BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kerusakan bangunan akibat gempa secara konvensional dapat
dicegah dengan memperkuat struktur bangunan terhadap gaya gempa yang
bekerja padanya. Namun, hasil ini sering tidak memuaskan karena kerusakan
elemen baik struktural maupun nonstruktural umumnya disebabkan adanya
interstory drift (perbedaan simpangan antar tingkat). Untuk memperkecil
interstory drift dapat dilakukan dengan memperkaku bangunan dalam arah lateral. tetapi , hal ini akan memperbesar gaya gempa yang bekerja pada bangunan.
Metode yang lebih baik adalah dengan meredam energi gempa sampai pada
tingkat yang tidak membahayakan bangunan.
Beberapa dekade belakangan ini muncul upaya untuk mengatasi
kerusakan-kerusakan yang terjadi pada struktur dengan 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, energy 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
Actived seismic device bekerja dengan menerima masukan data getaran
dari sensor yang dipasang disekeliling struktur, melalui computer data tersebut
digunakan untuk mengatur gerakan actuator sesuai dengan input gempa ke
bangunan .
Passived seismic devices 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.
Passived seismic devices sesuai fungsinya, secara garis besar dapat dibagi
menjadi 2 jenis, yaitu yang bersifat isolasi dan yang bersifat dissipasi energy.
Jenis yang pertama disebut seismic Isolator dan yang kedua disebut Damper.
Damper merupakan alat dissipasi energi yang berfungsi memperkecil
response simpangan struktur dan menghentikan getaran. alat ini memperkecil
simpangan antar tingkat sehingga gaya lateral kolom yang kecil. Alat-alat ini
terdiri dari beberapa jenis dengan metode dissipasi energi yang berbeda. jenis
viscous damper mendissipasi energi berdasarkan perbedaan kecepatan deformasi
dalam damper, friction damper berdasarkan gesekan yang terjadi dalam damper,
Hysterestic-yield damper mendissipasi energi dengan berdeformasi melewati
batas elastis atau pelelehan bahan dengan pembentukan sendi plastis, Pelelehan
bahan yield damper dapat berupa pelelehan oleh momen lentur, pelelehan oleh
Pemasangan damper di struktur bangunan berbeda dengan pemasangan
isolator gempa, Isolator gempa dipasang pada bidang yang memisahkan bagian
bangunan yang akan dilindungi. sedangkan damper dipasang pada posisi yang
akan dikurangi simpangannya. Damper biasanya dipasang diantara lantai tingkat
untuk mengurangi perbedaaan pergeseran lantai (storey drift), umumnya dipasang bergabung dengan bracing.
Damping struktur bangunan pada umumnya hanya sebesar 1 % sampai 5%
bergantung pada kekakuan bangunan yang direncanakan, makin besar kekakuan
suatu struktur makin kecil damping. bila suatu bangunan diberi tambahan alat
dissipasi energi (damper) dengan damping sebesar 25% sampai 30%, akan
mereduksi tegangan dan response simpangan sekitar 50% sampai 75%
dibandingkan dengan response struktur dengan damping 5%, bila damper
digabungkan dengan alat isolator, dapat mereduksi response dapat sampai 95%.
Penambahan seismic devices ke struktur menyebabkan metode
perencanaan menjadi berbeda dengan metode perencanaan tahan gempa yang
konventional, seismic devices merubah analisa dinamis struktur menjadi analisa
non-linier yang pada umumnya dianalisa dengan metode riwayat waktu gempa,
sedangkan perencanaan koventional menggunakan analisa linier dengan metode
response spektrum yang jauh lebih sederhana dibandingkan dengan metode
1.2 Studi Literatur
Untuk memahami perilaku sistem peredam leleh baja (yielding damper)
dalam meyerap energi gempa melalui mekanisme pelelehan material akibat
lentur, maka berikut ini akan saya dijelaskan beberapa hasil penelitian yang sudah
dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya.
Pemodelan sifat inelastis menjadi model viscous damping dengan konsep
equivalent viscous damping digunakan untuk menggantikan dissipasi energi
berbagai bentuk hysteristic loop menjadi dissipasi energi linier viscous damping
(Jacobean, 1930, 1960; Housner, 1956; Jenning,1964).
Bergman dan Goel (1987) pada penelitian yang dilakukan pada peredam
leleh baja berbentuk X dan V yang dipasang dengan bracing bentuk chevron
yang mengalami pembebanan siklik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa
spesimen tersebut mampu mempertahankan kurva hysteresis yang stabil dan
gemuk tanpa terjadinya pinching dan slip. Namun, pada spesimen bentuk V
memperlihatkan adanya pinching dan slip pada kurva hysteresis khususnya pada
percobaan kelelahan pada amplitudo besar karena adanya kerusakan pada bagian
bawah sambungan. Pengaruh pinching dan slip menyebabkan kurang efektifnya
kapasitas dissipasi energi.
Whittaker dkk. (1989, 1991) dalam percobaannya pada peredam leleh baja
perpindahan lelehnya tanpa menunjukkan penurunan kekakuan dan kekuatan.
Percobaan juga menunjukkan pentingnya kondisi kedua ujung sambungan dari
spesimen peredam terhadap keberhasilan kinerjanya dalam menyerap energi.
Chan dan Albermani (2008) pada penelitian peredam leleh baja dengan
nama steel slit damper (SSD). Slit damper ini dibuat dari profil WF dengan badannya di potong dalam beberapa irisan sehingga membentuk banyak pelat
strip. Pelat strip diantara kedua ujung sayap profil WF membentuk seperti sistem
rangka vierendeel. Pada deformasi relatif kecil, antara kedua sayap profil,
pelat-pelat strip ini berperilaku seperti balok dengan kedua ujungnya terjepit parsial,
sedangkan pada deformasi tertentu kedua ujung pelat strip akan terbentuk sendi
plastis. Pada percobaan dengan beban siklik terhadap 8 spesimen menunjukkan
hysteresis yang stabil dan gemuk. Disamping itu kekuatan leleh peredam ini
dengan mudah diperediksi berdasarkan analisis mekanisme plastis.
Li Gang dan Li Hong Nan (2008) melakukan penelitian terhadap 5 bentuk
geometri peredam leleh baja dengan fungsi ganda (DFMD), karena tidak hanya
menyediakan redaman tetapi juga kekakuan. Berbeda dengan peredam bentuk X
dan V yang umumnya memikul gaya geser gempa pada arah sumbu lemahnya,
maka peredam leleh baja DFMD ini akan memikul gaya geser akibat gempa
dalam arah sumbu kuatnya. Itu sebabnya sistem ini akan memiliki kekakuan yang
lebih besar dari peredam pada umumnya. Dari hasil percobaan menunjukkan
hanya 2 bentuk dari 5 jenis spesimen ini yang layak digunakan sebagai peredam
leleh baja karena 3 spesimen lainya mengalami kegagalan seperti adanya pinching
terjadinya tekuk pada awal pembebanan sehingga mereduksi kapasitas
penyerapan energinya.
Daniel (2011) melakukan studi numerik terhadap 3 jenis peredam leleh
dengan bentuk geometri lubang seperti belah ketupat DAM, bentuk X ganda
DBX, dan lubang bentuk elips ELP. Ketiga jenis ini diberi beban cyclic dalam
arah sumbu kuatnya (major axis bending), dimana kemampuan dalam
mengabsorbsi energi dinyatakan dalam bentuk kurva hysteresis loop pada batas
regangan 0.25%. Walaupun ketiga bentuk ini menunjukkan kurva hysteresis yang
stabil dan gemuk, tetapi bentuk X ganda ini memiliki kurva hysteresis yang lebih
gemuk bila dibandingkan dengan kedua jenis lainnya
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang hendak dicapai adalah mendapatkan bentuk geometri
ideal peredam (damper) dengan kemampuan menyerap energi gempa terbesar, hal
ini ditunjukkan dengan luas kurva hysteresis terbesar, serta mendapatkan
karakteristik mekanik peredam seperti kekakuan elastis, kekuatan leleh dan
kekakuan pasca leleh, hal ini didapatkan dengan pendekatan model tri-linear pada
kurva hysteresis bagian skeleton part. Ketiga parameter ini mempengaruhi kemampuan peredam dalam mendissipasi energi gempa, serta dibutuhkan sebagai
1.4 Pembatasan Masalah
Dalam pembahasan masalah ini, akan dibatasi lingkup pembahasan
sebagai berikut :
1. Damper yang akan dibahas adalah damper pelat lentur.
2. Deformasi struktur masih dalam batas elastis, pelelehan hanya terjadi di
damper
3. Response yang dijadikan acuan adalah response simpangan maximum.
4. Bahan pelat bersifat elasto-plastis.
5. Bahan pelat damper bersifat kinematic hardening.
6. Pengaruh gaya geser pelat damper diabaikan.
Damper pelat lentur adalah damper yang terbuat dari pelat baja
yang pelelehannya disebabkan oleh gaya lentur.
1.5 Metodologi
Metode yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah studi
literatur yaitu dengan mengumpulkan data-data dan keterangan dari literatur dan
hasil eksperimental yang berhubungan dengan pembahasan Tugas Akhir ini serta
masukan- masukan dari dosen pembimbing .
Hasil dari eksperimen berupa kurva histeresis akan bagi menjadi dua
bagian yang disebut dengan skeleton part dan bauschinger part. Selanjutnya dari kurva tersebut kita akan menghitung energi dissipasi yang merupakan luasan dari
kurva tersebut. Dengan menggunakan model trilinear pada kurva hysteresis
I.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran garis besar penulisan Tugas Akhir ini maka
diuraikan dalam sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I: PENDAHULUAN terdiri dari Latar Belakang, Studi Literatur,
Tujuan penulisan, Pembatasan Masalah, Metodologi Penulisan, Sistematika
Penulisan .
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA berisi penjelasan umum yang
berhubungan tentang bagaimana damper pada struktur dan equivalent vicous
damping
BAB III: METODOLOGI PENELITIAN, berisi penjelasan data-data
pokok dan metode perhitungan yang akan digunakan dalam Analisa dan
Pembahasan.
BAB IV: ANALISA DAN PEMBAHASAN, berisi perhitungan
hysterestic loop dengan memakai model trilinier yang equivalent. Selanjutnya
model trilinear digunakan untuk mendapatkan kekakuan damper.
