Strength Gain pada Tanah Lunak

Rekan2 ysh,
Dibawah ini adalah salah satu diskusi di milis Forum Geoteknik Indonesia:

Strength Gain pada Tanah Lunak
From: Budi Cahyadi <a_nd_re_y@yahoo.com>To: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comSent: Fri, February 18, 2011 12:22:51 PM

Subject: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soil

Yth rekan2 dan senior2 sekalian,saya sedang butuh pencerahan mengenai masalah gain strength on cohesive soil.Secara teoritis, yang saya tahu tanah akan mengalami gain strength jika dikonsolidasikan. Ini yang awal mulanya menjadikan adanya metode konstruksi bertahap. Namun, bagaimana mengetahui berapakah kenaikan c dan phi akibat konsolidasi tersebut ? Lalu, sampai kapan c dan phi tersebut akan meningkat ? Apakah ada limit gain strength, sehingga tidak akan terjadi gain strength lagi ?Misal : pasang beban tahap 1, konsolidasikan, terjadi gain strength.Pasang beban tahap 2, konsolidasikan, terjadi gain strength lagi. dan seterusnya...apakah ada suatu saat nanti tanah akan fail karena tidak akan terjadi gain strength lagi ?Mohon sharing pemahaman dan brain storming dari rekan-rekan dan senior2 sekalian...terimakasih.Salam, Budi.

++++++++++++++++++++++++++++++++++
From: Budi Satriyo <bdsatriyo@yahoo.com>
To: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comSent: Fri, February 18, 2011 2:16:36 PMSubject: Re: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soil

Mas Budi,c dan phi adalah parameter kuat geser efektif sehingga tidak akan mengalami perubahan akibat konsolidasi. Ingat c dan phi didapat dari interpolasi lingkaran2 Mohr tegangan efektif dari uji triaksial (CU dg pore pressure measurement atau CD) di mana sampel dikonsoli-dasikan terlebih dahulu. Gain in strength terjadi pada kuat geser undrained (cu) karena akibat konsolidasi kadar air berubah (sederhananya kadar air turun, undrained shear strength naik).c dan phi baru berubah apabila terjadi perubahan struktur pada tanah.Salam,Budi

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
From: Budi Cahyadi <a_nd_re_y@yahoo.com>To: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comSent: Fri, February 18, 2011 4:41:00 PMSubject: Re: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soil

Pak Budi Satriyo,Setuju pak, tapi sekarang malah jadi agak bingung hehehe...Saya coba ilustrasikan begini :Tanah kondisi inisial - c dan phi nya undrained (cu dan phi-u)Kemudian dibebani (misal beban Q = x ton/m) dan dibiarkan terkonsolidasiHabis konsolidasi, c dan phi nya jadi efektif kan ? (c' dan phi' kondisi drained)
Pertanyaan 1 : Berapa nilai c' dan phi'setelah terkonsolidasi itu sekarang ? Adakah kaitannya dgn nilai Q ?Setelah itu tanah yang tadi sudah dikonsolidasikan kembali saya bebani (misal Q = y ton/m) dan kemudian dibiarkan terkonsolidasi lagi.
Pertanyaan 2 : c' dan phi' itu akan tetap atau berubah ? (menurut mas Pandhu nilainya akan kembali meningkat).
Pertanyaan 3 : Kalau berubah berapa besar perubahannya ? Kira-kira begitu pak Budi, ilustrasinya tentang hal yang saya ingin tanyakan, dan apakah ada referensi mengenai besarnya peningkatan tersebut...Terimakasih pak atas atensinya.Salam, Budi.

--- On Fri, 18/2/11, Ardy Arsyad <ardyarsyad@yahoo.com> wrote:
From: Ardy Arsyad <ardyarsyad@yahoo.com>Subject: Re: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soilTo: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comDate: Friday, 18 February, 2011, 3:13 PM

Poulos, S. J. (1971), "The Stress-Strain Curve of Soils", GEI Internal Reporthttp://www.soilmechanics.us/StressStrain.pdf

2011/2/18 M Riza

Apa kabar ko budi ?(mudah2an ini ko budi yang saya kenal)
masih sibuk dengan reklamasi batam neh tampaknya hehehe.....
jangan bingung2 ko' kontak aj ke saya heheh....biar sama2 belajar hehe...

Mohon maaf, permisi Junior nimbrung neh pa...?
Pertanyaan 1 : Berapa nilai c' dan phi'setelah terkonsolidasi itu sekarang ? Adakah kaitannya dgn nilai Q ?
Jawab : yang jelas akan terjadi peningkatan undrained shear strength akibat adanya proses desipasi ekses air pori pada saat konsolidasi, oleh karena itu derajat konsolidasi yang terjadi dalam hal ini juga menentukan, klo ditanya adakah hubungannya dengan Q saya jawab IYA, seingat saya waktu dulu belajar dengan para suhu geoteknik di kampus kenaikan kuat geser atau gain strength berbanding lurus dengan derajat konsolidasi & kenaikan tegangan (mohon diralat klo salah).

Setelah itu tanah yang tadi sudah dikonsolidasikan kembali saya bebani (misal Q = y ton/m) dan kemudian dibiarkan terkonsolidasi lagi.
Pertanyaan 2 : c' dan phi' itu akan tetap atau berubah ? (menurut mas Pandhu nilainya akan kembali meningkat).
Jawab : setuju dengan mas pandhu (apa kabar bos masih di singapore neh...) akan meningkat ko' budi....selama proses konsolidasi masih terjadi.
Pertanyaan 3 : Kalau berubah berapa besar perubahannya ?
Jawab : hehehe...coba dibaca-baca lagi dibuku2 kita dulu seperti kovac dan sejenisnya atau di slide kuliah pa masyhur ko' smua sudah jelas saya rasa, atau link yang diinfo oleh mas ardy sy rasa sangat bagus (trims dah sharing bahan ilmunya mas ardy, salam kenal dari saya Riza, junior geoteknik yang masih belajar)

Pertanyaan dari saya :
apakah dalam software plaxis sudah memodelkan peristiwa gain strength saat step konsolidasinya dimodelkan? atau harus dimodelkan secara manual? (mudah2an dapat pencerahan dari para suhu geoteknik)

NB : Jangan pernah berhenti belajar sampai maut menjemput..
Mohon maaf klo ada salah2 kata.

Salam hormat selalu,


Muhammad Riza H.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
From: haje <hjitno@gmail.com>To: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comSent: Fri, February 18, 2011 6:43:08 PMSubject: Re: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soil

Mas Budi Cahyadi,

Berikut ini pendapat saya, mudah2an bermanfaat:
Pertanyaan 1 : Berapa nilai c' dan phi'setelah terkonsolidasi itu sekarang ? Adakah kaitannya dgn nilai Q ?
HJ:
Catatan:
Jangan campur aduk antara kuat geser undrained dengan kuat geser drained. Keduanya tidak sama dan tergantung dari berbagai faktor termasuk tipe tanah dan kecepatan pembebanan.

Jawaban pertanyaan 1:
Selama tanahnya masih ada dalam keadaan normally consolidated (soft clay biasanya termasuk tanah NC), maka nilai c' tidak akan berubah. Sedangkan nilai phi' akan sama selama tidak ada perubahan kimia partikel tanah penyusunnya, walaupun tanahnya berubah jadi Overconsolidated.Kalau tanahnya berubah dari NC menjadi Highly OC, maka nilai c' akan naik tergantung dari tingginya OC.Lihat gambar di bawah yg saya ambil dari Holtz -Kovacs (kurfa yg melengkung pada tegangan efektif yg rendah disebt sbg Hvorslev surface):
Harap diingat, kurfa ini bisa dipakai utk menghitung kuat geser drained dan juga undrained.

Utk kasus strength gain akibat preloading misalnya, tanah lunak dipaksa terkonsolidasi utk mencapai nilai tegangan efektif baru yg lebih tinggi dari tegangan efektif awal. Kuat geser undrained akan berbanding lurus dengan tegangan efektifnya. Utk tanah lunak alluvial, biasanya nilai Su ini sebanding dg
Su=0.22svo' (tanah NC atau lightly OC).

Nilai strength gainnya adalah: delta Su=0.22 (svo' akhir - svo' awal)

Kalau tanahnya menjadi highly oversonsolidated, maka

Su=0.22 (OCR)^n * Svo' ; dimana n tergantung dari tipe tanah, tapi nilainya sekitar 0.5-0.7.

Jadi, kalau tegangan efektifnya dinaikkan dg pre-loading (kemudian bebannya dibuang), secara teoritis ada dua hal yg terjadi:
a. kenaikan tegangan efektif, yg berarti kenaikan kuat gser undrained sesuai dg persamaan di atas;
b. tanahnya menjadi OC, walaupun biasanya tidak cukup tinggi utk menaikkan harga c' pd Hvorslev surface pada kurfa keruntuhan Mohr.

Kalau ditanya kuat geser drained-nya berapa, maka akan sebanding dg rumus Mohr Coulomb biasa: S=c+svo'tan (phi)'

Jadi kalau phi-nya 30, maka S= 0.57*svo'; yg jauh lebih tinggi dari kuat geser undrained.

Yg jadi masalah pd tanah lunak adalah kuat geser undrained atau kuat geser jangka pendek, yg berpengaruh thd stabilitas konstruksi. Kalau timbunan dpt dibangun dg tidak runtuh, maka lama kelamaan kuat geser tanah pondasi nya akan naik.

Kalau ditanya apakah ada batas maksimum utk kenaikan kuat geser tanah (strength gain) dg menggunakan pre-loading?

Strength gain ini dibatasi oleh seberapa tinggi kita menaikkan tegangan efektif tanah dg membebani tanah lunak secara aman (tidak runtuh). Biasanya inilah pembatas utama utk pre-loading. Oki, utk pre-loading jg digunakan staged construction agar bisa mencapai timbunan yg cukup tinggi.
Kalau kita punya waktu yg banyak, maka secara teoritis, bisa ditimbun sebanayak2nya, asal enggak runtuh waktu di pre-loadingnya saja.

Pertanyaan 2 dan 3, sudah dijawab di atas.

Ada yg berkomentar ttg steady state dan citical state soil mechanics. Menurut pendapat saya, dua2nya sama saja, hanya bedanya steady state dipakai utk sand sedangkan critical soil mechanics dikembangkan utk clay. Steady state ini dikembangkan oleh Om Casagrande di Harvard sdngkan CSSM dikembangkan oleh Om Roscoe di Cambridge. prinsipna mah sama saja. dan sbgmana biasa, antara US sama UK selalu ada kompetisi dlm soal2 beginian (spt misalnya effektif stress path- ada yg gaya MIT, atau gaya Cambridge).
Menurut pendpt saya yg mungkin salah, tampaknya tidak ada relevansi antara kedua teori ini dg strength gain yg didapat akibat pre-loading. Mungkin saja saya salah, karena saya belajar topik ini lebih dari 15th yg lalu dan mungkin ada penemuan baru yg saya tidak tahu. Mohon dikoreksi jika ternyata saya salah.

Kalau mas Budi mau baca referensi bagus utk ini, silakan lihat:
"Embankment on Soft Clays" karangan Serge Leroueil, Jean-Pierre Magnan dan Francois Tavenas. Penulis pertama dan ketiga, orang Kanada (Quebec), dan yg tengah orang Perancis.

Mudah2an tidak menambah kebingungan, kalau ternyata bingung juga..hehe salah sendiri kenapa tanya-tanya..:-)..Silakan baca buku di atas ini, mudah2an ada sedikit mencerahkan.

salam,
haje

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
2011/2/19 Budi Cahyadi <a_nd_re_y@yahoo.com>

Yth Pak Haje,

Pak Haje, terimakasih sekali telah berkenan untuk sharing. Pendapat Bapak sangat bermanfaat. Namun, saya sekali lagi mohon Bapak bisa “meluruskan” pendapat saya =)

Bapak mengatakan jangan campur adukkan kuat geser undrained dengan kuat geser drained. Nah selama ini persepsi saya keduanya adalah parameter yang sama (maksudnya bukan nilainya yang sama) hanya dalam kondisi berbeda. Definisi drained bagi saya adalah tanah yang tidak memiliki kandungan air, tanah yg porositasnya besar (sand etc), dan tanah yang telah terkonsolidasi sampai excess pore pressurenya 0. Undrained adalah sebaliknya, yaitu tanah yang mengandung air, porositas kecil, dan tidak sedang dalam proses konsolidasi (bisa tanah NC bisa tanah OC). Jadi jika tanah undrained yang memiliki parameter undrained saya konsolidasikan sampai full, otomatis parameter tadi berubah jadi parameter drained. Apakah persepsi saya salah pak ?

Untuk pertanyaan saya yang nomor satu, karena tanahnya lunak, ini saya asumsikan tanah NC. Maksud Bapak c’ dan phi’ nya tidak berubah itu c’ dan phi’ untuk tanah sebelum dikonsolidasikan dengan c’ dan phi’ tanah setelah dikonsolidasikan tidak akan berubah ? Bolehkah saya mengkategorikan nilai c’ dan phi’ ini sebagai sifat bawaan tanah yang dipengaruhi oleh nilai Plasticity Index ? Maksud saya, kita bebani berapapun asal tidak runtuh (tegangan efektif menjadi naik) tetap saja nilai c’ dan phi’ nya tercapai hanya sekian, sesuai dengan sifat bawaannya (nilai PI) ? Hubungan ini saya dapat dari grafik antara sin phi’ dengan PI (Kenney, 1959).

Lalu untuk kenaikan gain strength Su = 0.22 svo’ untuk NC dan 0.22 (OCR)^n* Svo’ untuk OC, nilai 0.22 itu sebenarnya dari mana pak ? Apakah hasil dari perhitungan analitis atau empiris ? Dan apakah ada referensinya untuk nilai tersebut ? Mohon maaf saya belum sempat cari referensi yang Bapak berikan, pasti akan saya cari.

Mengenai limit gain strength, berarti saya berkesimpulan bahwa gain strength tidak terbatas, selama kenaikan tegangan efektif (beban) tidak melebihi daya dukung tanah.

Soal Steady State dan Critical State, sejauh ini memang saya belum menemukan masalah gain strength di situ (yg saya baca buku Muir Wood, Soil behaviour and critical state soil mechanics), entah kalau ada di buku2 lain.

Demikian pak, pemahaman dan pertanyaan (lagi) dari saya, mohon diluruskan jika ada yang salah. Terimakasih banyak pak.


Budi.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
From: haje <hjitno@gmail.com>To: forum-geoteknik-indonesia@yahoogroups.comSent: Sat, February 19, 2011 3:14:43 AMSubject: Re: [forum-geoteknik-indonesia] gain strength on soft soil

Mas BC:
"Bapak mengatakan jangan campur adukkan kuat geser undrained dengan kuat geser drained. Nah selama ini persepsi saya keduanya adalah parameter yang sama (maksudnya bukan nilainya yang sama) hanya dalam kondisi berbeda. Definisi drained bagi saya adalah tanah yang tidak memiliki kandungan air, tanah yg porositasnya besar (sand etc), dan tanah yang telah terkonsolidasi sampai excess pore pressurenya 0. Undrained adalah sebaliknya, yaitu tanah yang mengandung air, porositas kecil, dan tidak sedang dalam proses konsolidasi (bisa tanah NC bisa tanah OC). Jadi jika tanah undrained yang memiliki parameter undrained saya konsolidasikan sampai full, otomatis parameter tadi berubah jadi parameter drained. Apakah persepsi saya salah pak ?"

HJ:
Hehehe..maaf salah mas..:-)..
Tanah NC atau OC, pasir atau lempung, dua2nya bisa mengalami pembebanan drained atau undrained (kecuali kalau kering..).

Kondisi drained atau undrained didefinisikan dg kemampuan tanah dalam mendisipasi tegangan pori pada saat dibebani.
Fully undrained (disebut sbg 'undrained' saja): Kalau pembebanan cukup cepat sampai tegangan air pori yg terjadi tidak sempat terdisipasi sama sekali.
Partially drained: Kalau pembebanan tidak begitu cepat, tapi tidk cukup lambat utk mendisipasikan tegangan air pori yg terjadi.
Fully drained (disebut sbg 'drained' saja) : kalau pembebanan cukup lambat sehingga tegangan pori yg terjadi bisa terdisipasi semuanya.
ke-tiga kondisi pembebanan ini dikontrol oleh besarnya waktu pembebanan (t), nilai cv (coef konsolidasi) dan juga drainage path (maaf ya bahasanya campur2..:-)..), yg diberikan dalam persamaan:
T=cv*t/H^2
kalau T>2, pembebanan bisa dianggap drained. Kalau nilai T<0.001, su =" 0.22" su="0.38*svo'">

Pak Haje,Saya sudah mengerti sekarang Pak, crystal clear =) jadi selama ini persepsi saya salah ...Terimakasih banyak Pak Haje, bahkan melalui milis saja saya sudah dapat banyak masukan dari Bpk, saya jadi berharap Pak Haje kapan-kapan memberikan kuliah tamu di Bandung lagi =) kalau langsung bertatap muka tentu lebih mantap.Salam saya,Budi.

++++++++++

Sama-sama mas. Kalau masih semangat utk baca: silakan download papaer ini, saya kira relevan utk problem yg sdng mas hadapi:
http://f1.grp.yahoofs.com/v1/EBZfTQ1Uvxrc9tMP1yphh6IkLVHrV-JdkXiI1ganmjcbwKmxyJ7yLqqXouZd1B1M9fiAXmDp4TD7Z0x5Y6A8qg/Consolidation/Preloading_and_vertical_drains.pdf

ada di website FGI.

salam,
haje

+++++++++++++++++

Catatan :
Ada beberapa masukan lain yg diberikan oleh anggota milis lainnya yg bisa dilihat langsung di milis Forum Geoteknik Indonesia:
http://tech.groups.yahoo.com/group/forum-geoteknik-indonesia/

Salam,
Haje