Falling Weight Deflectometer (FWD) Alat Untuk Mengukur Lendutan Permukaan Jalan

Falling Weight Deflectometer (FWD) telah digunakan sejak lama untuk penilaian kualitas dan untuk input dalam desain perkerasan. Alat uji lapangan yang masuk dalam kategori Non-Destructive Test (NDT) ini umumnya digunakan dalam pengujian perkerasan jalan dan telah lama digunakan di berbagai negara. Alat ini diperkenalkan pertama kali di Perancis lebih dari 30 tahun yang lalu untuk mengevaluasi struktur perkerasan jalan.

Perencana jalan menggunakan Falling Weight Deflectometer (FWD) untuk melakukan evaluasi pada daya dukung, umur manfaat, dan desain overlay yang dapat diterapkan pada desain jalan dengan menggunakan metoda Back Calculation. Disebutkan dalam Manual Perencanaan tebal lapis tambah perkerasan lentur dengan metoda lendutan Pd T-05-2005-B yang diterbitkan Direktorat Jenderal Bina Marga Kementerian Pekerjaan Umum, penilaian kekuatan struktur perkerasan didasarkan atas lendutan yang dihasilkan dari pengujian lendutan langsung dengan menggunakan alat Falling Weight Deflectometer (FWD) dan lendutan balik dengan menggunakan alat Benkelman Beam (BB). Secara umum, metoda lendutan tersebut masih mengacu pada Metode AASHTO 1993 dengan sedikit modifikasi.

Uji FWD dilakukan dengan membiarkan suatu massa jatuh dari ketinggian yang telah ditentukan pada permukaan perkerasan. Selanjutnya, permukaan defleksi atau cekungan defleksi diukur dengan menggunakan transduser kecepatan (geophone) atau sensor defleksi (deflector).

Komponen FWD

Trailer Alat FWD

Pada Gambar 1, trailer alat FWD ini terdiri dari beberapa komponen pelengkap seperti unit hidrolik, beban pelat, deflektor, batang pengukur dan kotak penghubung. Untuk memastikan perangkat uji tidak bergerak ketika dalam pengujian, trailer ini dilengkapi dengan penahan roda depan dan rem tangan.

Rangkaian Alat FWD

Pada Gambar 2, dapat dilihat Deflektor terhubung dengan perangkat prosesor (processor) dan komputer yang disimpan dalam kendaraan penarik

Direktorat Jenderal Bina Marga, Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan sendiri telah mengembangkan alat uji FWD yang dinamai APKJ - 2010, yaitu singkatan dari alat Pengukur Kekuatan Jalan 2010. Prinsip-prinsip dasar komponen utama dan sistem kerja dari APKJ 2010, mengacu kepada standard referensi AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) dan ASTM (American Standard Testing and Material). Hasil perhitungan modulus permukaan perkerasan beraspal yang didapat dari pengujian FWD dan APKJ Pusjatan telah dikalibrasi dan tidak berbeda secara signifikan. Alat APKJ buatan Pusjatan menjadi salah satu alternatif pengujian lendutan untuk pengganti FWD buatan luar negeri. Harga produk APKJ Pusjatan lebih murah dibandingkan dengan FWD buatan luar negeri.

Prinsip Desain dengan Metoda Lendutan

Falling Weight Deflectometer (FWD) adalah alat yang sederhana namun efektif untuk menentukan sifat struktural perkerasan untuk jalan dan landasan pacu. Karakteristik tingkat kekuatan (hingga 60 kN) dan waktu pemuatan/loading time (sekitar 30ms) dinilai dapat mewakili karakteristik beban lalu lintas. Lendutan perkerasan dan nilai deflection bowl ditentukan oleh geophone (transduser kecepatan) di tengah area yang dimuat dan pada jarak tertentu dari pusat. Tingkat defleksi tidak terpengaruh secara negatif oleh konfigurasi pemuatan, sistem perekaman, ataupun oleh pengaruh yang mungkin didapat dari titik referensi yang tidak stabil seperti ditemui beberapa sistem alat uji lainnya.

Prinsip desain dengan metoda lendutan dijelaskan dalam Manual Perencanaan tebal lapis tambah perkerasan lentur dengan Metoda Lendutan Pd T-05-2005-B. Langkah pertama dalam evaluasi adalah melakukan analisis pemilihan jenis penanganan yang didasarkan pada tiga nilai pemicu, yaitu: Pemicu Lendutan, Pemicu IRI, dan Pemicu Kondisi. Langkah selanjutnya adalah perhitungan tebal lapis tambah (overlay) melalui pendekatan desain mekanistik dengan cara Metoda Grafis dan Prosedur Mekanistik Umum (GMP).

Lendutan yang digunakan pada perhitungan adalah lendutan pada pusat beban. Nilai lendutan ini harus dikoreksi dengan faktor muka air tanah (faktor musim) dan koreksi temperatur serta faktor koreksi beban uji (bila beban uji tidak tepat sebesar 4,08 ton). Pengujian lendutan secara detail mengacu pada Petunjuk Pengujian Lendutan Perkerasan Lentur Dengan Alat Falling Weight Deflectometer (FWD).

Untuk pengujian pada perkerasan lentur, digunakan 7 buah geophone dengan konfigurasi 0 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm, 600 mm, 900 mm, dan 1500 mm seperti ditunjukkan pada skematik di Gambar 4. Sedangkan, untuk pengujian pada perkerasan kaku juga bisa digunakan 7 sensor dengan konfigurasi -300 mm, 0, 300 mm, 450 mm, 600 mm, 900 mm, dan 1500 mm.

Konfigurasi Geophone untuk Pengujian Perkerasan Lentur

Konfigurasi Geophone untuk Pengujian Perkerasan Kaku

Akan tetapi, hasil perhitungan yang diperoleh berdasarkan manual dengan metoda Bina Marga memiliki sedikit perbedaan dengan hasil perhitungan berdasarkan Metoda AAHSTO 1993. Sebuah jurnal melaporkan bahwa perbandingan kedua metode menunjukkan bahwa tebal lapis tambah (overlay) perhitungan Bina Marga 2013 lebih tipis dibandingkan dengan perhitungan dengan metoda AASHTO 1993 untuk asumsi pemodelan yang sama. Hal ini dikarenakan metode Bina Marga 2013 menggunakan cara analitis dengan bantuan software program, sehingga analisa tegangan regangan sebagai respon struktural perkerasan dapat diketahui lebih teliti dan mewakili kondisi yang sebenarnya dilapangan, dibandingkan cara analitis-empiris yang digunakan pada metode AASHTO 1993 (Aji et al. 2015).