Indikator Kesehatan Struktur

Untuk kebutuhan pemantauan kondisi struktur teknik, seperti jembatan, banyak indikator telah diajukan. Yang sangat populer adalah frekuensi (natural frequency ) dan bentuk dasar getaran (mode shape).

Kami ingin mengajukan sebuah indikator baru yang diperoleh dari pemahaman kita mengenai mekanika bahan.

Mekanika bahan telah dipelajari selama dua ratus tahun. Banyak teori telah dibuat dan diuji. Secara singkat, teori-teori tersebut mengatur hubungan antara beban yang diterapkan dan deformasi struktur.

Dalam prakteknya, insinyur menggunakan teori-teori mekanika untuk menghitung tegangan ataupun deformasi bahan. Menurut kami, teori-teori tersebut dapat juga digunakan untuk kebutuhan pemantauan kondisi struktur. Contohnya sebagai berikut.

Untuk struktur berbentuk batang yang mengalami beban yang kecil, deformasi bisa dihitung dengan persamaan Euler-Bernoulli berikut ini.

Arti variabel-variabel dalam persamaan ini adalah: E adalah modulus elastisitas bahan, I adalah momen inersia penampang, \rho adalah kerapatan material, w adalah perpindahan struktur dalam arah lateral, t adalah waktu, dan q(x) adalah beban luar yang terdistribusi.

Kita bisa menggunakan persamaan ini untuk kebutuhan pemantauan kondisi struktur.

Persamaan kesetimbangan di atas mengatakan bahwa pola gerak struktur w, geometri penampang I, dan sifat bahan E memiliki titik keseimbangan yang unik. Pada titik kesetimbangan tersebut, persamaan berikut selalu berharga nol.

Ketika semua hal dalam kondisi baik, tidak terjadi perubahan geometri penampang, tidak terjadi perubahan modulus elastisitas, nilai indikator Damage Index adalah nol. Deviasi dari nilai di atas diharapkan terjadi ketika struktur mengalami perubahan baik dalam modulus elastisitas ataupun bentuk penampang. Hal ini menandakan terjadinya perubahan pada struktur. Indikator ini adalah proposal kami untuk memantau integritas struktur.