12
Apr

How Do Problems Arises in Geotechnical Works?

Written by Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng, ChFC, PhD. Posted in Geotechnic, News and Opinion

The problems faced by engineers in dealing with soils lie not only on the fact soils are particulate material which have much more complex behavior compared to concrete and steel, but it is also lie to the attitude of those engineers who have no enough “respect” toward the soils they faced.

Soils need to be understood and to be well treated, just like we try hard to understand and to treat a lady. There are four aspects of geotechnic that we need to learn and to understand, those are:

– The soil profiles (type and distribution)

– The ground water table, i.e. , its position, indication of ground water flow, existence of perched water table and artesian water pressure.

– Characteristics and behavior of the existing subsoils

– The right soil model to be taken for designing the planned geotechnical structure.

For all the above, time and money need to be invested. Ask the rich and successful peoples, whether they “invested” time and money to chase for the ladies that eventually became their wives?
Like those ladies, in order to understand the soil behavior, time and money also need to be given (invested) to the soils,

If the engineers understand the above four aspects well, then “comfort” will be belong to the engineers, and ultimately will also belong to the owner and the end users of the said structures / buildings.

On the other hand, if we treat the soils badly, and only give the soils unreasonable amount of time and money, just like cruel parents treat their step children badly. Then: “just wait for the retaliation” of the step children.

You don’t believe me? Look back to the failure of Sano Tower at Pluit area, North Jakarta, in 1991; or to the current “failure” of “S tower” near Cawang, South Jakarta; or to the badly settled “GB tower” at Pluit, North Jakarta. Look back to the Nicoll highway deep excavation (for MRT station) failure in Singapore in 2004; and many other geotechnical failures.

One of the causes of the those failures is the attitude of IGNORANCE or DO NOT CARE or “ASSUMED” TO KNOW BETTER than any other engineers. The over insistence of saving money, all the owner know is only SAVE, SAVE and SAVE. They do not want to spend time and money for soil investigation, and the engineers involved failed to convince the owner to spend the money!! The owner even want to save more, by using bidding process, to suppress the consultant!!! They forgot the words: “You buy peanuts, you get monkeys!”. They feel they are so clever and so able to get cheap price!!! They only want to higher engineers with low fees!!! They forgot CHEAP is not the same as ECONOMICAL. Indirectly, they treat the soils, where their structures shall be built, as step children!!

Then, one day, the step children will retaliate, and when they do so, the retaliation can be so destructive and fatal!!

So, go and tell the owner of the money: 
TREAT THE SOIL AS A LADY, THEN THE COMFORT IS YOURS.
TREAT THE SOIL AS A STEPCHILDREN, THE REVENGE IS WAITING FOR YOU!!

Written by Gouw Tjie Liong(English version: April 12, 2015)

 

09
Mar

Mengapa Perhitungan Settlement Lebih Besar dari Kenyataan?

Written by Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng, ChFC, PhD. Posted in Geotechnic, Note and Discussion

Masalah settlement khususnya pada bangunan bertingkat tinggi yang lazimnya disertai dengan beberapa lapis basement menjadi issue sangat penting.

  1. Perhitungan settlement pilegroup lazim dilakukan dengan cara Terzhagi atau Poulos&Davis. Dibandingkan dengan settlement aktual pilegroup _tanpa memperhitungkan kekakuan struktur bawah dan struktur atas_ manakah yang mendekati nilai aktual…? Kedua cara tersebut sebetulnya lebih cocok digunakan untuk driven pile atau bored pile…?
  2. Karena pada kenyataannya misal terdapat beberapa lapis basement (basement slab, pilecap, tiebeam, dinding basement, struktur lantai basement) dan Struktur Atasnya (balok, kolom, dan shearwall) , adakah cara bagaimana  memperhitungkan pengaruh kekakuan Struktur Bawah dan Struktur Atasnya sehingga nilainya mendekati nilai aktual yang terjadi…? Dalam suatu Seminar HAKI beberapa tahun silam pernah disajikan bahwa pada kenyataannya bangunan2 tinggi di Jakarta mengalami settlement yg nilai relatif jauh dibandingkan dengan nilai teoritis ( …note: total immediate dan consolidation settlement yg diijinkan adalah 150mm..)
  3. Saat ini sudah tersedia software Geoteknik 3D berbasis FEM antara lain Plaxis 3D dan Midas GTS NX (…new generation dr yg sebelumnya Midas GTS…) yang mampu juga memodelkan elemen Struktur Bawah , bahkan Midas GTS NX  mampu memodelkan Struktur Atasnya. Apakah teman2 sejawat ada yang sudah pernah/biasa melakukannya dan berkenan sharing pengalaman?
  4. Proses pada butir 3  memerlukan software yg mahal dan waktu yg lama+rumit…Kalau saja hal pada butir 2 dapat dilakukan dan hasilnya dapat dihandalkan, maka tentunya untuk praktisi akan sangat membantu.Atas pencerahan yang akan diberikan, dihaturkan banyak terima kasih
    (AH, 9 Maret 2015)

Berikut jawaban saya:

Kedua metoda yang ditanyakan pada dasarnya memberikan hasil yang cukup baik bila diaplikasikan secara benar dan pada kondisi yang tepat. Perbedaan hasil perhitungan penurunan dengan kenyataan dapat disebabkan oleh hal-hal sbb:
 
Cara pelaksanaan pondasi: Pada driven pile yang bersifat displacement pile, tanah (terutama sekali tanah pasir yang awalnya berupa pasir lepas) cenderung memadat akibat efek pemancangan (pada tanah lempung sedang dan lunak setelah beberapa waktu tegangan air pori berlebih juga akan terdisipasi sehingga tanah menjadi lebih padat), dengan demikian nilai parameter kekakuan tanah, Es, akan meningkat. Pada boredpile pada umumnya dasar boredpile sulit dibuat bersih sekali, sehingga ada “pelunakan” di dasar lubang, yang berakibat nilai Es menurun. Maka dalam kondisi yang sama, tiang pancang akan mengalami penurunan yang lebihh kecil.  Jadi disini perlu ada “penyesuaian” parameter kekakuan tanah yang dipakai.
Efek beban yang dipakai dalam perhitungan penurunan: Apakah beban yang dipakai dalam perhitungan merupakan beban struktur berupa beban mati dan beban hidup yang sesungguhnya. Perlu diingat bahwa sekalipun beban mati dan beban hidup sudah dihitung tanpa load factor, namun pada kenyataanya beban yang sesungguhnya lebih kecil dari kenyataan (terutama beban hidup, yang diambil antara 250kg-400kg/m2, apakah benar2 sebesar itu? Seringkali building tidak full beban per m2 nya).
Keberadaan basement: Basement dibangun dengan menggali dan membuang tanah untuk diganti dengan ruang dalam basement. Apakah beban yang dipakai dalam perhitungan sudah berupa beban gross bangunan dikurangi dengan berat tanah yang dipindahkan? Artinya dalam perhitungan settlement seharusnya digunakan beban netto yang bekerja pada tanah.
Parameter tanah yang digunakan: Dalam kenyataanya sulit sekali mendapatkan undisturbed sample untuk melakukan uji konsolidasi. Seringkali didapatkan contoh tanahnya sudah sangat terganggu atau bahkan retak. Dan sering kali parameter yang dipakai dipaksakan memakai parameter compression index, Cc, sesuai rumus konsolidasi satu dimensi, parameter yang tentunya sudah tidak representatif akibat dari contoh tanah yang tidak baik (umumnya berakibat nilai Cc dan void ratio yang terlalu tinggi). Dalam hal ini sebenarnya lebih baik dilakukan uji in-situ, misalnya uji pressuremeter plus uji dilatometer untuk mendapatkan parameter kekakuan tanah, Es, dan perhitungan penurunan dilakukan melalui parameter Es (tentunya perlu dibedakan antara kondisi undrained dan drained).
Faktor overconsolidation ratio: Sering kali dijumpai perhitungan yang memakai nilai Cc sepenuhnya, padahal kondisi tanah Jakarta yang pada kedalaman besar umumnya berupa cemented clay (dan juga cemented sand) menunjukkan adanya faktor over-consolidation. Dalam hal ini perlu diketahui berapa besaran pre-consolidation pressure (dalam uji pressuremeter dapat diekivalenkan dengan nilai yield pressure), sehingga bisa dihitung apakah beban yang mengakibatkan penurunan sudah melewati preconsolidation pressure atau belum, dengan demikian dapat pula diketahui apakah perlu digunakan recompression index (Cr), compression index (Cc), atau keduanya.

Faktor perhitungan tegangan efektif: Dalam menggunakan rumus Terzaghi, sering juga dijumpai perhitungan tegangan efektif yang salah. Antara lain akibat dari letak muka air tanah yang tidak tepat.

Faktor tegangan air pori: Rumus Terzaghi mengasumsikan tegangan air pori yang timbul sama dengan besarnya beban kerja. Hal ini tidak sepenuhnya benar, terutama dalam hal aplikasi di bangunan tinggi, disini saya kira perlu diaplikasikan SKEMPTON-BJERRUM correction factor.
Faktor overlap tegangan antara satu pile cap dengan pile cap lain: Tanpa pertolongan software tidak mudah menghitung faktor overlap beban yang terjadi di dalam tanah.
 
Faktor kekakuan struktur: Structural rigidity factor turut berperan juga. Dari pengalaman pribadi saya, dari hasil perhitungan settlement yang dilakukan, saya kalikan dengan faktor sekitar 0.75-0.85.
Faktor monitoring penurunan: Setahu saya monitor penurunan hanya dilakukan selama proses pembangunan dan umumnya tidak dilakukan setelah bangunan selesai. Sementara itu perhitungan penurunan dilakukan untuk jangka panjang (memperhitungkan faktor konsolidasi). Dengan demikian perbandingan yang dilakukan tentunya kurang representatif.
Software: Parameter dan model tanah yang digunakan sangat menentukan besaran hasil. Seringkali engineer menggunakan software tanpa mengerti plus minus nya suatu model, contohya model Mohr Coulomb umumnya menghasilkan heave yang terlalu besar saat ada galian, dan akibatnya setelah beban bekerja juga menghasilkan perhitungan penurunan yang tidak baik. Dalam segala model parameter yang digunakan juga belum tentu representatif. Jadi untuk kelas software yang sejenis dan setara, sulit mengatakan apakah suatu software lebih baik dari software lainnya.
Satu hal yang perlu saya tambahkan, sekalipun perhitungan dilakukan oleh orang geoteknik yang berpengalaman, sulit menghasilkan perhitungan settlement yang akurat. Menurut saya sudah sangat baik bila kita bisa menghitung penurunan dalam batas-batas kesalahan plus minus 50% (terutama untuk high rise building). Contoh: dalam perhitungan settlement yang dilakukan di suatu building di Jakarta, geotechnical engineer local menghitung bisa turun 90mm, sementara geotechnical engineer luar negeri (sangat ternama, istilah saya kelas ikan paus) menghitung bisa turun hingga 350mm. Setelah bertemu dan menyamakan visi tentang parameter yang diambil, hasilnya sama yaitu berkisar 90mm. Kenyataanya?? Monitoring selama proses pembangunan hingga 3 bulan setelah banguan selesai, hanya turun sekitar 30mm.


Semoga menambah sedikit insight tentang perhitungan penurunan tanah (Gouw, 9 Maret 2015).
04
Oct

AN INVESTIGATION ON THE SUITABILE CONSTITUTIVE LAW FOR MODELLING JAKARTA RED CLAY

Written by Gouw Tjie Liong, Ir., M.Eng, ChFC, PhD. Posted in Geotechnic, Technical Paper & Presentation (Others)

Abstract:Having the origin from the sedimentation of volcanic materials, many experienced Indonesian geotechnical engineers have long suspected that Jakarta reddish and grayish clay may have different characteristics compared to other clayey soils known in many geotechnical text books. Despite of carefully derived design parameters, experiences in the execution of deep excavation, be it open cut slope or protected excavation by either contiguous bored pile or diaphragm walls, often show that the performance of the geotechnical structures were better than predicted by the available design geotechnical software. Although, some engineers have started using more advanced constitutive soil models, such as: Hyperbolic and Cam Clay models. Undoubtedly, many engineers still use the bilinear Mohr-Coulomb model in their analysis. So far, to the author knowledge, there is no published paper discussing about the suitability of the soil models for modelling Jakarta red clay, in particular. Therefore, the author tried to find out which soil constitutive models can better predict the behavior of the Jakarta reddish/grayish clay. Available models in PLAXIS software, e.g.; Mohr-Coulomb, Hardening (hyperbolic), and Soft Soil models, were tried by simulating isotropically consolidated undrained triaxial test and compared it with the actual test data. At this stage it was found that none of the model can correctly predict the stress strain curve neither the correct stress path.

Keywords: Volcanic Origin Clay, Jakarta Clay, Mohr Coulomb Model, Hardening Soil Model, Soft Soil Model, Plaxis

Download full paper: GTL-141021-FindingSuitableModel

Geotechnical Course

  • Soil Mechanis
  • Soil Investigation
  • Foundation Engineering
  • PIT, PDA, Sonic Logging
  • Slope Stabilization
  • Geotechnical Instrumentation
  • Deep Excavation
  • Ground Improvement
  • Geotechnical Instrumentation
  • Earthquake
  • Liquefaction Analysis
  • Application of Geotechnical Software
  • Other Geotechnical Course

Learn more

Motivational Course

  • Cultivating Engineering Judgment
  • The Problem of Engineer
  • How I Present Myself
  • Light Up
  • Toward Successful Engineering Career
  • Pressure lead to Success
  • The Up and Down of My Life
  • Theory of Emptiness
  • Turning Thought into Reality
  • Young Engineer