BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Pile Driving Analyzer (PDA)
PDA Test merupakan sebuah test untuk mengukur kapasitas tiang tekan secara dinamik pada pondasi dalam, baik itu tiang pancang atau tiang bor, integritas tiang, dan energy darihammer yang mengacu pada ASTM D-4945 (Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Deep Foundations).
Gambar 2.23. Pile Driving Analyzer(PDA) Model Pax (Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu)
Gambar 2.24. Tipikal Penyusunan Pengetesan PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015)
Analisa data PDA dilakukan dengan prosedur Case Method, yang meliputi pengukuran data kecepatan (velocity) dan gaya (force) selama pelaksanaan pengujian (re-strike) dan perhitungan variabel dinamik secarareal timeuntuk mendapatkan gambaran tentang daya dukung pondasi tiang tunggal.
Gambar 2.25. Tipikal Set-Up tes PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015)
Pengujian tiang cara dinamis dilakukan dengan menempatkan dua pasang sensor secara berlawanan. Satu pasang sensor terdiri dari pengukur
regangan (strain transducer) dan pengukur percepatan (accelerometer) yang dipasang di bawah kepala tiang (minimum jarak dari kepala tiang ke
transducer 1,5D – 2D, dimana D adalah diameter tiang atau minimal 50 cm) sehingga ada jarak bebas pada saat tumbukan. Kedua sensor tersebut mempunyai fungsi ganda, masing-masing menerima perubahan percepatan dan regangan. Gelombang tekan akan merambat dari kepala tiang ke ujung bawah tiang (toe) setelah itu gelombang tersebut akan dipantulkan kembali menuju kepala tiang dan ditangkap oleh sensor. Gelombang yang diterima sensor secara otomatis akan disimpan oleh komputer. Rekaman hasil gelombang ini akan menjadi dasar bagi analisa dimana gelombang pantul yang diberikan oleh reaksi tanah akibat kapasitas dukung ujung dan gerak akan memberikan kapasitas dukung termobilisasi (mobilized capacity).
Gambar 2.26. Sensor PDA : Strain Transducer dan Accelerometer
(Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu)
Melaluistrain transducer akan terukur nilaiForceyang terjadi di dekat kepala tiang atau pada posisi sensor setelah adaimpact dari tumbukanhammerterhadap kepala tiang. Sedangkan melalui
accelerometer akan terukur nilai percepatan yang akan dihitung untuk mendapatkan variablevelocity. Ketika ada impact dari hammer saat
ditumbukkan maka akan terjadi gelombang turun (wave down) dan gelombang naik (wave up), dengan kecepatan yang sama. Sehingga dapat diasumsikan bahwa ketika ada perlawanan dari tanah maka perubahan kecepatan gelombang akan mengembalikan gelombang naik (wave up). Dan metode dinamik ini menggunakaneffectdari refleksi gelombang naik padavelocitydan forceyang terukur dekat kepala tiang untuk mengevaluasi kapasitas tiang dan/atau integritas tiang.
Akibat tumbukan hammer pada kepala tiang, sensor akan menangkap gerakan yang timbul dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, kemudian direkam dan diproses Pile Driving Analyzer(PDA) model PAX. Hasil rekaman PDA dianalisa lebih lanjut dengan softwareCAPWAP.
CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program) adalah program aplikasi analisa numerik yang menggunakan masukan data gaya (force) dan kecepatan (velocity) yang diukur oleh PDA. Kegunaan program ini adalah untuk memperkirakan distribusi dan besarnya gaya perlawanan tanah total sepanjang tiang berdasarkan modelisasi sistem tiang-tanah yang dibuat dan memisahkannya menjadi bagian perlawanan dinamis dan statis.
Tabel 2.2. Parameter Pengujian Tes PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015)
Kode Keterangan
BN Pukulan
RMX Daya dukung tiang (ton)
FMX Gaya tekan maksimum (ton)
CTN Gaya tarik maksimum (ton)
EMX Energi maksimum yang ditransfer (tonm)
DMX Penurunan maksimum (mm)
DFN Penurunan permanen (mm)
STK Tinggi jatuh palu (m)
BPM Pukulan per menit
BTA Nilai keutuhan tiang (%)
LE Panjang tiang di bawah instrumen (m)
LP Panjang tiang tertahan (m)
AR Luas penampang tiang (cm2)
CSX, CSI0 Tegangan tekan maksimum (Mpa)
TSX Tegangan tarik maksimum sepanjang tiang (Mpa)
Penghentian re-strike dan perekaman data dilakukan setelah penguji yakin bahwa hammertelah memberikan energi transfer maksimum yang mampu dilakukannya.
Perhitungan CASE Method berdasarkan teori “wave mechanic” didapatkan persamaan :
R = F + Zv + F −Zv ………...…...(2.1)
Dimana :
R = tahanan tanah total
t1= waktu impactdari tumbukan
t2= t1 + 2L/c (dimana L adalah panjang tiang)
Tahanan total tanah R yang dihitung menggunakan formula di atas mempunyai dua kompenen :
1. A displacement-dependent component , Static Resistance (Rs) ini yang akan kita ukur.
2. A velocity-dependent component, Dynamic Resitance (Rd), yang mana Rd diturunkan dari R untuk mendapatkan Rs.
Variable Dynamic Resistance (Rd) sendiri dihitung dengan formula :
R = J × Z × V ..………...….(2.2)
Dimana :
Jc = nilai damping factor, tergantung dari jenis tanah Z = pile impedance(Z=EA/c)
Vtoe = velocity pada ujung tiang, didapatkan dariforce and
velocityyang terukur dekat kepala tiang, berdasarkan prinsip dari teoriwave mechanics
Dengan melalui pendekatan itu didapatkan persamaan untuk menghitung nilai Static Resistance (Rs),
R =( ) F + Zv +( )(F −Zv )..…………...…(2.3)
Waktu Pengujian PDA test
Pengujian PDA dapat dilakukan selama pemancangan untuk memonitori perkembangan daya dukung tiang sejalan dengan tiang masuk makin dalam, kenerja dari sistem pemancangan atau memonitor tegangan pada saat pemancangan yang ekstrim.
Tetapi umumnya PDA digunakan untuk menentukan daya dukung jangka panjang tiang pondasi. Untuk tujuan ini, pengujian PDA sebaiknya dilakukan beberapa hari setelah pemancangan, setelah gaya lengketan tanah mulai bekerja.
Pada pengujian dengan PDA Test akan diperoleh hasil daya dukung yang bersifat salah satu dari dua kondisi berikut, yaitu refusal dan ultimate.
Daya dukung yang bersifat refusal adalah daya dukung yang terdeteksi atau terdata dan dianalisa, merupakan daya dukung yang diperoleh dari kondisi pondasi tiang yang belum sepenuhnya termobilisasi. Kondisi belum sepenuhnya termobilisasi adalah kondisi dimana pondasi tiang belum mencapai kapasitas tertinggi atau ultimatenya. Kondisi ini dapat disebabkan karena pada saat pengujian/re-strike dilakukan, energi yang ditransfer tidak cukup besar untuk memobilisasi seluruh kemampuan tahanan atau daya dukung pondasi tiang yang diuji.
Daya dukung yang bersifat ultimate adalah daya dukung yang diperoleh dari kondisi pondasi tiang yang sudah termobilisasi sepenuhnya.
Dengan demikian angka daya dukung yang dihasilkan dari analisa PDA dan CAPWAP pada kondisi ini adalah benar-benar daya dukung ultimate atau batas yang dimiliki oleh pondasi tiang yang diuji.
Kondisi ultimate ditentukan oleh salah satu dari :
Telah bergeraknya tiang pancang akibat beban tertentu (beban ultimate) yang berarti terlampauinya tahanan friksi dan ujung dari pondasi tiang.
Telah terlampauinya kemampuan material tiang pancang itu sendiri yang jika diteruskan dengan beban yang lebih berat akan mengakibatkan kegagalan pada bahan/material tiang pancang. Akan tetapi kedua kondisi tersebut baik refusal maupun ultimate
dapat diterima selama daya dukung yang diperoleh masih memenuhi syarat faktor keamanan yang dituntut dari desain yang ditetapkan.
Dari beberapa data yang diambil pada waktu pelaksanaan pengujian PDA, pada umumnya akan diambil satu grafik dan data yang paling baik dalam mewakili dan menggambarkan kekuatan atau daya dukung pondasi tiang yang diuji yang pada umumnya diambil data dari transfer energi atau energi tersalurkan (EMX) yang paling besar/maksimum selama pelaksanaan re-strike dan terdata dalam program yang digunakan.
Berikut ini contoh hasil pengujian PDA Test dan CAPWAP :
Gambar 2.27. Grafik Hasil Pengujian Tes PDA dan CAPWAP (Sumber : Lauwtjunnji, 2015)
Tabel 2.3. Hasil Pengujian Tes PDA dan CAPWAP (Sumber : Lauwtjunnji, 2015)
Kode Keterangan Tiang : SU-51
BN Pukulan 12
RMX Daya dukung tiang (ton) 215
FMX Gaya tekan maksimum (ton) 294
CTN Gaya tarik maksimum (ton) 0
EMX Energi maksimum yang ditransfer (tonm) 2,78
DMX Penurunan maksimum (mm) 15
DFN Penurunan permanen (mm) 7
STK Tinggi jatuh palu (m) 2,1
BPM Pukulan per menit 44,4
BTA Nilai keutuhan tiang (%) 100
LE Panjang tiang di bawah instrumen (m) 9
LP Panjang tiang tertahan (m) 8
AR Luas penampang tiang (cm2) 1225
Faktor keamanan yang digunakan untuk pengujian PDA pada umumnya adalah 2.
Tabel 2.4. Global Safety Factors-Allowable Stress Design Value
(Sumber : Lauwtjunnji, 2015)