BAB 1 PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa sangat penting di Indonesia, mengingat sebagian besar wilayahnya terletak dalam wilayah gempa dengan intensitas moderat hingga tinggi. Kepulauan Indonesia merupakan daerah rawan bencana gempa karena merupakan daerah tektonik aktif tempat berinteraksinya lempeng Eurasia, lempeng Indo- Australia, lempeng pasifik dan lempeng Laut Filipina, dengan sendirinya kepulauan Indonesia merupakan daerah rawan terjadinya gempa. Tahun 2004, tercatat tiga gempa besar di Indonesia yaitu di kepulauan Alor (11 Nov. skala 7.5), gempa Papua (26 Ngov., skala 7.1) dan gempa Aceh (26 Des., skala 9.2) yang disertai tsunami. Gempa Aceh menjadi yang terbesar pada abad ini setelah gempa Alaska 1964 (Dewobroto, 2006). Seiring dengan terjadinya gempa bumi di Indonesia tersebut sudah banyak infrastruktur di Indonesia yang rusak, terutama bangunan rumah penduduk dan gedung perkantoran yang sudah ada selama ini di daerah gempa bumi. Maka sebaiknya untuk rekonstruksi dibutuhkan pembangunan rumah dan gedung perkantoran yang kuat terhadap beban gempa shingga mengurangi korban dan kerugian materi. Permasalahan utama dari peristiwa-peristiwa gempa adalah: 1) sangat potensial mengakibatkan kerugian yang besar, 2) merupakan kejadian alam yang belum dapat diperhitungkan dan diperkirakan secara akurat baik kapan dan dimana terjadinya serta magnitudanya, dan 3) gempa tidak dapat dicegah. Karena tidak dapat dicegah dan tidak dapat diperkirakan secara akurat, usaha-usaha yang biasa dilakukan adalah: a) menghindari wilayah dimana terdapat fault rupture, kemungkinan tsunami, dan landslide, serta b) bangunan sipil harus direncanakan dan dibangun dapat menahan beban gempa.
Salah satu metode mendesain sebuah gedung yang mampu menahan beban gempa yaitu dengan meningkatkan kinerja bangunan tersebut. Berbagai metode telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja bangunan dalam menerima beban gempa, salah satu metode yang dikembangkan adalah dengan menggunakan peredam atau damper untuk mengontrol respon struktur yang menerima pembebanan gempa, dengan jalan dengan mendisipasikan energi gempa melalui peredam yang dipasang pada struktur utama. Struktur-struktur seperti gedung bertingkat tinggi, jembatan berbentang panjang, menara pemancar televisi, dan landasan lepas pantai umumnya sangat fleksibel sehingga bila terkena beban dinamis mudah mengalami per-goyangan yang berlebihan. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menerapkan teknologi kontrol pada struktur. Kontrol pada struktur dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan perlu tidaknya energi untuk menghasilkan gaya kontrol, pengontrol respon struktur tersebut terbagi atas kontrol aktif, kontrol pasif, kontrol aktif hybrid (semiaktif). Kontrol aktif memerlukan arus listrik untuk operasi alat dan menghasilkan gaya kontrol, sedangkan kontrol pasif menggunakan energi potensial yang dibangkit kan oleh respons struktur untuk menghasilkan gaya kontrol. Kelebihan kontrol aktif adalah karakteristik dinamik struktur dapat beradaptasi dengan beban dinamis yang timbul, sedangkan kelebihan kontrol pasif adalah karena kesederhanaan dalam desain, pemasangan, dan terutama pemeliharaannya ( W.F.Tjong, 2004), sistem kontrol pasif terdiri atas Tuned Mass Damping, Energy Disappation, Seismic Isolation (D.J. Dowrick, 2003). Salah satu alat kontrol pasif pada struktur yang berdasarkan penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi adalah Tuned Mass Damper (TMD). Alat ini dapat dipasang pada bermacam-macam struktur: gedung bertingkat tinggi, menara, bentangan yang panjang, dan jembatan [1]. Tujuan utama pemasangan TMD: pada gedung tinggi untuk mengurangi goyangan gedung akibat angin, pada menara untuk mengurangi goyangan akibat
gempa bumi dan angin, pada struktur berbentang panjang untuk mengurangi getaran akibat lalu lintas, dan pada jembatan untuk mengurangi goyangan akibat angin atau getaran akibat lalu lintas. Penelitian mengenai damper sendiri sudah sejak 1909 yang pertama kali diperkenalkan oleh Frahm. Sampai penelitian dan pemakaian TMD (Tuned Mass Damper) pada gedung-gedung tinggi untuk mengurangi goyangan pada strutur akibat angin. Terakhir berkembang penelitian untuk mengembangkan sistem TMD (Tuned Mass Damper) dengan berbagai nilai dari redaman tersebut. Telah disebutkan bahwa TMD dipasang pada gedung bertingkat tinggi terutama untuk mereduksi respons dinamis akibat beban angin. Meskipun demikian keberadaan TMD (Tuned Mass Damper) itu tentu akan mempengaruhi respons dinamis akibat beban gempa bumi. Diharapkan respons dinamis dari gedung dengan TMD (Tuned Mass Damper), akibat gempa, lebih kecil daripada respons dinamis seandainya gedung itu tanpa TMD (Tuned Mass Damper). Dalam tugas akhir ini akan saya sajikan studi efektifitas penempatan TMD (Tuned Mass Damper) pada bangunan bertingkat dalam mereduksi respons struktur terhadap beberapa macam gempa. Struktur gedung yang ditinjau adalah struktur rangka 10 lantai. Hal ini melatarbelakangi saya karena di negara maju seperti Jepang dan Amerika banyak ditemukan bangunan struktur bertingkat tinggi yang didalamnya dipasang TMD (Tuned Masss Damper), namun pemasangannya berbeda penempatannya, di negara Jepang yang pada umumnya pemasangannya dipasang di bagian bawah bangunan (pada pondasi bangunan), namun berbeda dengan negara Amerika yang pada umumnya dipasang di bagian paling atas pada bangunan, hal ini lah yang melatarbelakangi saya untuk menyajikan tugas akhir mengenai efektifitas penempatan TMD (Tuned Mass Dumper) pada bangunan bertingkat dalam mereduksi respon struktur akibat beban gempa.
Sebelumnya juga ada beberapa jurnal yang menjadi latar belakang dari pembuatan tugas akhir saya seperti : efektifitas jumlah TMD (Tuned Mass Damper) dalam mereduksi respon struktur akibat beban seismik dan studi parameter penempatan dan rasio massa terhadap efektifitas MTMD (Multiple Tuned Mass Damper). Dari kedua jurnal tersebut diperoleh hasil bahwa semakin besar nilai rasio TMD (Tuned Mass Damper) dan semakin banyak jumlah TMD (Tuned Mass Damper) yang dipasang maka semakin efektif TMD (Tuned Mass Damper) tersebut dalam mereduksi respon struktur akibat beban gempa. Namun dalam pembuatan TMD (Tuned Mass Damper) dengan rasio dan jumlah pemasangan yang banyak akan berpangaruh pada biaya pembuatannya. Aspek ekonomis dan aspek keefetifitasan TMD (Tuned Mass Damper) itu sendiri yang melatarbelakangi saya dalam pembuatan Tugas Akhir ini. Di dalam melakukan analisis dinamis, struktur gedung dimodelkan sebagai bangunan bertingkat linear-elastis dengan perletakan jepit. Redaman pada bangunan dianggap redaman viscous, yaitu redaman yang besarnya sebanding dengan kecepatan relatif. Karakteristik dinamik (massa, kekakuan dan redaman) dari bangunan geser dan TMD dianggap tidak berubah terhadap waktu (time-invariant). Respons struktur akibat gempa pada bangunan di hitung dengan menggunakan program SAP 2000. I.2 Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang melatarbelakangi saya dalam pembuatan tugas akhir ini adalah untuk aspek ekonomis dalam penggunaan TMD (Tuned Mass Damper) dan membandingkan keefektifitasan dari penempatan TMD (Tuned Mass Damper) pada bangunan struktur bertingkat, mana yang lebih efektif penempatan di bagian bawah bangunan atau di bagian atas bangunan ketika bangunan tersebut mendapat beban gempa.
I.3 Masalah dan Pembatasan Masalah I.3.1 Masalah Masalah utama yang biasanya sering di temukan adalah jumlah optimum dari nilai rasio TMD (Tuned Mass Damper) yang digunakan dan pola penempatan TMD (Tuned Mass Dumper) itu sendiri, baik di dasar atau pun di puncak dari bangunan struktur bertingkat dan menghitung parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari sebuah struktur, sehingga pola penempatan TMD (Tuned Masss Damper) dan parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari sebuah struktur tidak saya analisis dalam pembuatan tugas akhir ini. I.3.2 Pembatasan Masalah Agar pembahasan dalam tugas akhir ini lebih terarah saya membatasi masalah yang ada hanya dengan menganalisis penempatan TMD (Tuned Mass Dumper) saja, dan menganalisis respon struktur yang terjadi akibat beban gempa yang di berikan dengan kondisi penempatan TMD nya yang berbeda. Respon struktur yang ditinjau dalam analisis adalah simpangan antar tingkat (drift), defleksi lantai dan reaksi tumpuan yang terjadi. I.4 Metodologi Penelitian Metodologi yang saya lakukan dalam tugas akhir ini adalah dengan menetapkan jumlah bangunan bertingkat nya terlebih dahulu, yaitu 10 tingkat. Kemudian menetapkan jumlah damper yang digunakan yaitu sebesar 3% dari berat utama struktur. Kemudian bangunan bertingkat tersebut dibuat dalam program SAP 2000 dengan memasukkan nilai kekakuan struktur, beban yang bekerja dan besar damper yang digunakan dan dibuat dua jenis. Kemudian setelah itu memasukkan TMD (Tuned Mass Damper) pada dasar bangunan untuk bangunan jenis pertama yang dibuat setelah itu masukkan beban gempa dengan menggunakan beban gempa Northridge, Whittier, Parkfield, San fernando dan EI Centro., setelah itu menganalisisnya dengan program SAP 2000. Kemudian gunakan jenis bangunan yang kedua dengan memasukkan TMD (Tuned Mass Damper) pada puncak bangunan dan
masukkan beban gempa yang sama. Setelah itu membandingkan simpangan antar tingkat (drift), defleksi lantai, dan reaksi tumpuan yang terjadi dari kedua jenis bangunan tadi. Dari perbandingan tadi dapat diperoleh penempatan TMD (Tuned Mass Damper) yang paling efektif. Adapun Cashflow dalam pembuatan tugas akhir saya dilampirkan pada gambar 1.1. I.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika dalam pembuatan tugas akhir ini akan dibagi dalam 5 (lima) bagian utama dan ditambah dengan lampiran-lampiran dan daftar pustaka. Adapun deskripsi dari masing-masing bab adalah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULAN Berisikan tentang latar belakang pembuatan tugas akhir, Tujuan Penelitian, masalah dan pembatasan masalah, metodologi penelitian yang digunakan serta sistematika penulisan dalam tugas akhir yang digunakan. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Berisikan tentang uraian dari berbagai literatur yang relevan dari tugas akhir yang dikerjakan. Dalam hal ini membahas tentang konsep kerja dan sistem dari TMD (Tuned Mass Dumper) terhadap bangunan struktur bertingkat. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Berisikan tentang metodologi yang dikerjakan dalam menyelesaikan tugas akhir. Dalam hal ini metodologi penelitiannya menggunakan program SAP 2000. BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN MASALAH Berisikan tentang pengolahan data dan penyajiannya yang dikerjakan secara objektifitas penelitian dengan program SAP 2000 untuk mencapai tujuan dari tugas akhir atau penelitian tersebut.
BAB V. KESIMPULAN Berisikan kesimpulan-kesimpulan yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya serta memberikan saran-saran yang penting untuk dijadikan masukan dalam tugas akhir atau penelitian ini.
MULAI STUDI PUSTAKA PEMODELAN STRUKTUR DALAM PROGRAM SAP 2000 STRUKTUR DENGAN PEMASANGAN TMD PADA LANTAI DASAR STRUKTUR DENGAN PEMASANGAN TMD PADA LANTAI PALING ATAS MASUKKAN BEBAN GEMPA MASUKKAN BEBAN GEMPA RUN ANALYS HASIL PROGAM ANALISA HASIL DAN BANDINGKAN HASIL YANG DIPEROLEH KESIMPULAN SELESAI Gambar 1.1 Diagram Alur (Cash Flow) Metodologi Penelitian