Mengenal Pile Dynamic Analyzer (PDA) Test
Mungkin belum terlalu banyak yang mengenal betul dengan dasar teori tentang PDA Test, meskipun sebetulnya cukup lama PDA test ini dikenal di Indonesia.
Saya akan memulai dengan beberapa pertanyaan?

1. Apa itu PDA Test?

PDA Test dari singkatan Pile Dynamic 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. Sebetulnya menurut saya pengetesan PDA ini lebih tepat disebut dengan High Strain Dynamic Test (sesuai dengan judul standard ASTM nya yaitu ASTM D 4945)

Berikut gambar Komputer PDA dari PDI, Inc.

Gambar 3. Sensor PDA : Strain Transducer & Accelerometer

 Gambar 4. Tipikal Penyusunan Pengetesan PDA (sumber ASTM D 4945)

2. Apa yang diukur dari komputer PDA ini?

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

3. Lalu bagaimana perhitungan daya dukung aksial tiang nya?

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
t₁         =  waktu impact dari tumbukan
t₂         =  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_toe        = 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),

3. Seberapa besar reliabititas test PDA terhadap loading test axial tekan?

Pertanyaan diatas harus cukup hati-hati dalam menjawabnya, karena beberapa hal :

1. Test daya dukung tekan suatu tiang masih banyak teori yang dipakai misalkan dalam analisa daya dukung tiang tekan hasil loading test saja, minimal menurut peraturan yang berlaku di Indonesia, paling tidak SF yang diijinkan dari beberapa metode yang ada harus memenuhi 3 metode. Ini dikarenakan metode dengan loading test tekan saja bisa terjadi banyak sekali “bias”, “bias” ini bisa dihindari karena jika batas settlement ijin dari loading test yang dilakukan telah melebihi batas yang telah ditentukan, misalnya di Indonesia, untuk Diameter tiang < 80 cm batasnya adalah 25 mm, dan D >= 80 cm batasnya adalah 4% dari Diameter tiang. Sementara untuk kapasitas ultimatenya masih banyak “bias”, salah satu alasan kenapa masih banyak “bias” dalam perhitungan kapasitas fondasi ini lebih terkait karena variable tanah yang sangat beragam, sehingga keberagaman ini yang menyulitkan untuk mengetahui kapasitas tiang secara pasti. “the product of nature are always complex” begitu kata Karl Terzaghi.
2. Secara strandar PDA sudah diakui (ASTM D 4945) dan ada korelasi dengan hasil statik aksial loading test dan sudah seringkali diseminarkan korelasinya, dan cukup reliable. Akan tetapi yang menjadi perhatian utama dalam pengetesan PDA adalah kualitas data dari data acquisition-nya.

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.

Saya sendiri pernah membandingkan hasil loading test tekan instrumented test pile (VWSG) dengan hasil PDA test, dengan kualitas data yang menurut saya representative dan hasilnya cukup memuaskan saya, nilai unit friksi dan end-bearing dari hasil PDA setelah di plot dengan hasil Instrumented test pile VWSG cukup konsisten baik daya dukung ultimatenya dan nilai unit friksinya, sehingga saya beranggapan jika test PDA dilakukan dengan baik dan benar hasil dari test ini sangat reliable bahkan bisa mengukur nilai friksi actual pada tiang sehingga memungkinkan juga untuk melakukan optimasi pada tiang.
Sekian sekilas tentang PDA Test. Semoga bermanfaat.

Sumber Gambar : www.pile.com
 sumber artikel : https://massagung.wordpress.com