BAB III ANALISIS FLUID VISCOUS DAMPER PADA BANGUNAN
3.1 VISCOUS DAMPING
Seismic devices adalah alat yang dipasang pada bangunan untuk membatasi energi atau mendisipasi energi gempa yang masuk ke bangunan seperti yang sudah
dijelaskan tadi. Seismic devices bekerja dengan merubah kekakuan, damping dan menambah massa ke struktur. Pemakaian seismic devices tidak hanya terbatas pada
struktur bangunan gedung saja, juga bisa digunakan juga pada jembatan, tangki penimbunan dan lainnya.
Seismic devices pada umumnya dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: 1. Actived seismic devices
2. Passived seismic devices
Actived seismic devices bekerja dengan menerima masukan data getaran dari sensor yang dipasang pada sekeliling struktur. Melalui computer, data tersebut
digunakan untuk mengatur gerakan sesuai dengan input gempa ke bangunan. Passived seismic devices bekerja setelah energi gempa masuk ke struktur,
pada umumnya reaksi seismic devices semakin besar bila respon struktur atau energi yang masuk semakin besar. Passived seismic devices sesuai fungsinya secara garis
besar dapat dibagi dalam 2 jenis, yaitu bersifat isolasi seismic isolator dan yang bersifat dissipasi energi damper.
Damper merupakan alat tambahan yang dipasang distruktur untuk menambah redaman damping dari suatu struktur. Dengan alat ini simpangan pada struktur akan
Universitas Sumatera Utara
berkurang, demikian juga gaya dalam struktur akibat beban lateral, struktur dapat direncanakan secara elastis akibat gempa besar dengan biaya yang cukup ekonomis.
Damper merupakan alat dissipasi energi yang berfungsi memperkecil respon simpangan struktur dan menghentikan getaran, agar simpangan simpangan antar
tingkat dapat diperkecil sehingga gaya lateral kolom menjadi kecil seperti yang telah dijelaskan di atas.
Menurut Anil K Chopra 1995, Persamaan getaran untuk bangunan SDOF untuk damper jenis ini adalah :
pt – f
S
– f
D
= f
I
atau f
I
+ f
D
+ f
S
= pt 3.4.1
dimana: f
I
= m.ü 3.4.2
f
D
= c.ú 3.4.3
f
S
= k.u 3.4.4
Apabila persamaan 3.4.2, 3.4.3, 3.4.4 disubtitusikan ke persamaan 3.4.1, maka akan diperoleh :
mu + cu+ ku = pt 3.4.5
mü + cú + ku = mü
g
3.4.6 mü + c+c
d
ú + k+k
d
u = mü
g
3.4.7 dimana :
Universitas Sumatera Utara
m = massa bangunan c = konstanta damping struktur
c
d
= konstanta damping dari fluid viscous damper k = kekakuan struktur
k
d
= kekakuan damper ü
= percepatan massa ú
= kecepatan massa u
= simpangan massa ü
g
= percepatan gerakan tanah dasar. Konsep viscous damping pada awalnya digunakan sebagai suatu besaran
dissipasi energi oleh struktur pada keadaan elastis. Bila ditinjau dari konsep getaran yang paling dasar, yaitu getaran bebas tanpa damping dari sistem SDOF, persamaan
getaran dapat ditulis dalam bentuk : mü + ku = 0
3.4.8 Solusi persamaan ini adalah :
3.4.9
Dimana : 3.4.10
Didefinisikan sebagai natural frekwensi dari getaran. Penyelesaian response simpangan ut persamaan 3.2 adalah dengan kondisi displacement awal
tertentu u0 dan kecepatan awal tertentu v0, amplitudo maksimum getaran adalah konstan terhadap waktu dan sistem akan bergetar tanpa henti, seperti yang
ditunjukkan oleh kurva dengan damping sama dengan 0 di gambar 3.1.
sin n
cos nt
v nt
u t
u
ω ω
ω
+ =
m k
n =
ω
n
ω
Universitas Sumatera Utara
Hal ini tidak terjadi pada keadaan sebenarnya,getaran bagaimanapun akan berhenti pada suatu waktu tertentu, berhentinya getaran disebabkan dissipasi energi
dari getaran, faktor yang menyebabkan dissipasi energi dinamakan damping atau redaman dari sistem getaran.
Dissipasi energi dapat disebabkan oleh retak pada penampang, ketidak-linier kekakuan dalam keadaan elastis, gesekan atau interaksi antara struktur dengan tanah,
dan lain-lainnya. Besarnya dissipasi masing-masing elemen ini sulit diperhitungkan, sehingga dipakai konsep viscous damping sebagai pengganti dari semua bagian
dissipasi energi tadi. Viscous damping didefinisikan sebagai mekanisme dissipasi energi dimana
gaya damping adalah fungsi dari kecepatan, persamaannya adalah: F= fu
3.4.11 Dimana F adalah gaya damping dan u adalah kecepatan yang berbanding
lurus dengan F. Persamaan 3.4 dijabarkan menjadi: F=c u
3.4.12 Dimana c adalah koefisien damping. Berdasarkan sistem SDOF dengan linier
viscous damper didapat fungsi sinus, sehingga persamaan u menjadi: u=ú sin
ωt 3.4.13
Luasan histeric loop yang bekerja pada viscous damping dengan interval [t
1
,t
2
] adalah : 3.4.14
3.4.15
∫
=
2 1
t u
t u
Fdu W
d
t
∫
=
2 1
t Fú
W
Universitas Sumatera Utara
3.4.16
3.4.17
3.4.18 Wviscous
=πc ú
2
ω 3.4.19
F t=0
cωú -
ú ú ú u
t=πω Gambar 3.1 : Histeristic loop linier viscous damping
3.2 FLUID VISCOUS DAMPER 3.2.1 Sejarah Fluid Viscous Damper
Kategori