D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

1) Latar BelakangPondasi adalah suatu bagian struktur yang tertanam di bawah permukaan tanah (substructure). Keberadaan pondasi pada suatu bangunan berfungsi untuk menyalurkan beban yang berasal dari struktur di atasnya menuju tanah. Ada beberapa jenis pondasi yang dapat digunakan pada suatu bangunan tergantung dari kondisi tanah tempat bangunan akan berdiri.Jenis pondasi menurut kondisi pelapisan tanah tempat pondasi bertumpu terbagi menjadi dua, yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Dikatakan pondasi dangkal apabila keberadaan tanah keras berada pada kondisi yang dangkal. Sedangkan pondasi dalam dikatakan apabila kondisi tanah keras berada pada kondisi yang dalam. Baik pondasi dalam maupun pondasi dangkal perlu sebuah pengendalian yang baik agar pada pelaksanaannya tidak mengganggu pada pekerjaan struktur diatasnya.Pada proyek Parahyangan Residence ini, pondasi yang digunakan untuk meneruskan beban bangunan setinggi 31 lantai adalah pondasi rakit (Raft Foundation). Pondasi rakit yang termasuk ke dalam jenis pondasi dangkal dipilih karena berdasarkan data ilmiah, hasil CBR menunjukan bahwa perkerasan tanah berada pada nilai yang lebih besar dari 80 persen. Nilai CBR tersebut menjadi alasan bahwa pondasi yang dapat digunakan pada proyek ini adalah raft foundation.Raft foundation ini termasuk salah satu jenis beton massa (mass concrete). Pengecoran langsung dengan volume yang begitu besar mengakibatkan terjadinya kenaikan temperatur selama beton mengalami pengerasan sampai pada temperature tertentu sebagai reaksi dari pelepasan hidarasi semen. Temperatur yang tinggi atau diluar batas tertentu dapat mengahasilkan keretakan yang akan berdampak pada penurunan kualitas kekuatan beton yang dihasilkan. Pengendalian khusus terhadap temperatur diperlukan untuk menghindari keretakatan tersebut. Perlunya suatu metode pengendalian secara khusus menjadi penyebab pekerjaan raft foundation ini menjadi salah satu pekerjaan yang kompleks dan layak untuk dikaji dalam studi Tugas Akhir. Pengendalian adalah usaha yang sistematis untuk menentukan standar yang sesuai dengan sasaran perencanaan, merancang sistem informasi, membandingkan pelaksanaan dengan standar, menganalisa kemungkinan adanya penyimpangan antara pelaksanaan dan standar, kemudian mengambil tindakan pembetulan yang diperlukan agar sumber daya digunakan secara efektif dalam rangka mencapai sasaran. (R.J Mockler, 1972)Metode-metode yang direncanakan guna mengendalikan mutu produksi pondasi diharapkan mampu menjadi awal mula berdirinya suatu bangunan apartemen yang besar, aman, dan nyaman bagi penggunanya. Metode pengendalian yang digunakan pada pekerjan raft foundation ini tentunya harus direncakan secara teknis dan disesuaikan dengan kondisi lapangan yang ada.2) TujuanTujuan dari disusunnya Laporan Tugas Akhir mengenai STUDI PENGENDALIAN TEMPERATUR MASS CONCRETE PEKERJAAN RAFT FOUNDATION PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMEN PARAHYANGAN RESIDENCES, JALAN CIUMBULEUIT BANDUNG ini adalah sebagai berikut :a) mengkaji pengaruh dan perilaku temperatur beton pada pekerjaan raft foundationb) mengetahui batasan kenaikan temperatur yang disyaratkan pada mass concrete pekerjaan raft foundationc) menganalisa hasil temperatur mass concrete perkiraan dengan temperatur di lapangan.3) Ruang Lingkup dan Batasan MasalahBatasan masalah yang diambil pada penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :a) Proyek yang ditinjau adalah proyek Parahyangan Residence, Ciumbuleuit No.125, Bandung, dengan ruang lingkup pekerjaan yang dikaji adalah Pondasi Rakit (Raft Foundation)b) Pembahasan yang dilakukan dengan cara studi literatur tanpa melakukan uji laboratoriumc) jenis semen yang digunakan pada pekerjaan beton adalah semen tipe I yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lainnya (SNI 7656:2012) d) Pengendalian mutu pada mass concrete ditinjau berdasarkan kenaikan temperatur yang terjadie) Metode pengambilan data yaitu dari lapangan dan studi kepustakaan untuk mencari referensi secara teori serta analisa terhadap data yang didapatkan.

4) Tinjauan Pustakaa.) Pondasi Rakit (Raft Foundation)Pondasi rakit (raft foundation) adalah gabungan pondasi yang melindungi seluruh area di bawah struktur atas (upperstructure) dalam mendukung kolom dan dinding. Raft foundation secara umum biasanya langsung bertumpu pada tanah atau batuan, tapi dapat pula didukung oleh pile (Shart Chandra Gupta, 1997).b.) BetonBeton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip-batuan (Jack C. McCormac, 2001). Beton memiliki kuat tekan yang tinggi dan kuat tarik yang sangat rendah, oleh karena itu beton biasa dikombinasikan dengan tulangan baja yang kuat terhadap tarik.Beton merupakan salah satu material yang hampir selalu digunakan pada konstruksi bangunan, baik secara struktural maupun arsitektural. Selain mampu menahan beban beban yang ada pada bangunan tersebut, beton juga merupakan material konstruksi yang mudah dibentuk sesuai kebutuhan, tentunya sesuai perencanaan yang tepat. Beton NormalBeton normal adalah beton yang menggunakan agregat alami yang pecah dan memiliki bobot isi sebesar 2200 2500 kg/m3 (SNI 03-2834-1993). Pengendalian mutu yang dilakukan terhadap beton normal terbagi menjadi dua yaitu : 1.) Pengujian di lapangan, berupa slump test, bleeding, dan berat isi.2.) Pengujian di laboratorium, berupa uji kuat tekan dan uji kuat tarik.Sebagai bahan konstruksi, beton memiliki beberapa kelemahan dan kekurangan. Keunggulan yang dimiliki beton antara lain :1.) Harganya relatif murah jika dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya.2.) Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi3.) Biaya pemeliharaan dan perawatan lebih murah daripada yang lain.Sedangkan kekurangan dari beton antara lain :1.) Memiliki nilai kuat tarik yang rendah2.) Beton yang telah dibentuk sulit untuk diubah3.) Berat4.) Limbah beton tidak dapat dipakai kembali.Beton segar adalah campuran beton yang telah selesai diaduk sampai beberapa saat, karakteristiknya tidak berubah (masih plastis dan belum terjadi pengikatan (SNI 03-4807-1998). Beton segar yang baik adalah beton yang memiliki workability yang baik dan tidak terjadi segregasi maupun bleeding. (Teknologi beton, 2007). Beton IntegralBeton integral adalah beton normal yang diberi zat tambahan dengan tujuan untuk menghasilkan beton yang kedap air. Zat tambah yang dicampurkan berfungsi untuk memperkecil penetrasi air ke dalam beton. Zat yang dapat digunakan dalam pencampuran beton integral (waterproofing) salah satunya yaitu fly ash.

c.) Beton Massa (Mass Concrete)Beton massa umumnya digunakan pada konstruksi bendungan, namun konstruksi dengan volume beton yang besar dapat digolongkan kedalam beton massa (mass concrete). Berdasarkan ACI 207, mass concrete adalah pengecoran beton dengan volume yang cukup besar sehingga membutuhkan pengendalian thermal akibat dari hidrasi semen serta perubahan volume beton untuk mengurangi keretakan atau cracking.Mass concrete terdiri dari campuran semen, agregat, air, serta dapat ditambahkan juga pozzolan dan bahan admixture. Proporsi campuran mass concrete akan menghasilkan beton dengan memperhatikan nilai yang ekonomis, memiliki workability yang baik, kestabilan volume, bebas dari keretakan (cracking), kenaikan temperatur yang rendah, durabilitas yang baik, serta kemampuan permeabilitas yang rendah. (ACI 207.1R.5).Beton dengan ketebalan lebih dari atau sama dengan 1 meter membutuhkan perhatian khusus dalam pengendalian temperatur, hal ini menjadi perhatian utama karena apabila terjadi perubahan temperatur yang terlalu besar antara inti, permukaan dan dasar akan mengakibatkan tegangan internal beton. Tegangan internal ini akan mengakibatkan retak pada beton yang melebihi kuat tarik beton. Temperatur puncak pada awal umur beton yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan terjadinya DEF (Delay Ettringite Formation) dan tidak tercapainya kekuatan beton massa.d.) Hidrasi SemenHidrasi semen adalah suatu proses yang menghasilkan panas akibat dari pencampuran semen dengan air. Besarnya panas yang dihasilkan tergantung kepada daya hantar panas (thermal conductivity) dan volume yang ada. Semakin besar volume beton maka semakin besar panas yang dihasilkan, namun semakin lambat pula beton tersebut melepaskan panas. Hal tersebut dikarenakan beton memiliki sifat Poor Thermal Conductivity. Rendahnya kemampuan beton dalam melepaskan panas, maka pada mass concrete akan selalu terjadi perbedaan temperatur antara bagian permukaan beton dan bagian dalam beton. Perbedaan temperatur ini terjadi akibat dari bagian permukaan beton yang lebih mudah melepaskan panas daripada bagian dalam beton.

Gambar 1 perbedanaan temperature yang terjadi akibat dari Poor Thermal ConductivityBeton akan mengalami pembebanan dari berat sendiri dan beban luar saat beton mulai mengeras. Suatu hubungan tegangan dan regangan merupakan suatu fungsi dari waktu pembebanan yang terjadi. Fungsi dari waktu pembebanan akan menghasilkan sifat-sifat beton akibat dari panas hidrasi. Sifat sifat tersebut diantaranya sebagai berikut : RangkakAngan Rangkak beton (creep) adalah besar regang SusutPada dasarnya susut dibagi atas dua bagian, yaitu susut plastis dan susut pengeringan. Susut plastis adalah susut yang terjadi beberapa jam setelah beton segera dicor kedalam acuan. Susut pengeringan adalah susut yang terjadi setelah beton mencapai bentuk akhir dan proses hidrasi semen telah selesai. Susut biasanya dinyatakan dengan regangan susut (sh) yang nilainya sangat bervariasi dan sangat bergantung pada bahan yang digunakan sebagai campuran beton dan perawatan beton itu sendiri.1. Pemilihan bahan dasar susunan (semen, bahan campuran, ukuran susunan butir dan isi zat-zat mineral dari agregat).2. Proporsi kadar air dan perbandingan air semen.3. Suhu dan derajat kebasahan sewaktu pengeringan beton.4. Kelembaban nisbi selama penyimpanan.5. Ukuran dari anggota struktur, khususnya tebal dan perbandingan volume terhadap permukaan.6. Umur pada waktu pembebenan.7. Nilai slump. SusutSusut adalah berkurangnya volume elemen beton jika terjadi kehilangan uap air akibat dari penguapan. Susut terbagi menjadi dua bagian, yaitu :1. Susut plastis, terjadi setelah beton segar dicor ke dalam acuan.2. Susut pengeringan, terjadi setelah beton mencapai bentuk akhir dan proses hidrasi semen telah selesai.Susut biasanya dinyatakan dengan regangan susut (sh) yang nilainya bervariasi, tergantung pada bahan yang digunakan sebagi campuran beton dan perawatan beton. Kenaikan temperaturMenurut James Nelson, peningkatan suhu pada beton massa terjadi pada 1 3 hari pertama setelah pengecoran. Faktor yang mempegaruhi peningkatan temperatur semen portland antara lain:a. Rasio Air SemenRasio air semen (fas) sangat mempengaruhi pada kecepatan hidrasi semen saat beton masih dalam kondisi segar atau belum mengeras. Fas yang rendah akan mempercepat proses hidrasi, sebaliknya fas yang tinggi akan memperlambat proses hidrasi beton. Rasio air-semen yang rendah dapat menghasilkan produk hidrasi yang lebih padat dan kekuatan yang lebih tinggi.b. SemenSemen memiliki panas hidrasi dan kecepatan reaksi (reactive velocity coefficient) yang berbeda, tergantung jenis semen dan komposisi semen. Jumlah pemakaian semen dan tipe semen berperan penting dalam peningkatan suhu beton massa. Jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi beton massa.c. Gradasi agregat kasarSecara teoritis, semakin besar ukuran maksimum agregat, semen kurang dibutuhkan dalam penggunaan beton dalam suatu volume tertentu untuk mencapai kualitas yang diinginkan. Namun, untuk mencapai efisiensi semen terbesar ada ukuran maksimum optimal untuk setiap tingkat kekuatan tekan, dapat dilihat dari gambar 4.1. Penggunaan ukuran maksimum tergantung dari kekuatan desain, batching plant, pencampuran, pengankutan, penempatan dan mengkonsolidasikan beton. Partikel agregat besar yang bentuknya tidak beraturan cenderung mengakibatkan retak karena perubahan diferensial volume. Keretakan akibat perubahan diferensial volume dapat dibatasi dengan penggunaan penulangan, jika suatu struktur massive tidak menggunakan penulangan dapat digunakan ukuran maksimum yang tidak terbatas.

Gambar 4.1. Pengaruh dari ukuran agregat dan kandungan semen terhadap kekuatan tekan dalam satu tahun(Sumber : ACI Committee 207, 1996)d. GeometriPada pengecoran dengan volume besar, permukaan beton rentan terhadap retak thermal karena perbedaan suhu yang tinggi antara lapisan permukaan beton dengan lapisan inti.e. Coarse Aggregate Coefficient of Thermal Expansion (CTE)Coefficient of Thermal Expansion dari agregat kasar adalah pengaruh utama CTE terhadap beton. Pengurangan tegangan akibat suhu didapatkan menggunakan agregat kasar dengan CTE yang rendah.f. Supplementary Cementicious Materials (SCMs)SCMs seperti fly ash dan slag dapat mengurangi panas hidrasi. Fly ash adalah abu atau debu dari pembakaran batubara, fly ash sebagai pozzolan jika memiliki kadar karbon rendah dan kehalusan sama dengan semen. Fly ash tipe F lebih dapat mengurangi panas dari tipe C. Fly ash dan slag menghasilkan 15-50 % panas yang dihasilkan Portland Cement dengan jumlah yang sama. SCMs sejenis Silica Fume tidak berpengaruh terhadap penurunan panas hidrasi.g.Suhu Pengecoran (initial temperature)Suhu bahan dapat mempengaruhi suhu beton saat pengecoran. Pengecoran pada suhu rendah mengurangi tegangan yang terjadi akibat perubahan temperature, karena suhu pengecoran yang rendah mempengaruhi peningkatan suhu beton menjadi lebih lambat. Apabila suhu beton pada waktu pengecoran sudah tinggi, maka kenaikan suhu beton menjadi cepat dan peak temperature yang dicapai menjadi tinggi.

Gambar 4.2. Temperature rise of concrete members containing 375 lbs of cement per cubic yard for different placing temperature(Sumber : ACI Committee 207, 2002)e.) Retak (cracking)Keretakan (cracking) dapat terjadi pada saat sebelum setting maupun setelah setting. Keretakan yang terjadi pada mass concrete bisa disebabkan oleh penyusutan volume beton dan dapat juga disebabkan oleh kenaikan temperatur. Plastic CrackPlastic crack terjadi akibat hilangnya air pada campuran beton sehingga volume beton berkurang. Plastic crack mudah terjadi pada kondisi udara yang panas dan berangin. Plastic crack dapat terlihat sebelum beton mengeras. Pola yang terbentuk tidak bersambung (terputus-putus) dan biasanya tidak menembus pada keseluruhan tebal beton. Plastic crack dipengaruhi oleh rasio w/c pada campuran beton. Rasio w/c yang baik untuk mass concrete menurut ACI berada pada range 0,25-0,45. Thermal CrackRetak thermal diakibatkan oleh perubahan temperatur yang berasal dari panas hidrasi dalam beberapa jam setelah pengecoran. Panas hidrasi merambat dari bagian inti beton menuju permukaan, sehingga terjadi perbedaan temperatur antara bagian dalam dan luar beton. Perbedaan temperatur tersebut mengakibatkan terjadinya tekanan ke permukaan. Tekanan tersebut yang menjadi penyebab terjadinya thermal crack, delay ettringite dan kerusakan lainnya, sehingga dibutuhkan suatu pengendalian sebagai tindakan pencegahan. Terjadinya retak thermal karena bagian beton dipermukaan yang mendingin lebih cepat oleh pelepasan panas di udara mengalami kontraksi dan menjadi kekangan terhadap pengembangan volume beton bagian dalam yang panas. Perbedaan suhu beton antara lapisan inti, permukaan dan dasar adalah 200 C. Sedangkan temperatur maksimum yang diijinkan sebesar 70 pada setiap titik (Syarat ACI : ACI. Jurnal Vol. 94. no 2.1997).f.) Pengendalian Retak ThermalMenurut A.M Neville, sifat-sifat panas dari beton dan material beton disebut dengan Thermal Properties of Concrete, yang meliputi : 1. Rasio dari perubahan panas terhadap temperatur atau disebut Daya hantar panas (Thermal Conductivity).2. Luasan perubahan temperatur yang terjadi pada suatu benda atau disebut Penyebaran panas (Thermal diffusivity).3. Kapasitas panas beton atau Kalor jenis (Specific Heat).Pengaruh temperatur pada kecepatan hidrasi semen dari beton segar ini mengakibatkan nilasi slump loss yang tinggi, kebutuhan air meningkat, waktu pengikatan lebih cepat, susut dan retak yang tinggi.Pada pengendalian retak thermal ada beberapa hal yang harus diperhatikan agar temperatur pada beton massa sesuai dengan persyaratan. Hal-hal yang harus diperhatikan diantaranya adalah :1. Suply beton.2. Kecepatan pengecoran.3. Jenis dan kapasitas peralatan.4. Kecukupan tenaga kerja pengecoran.5. Urutan pengecoran.6. Design mix beton yang sesuai, perlu penambahan admixture untuk mengendalikan setting dan workability.7. Jadwal dan hari pengecoran.8. Pengendalian thermal.Pengendalian retak thermal dibagi kedalam tiga cara pengendalian yaitu : Precooling of concrete : meliputi penyiraman agregat, penggunaan air es, penambahan es pada campuran beton, atau nitrogen cair. Postcooling of concrete : menggunakan aliran air dalam pipa untuk mengurangi panas dibagian dalam beton Surface Insulation : pemasangan isolasi pada permukaan sehingga dapat menahan & melepas panas secara perlahan-lahan agar pendinginan permukaan dapat terkendali. Contoh dengan penggunaan styrofoam.g.) MIDAS GEN 2011MIDAS GEN 2011 adalah suatu program pada aplikasi komputer bidang teknik sipil. Program ini memiliki beberapa jenis aplikasi diantaranya MIDAS CIVIL, MIDAS GEN, dan MIDAS GTS. Masing masing aplikasi memiliki karakteristik dan fungsi spesifik dalam bidang teknik sipil.MIDAS GEN dan MIDAS CIVIL digunakan untuk analisa panas hidrasi beton. Analisa mass concrete dengan MIDAS GEN 2011 dilakukan melalui heat transfer analysis dan thermal stress analysis. Heat transfer analysis menganalisa perubahan temperature pada nodal berdasarkan waktu yang terjadi akibat konduksi, konveksi dan sumber panas dari proses hidrasi semen. Thermal stress analysis menganalisa tegangan dalam mass concrete untuk setiap waktu dan tahapan konstruksi berdasarkan hasil dari heat transfer analysis seperti distribusi temperature pada nodal, perubahan property dari material karena waktu dan temperatur, waktu susut, dan rangkak beton, dsb (Melky, 2012).

5) Metodologi PenyelesaianMetode penyelesaian yang digunakan untuk pelaksanaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

Gambar flowchart metodologi penyelesaian tugas akhir

Penjelasan mengenai flowchart metodologi penyelesaian tugas akhir yang direncanakan ini adalah sebagai berikut :1.Menentukan latar belakang, pengambilan judul dan penetapan tujuan dengan persetujuan pembimbing.2.Pengumpulan data sebagai berikut :a. Data Primer berupa wawancara dengan pihak pelaksana pekerjaan raft foundation proyek apartement Parahyangan Residences.b. Studi literatur mengenai pelaksanaan pekerjaan raft foundation, mass concrete dan pengendalian temperatur mass concrete.c.Data Sekunder yang meliputi laporan harian monitoring suhu pekerjaan raft foundation, 3.Mengolah data yang di peroleh dengan maksud : a. Menentukan perubahan temperatur awal, temperatur puncak dan perbedaan temperatur.b.Pengendalian terhadap potensi keretakan.c.Menganalisa perilaku perubahan temperatur dengan bantuan Software MIDAS.4.Menampilkan hasil analisa dalam bentuk laporan berupa simpulan dan saran.

6) Jadwal PenelitianJadwal pelaksanaan Tugas Akhir di uraiakan sebagai berikut ini :

Tabel 1 jadwal pelaksanaan tugas akhir

7) Rincian Anggaran BiayaNo.UraianVolumeSatuanHarga Satuan (Rp)Jumlah (Rp)

1.Kertas3Rim30.00090.000

2.Tinta :

Hitam3Buah70.000210.000

Warna3Buah70.000210.000

3.ReferensiLsLs200.000500.000

4.Seminar MIDAS 2900.000900.000

4.Seminar Proposal

Fotokopi Draft Proposal4Eks7.50030.000

Fotokopi kelengkapan4Buah5.00020.000

Jilid Proposal4Buah5.00020.000

5.Pengambilan Data :

FotokopiLsLs100.000100.000

Pengujian Beton Normal3Bh500.0001.500.000

Pengujian Beton Integral WaterProofing3Bh500.0001.500.000

6.Sidang TA :

Fotokopi laporan TA4Eks25.000100.000

Fotokopi kelengkapan sidang TA4Buah5.00020.000

Fotokopi gambar A320Buah3.50070.000

Konsumsi4Dus15.00060.000

7.Penjilidan Laporan TA :

Jilid laporan TA4Buah30.000120.000

CD4Buah 5.00020.000

8.TransportasiLsLs100.000100.000

JUMLAH5.570.000

Terbilang: LIMA JUTA LIMA RATUS TUJUH PULUH RIBU RUPIAH

Rencana anggaran biaya yang diperlukan dalam pelaksanaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Tabel 2 kebutuhan biaya pelaksanaan tugas akhir

Azmi Siarulloh, Hanna Fransisca, Studi Pengendalian temperatur..24

MULAI

Latar Belakang

PENETAPAN TUJUAN : Menguraikan Tahapan Pelaksanaan Pekerjaan Raft FondationMerencanakan Pengendalian yang Tepat untuk Menjaga Temperatur Mass Concrete

Pengumpulan data

Studi Literatur Mengenai : Pelaksanaan pekerjaan Raft FoundationMass concretePengendalian temperatur mass concrete

Data Primer

Data Sekunder

Sudah Memenuhi?

Menentukan Perubahan temperatur awal

Sudah Memenuhi?

Perbedaan temperatur

WBS

Menentukan temperatur puncak

Cek terhadap potensi keretakan

Kesimpulan dan saran

SELESAI

Latar Belakang dan tinjauan Pustaka

YA

YA

Tidak

Tidak

Analisa data :Uraian Pekerjaan Raft FoundationPengaruh perubahan temperaturPengendalian Retak Thermal