Kemajuan dalam teknologi instrumentasi dan teknologi informasi-komunikasi telah memfasilitasi pemantauan kesehatan struktural jembatan. Metode pengujian tanpa merusak telah muncul sebagai bidang baru untuk mendeteksi kerusakan struktural dan menentukan tindakan yang sesuai untuk masa layanan jembatan.
Salah satu teknologi yang digunakan adalah Sistem Pemantauan Kesehatan Struktural (SHMS). SHMS merupakan pendekatan baru untuk mendeteksi kerusakan melalui metode pengujian tanpa merusak dengan mengintegrasikan metode tersebut dengan struktur untuk memantau kesehatan, misalnya, jembatan secara keseluruhan dan juga pada setiap komponen individunya. Teknologi ini dapat memperpanjang masa layanan jembatan dengan memungkinkan identifikasi dini terhadap penurunan kapasitas dan kerusakan (peringatan dini) sebelum kerusakan yang lebih parah terjadi, yang akan memerlukan rehabilitasi yang mahal. SHMS didefinisikan sebagai penggunaan ‘in-situ’ dari sensor tanpa merusak dan analisis struktural, termasuk penilaian respons struktural, untuk mendeteksi perubahan yang mengindikasikan potensi kerusakan atau penurunan kinerja struktural.
SHMS (Sistem Pemantauan Kesehatan Struktural) adalah bidang dalam teknik sipil yang berfokus pada identifikasi kerusakan pada infrastruktur seperti jembatan, jalan, terowongan, bangunan, dan struktur lainnya. Penerapan SHMS, misalnya pada jembatan, bermanfaat untuk memantau geometri, material, dan konstruksi. Ini membantu dalam mengelola risiko selama konstruksi, memvalidasi perhitungan desain, dan mendokumentasikan karakteristik struktural dalam bentuk model 3D.
Tujuan Utama SHMS
– Memantau kondisi struktur
– Menilai kinerja struktur
– Mendeteksi kerusakan atau penurunan pada struktur
– Memverifikasi atau memperbarui kode, regulasi, atau standar yang digunakan selama fase desain
– Menyediakan data pendukung untuk inspeksi dan pemeliharaan jembatan, seperti tegangan, regangan, defleksi, suhu, dan sifat-sifat yang bergantung pada waktu seperti kerapuhan dan penyusutan dalam struktur
Sistem SHMS pada jembatan mencakup integrasi beberapa komponen pendukung seperti Unit Sensor, Unit Akuisisi Data, Unit Pemrosesan Data, Unit Integrasi Sistem, dan Ruang Pemantauan.
Data ini juga dapat digunakan untuk memverifikasi asumsi yang dibuat selama fase desain, memungkinkan peningkatan desain jembatan di masa depan. Ini membantu menilai kondisi keseluruhan berbagai jembatan dan menyediakan data untuk sistem manajemen infrastruktur guna membantu dalam pengambilan keputusan.
Dengan tersedianya teknologi SHMS, tantangan berikutnya adalah merancang SHMS yang memenuhi kebutuhan spesifik dengan jumlah dan spesifikasi sensor yang tepat, sehingga kondisi jembatan/infrastruktur dapat dipantau secara terus menerus dan hemat biaya dari lokasi yang jauh.
Prosedur Pemantauan Kesehatan Struktural Jembatan Pemantauan kesehatan struktural memainkan peran penting dalam memberikan informasi tentang kerusakan dan kondisi saat ini dari jembatan, yang melibatkan pemeriksaan dan penilaian kondisi jembatan untuk memastikan bahwa jembatan tersebut aman dan berfungsi dengan baik.
Pasang Sensor: Sensor khusus dipasang pada berbagai bagian jembatan untuk mengumpulkan data tentang getaran, tegangan, dan regangan.
Kumpulkan Data: Sensor-sensor ini terus-menerus mengumpulkan informasi tentang kinerja jembatan dan apakah ada tanda-tanda kerusakan atau keausan.
Analisis Informasi: Data yang dikumpulkan dianalisis untuk memahami kondisi jembatan dan mendeteksi masalah potensial.
Identifikasi Masalah: Jika data menunjukkan pola yang tidak biasa atau tanda-tanda kerusakan, ini membantu untuk mengidentifikasi di mana dan apa masalahnya.
Ambil Tindakan: Berdasarkan analisis, pemeliharaan atau perbaikan dapat direncanakan untuk memperbaiki masalah dan menjaga keamanan jembatan.
Metode yang Digunakan dalam Pemantauan Kesehatan Struktural Jembatan Metode yang digunakan dalam pemantauan kesehatan struktural jembatan (SHM) melibatkan berbagai teknologi dan teknik yang bertujuan untuk menilai kondisi struktur jembatan seiring waktu. Berikut adalah beberapa metode utama:
Pemantauan Berbasis Getaran
Pemantauan berbasis getaran adalah salah satu metode paling awal dan paling banyak digunakan. Metode ini bergantung pada prinsip bahwa setiap perubahan dalam sifat fisik jembatan akan mempengaruhi karakteristik dinamisnya, seperti frekuensi alami dan bentuk mode. Akselerometer umumnya digunakan untuk mengukur respons jembatan terhadap getaran, menangkap akselerasi vertikal dan horizontal. Dengan menganalisis data getaran, insinyur dapat mendeteksi dan menentukan lokasi cacat struktural, karena perubahan pada parameter modal menunjukkan potensi masalah pada integritas jembatan.
Pemantauan Berbasis Regangan
Pemantauan berbasis regangan berfokus pada perubahan lokal dalam komponen jembatan. Sensor serat optik dan pengukur regangan biasanya digunakan untuk memantau tegangan dan deformasi di lokasi-lokasi kritis dalam struktur. Metode ini sangat efektif untuk mengidentifikasi kerusakan lokal, seperti yang disebabkan oleh beban berlebih atau peristiwa abnormal lainnya, memungkinkan intervensi pemeliharaan tepat waktu.
Metode Berbasis Data
– Pembelajaran Mesin: Teknik seperti jaringan saraf buatan digunakan untuk menganalisis data yang dikumpulkan, memungkinkan deteksi pola kerusakan dan memprediksi perilaku struktural di masa depan.
– Analisis Statistik: Metode berbasis data menggunakan model statistik untuk menginterpretasikan sejumlah besar data yang dikumpulkan dari berbagai sensor, meningkatkan pengambilan keputusan terkait pemeliharaan dan perbaikan.
Penginderaan Jarak Jauh dan IoT
Jaringan sensor nirkabel dan sistem pemantauan jarak jauh memungkinkan pengamatan kondisi jembatan secara terus-menerus tanpa perlu inspeksi fisik. Pendekatan ini meningkatkan keamanan dan mengurangi biaya pemeliharaan dengan memberikan peringatan tepat waktu tentang kesehatan struktural, yang dapat diakses dari mana saja.
Implementasi Pemantauan Kesehatan Struktural Jembatan di Indonesia
Indonesia telah menerapkan SHMS pada Jembatan Suramadu, yang menghubungkan bagian timur Pulau Jawa dengan Pulau Madura. Jembatan ini terdiri dari tiga bagian: jalur pendekatan (PCI girder), jembatan pendekatan (girder kotak beton pratekan – cor di tempat), dan jembatan utama (kabel stayed). SHMS diterapkan hanya pada Jembatan Utama dan sebagian dari Jembatan Pendekatan.
Untuk Jembatan Suramadu, parameter yang diukur termasuk getaran untuk memahami pola osilasi jembatan, deformasi untuk menilai defleksi jembatan, regangan untuk mengukur tegangan pada komponen kunci jembatan, dan tegangan kabel.
Untuk mengukur getaran, akselerometer dipasang pada jembatan. Pengukur regangan digunakan pada girder baja dan beton untuk mengukur regangan. Teknologi GPS digunakan untuk memantau deformasi dan perpindahan, serta untuk sinkronisasi waktu (time stamping). Sensor elektromagnetik digunakan untuk mengukur tegangan kabel.