Pengujian Jembatan Baja Komposit | Uji Beban Dinamik & OMA

Daftar Isi

Uji Beban Dinamik & OMA: Verifikasi Perilaku Getar dalam Asesmen Struktur Jembatan

Sebagai bagian dari asesmen lanjutan struktur jembatan, uji beban dinamik dan analisis modal operasional (OMA) digunakan untuk memverifikasi apakah perilaku getar struktur masih sejalan dengan asumsi desain dan tuntutan operasional saat ini. Pengujian ini tidak berdiri sendiri, melainkan melengkapi hasil pemeriksaan struktur menyeluruh yang telah dilakukan sebelumnya.

Melalui pengukuran parameter dinamik—seperti frekuensi alami, rasio redaman, dan pola getar—OMA memberikan validasi kuantitatif terhadap kelaikan operasional jembatan tanpa mengganggu arus lalu lintas. Data ini sangat krusial untuk memastikan bahwa struktur yang secara visual tampak baik juga berperilaku aman saat menerima beban dinamik nyata.

Dengan demikian, uji beban dinamik & OMA berperan sebagai alat pengambilan keputusan spesifik dalam kerangka pemeriksaan struktur jembatan yang lebih luas—apakah jembatan dapat dioperasikan normal, memerlukan pemantauan berkala, atau perlu intervensi teknis lanjutan.

Uji Beban Dinamik & OMA Jembatan Baja Komposit: Identifikasi Parameter Dinamik untuk Kelaikan Operasi

Sebelum jembatan baru dioperasikan untuk publik, tim teknis perlu memastikan satu hal penting: apakah parameter dinamik struktur sesuai dengan desain? Berapa frekuensi alami, redaman, dan pola getarnya? Uji beban dinamik & analisis modal operasional (OMA) memberikan data konkrit untuk keputusan kelaikan operasional jembatan.

Mengapa Uji Beban Dinamik Penting

Uji beban dinamik mengidentifikasi parameter dinamik jembatan—frekuensi alami, rasio redaman, pola getar—yang menentukan kelaikan operasi tanpa mengganggu arus lalu lintas operasional.

Untuk menilai apakah sebuah jembatan aman, nyaman dan siap digunakan, perlu dilakukan uji beban dinamik. Uji ini mengukur parameter dinamik seperti frekuensi, rasio redaman, kekakuan dan pola getar yang didapat dari analisis modal operasional data percepatan.

Pengukuran Data Percepatan dengan Accelerometer

Data percepatan dari enam accelerometer mengungkap frekuensi alami, redaman, dan pola getar jembatan. Informasi ini critical untuk menilai integritas struktur dan keputusan keselamatan operasional jembatan.

Tim merekam data percepatan dari enam accelerometer yang terpasang di jembatan saat beroperasi. Transformasi fourier mengkonversi data waktu menjadi data frekuensi untuk setiap sensor. Kemudian, frekuensi jembatan, rasio redaman dan pola getar dihitung dengan Stochastic Subspace Identification, SSI.

Analisis Modal Operasional (OMA) & Algoritma SSI

OMA mengidentifikasi karakteristik getar struktur—frekuensi, pola getar, faktor redaman—tanpa mengganggu operasi jembatan. Ini keunggulan utama dibanding EMA yang memerlukan getaran buatan dan harus menghentikan lalu lintas.

OMA menggunakan algoritma Stochastic Subspace Identification (SSI) untuk mengidentifikasi frekuensi, pola getar, dan faktor redaman. SSI berdasarkan pada tiga asumsi: (i) sistem berperilaku linier, (ii) sistem adalah invarian waktu, (iii) eksitasi input adalah proses stokastik Gaussian white noise tidak berkorelasi dengan respons. Asumsi ini memastikan algoritma menghindari bias dalam perkiraan.

Jembatan dinyatakan layak jika hasil uji sesuai dengan teori. Data teori berasal dari data teknis perencanaan desain awal.

Stochastic Subspace Identification (SSI) – Aplikasi Praktis

Teknik Stochastic Subspace Identification (SSI) telah teruji dapat diandalkan untuk identifikasi karakteristik modal, diantaranya untuk pemantauan online sistem suspensi kendaraan kereta api (Bogie Y25), jembatan jalan raya dan kereta api, jembatan pejalan kaki, dan dalam identifikasi dinamis bangunan bersejarah. SSI juga digunakan dalam berbagai aplikasi infrastruktur sipil lainnya karena kemampuannya mengidentifikasi karakteristik struktur dari data operasional real tanpa perlu intervensi eksternal.

Hasil Uji & Interpretasi – Case Study Jembatan Bekambit

Hasil uji beban dinamik jembatan menunjukkan apakah struktur aman operasi normal atau perlu perkuatan & monitoring plan yang ketat. Interpretasi hasil ini yang menentukan keputusan teknis tentang kelaikan fungsional jembatan.

Hasil uji menunjukkan frekuensi alami 3,227 Hz, sedangkan teori 3,162 Hz. Artinya kekakuan jembatan lebih baik dari teori. Rasio redaman 3,646% menunjukkan beton dalam kondisi baik karena berada di antara 2-5%. Pola getar mode 1, 2 dan 3 hampir sama dengan teori, tapi frekuensinya lebih tinggi. Frekuensi mode 1, 2, dan 3 adalah 3,227 Hz, 22,073 Hz dan 44,022 Hz, sedangkan teori menunjukkan 3,162 Hz, 12,168 Hz dan 25,525 Hz.

Dengan data hasil uji ini, jembatan dapat dinyatakan aman, nyaman dan laik untuk difungsikan operasional.

Komparasi Teori vs. Hasil – Interpretasi untuk Keputusan

Bagaimana membaca hasil ini untuk keputusan operasional yang tepat? Ada tiga hal penting: (1) Frekuensi lebih tinggi dari teori (3,227 Hz vs 3,162 Hz teori) — artinya kekakuan jembatan lebih baik dari asumsi desain. Ini margin keselamatan yang menguntungkan, struktur lebih kuat menghadapi beban dinamik. (2) Rasio redaman 3,646% dalam range aman 2-5% — menunjukkan material beton dalam kondisi baik, tidak ada kerusakan struktural signifikan, penyerapan energi berjalan normal. (3) Pola getar mode 1, 2, 3 sesuai teori dengan margin kecil — struktur berperilaku sesuai prediksi desain, tidak ada perilaku yang tidak terduga atau anomali.

Kesimpulannya: Jembatan dinyatakan layak untuk operasi normal tanpa perkuatan tambahan. Rekomendasi: Lakukan pemantauan rutin setiap 2 tahun untuk melacak perubahan karakteristik getar dan mendeteksi peringatan dini jika ada tanda degradasi struktur.

Project Overview – Jembatan Underpass Bekambit

PT. Hesa Laras Cemerlang pada tahun 2023 dipercaya untuk melaksanakan pengujian jembatan baru sebelum difungsikan (open traffic) untuk publik.

Jembatan persimpangan underpass bekambit merupakan jembatan yang memiliki bentang sepanjang 30 m, dengan lebar 10 m. Di jembatan tersebut terdapat 6 buah girder komposit, yang mana hal ini merujuk pada standard jembatan gelagar komposit A30 yang dikeluarkan oleh Direktorat Jenderal Bina Marga.

Publikasi Jurnal Ilmiah

Berdasarkan hasil pengujian jembatan yang dilaksanakan oleh PT. Hesa Laras
Cemerlang pada tahun 2023, disusunlah sebuah jurnal ilmiah dengan judul:
“Uji Beban Dinamik Dan Analisis Modal Operasional Jembatan Baja Komposit
Underpass Bekambit”

Jurnal ini ditulis oleh tim peneliti yang terdiri:

Dr. Ir. Heri Khoeri, MT
Direktur Utama PT. Hesa Laras Cemerlang
Prof. Sofia W. Alisjahbana, M.Sc., Ph.D
Rektor dan Dosen, Civil Engineering Program
Faculty of Engineering and Computer Science, Universitas Bakrie, Jakarta
Panji Nugroho, ST
Engineer, PT. Hesa Laras Cemerlang

Jurnal tersebut diterbitkan oleh Jurnal Ilmiah Dinamika Rekayasa, sebuah media jurnal milik Fakultas Teknik Universitas Jenderal Soedirman. Anda dapat membaca jurnal yang telah terbit tersebut disini : Link Jurnal

Respons Dinamis Jembatan & Parameter Karakteristik Getar

Respons dinamis jembatan saat beroperasi mengungkap parameter karakteristik getar—frekuensi, redaman, pola getar—yang digunakan untuk menilai kondisi struktur dan menentukan langkah preservasi yang diperlukan.

Tim mengukur frekuensi alami jembatan saat digunakan untuk mengidentifikasi karakteristik dinamis. Informasi ini penting untuk menilai kondisi jembatan dan menentukan kelaikan fungsinya, selain dari investigasi lain seperti pengamatan visual, non-destructive test, uji beban statik atau lainnya.

Data yang dianalisis adalah data percepatan getar yang direkam dengan accelerometer saat jembatan beroperasi. Jumlah accelerometer yang banyak dan tepat akan membuat analisis lebih detail dan akurat. Analisis ini juga bisa digunakan untuk memantau perubahan karakteristik getar seiring waktu, jika pengujian dilakukan secara berkala. Hal ini bermanfaat untuk menentukan langkah-langkah preservasi yang perlu dilakukan.

Akurasi Analisis Modal & Interval Re-testing

Jumlah accelerometer yang banyak dan tepat membuat analisis lebih kompleks dan akurat. Analisis ini juga digunakan untuk memantau perubahan karakteristik getar seiring waktu, jika pengujian dilakukan secara berkala. Manfaatnya: dapat menentukan langkah-langkah preservasi yang tepat dan merencanakan maintenance lebih efektif.

Uji Beban Dinamik vs. Uji Beban Statik

Dibanding uji beban statik yang memerlukan pengaturan operasional kompleks dan berpotensi mengganggu lalu lintas, uji beban dinamik menawarkan fleksibilitas pelaksanaan yang lebih tinggi.

Aspek	Uji Beban Statik	Uji Beban Dinamik
Gangguan Lalu Lintas	Perlu penutupan jembatan total	Jembatan tetap buka, traffic normal
Durasi Pengujian	Lebih lama, bisa beberap hari	Lebih Cepat, hanya perlu beberapa jam atau cukup 1 hari
Setup Operasional	Kompleks, koordinasi banyak stakeholder	Sederhana, minimal koordinasi disruption
Akurasi Hasil	Tinggi (controlled loading terukur)	Tinggi (response struktur operasional aktual)
Kondisi Ideal	Jembatan baru atau bisa ditutup	Jembatan operasional harus tetap buka
Pilihan Praktis	Jika shutdown memungkinkan	Jika jembatan harus tetap layani publik

Untuk jembatan yang terus melayani lalu lintas publik—mayoritas kasus infrastruktur di Indonesia—uji beban dinamik adalah pilihan yang lebih realistis. Metode ini menghilangkan kebutuhan penutupan jembatan atau koordinasi kompleks dengan stakeholder operasional, sehingga pengujian dapat dilakukan dengan disrupsi minimal terhadap pelayanan publik.

Batasan Lapangan – Kapan OMA Akurat, Kapan Perlu Perhatian

OMA untuk memantau perubahan karakteristik getar jembatan seiring waktu sangat berguna. Namun kalau mau hasil akurat, ada beberapa hal yang harus diperhatikan di lapangan praktis.

Pertama, kondisi cuaca dan lingkungan sekitar. OMA paling akurat kalau arus lalu lintas normal dan cuaca stabil—itu kondisi ideal. Tapi kalau hujan atau angin kuat, gangguan dari lingkungan bisa menggeser pembacaan frekuensi, apalagi untuk mode getar tinggi. Jadi pengujian sebaiknya dilakukan dalam kondisi yang mewakili operasional jembatan dalam keadaan normal, jangan saat lalu lintas sepi atau cuaca hujan.

Kedua, jumlah dan lokasi sensor. Semakin banyak accelerometer, semakin akurat hasilnya. Tapi biaya naik juga. Dalam praktik, 6-12 sensor untuk bentang 30 meter sudah cukup untuk menangkap mode getar pertama sampai ketiga. Yang penting, tempatkan sensor di posisi strategis—tengah bentang, seperempat bentang, dan dekat tumpuan. Penempatan yang tepat memastikan semua mode getar terdeteksi dengan baik.

Ketiga, interval pemantauan. Untuk mendeteksi tren degradasi, pengujian tahunan atau dua tahunan sudah memadai dalam kondisi normal. Tapi kalau ada perbaikan struktur atau perubahan signifikan di jembatan, lakukan pengujian ulang segera—jangan tunggu jadwal reguler.

Keempat, hal yang sering terlewatkan: tingkat kepercayaan realistis. Untuk mode getar pertama dan kedua, OMA bisa mencapai tingkat kepercayaan ~95%. Tapi untuk mode ketiga ke atas, realistis sekitar 80-90% saja. Di lapangan selalu ada variabilitas material, kondisi tumpuan, beban hidup yang berubah-ubah—jangan harapkan hasil 100% sesuai teori desain.

Pemantauan Kesehatan Struktur (Structural Health Monitoring) Jangka Panjang

Parameter dinamik dari OMA bukan hanya untuk pengujian awal saja. Data baseline dapat digunakan untuk program pemantauan kesehatan berkelanjutan dan strategi maintenance yang terukur.

Penurunan frekuensi — dari baseline 3,227 Hz menjadi 3,180 Hz (misalnya) mengindikasikan degradasi kekakuan struktur. Kemungkinan penyebabnya: akumulasi fatigue, korosi pada tulangan baja, atau deteriorasi beton. Ini signal untuk pemeriksaan lebih teliti pada area tertentu.

Peningkatan rasio redaman — dari 3,6% menjadi 5%+ mengindikasikan damage struktural, sambungan yang mulai longgar, atau deteriorasi material. Peningkatan penyerapan energi berarti struktur mulai kurang efisien.

Perubahan pola getar (mode shape) — mengindikasikan lokalisasi kerusakan pada area spesifik tertentu. Data ini membantu prioritas maintenance: fokus pada area yang bermasalah atau lakukan pemeriksaan menyeluruh.

Manfaat praktis: Dapat mendeteksi masalah sebelum mencapai kondisi kritis, merencanakan maintenance secara proaktif, memperpanjang umur aset struktur, dan menghindari kegagalan tiba-tiba. Ini adalah pergeseran cara berpikir dari reactive maintenance (perbaiki setelah rusak) menjadi predictive maintenance (perbaiki sebelum mencapai kondisi kritis).

OMA vs. EMA untuk Pemantauan Jangka Panjang

OMA adalah metoda lebih baik untuk pemantauan jangka panjang karena tidak memerlukan gangguan operasi—berbeda dengan EMA yang memerlukan getaran buatan dan harus menghentikan lalu lintas.

OMA mengidentifikasi frekuensi alami, pola getar, dan faktor redaman dari struktur tanpa mengintervensi operasinya. Ini berbeda dengan EMA (Experimental Modal Analysis) yang dilakukan dengan menggetarkan struktur menggunakan sumber getaran buatan.

Aplikasi Parameter Dinamik untuk Keputusan Teknis

Data frekuensi getar, redaman, dan pola getar dari OMA bukan hanya angka di laporan. Data ini menentukan tiga hal penting untuk keputusan teknis jembatan: (1) berapa kapasitas beban yang masih aman untuk operasi, (2) apakah struktur masih utuh atau ada indikasi kerusakan tersembunyi, (3) seberapa cepat degradasi terjadi seiring waktu.

Ketiga informasi ini yang digunakan untuk memutuskan: apakah jembatan boleh beroperasi normal, perlu pemantauan lebih ketat, atau memerlukan perbaikan struktural segera. Tanpa data OMA, keputusan hanya berdasarkan pengamatan visual—risiko pengambilan keputusan yang keliru sangat besar.

Frekuensi sebagai Indikator Kekakuan & Kondisi Struktur

Kekakuan dan keutuhan struktur diidentifikasi melalui frekuensi getar. Perubahan parameter dinamik mengindikasikan hubungan antara kondisi struktural dengan laju kerusakan yang terjadi. Pengujian getar digunakan untuk menilai kondisi berbagai tipe jembatan: beton bertulang, beton prategang, rangka baja dan gelagar komposit.

Aplikasi OMA di Berbagai Tipe Struktur & Infrastruktur

OMA mengidentifikasi frekuensi, pola getar, dan faktor redaman struktur dengan algoritma Stochastic Subspace Identification (SSI), yang berdasarkan pada tiga asumsi: (i) sistem berperilaku dalam rentang linier, (ii) sistem adalah invarian waktu, (iii) eksitasi input adalah realisasi dari proses stokastik dengan perilaku Gaussian white noise dan tidak berkorelasi dengan respons sistem. Algoritma ini dirancang untuk menghindari bias dalam perkiraan parameter.

Teknik Stochastic Subspace Identification (SSI) telah teruji dapat diandalkan untuk identifikasi karakteristik modal dalam berbagai aplikasi, diantaranya: pemantauan online sistem suspensi kendaraan kereta api (Bogie Y25), jembatan jalan raya dan jembatan kereta api, jembatan pejalan kaki, aplikasi industri, infrastruktur sipil, dan identifikasi dinamis bangunan bersejarah dan aplikasi-aplikasi lainnya.

Konsultasi Uji Beban Dinamik & OMA untuk Jembatan Operasional

Organisasi pengelola jembatan perlu memastikan bahwa struktur yang sudah atau akan dioperasikan memiliki perilaku dinamik yang masih sejalan dengan desain awal dan tuntutan lalu lintas terkini. Sebelum keputusan operasional dan anggaran pemeliharaan ditetapkan, tim teknis perlu mengetahui apakah ada indikasi degradasi kekakuan, perubahan rasio redaman, atau pola getar yang tidak lagi konsisten dengan kondisi rencana.

Tim struktur kami mendampingi institusi Anda dalam melaksanakan uji beban dinamik dan analisis modal operasional (OMA) secara menyeluruh, mulai dari perencanaan sampai interpretasi hasil untuk kebutuhan pengambilan keputusan. Ruang lingkup pendampingan mencakup: (1) perencanaan skema pengujian dan penyesuaian terhadap keterbatasan operasional di lapangan, (2) penempatan dan pemasangan accelerometer pada titik-titik strategis, (3) akuisisi data getaran selama operasi normal, (4) pengolahan data dan analisis OMA berbasis algoritma SSI, serta (5) penyusunan rekomendasi teknis yang terukur terkait kelayakan operasi, kebutuhan program monitoring, atau perlunya intervensi struktural.

Hasil pengujian dapat digunakan sebagai baseline parameter dinamik untuk program pemantauan kesehatan jembatan jangka panjang, sehingga organisasi dapat mendeteksi perubahan perilaku struktur sejak dini dan menyusun prioritas pemeliharaan secara lebih terukur dan bertahap.

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
☎️ Telepon Kantor: (021) 8404531 (Jakarta)
📱 Hotline HP: 081291442210 atau 08118889409
💬 WhatsApp (Pesan Cepat): melalui tautan konsolidasi kontak di bawah ini.

📱 Hubungi untuk Diskusi Pengujian Jembatan