UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Teknik Sipil Semester genap tahun 2007/2008 ANALISA PANAS HIDRASI PADA PONDASI BORED PILE DI LAUT MENGGUNAKAN SOFTWARE MIDAS PADA PROYEK JEMBATAN SURAMADU Ardiaz Kamil Nuryadin (0700698800) ABSTRAK Jembatan Suramadu merupakan jembatan di Selat Madura yang berfungsi sebagai penghubung antara Pulau Jawa dan Pulau Madura. Jembatan tersebut mempunyai panjang 5,5 km yang diharapkan dapat melayani transportasi darat antar kedua Pulau. Pembangunan jembatan panjang di tengah laut merupakan pekerjaan yang memiliki tingkat kesulitan yang tinggi. Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah panas hidrasi beton. Panas hidrasi beton terjadi akibat adanya reaksi antara semen dengan air yang menimbulkan panas. Panas yang besar mengakibatkan perbedaan suhu akibat suhu di luar beton yaitu suhu udara, suhu tanah, dan suhu air laut. Dari perbedaan suhu tersebut maka timbul tegangan pada beton. Bila teganngan yang terjadi lebih besar daripada tegangan izin beton, maka terjadi keretakan pada beton. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa perbedaan suhu yang timbul dari suhu luar dan suhu di dalam pondasi bored pile Suramadu serta menganalisa tegangan yang terjadi akibat perbedaan suhu tersebut untuk mengetahui apakah terjadi keretakan pada beton pondasi bored pile Suramadu. Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa suhu maksimum dan minimum terjadi pada proses hidrasi 80 jam setelah pengecoran dengan nilai suhu maksimum 43,94°C dan suhu minimum 20°C sehingga perbedaan suhu yang terjadi pada pondasi bored pile adalah 23,94°C. Dari perbedaan suhu tersebut didapat nilai tegangan maksimum sebesar 0,56 N/mm2 dan tegangan izin yang didapat adalah 2,27 N/mm2. Dari nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa pondasi bored pile Suramadu tidak mengalami keretakan karena nilai tegangan maksimum yang didapat memiliki nilai lebih kecil daripada tegangan izin beton. Kata kunci : Panas hidrasi, Bored pile, Pondasi, Beton, Tegangan.
iv
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya lah skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktu yang ditetapkan. Penulisan skripsi dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan program studi strata satu (S-1) Teknik Sipil di Universitas Bina Nusantara. Pada penulisan skripsi ini, penulis mengangkat masalah mengenai analisa panas hidrasi pondasi bored pile di laut menggunakan software midas pada proyek Jembatan Suramadu. Penulis menyadari tidak sedikit bantuan yang diterima mulai dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini. Melalui kesempatan ini, penulis akan menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Gerardus Polla, M.App.Sc., selaku Rektor Universitas Bina Nusantara. 2. Bapak Iman H. Kartowisastro Ph.D selaku dekan Fakultas Teknik Unversitas Bina Nusantara. 3. Ibu Amelia Makmur, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 4. Ibu Yuni Ayu Maharani, ST, selaku Sekertaris Jurusan Teknik Sipil Unversitas Bina Nusantara. 5. Bapak Dr. Made Suangga, selaku Koordinator Bidang Ilmu Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan selaku dosen pembimbing, atas bantuan, kesabaran, pengertian, penulis mengucapkan terima kasih. 6. Ibu Ir. Godeliva Yuliastuti, MT, selaku Koordinator Mata Kuliah Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 7. Bapak Irpan Hidayat, ST selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan Mbak Eko Sri Wahyuni selaku Administrasi Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara.
v
8. Orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan banyak bantuan, baik berupa fisik maupun materiil. 9. Teman-teman seluruh angkatan Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua, khususnya bagi mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Terima kasih. Jakarta, 2007
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman Halaman Cover Depan Halaman Cover Dalam Halaman Persetujuan Soft Cover Abstrak Prakata Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Daftar Notasi Daftar Lampiran
i ii iii iv v vii ix xiii xiv xvi
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Identifikasi Masalah 1.3 Tujuan dan Manfaat Analisa 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan 1.5 Sistematika Penulisan
1 1 2 3 3 4
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Mass Concrete 2.2 Panas Hidrasi 2.3 Analisa Panas Hidrasi 2.3.1 Analisa Perpindahan Panas 2.3.2 Analisa Tegangan Termal 2.4 Sifat-Sifat Penting Beton Pada Analisa Panas Hidrasi 2.4.1 Rangkak 2.4.2 Susut 2.4.3 Elastisitas 2.5 Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) 2.5.1 Metode Pengeboran 2.5.2 Permasalahan Pada Pondasi Bored Pile 2.5.3 Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 2.5 Program MIDAS
6 6 7 9 10 17 20 20 21 21 22 23 25 28 29
Bab 3 Metodologi 3.1 Pendekatan Penelitian 3.2 Teknik Pengumpulan Data 3.3 Pemodelan Pada Midas/Civil 2006 3.4 Analisa
32 32 33 34 34
vii
Bab 4 Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 4.1 Data-Data Teknis Pondasi Jembatan Suramadu 4.2 Input Data Parameter 4.2.1 Creep/Shrinkage 4.2.2 Elastisitas 4.2 Pemodelan Struktur 4.3 Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 4.3.1 Hasil Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 4.3.2 Analisa Tegangan dan Perbedaan Suhu (Δt) yang Terjadi Akibat Panas Hidrasi Pada Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu dengan Nilai Kadar Semen yang Berbeda 4.3.3 Analisa Tegangan dan Perbedaan Suhu (Δt) yang Terjadi Akibat Panas Hidrasi Pada Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu dengan Nilai Temperatur Awal Beton yang Berbeda
60
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
70 70 72
Daftar Pustaka Riwayat Hidup Lampiran-lampiran
73 74
viii
36 36 40 40 42 44 46 49 51
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Diagram Alir Analisa Panas Hidrasi
10
Gambar 2.2 Proses Konduksi
11
Gambar 2.3 Proses Konveksi
12
Gambar 2.4 Kurva Adiabatik Temperatur
16
Gambar 2.5 Pondasi tiang bor
22
Gambar 2.6 Pegeboran Pondasi Bored Pile
24
Gambar 2.7 Aplikasi pondasi Bored Pile
26
Gambar 2.8 Detail Pondasi Bored Pile Suramadu
29
Gambar 2.9 Start Menu dan Menu Sistematis Program Midas/Civil
31
Gambar 3.1 Diagram Alir
32
Gambar 3.2 Pemodelan pada Program Midas/Civil 2006
34
Gambar 3.3 Menu Analisa Program
34
Gambar 4.1 Layout Pondasi Suramadu
36
Gambar 4.2 Input Data Material Pondasi
37
Gambar 4.3 Input Data Material Air laut
38
Gambar 4.4 Input Data Material Tanah
39
Gambar 4.5 Input Creep/Shrinkage
40
Gambar 4.6 Grafik Creep
41
Gambar 4.7 Grafik Shrinkage
41
Gambar 4.8 Grafik Elastisitas
42
ix
Gambar 4.9 Model Pondasi dan Penampang Pondasi
43
Gmabar 4.10 Model Seperempat Bagian
43
Gambar 4.11 Perletakan Struktur Tanah dan Air Laut
44
Gambar 4.12 Perletakan Struktur Pondasi, Tanah, dan Air Laut Pada Potongan Arah X (Tampak Atas)
45
Gambar 4.13 Perletakan Struktur Pondasi, Tanah, dan Air Laut Pada Potongan Arah Y (Tampak Atas)
45
Gambar 4.14 Grafik Temperatur Luar Pondasi
46
Gambar 4.15 Grafik Koefisien Konveksi
47
Gambar 4.16 Koefisien Konfeksi dan Temperatur Awal Yang Mengeliingi Pondasi
47
Gambar 4.17 Temperatur Konstan Pada Air Laut dan Tanah
48
Gambar 4.18 Grafik Sumber Panas
49
Gambar 4.19 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum
49
Gambar 4.20 Grafik Tegangan Maksimum Beton
50
Gambar 4.21 Grafik Tegangan Izin Tarik
50
Gambar 4.22 Grafik Tegangan Izin Tarik dan Tegangan Maksimum
51
Gambar 4.23 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 250 kg/m3
52
Gambar 4.24 Grafik Tegangan Maksimum Beton pada Kadar Semen 250 kg/m3
52
Gambar 4.25 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 250 kg/m3
53
Gambar 4.26 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 250 kg/m3
53 x
Gambar 4.27 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 300 kg/m3
54
Gambar 4.28 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 300 kg/m3
54
Gambar 4.29 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 300 kg/m3
55
Gambar 4.30 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 300 kg/m3
55
Gambar 4.31 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 350 kg/m3
56
Gambar 4.32 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 350 kg/m3
56
Gambar 4.33 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m3
57
Gambar 4.34 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m3
57
Gambar 4.35 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 400 kg/m3
58
Gambar 4.36 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 400 kg/m3
58
Gambar 4.37 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 400 kg/m3
59
Gambar 4.38 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m3
59
Gambar 4.39 Grafik Gabungan Tegangan Maksimum untuk Kadar Semen yang Berbeda
60
Gambar 4.40 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 15°C
61
Gambar 4.41 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 15°C
61
Gambar 4.42 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 15°C
62
xi
Gambar 4.43 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 15°C
62
Gambar 4.44 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 20°C
63
Gambar 4.45 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 20°C
63
Gambar 4.46 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 20°C
64
Gambar 4.47 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 20°C
64
Gambar 4.48 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 25°C
65
Gambar 4.49 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 25°C
65
Gambar 4.50 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 25°C
66
Gambar 4.51 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 25°C
66
Gambar 4.52 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 30°C
67
Gambar 4.53 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 30°C
67
Gambar 4.54 Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 30°C
68
Gambar 4.55 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 30°C
68
Gambar 4.56 Grafik Gabungan Temperatur Maksimum dan Minimum untuk Temperatur Awal Beton yang Berbeda
69
Gambar 4.57 Grafik Gabungan Tegangan Maksimum untuk Temperatur Awal Beton yang Berbeda xii
69
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Data untuk analisa tegangan dan perbedaan suhu (Δt) dengan kadar semen dan temperatur awal yang berbeda Tabel 2.1 Data teknis pondasi bored pile Jembatan Suramadu
xiii
4 28
DAFTAR NOTASI
Δt
= Perbedaan suhu
Qx
= Kecepatan perpindahan panas arah x
A
= Luas
k
= Konduksi termal
Cc
= Koefisien rangkak
δt
= Regangan total
δi
= regangan seketika = gradient suhu kearah perpindahan panas = koefisien perpindahan panas
T
= Adiabatik temperatur
K
= maksimum kenaikan adiabatik temperatur
α
= kecepatan adiabatik temperatur
t
= Waktu
C
= Kapasitas (massa)
K
= Konduksi
H
= Konveksi
FQ
= Sumber panas
Fh
= Panas konveksi
Fq
= Aliran panas
∞
= Temperatur xiv
= Density = Spesifikasi panas = Panas Konduksi = Koefisien konveksi = Kecepatan aliran panas = Aliran panas = Jarak waktu disetiap bagian yang dianalisa = Temperatur sewaktu dianalisa ditiap bagian = = Temperatur yang digabungkan = Kuat tekan beton saat 28-hari S
= Koefisien untuk klasifikasi semen = Kuat tekan beton saat 28-hari
= Koefisien untuk klasifikasi semen = Kuat tekan beton saat 28-hari
εc(t)
= Regangan rangkak saat waktu t
C(t0, t- t0)
= Koefisien rangkak
t0
= Waktu pembebanan
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu
Lampiran 2
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Kadar Semen 250 kg/m²
Lampiran 3
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu degan Kadar Semen 300 kg/m²
Lampiran 4
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Kadar Semen 350 kg/m²
Lampiran 5
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Kadar Semen 400 kg/m²
Lampiran 6
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Temperatur Awal 15°C
Lampiran 7
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Temperatur Awal 20°C
Lampiran 8
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Temperatur Awal 25°C
Lampiran 9
Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Temperatur Awal 30°C
xvi
