cara meredam beban Gempa pada Bangunan

TEKNIK GEMPA

OLEH

                                      ABNER M YOGI JEMI                         (1106012042)

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK

UNIVERSITAS NUSA CENDANA

KUPANG

2015

CARA MANUSIA UNTUK MEREDAM ATAU MENGURANGI

GAYA GEMPA PADA SUATU KONSTRUKSI

1.Base Isolation

A.Sejarah dan Waktu Dikembangkan

Indonesia merupakan negara yang rawan akan bencana gempa bumi. Peyebabnya adalah adanya pertemuan sejumlah lempeng tektonik dunia yang membujur hampir di seluruh wilayah Indonesia, seperti pertemuan antara lempeng Australia dengan Asia, yang membentang dari sebelah barat pulau Sumatera, selatan Pulau Jawa, Bali, Nusa Tenggara hingga pulau Timor dan laut Banda, serta lempeng Asia dengan Pasifik, yang membentang dari utara pulau Sulawesi, kepulauan Maluku, dan utara Papua.

Beberapa bencana gempa yang pernah terjadi di Indonesia, seperti di Lampung, Padang, Yogyakarta dan tempat lainnya, mengakibatkan korban nyawa yang tidak sedikit dan banyaknya kerusakan dan runtuhnya bangunan. Rusak dan runtuhnya bangunan tersebut akibat ketidakmampuan konstruksi bangunan dalam menahan gaya gempa yang menimpanya.Oleh karena itu, perencanaan konstruksi bangunan yang tahan dalam menerima beban gempa merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting guna mengurangi terjadinya korban manusia dan rusak serta runtuhnya bangunan yang terjadi akibat goncangan gempa bumi.Pada dasarnya, terjadinya gempa bumi akan mengakibatkan goncangan pada bangunan yang besarnya bergantung pada tingkat kekuatan gempa, jarak dari bangunan sampai ke pusat gempa, dan kondis/jenis tanah yang dilewati getaran gempa tersebut.

Saat ini, telah ada beberapa metode untuk menganalisis dan menentukan beban gempa yang menimpa dan distribusinya pada bangunan. Menurut salah satu analisis pembebanan gempa pada bangunan yakni pembebanan gempa statik ekuivalen, apabila dikaitkan dengan kondisi dan berat bangunan, getaran gempa tersebut akan menjadi gaya geser atau gaya horisontal dasar pada bawah bangunan. Selanjutnya, gaya geser dasar tersebut didistribusikan sebagai beban lateral/horisontal ke tiap tiap lantai sesuai dengan ketinggian dan berat lantainya. Semakin tinggi lantai, maka akan mendapatkan distribusi beban gempa lateral/horisontal yang semakin besar pula.Sehingga kekakuan, kekuatan, daktilitas dan kemampuan bagian konstruksi untuk meredam atau mendisipasikan gaya gempa merupakan hal utama yang harus diperhatikan dalam perencanan konstruksi bangunan. Konsep balok lemah kolom kuat merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan kemampuan konstruksi dalam menahan beban gempa. Dalam perencanaan biasanya sudah ditentukan terlebih dahulu tingkat beban gempa yang direncanakan. Beban gempa ini diperoleh dari pengalaman empirik dan catatan data gempa yang pernah terjadi dalam siklus tertentu. Atau berdasarkan data gempa besar yang pernah terjadi seperti gempa El Centro, Northridge, Kobe dan sebagainya. Walaupun gempa yang terjadi lebih besar tingkatannya dibandingkan gempa rencana, tapi dengan konsep balok lemah kolom kuat, masih memungkinkan penghuninya untuk menyelamatkan diri terlebih dahulu sebelum bangunan rusak atau runtuh.

B.Latar Belakang dan Maksud

Latar belakang dan maksud dilakukan upaya untuk meredam gaya gempa yang akan merambat dan terdistribusi pada bangunan, yakni dengan cara memberikan material peredam pada bagian bawah bangunan dan biasanya ditempatkan pada bagian atas pondasi atau bagian bawah kolom yang terhubung ke pondasi.

.

Salah satu alat kontrol pasif (isolasi seismik) pada struktur yang berdasarkan penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi adalah penggunaan damper. Alat ini dapat dipasang pada bermacam-macam struktur seperti : gedung bertingkat tinggi, menara, bentangan yang panjang, dan jembatan. Tujuan utama pemasangan damper pada gedung tinggi dan menara untuk mengurangi goyangan gedung 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.

C.Cara Kerja Base Isolation

Pada dasarnya, perlindungan bangunan oleh suatu peredam tahan gempa dicapai melalui penyerapan gaya getaran gempa oleh peredam, meningkatkan fleksibilitas bangunan dan memperkecil amplitudo getaran yang diterima oleh struktur. Peredam ini merupakan isolasi dasar, yaitu suatu peredam getaran yang dipasang pada sambungan antara pondasi dengan kolom bagian bawah. Salah satu upaya untuk mengurangi kerusakan akibat gempa bumi adalah dengan mengembangkan desain struktur dengan sistem isolasi dasar pada bangunan (base isolated structure). Ada dua sistem isolasi dasar yang umum digunakan dewasa ini yaitu sistem isolasi dengan menggunakan bantalan elastomeric dan friction pendulum system.

Mekanisme kerja dari bantalan elastomeric adalah dengan menggunakan karet untuk mengurangi getaran gempa sedangkan lempengan baja digunakan untuk menambah kekakuan bantalan karet sehingga defleksi dan deformasi bangunan saat bertumpu di atas bantalan karet tidak besar. Pada dasarnya cara perlindungan bangunan oleh bantalan elastomeric ini melalui pengurangan getaran gempa bumi kearah horizontal dan memungkinkan bangunan untuk begerak bebas saat berlangsung gempa bumi tanpa tertahan oleh pondasi. Peredam ini bermanfaat untuk menekan kemungkinan resonansi dari frekuensi isolasi.

Sedangkan mekanisme kerja dari friction pendulum system adalah dengan menggunakan karakteristik dari pendulum untuk memperpanjang periode alami struktur sehingga dapat terlindungi dari gaya gempa. Peredam gempa tercapai dengan bergesernya perioda alami yang dikendalikan dengan cara memilih radius/jari-jari lengkungan permukaan cekung. Nilai jari-jari kurvatur ini tergantung dari massa struktur yang didukung oleh bantalan.

Oleh karena base isolation merupakan metode yang relatif baru di Indonesia, maka bangunan yang menggunakan base isolator belum cukup banyak digunakan dan diteliti sampai saat ini. Beberapa tahun terakhir, perancangan isolasi dasar (base isolation) yang digunakan untuk perlindungan gedung dari bahaya dan kerusakan yang disebabkan oleh gempa bumi telah digunakan sebagai teknologi dalam perancangan struktur gedung di wilayah gempa tinggi. Beberapa tipe struktur telah didesain menggunakan teknologi ini, baik gedung yang telah dibangun maupun yang masih dalam tahap konstruksi. Dalam pemodelan struktur gedung dengan base isolator diperlukan pemodelan base isolation yang optimum sehingga akan diperoleh lateral dan vertikal displacement yang akurat.

Secara umum bantalan ini terbagi dalam dua kategori yaitu Elastomeric Rubber Bearing dan Sliding Bearing. Dalam tugas ini yang akan dibahas adalah elastomeric rubber bearing dengan menggunakan jenis high damping rubber bearing (HDRB) dan lead rubber bearing (LRB). Sedangkan sliding bearing yang digunakan adalah jenis friction pendulum system (FPS).

a)      Elastomeric Rubber Bearing

Elastomeric rubber bearing dibentuk dari lembaran baja yang tipis dan karet yang disusun berlapis dan disatukan dengan cara vulkanisasi. Pelat baja tebal diletakkan pada bagian atas dan bawah bantalan tersebut sebagai penghubung bantalan dengan pondasi dibawahnya dan struktur diatasnya. Penutup dari karet digunakan untuk membungkus bantalan untuk melindungi pelat baja dari korosi. Prinsip utama cara kerja elastomeric adalah dengan memperpanjang waktu getar alami struktur diluar frekuensi dominan gempa sampai 2,5 atau 3 kali dari waktu getar struktur tanpa isolator (fixed base structure) dan memiliki damping antara 10% – 20% sehingga gaya gempa yang disalurkan ke struktur lebih kecil.

Elastomeric rubber bearing menggunakan jenis high damping rubber bearing (HDRB) dan lead rubber bearing (LRB).

ü  High Damping Rubber Bearing (HDRB)

• High damping rubber bearing merupakan bahan anti seismik yang dikembangkan dari karet alam yang mempunyai kekakuan horizontal yang relatif kecil dan dicampur dengan extra fine carbon block, oil atau resin, serta bahan isian lainnya sehingga meningkatkan damping antara 10% - 20% pada shear strain 100% dengan modulus geser soft (G = 0,4 MPa) dan hard (G =1,4 MPa). Untuk dapat menahan beban vertikal yang cukup besar, maka karet diberi lempengan baja yang dilekatkan dengan sistem vulkanisir.

                                 

                                   

Gambar 1.1 High Damping Rubber Bearing (Teruna, 2005).

Bantalan pada sistem isolasi seismik harus didesain dengan cermat untuk memastikan agar bangunan yang ditopangnya tetap berdiri ketika dan setelah gempa terjadi. Secara garis besar tahap-tahap dalam mendesain high damping rubber bearing adalah:

§  Menentukan berat struktur untuk masing-masing kolom (w) dan berat struktur total (Wt).

§  Menentukan kekakuan horizontal (KH) aktual elastomer

§  Menentukan frekunesi natural (ω) dan perioda (T)

§  Menentukan kekakuan vertikal (KV)

§  Menentukan fungsi bentuk/shape factor (S)

§  Menentukan Compression Modulus (Ec)

§  Menentukan ketebalan elastomer (t)

§  Menentukan dimensi elastomer tinggi (h) dan lebar (b)

§  Menentukan nilai critical buckling load (Pcrit)

§  Menentukan Rollout Displacement (Dmax)

ü  Lead Rubber Bearing (LRB)

Lead rubber bearing adalah laminated rubber bearing yang lebih besar terbuat dari lapisan karet dan dipadu dengan lapisan baja, tetapi ditengahnya diberi rongga yang diisi dengan lead (perunggu). Lapisan karet yang divulkanisir yang bisa bergerak ke semua arah horizontal dilaminasi diantara lapisan baja yang mampu menahan beban aksial. Lead (perunggu) yang terletak ditengah berfungsi sebagai tempat penyerapan energi sehingga mampu mengurangi gaya gempa dan perpindahan.

                                        

Gambar 1.2. Lead rubber bearing

Lapisan karet pada bantalan memberikan fleksibitas lateral sedangkan lapisan baja memberikan kemampuan untuk menahan beban aksial. Lapisan penutup karet pada bantalan berfungsi untuk melindungi pelat baja agar tidak korosi. Pelat baja pada bagian atas dan bawah bantalan berfungsi untuk menghubungkan isolator dengan struktur diatas dan dibawahnya.

Lead rubber bearing didesain sangat kaku dan kuat diarah vertikal dan lentur diarah horizontal sehingga beban vertikal dan lateral yang kecil bisa didukung tanpa menimbulkan perpindahan yang berarti. Lead mengalami kelelehan pada tegangan rendah dan berprilaku sebagai solid elastis-plastis. Kekakuan pasca kelelahan dapat direpresentasikan oleh kekakuan geser lapisan karet. Selain itu, lead memiliki propertis kelelahan yang baik terhadap cyclic loading karena dapat memulihkan hampir seluruh propertis mekaniknya tepat setelah terjadi kelelahan. Secara garis besar tahap-tahap dalam mendesain lead rubber bearing adalah:

§  Menentukan kekakuan efektif (Keff) dari lead rubber bearing

§  Menentukan perioda alami (T)

§  Menentukan kekakuan elastis (Ku)

§  Menentukan nilai redaman kritis (βeff) 

§  Menentukan Rollout Displacement (Dmax)

b)      Friction Pendulum System (FPS)

Friction pendulum system (FPS) menggunakan karakteristik dari pendulum untuk memperpanjang periode alami struktur sehingga dapat terlindungi dari gaya gempa. Perioda dari FPS dipilih berdasarkan radius/jari-jari kurvatur pada permukaan cekung. Nilai jari-jari kurvatur ini tergantung dari massa struktur yang didukung oleh bantalan. Torsi pada struktur berkurang karena pusat kekakuan pada bantalan secara otomatis sama dengan pusat kekakuan dari struktur.

 

Gambar 1. 3. Friction Pendulum System (Buckle, 1993).

(a) Pada posisi awal

(b) Dalam posisi berpindah

Friction pendulum bearing menggunakan geometry dan gravitasi untuk menghasilkan peredam gempa yang diinginkan. Peredam gempa tercapai dengan bergesernya perioda alami. Perioda alami ini akan dikendalikan dengan cara memilih radius/jari-jari lengkungan permukaan cekung.

                                

                          

Gambar 1.4. Friction Pendulum System Pada Struktur Bangunan.

Secara garis besar tahap-tahap dalam mendesain friction pendulum bearing adalah:

§  Menentukan kekakuan horizontal (KH) dari FPS

§  Menentukan perioda alami (T) dari FPS

§  Menentukan kekakuan efektif (Keff) dari FPS

§  Menentukan nilai redaman (β) yang diberikan oleh FPS

§  Menentukan perpindahan vertikal rencana (δv) dari struktur akibat pergerakan disepanjang permukaan cekung

§  Cek recentering dari friction pendulum.

D.Kelebihan dan Kekurangan

            Kelebihan base isolation :

n  Base isolation merupakan sebuah aplikasi pendekatan kendali pasif yang sangat baik digunakan.

n  Sebuah bangunan dipasangkan dengan sebuah bahan dengan kekakuan lateral yang rendah (misal: karet) untuk mendapatkan dukungan yang fleksibel.

n  Saat gempa terjadi, dukungan yang fleksibel tersebut mampu untuk menyaring frekuensi-frekuensi yang tinggi dari gerakan gempa dan mampu menanggulangi bangunan tersebut agar tidak rusak atau runtuh.

n  Base isolation dengan demikian merupakan sebuah piranti yang efektif untuk memberikan proteksi bagi struktur bangunan rendah dan menengah sebab tipe bangunan tersebut dikarakteristikkan memiliki frekuensi-frekuensi yang tinggi.

Sedaangkan kekurangan dari base isolation adalah hara per unit dari baraabg tersebut sangat mahal dan tentunya tidak ekonomis

E.Pengalamaan di Indonesia

Teknologi isolasi dasar atau base isolation merupakan teknologi yang sudah lama keluar dan sering kita jumpai dalam konstruksi jembatan pada umumnya. Namun tidak sedikit orang yang masih mepertanyakan alasan gedung butuh isolasi dasar untuk peredam gempa? Jawabannya cukup sederhana,Model gedung konvensional memiliki getaran yang cukup besar sehingga akan menyerang pada bagian join/Hubungan balok kolom struktur tersebut. Sedangkan pada model sisi sebelah kanan, getaran yang terjadi cukup kecil karena sebelum getaran yang dihasilkan oleh tanah/gempa sudah diserap terlebih dahulu oleh base isolation/isolasi dasar. Hal tersebut dapat dilihat ketika getaran terjadi, isolasi dasar bergerak terlebih dahulu yang kemudian diikuti oleh struktur model gedung tersebut.

Berikut ini merupakan gambar-gaambaar dari penggunaan base isolation :

                                               

Gambar 1.5 Aplikasi Bantalaan Karet

Gambar 1.6 Perletakan bantalan karet pada tiap kolom

( sumber : ndsse.com )

2.Tuned Mass Damper (TMD)

A.   Latar belakang

Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa sangat penting di Indonesia, mengingat sebagian besar wilayahnya terletak dalam wilayah gempa dengan intensitas moderat hingga tinggi (Yosafat, 2006). Kementrian Riset dan Teknologi (Ristek) menyebutkan bahwa 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 Nov., skala7.1) 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).

Dengan kondisi Indonesia yang rawan gempa tersebut, maka diperlukan suatu kemampuan untuk mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh bencana gempa tersebut, khususnya runtuhnya bangunan, sehingga dapat mengurangi korban bencana dan juga kerugian materi. Selain memberikan pengetahuan kepada masyarakat mengenai langkah – langkah dalam mitigasi bencana gempa tersebut, melaksanakan pembangunan rumah dan gedung yang mampu menahan beban gempa merupakan solusi terbaik karena dapat dijadikan tempat perlindungan saat bencana tersebut terjadi. Salah satu metode mendesain sebuah gedung yang mampumenahan 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.

TMD adalah sebuah massa inersia yang melekat pada lokasi bangunan dengan gerak maksimum (umumnya di dekat bagian atas ), melalui semi disetel dengan benar dan elemen redaman. TMD memberikan histeresis bergantung pada frekuensi yang meningkatkan redaman pada struktur rangka yang melekat padanya untuk mengurangi gerakannya. Ketahanan ditentukan oleh karakteristik dinamis ,redaman dan jumlah massa tambahan yang digunakan. Redaman tambahan diperkenalkan oleh TMD juga tergantung pada rasio massa peredam dengan massa efektif bangunan di modus getaran tertentu. Berat TMD bervariasi antara 1% - 10% dari berat bangunan struktur utama. Frekuensi TMD yang disetel ke frekuensi struktural tertentu ketika frekuensi TMD akan beresonansi keluar dari fase dengan gerakan frame dan mengurangi respon. Alat ini dipasang pada bermacam-macam struktur seperti gedung bertingkat, menara dan jembatan.

 Tujuan utama pemasangan TMD pada gedung tinggi adalah untuk mengurangi goyangan akibat gempa bumi dan angin, pada jembatan untuk mengurangi goyangan akibat angin atau getaran akibat lalu lintas (Tjong. 2004). Pada umumnya TMD dipasang pada lantai teratas dari struktur gedung dengan tujuan agar dapat bergetar secara harmonis dengan periode getaran gedung tersebut

B.Sejarah Perkembangan Mass Dumper

Tuned Mass Damper (TMD) adalah sebuah alat yang terdiri dari massa, pegas, dan peredam (damper) yang diletakkan pada sebuah struktur dengan tujuan untuk mengurangi respon dinamik dari struktur tersebut. Konsep TMD pertama kali diteliti oleh Frahm pada tahun 1909, yang kemudian konsep ini dikembangkan oleh Profesor Emeritus Jacob Den Hartog pada bukunya Mechanical Vibrations(1940) (Kourakis, 2005). Selanjutnya berkembang wacana untuk menggunakan beberapa massa tambahan sebagai damper, sistim redaman ini disebut Multiple Tuned Mass damper. Penggunaan lebih dari satu TMD, dengan karateristik dinamik yang berbeda dapat meningkatkan kemampuan dan kekuatan TMD. Penelitian mengenai MTMD ini telah dilakukan oleh Xu dan Igusa (1992), Yamaguchi dan Harnpornchai (1993), Abe dan Fujino (1994), Abe dan Igusa (1995), Janggid (1995, 1999) dan Li (2000) ( Li dan Liu, 2002).

Berbagai metode telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja bangunan dalam menerima beban gempa. Salah satu metode yang dikembangkan adalah dengan menggunakan peredam atau damper yang berguna untuk mengontrol respon struktur yang menerima beban gempa. Salah satu jenis damper yang digunakan adalah Tuned Mass Damper (TMD) berupa suatu massa tambahan yang dipasang pada struktur utama dengan kekakuan dan redaman tertentu. Untuk bangunan berbentuk bujursangkar, TMD ini dapat mengkontrol respons strktur dengan efektif dimana biasanya TMD ini diletakkan pada titik pusat massa bangunan. Selanjutnya berkembang wacana untuk menggunakan beberapa massa tambahan sebagai damper. Sistem redaman ini disebut Multiple Tuned Mass Dampers (MTMD).

Massa tambahan dari damper ini berfungsi untuk mereduksi energi yang diterima oleh struktur daribeban gempa. Dengan adanya penyerapan energi ini maka struktur semakin kuat dalam menerima beban gempa dibandingkan struktur yang tanpa damper. Penyerapan energi oleh damper terhadapstruktur menyebabkan struktur kemungkinan tetap berada dalam kondisi elastis.Dalam perencanaan struktur yang menerima beban gempa, pada umumnya struktur mempunyai jumlah derajat kebebasan yang tak berhingga jumlahnya. Namun dengan proses idealisasi atauseleksi, model matematis dapat mereduksi jumlah derajat kebebasan struktur menjadi suatu jumlah tertentu. Model matematis suatu struktur, dapat digambarkan sebagai berikut :

                    

m = elemen massa, yang menyatakan massa dan sifat inersia dari struktur

k = elemen pegas (konstanta kekakuan), yang menyatakan elastic restoring force dan

kapasitas energi potensial (energy potential capacity) dari struktur

c = elemen redaman (damping), yang menyatakan sifat gesekan (friction

characteristic) dan kehilangan energi (energy losses) dari struktur

F(t) = beban penggerak, yang menyatakan gaya luar yang bekerja pada struktur yang  merupakan fungsi dari waktu

Konstanta pegas dinyatakan dalam simbol k. Untuk pegas linear, berlaku hukum Hooke, dimana

hubungan antara pegas dan perpindahan dapat dinyatakan dalam bentuk :

Fs = k x (1)

Konstanta pegas k disebut juga stiffness member, yang didefinisikan sebagai besarnya gaya yang diperlukan agar mengalami perpindahan sejauh δ, atau dapat ditulis dalam bentuk :

                                k = P

Gambar 2.1 mendeskripsikan sistem struktur – TMD secara skematis. Suatu struktur gedung

dimodelkan sebagai sistem berderajat kebebasan tunggal dengan massa M1, konstanta redaman C1, dan konstanta pegas K1, yang masing-masing berhubungan dengan ragam getar pertama darigedung itu.Agar respons sistem utama (struktur gedung) dapat diminimalkan, karakteristik osilator cd dan kdharus diatur besarnya sehingga optimum. Nilai-nilai optimum menurut Den Hartog adalah :

                            

                                    Gambar 3. Sistem Struktur Bangunan TMD

Dengan menggunakan persamaan di atas dapat ditentukan kekakuan dan redaman yang harus disediakan pada sistem TMD bila rasio massa, m, telah ditetapkan.Maka kekakuan dan redaman TMD dapat dihitung dengan persamaan:

 

  

  dimana :

ω = frekuensi natural struktur utama

ωd = frekuensi natural TMD

md = massa TMD

kd = kekakuan TMD

cd = redaman TMD

Faktor-faktor yang mempengaruhi perilaku struktur yang menggunakan TMD adalah

penempatan TMD, persentase massa TMD, jumlah TMD yang ditempatkan pada struktur.

Secara umum TMD mampu mereduksi respon struktur seperti deformasi dan gaya dalam (gaya geser dan momen). Pada penggunaan Single TMD, semakin besar massa TMD tersebut maka akan semakin mereduksi deformasi yang terjadi pada struktur.Pada penggunaan Multiple TMD, semakin besar massa TMD tersebut maka akan semakin besar respon struktur yang terjadi pada struktur.

C.Prinsip Kerja

Tuned Mass Damper ( TMD ) adalah sebuah alat yang terdiri dari massa, pegas dan peredam (damper) yang diletakan pada sebuah struktur dengan tujuan untuk mengurangi respon dinamik struktur tersebut.  Frekuensi peredam diselaraskan dengan frekuensi struktur utama, sehingga saat sebuah frekuensi terjadi peredam akan beresonansi terhadap perubahan struktur. Gaya Inersia peredam itu akan mendisipasikan energi pada strukutur tersebut.Massa dari peredam akan mendistribusikan gaya inersia pada struktur tersebutdalamarah yang berbeda denga pergerakan struktur itu sendiri dengan demikianmengurangi goyangan struktur tersebut (kaurakis 2005). Alat ini dipasang pada beberapa struktur seperti gedung bertingkat, menara dan jembatan. Tujuan utama pemasangan TMD adalah mengurangi goyangan akibat gempa bumi dan angin atau gerakan lalulintas.

D.Kelebihan dan kekurangan TMD

Tuned mass dumper merupakan salah satu contoh dari sistem kontrol pasif sehingga kelebihannya adalah kesederhanaan dalam desain, pemasangan, pemeliharaan sehingga tidak memerlukan biaya yang banyak. Tuned masss dumper merupakan sistem kontrol pasif yang dalam sistem kerjanya menggunakan energi potensial yang dibangkitkan oleh respon struktur untuk menghasilkan gaya kontrol sehingga terbebas dari risiko-risiko yang dapat menimbulkan ketidakstabilan. Kelemahan metode ini adalah tidak menggunakan sensor pengukur percepatan yang terjadi pada struktur sehingga metode ini tidak dapat beradaptasi dengan perubahan parameter struktur maupun peralatan kontrol yang digunakan.

E.Contoh penerapan TMD di Indonesia

Penerapan Tuned Mass Dumper yaitu Bangunan ICT dengan luas sekitar 2500 m2 terdiri dari 3 lantai terletak di kota Banda Aceh provinsi NAD.Struktur bangunan dari beton bertulang dan didukung sebanyak 36 bearing isolator yang sama ukurannya dengan rasio redaman sama sebesar 40% Kritikal Bangunan direncanakan terletak pada zona 6 peta gempa Indonesia. Response spectra yang digunakan adalah untuk tanah sedang sesuai dengan SNI-03-1726-2002.

Berikut ini merupakan gambar-gambar yang ada hubungannya  mass damper :      

Gambar 2.2 Active system

                                  

Gambar 2.3 semiactive system

3. Friction damper

A.Sejarah dan waktu dikembangkan

Akhir-akhir ini telah banyak dikembangkan alat atau system yang digunakan untuk mengurangi efek getaran pada respon struktur gedung akibat pengaruh gempa yang kemudian dikenal dengan istilah peredam (damper). Ada tiga kelompok system damper modern yang telah banyak dikembangkan, yaitu Seismic Isolation System, Semi Active Control Systems, dan Passive Energy Dissipation.

Friction damper yang merupakan termasuk dalam Metode Kontrol pasif ( Sistem Kontrol Pasif) merupakansistem kontrol pasif yang tidak memerlukan external power sehingga biayanya lebih murah dan umumnya tidak memerlukan perawatan khusus. Sistem kontrol pasif terbagi beberapa jenis yang lain yaitu metallic damper, fluid damper, visco elastic damper, dan tune mass damper.

B.Latar Belakang dan Maksud

Banyak cara yang telah diterapkan untuk meminimalisir kerusakan akibat gempa bumi. Jepang sebagai salah satu negara terdepan dalam teknologi, telah mengaplikasikan salah satu teknologi tahan gempa yakni penggunaan kontrol pada struktur bangunan untuk mereduksi respon dinamik yang diakibatkan oleh beban seismik (gempa bumi).

Kontrol pada struktur dibagi menjadi dua jenis berdasarkan perlu tidaknya energi untuk menghasilkan gaya kontrol, yaitu kontrol aktif dan kontrol pasif (isolasi seismik). 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

C.Cara kerja dari friction damper

Fricttion damper  adalah salah satu alat peredam dari jenis Passive Energy Dissipation. Namun, pada prinsipnya semua bentuk alat tersebut menggunakan solid sliding friction sebagai mekanisme dasar untuk menyerap energi. Salah satu bentuk friction damper yang telah banyak digunakan adalah Pall Friction Damper. Bagian utama dari alat ini adalah lapisan bantalan gesek (friction pad) yang disisipkan pada rangkaian plat baja yang kemudian dipasangkan pada pengaku (bracing) struktur gedung.

Sistem kontrol pasif dalam ini merupakan friction damper adalah sistem yang cara kerjanya menggunakan energi potensial yang dibangkitkan oleh respon struktur untuk menghasilkan gaya kontrol sehingga terbebas dari risiko-risiko yang dapat menimbulkan ketidakstabilan.

Berikut ini merupakan gambar-gambar dari cara kerja frition damper,yang dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini :

Gambar 3.1 Mekanisme friction damper

           

Gambar 3.2 Bentuk friction pada salah satu ruangan pada sebua kantor

Gambar 3.3 Detail Friction daamper

D.Kelebihan dan Kekurangan dari Friction Damper

Kelebihan:

                1.Bekerja tampa menggunakan tambahan energi luar

2.Tidak berisiko dalam menimbulkan  keadaan yang tidak stabil pada stuktur

                3.sistem friction damper lebih mudah di gunakan dan ketahanannya lebih bagus.

4. Biaya yang relatif lebih kecil dan ekonomis
Kelebihan friction damper yang lain adalah kesederhanaan dalam disain, pemasangan, pemeliharaan sehingga tidak memerlukan biaya yang banyak,dan dapat diterapkan pada bangunan baru maupun bangunan yang lama.
Sedangkan Kelemahan metode ini  dalam haal ini Friction damper adalah tidak menggunakan sensor pengukur percepatan yang terjadi pada struktur sehingga metode ini tidak dapat beradaptasi dengan perubahan parameter struktur maupun peralatan kontrol yang digunakan

D.Pengalaman di Indonesia

                Indonesia merupakan daerah yang rawaan bencana gempa disebapkan Indonesia adalah wilayah pada zona seismic aktif yang tingkat kegempaannya tinggi tetapi untuk saat ini belum ditemukan referensi penggunaan friction damper di Indonesia tetapi telah adanya perencanaan untuk pengendalian gempa dengan menggunakan kontrol friction damper sehingga keamanan dan kenyamanan bagi manusia yang berada dalaam gedung maupun yang beradaa di sekitar gedung tersebut dapat di optimalkan.

Referensi Materi Kontrol Struktur : 

1. Setio, Widarbo, Patta.KONTROL VIBRASI AKTIF PADA STRUKTUR YANG MENGALAMI BEBAN DINAMIK DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN DAN ALGORITMA GENETIK,Paper Program Studi Teknik Sipil ITB, Bandung.
2. Setyo Herlin D. Kusumastuti Dyah. Setio Sangriyadi. Siregar Pramata H.R. Hartanto Andy. 2012. “Kontrol Vibrasi Aktif Pada Struktur Yang Mengalami Beban Dinamik Dengan Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan Dan Algoritma Genetik “. Jurnal Teoretis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil, Institut Teknologi Bandung, Bandung.
3. Widodo Bagus Setyo Ugi. 2010. “Pengendalian Optimal Getaran Pada Struktur Gedung Terhadap Gempa Bumi”. Jurusan Matematika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Surabaya.

4. http://www.scribd.com/doc/73961424/KENDALI-STRUKTUR
5. http://www.medanbisnisdaily.com/news/read/2011/12/01/69221/sistem_kontrol_struktur_redam_kerusakan_bangunan_jika_gempa/#.UC3ogKDzyAM
6. http://syamsul-tekniksipil.blogspot.com/2011/06/efektivitas-teknologi-damper-dalam.html

7.       http://karyailmiah.tarumanagara.ac.id/index.php/TMTS/article/view/4526)

8.       https://www.google.com/search?q=bantalan+karet+tahan+gempa&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-beta&channel=fflb

9.       http://netsains.net/2009/06/teknologi-bantalan-karet-tahan-gempa/

10.   http://gburubber2014.wordpress.com/seismic-rubber-bearing-pads-bantalan-karet-tahan-gempa/

11.   https://www.google.com/search?q=sejarah+bantalan+karet+untuk+bangunan+tahan+gempa+%2B+pdf&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-beta&channel=np&source=hp#rls=org.mozilla:en-US:official&channel=np&q=sejarah+teknologi+bantalan+karet+tahan+gempa

12.   http://www.ilmusipil.com/sipil/struktur

13.   http://oneeightytwocivil.blogspot.com/2011/03/teknologi-bantalan-karet-tahan-gempa.html

14.   http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Special%3ASearch&profile=default&search=teknologi+peredam+energi+gempa+dengan+menggunakan+massa+benda&fulltext=Search