DAFTAR PUSTAKA
Rais,S et al,(2013),Study and Modelling of Dynamic Behaviour of Structures with Energy Dissipation Devices Type ADAS,2nd Turkish Conference on Earthquake Engineering and Seismology-TDMSK-2013.
Teruna, D.R., (2005), “Analisis Respon Bangunan dengan Base Isolator Akibat Gaya Gempa”, Jurnal system Teknik Industri Volume 6 No. 4, Oktober.
Aiken, I.D.,Nims,DK.,Whittaker,AS.,Kelly,JM,(1993), Testing of Passive Energy Dissipation Systems.Earthquake Spectra,Vol9(3),pp.xx
Utomo,Junaedi ,(2013), Proteksi Seismik Dengan Metallic Steel Damper Untuk Bangunan Tingkat Rendah Sampai Sedang, Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 Universitas Sebelas Maret
Xia, C. and Hanson, R.D.,(1992), Infuence of ADAS element parameters on building
seismic response, Journal of Structural Engineering (ASCE), Vol.118(7),pp.1903 – 1918.
Teruna,D R et al,(2014),The Use of Steel Damper for Enhancing the Seismic
Performance of R/C Frame with Soft First Story,Journal of Civil Engineering Research 2014,4(3A):191-202.
Teruna, D.R et al,(2013), Improvement of Seismic Performance of Seven Story Steel
Building with Hysteretic Steel Dampers Under Severe Earthquake Excitation, The 6th Civil Engineering Conference in The Asia Region, Hotel Brobudur, Jakarta, Indonesia Teruna,D.R.,(2011), Kajian Numerikal Energi Dissipasi Sebagai Peredam Pasif
(SteelDamper) Melalui Mekanisme Lentur Inelastik, Journal Rekayasa Struktur dan Infrastruktur, Vol V No.3, Universitas Sumatra Utara.
Moreschi, Luis M., et al.,(2000),Seismic Design of Energy Dissipation Systems for Optimal Structural Performance.Dissertation, The Faculty of the Virginia PolytechnicInstitute and State University, Blacksburg, Virginia.
Teruna , D.R ,(2012), Seismic Responses Of Building Frames Equipped With Steel Yielding Damper Using Time Hystory Analyses, Seminar dan Pameran HASTAG 2012,”Pemahaman Perilaku Struktur dan Pondasi Terhadap Beban Dinamis”. M.C. Constantinu et al,(1998),Passive Energy Dissipation Systems for Structural Design and Retrofit,New York:MCEER.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 DESAIN KEKAKUAN
Pada penelitian ini stiffness ratio antara kekakuan brace-device dan kekakuan frame yang disimbolkan sebagai SR sesuai ketentuan ada nilai 2,3 dan 4.Oleh sebab itu diperlukan dimensi daripada kolom bangunan dan juga dimensi profil bracing yan digunakan untuk mendapatkan nilai SR yang akan dipakai
Model dari bangunan yang akan ditinjau dapat dilihat pada gambar dibawah sebagai berikut
Gambar 3.1 Perletakan damper pada struktur bangunan tampak atas (D)
Permodelan kekakuan sistem
Gambar 3.2 Permodelan struktur bangunan tampak depan Keterangan :
Gambar 3.3 Permodelan struktur bangunan tampak samping Keterangan :
3.1.1 KEKAKUAN FRAME
Pada bangunan simetris dimana kolom dijepit pada kedua ujungna seperti gambar dibawah maka kekakuan lateral untuk frame tersebut adalah
= ℎ � (3.1)
Untuk model bangunan yang akan ditinjau pada gambar 3.2 dimana setiap lantai memiliki ketinggian sebesar h= 4 m maka kekakuan lateral frame adalah
= = , � /
Dimana nilai modulus elastisitas bahan adalah E = 200.000 Mpa atau 2 X kN/m , maka persamaan diatas dapat diubah menjadi
Kf = ( 0,75 x x I) kN/m
3.1.2 KEKAKUAN BRACING
Gambar 3.4 Model sistem dengan bracing
Bracing didesain berbentuk lingkaran dengan diameter sebesar 0,040 m untuk semua lantai. Maka dapat kita hitung luas penampangnya adalah
= �
= , , = 0,00126
Lalu untuk panjang bracing dapat ditentukan dengan cara = √ + , = 4,717 m
Maka kekakuan untuk 1 buah bracing penyokong damper adalah
= � (3.2)
Dimana :
Kb = Kekakuan lateral 1 buah bracing E = Modulus elastisitas bahan
L = Panjang bracing
� = Sudut antara bracing dengan lantai
Dengan bracing menggunakan profil baja maka modulus elastisitasnya E = 2x � / Sudut � = tan
, = 58°
Sehingga kekakuan total bracing(2 buah bracing) adalah
Kb = 2 x 8
3.1.3 KEKAKUAN FRAME HOLLOW
Kekakuan lateral sistem dengan penggunaan bracing seperti yang terlihat pada gambar 3.2 dapat dihitung dengan menggunakan metode elemen hingga dengan menggabungkan elemen plane frame dengan elemen truss.
Kekakuan lokal elemen plane frame adalah
Gambar 3.5 DOF elemen plane frame a
Maka kekakuan elemen a ke arah sumbu lateral yaitu sumbu 4 adalah 12EI /
Rumus Kekakuan frame
= ℎ
3.2 DIMENSI BALOK DAN KOLOM
Dimensi balok
Tabel 3.1 Section Properties dari propil I
Dimensi Kolom
Tabel 3.2 Section Properties dari propil Hollow
Ditinjau per lantai Lantai 1
Section Dimensi balok Dimensi kolom eksterior Dimensi kolom interior Kekakuan frame A IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m B IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m C IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m D IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m
Lantai 2
Section Dimensi balok Dimensi kolom eksterior Dimensi kolom interior Kekakuan frame A IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m B IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m C IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m D IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m
Lantai 3
Lantai 4
Section Dimensi balok Dimensi kolom eksterior Dimensi kolom interior Kekakuan frame A IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m B IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m C IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m D IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m
Lantai 5
Section Dimensi balok Dimensi kolom eksterior Dimensi kolom interior Kekakuan frame (Kf) A IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m B IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m C IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 116033,3 kN/m D IWF 400x200x8x13 Hollow 219 x 219 mm Hollow 323,8 x 323,8 mm 40157,38 kN/m
Tabel 3.3 data dimensi balok, kolom dan kekakuan frame
3.3 DIMENSI PROPIL
Untuk menentukan stiffness ratio (SR) yang didefinisikan sebagai rasio dari kekakuan elemen horizontal damper dengan kekakuan elemen tanpa damper. Secara matematis dirumuskan:
SR= �
� (3.4)
Dimana : Kbd = kekakuan elemen gabungan devices bracing Kf = kekakuan sistem frame
Menurut Xia dan Hanson dalam D.R Teruna,dkk (2014) nilai SR yang baik tidak berada di bawah 2 meskipun parameter ini kurang efektif dalam mengontrol rasio maksimum daktilitas dari device.Jadi, syarat dari SR adalah lebih besar dari 2
C 3 116033,3 kN/m 348100,024 kN/m
Tabel 3.4 data nilai SR,KF DAN Kbd
3.4 METODE ANALISA TIME HISTORY
Dalam proses penulisan tugas akhir ini menggunakan analisa time history metode direct integration yang dibuat dalam program SAP 2000 versi 14. Sesuai dengan persamaan umum
dinamika struktur yaitu . ̈ + . ̈ + �. = dimana nilai u adalah perpindahan ( simpangan ) maka hubungan antara perpindahan terhadap fungsi waktu adalah persamaan
diferensial ordo dua. Pada analisa respons struktur terhadap gempa terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu percepatan tanah, kekakuan struktur dan fasilitas damping. Secara terperinci ketiga faktor tersebut ditampilkan dalam bentuk representasi terhadap hasil simpangan, reaksi dan gaya gempa. Analisa time history memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan metode respon spektra yaitu :
a. Analisa yang dilakukan lebih mendekati kenyataan pergerakan struktur nyata di lapangan akibat respon dari gaya gempa
b. Metode analisa direct integration merupakan analisa non linear yang persamaan gerakannya secara penuh terintegrasi sebagai respn struktur
d. Analisa dapat berupa variasi interval waktu yang beragam untuk keperluan perhitungan Dalam penulisan tugas akhir ini digunakan analisa time history direct intergration metode
Newmark. Parameter kestabilan dalam metode ini adalah nilai = ⁄ dimana dalam keadaan percepatan rata – rata konstan. Metode Newmark menjadi lebih tidak stabil ketika 2 ≥ ≥ ⁄ . Ketika = ⁄ , formula menjadi lebih stabil dengan kondisi tertentu tetapi tidak stabil saat
⁄ > √ ⁄ �,dimana dt adalah nilai time step dan T adalah periode terpendek yang diterima oleh struktur. Fungsi waktu terhadap percepatan menjadi kondisi utama untuk analisa time history. Dalam menggunakan time history, terlebih dahulu harus menentukan data gempa yang harus dieksitasi oleh struktur, misalnya El Centro, Imperial Valley, Kobe, Lomaprieta yang dimuat dalam bentuk matched acceleration. Dengan bantuan program Seismosoft yaitu seismomatch, maka akan dibentuk kurva percepatan yang telah disesuaikan ( match ) lalu dilanjutkan dengan analisa program seismospect untuk melihat spektrum dan ditentukan nilai rata-rata ( mean) dari data gempa. Setelah itu, target dari spektrum ini diintegrasikan dalam program seismosoft lainnya yaitu seismoartif dengan tujuan membentuk gempa artifisial. Metode ini berlaku untuk ketiga model perbandingan pada penulisan tugas akhir ini dengan kondisi variabel kekakuan yang sama
3.4 METODE RAYLEIGH – RITZ
Metode ini adalah sebuah teknik yang paling umum untuk mengurangi jumlah DOFs dan untuk memperkiraan frekuensi alami rendah dan mode. Metode Rayleigh-ritz ini disarankan oleh W. Ritz pada tahun 1909. Awalnya dikembangkan untuk sistem pendistribusian massa dan elastisitas
Dimana :
- adalah koefisien redaman proposional massa; dan - adalah koefisien redaman kekakuan-proporsional.
Hubungan antara modal persamaan dan kondisi orthogonal memungkinkan persamaan Dapat ditulis sebagai berikut
di mana:
ξ n adalah rasio kritis-redaman; dan
ω n adalah frekuensi alami (ω n = 2 π f n).
Di sini, dapat dilihat bahwa rasio kritis-redaman bervariasi dengan frekuensi alami. Nilai-nilai η dan δ biasanya ditentukan, menurut hasil nilai rekayasa, sehingga rasio kritis-redaman diberikan di dua frekuensi yang diketahui. Sebagai contoh, 5% redaman (ξ = 0,05) pada frekuensi alami pertama dari struktur (ω i = ω 1), dan pada ω j = 188,5 (30 Hz). Menurut persamaan di atas, rasio kritis-redaman akan lebih kecil antara dua frekuensi ini, dan yang lebih besar di luar.
Dengan menggunakan SAP2000 memungkinkan pengguna untuk menentukan baik koefisien η dan delta langsung, atau dalam hal rasio kritis-redaman baik di dua frekuensi yang berbeda, f (Hz), atau dua periode yang berbeda, T (detik).
Ketika redaman untuk kedua frekuensi diatur ke nilai yang sama, kondisi yang berhubungan dengan faktor proporsionalitas dapat disederhanakan sebagai berikut:
Maka didapatkan
dan
Gambar 3.5 variasi damping rasio dengan frekuensi 3.5 WAKTU GETAR STRUKTUR
Waktu getar alami struktur dapat dihitung dengan menggunakan metode analisis eigenvalue ( ∅ ) analisa dinamis getaran dinamis getaran bebas stuktur. Jumlah waktu getar alami struktur tergantung kepada derajat kebebasan sistem struktur dimana masing masing waktu getar alami struktur tersebut memberikan bentuk mode shape yang berbeda dan dalam analisa gaya gempa, bentuk perpindahan struktur ini perlu diperhitungkan salah satunya adalah dengan metode analisa superposisi modal
Persamaan gerakan dinamis dari bentuk shear building diatas adalah
[ ][ ̈] + [ ][ ̀] + [�][ ] = [ ]
Untuk mencari waktu getar alami struktur digunakan persamaan getaran bebas yaitu
[ ][ ̈] + [�][ ] =
Solusi persamaan () adalah u(t) = qn(t).∅
Dengan mensubstitusikan ke persamaan () didapatkan solusinya adalah dalam bentuk eigenvalue problem yaitu
[k - � ]∅ = 0
Dan solusi sederhana dari eigenvalue problem diatas adalah | k-� m | = 0
Dimana :
K = kekakuan struktur M= massa struktur
� = waktu getar alami struktur
3.6 PERHITUNGAN DAMPING EFEKTIF
Perhitungan nilai damping efektif oleh damper dapat dicari dengan menggunakan rumus
= , + ∑∑
Dimana : = damping efektif total struktur Wd = energi yang diserap oleh damper
Ws = energi regangan struktur 3.6.1 MENGHITUNG WD
Model bilinear elastoplastic
Gambar 3.7 Model bilinear elastoplastic
Energi dissipasi damper adalah luasan dari kurva hysteretik dari kinerja damper terhadap gaya yang terjadi dari permodelan diatas , didapatkan :
Wd = 4 x Vy ( ∆ − ∆
dan
Vy = Kd x ∆ Maka persamaan diatas menjadi
Wd = 4 x Kd x ∆ ∆ − ∆
3.6.2 MENGHITUNG STRAIN ENERGI STRUKTUR
Strain energi merupakan energi yang diserap oleh struktur saat struktur mengalami perpindahan. Strain energi merupakan luasan pada kurva gaya dan perpindahan sebagai berikut:
Gambar 3.8 Strain energi
Dari kurva diatas , didapatkan persamaan Ws:
Ws= ∆ Dimana : v = keff ∆
maka persamaan diatas menjadi
Ws = � ∆ Dan nilai keff dapat dihitung dengan persamaan :
Keff = � � ∆ +� ∆−∆
Kbd = kekakuan ekivalen bracing damper Kf = kekakuan total frame
Keq = kekakuan ekivalen sistem
∆ = perpindahan total
3.7 PERMODELAN KEKAKUAN
Permodelan kekakuan elemen truss
Permodelan kekakuan sistem
Kekauan global elemen truss
[ ]
=
[∅ � ∅ ∅ − ∅ − � ∅ ∅
� ∅ ∅ � ∅ � ∅ ∅ − � ∅
− ∅ − � ∅ ∅ ∅ � ∅ ∅
− � ∅ ∅ − � ∅ � ∅ ∅ � ∅
]
Untuk kekakuan ke arah X2 , maka ∆ , ∆ , ∆ =
KX2 = [
∅ � ∅ ∅ − ∅ − � ∅ ∅
� ∅ ∅ � ∅ � ∅ ∅ − � ∅
− ∅ − � ∅ ∅ ∅ � ∅ ∅
− � ∅ ∅ − � ∅ � ∅ ∅ � ∅
]
Untuk pemodelan di program sap
Maka KX2 = klink ∅
3.8 CONTOH PERHITUNGAN
3.8.1 PERHITUGAN MANUAL TANPA DAMPER
Untuk persamaan statis
[� + �−� −�� ] [ ] = [ ]
Kolom yang digunakan berukuran (30x30)
K kolom = � ℎ =
� �/�� 6
�� = 7590 kN/m
Karena ada 4 buah kolom , maka
Ktotal = 4 x k kolom = 4 x 7590 = 30360 kN/m K1=k2 karena dimensi sama
Maka
[− − ] [ ] = [− ]
Diinverskan
[ ]= [− ,
3.8.2 PERHITUNGAN DENGAN SAP 2000 TANPA DAMPER
Tabel hasil perhitungan dengan program SAP2000 ( sturktur tanpa menggunakan damper)
Tabel 3.5 perpidahan struktur dengan program SAP 2000 dengan damper
TABLE: Joint Displacements
Joint OutputCase CaseType U1
K link sb x = K link x ∅
Untuk persamaan statis
[� + �−� −�� ] [ ] = [ ]
Kolom yang digunakan berukuran (30x30) I = ℎ = 0,3x , = 675 x
K kolom = � ℎ =
� �/�� 6
�� = 7590 kN/m
Karena ada 4 buah kolom , maka
Ktotal = 4 x k kolom = 4 x 7590 = 30360 kN/m K1=k2 karena dimensi sama
Maka
[− − ] [ ] = [− ]
Diinverskan
[ ]= [− ,
3.8.4 PERHITUNGAN DENGAN SAP 2000 DENGAN DAMPER
Tabel hasil perhitungan SAP2000 ( Struktur dengan menggunakan damper)
Joint OutputCase CaseType U1
Text Text Text m
Tabel 3.6 Perpindahan struktur dengan program SAP 2000 dengan damper
3.9 FLOWCHART
flowchart
Mulai
Latar belakang
Perumusan masalah
Desain data: - Kekakuan frame - kekakuan damper
-data gempa yang digunakan
Permodelan di SAP 2000
Asumsi Damping efektif
Analisis perpindahan
Kontrol damping efektif ( FEMA 356 )
Selesai Sesuai
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 UMUM
Data – data gempa yang akan dipakai adalah gempa Loma Prieta . Data gempa ini sebelumnya harus disesuaikan dengan spectrum desain terlebih dhulu dengn menggunakan program seismomatch
Gempa original Loma Prieta sebelum matching
Gempa Loma prieta setelah matching
Gambar 4.3 Matched Loma prieta
4.2 Hasil Analisa
Jumlah damper yang digunakan : 20 Direncanakan bebab hidup bekerja 50% Gambar perletakan damper tampak atas
Gambar 4.4 Model bangunan yang ditinjau tampak atas (a) damper dipasang pada bagian tengah bangunan (b) damper dipasang pada kedua sisi luar bangunan (c) damper dipasang di sisi dalam bangunan
(A) (B) (C)
PERHITUNGAN DAMPING EFEKTIF SISTEM STRUKTUR A
Tabel 4.1 Perhitungan damping efektif sistem struktur a yang direncanakan dalam SAP 2000 adalah 0,324 Maka didapatkan damping efektif
= , + ∑∑
PERHITUNGAN DAMPING EFEKTIF SISTEM STRUKTUR B
Tabel 4.2 Perhitungan damping efektif sistem struktur b
yang direncanakan dalam SAP 2000 adalah 0,186 Maka didapatkan damping efektif
= , + ∑∑
PERHITUNGAN DAMPING EFEKTIF SISTEM STRUKTUR C
Tabel 4.3 Perhitungan damping efektif sistem struktur c
yang direncanakan dalam SAP 2000 adalah 0,177 Maka didapatkan damping efektif
= , + ∑∑
4.3 Hasil penelitian perbandingan dari ketiga model
Dari hasil ketiga model yang direncanakan maka didapatkan
Model A
Model B
Model C
Damping efektif
32,43 %
18,63 %
17,72%
Tabel 4.4 hasil perhitungan damping efektif dari ketiga model
4.4 Perbandingan perpindahan lantai atap
Model B
Model D
Grafik perbandingan
Keterangan : - garis merah adalah perpindahan maksimum - garis biru adalah perpindahan minimum 0
0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
(D) (C) (B) (A)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari hasil analisa perbandingan untuk tipe permodelan bangunan multistory dengan data gempa yang sama adalah
a. Dari ketiga model yang memiliki perbedaan dalam hal tipe elemen mempunyai karakteristik besaran perpindahan , interstory drift dan damping efektf yang berbeda
b. Didapatkan nilai damping efektif model a lebih besar dari model b dan c dikarenakan damper yang diletakkan ditengah bangunan struktur bekerja lebih besar
c. Damper yang diletakkan tengah bangunan strukutr lebih efektif jika terjadi gempa d. Perpindahan lantai atap model maksimum yang bekerja pada model a lebih kecil e. Damper sebagai seismic devices berperan penting dalam pendesainan konsep
bangunanan tahan gempa selain basic isolator 5.2 Saran penulisan
Saran dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berkut :
a. Perlunya studi lebih lanjut mengeani sambungan pada damper supaya dapat bekerja secara maksimal
b. Perlunya penelitian lebih mendalam mengenai perilaku damper dalam bangunan yang asimetris atau tidak beraturan
c. Peneletian lebih lanjut pengaruh damper untuk bangunan tingkat tinggi
d. Diharapkan konsep perencanaan tahan gempa menjadi hal yang penting supaya keselamatan penghuni dan kestabilan struktur tetap terjaga
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGENALAN JENIS-JENIS SEISMIC DEVICE
Gempa merupakan salah satu beban yang dapat menyebabkan kerusakan pada struktur apalagi jika gedung tersebut bertingkat tinggi. Kini muncul beberapa upaya untuk mengatasi kerusakan-kerusakan yang terjadi pada struktur akibat gempa dan sebagainya dengan memberikan cara memberikan alat tambahan ke struktur, untuk membatasi energi atau mendissipasi energi gempa yang masuk ke bangunan. Alat-alat tersebut dikenal dengan
Seismic Devices. Dengan menambah alat-alat tersebut, energi gempa yang masuk ke struktur
dapat direduksi dan dikontrol sehingga gaya-gaya dan simpangan struktur menjadi kecil, dengan demikian bangunan dapat direncanakan dalam keadaan elastis untuk kejadian gempa besar dengan biaya yang cukup ekonomis.
Hal ini diterapkan dikarenakan bertambahnya jumlah penduduk yang sangat pesat tidak sebanding dengan lahan untuk tinggal yang tersedia sehingga sangat diperlukannya gedung-gedung bertingkat tinggi
Seismic devices pada umumnya dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu : 1. Actived seismic device
2. Passived seismic device 3. Based Isolator device
Actived seismic device bekerja pada saat gempa terjadi dengan cara menerima data getaran
dari sensor yang dipasang disekeliling struktur, melalui komputer data tersebut digunakan untuk mengatur besarnya gaya gempa yang dibutuhkan untuk melawan gaya gempa yang terjadi sesuai dengan input gempa ke bangunan, namun actived seismic device memerlukan perawatan yang lumayan mahal
Passived seismic devices bekerja atau bereaksi setelah energi gempa masuk ke struktur, pada
menjadi 2 jenis, yaitu yang bersifat isolasi dan yang bersifat dissipasi energy. Jenis yang pertama disebut seismic Isolator dan yang kedua disebut Damper , salah satunya seperti
Metallic Yeilding Damper
Base isolator device terbuat dari bantalan karet , bantalan karet ini tergolong murah, dan bukan
merupakan alat berteknlogi tinggi.Bantalan yang digunakan untuk melindungi gempa bumi dibuat dari kombinasil empengan karet alam dan lempeng baja. Bantalan tersebut dipasang disetiap kolom yaitudiantara pondasi dan bangunan. Karet alam berfungsi untuk mengurangi getaran akibatgempa bumi sedangkan lempeng baja digunakan untuk menambah kekakuan bantalan karet sehingga penurunan bangunan saat bertumpu diatas bantalan karet tidak besar.
Seismic device yang umum digunakan adalah Passived seismic deviceshal ini dikarenakan
metode tersebut lebih praktis diterapkan dan biaya yang lebih murah jika dibandingkan dengan
Actived seismic device.Seimic device ini dibagi menjadi beberapa sesuai dengan cara
Gambar 2.1 Desain konvensional bangunan sturktur bangunan tahan gempa
(a) (b) (c)
Gambar 2.2 Sistem control pasif (a) base isolation (b) alat peredam energy (c) peredam getaran dinamis
2.2 FRICTION DAMPER
Friction damper sesuai dengan namanya adalah alat yang bekerja dengan cara gesekan
dimana pada saat gempa terjadi energi gempa dissipasi dengan cara gesekan antara 2 buah benda padat seperti gambar 2.3 .Alat ini tidak sensitif terhadap suhu dan memiliki performa yang bagus dalam penggunaannya
Gambar 2.3 Sumitomo friction damper
(sumber : Aiken et al., 1992.Passive Energy Dissipation Device for Seismic Applications. Hal : 14) Karakteristik friction damper dengan metallic yielding damper sama tetapi memiliki perbedaan masing masing dalam mendissipasi energy.Friction damper dikontrol dengan slip
load sedangkan metallic yielding damper dikontrol dengan yield load atau gaya leleh
Gambar 2.5 kurva histeriktik yang dihasilkan oleh model Bouc-Wen dalam pembebanan sinusoidal untuk nilai frekuensi dan amplitude deformasi yang berbeda (a) bracing kaku ( =
. , = . , = , = ),(b) bracing fleksibel ( = . , = . , = , = )
Gambar 2.6 kemungkinan kombinasi dari parameter desain friction damper pada tingkatan yang berbeda (a) Distribusi seragam dari gaya Slip dan Rasio, (b)kekauan yang konstan dari beragam gaya Slip, (c) variasi gaya Slip dan Rasio
(sumber : Moreschi, Luis M. 2000. Seismic Design of Energy Dissipation Systems for Optimal Sturctural Performance. Disertasi, Hal : 154 )
2.3 METALLIC YEILDING DAMPER
Alat ini bekerja atau bereaksi setelah energi gempa masuk ke struktur, pada umumnya reaksi seismic device semakin besar bila response struktur atau energi yang masuk semakin besar kemudian suatu elemen struktur akan mengalami kelelehan sehingga suatu struktur akan tetap aman ketika gempa atau guncangan keras terjadi
Added Damping and Stiffness (TADAS) lebih sesuai untuk bangunan yang telah ada maupun
bangunan yang baru akan dibangun
Gambar 2.7 Jenis-jenis Metallic Yeilding device untuk bangunan stuktur (a) ADAS device , (b) TADAS device
Karena pelat logam yang memikul tegangan lentur di sepanjang bentangnya tersebut menyebabkan ketika tegangan mencapai tegangan leleh maka deformasi inelastic akan terjadi di hampir seluruh volume alat tersebut .Selama peembebanan siklik diberikan logam tersebut akan mengalami mekanisme histeristik dan deformasi inelastic yang dapat menyerap sejumlah energy dari getaran pada pelat tersebut. Pemasangan damper ini dihubungkan dengan sebuah bracing maka ketika gempa atau guncangan kuat terjadi kekuatan struktur akan bertambah dan mengurangi deformasi yang akan terjadi sehingga struktur akan lebih kuat
2.3.1 Model Analitis Metallic Yeilding Damper
Hubungan antara gaya dan perpindahan pada metallic yielding damper dalam suatu siklus pembebanan sering disederhanakan menjadi model multi-linier seperti trilinier, bilinier,dll.Pada penelitian ini,digunakan model bilinier untuk menentukan karakteristik desain damper.Kombinasi kekakuan antara sebuah damper yang dihubungkan dengan 2 buah bracing disebut device-braces stiffness( Kbd ).Karena damper dan bracing dihubungkan secara seri maka dapat digunakan persamaan :
Perhitungan kombinasi kekakuan damper dapat di hubungkan dengan dua nuah bracing yang disebut device braces stiffness oleh karena itu dapat digunakan persamaan sebagai berikut
� =
Dimana , B/D adalah rasio dari kekakuan 2 buah bracing dan kekakuan damper
⁄ = ��
� (2)
Sehingga, kekakuan system struktur yang setara dengan frame tunggal dengan adanya damper sama dengan:
�� = �� + � (3)
Dimana : � = kekakuan frame
= ���
�� (4)
Konsep dari metallic yielding damper memerlukan desain deformasi kelelehan (∆ ) yang lebih rendah daripada deformasi kelelehan struktur ( ∆ ) sehingga tidak terjadi kerusakan pada system struktur karena damper dapat menyerap energy saat device mengalami kelelehan terlebih dahulu . Gaya leleh daripada elemen yang mengalami kelelehan , disimbolkan sebagai Vy , dapat dirumuskan sebagai berikut :
= � ∆ = �� ∆ (5)
Dimana: Δyd=deformasi dari damper Δy = deformasi device-braces
Dengan menstubtitusikan persamaan (1),(3),(4) ke persamaan (5) maka persamaan (5) dapat diganti dengan menggunakan parameter SR(stiffness Ratio) sebagai berikut :
= SR � ( +
2.3.2 Perhitungan Sistem Terhadap Damper
Respon yang datang dari struktur diasumsikan sebagai struktur visco-elastis damper yang di estimasi dengan menggunakan metode analisa modal getaran acak. Pendekatan ini menunjukkan analisa yang efisien dari indeks performa dan gradient informasi yang didapatkan dengan prosedur yang dioptimalisasikan.Metode superposisi modal ini tidak lagi valid dalam melakukan analisa non-linier pada sistem sehingga respon dan indeks performa dari sistem harus didapatkan dengan melakukan analisa riwayat waktu dengan variable yang acak dari data gempa yang terjadi termasuk data aktual maupun simulasi gempa
Persamaan gerak pada bangunan geser sedikit dimodifikasi untuk memasang setiap alat penahan gempa yang diinstalasi pada setiap lantai dan dapat dituliskandengan
(7)
Jika gaya Pd(t) digunakan untuk memasukkan elemen damper d pada sturktur yang dikateristik oleh model Bouc-Wen,maka dapat dituliskan menjadi
Sdasad dasdasds (8) (9)
Dimana : = Deformasi leleh dari pasangan damper dan bracing = Kekakuan dari lantai dimana damper terpasang
Dengan kombinasi persamaan (7) dan (8) terhadap persamaan gerak (9) maka persamaan greak yang lengkap dari sistem struktur dapat dituliskan sebagai berilkut
Dalam pendekatan ini,persamaan (10) harus dituliskan kembali dalam bentuk persamaan integrasi orde pertama dan dalam bentuk ini persamaan dari sistem dapat diselesaikan dengan beberapa metode yang akurat dan efisien
Untuk persamaan (10),perilaku dari sistem dinamis ini ditunjukkan dalam bentuk perpindahan, kecepatan dan vector variable hysteretic sebagai berikut :
( (11)
Persamaan differensial orde pertama dari persaamaan sistem adalah :
( (12)
Dengan menggunakan persamaan (10),bentuk dari diferensial orde pertama dari sistem dapat didefinisikan secara eksplisit sebagai berikut :
Untuk instalasi alat yang diberikan,maka kuantitas dari respon bisa didapatkan dengan kombinasi linier dalam kondisi sistem sebagai berikut :
(14)
Diman : T adalah matrix transformasi dari dimensi yang tepat
2.4 Viscoelastic damper
Viscoelastic device dapat dibagi atas 2 jenis yaitu :
1. Fluid Viscoelastic Device
Damper ini umumnya digunakan pada pesawat luar angkasa dan kemiliteran dimana damper bekerja dengan menggunakan cairan liat sebagai alat peredam getara ataupun guncangan .Alat ini didesain untuk mendisipasi energi melalui pemanasan liat tetapi hampir tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur yang terjadi pada saat gempa terjadi ataupun guncangan yang kuat oleh karena itu pemasangan didesain agar struktur tetap dalam kondisi elastis agar saat terjadi gempa maka perilaku struktur dapat disimpulkan berperilaku elastis linear pada saat mendesain struktur
Gambar 2.9 fluid viscoelastic devices aplikasi sistem sturktur penahan gempa
Pada aplikasi penggunaan fluid viscoelastic damper untuk sistem sttuktur penahan gempa digunakan metode trial and error .Penempatan dari damper dapat divariasikan dengan beberapa damper hingga mencapai damping ratio yang diinginkan.Cara lain untuk mengaplikasikan damper ini adalah dengan menentukan besaran reduksi terhadap respon struktur
Gambar 2.10 Model pergeseran struktur dengan viscoelastic damper
2. Solid Viscoelastic Device
Alat ini bergantung pada mekanisme deformasi akibat gaya geser dari material polimetrik untuk mendissipasi energi gempayang masuk kedalam stuktur pada saat gempa atau guncangan besar terjadi.Pemasangan alat ini berfungsi untuk memperkuat struktur secara keseluruhan disamping menambah kemampuan redaman atau damping ratio struktur
Perbedaan Solid viscoelastic device dan fluid viscoelastic device terdapat pada segi material yang digunakan untuk mendissipasi energi namun terdapat kesamaan pada karakteristik respon siklik terhadap beban yang bekerja.Respon daripada gaya perpindahan sangat bergantung pada gaya perpindahan sangat bergantung pada kecepatan relative diujung-ujung dari alat tersebut,frekuensi,amplitudo dan kondisi temperature yang bekerja mencakup meningkatnya temperature pada material viscoelastik yang disebabkan oleh beban siklik.Namun,dalam mendesain viscoelastic ini sangatlah umum jika diasumsikan perubahan temperatur yang terjadi sangatlah kecil dan alat ini memikul tingkat gaya regangan menengah sehingga karakteristik daripada gaya dan perpindahan pada alat ini ditunjukkan dengan model persamaan linier.
Gambar 2.11 Solid viscoelastic device untuk struktur penahan gempa
(sumber : Moreschi, Luis M. 2000. Seismic Design of Energy Dissipation Systems for Optimal Sturctural Performance. Disertasi, Hal : 104).
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang
Gempa merupakan salah satu beban yang dapat menyebabkan kerusakan pada struktur apalagi jika gedung tersebut bertingkat tinggi. Kini muncul beberapa upaya untuk mengatasi kerusakan-kerusakan yang terjadi pada struktur akibat gempa dan sebagainya dengan memberikan cara memberikan alat tambahan ke struktur, untuk membatasi energi atau mendissipasi energi gempa yang masuk ke bangunan. Alat-alat tersebut dikenal dengan
Seismic Devices. Dengan menambah alat-alat tersebut, energi gempa yang masuk ke struktur
dapat direduksi dan dikontrol sehingga gaya-gaya dan simpangan struktur menjadi kecil, dengan demikian bangunan dapat direncanakan dalam keadaan elastis untuk kejadian gempa besar dengan biaya yang cukup ekonomis.
Hal ini diterapkan dikarenakan bertambahnya jumlah penduduk yang sangat pesat tidak sebanding dengan lahan untuk tinggal yang tersedia sehingga sangat diperlukannya gedung-gedung bertingkat tinggi
Seismic devices pada umumnya dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu : 1. Actived seismic device
2. Passived seismic device 3. Based Isolator device
Actived seismic device bekerja pada saat gempa terjadi dengan cara menerima data getaran
dari sensor yang dipasang disekeliling struktur, melalui komputer data tersebut digunakan untuk mengatur besarnya gaya gempa yang dibutuhkan untuk melawan gaya gempa yang terjadi sesuai dengan input gempa ke bangunan, namun actived seismic device memerlukan perawatan yang lumayan mahal
Passived seismic devices bekerja atau bereaksi setelah energi gempa masuk ke struktur, pada
menjadi 2 jenis, yaitu yang bersifat isolasi dan yang bersifat dissipasi energy. Jenis yang pertama disebut seismic Isolator dan yang kedua disebut Damper , salah satunya seperti
Metallic Yeilding Damper
Base isolator device terbuat dari bahan bantalan karet , bantalan karet ini tergolong murah,
dan bukan merupakan alat berteknlogi tinggi.Bantalan yang digunakan untuk melindungi gempa bumi dibuat dari kombinasil empengan karet alam dan lempeng baja. Bantalan tersebut dipasang disetiap kolom yaitudiantara pondasi dan bangunan. Karet alam berfungsi untuk mengurangi getaran akibat gempa bumi sedangkan lempeng baja digunakan untuk menambah kekakuan bantalan karet sehingga penurunan bangunan saat bertumpu diatas bantalan karet tidak besar.
Metallic Yeilding Damper tergolong dalam Passive seismic devices yang merupakan material
baja ringan atau logam lainnya yang digunakan untuk mempertahankan bahan siklik dengan cara mendisipasi energi gempa dimana gaya tersebut mengalami deformasi inelastis membentuk Hysteristic loop dari perubahan kekakuan damper yaitu dari keadaan elastic menjadi plastis . Damper biasanya dipasang diantara tingkatan lantai untuk mengurangi perbedaan pegeseran lantai , ditinjau dari stiffness ratio yan merupakan perbandingan kekakuan damper yan berkisar antara 2-4
Gambar 1.2. Contoh pemasangan metal yielding damper di lapangan 1.2.STUDI LITERATUR
Metode yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah studi literature yaitu dengan mengumpulkan data data dan beberapa penelitian tentang damper yang telah dilakukan oleh peneliti-peneliti di seluruh dunia. Berdasarkan hasil penelitian tersebut,membantu untuk memahami perilaku dan kekuatan metallic steel damper dalam menyerap dan meredam energi gempa.Berikut hasil penelitiannya :
dengan meredam energi gempa sampai pada tingkat yang tidak membahayakan bangunan, demikian Teruna (2005) mengatakan
Kiran dan Shivalingappa (2013) dalam studi penambahan damper pada struktur bangaunan bermasa banyak ( MDOF ) debgan 3 lantai memberikan dampak yan signifikan terhadap perpindahan ( displacement ) sebesar 0,03 m. Pemberian damper pada struktur memberikan reduksi beban secara berkala serta memperkuat daktalitas dari segi ketahanan terhadap gempa
Penelitian oleh Daniel R.Teruna (2013) tentang Peningkatan Kemampuan Bangunan dengan Hysteretik Steel Damper pada Beberapa eksitasi dengan melakukan analisa non-linier time history analisis terhadap bangunan 7 tingkat dengan variasi Stiffness Ratio dari 2 sampai 5 dan juga nilai SR yang berbeda-beda pada setiap tingkatan memberikan hasil simpangan pada puncak bangunan lebih rendah dengan nilai SR = 3 dan juga indeks kerusakan yang terjadi pada struktur lebih efektif.
Hubungan antara gaya dan perpindahan pada metallic yielding damper dalam suatu siklus pembebanan sering disederhanakan menjadi model multi-linier seperti trilinier, bilinier,dll.Pada penelitian ini,digunakan model bilinier untuk menentukan karakteristik desain damper.Kombinasi kekakuan antara sebuah damper yang dihubungkan dengan 2 buah bracing disebut device-braces stiffness( Kbd ).Karena damper dan bracing dihubungkan secara seri maka dapat digunakan persamaan :
Perhitungan kombinasi kekakuan damper dapat di hubungkan dengan dua nuah bracing yang disebut device braces stiffness oleh karena itu dapat digunakan persamaan sebagai berikut
Dimana , B/D adalah rasio dari kekakuan 2 buah bracing dan kekakuan damper
⁄
=
��Sehingga, kekakuan system struktur yang setara dengan frame tunggal dengan adanya damper sama dengan:
�
�=
�
�+
�
(3)
Dimana : � = kekakuan frame
Perbandingan lain terhadap kekakuan lateral struktur dengan device braces dapat didefinisikan sebagai SR ( Xia and Hanson, 1992 ) :
=
�����
(4)
Konsep dari metallic yielding damper memerlukan desain deformasi kelelehan (∆ ) yang lebih rendah daripada deformasi kelelehan struktur ( ∆ ) sehingga tidak terjadi kerusakan pada system struktur karena damper dapat menyerap energy saat device mengalami kelelehan terlebih dahulu . Gaya leleh daripada elemen yang mengalami kelelehan , disimbolkan sebagai Vy , dapat dirumuskan sebagai berikut :
=
� ∆
=
�
�∆
(5)
Dimana : Δyd = deformasi dari damper
Δy = deformasi device-braces
Dengan menstubtitusikan persamaan (1),(3),(4) ke persamaan (5) maka persamaan (5) dapat diganti dengan menggunakan parameter SR(stiffness Ratio) sebagai berikut :
= SR � ( +
1.3 PERUMUSAN MASALAH
Pemasangan dan instalasi damper pada struktur perlu perencanaan yang matang dan akurat untuk mendapatkan jenis dan ukuran damper yang efektif dalam meredam energy gempa yang masuk kedalam struktur.Menurut Tsai,et al (1993) nilai SR yang akan digunakan pada tugas akhir ini ada 2 untuk periode getar pendek, medium,sampai dengan panjang. Dengan permodelan variasi tingkatan bangunan seperti gambar ,perumusan masalah pada tugas akhir ini adalah mencari tahu efektifitas dan perpindahan ratio terhadap struktur dan analisis dibantu dengan program SAP 2000
Gambar 1.3.Model bangunan yang ditinjau tampak atas (a) damper dipasang pada bagian tengah bangunan (b) damper dipasang pada kedua sisi luar bangunan (c) damper dipasang di sisi dalam banguna
1.4 Maksud dan tujuan
Maksud dan tujuan daripada penulisan tugas akhir ini adalah melakukan analisis untuk mengetahui pemasangan damper pada bangunan yang lebih efektif dan juga untuk mendapatkan deformasi bangunan pada pemodelan 3 dimensi
1.5. PEMBATASAN MASALAH
Adapun pembatasan masalah yang diambil dalam penulisan tugas akhir ini, yakni : 1. Bangunan yang ditinjau berlantai 6.
2. Hasil pembahasan yang ditinjau yaitu deformasi bangunan. 3. Jenis damper yang digunakan adalah metal yielding damper 4. Analisis menggunakan program sap 2000
5. Perencanaan gaya gempa dengan SNI 2012 6. Nilai stiffness ratio yan digunakan adalah 2 1.6 METODE PENELITIAN
FLOWCHART PENELITIAN
MULAI
LATAR BELAKANG
Studi Literatur
1.BUKU TEKS
2. JURNAL-JURNAL
3.PERATURAN-PERATURAN
PERUMUSAN MASALAH
DESAIN DATA
1.GEDUNG BERLANTAI 6
2. BEBAN YANG BEKERJA
3.DESAIN RESPON SPEKTRA DENGAN
SNI 2012
ANALISA DENGAN PROGRAM SAP 2000
PERBANDINGAN HASIL
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Gambaran garis besar penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang,studi literatur,perumusan masalah,maksud dan tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang penjelasan umum,teori-teori yang berkaitan dan mendukung penelitian tentang tugas akhir dan juga aplikasi lapangan.
BAB 3 : METODE PENELITIAN
Berisi tata cara perhitungan dan analisa yang dilakukan di penelitian ini. BAB 4 : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil analisa dan perhitungan lalu perbandingan hasil penelitian tugas akhir.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
ABSTRAK
Pada studi analisa struktur dalam bidang struktur teknik sipil terdapat beberapa hal yang penting dalam mendesain dan merencanakan tipe- tipe bangunan yang tahan terhadap gempa , yakni bentuk geometri bangunan itu sendiri maupun elemen pelengkap lainnya seperti peredam energi ( damper ) , bracing dan base isolator. Beberapa penelitian telah dilakukan oleh para ahli struktur bidang gempa untuk membuat bangunan tahan gempa setelah terjadinya beberapa gempa besar yang telah terjadi
Sistem kontrol pasif dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu friction damper,
viscoelastic damper, viscous damper, dan yielding damper.Yielding damper biasa juga disebut
metallic steel damper karena menggunakan material logam baja sebagai bahannya dan menyerap energi gempa melalui deformasi lentur inelastis yang terjadi akibat pelelehan damper saat terjadi gempa.
Sistem damper ini dikoneksikan melalui bracing terhadap struktur sehingga perlu dilakukan analisis yang tepat dalam mendapatkan nilai perbandingan antara bracing,damper dan sistem struktur pemikul momen yang efektif dalam meredam energi gempa.Analisa ini menggunakan pendekatan analisa statik linear yang diberikan oleh FEMA 256 dalam mencari damping efektif yang bekerja dengan meninjau perpindahan yang terjadi
Kajian mengenai penulisan tugas akhir ini mengunakan metode time history untuk mendapatkan nilai output perpindahan ( displacement ) dan damping efektif untuk membandingkan pengaruh damper pada bangunan yang akan diuji
ANALISIS VARIASI PERLETAKAN DAMPER PADA GEDUNG BERTINGKAT TERHADAP RESPON BANGUNAN DENGAN METODE ANALISIS RIWAYAT
WAKTU( 3 DIMENSI )
TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
MEIDIAWAN MULYA
11 0404 044
Dosen Pembimbing :
Ir.Daniel Rumbi Teruna, M.T.
NIP 19480206 198003 1003
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKIK
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Pada studi analisa struktur dalam bidang struktur teknik sipil terdapat beberapa hal yang penting dalam mendesain dan merencanakan tipe- tipe bangunan yang tahan terhadap gempa , yakni bentuk geometri bangunan itu sendiri maupun elemen pelengkap lainnya seperti peredam energi ( damper ) , bracing dan base isolator. Beberapa penelitian telah dilakukan oleh para ahli struktur bidang gempa untuk membuat bangunan tahan gempa setelah terjadinya beberapa gempa besar yang telah terjadi
Sistem kontrol pasif dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu friction damper,
viscoelastic damper, viscous damper, dan yielding damper.Yielding damper biasa juga disebut
metallic steel damper karena menggunakan material logam baja sebagai bahannya dan menyerap energi gempa melalui deformasi lentur inelastis yang terjadi akibat pelelehan damper saat terjadi gempa.
Sistem damper ini dikoneksikan melalui bracing terhadap struktur sehingga perlu dilakukan analisis yang tepat dalam mendapatkan nilai perbandingan antara bracing,damper dan sistem struktur pemikul momen yang efektif dalam meredam energi gempa.Analisa ini menggunakan pendekatan analisa statik linear yang diberikan oleh FEMA 256 dalam mencari damping efektif yang bekerja dengan meninjau perpindahan yang terjadi
Kajian mengenai penulisan tugas akhir ini mengunakan metode time history untuk mendapatkan nilai output perpindahan ( displacement ) dan damping efektif untuk membandingkan pengaruh damper pada bangunan yang akan diuji
Kata pengatar
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas semua berkat dan rahmat yang diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Analisis variasi
perletakan damper pada gedung bertingkat terhadap respon bangunan dengan metode
analisis riwayat waktu (3 dimensi )”.Tugas akhir ini disusun dengan tujuan diajukannya sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara(USU).Dalam proses pengerjaan tugas akhir ini,penulis menyadari masih banyak memiliki kekurangan dalam tugas akhir ini.Dengan tangan dan hati yang terbuka penulis menerima berbagai saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan-rekan mahasiswa dalam penyempurnaan dan penyelesaian tugas akhir ini.Penulis juga menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan-bantuan dari semua pihak.Oleh karena itu , Pada kesempatan ini penulis sangat menghargai dan ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada :
1. Bapak Ir.Daniel Rumbi Teruna , M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak waktu saran dan masukan-masukan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Bapak Prof.Dr.Ing Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatra Utara.
4. Bapak Ir.Syahrizal , M.T. Selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatra Utara.
5. Terutama kepada orang tua saya yang telah memberikan semangat, doa dan dukungan penuh dalam penyelesaian tugas akhir ini.
6. Bapak dan ibu staf pengajar jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatra Utara
7. Hendrik wijaya Selaku teman senangkatan 2011 yang banyak membantu dan memberikan dukungan dan ide-ide dalam penyelesaian tugas akhir ini.
8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil, Termasuk rekan-rekan angkatan 2011 juga abang/kakak Stambuk 2010,2009,dan 2008 , terima kasih atas dukungannya
Medan , 12 November 2015 Penulis
MEIDIAWAN MULYA
DAFTAR ISI
2.1 Pengenalan jenis jenis seismic devices...10
3.1.3 Kekakuan frame hollow...31
4.3 Hasil penelitian perbandingan dari ketiga model...63
4.4 Perbandingan perpindahan lantai atap...63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...66
5.1 Kesimpulan...66
5.2 Saran...66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Perbandingan struktur konvensional dengan struktur dengan seismic
devices...2 Gambar 1.2 Contoh pemasangan metal yielding damper di lapangan...3
Gambar 1.3 Model bangunan yang ditinjau tampak atas (a) damper dipasang pada bagian tengah bangunan (b) damper dipasang pada kedua sisi luar bangunan (c) damper dipasang di sisi dalam bangunan...6
Gambar 2.1 Desain konvensional bangunan stuktur bangunan tahan gempa...12 Gambar 2.2 Sistem control pasif (a) base isolation (b) alat peredam energy (c) peredam getaran
Dinamis...12 Gambar 2.3 Sumitomo friction damper...13 Gambar 2.4 Perilaku ideal histerik dari friction damper(a) friction device pada kekauan
bracing, (b) friction device dilengkapi dengan flexible support...14 Gambar 2.5 kurva histeriktik yang dihasilkan oleh model Bouc-Wen dalam pembebanan sinusoidal untuk nilai frekuensi dan amplitude deformasi yang berbeda (a) bracing kaku ( = .9, = . , � = 5, � = ),(b) bracing fleksibel
( = .9, = . , � = 5, � = )...15 Gambar 2.6 kemungkinan kombinasi dari parameter desain friction damper pada tingkatan yang berbeda (a) Distribusi seragam dari gaya Slip dan Rasio, (b)kekauan yang konstan dari beragam gaya Slip, (c) variasi gaya Slip dan Rasio...16 Gambar 2.7 Jenis-jenis Metallic Yeilding device untuk bangunan stuktur (a) ADAS device , (b) TADAS device...17 Gambar 2.8 (a)Bentuk pemasangan metallic yielding damper pada komponen struktur, (b) parameter kelelehan elemen bracing dan damper, (c) sifat kekakuan pada
Gambar 2.11 Solid viscoelastic device untuk struktur penahan gempa...25
Gambar 3.1 Perletakan damper pada struktur bangunan tampak atas...26
Gambar 3.2 Permodelan struktur bangunan tampak depan...27
Gambar 3.3 Permodelan struktur bangunan tampak samping...28
Gambar 3.4 Vektor Ritz untuk portal lima lantai...39
Gambar 3.5 Variasi damping rasio dengan frekuensi...40
Gambar 3.6 Shear building 2 lantai...40
Gambar 3.7 Model bilinear elastoplastic...42
Gambar 3.8 Strain energi...43
Gambar 4.1 Spektrum desain...54
Gambar 4.2 Loma prieta original...55
Gambar 4.3 Matched loma prieta...56
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Section properties dari profil I...32
Tabel 3.2 Section properties dari propil hollow...32
Tabel 3.3 Data dimensi balok, kolom dan kekakuan frame...34
Tabel 3.4 Data nilai SR,KF DAN Kbd...36
Tabel 3.5 Perpindahan struktur dengan program SAP 2000 tanpa damper...49
Tabel 3.6 Perpindahan struktur dengan program SAP 2000 dengan damper...52
Tabel 4.1 Perhitungan damping efektif sistem struktur a...58
Tabel 4.2 Perhitungan damping efektif sistem struktur b...59
Tabel 4.3 Perhitungan damping efektif sistem struktur c...60
DAFTAR NOTASI
Δy = Perpindahan saat mulai terjadi kelelehan Θb = Sudut kemiringan bracing
E = Modulus elastisitas bahan I = Inersia Bahan
Bs = Faktor koefisien damping untuk periode pendek B1 = Faktor koefisien damping untuk periode 1 detik
SDs = Parameter percepatan respon spektra desain untuk periode pendek SD1 = Parameter percepatan respon spektra untuk periode 1 detik
Ts = SD1/SDs
Ss = Parameter respon spektra percepatan gempa untuk periode pendek S1 = Parameter respon spektra percepatan gempa untuk periode 1 detik Keff = Kekakuan efektif damper
βeff = Damping efektif
m = Massa struktur
ωn = Frekuensi getar alami struktur Tn = 2π/ ωn = Waktu getar alami struktur
Sa = Parameter percepatan respon spektra dengan waktu getar T W = Berat keseluruhan struktur
