A. Light Weight Deflectometer

1. Definisi Light Weight Deflectometer

Light Weight Deflectometer (LWD) adalah sebuah perangkat yang mengukur deformasi vertikal oleh massa jatuh, alat ini telah digunakan selama lebih dari dua dekade sebagai jaminan kualitas untuk konstruksi pekerjaan tanah. Perangkat ini khusus digunakan dalam pekerjaan tanah dan, baru-baru ini untuk aspal. Di Amerika Serikat, hasil pengujian LWD, yaitu defleksi tanah atau perkiraan modulus tanah dinamisnya (dari analisis Boussinesq plat pembebanan pada setengah – ruang elastis), telah digunakan sebagai nilai relative dan kualitatif karena kriterianya tergantung kepada kepadatan kering dan kadar air (David, 2013).

Light Weight Deflectometer (LWD) adalah perangkat non destructive testing, yang juga dapat menentukan defleksi dari aspal tanpa merusaka aspal itu sendiri. Alat LWD ini dapat digunakan dengan mudah dan sangat cepat dalam penggunaannya. Perangkat uji in-situ ini dapat digunakan untuk secara cepat untuk menentukan modulus elastisitas dan parameter masukan untuk desain mekanik, yang memberikan alternatif untuk uji in-situ yang memakan banyak waktu (misalnya, uji beban lempeng statis) dan parameter masukan untuk desain perkerasan mekanistik. Modulus elastisitas LWD (ELWD) dihitung dengan menggunakan teori setengah ruang elastik, mengetahui tegangan kontak pelat dan defleksi, dan membuat asumsi untuk distribusi tegangan. Meskipun sebagian besar perangkat menunjukkan kesamaan dalam operasi dan metodologi, ada perbedaan bagaimana tekanan dan tekanan lempeng kontak ditentukan. Hal ini menyebabkan perbedaan nilai ELWD yang dihitung. Komponen perangkat LWD umumnya terdiri dari pelat pemuatan berdiameter 300 mm dengan berat jatuh 20 kg, frase laser/akselerometer atau geofon untuk menentukan defleksi, dan sel beban atau batas beban yang dikalibrasi untuk menentukan tegangan kontak plat. Untuk berhasil mengembangkan spesifikasi dan penerapan penggunaan perangkat ini.

     2. Penentuan Teoritis Modulus Elastis

Berdasarkan elastic Bousinnesq, hubungan antara tekanan dan

perpindahan yang diterapkan di dalam tanah untuk kasus basa kaku atau fleksibel yang terletak pada ruang setengah elastic dapat diturunkan sebagai berikut:

 𝐸 = (1−𝑉2)×σ0×a × 𝑓…………………………………………………………(3.1) d0

dimana:

    E = modulus elastisitas (MPa)

  d0 = penurunan yang diukur (mm) v = Rasio Poisson

σ0 = tegangan terapan (MPa)

a = jari-jari pelat(mm)

   f = factor bentuk tergantung pada distribusi tegangan

Semua perangkat LWD menggunakan teori setengah ruang elastic dan mengasumsikan distribusi tegangan untuk menghitung modulus elastic dari tegangan kontak yang diukur (atau diasumsikan) dan defleksi puncak pelat atau tanah langsung di bawah pusat plat.

       3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengukuran LWD

Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai LWD meliputi ukuran pelat pemuatan, tekanan kontak pelat, tipe dan lokasi transduser defleksi, rigiditas pelat, tingkat pemuatan, kekakuan penyangga, dan pengukuran bebandi mana faktor-faktor ini mempengaruhi modulus diperlakukan secara terpisah dan dibahas pada bagian berikut.

a. Tipe dan lokasi sensor defleksi

Sensor defleksi yang berbeda dan posisi pemasangan, misalnya,

memiliki akselero meter yang terpasang di piring dari mana bacaannya dua

kali terintegrasi untuk menghitung defleksi pelat. 

b. Beban transduser

Beberapa perangkat mengasumsikan kekuatan penerapan konstan berdasarkan uji kalibrasi yang dilakukan pada permukaan yang kaku (misalnya beton), sedangkan perangkat lain mengukur beban sebenarnya yang diterapkan menggunakan sel beban. Secara teoritis, gaya yang diterapkan pada permukaan tidak dapat konstan, karena jelas tergantung pada kekakuan material yang digunakan untuk beban. Namun, karena LWD umumnya digunakan untuk pengujian lapisan padat yang relatif kaku, kesalahan apapun yang terkait dengan asumsi kekuatan penerapan konstan dalam perhitungan mungkin tidak terlalu signifikan. Davich (2005) melaporkan pengukuran uji laboratorium untuk menyelidiki kesalahan dari penggunaan beban yang diasumsikan bahwa asumsi gaya konstan dapat menyebabkan overestimasi LWD pada kisaran 4 sampai 8%, berdasarkan pengujian material lunak sampai sangat kaku. Hasil uji lapangan dan laboratorium dipresentasikan oleh Brandl (2003), dan Kopf dan Adam (2004) menggunakan Zorn LWD menunjukkan bahwa asumsi kekuatan

𝐹 = √2 × 𝑚 × 𝑔 × h × 𝐶………….

 penerapan konstan adalah wajar. Hasil yang disajikan dalam penelitian ini juga mendukung kesimpulan ini.

   ……………………………………(3.2)

 dimana:

F = gaya terapan (kN)

m = massa berat jatuh (kg)

g = percepatan karena gravitasi, 9,81 (m / s2) h = tinggi drop (m)

C = konstanta kekakuan material (N / m)

 c. Tingkat Pembebanan dan Kekakuan Buffer

 Dengan menggunakan teori half-space elastis dalam prosedur estimasi LWD, defleksi transien maksimum diasumsikan setara dengan defleksi maksimum dari plat statis dengan diameter dan tekanan terapan yang sama. Beberapa studi, menunjukkan bahwa tingkat pemuatan mempengaruhi LWD. Tingkat pemuatan dapat dikontrol dengan memvariasikan kekakuan buffer yang ditempatkan di antara tetesan dan pelat kontak. 

Fleming (2000) melaporkan bahwa penyangga kekakuan yang relatif lebih rendah memberikan transfer beban lebih efisien dan mensimulasikan kondisi pemuatan pelat secara lebih baik. Lenngren (1992) melaporkan bahwa dengan menggunakan penyangga yang lebih

kaku, riwayat waktu pulsa beban dipersingkat, dan EFWD yang dihasilkan meningkat sebesar 10 sampai 20% pada beberapa perkerasan aspal beton, sementara lokasi lain menunjukkan sedikit atau tidak ada perbedaan. Lukanen (1992) menunjukkan bahwa bentuk pulsa beban dan kenaikan dan waktu tinggal selamates LWD dapat mempengaruhi besarnya defleksi yang diukur sampai batas tertentu namun tidak dapat dianggap signifikan. Menurut Adam dan Kopf (2002), pulsa beban yang diterapkan dapat bervariasi sekitar 30% dengan perubahan suhu penyangga karet dari 0 sampai 30 ° C, sementara tetap lebih konstan untuk pegas pegas baja.