iv
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.
v 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.
vi
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
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Cover Depan i
Halaman Cover Dalam ii
Halaman Persetujuan Soft Cover iii
Abstrak iv Prakata v
Daftar Isi vii
Daftar Gambar ix
Daftar Tabel xiii
Daftar Notasi xiv
Daftar Lampiran xvi
Bab 1 Pendahuluan 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Identifikasi Masalah 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Analisa 3
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan 3
1.5 Sistematika Penulisan 4
Bab 2 Tinjauan Pustaka 6
2.1 Mass Concrete 6
2.2 Panas Hidrasi 7
2.3 Analisa Panas Hidrasi 9
2.3.1 Analisa Perpindahan Panas 10
2.3.2 Analisa Tegangan Termal 17
2.4 Sifat-Sifat Penting Beton Pada Analisa Panas Hidrasi 20
2.4.1 Rangkak 20
2.4.2 Susut 21
2.4.3 Elastisitas 21
2.5 Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) 22
2.5.1 Metode Pengeboran 23
2.5.2 Permasalahan Pada Pondasi Bored Pile 25 2.5.3 Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 28
2.5 Program MIDAS 29
Bab 3 Metodologi 32
3.1 Pendekatan Penelitian 32
3.2 Teknik Pengumpulan Data 33
3.3 Pemodelan Pada Midas/Civil 2006 34
viii
Bab 4 Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 36 4.1 Data-Data Teknis Pondasi Jembatan Suramadu 36
4.2 Input Data Parameter 40
4.2.1 Creep/Shrinkage 40
4.2.2 Elastisitas 42
4.2 Pemodelan Struktur 44
4.3 Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu 46 4.3.1 Hasil Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile
Jembatan Suramadu 49
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 51 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 70
5.1 Kesimpulan 70
5.2 Saran 72
Daftar Pustaka 73
Riwayat Hidup 74
ix
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
x
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
xi
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
xii
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
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Data untuk analisa tegangan dan perbedaan suhu (Δt) dengan
xiv
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
xv = 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
xvi
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