BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Metode Dissipasi Energi Damper
2.7.4 Metallic Yielding damper
Perangkat ini didasarkan pada kemampuan baja ringan atau logam lainnya untuk mempertahankan beban siklik, dimana perilaku tersebut menghasilkan kurva histeresis yang stabil. Kurva tersebut menunjukkan kemampuan perangkat tersebut untuk meredam energi yang masuk kedalam struktur. Pelelehan bahan yield damper dapat berupa pelelehan oleh momen lentur, pelelehan oleh momen puntir, ataupun berupa tekuk dari batangan baja. Damper ini biasanya dipasang diantara tingkatan lantai untuk mengurangi perbedaaan pergeseran lantai ( storey drift), umumnya dipasang bergabung dengan bracing. Hysterestic-yielding damper, memiliki karateristik yang berbeda dengan jenis damper sebelumnya. Damper jenis ini mendissipasi energi dengan membentuk hysteristic loop dari perubahan kekakuan damper, yaitu dari keadaan elastic menjadi plastis (yielding). Pelelehan damper ada yang berupa pelelehan lentur , geser atau secara axial (tekuk). Bahan yang sering digunakan adalah baja lunak dan timah.
Peredam baja adalah salah satu mekanisme yang paling populer dan banyak peredam baja dengan skema yang berbeda telah diusulkan dan diaplikasikan. Gambar. 1 menunjukkan pilihan yang paling popular untuk saat ini.
Gambar 2.11 Tipe dari metallic dampers: (a) ADAS; (b) TADAS; (c) honeycomb damper; (d) slit damper; (e) shear panel damper; (f) bucklingrestrained brace.
Sumber: Amadeo Benavent-Climent (2009)
Seperti yang kita kenal bentuk jam pasir ini disebut peredam ADAS dan variasi lainnya yang berbentuk segitiga disebut peredam TADAS, peredam ini digunakan untuk pelat logam dengan deformasi lentur seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11 (a) dan (b) . Pada peredam honeycomb atau celah peredam, masing-masing ditunjukkan pada Gambar 2.11 (c) dan (d). Sebuah pelat baja dengan sejumlah bukaan dikenakan di perangkat deformasi geser maka energi akan hilang melalui lentur/geser dari pelat bukaan baja tersebut. Perangkat lain memanfaatkan disipasi energi melalui deformasi geser plastis panel logam dilas untuk penutupan rangka baja yang memberikan dukungan sepanjang batas seperti ditunjukkan pada Gambar 2.11 (e). Selain itu peredam logam yang juga banyak digunakan adalah baja yang sering disebut Buckling Brace Restrained ( BRB ). BRB dipasang
diagonal dalam kerangka struktural sebagai penahan konvensional atau penjepit – jenis peredam seismik, seperti ditunjukkan pada gambar 2.11 (f).
Dalam pembahasan ini peredam yang akan dibahas adalah hysteretic damper. Contoh hysteretic damper seperti di jelaskan sebelumnya adalah: pelat baja ditambahkan redaman dan kekakuan perangkat disebut sebagai ADAS
damper , variasi berbentuk segitiga perangkat ADAS ini disebut TADAS damper, dan panel geser. Untuk meningkatkan disipasi energi dari hysteretic damper
bahkan dalam getaran lebih kecil dan juga untuk memastikan perencanaan disipasi energi pada kekuatan yang ditentukan dalam desain , upaya yang dilakukan adalah dengan menggunakan bahan peredam yang berkualitas tinggi dan baja berkadar rendah
Untuk menjamin tidak terjadi keruntuhan sewaktu gempa besar, maka struktur harus cukup daktail, hal ini dapat dilakukan dengan pembentukan sendi plastis yang cukup daktail pada lokasi-lokasi tertentu, lokasi pembentukan sendi-sendi plastis biasanya dipilih pada tumpuan balok, bila pembentukan sendi-sendi plastis terjadi di kolom maka akan terjadi soft-story dengan daktilitas struktur yag kecil , perencanaan yang demikian dikenal dengan perencanaan kolom kuat dan balok lemah. Pembentukan sendi plastis pada struktur akan menimbulkan kerusakan-kerusakan, bila kerusakan masih dalam batas tertentu masih dapat diperbaiki, tapi teknik perbaikan biasanya cukup sulit, memerlukan waktu dan biaya yang cukup besar.
Dengan memilih pembentukan sendi plastis pada bagian struktur yang mudah diganti atau memakai struktur tambahan yang direncanakan untuk terjadi kerusakan bila terjadi gempa besar, maka pada struktur utama tidak akan terjadi
kerusakan. Konsep perencanaan yang demikian disebut dengan konsep structural fuse.
Untuk struktur yang dipasang metallic damper, damper direncanakan sebagi sumbu dari struktur, bila terjadi gempa besar damper akan rusak dengan deformasi plastis yang besar, struktur utama tetap elastis, walaupun keadaan struktur pasca gempa besar akan terjadi off-center atau sideway yang tetap karena deformasi plastis terjadi pada damper, dengan melepaskan damper yang rusak sewaktu penggantian damper baru, bangunan akan kembali kekeadaan awal.
2.7.4.1 ADAS (Added Damping And Stiffness)
ADAS sering disebut metallic yielding damper karena terdiri dari kumpulan pelat baja yang didesain untuk dipasang pada rangka bangunan.
Passived seismic devices bekerja setelah energi gempa masuk ke struktur, pada umumnya reaksi seismic devices semakin besar bila respon struktur atau energi yang masuk semakin besar. Passived seismic devices sesuai yang bersifat mendissipasi energi disebut damper.
Damper merupakan alat tambahan yang dipasang distruktur untuk menambah redaman (damping) dari suatu struktur. Dengan alat ini simpangan pada struktur akan berkurang, demikian juga gaya dalam struktur akibat beban lateral, struktur dapat direncanakan secara elastis akibat gempa besar dengan biaya yang cukup ekonomis.
Ada beberapa damper yang dipasang pada struktur, adalah sistem seismic device yaitu dengan menggunakan alat yielding damper disebut juga hysterestic-yield damper yaitu bekerja dengan mendissipasi energi melalui pembentukan
sendi plastis atau pelelehan bahan damper. Yielding damper yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah damper pelat dengan kekakuan tri-linier, yaitu jenis damper
dengan dissipasi energi melalui pelelehan lenturan pelat. Pelelehan bahan yielding damper dalam tugas akhir ini berupa pelelehan oleh gaya lentur. Bahan yang sering digunakan adalah baja lunak . Damper jenis ini merubah kekakuan dari keadaan elastis menjadikeadaan plastis (yielding). Pelelehan damper yang terjadi berupa pelelehan lentur.
Damper jenis ini memerlukan simpangan yang besar untuk meleleh, makin besar simpangan pasca pelelehan makin besar damping yang timbul. Persamaan getaran untuk bangunan SDOF untuk damper jenis ini adalah :
mü + cú + k(u) u = -m üg (3.1) dimana :
m = massa bangunan
c = konstanta damping strukturk
(u) = kekakuan sebagai fungsi dari displacement
ü = percepatan massa
ú = kecepatan massa
u = simpangan massa
üg = percepatan gerakan tanah dasar.
Fungsi kekakuan k(u) merupakan kekakuan dari bangunan dan damper, biasanya disederhanakan dengan model bilinier.
Gambar 2.12. Hysterestic loop yield damper
Gambar 2.13 Metallic Damper
Gambar 2.15. Sambungan ADAS pada balok dan bracing
Beberapa keuntungan dari pendissipasian energi selama melelehnya ADAS, yaitu:
1. Pendisipasian energy gempa terkonsentrasi pada lokasi yang direncanakan.
2. Kebutuhan pendissipasian energy pada batang lain dapat direduksi dengan besar.
3. Karena perangkat ADAS ini merupakan perangkat struktur yang
berfungsi dalam menahan beban lateral saja, lelehnya elemen ini tidak akan berpengaruh kepada kapasitas layan beban gravitasi dari struktur. Perangkat ADAS dapat dengan mudah diganti setelah gempa jika dibutuhkan. ADAS telah diuji bahwa ADAS merupakan alat pendisipasi energi yang sangat baik, hal ini dapat dilihat dari kurva hysteresis yang stabil.
Bila gaya yang bekerja pada damper adalah gaya siklik atau gempa, hubungan gaya dan simpangan akan berbentuk loop jajaran genjang yang disebut juga dengan hysteristic loop. Luas hysteristic loop merupakan energi yang didissipasi oleh damper.