PDA Test

A. Pengertian PDA

PDA Test dari singkatan Pile Driving Analyzer Test yang merupakan

sebuah test untuk mengukur kapasitas tiang tekan secara dinamik pada fondasi dalam

baik itu tiang pancang atau tiang bor, integritas tiang, dan energy dari hammer. Alat

PDA Test sendiri berupa komputer khusus yang telah dibuat untuk mampu mengukur

variable yang dibutuhkan dalam perhitungan dinamik tersebut dengan menggunakan

prinsip wave mechanics .

Pengujian dilaksanakan sesuai ASTM D-4945, yang dilakukan dengan

memasang dua buah sensor yaitu strain transduser dan accelerometer transduser pada

sisi tiang dengan posisi saling berhadapan, dekat dengan kepala tiang. 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 dengan

menggunakan program TNOWAVE-TNODLT, di mana gelombang pantul yang

diberikan oleh reaksi tanah akibat kapasitas dukung ujung dan gerak akan memberikan

kapasitas dukung termobilisasi (mobilized capacity).

Berikut gambar Komputer PDA dari PDI, Inc.

Gambar Sensor PDA : Strain Transducer & Accelerometer

Gambar Tipikal Penyusunan Pengetesan PDA (sumber ASTM D 4945)

B. Peralatan PDA Test

Peralatan untuk pengujian ‘PDA’ terdiri dari :

1. Pile Driving Analyzer ( PDA ),

2. Dua (2) strain transducer.

3. Dua (2) accelerometer

4. Kabel Penghubung.

Peralatan dapat dimasukkan dalam kotak perjalanan yang cukup kuat. Setiap set

‘PDA’ dan perlengkapannya membutuhkan satu atau dua kotak yaitu berukuran sekitar 600 mm

x 500 mm x 400 mm: dengan berat sekitar 30 kg.

C. Prosedur Pengujian Pda Test

Pengujian dinamis tiang didasarkan pada analisis gelombang satu dimensi yang

terjadi ketika tiang dipukul oleh palu.

Regangan dan percepatan selama pemancangan diukur menggunakan strain

transducer dan accelerometer. Dua buah strain transducer dan dua buah

accelerometer dipasang pada bagian atas dari tiang yang diuji ( kira-kira 1,5- x

diameter dari kepala tiang ).

Pemasangan kedua instrument pada setiap pengukuran dimaksudkan untuk

menjamin hasil rekaman yang baik dan pengukuran tambahan jika salah satu

instrument tidak bekerja dengan baik.

Pengukuran direkam oleh ‘PDA’ dan dianalisis dengan ‘ Case Method’ yang

sudah umum dikenal, berdasarkan teori gelombang satu dimensi. Latar belakang

teoristis pengujian dinamis tiang dapat dibaca pada lampiran A.

Pemasangan Instrumen

Pengujian dinamis dilaksanakan untuk memperkirakan daya dukung aksial tiang.

Karena itu, pemasangan instrument dilakukan sedemikian rupa sehingga pengaruh

lentur selama pengujian dapat dihilangkan sebanyak mungkin.

Untuk itu harus dilakukan :

1. Strain transducer harus dipasang pada garis netral dan accelerometer pada lokasi

berlawanan secara diametral.

2. Posisi dari palu pancang harus tegak lurus terhadap garis strain transducer.

Persiapan Pengujian PDA test

Persiapan pengujian terdiri dari :

1. Penggalian tanah permukaan sekeliling kepala tiang, apabila kepala tiang sama rata

permukaan tanah.

2. Pengeboran lubang kecil pada tiang untuk pemasangan strain transducer dan

accelerometer.

3. Pemasangan instrument.

Informasi yang diperlukan dalam PDA test.

a. Gambar yang menunjukan lokasi dan identifikasi tiang.

b. Tanggal pemancangan.

c. Panjang tiang dan luas penampang tiang.

d. Panjang tiang tertanam.

D. Yang diukur dari komputer PDA

Melalui strain transducer akan terukur nilai Force yang terjadi didekat

kepala tiang / pada posisi sensor setelah ada impact dari tumbukan hammer terhadap

kepala tiang. Dan melalui accelerometer akan terukur nilai percepatan yang akan

dihitung untuk mendapatkan variable velocity.

Awal mulanya pengembangan alat PDA ini terinspirasi dari teori yang

dikembangkan oleh Jean Le Rond D’Alambert 1747, dimana persamaaan yang

dikenalkan D’Alambert tersebut adalah sebagai berikut :

“the equation that governs the displacement u of a pile particle a distance x

from the top of pile”

Disebutkan bahwa ketika ada impact dari hammer ketika ditumbukan 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,

perubahan kecepatan gelombang, akan mengembalikan gelombang naik (wave up). Dan

metode dinamik ini menggunakan effect dari refleksi gelombang naik ini pada velocity

dan force yang terukur dekat kepala tiang untuk mengevaluasi kapasitas tiang dan/atau

integritas tiang.

Didapatkan persamaan gelombang turun (wave-down) F = Zv, dan

gelombang naik (wave up) F=-Zv , dimana : F = impact force yang terukur pada posisi

sensor; v = impact velocity yang terukur pada posisi sensor, dan Z = impedance (EA/c) ;

E = modulus elastisitas, A = luas penampang tiang, dan c= kecepatan gelombang

material.

Sementara perhitungan dari alat PDA merekam sinyal force dan velocity setelah impact

hammer,

1. Force (F) diukur melalui deformasi yang terjadi (e) à F = E A e (t)

2. Velocity (V) diukur melalui percepatan yang terjadi (a) à V = a (t) dt

E. Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang

Jika didalam perhitungan daya dukung aksial tekan/tarik secara teoritis dari

data uji tanah kita kenal metode alpha, beta, lambda dan lain sebaginya. atau dalam

analisa loading test kita kenal ada metode mazurkiewicz, davisson, brinch Hansen

ataupun chin. Atau juga dalam analisa formulas dinamik dari hasil final set kita kenal

dengan hiley formula.

Sementara perhitungan dinamik daya dukung aksial PDA test dikenal dg

metode CASE method. Dari nilai rata-rata pada sinyal yang terukur force dan velocity

pada data PDA, yang terukur langsung dari alat PDA adalah sebagai berikut :

1. Tegangan tekan maksimum pada posisi sensor, dikenal dengan inisial (CSX, CSI0

2. Displacement maksimum (DMX)

Yang bisa dihitung dari alat PDA diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Kapasitas tiang termobilisasi, menggunakan simplified CASE method (RMX)

2. Tegangan tarik maksimum sepanjang tiang (TSX)

3. Energi maksimum yang ditransfer ke tiang selama tumbukan (EMX)

Perhitungan CASE Method :

Berdasarkan teori “wave mechanic” didapatkan persamaan :

Dimana ;

R = tahanan tanah total

t = waktu impact dari tumbukan

t = t1 + 2L/c (dimana L adalah panjang tiang)

Z = EA/c = A √(Er) (dikenal dengan “impedance”)

Tahanan total tanah R yang dihitung menggunakan formula diatas 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 :

Dimana :

Jc = nilai damping factor, tergantung dari jenis tanah (semakin kerah kohesif

nilainya semakin besar)

Z = pile impedance (Z=EA/c)

V = velocity pada ujung tiang, didapatkan dari force and velocity yang

terukur dekat kepala tiang, berdasarkan prinsip dari teori wave mechanics .

Dengan melalui pendekatan itu didapatkan persamaan untuk menghitung

nilai Static Resistance (Rs),

Berikut ini yang sangat menentukan kualitas data dari PDA Test,

1. Alat yang digunakan harus dalam kondisi prima, baik komputer, kabel, dan sensor

yang dipakai mempunyai sertifikasi kabilbrasi yang update. (Kalibrasi alat minimal

2 tahun sekali).

2. Testing Engineer harus mengerti dasar teori tentang PDA test dan mengerti tentang

kapasitas aksial tiang pondasi dalam, serta memahami penggunaan parameter yang

digunakan dalam PDA test.

3. Kondisi kepala tiang uji harus rata, kondisi dari kepala tiang hingga dasar tiang

terhadap tanah harus rata dan bagus (beton tidak keropos), umur beton sudah

memenuhi syarat > 28 hari, dan hasil test tekan betonnya sudah sesuai dengan

spesifikasi design.

4. Berat hammer yang digunakan harus antara (1- 2 %) dari daya dukung ultimate,

dengan ukuran hammer yang proporsional dengan ukuran tiang.

5. Untuk pengetesan yang menggunakan drop hammer harus menggunakan

ladder/selongsong yang tepat untuk menjaga eksentrisitas tumbukan hammer.

Tumbukan yang tidak sentris menyebabkan kualitas data PDA tidak representative,

sering kita kenal istilah GIGO, garbage in garbage out.

6. Safety saat pelaksanaan test harus sangat diutamakan baik terhadap sensor dari

kemungkinan rusak karena impact dari hammer dan sebagainya, dan juga safety

dari alat pendukung saat pelaksaan test, terutama semua orang/pekerja yang terlibat

pada saat pengetesan.

7. Laporan hasil PDA test harus dibawah pengawasan oleh geotechnical engineer

yang berpengalaman dan mengerti betul tentang batasan yang ada dalam PDA test,

dibuktikan dengan sertifikasi dari PDI, inc.

8. Safety Factor minimal pada PDA test adalah 2.25 dari daya dukung design.

9. Semua prosedur pengetesan PDA test harus memenuhi standard yang telah

ditentukan oleh ASTM D- 4945 terbaru.