analisis perilaku prototype dua bangunan steel frame berdekatan

ANALISIS PERILAKU PROTOTYPE DUA BANGUNAN STEEL FRAME
BERDEKATAN DENGAN FLUID DAMPER DIBANDINGKAN
DENGAN SHAKING TABLE TEST TERHADAP PEMBEBANAN
GEMPA EL CENTRO
Martinus Armand1,*, Sjahril A. Rahim1 dan Heru Purnomo1
1
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia
Email: [email protected]
ABSTRAK
Kepadatan kota metropolitan yang meningkat menuntut pembangunan struktur saling berdekatan.
Struktur berdekatan perlu ditinjau responnya terhadap gempa. Pemasangan peredam antar struktur dapat
menjadi solusi untuk mendapatkan perilaku struktur yang baik terhadap pembebanan gempa. Dalam studi ini
dipelajari perilaku dua bangunan baja berdekatan terhadap pembebanan gempa El Centro. Perilaku struktur yang
ditinjau antara lain saat tidak dihubungkan, saat dihubungkan dengan koneksi batang, dan dengan koneksi
peredam fluid. Selain itu studi ini juga meninjau peletakan peredam paling efisien dalam mereduksi pergeseran
bangunan. Jumlah, letak, dan pola pemasangan peredam perlu diperhatikan agar mendapatkan hasil yang paling
efektif.
.
Kata kunci: Respon seismik; Bangunan baja; Koneksi; Batang Baja; Peredam
BEHAVIOR ANALYSIS OF TWO ADJACENT STEEL FRAME
BUILDINGS WITH FLUID DAMPER COMPARED WITH SHAKING
TABLE TEST UNDER THE EL CENTRO EARTHQUAKE
ABSTRACT
The increased density of metropolis demands the construction of structures adjacent to each other. The response
of adjacent structures needs to be reviewed. Installation of dampers between structures can be a solution to get
the good behavior of adjacent steel buildings under El Centro earthquake. The behaviors of the structure which
are analyzed are when not connected, when associated with a connection rod, and with a fluid damper
connection. In addition this study also reviews the most efficient placement of dampers in reducing the
building’s displacement. The number, location, and linking pattern of damper should be considered in order to
get the most effective results.
Key words: Seismic responses; Steel building; Connection; Rod; Damper
.
PENDAHULUAN
Bangunan-bangunan pada kota besar seringkali dibangun saling berdekatan satu
sama lain. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan lahan dan adanya konsentrisitas
1 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
pembangunan pada suatu wilayah seperti daerah pusat perekonomian, perindustrian, dan lain
sebagainya. Sebagian besar bangunan yang saling berdekatan dipisahkan tanpa adanya
penghubung struktural. Selain itu, ada yang dihubungkan dengan jembatan untuk
menyediakan akses sistem transportasi secara horizontal antar dua bangunan. Beberapa
bangunan yang berdekatan dihubungkan dengan pelat atau balok kaku pada beberapa lokasi
untuk meningkatkan kekakuan lateral bangunan.
Konsep dari penghubung bangunan berdekatan yang menggunakan peredam pasif,
semi-aktif, atau aktif adalah untuk meningkatkan performa ketahanan seismik bangunan
tersebut. Sehingga, dalam perancangan bangunan yang berdekatan perlu diperhatikan jenis
peredam yang akan digunakan berdasarkan kebutuhan. Pengujian perilaku struktur dengan
menggunakan model bangunan menghasilkan output dengan kondisi yang mendekati
kenyataannya. Tetapi pengujian ini membutuhkan waktu, biaya, dan tenaga yang tidak
sedikit. Dengan melakukan penelitian berdasarkan perbandingan antara penelitian fisik
dengan menggunakan prototype bangunan dan dengan media bantu software akan
mengeluarkan hasil yang akurat dan absah.
TINJAUAN TEORITIS
Sistem Kontrol Struktur
Menurut Uz (2009) [11], pada dasarnya kontrol struktur berfungsi dalam mengatur
karakteristik dinamik struktur tersebut sehingga dapat dijamin bahwa struktur akan merespon
dengan baik gaya-gaya luar yang terjadi. Mekanisme ini pada umumnya memerlukan suatu
sistem yang dapat memberikan gaya luar tambahan yang disebut dengan gaya kontrol.
Asumsi-asumsi dasar yang digunakan untuk memodelkan suatu struktur sebagai bangunan
geser antara lain adalah massa dari struktur yang terpusat di setiap lantainya, kekakuan balok
diangap tak terhingga, dan deformasi aksial kolom diabaikan. Asumsi-asumsi ini
menyederhanakan struktur tersebut dari banyak derajat kebebasan menjadi hanya satu derajat
kebebasan di setiap lantainya.
Sistem kontrol struktur ini berkembang cukup signifikan dalam rekayasa kegempaan
selama 25 tahun terakhir. Sistem ini telah banyak digunakan Negara – Negara yang
mempunyai resiko tinggi terhadap gempa seperti Jepang, Italy, USA, Selandia Baru,
Portugal, Iran, Indonesia, Turki, China, dan Taiwan. Meskipun penggunaaan sistem ini masih
terbatas, sistem isolasi seismik dan energi dissipator passive atau kombinasinya merupakan
2 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
sistem kontrol struktural yang paling banyak diterapkan pada bangunan didunia untuk
mengontrol respon bangunan akibat gempa.
Terdapat tiga jenis sistem kontrol struktur, antara lain: kontrol aktif/semi-aktif, pasif,
dan isolasi dasar. Menurut Dethariya (2014) [4], strategi dalam pengendalian pasif adalah
mendisipasi dan mengisolasi struktur dari energi akibat beban dinamik. Dalam kontrol pasif
strategi, perangkat disipasi energi pasif dilekatkan pada struktur. Perangkat pasif tersebut
dicirikan oleh sifat disipatif dari gaya kontrol mereka dan karakteristik tetap dari perangkat
(misalnya, koefisien redaman). Perangkat pasif sering secara optimal disetel untuk
melindungi struktur dari tertentu pembebanan dinamis, dan dengan demikian kinerja dari
perangkat adalah suboptimal untuk skenario pembebanan dan konfigurasi lain.
Menurut Constantinou (2000) [3], Viscous fluid dampers mirip dengan shock
absorbers pada mobil. Mereka terdiri atas silinder tertutup yang mengandung viscous fluid
seperti minyak. Sebuah batang piston terhubung ke kepala piston dengan lubang kecil di
dalamnya. Piston dapat bergerak masuk dan keluar dari silinder. Seperti halnya ini, minyak
dipaksa untuk mengalir melalui lubang di kepala piston dan menyebabkan terjadinya
gesekan. Ketika damper dipasang di sebuah gedung, gesekan mengubah sebagian energi
gempa masuk ke gedung bergerak menjadi energi panas.
Analisa Riwayat Waktu
Menurut Chopra (1997) [2], analisa riwayat waktu digunakan untuk menganalisis
perilaku suatu struktur terhadap pembebanan gempa jika struktur tersebut telah melewati
kondisi non linier. Hal ini disebabkan karena time history analysis menggunakan rekaman
gempa yang mengandung data percepatan yang berubah-ubah terhadap waktu. Rekaman data
yang dimaksud adalah akselerogram gempa. Akselerogram adalah hasil pencatatan riwayat
waktu percepatan gerakan tanah selama gempa tertentu berlangsung. Nilai percepatan
tersebut direpresentasikan dalam satuan gravitasi bumi. Tidak seperti respon spektrum yang
menghitung respon maksimum gempa dengan metode CQC, SRSS, atau ABS, respon
maksimum dari time history analysis lebih akurat karena berdasarkan rekaman gempa yang
telah terjadi sebelumnya. Pembebanan pada analisis ini lebih mendekati keadaan sebenarnya
karena data gempa masukannya pun diambil dari rekaman gempa sebenarnya. Hasil
pencatatan gempa tersebut bergantung dari keadaan tanah dimana rekaman itu dilakukan.
Sehingga, percepatan tanah akan berbeda untuk daerah dengan kondisi tanah yang berbeda
pula.
3 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Bangunan Saling Berdekatan
Gempa bumi dapat menyebabkan terjadinya benturan (pounding) antara bangunanbangunan berdekatan dengan jarak yang tidak memadai. Resiko terjadinya benturan sejalan
dengan padatnya daerah pemukiman pada area metropolitan yang dikarenakan keterbatasan
jarak pemisah antar bangunan. Menurut Rajaram (2011) [7], kerusakan akibat benturan
struktur dapat meningkat yang disebabkan: bangunan berdekatan dengan tinggi total sama
dan tinggi lantai sama, bangunan berdekatan dengan tinggi total berbeda dan tinggi lantai
sama, bangunan berdekatan dengan tinggi total berbeda dan tinggi lantai berbeda, struktur
bangunan yang berderet, bagian dari bangunan yang sama yang dihubungkan oleh satu atau
lebih jembatan penghubung, strukturnya memiliki karakteristik dinamik yang berbeda, yang
dipisahkan hanya oleh jarak yang sempit yang memungkinkan benturan terjadi, benturan
terjadi pada bagian kolom atau dinding yang tidak didukung sehingga menyebabkan
terjadinya kerusakan yang parah, sebagian besar bangunan dibangun berdasarkan peraturan
yang lama yang belum terdapat jarak minimal antar bangunan, kemungkinan terjadinya
penurunan (settlement) tanah, dan bangunan mengalami pembebanan lateral yang tak
beraturan yang menyebabkan terjadinya rotasi saat gempa dan mengakibatkan benturan
bangunan akibat torsi.
Berdasarkan hasil pengamatan empiris dan studi teoritis tentang respons dinamis,
mengindikasikan bahwa besarnya simpangan lateral dan potensi kerusakan bangunan
mempunyai hubungan yang sangat erat. Hubungan simpangan lateral dan potensi kerusakan
bangunan sangat bervariasi dan tergantung pada detail struktur bangunan tersebut.
Berdasarkan SNI 1726:2012 [8], jarak pemisah antar-gedung harus ditentukan paling sedikit
sama dengan jumlah simpangan maksimum masing-masing struktur gedung pada taraf itu.
Dalam segala hal masing-masing jarak tersebut tidak boleh kurang dari 0,025 kali ketinggian
taraf itu diukur dari taraf penjepitan lateral. Hal tersebut untuk memenuhi persyaratan kinerja
batas ultimit.
Tes Meja Bergoyang
Penggunaan shaking table untuk meneliti perilaku dinamik dan seimik pada struktur
teknik sipil telah dilakukan secara efektif sejak tahun enam-puluhan. Alat ini pertama kali
dibuat di Universitas Tokyo pada tahun 1893. Saat pertama kali, shaking table memiliki
batasan-batasan yang disebabkan ketersediaan tenaga dan hanya digunakan pada model yang
berukuran kecil dalam batasan linear. Dimana semakin besar dan semakin bertenaga shaking
4 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
table yang digunakan memungkinkan menggunakan faktor skala yang lebih kecil dan
memberikan gaya dinamis yang sangat penting.
Menurut Bairrao (2000) [1], ini merupakan suatu alat untuk menggoyangkan model
struktur dengan variasi simulasi gerakan tanah termasuk melakukan rekonstruksi terhadap
riwayat gempa (gempa yang telah terjadi sebelumnya dengan data yang telah direkam). Alat
ini terdiri dari platform berbentuk segiempat yang dapat menguji struktur hingga enam
derajat kebebasan dengan servo-hydraulic atau tipe actuator lain. Struktur yang akan dites
disambungkan pada platform tersebut dan dilakukan penggoyangan sampai bangunan
mengalami kegagalan. Dengan menggunakan rekaman dan data video dari transducer,
memungkinkan untuk melakukan interpretasi terhadap kelakukan dinamik dari spesimen.
Saat ini terdapat jumlah penelitian yang sangat banyak yang benggunakan shaking
table yang dapat ditemukan di literature. Penelitian-penelitian ini biasanya meliputi kelakuan
ultimit dari struktur baja dan arc, elemen struktur (seperti dinding bata), dan model global
dari struktur dengan skala yang lebih kecil.
METODE PENELITIAN
Struktur Bangunan
Dilakukan pemodelan struktur berdasarkan dua prototype bangunan struktur baja
enam lantai dan dua lantai. Kedua bangunan memiliki denah yang berbeda serta memiliki
ketinggian yang berbeda pula.
Gambar 1 Plan Layout Model Struktur
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Bangunan 1 memiliki elevasi 6 m sedangkan bangunan 2 memiliki elevasi 5 m.
Elevasi tiap lantai selain lantai dasar adalah 1 m. Kedua bangunan dipisahkan dengan jarak
63,7 cm.
5 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Gambar 2 Detail Elevasi Model Struktur
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Spesifikasi Material
Struktur bangunan tersebut terbuat dari material baja dengan nilai tegangan leleh 215
MPa serta modulus Young 206 GPa. Struktur baja kedua bangunan terdiri dari empat kolom
dengan penampang I yang terhubung pada tiap lantai yang dibentuk dari gabungan girder dan
balok silang (crossbeam). Untuk girder menggunakan penampang channel sedangkan untuk
balok silang menggunakan gabungan dua profil channel sehingga membentuk penampang
persegi dengan bagian kosong (hollow) di tengah.
Tabel 1 Properti Penampang
Penampang
Jenis
Luas (m2)
Ix (m4)
Iy (m4)
Kolom
I-beam
1,433x10-3
2,450x10-6
3,281x10-7
Girder
Channel
1,569x10-3
3,885x10-6
3,800x10-7
Cross-beam
Square Hollow
2,548x10-3
3,253x10-6
3,966x10-6
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Fluid damper yang digunakan adalah linear fluid damper 1.534 d-series dengan
stroke 102 mm dan maksimum gaya redaman sebesar 8900 N. Fluid damper ini didesain dan
diproduksi oleh Taylor Devices Inc.,USA. Peredam ini menggunakan piston stainless-steel
dengan orifice head dari perunggu, akumulator, serta silinder yang berisikan minyak silikon
6 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
(silicone oil). Besar koefisien redaman yang digunakan pada saat frekuensi nol adalah
berkisar 15,41 N s/mm.
Pembebanan
Dilakukan pembebanan pada kedua struktur untuk mendapatkan periode natural yang
sama dengan bangunan prototype. Beban garis yang diberikan pada model bangunan 1 dan 2
adalah 0,65 kN/m dan 0,43 kN/m. Periode natural dan partisipasi massa yang didapatkan
dapat dilihat pada tabel 2 dan 3.
Tabel 2 Rasio Partisipasi Massa Bangunan 1
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Tabel 3 Rasio Partisipasi Massa Bangunan 2
Sumber: Olahan Penulis, 2014
7 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Beban Gempa
Gempa yang digunakan adalah riwayat waktu gempa El Centro yang direkam pada
tanggal 15 Mei 1940 di California. Hasil rekaman spektrum gempa El Centro ini terlihat
dalam gambar 3.
Gambar 3 Akselerogram Gempa El Centro 18 Mei 1940
Sumber: Chopra, 1997
Skala Model
Untuk medapatkan hasil pemodelan yang sesuai dengan hasil shaking table test maka
penulis melakukan pendekatan yang ada sesuai dengan asumsi yang dilakukan pada test
sebelumnya. Dilakukan penyekalaan terhadap massa, waktu, dan frekuensi yaitu 1:16, 1:2,
dan 2:1 dengan urutan yang telah disesuaikan.
Variasi Pemodelan
Pada penelitian ini akan dilakukan beberapa variasi pemodelan dengan tujuan meneliti
perilaku kedua bangunan yang saling berdekatan ini terhadap pengaruh pembebanan gempa
El Centro. Selain itu akan diteliti perilaku fluid damper yang dipasang diantara kedua
bangunan dalam mengurangi resiko terjadinya benturan (pounding) antar bangunan. Variasi
yang akan variasi penggunaan damper. Variasi pemodelan dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4 Variasi Pemodelan
Variasi
1
2
3
4
Spektrum Gempa
El Centro x
El Centro x
El Centro x
El Centro x
Peredam
Tanpa Peredam
Oblique damper, lt 5
Oblique Rod connection, lt 5
Parallel damper, lt 1
Keterangan
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
8 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
5
6
7
8
9
El Centro x
El Centro x
El Centro x
El Centro x
El Centro x, y, z
Parallel damper, lt 3
Parallel damper, lt 5
Parallel damper, lt 2 & 4
Parallel damper, lt 1, 3 & 5
Tanpa Peredam
10
El Centro x, y, z
Oblique damper, lt 5
11
El Centro x, y, z
Oblique Rod connection, lt 5
12
El Centro x, y
13
El Centro x, y
14
El Centro x, y
Oblique Damper connection,
lt 5
Oblique Damper connection,
lt 2 & 4
Oblique Damper connection,
lt 1, 3 & 5
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
PGA: 0,2 g
PGA: 0.1 g, 0.08 g,
dan 0.06 g
PGA: 0.1 g, 0.08 g,
dan 0.06 g
PGA: 0.1 g, 0.08 g,
dan 0.06 g
PGA: 0.2 g dan 0,16 g
PGA: 0.2 g dan 0,16 g
PGA: 0.2 g dan 0,16 g
Sumber: Olahan Penulis, 2014
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Variasi Koneksi
Dilakukan perbandingan perpindahan titik (displacement joint) pada kedua bangunan
terhadap gempa El Centro arah x bangunan dengan puncak akselerasi tanah 0,2 g dengan
variasi koneksi yaitu variasi 1, 2, dan 3.
Displacement Maksimum Bangunan 1 6 Lantai 5 4 3 No Connec2on 2 Rod Connec2on 1 Damper Connec2on 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Displacement (mm) Gambar 4 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 1
Sumber: Olahan Penulis, 2014
9 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Gambar 5 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 1 Shaking Table
Sumber: Yang, 2003
Dapat dilihat dari grafik diatas untuk bangunan 1, hasil yang didapat cukup baik untuk
perilaku damper dimana dengan menambahkan peredam terjadi reduksi displacement tiap
lantai. Untuk hasil dari model SAP2000, efektivitas peredam dalam mereduksi displacement
puncak pada bangunan 1 adalah 38,18%. Sedangkan pada jurnal penelitian, didapatkan
efektivitas peredam dalam mereduksi displacement puncak pada bangunan 1 sebesar 42,1%.
Tetapi didapatkan hasil yang kurang baik untuk perilaku struktur setelah diberikan
penghubung batang baja (rod connection). Pada hasil SAP2000, terjadi pertambahan
displacement akibat rod connection dengan besar 11,17% sedangkan pada shaking table
terjadi pengurangan displacement setelah penambahan rod meski hanya sedikit.
Displacement Maksimum Bangunan 2 5 Lantai 4 3 No Connec2on 2 Rod Connec2on 1 Damper Connec2on 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Displacement (mm) Gambar 6 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 2
Sumber: Olahan Penulis, 2014
10 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Gambar 7 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 2 Shaking Table
Sumber: Yang, 2003
Dengan pemasangan peredam, memberikan efek positif untuk bangunan 2. Menurut
jurnal penelitian, pengurangan displacement di top floor adalah sebesar 40,6%. Berdasarkan
model dari SAP2000, terjadi pengurangan displacement sebesar 43,3% untuk bangunan
kedua di lantai atas. Hasil yang didapat dari pemodelan SAP2000 dengan shaking table
cukup mendekati.
Dari hasil yang didapatkan dapat kita lihat bahwa fluid damper yang dipasang
memberikan pengaruh pengurangan displacement yang cukup besar karena dapat mengurangi
displacement lantai hingga 40%. Sedangkan pemasangan rigid rod tidak memberikan
dampak yang cukup baik dalam mengurangi displacement kedua bangunan.
Hasil Variasi Peletakan Peredam
Kasus yang digunakan untuk membandingkan hasil akibat variasi perletakan damper
antara lain variasi 1, 4, 5, 6, 7, dan 8 dengan gempa El Centro arah x dengan puncak
akselerasi 0,2 g. Penulis menggunakan penamaan yang berbeda dengan jurnal penelitian
untuk tes meja bergoyang sebab penulis melakukan penamaan dengan urutan bahasan.
Tabel 5 Penamaan Variasi SAP dan Jurnal
Variasi SAP
1
4
5
6
7
8
Kasus Jurnal
1
7
8
9
10
11
Peredam
Tanpa Peredam
Parallel damper, lt 1
Parallel damper, lt 3
Parallel damper, lt 5
Parallel damper, lt 2 & 4
Parallel damper, lt 1, 3 & 5
Sumber: Olahan Penulis, 2014
11 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Hasil yang didapatkan dari program SAP2000 cukup baik jika dibandingkan dengan
hasil shaking table test dengan komposisi variasi 7 yaitu pemasangan peredam secara paralel
memberikan efek paling besar dalam mengurangi displacement yang terjadi pada bangunan 1.
Pada jurnal didapatkan perbedaan yang sangat besar antara displacement untuk kasus 1 dan 7
dengan kasus lainnya. Hal ini berbeda dengan hasil SAP2000 dimana perbedaan reduksi
displacement-nya tidak terlalu signifikan. Tetapi di sisi lain didapatkan tren yang sama
dengan jurnal penelitian.
Displacement Maksimum Bangunan 1 6 Lantai 5 Variasi 1 4 Variasi 4 3 Variasi 5 2 Variasi 6 1 Variasi 7 0 0 5 10 15 20 25 30 Variasi 8 Displacement (mm) Gambar 8 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 1 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Gambar 9 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 1 Shaking Table
Sumber: Yang, 2003
Sedangkan untuk bangunan 2, variasi yang paling baik adalah variasi 5 dimana
dilakukan pemasangan peredam secara paralel hanya pada lantai 3.
12 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Displacement Maksimum Bangunan 2 Lantai 5 4 Variasi 1 3 Variasi 4 2 Variasi 5 Variasi 6 1 Variasi 7 0 0 5 10 15 20 Variasi 8 Displacement (mm) Gambar 10 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 2 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Gambar 11 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Bangunan 2 Shaking Table
Sumber: Yang, 2003
Hasil respon seismik yang paling baik didapatkan dengan pemasangan variasi 5, 7,
dan 8 dimana terjadi reduksi displacement yang baik untuk kedua struktur. Tetapi variasi 5
merupakan variasi yang paling optimal. Variasi 5 merupakan pemasangan 2 fluid damper
pada lantai 3. Dikatakan demikian karena respon bangunan yang didapatkan cukup sama
dengan variasi 7 dan 8 tetapi jumlah damper yang dibutuhkan untuk variasi 5 adalah yang
paling kecil dimana hanya 2 peredam. Sedangkan untuk variasi 7 dibutuhkan 4 peredam dan
variasi 8 dibutukan 6 peredam.
13 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Hasil Variasi Koneksi Untuk 3 Arah Gempa
Seperti bagian pertama, variasi yang digunakan bertujuan melihat efektifitas dari
koneksi yang digunakan. Tetapi yang membedakan adalah arah gempa yang digunakan
dimana bagian pertama hanya menggunakan gempa arah x dengan PGA 0,2g sedangkan
untuk bagian ini menggunakan gempa arah x, y, dan z dengan masing-masing PGA yaitu:
0,1g; 0,08g; dan 0,06g. Selain itu hasil yang digunakan untuk membandingkan respon
bangunan akibat perbedaan perlakuan ini adalah drift dari bangunan. Adapun variasi yang
digunakan antara lain: variasi 9, 10, dan 11.
Dri. X Maksimum B1 6 Lantai 5 4 3 Tanpa Peredam 2 Dengan Peredam 1 Dengan Rod 0 0 2 4 6 8 Dri. (mm) Gambar 12 Grafik Drift Arah X Maksimum Bangunan 1 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Dari gambar 12 dapat dilihat bahwa pengaruh peredam cukup besar untuk
mengurangi drift yang terjadi pada bangunan 1. Hal ini sesuai dengan bagian pertama dimana
peredam memberikan efek yang baik bagi pengurangan displacement yang terjadi pada
struktur.
14 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Dri. X Maksimum B2 5 Lantai 4 3 Tanpa Peredam 2 Dengan Peredam 1 Dengan Rod 0 0 1 2 3 4 5 Dri. (mm) Gambar 13 Grafik Drift Arah X Maksimum Bangunan 2 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Dri. Y Maksimum B1 6 Lantai 5 4 3 Tanpa Peredam 2 Dengan Peredam 1 Dengan Rod 0 0 0.5 1 1.5 2 Dri. (mm) Gambar 14 Grafik Drift Arah Y Maksimum Bangunan 1 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Pada arah y, peredam oblique tidak bekerja dengan baik pada bangunan 1. Hal ini
terlihat dari grafik di atas dimana perbedaan drift yang terjadi pada bangunan 1 tanpa
peredam dan dengan peredam tidak jauh berbeda. Sedangkan untuk bangunan 2, peredam
bekerja cukup baik untuk drift arah y.
15 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Dri. Y Maksimum B2 5 Lantai 4 3 Tanpa Peredam 2 Dengan Peredam 1 Dengan Rod 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Dri. (mm) Gambar 15 Grafik Drift Arah Y Maksimum Bangunan 2 SAP2000
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Pemasangan peredam dengan arah oblique (dipasang dengan sudut 45o) menyebabkan
terjadinya penurunan koefisien redaman sebesar 50%. Tetapi hal ini baik untuk gempa
dengan arah eksitasi tidak hanya 1 karena dapat memberikan performa untuk kedua arah. Jika
dibandingkan dengan peredam yang dipasang secara paralel yang hanya memberikan
performa satu arah saja, pemasangan secara oblique lebih dianjurkan.
Hasil Variasi Peletakan Damper Untuk 2 Arah Gempa
Bagian terakhir adalah pengaruh peletakan oblique damper dengan 2 arah eksitasi
gempa. Pemilihan oblique damper adalah karena peredam bekerja untuk 2 arah direksi
sedangkan peredam secara paralel pemasangannya hanya bekerja untuk 1 arah direksi.
Variasi yang ditinjau adalah variasi 12, 13, dan 14.
Tabel 6 Displacement Maksimum Bangunan 1 Variasi Peletakan Oblique Damper
Lantai
6
5
4
3
2
1
0
Tanpa Peredam
x (mm) y (mm)
27.21
12.51
25.65
11.7
22.86
10.36
19.07
8.557
14.58
6.29
9.522
3.459
0
0
Variasi 12
x (mm) y (mm)
20.92
12.36
19.65
11.5
18.1
10.1
15.73
8.209
12.56
5.924
8.43
3.273
0
0
Variasi 13
x (mm) y (mm)
21.39
12.53
19.96
11.63
17.42
10.18
14.67
8.254
11.31
5.992
7.55
3.341
0
0
Variasi 14
x (mm) y (mm)
19.82
12.48
18.51
11.59
16.61
10.16
13.81
8.24
10.68
5.951
6.991
3.321
0
0
Sumber: Olahan Penulis, 2014
16 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
Tabel 6 Displacement Maksimum Bangunan 2 Variasi Peletakan Oblique Damper
Lantai
5
4
3
2
1
0
Tanpa Peredam
x (mm) y (mm)
16.14
4.553
14.79
4.115
12.47
3.477
9.407
2.527
5.772
1.291
0
0
Variasi 12
x (mm) y (mm)
9.586
3.684
8.338
3.32
6.77
2.735
5.01
1.956
3.017
0.987
0
0
Variasi 13
x (mm) y (mm)
8.926
3.568
8.392
3.244
6.992
2.687
5.407
1.931
3.252
9.755
0
0
Variasi 14
x (mm) y (mm)
10.46
3.713
9.369
3.342
7.998
2.763
5.948
1.98
3.7
1.001
0
0
Sumber: Olahan Penulis, 2014
Berdasarkan jurnal penelitian didapatkan bahwa untuk arah x, reduksi displacement
yang paling besar terjadi pada komposisi peredam yang diletakan pada lantai 1, 3, dan 5.
Untuk bangunan 1 terjadi reduksi displacement sebesar 49,6% dan untuk bangunan 2 sebesar
49,1%. Pada hasil SAP2000, untuk bangunan 1 reduksi displacement paling besar terjadi
pada komposisi yang sama dengan jurnal yaitu dengan pemasangan pada lantai 1, 3, dan 5
dengan besar reduksi arah x yaitu 27,16%. Sedangkan untuk bangunan 2 pada komposisi
yang sama terjadi reduksi sebesar 35,19%. Untuk bangunan 2 reduksi terbaik dicapai oleh
variasi 13 yaitu pemasangan pada lantai 2 dan 4 dengan besar reduksi yaitu 44,5%. Pada arah
y sama dengan jurnal tidak terjadi reduksi displacement yang signifikan untuk kedua
bangunan. Tetapi variasi terbaik adalah variasi 14 untuk bangunan 1 dan variasi 13 untuk
bangunan 2.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari perbandingan perilaku prototype dua bangunan baja saling
berdekatan dengan diberikan koneksi dengan fluid damper serta rigid rod yang didapat dari
hasil keluaran SAP2000 dengan hasil shaking table test adalah sebagai berikut:
1. Pemasangan fluid damper dengan parameter tertentu dapat mereduksi secara
signifikan respons seismik kedua bangunan.
2. Performa seismik yang didapatkan dari pemasangan fluid damper pada kedua
bangunan jauh lebih baik dibandingkan performa yang diberikan dari pemasangan rod
connection.
3. Pemasangan fluid damper secara 45o bukan berarti memberikan hasil performa
seismik yang sama pada dua arah saat terjadi gempa dengan dua atau tiga arah
eksitasi.
17 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
4. Oblique damper dapat mereduksi respon seimik kedua struktur dalam dua arah tetapi
dapat memberikan kemungkinan terjadinya efek torsi.
5. Terjadi penyimpangan perilaku bangunan dengan menggunakan rigid rod connection
yang tidak sesuai dengan jurnal yang disebabkan tidak diketahui dimensi, jenis, dan
material rigid rod yang digunakan pada shaking table test.
6. Pemasangan peredam atau rigid rod pada balok girder menyebabkan terjadinya
konsentrasi tegangan pada balok tersebut sehingga tegangan yang dialami balok
menjadi sangat besar.
7. Penambahan jumlah peredam yang dipasang antara kedua bangunan bukan berarti
memberikan hasil yang paling optimal. Dengan kombinasi pemasangan peredam yang
baik yang dapat memberikan hasil paling optimal. Kombinasi dari jumlah dan letak
dari peredam pada kedua struktur perlu dilakukan dalam pemodelan agar didapatkan
hasil yang paling optimal dan efisien. Dari pemodelan yang dilakukan didapatkan
bahwa pemasangan 2 fluid damper pada lantai 3 memberikan respon seismik yang
paling baik.
SARAN
Adapun saran dari penulis untuk pemodelan dua bangunan baja saling berdekatan yang
dihubungkan dengan fluid damper lebih lanjut antara lain:
1. Pemodelan dua bangunan ini dapat dilakukan dengan pendekatan non-linear direct
integration untuk melihat pengaruh fluid damper terhadap perilaku struktur saat
terjadi kegagalan. Sehingga dapat dilihat apakah variasi peredam yang digunakan
pada saat struktur masih dalam keadaan linear akan memberikan hasil yang sama
dengan struktur dalam kondisi non-linear.
2. Perbesaran gempa secara bertahap dengan menyekalakan peak ground acceleration
pada gempa El-Centro dapat dilakukan untuk meninjau terjadinya peristiwa pounding
pada kedua struktur.
KEPUSTAKAAN
1. Bairrao, Rogerio & Vaz, Carlor T (2000). Shaking Table Testing of Civil Engineering
Structures – The LNEC 3D Simulator Experience. 12th World Conference on
Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand
2. Chopra, Anil K. 1997. Dynamics of Structures. Prentice-Hall (Asia) : Singapore.
18 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014
3. Constantinou, Michael C. 2000. Fluid Dampers For Applications of Seismic Energy
Dissipation and Seismic Isolation. Taylor Devices Inc.
4. Dethariya, M.K & Shah, B.J (2011). Seismic Response of Building Frame with &
without Viscous Damper with Using SAP 2000. International Journal of Earth
Sciences and Engineering. ISSN 0974-5904, Volume 04, No 06 SPL
5. Katili, Irwan. 2008. Metode Elemen Hingga Untuk Skeletal. Rajawali Pers: Jakarta.
6. Polycarpou, Panayiotis C., Komodromos, Petros, dan Polycarpou, Anastasis C.
(2012). A Nonlinear Impact Model for Simulating the Use of Rubber Shock Absorbers
for Mitigating the Effects of Structural Pounding During Earthquakes. The Journal of
the International Association for Earthquake Engineering. Wiley Online Library
(wileyonlinelibrary.com). DOI: 10.1002/eqe.2194
7. Rajaram, Chenna (2011). A Study of Pounding Between Adjacent Structures.
Earthquake Engineering Research Centre, International Institute of Information
Technology, Hyderabad-500 032
8. SNI 1726:2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur
Bangunan Gedung dan Non Gedung
9. SNI 03-1729-1989. Tata Cara Perencanaan Bangunan Baja Untuk Gedung
10. Tubaldi, Enrico & Barbato, Michele (2011). Evaluation of Seismic Pounding Risk
Between Adjacent Buildings Exhibiting Linear Behavior. XIV ANIDIS Congress
2011, September 18-22, 2011, Bari (Italy).
11. Uz, Mehmet Eren (2009). Improving the Dynamic Behavior of Adjacent Buildings by
Connecting Them with Fluid Viscous Dampers. University of Wollongong Thesis
Collections, New South Wales, Australia.
12. Yang, Z., Xu, Y.L, Lu, X.L. (2003). Experimental Seismic Study of Adjacent
Buildings with Fluid Dampers. Journal of Structural Engineering ASCE.
10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:2(197)
19 Analisis perilaku..., Martinus Armand, FT UI, 2014