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.

Kata kunci : Panas hidrasi, Bored pile, Pondasi, Beton, Tegangan.

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.

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.

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

Penulis

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 3.4 Analisa 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 Lampiran-lampiran

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

Gambar 4.8 Grafik Elastisitas 42

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

Kadar Semen 250 kg/m3 53

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

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

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

Temperatur Awal Beton yang Berbeda 69

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Data untuk analisa tegangan dan perbedaan suhu (Δt) dengan

kadar semen dan temperatur awal yang berbeda 4

Tabel 2.1 Data teknis pondasi bored pile Jembatan Suramadu 28

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

∞ = Temperatur

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

t0 = Waktu pembebanan

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

Lampiran 9 Hasil Distribusi Panas Pondasi Bored Pile Suramadu dengan Temperatur

Awal 30°C