlebihan. Pada model axisimetry fondasi tiang yang dianalisis secara dua dimensi tidak dapat merepresentasikan perilaku sebenarnya di lapangan karena tanah menjadi terkekang oleh tiang yang dianggap sebagai dinding menerus. Hasil analisis numeris pada ABAQUS 3D dapat merepresentasikan kondisi sebenarnya di lapangan. Nilai penurunan yaitu 106 mm pada awal pembebanan dan 135 mm setelah 513 hari masa konsolidasi. Pengurangan deformasi menggunakan sistem yang diusulkan sebesar 70,79 persen. Analisis numeris secara tiga dimensi menggunakan ABAQUS dapat merepresentasikan kondisi sebenarnya di lapangan karena batasan-batasan yang terdapat pada analisis dua dimensi dapat dikurangi. Sistem perbaikan fondasi dengan menggunakan pelat yang didukung oleh tiang pancang dan Sistem Cakar Ayam cukup efektif dalam mengurangi differential settlement akibat beban tangki minyak.

Differential settlement on the fuel tank foundation in Terminal Bahan Bakar Minyak Banjarmasin cause the fuel tank becomes tilt. Due to this conditions, the volume measurement of fuel in the tank is inaccurate and difficult to be predicted. This problem affects the fuel distribution in Banjarmasin area if not immediately solved. The structure of tank foundation was built on the soft soil without another support structure. In order to support the fuel tank, the concrete slab should have a good performance to reduce the settlement. This research carried out the study on improvement of foundation structure system with concrete slab supported by piles on the outside around and Sistem Cakar Ayam that spread evenly in the area of the foundation. The numerical study was conducted using 2D PLAXIS and ABAQUS on existing structure with fuel capacity of 2500 kL. These results are validated by the field measurement to determine the most appropriate input parameters. The proposed improvement of structure model was analysed using 2D PLAXIS, SAP2000, and ABAQUS. The vertical and horizontal spring elements were chosen as the support system on the foundation model in SAP2000. In 2D PLAXIS, the model is simulated using axisymmetric idealization while in ABAQUS, the model defined as a three dimensional model. The soils idealized by elastoplastic MohrCoulomb model. The slab, piles, and Sistem Cakar Ayam defined as elastic material. The results of this numerical simulation are consolidation settlement and the excess of pore water pressure at the beginning of loading and after the consolidation process is over. Based on the numerical analysis results of fuel tank foundation with capacity of 2500 kL, it can conclude that the analysis using SAP2000 can not modeling the behavior of the soil so that the results of this model are used to determine the optimum configuration of the pile and there is no excessive differential settlement. In the 2D axisimetric model, pile foundation analyzed in two dimensions can not represent the actual condition in the field because the soil becomes constrained by the pile which is assumed as a continuous wall. The results of numerical analysis in ABAQUS 3D could represent actual field conditions. The settlement is 106 mm at the start of loading and 135 mm after 513 days of consolidation process. Reduction of deformations using the proposed system is 70.79 percent. A three-dimensional numerical analysis using ABAQUS can represent actual field conditions because the boundary conditions in two-dimensional analysis can be reduced. The proposed foundation system using slab supported by piles and Sistem Cakar Ayam are quite effective in reducing the differential settlement due to fuel tank load.

Kata Kunci : analisis numeris, fondasi tangki minyak, konsolidasi, penurunan tidak seragam