BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gempa merupakan salah satu beban yang perlu diperhitungkan dalam mendesain bangunan sipil mengingat beban ini merupakan beban yang sangat rawan menyebabkan keruntuhan struktur bangunan. Kesadaran masyarakat akan pentingnya rumah yang tahan terhadap beban gempa semakin meningkat didukung dengan perkembangan teknologi komputer yang memudahkan insinyur sipil dalam mendesain bangunan tahan gempa. Namun desain bangunan yang tahan terhadap gempa, khususnya gempa kuat, membutuhkan biaya yang cukup mahal. Hal ini menjadi kendala bagi perkembangan desain rumah yang tahan terhadap gempa khususnya di Indonesia mengingat kemampuan ekonomi masyarakat yang masih rendah. Indonesia merupakan negara yang memiliki potensi gempa yang sangat tinggi. Sebagian besar kepulauan nusantara dipenuhi dengan titik-titik terjadinya gempa. Hal ini disebabkan Indonesia berada pada pertemuan tiga lempeng besar yakni lempeng Eurasia, lempeng Australia, dan lempeng Pasifik. Melihat posisi Indonesia yang berada pada zona rawan gempa tersebut, maka sudah seharusnya insinyur sipil Indonesia bekerja keras untuk memberikan solusi dalam mendisain rumah yang tahan terhadap gempa dan murah. Di negara maju seperti Jepang sudah berkembang pemakaian vibration control, khususnya mengurangi getaran akibat kendaraan yang melintas dekat rumah. Namun pemakaian vibration control ini masih relatif mahal dan baru digunakan untuk bangunan-bangunan bertingkat tinggi. Vibration controller ini dapat dibedakan atas empat jenis menurut komponennya, yakni passive type, semi active type, active type, dan hybrid type. Semi active type menggunakan damper dan controller. Active type menggunakan actuator dan controller, sedangkan hybrid menggunakan gabungan dari damper, actuator, dan controller. Semi active type tidak menggunakan controller maupun actuator. Untuk ketiga jenis controller yakni semi active, active, dan hybrid masih tergolong mahal apalagi harus dipasang pada bangunan rumah. Melihat hal tersebut pilihan yang paling murah untuk dikembangkan adalah penggunaan passive type. Passive type sering disebut dengan Tuned Mass Damper, di mana sejumlah massa ditempatkan pada lantai teratas dari bangunan. Bagaimanapun, untuk memperoleh 1-1

2 pengurangan getaran yang efektif dibutuhkan massa yang sangat besar dan ditempatkan pada bagian atas dari struktur. Hal ini akan sangat berisiko apabila terjadi gempa kuat, di mana akan menyebabkan bahaya terhadap struktur maupun manusia apabila terjadi kegagalan. Dalam tugas akhir ini dipelajari satu tawaran solusi yang menarik, yakni penggunaan bandul dalam mereduksi respon struktur. Seperti yang kita ketahui bandul memiliki komponen yakni massa dan lengan. Kedua komponen ini merupakan faktor penentu dari frekuensi alami bandul. Frekuensi alami dari bandul akan sangat mudah dimodifikasi dengan mengubah massa atau lengannya. Melihat keunikan dari bandul ini, maka dalam tugas akhir ini akan dipelajari bagaimana memanfaatkan sifat bandul menjadi mass damper. Hal yang sangat menarik adalah bahwa bandul ini memiliki lengan sehingga massa yang besar tersebut tidak selalu berada pada elevasi yang tinggi. 1.2 Tujuan Penulisan Tugas akhir ini mempelajari penggunaan bandul sederhana sebagai Tuned Mass Damper pada struktur bangunan satu dan tiga lantai. Dalam tugas akhir ini ditawarkan suatu cara mengurangi efek getaran akibat beban gempa yang diharapkan lebih menguntungkan baik dari segi biaya maupun dari segi tingkat keamanan struktur dibandingkan dengan metoda lainnya. Tugas akhir ini menggunakan program yang dibangun dalam bahasa Matlab, untuk memudahkan perhitungan respon struktur dengan menggunakan metode numerik Runge-Kutta. Program tersebut diharapkan dapat digunakan atau dikembangkan oleh pihak pembaca. Setelah analisis yang dilakukan dalam tugas akhir ini selesai, diharapkan dapat diketahui apakah penggunaan bandul sebagai peredam getaran akibat gempa layak untuk dikembangkan. Laporan tugas akhir ini juga diharapkan dapat membuka wawasan khususnya bagi para insinyur teknik sipil dalam mendesain bangunan yang tahan terhadap gempa. Selain itu juga tugas akhir ini diharapkan dapat menjadi satu langkah nyata bagi penulis untuk masuk ke dalam dunia keprofesian teknik sipil. 1-2

3 1.3 Batasan Permasalahan Ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Perilaku struktur adalah linier 2. Pembebanan yang digunakan dalam analisis terdiri dari beberapa beban gempa. Namun untuk tujuan pengecekan keakuratan program akan digunakan beban harmonik sinus. 3. Struktur yang akan dianalisis adalah bangunan dengan satu lantai dan tiga lantai masing-masing dengan menggunakan dan dengan tidak menggunakan pendulum tuned mass damper. 4. Sistem bandul yang digunakan adalah bandul sederhana yang digantung dengan sebuah pegas dan sistem peredam adalah peredam massa pasif. 5. Struktur bangunan studi kasus yang akan dianalisis terbuat dari meterial beton. 1-3

4 1.4 Metodologi Penelitian Ada beberapa langkah secara umum yang akan ditempuh dalam pembahasan tugas ini, seperti yang diuraikan di bawah ini. Mulai Beban Harmonik Beban Gempa Pemodelan Struktur Bangunan Sebagai lump mass Pemodelan dan Analisis Struktur lump mass Properties: Massa m i Kekakuan k i Damping coefficient c i Critical Damping Struktur dengan PTMD Struktur tanpa PTMD Properti lain yang dibutuhkan Integrasi Numerik Runge-Kutta Pembangunan Program dalam Matlab Run Program Plot Hasil Program Bandingkan Kedua Hasil untuk struktur dengan menggunakan PTMD dan dengan tidak menggunakan PTMD Kesimpulan Selesai Gambar 1.1 Bagan metodologi penelitian 1-4

5 1.5 Sistematika Pembahasan BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisikan tentang latar belakang dari permasalahan, tujuan dari penulisan, batasan permasalahan, metodologi penelitian dan sistematika pembahasan. BAB 2 DASAR TEORI Bab ini berisi tentang metoda dan teori-teori yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan, yang terdiri dari sistem dengan satu derajat kebebasan teredam dan tidak teredam, prinsip bandul, sistem dengan banyak derajat kebebasan tanpa redaman dan dengan redaman. BAB 3 PEMODELAN DAN ANALISIS STRUKTUR BANGUNAN Bab ini berisi tentang analisis dan pemodelan struktur bangunan baik dengan menggunakan pendulum tuned mass damper, maupun dengan tidak menggunakan pendulum tuned mass damper. Struktur dibedakan menjadi struktur dengan satu derajat kebebasan (single degree of freedom) dan struktur dengan banyak derajata kebebasan (multi degree of freedom) BAB 4 STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas studi kasus bangunan dengan dengan mengambil contoh yang lebih nyata dalam desain bangunan baik dengan menggunakan simple pendulum tuned mass damper maupun dengan tidak menggunakan simple pendulum tuned mass damper. Bangunan akan dibedakan menjadi bangunan satu dan tiga lantai. BAB 5 PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapat dari hasil analisis dari bab-bab sebelumnya, dan saran-saran yang dapat diberikan. 1-5