Numerical Analysis of Breasting Dolphin Failure on Riverbank Slope: A Case Study of Jetty Construction in East Kalimantan

Bella Esfadiary Yus, Prof. Ir. T. Faisal Fathani, S.T., M.T., Ph.D., IPU., ASEAN.Eng. ; Dr.Eng. Fikri Faris, S.T., M.Eng.,IPM

2025 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kalimantan Timur, sebagai salah satu provinsi dengan dampak terbesar terhadap ekspor batu bara di negara kepulauan terbesar di dunia, yakni Indonesia, sangat bergantung pada Sungai Mahakam untuk transportasi air logistik dan industri. Akibatnya, pembangunan infrastruktur berbasis air, seperti jetty, menjadi krusial untuk mendukung operasional pelabuhan. Namun, ditemukan perpindahan yang signifikan pada struktur berthing dolphin yang terletak di sepanjang salah satu anak sungainya, terutama memengaruhi komponen dolphin dengan pergerakan hingga 70 cm ke arah sisi sungai. Oleh karena itu, diperlukan investigasi lebih lanjut untuk mengevaluasi penyebab perpindahan yang diamati, dengan mempertimbangkan aspek struktural dan geoteknik.

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji penyebabnya melalui analisis komparatif yang melibatkan metode manual dan pemodelan numerik yang berfokus pada interaksi tanah–struktur menggunakan PLAXIS 2D yang didukung oleh evaluasi respons struktural. Kondisi tanah dasar sebagian besar terdiri dari lempung lunak hingga kaku, dengan lapisan keras ditemukan pada kedalaman sekitar 20 meter. Perhitungan manual berdasarkan parameter turunan N-SPT dilakukan untuk memperkirakan kapasitas tiang pancang yang diizinkan. Model Mohr–Coulomb diterapkan untuk mensimulasikan perilaku tanah, dengan analisis balik yang disertakan untuk menyempurnakan pemilihan parameter. Selain itu, pemodelan struktur makro dilakukan untuk memeriksa gaya internal tiang pancang sebagai pembanding.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perpindahan lapangan yang diamati sesuai dengan mekanisme kegagalan tipe aliran lateral, yang sangat dipengaruhi oleh beban timbunan dan variasi pasang surut. Model struktur makro cenderung meremehkan deformasi akibat penyederhanaan perilaku tanah dasar, sementara PLAXIS 2D mencatat perpindahan horizontal maksimum sebesar 10,64 cm pada skenario kapal merapat, yang sejalan dengan nilai lapangan terukur sekitar 13,4 cm. Ditemukan bahwa perpindahan tersebut bukan disebabkan oleh ketidakstabilan lereng atau kegagalan struktural, melainkan oleh beban lateral siklik yang bekerja pada tanah lempung lunak yang tidak terkonsolidasi. Pada semua skenario, faktor keamanan tetap melebihi angka minimum 1,25 dan gaya internal (aksial, geser, momen lentur) tetap berada dalam kapasitas tiang pancang, yang menegaskan kecukupan struktural. Temuan ini menegaskan pentingnya pemodelan tanah yang realistis serta tahapan konstruksi dalam mensimulasikan perilaku lapangan pada struktur sungai.

East Kalimantan, as one of the most impactful provinces for coal export in the world's largest archipelagic country, Indonesia, relies heavily on the Mahakam River for logistical and industrial water transport. Consequently, the development of water-based infrastructure such as jetties becomes crucial to support port operations. However, a significant displacement was observed in a jetty dolphin structure located along one of its tributaries, predominantly affecting the berthing dolphin component with movements of up to 70 cm toward the river side. Therefore, a further investigation is needed to evaluate the cause of the observed displacement, considering both structural and geotechnical aspects.

This study aims to assess the cause through a comparative analysis involving both manual methods and numerical modeling focusing on soil–structure interaction using PLAXIS 2D, supported by structural response evaluation. The subsoil conditions consist predominantly of soft to stiff clay, with hard strata encountered at approximately 20 meters depth. Manual calculations based on N-SPT-derived parameters were conducted to estimate allowable pile capacities. The Mohr–Coulomb model was applied to simulate soil behavior, with back-analysis incorporated to refine parameter selection. Additionally, a macro structural modelling was conducted to check pile internal forces as comparation.

The results indicate that the observed field displacement corresponds to a lateral flow-type failure mechanism, strongly influenced by fill surcharge and tidal variation. Macro structural model tends to underestimate deformation due to simplification of subgrade behavior, while PLAXIS 2D captures a maximum horizontal displacement of 10.64 cm under berthing scenarios, which aligns closely with the measured field value of approximately 13.4 cm. It was found that the displacement was not caused by slope instability or structural failure, but by cyclic lateral loading acting on unconsolidated soft clay. Across all scenarios, safety factors remained above 1.25 and internal forces (axial, shear, bending) stayed within pile capacity, confirming structural adequacy. These findings highlight the value of realistic soil modelling and staged construction in simulating field behavior for riverine structures.

Kata Kunci : jetty design, pile foundation, soil-structure interaction, soft clay soil, back-analysis