36 BAB 4 ANALISA PANAS HIDRASI PONDASI BORED PILE JEMBATAN SURAMADU 4.1 Data-Data Teknis Pondasi Suramadu Pada proses pemodelan struktur pondasi Jembatan Suramadu elemen-elemen diinput menggunakan program Midas/Civil 2006. Data teknis yang diinput adalah datadata mengenai diameter dan kedalaman pondasi, kedalaman air laut, dan kedalaman tanah. Pondasi Jembatan Suramadu menggunakan pondasi bored pile yang memiliki dimensi yang cukup besar dengan kedalaman 94 m dan diameter 2,4 m. Layout dari pondasi Jembatan Suramadu ditampilkan pada gambar 4.1. Gambar 4.1 Layout Pondasi Suramadu
37 Berikut ini adalah data-data yang digunakan dalam pemodelan struktur: a. Data Pondasi Suramadu : Kedalaman = 94 meter Diameter = 2,4 meter Standar = ASTM (RC) Jenis Material = K-300 Spesifikasi Panas = 0,229 kcal.g/kgf. C Panas Konduksi = 1,806 kcal/m.jam. C Koefisien Konveksi = 16,149 kcal/m.jam. C Gambar 4.2 Input Data Material Pondasi
38 b. Data Air Laut : Kedalaman = 20 meter Modulus Elastisitas = 1 kgf/m² Koefisien Termal = 2,5 10-4 1/ C Poisson s Rasio = 0,2 Densitas Berat = 1030 kgf/m³ Spesifikasi Panas = 0,95 kcal.g/kgf. C Panas konduksi = 0.28 kcal/m.jam. C Gambar 4.3 Input Data Material Air laut
39 c. Data Tanah : Modulus Elastisitas = 1 10 8 kgf/m² Koefisien Termal = 1 10-5 1/ C Poisson s Rasio = 0,2 Densitas Berat = 1800 kgf/m³ Spesifikasi Panas = 0,2 kcal.g/kgf. C Panas konduksi = 1,7 kcal/m.jam. C Gambar 4.4 Input Data Material Tanah
40 4.2 Input Data Parameter Setelah memasukkan data-data material dilakukan input nilai untuk creep, shrinkage dan merubah modulus elastisitas beton. 4.2.1 Rangkak (Creep) / Susut (Shrinkage) Pada pemasukan data digunakan kode ACI. Kuat tekan beton pada umur 28 hari adalah 4,1 10 6 kg/m². Dari hasil input data tersebut dapat dilihat grafik dari creep dan shrinkage. Gambar 4.5 Input Creep/Shrinkage
41 Gambar 4.6 Grafik Creep Gambar 4.7 Grafik Shrinkage
42 4.2.2 Elastisitas Pada menu compressive strength dilakukan pembuatan grafik elastisitas beton menggunakan kode ACI. Dari hasil input data dapat ditampilkan grafik elastisitas tersebut. Gambar 4.8 Grafik Elastisitas 4.2 Pemodelan Struktur Pada pemodelan struktur dilakukan dari pembuatan elemen sesuai dari data material yang telah diinput, menyatakan kondisi batas, dan input beban.
43 Gambar 4.9 Model Pondasi dan Penampang Pondasi Pada kasus ini karena bentuk struktur yang simetrik maka pemodelan dan penganalisaan pondasi hanya seperempat bagiannya. Selain untuk mempercepat waktu proses analisa tujuannya adalah untuk pemeriksaan temperatur dan penyebaran tegangan di dalam pondasi. Gmabar 4.10 Model Seperempat Bagian
44 Pada struktur tanah dan air laut diberi perletakan kuat terhadap gaya aksial arah X, Y, Z. Untuk struktur potongan arah X diberi perletakan kuat terhadap gaya aksial arah Y dan potongan arah Y diberi perletakan kuat terhadap gaya aksial arah X. Beban yang diberikan adalah beban yang terjadi secara bertahap terhadap struktur tersebut. Gambar 4.11 Perletakan Struktur Tanah dan Air Laut
45 Gambar 4.12 Perletakan Struktur Pondasi, Tanah, dan Air Laut Pada Potongan Arah X (Tampak Atas) Gambar 4.13 Perletakan Struktur Pondasi, Tanah, dan Air Laut Pada Potongan Arah Y (Tampak Atas)
46 4.3 Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu Seterlah pembuatan model yang akan dianalisa selesai maka dilakukan input data-data yang dibutuhkan saat analisa perpindahan panas yaitu temperatur yang mengelilingi pondasi. Pada kasus ini temperatur yang mengelilingi pondasi sama dengan temperatur rata-rata air laut yaitu 20 C. Temperatur tersebut diasumsikan konstan terhadap fungsi waktu. Koefisien konveksi juga bersifat konstan berada pada permukaan beton dengan nilai 16,149 kcal/m.jam. C. Gambar 4.14 Grafik Temperatur Luar Pondasi
47 Gambar 4.15 Grafik Koefisien Konveksi Gambar 4.16 Koefisien Konfeksi dan Temperatur Yang Mengeliingi Pondasi
48 Gambar 4.17 Temperatur Konstan Pada Air Laut dan Tanah Sumber panas merupakan panas saat terjadi proses hidrasi beton yang tergantung dari tipe semen dan banyaknya semen yang digunakan. Pada pondasi Jembatan Suramadu digunakan beton mix design, sumber panas yang terjadi dapat dilihat dari grafik pada gambar 4.14. Grafik tersebut dihitung dengan memasukkan nilai adiabatik temperatur (K = 56 C) dan koefisien percepatan reaksi (a = 0,605). Saat menganalisa panas hidrasi dilakukan dalam beberapa tahap yaitu pada saat 10 jam, 20 jam, 30 jam, 50 jam, 80 jam, 120 jam, dan 170 jam setelah proses pengecoran dengan temperatur awal 20 C.
49 Gambar 4.18 Grafik Sumber Panas 4.3.1 Hasil Analisa Panas Hidrasi Pondasi Bored Pile Jembatan Suramadu Gambar 4.19 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum
50 Gambar 4.20 Grafik Tegangan Maksimum Beton Gambar 4.21 Grafik Tegangan Izin Tarik
51 Gambar 4.22 Grafik Tegangan Izin Tarik dan Tegangan Maksimum 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 Pada kasus ini dilakukan analisa panas hidrasi pada pondasi bored pile Jembatan Suramadu dengan mengasumsikan nilai kadar semen 250 kg/m 3, 300 kg/m 3, 350 kg/m 3, dan 400 kg/m 3. Dari hasil analisa didapat grafik tegangan dan temperatur sebagai berikut :
52 a. Kadar Semen 250 kg/m 3 Gambar 4.23 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 250 kg/m 3 Gambar 4.24 Grafik Tegangan Maksimum Beton pada Kadar Semen 250 kg/m 3
53 Gambar 4.25 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 250 kg/m 3 Gambar 4.26 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 250 kg/m 3
54 b. Kadar Semen 300 Kg/m 3 Gambar 4.27 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 300 kg/m 3 Gambar 4.28 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 300 kg/m 3
55 Gambar 4.29 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 300 kg/m 3 Gambar 4.30 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 300 kg/m 3
56 c. Kadar Semen 350 Kg/m 3 Gambar 4.31 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 350 kg/m 3 Gambar 4.32 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 350 kg/m 3
57 Gambar 4.33Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m 3 Gambar 4.34 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m 3
58 d. Kadar Semen 400 Kg/m 3 Gambar 4.35 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Kadar Semen 400 kg/m 3 Gambar 4.36 Grafik Tegangan Maksimum pada Kadar Semen 400 kg/m 3
59 Gambar 4.37 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 400 kg/m 3 Gambar 4.38 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Kadar Semen 350 kg/m 3
60 Gambar 4.39 Grafik Gabungan Tegangan Maksimum untuk 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 Pada kasus ini dilakukan analisa panas hidrasi pada pondasi bored pile dengan mengasumsikan nilai temperatur awal beton 15 C, 20 C, 25 C, dan 30 C. Dari hasil analisa didapat grafik tegangan dan temperatur sebagai berikut :
61 a. Temperatur Awal 15 C Gambar 4.40 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 15 C Gambar 4.41 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 15 C
62 Gambar 4.42 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 15 C Gambar 4.43 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 15 C
63 b. Temperatur Awal 20 C Gambar 4.44 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 20 C Gambar 4.45 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 20 C
64 Gambar 4.46 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 20 C Gambar 4.47 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 20 C
65 c. Temperatur Awal 25 C Gambar 4.48 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 25 C Gambar 4.49 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 25 C
66 Gambar 4.50 Grafik Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 25 C Gambar 4.51 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 25 C
67 d. Temperatur Awal 30 C Gambar 4.52 Grafik Temperatur Maksimum dan Minimum pada Temperatur Awal 30 C Gambar 4.53 Grafik Tegangan Maksimum pada Temperatur Awal 30 C
68 Gambar 4.54 Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 30 C Gambar 4.55 Grafik Tegangan Maksimum dan Tegangan Izin Tarik pada Temperatur Awal 30 C
69 Gambar 4.56 Grafik Gabungan Temperatur Maksimum dan Minimum untuk Temperatur Awal Beton yang Berbeda Gambar 4.57 Grafik Gabungan Tegangan Maksimum untuk Temperatur Awal Beton yang Berbeda