Metode Pemetaan struktur beton dengan ground penetrating radar

Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan suatu metode yang secara luas digunakan untuk mendeteksi kondisi dibawah permukaan tanah. Dalam perkembangannya, GPR juga digunakan sebagi salah satu teknik pengujian non-destruktif (tidak merusak) yang cukup potensial diterapkan untuk mengetahui kondisi di dalam suatu struktur beton.

Metode Pemetaan struktur beton dengan ground penetrating radar

Metode Pemetaan struktur beton

Dengan semakin banyak diciptakan serta dirpoduksinya alat-alat berbasiskan teknologi GPR yang user friendly menjadikan pengujian beton dengan metode pemetaan struktur beton via GPR ini semakin mudah dan cepat.

Delaminasi, void, honeycomb, atau kerusakan-kerusakan lainnya dalam beton, posisi tulangan, tebal lapisan beton, batas overlay dalam beton dapat terdeteksi dengan menggunakan GPR.

Secara lebih luas GPR diterapkan dalam berbagai aplikasi diantaranya:

  • Pengukuran ketebalan dan struktur gletser 
  • Penyelidikan arkeologi 
  • Mendeteksi lokasi objek di dalam tanah misalnya: logam, tulang, tubuh manusia dll 
  • Menentukan lapisan es di permafrost 
  • Mendeteksi jalur kabel, pipa dalam tanah 
  • Mengukur ketebalan es laut 
  • Membuat profil bagian bawah danau dan sungai 
  • Memeriksa bawah permukaan bulan 
  • Mendeteksi limbah berbahaya dalam tanah 
  • Pengukuran scouring di sekitar pondasi jembatan 

Karena sifat alami dari gelombang microwave yang digunakan oleh sistem radar dan karena penerapannya tidak lagi terbatas pada fitur geologi bawah permukaan, maka GPR seringkali disebut impuls radar atau hanya radar saja, terutama ketika diterapkan pada pemeriksaan struktur beton.

Dasar Teori Teknik GPR

GPR adalah analog elektromagnetik dari sonic dan metode ultrasonic pulse echo. Hal ini didasarkan pada perambatan energi elektromagnetik melalui material yang memiliki konstanta dielectric yang berbeda.

Semakin besar perbedaan antara konstanta dielectric pada suatu interface antara dua material, semakin besar pula jumlah energi elektromagnetic yang dipantulkan pada interface.

Semakin kecil perbedaan semakin kecil pula jumlah yang dipantulkan dan sebaliknya semakin banyak energi yang terus merambat ke material yang kedua. Dalam hal ini perbedaan konstanta dielectric dalam perambatan energi elektromagnetic adalah analog dengan perbedaan impedansi dalam perambatan energi sonic dan ultrasonic.

Perilaku pancaran microwave pada interface dua material yang berbeda

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/s720x720/12047075_184662315203880_5446938562547826790_n.jpg?oh=b0af66cdefca1dec5113b75b8c22de5d&oe=5A6A96E3

Dari gambar diatas, perhatikan perilaku pancaran energy elektromagnetik (EM) yang mengenai sebuah interface, atau batas antara dua bahan dengan konstanta dielektric yang berbeda. Sebagian energi dipantulkan  sedangkan sisanya menembus melalui interface ke material yang kedua. Intensitas energi yang dipantulkan, AS, adalah relative terhadap intensitas energi insiden, AI, dengan hubungan berikut:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/12063748_184662571870521_2260565679383481805_n.jpg?oh=d3b0d932746362f21e2ce2b5109b9eef&oe=5A6C9FE2

Untuk setiap bahan non-logam, seperti beton atau tanah, impedansi gelombang diberikan oleh:

 

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/12196119_184663141870464_8057167917756780001_n.jpg?oh=f16456f17293df900c8d9175dbccd5f1&oe=5A3C0E85

Logam adalah reflektor yang sempurna dari gelombang EM, karena impedansi gelombang untuk logam apapun adalah nol. Karena impedansi gelombang udara, η0 adalah:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/12187656_184663728537072_6499668133635225128_n.jpg?oh=b8c93ba40828dca64d1ff13ff658f72d&oe=5A7AF464

Dan, jika kita mendefinisikan konstanta relative dielectricεr, dari bahan sebagai:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/11037254_184664691870309_5706103228322687054_n.jpg?oh=62c0933190d9ff2214d7807158c2c1c8&oe=5A66F78B

Persamaan diatas menunjukkan bahwa ketika pancaran energi microwave mengenai interface antara dua material, besarnya yang dipantulkan (μ 1,2) ditentukan oleh nilai-nilai konstanta relative dielectric dari kedua material tersebut.

Jika material 2 memiliki konstanta relative dielctric lebih besar dari material 1, μ1,2 akan memiliki nilai negatif – yaitu, nilai absolut yang menunjukkan kekuatan relatif dari  energi yang dipantulkan, dan tanda negatif menunjukkan bahwa polaritas energi yang dipantulkan adalah kebalikan dari energi insiden.

Setelah menembus interface dan masuk ke dalam material 2, maka gelombang merambat melalui material 2 dengan kecepatan:

 

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t31.0-8/s720x720/12109789_184666598536785_3635325440014379120_o.jpg?oh=45090b9b10d13daa082b25fa3c95d4fb&oe=5A71F16F

ketika melewati material 2, terjadi pelemahan energi dengan hambatan, A, sebesar:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/12189792_184668055203306_5189607199228256810_n.jpg?oh=ee05cb8bdc7a737dc3799f7928f436b6&oe=5A74877B

dan karena faktor disipasi terkait dengan σ, maka konduktivitas listrik (mho/meter) pada material menjadi:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/s720x720/12191852_184669341869844_7285019140865182815_n.jpg?oh=615e86e674f49912b8141a1e20e7d6fb&oe=5A827E70

Ketika energi gelombang mikro yang tersisa mencapai interface lain, besarnya energy yang akan dipantulkan kembali melalui material 2 seperti yang diberikan oleh Persamaan 41. Hasil dari dua waktu transit (t2) dari energi microwave melalui material 2 dapat dinyatakan sebagai:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/12188980_184668805203231_3667780267451749538_n.jpg?oh=e7fcbd89e06ef5ce5d4e7a94edf148b3&oe=5A779023

Tipikal Kompenen sistem GPR

Tipikal rangkaian sistem GPR seperti gambar berikut ini:

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/s720x720/12063831_184678728535572_5153060778670222250_n.jpg?oh=607276cb0456a4919a787b115a3dcbc2&oe=5A6CA949

Aplikasi GPR untuk Assessment  Beton Bertulang

Beberapa gambar berikut menunjukkan penerapan GPR dalam mendeteksi kondisi struktur beton

 

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/s720x720/1506833_184655208537924_1911052768097496982_n.jpg?oh=e8984eaa4c02d162fa934b9c1b7d5f8c&oe=5A885066

 

Deteksi Void Dengan Menggunakan GPR pada Assesment Bangunan Cooling Tower PLTP Unit IV Kamojang
Deteksi Void Dengan Menggunakan GPR pada Assesment Bangunan Cooling Tower PLTP Unit IV Kamojang
Deteksi Void Dengan Menggunakan GPR pada Assesment Bangunan Cooling Tower PLTP Unit IV Kamojang
Deteksi Void Dengan Menggunakan GPR pada Assesment Bangunan Cooling Tower PLTP Unit IV Kamojang

 

Metode Pemetaan struktur beton dengan ground penetrating radar

 

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.0-9/11230658_184673641869414_5508629236971400665_n.jpg?oh=4ab22c2b8b5c210484002d2471aa3c7e&oe=5A64FC5D

https://scontent.fdps1-1.fna.fbcdn.net/v/t31.0-8/s720x720/12184248_184673781869400_3642225365125327478_o.jpg?oh=b8e320f62fb7557a2617f8379efdbb52&oe=5A74C93A

Referensi:

 [1] IAEA, Guidebook on non-destructive testing of concrete structures, Vienna, 2002

[2] HESALEMTEK UI, Project Report Assessment Bangunan Cooling Tower PLTP Unit IV Kamojang, 2012 

[3] GSSI, Ground Penetrating Radar for Concrete Inspection

[4] A. P. Annan, Sensors & Software Inc., GPR For Infrastructure Imaging, 2003

ditulis olehIr. Heri Khoeri, MT 

Untuk informasi tentang ground penetrating radar berikut detail layanan Jasa NDT lainnya, silahkan hubungi:

PT Hesa Laras Cemerlang

Komplek Rukan Mutiara Faza RB 1
Jl. Condet Raya No. 27,  Pasar Rebo, Jakarta Timur, Indonesia
Email: kontak@hesa.co.id
Telp: (021) 8404531

Atau tinggalkan pesan dibawah ini:

Tinggalkan Pesan

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.