Published January 4, 2022 | Version v1
Publication Open

CONSOLIDATION INTEGRATED BUOYANCY EQUATION FOR SOFT GROUND IMPROVED WITH LIGHTWEIGHT POLYURETHANE FOAM

Creators

  • 1. Universiti Teknologi MARA
  • 2. University of Technology Malaysia
  • 3. Jabatan Perkhidmatan Awam Malaysia

Description

ABSTRACT: Consolidation settlement occurs when a saturated soil is subjected to an increase in overburden pressure that causes a volume change in the soil. When a lightweight material is used as a ground improvement, the stress is reduced as the soft soil is partially removed and replaced by the lightweight material. In addition, the improved ground with lightweight material has a potential to uplift due to the buoyancy of lightweight material. The uplift force reduces the stress imposed on the underlying soil as it acts in the upward direction, thus further reducing the consolidation settlement. This study is executed to produce an alternative equation for consolidation settlement incorporating the buoyancy effect for lightweight polyurethane (PU) foam as a ground improvement method. A Rowe Cell consolidation laboratory test was conducted on untreated marine clay soil as well as on improved marine clay with different thicknesses of lightweight PU foam. Validation of the laboratory test results was done by finite element analysis, PLAXIS 2D. The thickness of PU foam governs the buoyancy and the hydrostatic pressure of water displaced by PU foam, which is incorporated in the alternative equation. The alternative consolidation settlement equation is applicable for ground improved with lightweight polyurethane foam and found to be more economical and practical as the buoyancy is taken into account in the equation. ABSTRAK: Mendapan pengukuhan berlaku apabila tanah tepu mengalami peningkatan tekanan beban yang menyebabkan perubahan isipadu tanah. Apabila bahan ringan digunakan sebagai penambahbaikan tanah, tekanan akan berkurang kerana sebahagian tanah lembut dikeluarkan dan diganti dengan bahan ringan. Selain itu, tanah yang diperbaiki dengan bahan ringan berpotensi untuk terangkat ke atas keranan daya apung bahan ringan. Daya angkat bahan ringan mengurangkan tekanan yang dikenakan ke atas tanah kerana daya bertindak ke arah atas, dan seterusnya megurangkan mendapan pengukuhan. Kajian ini dijalankan untuk menghasilkan persamaan alternatif bagi mendapan pengukuhan dan digabungkan dengan kesan daya apung untuk busa poliuretena ringan (PU) sebagai kaedah penambahbaikan tanah. Ujian makmal mendapan pengukuhan menggunakan peralatan Rowe Cell dilakukan pada tanah liat marin yang asal serta yang diperbaiki dengan ketebalan busa PU ringan yang berbeza. Pengesahan hasil ujian makmal dilakukan dengan analisis elemen terhingga, PLAXIS 2D. Ketebalan busa PU mempengaruhi daya apung dan tekanan hidrostatik bagi kedalaman air yang disesarkan oleh busa PU dan digabungkan dalam persamaan alternatif. Persamaan alternatif mendapan pengukuhan tersebut boleh digunapakai untuk pembaikan tanah menggunakan bahan ringan busa poliuretena dan didapati menjimatkan kos dan praktikal kerana keapungan diambilkira didalam persamaan tersebut.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة: تحدث تسوية التوحيد عندما تتعرض التربة المشبعة لزيادة في ضغط العبء الزائد الذي يتسبب في تغيير الحجم في التربة. عند استخدام مادة خفيفة الوزن كتحسين للأرض، يتم تقليل الإجهاد حيث تتم إزالة التربة الناعمة جزئيًا واستبدالها بالمادة خفيفة الوزن. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأرض المحسنة ذات المواد خفيفة الوزن لديها القدرة على الرفع بسبب طفو المواد خفيفة الوزن. تقلل قوة الرفع من الضغط المفروض على التربة الأساسية لأنها تعمل في الاتجاه التصاعدي، وبالتالي تقلل من تسوية التوحيد. يتم تنفيذ هذه الدراسة لإنتاج معادلة بديلة لتسوية الدمج تتضمن تأثير الطفو لرغوة البولي يوريثين خفيفة الوزن (PU) كطريقة لتحسين الأرض. تم إجراء اختبار معملي لتوحيد خلايا Rowe على التربة الطينية البحرية غير المعالجة وكذلك على الطين البحري المحسن بسماكات مختلفة من رغوة البولي يوريثين خفيفة الوزن. تم التحقق من نتائج الاختبارات المعملية عن طريق تحليل العناصر المحدودة، PLAXIS 2D. يتحكم سمك رغوة البولي يوريثين في الطفو والضغط الهيدروستاتيكي للمياه التي تزيحها رغوة البولي يوريثين، والتي يتم دمجها في المعادلة البديلة. تنطبق معادلة تسوية الدمج البديلة على الأرض المحسنة برغوة البولي يوريثان خفيفة الوزن ووجد أنها أكثر اقتصادا وعملية حيث يتم أخذ الطفو في الاعتبار في المعادلة. ABSTRAK: Mendapan pengukuhan berlaku apabila tanah tepu mengalami peningkatan tekanan beban yang menyebabkan perubahan isipadu tanah. أبابيلا باهان رينغان ديغوناكان سيباغاي بينامباهبايكان تانا، تيكانان أكان بيركورانغ كيرانا سيباهاغيان تانا ليمبوت ديكيلواركان دان ديغانتي دينغان باهان رينغان. Selain itu, tanah yang diperbaiki dengan bahan ringan berpotensi untuk terangkat ke atas keranan daya apung bahan ringan. Daya angkat bahan ringan mengurangkan tekanan yang dikenakan ke atas tanah kerana daya bertindak ke arah atas, dan seterusnya megurangkan mendapan pengukuhan. Kajian ini dijalankan untuk menghasilkan persamaan alternatif bagi mendapan pengukuhan dan digabungkan dengan kesan daya apung untuk busa poliuretena ringan (PU) sebagai kaedah penambahbaikan tanah. Ujian makmal mendapan pengukuhan menggunakan peralatan Rowe Cell dilakukan pada tanah liat marin yang asal serta yang diperbaiki dengan ketebalan busa PU ringan yang berbeza. Pengesahan hasil ujian makmal dilakukan dengan analisis elemen terhingga, PLAXIS 2D. Ketebalan busa PU mempengaruhi daya apung dan tekanan hidrostatik bagi kedalaman air yang disesarkan oleh busa PU dan digabungkan dalam persamaan alternatif. Persamaan alternatif mendapan pengukuhan tersebut boleh digunapakai unuk pembaikan tanah menggunakan bahan ringan busa poliuretena dan didapati menjimatkan kos dan praktikal kerana keapungan diambilkira didalam persamaan tersebut.

Translated Description (French)

RÉSUMÉ : LE tassement de consolidation se produit lorsqu'un sol saturé est soumis à une augmentation de la pression des morts-terrains qui provoque un changement de volume dans le sol. Lorsqu'un matériau léger est utilisé comme amélioration du sol, la contrainte est réduite à mesure que le sol mou est partiellement éliminé et remplacé par le matériau léger. En outre, le sol amélioré avec un matériau léger a un potentiel de soulèvement en raison de la flottabilité du matériau léger. La force de soulèvement réduit la contrainte imposée au sol sous-jacent lorsqu'il agit vers le haut, réduisant ainsi davantage le tassement de consolidation. Cette étude est réalisée pour produire une équation alternative pour le tassement de consolidation incorporant l'effet de flottabilité pour la mousse de polyuréthane (PU) légère comme méthode d'amélioration du sol. Un test de laboratoire de consolidation des cellules de Rowe a été effectué sur un sol argileux marin non traité ainsi que sur de l'argile marine améliorée avec différentes épaisseurs de mousse PU légère. La validation des résultats des tests de laboratoire a été réalisée par analyse par éléments finis, PLAXIS 2D. L'épaisseur de la mousse PU régit la flottabilité et la pression hydrostatique de l'eau déplacée par la mousse PU, qui est incorporée dans l'équation alternative. L'équation de tassement de consolidation alternative est applicable pour les sols améliorés avec de la mousse de polyuréthane légère et s'avère plus économique et pratique car la flottabilité est prise en compte dans l'équation. ABSTRAK : Mendapan pengukuhan berlaku apabila tanah tepu mengalami peningkatan tekanan beban yang menyebabkan perubahan isipadu tanah. Apabila bahan ringan digunakan sebagai penambahbaikan tanah, tekanan akan berkurang kerana sebahagian tanah lembut dikeluarkan dan diganti dengan bahan ringan. Selain itu, tanah yang diperbaiki dengan bahan ringan berpotensi untuk terangkat ke atas keranan daya apung bahan ringan. Daya angkat bahan ringan mengurangkan tekanan yang dikenakan ke atas tanah kerana daya bertindak ke arah atas, dan seterusnya megurangkan mendapan pengukuhan. Kajian ini dijalankan untuk menghasilkan persamaan alternatif bagi mendapan pengukuhan dan digabungkan dengan kesan daya apung untuk busa poliuretena ringan (PU) sebagai kaedah penambahbaikan tanah. Ujian makmal mendapan pengukuhan menggunakan peralatan Rowe Cell dilakukan pada tanah liat marin yang asal serta yang diperbaiki dengan ketebalan busa PU ringan yang berbeza. Pengesahan hasil ujian makmal dilakukan dengan analisis elemen terhingga, PLAXIS 2D. Ketebalan busa PU mempengaruhi daya apung dan tekanan hidrostatik bagi kedalaman air yang disesarkan oleh busa PU dan digabungkan dalam persamaan alternatif. Persamaan alternatif mendapan pengukuhan tersebut boleh digunapakai untuk pembaikan tanah menggunakan bahan ringan busa poliuretena dan didapati menjimatkan kos dan praktikal kerana keapungan diambilkira didalam persamaan tersebut.

Translated Description (Spanish)

RESUMEN: EL asentamiento de consolidación ocurre cuando un suelo saturado se somete a un aumento en la presión de sobrecarga que causa un cambio de volumen en el suelo. Cuando se utiliza un material liviano como mejora del suelo, la tensión se reduce a medida que el suelo blando se elimina parcialmente y se reemplaza por el material liviano. Además, el suelo mejorado con material ligero tiene un potencial de elevación debido a la flotabilidad del material ligero. La fuerza de elevación reduce la tensión impuesta sobre el suelo subyacente a medida que actúa en dirección ascendente, reduciendo así aún más el asentamiento de consolidación. Este estudio se ejecuta para producir una ecuación alternativa para el asentamiento de consolidación que incorpora el efecto de flotabilidad para la espuma ligera de poliuretano (PU) como método de mejora del suelo. Se realizó una prueba de laboratorio de consolidación de Rowe Cell en suelo de arcilla marina no tratada, así como en arcilla marina mejorada con diferentes espesores de espuma de PU liviana. La validación de los resultados de las pruebas de laboratorio se realizó mediante análisis de elementos finitos, PLAXIS 2D. El espesor de la espuma de PU rige la flotabilidad y la presión hidrostática del agua desplazada por la espuma de PU, que se incorpora en la ecuación alternativa. La ecuación de asentamiento de consolidación alternativa es aplicable para suelos mejorados con espuma de poliuretano liviana y se encuentra que es más económica y práctica ya que la flotabilidad se tiene en cuenta en la ecuación. ABSTRAK: Mendapan pengukuhan berlaku apabila tanah tepu mengalami peningkatan tekanan beban yang menyebabkan perubahan isipadu tanah. Apabila bahan ringan digunakan sebagai penambahbaikan tanah, tekanan akan berkurang kerana sebahagian tanah lembut dikeluarkan dan diganti dengan bahan ringan. Selain itu, tanah yang diperbaiki dengan bahan ringan berpotensi untuk terangkat ke atas keranan daya apung bahan ringan. Daya angkat bahan ringan mengurangkan tekanan yang dikenakan ke atas tanah kerana daya bertindak ke arah atas, dan seterusnya megurangkan mendapan pengukuhan. Kajian ini dijalankan untuk menghasilkan persamaan alternatif bagi mendapan pengukuhan dan digabungkan dengan kesan daya apung untuk busa poliuretena ringan (PU) sebagai kaedah penambahbaikan tanah. Ujian makmal mendapan pengukuhan menggunakan peralatan Rowe Cell dilakukan pada tanah liat marin yang asal serta yang diperbaiki dengan ketebalan busa PU ringan yang berbeza. Pengesahan hasil ujian makmal dilakukan dengan analisis elemen terhingga, PLAXIS 2D. Ketebalan busa PU mempengaruhi daya apung dan tekanan hidrostatik bagi kedalaman air yang disesarkan oleh busa PU dan digabungkan dalam persamaan alternatif. Persamaan alternatif mendapan pengukuhan tersebut boleh digunapakai untuk pembaikan tanah menggunakan bahan ringan busa poliuretena dan didapati menjimatkan kos dan praktikal kerana keapungan diambilkira didalkama persamaan tersebut.

Files

853.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7c339c8d621f022dd69cc90c5d2c4c2e
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توحيد معادلة الطفو المتكاملة للأرض الناعمة المحسنة برغوة البولي يوريثان خفيفة الوزن
Translated title (French)
ÉQUATION DE FLOTTABILITÉ INTÉGRÉE DE CONSOLIDATION POUR UN SOL MOU AMÉLIORÉ AVEC UNE MOUSSE DE POLYURÉTHANE LÉGÈRE
Translated title (Spanish)
ECUACIÓN DE FLOTABILIDAD INTEGRADA DE CONSOLIDACIÓN PARA TERRENO BLANDO MEJORADA CON ESPUMA DE POLIURETANO LIGERA

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4205809113
DOI
10.31436/iiumej.v23i1.1781

Is supplement to
https://openalex.org/W3185866052 (Other)
https://openalex.org/W2381536806 (Other)
https://openalex.org/W2361623954 (Other)
https://openalex.org/W2158268757 (Other)
https://openalex.org/W2072305619 (Other)
https://openalex.org/W2066285721 (Other)
https://openalex.org/W2020628138 (Other)
https://openalex.org/W1993576038 (Other)
https://openalex.org/W1757022877 (Other)
https://openalex.org/W1207530281 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1204707544
  • https://openalex.org/W1970737008
  • https://openalex.org/W2003846888
  • https://openalex.org/W2006395069
  • https://openalex.org/W2114725444
  • https://openalex.org/W2161939664
  • https://openalex.org/W2321297584
  • https://openalex.org/W2331398702
  • https://openalex.org/W2548962748
  • https://openalex.org/W2761374499
  • https://openalex.org/W2799800732
  • https://openalex.org/W3014222751
  • https://openalex.org/W3110706323
  • https://openalex.org/W3133455785
  • https://openalex.org/W4237846983
  • https://openalex.org/W4246462347