ANALISA PENGGUNAAN TUNED MASS DAMPER PADA STRUKTUR GEDUNG DALAM MEREDUKSI RESPONS DINAMIK AKIBAT BEBAN GEMPA
BAB I
PENDAHULUAN
1.
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. Kementrian Riset dan Teknologi
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.Ini terbukti catatan tiga gempa besar yang terjadi di Indonesia dan
mengakibatkan banyak korban yang meninggal yaitu gempa bumi Sumatera Barat
(30 September 2009, skala 7.6 SR) tercatat 1100 orang meninggal, gempa bumi
Yogyakarta (27Mei 2006, skala 5.9 SR) tercatat lebih dari 6000 orang meninggal
dan gempa bumi Aceh yang disertai tsunami (26 Desember 2004, skala 9.2)
mengakibatkan 220000 orang meninggal (Wikipedia).
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
1
2
beban gempa merupakan solusi terbaik karena dapat dijadikan tempat
perlindungan saat bencana tersebut terjadi.
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. Pada dasarnya pengontrol respon
struktur 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. Dimana salah satu alat kontrol pasif pada struktur
yang berdasarkan penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi
adalah Tuned Mass Damper. 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
3
Mechanical Vibrations (1940) (Kourakis, 2005). Frekuensi peredam diselaraskan
dengan frekuensi struktur utama, sehingga saat sebuah frekuensi terjadi peredam
akan beresonansi terhadap pergerakan struktur. Gaya inersia peredam tersebut
akan mendisipasikan energi pada struktur tersebut. Massa dari peredam tersebut
akan mendistribusikan gaya inersia pada struktur tersebut dalam arah yang
berbeda dengan pergerakan struktur itu sendiri, dengan demikian akan
mengurangi goyangan struktur tersebut (Kourakis, 2005).
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. Penerapan TMD pada struktur bangunan tingkat tinggi telah
dapat dijumpai seperti pada John Hancock Tower, Citicorp Center, Canadian
National Tower dan Chiba Port Tower (Kourakis, 2005).
Dalam tugas akhir ini akan membahas perilaku struktur gedung yang
menggunakan TMD (Tuned Mass Damper) sebagai peredam, keefektifannya
dalam meredam gaya lateral khususnya gaya gempa. Seperti diketahui bahwa
TMD (Tuned Mass Damper) dapat mereduksi respon struktur gedung, namun
seberapa besar pengaruhnya dalam mereduksi respon struktur terhadap gaya
lateral khususnya gaya gempa.
4
2.
Rumusan Masalah
Adapun perumusan masalah yang diangkat pada tugas akhir ini adalah :
1.
Berapa parameter optimum TMD pada struktur gedung?
2.
Berapa rasio massa pada TMD yang paling efektif untuk menerima
beban gempa?
3.
Berapa reduksi maksimum TMD pada top displacement dan story
drift struktur gedung?
3.
Tujuan Studi
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1.
Mengetahui parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari sebuah
struktur.
2.
Mengetahui rasio massa TMD yang paling efektif dalam menerima
beban gempa.
3.
Mengetahui reduksi maksimum TMD pada top displacement dan story
drift struktur gedung.
4.
Batasan Masalah
Yang menjadi ruang lingkup studi dalam penyelesaian tugas akhir ini :
1.
Pembebanan lateral yang digunakan dalam analisis adalah beban
gempa.
2.
Respon struktur yang ditinjau dalam analisis adalah simpangan antar
tingkat (drift) dan perpindahan reaksi tumpuan..
5
3.
Analisa struktur gedung ini tidak sampai pada tahap perancangan
struktur (baik pendimensian, manajemen kontruksi maupun metode
pelaksanaan).
ANALISA PENGGUNAAN TUNED MASS DAMPER
PADA STRUKTUR GEDUNG DALAM MEREDUKSI
RESPONS DINAMIK AKIBAT BEBAN GEMPA
SKRIPSI
Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
OLEH
BROWI ADAM
NIM : 07520062
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2011
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL
: ANALISIS PENGGUNAAN TUNED MASS DAMPER
PADA STRUKTUR GEDUNG DALAM MEREDUKSI
RESPONS DINAMIK AKIBAT BEBAN GEMPA
Nama
: BROWI ADAM
NIM
: 07520062
Pada hari sabtu 13 Agustus 2011, telah diuji oleh tim penguji:
1. Ir. Yunan Rusdianto, MT
Dosen Penguji I
…………………
2. Ir. Erwin Rommel, MT
Dosen Penguji II
…………………
Dosen Pembimbing I,
Dosen Pembimbing II,
(Zamzami Septiropa, ST, MT)
(Ir.Rofikatul Karimah, MT)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. Khoirul Abadi, MT)
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Analisis Penggunaan Tuned Mass Damper Pada
Struktur Gedung Dalam Mereduksi Respons Dinamik Akibat Beban
Gempa”.
Skripsi ini merupakan tugas akhir yang diajukan untuk memenuhi syarat
dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak akan terwujud tanpa
adanya bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:
1. Ir. Sudarman, MT , selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
2. Ir. Choirul Abadi, MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ir. Ernawan Setyono, MT , selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Zamzami Septiropa, ST, MT , selaku Dosen Pembimbing I yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam
menyusun skripsi ini sampai selesai.
5. Ir. Rofikatul Karimah, MT , selaku Dosen Pembimbing II yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam
menyusun skripsi ini sampai selesai.
6. Seluruh Dosen Pengajar Teknik Sipil dan Staf Tata Usaha di lingkungan
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
7. Kedua orang tua, keluarga dan saudara tercinta yang telah begitu tulus
memberi semangat, dorongan dan doa yang tiada henti sampai
terselesainya skripsi ini.
8. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2007 yang telah banyak membantu
penulis dalam menyusun skripsi ini.
9. Sahabat-sahabat Teman Sebaya yang selalu memberikan semangat dan
bantuan kepada peneliti untuk menyelesaikan tugas skripsi ini.
10. Penghuni Griya Santa K-352 yang gokil abis dalam setiap canda dan
tawa yang telah membantu meringankan beban skripsi sehingga skripsi
ini dapat terselesaikan.
11. Marina Pramitasari yang telah memberikan cinta dan kasih sayang,
dalam bentuk dorongan dan semangat selama proses penyusunan skripsi
ini.
12. Semua pihak yang telah membantu terselesainya skripsi ini yang tidak
dapat penulis sebutkan namanya satu persatu.
Demi kesempurnaan skripsi ini, saran dan kritik yang sifatnya membangun
sangat penulis harapkan. Semoga karya skripsi ini bermanfaat dan dapat
memberikan sumbangan yang berarti bagi pihak yang membutuhkan.
Malang, 13 Agustus 2011
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. ii
SURAT PENYATAAN ................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR......................................................................................................iv
ABSTRAKSI.................................................................................................................... vii
DAFTAR ISI.....................................................................................................................ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN................................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang.............................................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah......................................................................................... 4
1.3. Batasan Masalah ........................................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA..................................................................................... 6
2.1. Konsep Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa .............................. 6
2.2. Sistem Kontrol Struktur ................................................................................ 7
2.3. Tuned Mass Damper ..................................................................................... 9
2.4. Periode Getar Struktur ................................................................................. 12
2.5. Parameter Struktur Dinamik dan Tuned Mass Damper............................... 14
2.5.1. Parameter Struktur Dinamik .............................................................. 14
2.5.1.1. Massa..................................................................................... 15
2.5.1.2. Kekakuan............................................................................... 15
2.5.1.3. Redaman................................................................................ 16
2.5.2. Parameter Tuned Mass Damper......................................................... 17
2.5.2.1. Rasio Massa........................................................................... 17
2.5.1.2. Rasio Redaman...................................................................... 18
2.5.2.3. Rasio Frekuensi Natural ........................................................ 18
2.6. Penggunaan Tuned Mass Damper Pada Struktur......................................... 18
2.6.1. John Hancock Tower ......................................................................... 19
2.6.2. Citicorp Center................................................................................... 20
2.6.3. Canadian Nasional Tower.................................................................. 21
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................... 23
3.1. Permodelan Struktur ................................................................................... 23
3.2. Jenis pembebanan ....................................................................................... 32
3.2.1. Beban Mati......................................................................................... 32
3.2.2. Beban Hidup ...................................................................................... 32
3.2.3. Beban Gempa..................................................................................... 33
3.3. Tahapan Pengerjaan ..................................................................................... 36
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 38
4.1. Data Perancangan......................................................................................... 37
4.1.1. Geometri Struktur .............................................................................. 37
4.2. Perhitungan Beban Yang Bekerja Pada Portal............................................. 38
4.3. Hasil Perhitungan......................................................................................... 41
4.3.1. Hasil Perpindahan Lateral.................................................................. 42
4.3.1.1. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Tanpa
TMD ...................................................................................... 42
4.3.1.2. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 1%)........................................................ 45
4.3.1.3. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 2%)........................................................ 49
4.3.1.4. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 3%)....................................................... 53
4.3.2. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift).............................................. 57
4.3.2.1. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10 Lantai
Tanpa TMD ........................................................................... 57
4.3.2.2. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10 Lantai
Dengan TMD (Rasio Massa 1%) .......................................... 58
4.3.2.3. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10
Lantai Dengan TMD (Rasio Massa 2%) .............................. 60
4.3.2.4. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10
Lantai Dengan TMD (Rasio Massa 3%) .............................. 61
BAB V. PENUTUP.......................................................................................................... 64
5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 64
5.2. Saran............................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
-
Badan Standarisasi Nasional.2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002.Bandung : Badan
Standarisasi Nasional.
-
Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton
untuk Bangunan Gedung SNI-03-2847-2002. Surabaya : itspress.
-
Bukit, Bahter, 2007, Studi Parameter Penempatan dan Rasio Massa Terhadap
Efektifitas Multiple Tuned Mass Dampers, Tesis Institut Teknologi Bandung.
tidak diterbitkan
-
Chopra, Anil K.,1995, Dynamics Of Structures : Theory and Applications to
Earthquake Engineering, New Jersey : Prentice-Hall.
-
Daniel Rumbi Teruna, & Singarimbun Hendrik. Analisis Respons Bangunan
ICT Universitas Syiah Kuala Yang Memakai Silinder IsolatorAkibat Gaya
Gempa. Perkembangan dan Kemajuan Kontruksi Indonesia Seminar dan
Pameran HAKI 2010.
-
Dewi, Sri Murni. 2009. Teknik Gempa. Malang : Bargie Media.
-
Kourakis, Ioannis, 2005, Structural System and Tuned Mass Damper of SuperTall Buidings : Case Study of Taipe 101, Diploma in Civil Engineering
Aristotle University of Thessaloniki. tidak diterbitkan
-
Paz, Mario, 1996. Dinamika Struktur, Teori dan Perhitungan.Jakarta
:Erlangga.
-
Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (1978).
-
Wong, Foek Tjong, Studi Efektifitas Penggunaan Tuned Mass Damper Pada
Struktur Gedung Dalam Mereduksi Respons Dinamik Akibat Beban Seismik,
Jurnal Teknik Sipil Universiatas Kristen Petra, Vol 5, No 2, September 2003.
PENDAHULUAN
1.
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. Kementrian Riset dan Teknologi
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.Ini terbukti catatan tiga gempa besar yang terjadi di Indonesia dan
mengakibatkan banyak korban yang meninggal yaitu gempa bumi Sumatera Barat
(30 September 2009, skala 7.6 SR) tercatat 1100 orang meninggal, gempa bumi
Yogyakarta (27Mei 2006, skala 5.9 SR) tercatat lebih dari 6000 orang meninggal
dan gempa bumi Aceh yang disertai tsunami (26 Desember 2004, skala 9.2)
mengakibatkan 220000 orang meninggal (Wikipedia).
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
1
2
beban gempa merupakan solusi terbaik karena dapat dijadikan tempat
perlindungan saat bencana tersebut terjadi.
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. Pada dasarnya pengontrol respon
struktur 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. Dimana salah satu alat kontrol pasif pada struktur
yang berdasarkan penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi
adalah Tuned Mass Damper. 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
3
Mechanical Vibrations (1940) (Kourakis, 2005). Frekuensi peredam diselaraskan
dengan frekuensi struktur utama, sehingga saat sebuah frekuensi terjadi peredam
akan beresonansi terhadap pergerakan struktur. Gaya inersia peredam tersebut
akan mendisipasikan energi pada struktur tersebut. Massa dari peredam tersebut
akan mendistribusikan gaya inersia pada struktur tersebut dalam arah yang
berbeda dengan pergerakan struktur itu sendiri, dengan demikian akan
mengurangi goyangan struktur tersebut (Kourakis, 2005).
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. Penerapan TMD pada struktur bangunan tingkat tinggi telah
dapat dijumpai seperti pada John Hancock Tower, Citicorp Center, Canadian
National Tower dan Chiba Port Tower (Kourakis, 2005).
Dalam tugas akhir ini akan membahas perilaku struktur gedung yang
menggunakan TMD (Tuned Mass Damper) sebagai peredam, keefektifannya
dalam meredam gaya lateral khususnya gaya gempa. Seperti diketahui bahwa
TMD (Tuned Mass Damper) dapat mereduksi respon struktur gedung, namun
seberapa besar pengaruhnya dalam mereduksi respon struktur terhadap gaya
lateral khususnya gaya gempa.
4
2.
Rumusan Masalah
Adapun perumusan masalah yang diangkat pada tugas akhir ini adalah :
1.
Berapa parameter optimum TMD pada struktur gedung?
2.
Berapa rasio massa pada TMD yang paling efektif untuk menerima
beban gempa?
3.
Berapa reduksi maksimum TMD pada top displacement dan story
drift struktur gedung?
3.
Tujuan Studi
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1.
Mengetahui parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari sebuah
struktur.
2.
Mengetahui rasio massa TMD yang paling efektif dalam menerima
beban gempa.
3.
Mengetahui reduksi maksimum TMD pada top displacement dan story
drift struktur gedung.
4.
Batasan Masalah
Yang menjadi ruang lingkup studi dalam penyelesaian tugas akhir ini :
1.
Pembebanan lateral yang digunakan dalam analisis adalah beban
gempa.
2.
Respon struktur yang ditinjau dalam analisis adalah simpangan antar
tingkat (drift) dan perpindahan reaksi tumpuan..
5
3.
Analisa struktur gedung ini tidak sampai pada tahap perancangan
struktur (baik pendimensian, manajemen kontruksi maupun metode
pelaksanaan).
ANALISA PENGGUNAAN TUNED MASS DAMPER
PADA STRUKTUR GEDUNG DALAM MEREDUKSI
RESPONS DINAMIK AKIBAT BEBAN GEMPA
SKRIPSI
Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
OLEH
BROWI ADAM
NIM : 07520062
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2011
LEMBAR PENGESAHAN
JUDUL
: ANALISIS PENGGUNAAN TUNED MASS DAMPER
PADA STRUKTUR GEDUNG DALAM MEREDUKSI
RESPONS DINAMIK AKIBAT BEBAN GEMPA
Nama
: BROWI ADAM
NIM
: 07520062
Pada hari sabtu 13 Agustus 2011, telah diuji oleh tim penguji:
1. Ir. Yunan Rusdianto, MT
Dosen Penguji I
…………………
2. Ir. Erwin Rommel, MT
Dosen Penguji II
…………………
Dosen Pembimbing I,
Dosen Pembimbing II,
(Zamzami Septiropa, ST, MT)
(Ir.Rofikatul Karimah, MT)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
(Ir. Khoirul Abadi, MT)
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Analisis Penggunaan Tuned Mass Damper Pada
Struktur Gedung Dalam Mereduksi Respons Dinamik Akibat Beban
Gempa”.
Skripsi ini merupakan tugas akhir yang diajukan untuk memenuhi syarat
dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak akan terwujud tanpa
adanya bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:
1. Ir. Sudarman, MT , selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
2. Ir. Choirul Abadi, MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ir. Ernawan Setyono, MT , selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Zamzami Septiropa, ST, MT , selaku Dosen Pembimbing I yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam
menyusun skripsi ini sampai selesai.
5. Ir. Rofikatul Karimah, MT , selaku Dosen Pembimbing II yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam
menyusun skripsi ini sampai selesai.
6. Seluruh Dosen Pengajar Teknik Sipil dan Staf Tata Usaha di lingkungan
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
7. Kedua orang tua, keluarga dan saudara tercinta yang telah begitu tulus
memberi semangat, dorongan dan doa yang tiada henti sampai
terselesainya skripsi ini.
8. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2007 yang telah banyak membantu
penulis dalam menyusun skripsi ini.
9. Sahabat-sahabat Teman Sebaya yang selalu memberikan semangat dan
bantuan kepada peneliti untuk menyelesaikan tugas skripsi ini.
10. Penghuni Griya Santa K-352 yang gokil abis dalam setiap canda dan
tawa yang telah membantu meringankan beban skripsi sehingga skripsi
ini dapat terselesaikan.
11. Marina Pramitasari yang telah memberikan cinta dan kasih sayang,
dalam bentuk dorongan dan semangat selama proses penyusunan skripsi
ini.
12. Semua pihak yang telah membantu terselesainya skripsi ini yang tidak
dapat penulis sebutkan namanya satu persatu.
Demi kesempurnaan skripsi ini, saran dan kritik yang sifatnya membangun
sangat penulis harapkan. Semoga karya skripsi ini bermanfaat dan dapat
memberikan sumbangan yang berarti bagi pihak yang membutuhkan.
Malang, 13 Agustus 2011
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. ii
SURAT PENYATAAN ................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR......................................................................................................iv
ABSTRAKSI.................................................................................................................... vii
DAFTAR ISI.....................................................................................................................ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN................................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang.............................................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah......................................................................................... 4
1.3. Batasan Masalah ........................................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA..................................................................................... 6
2.1. Konsep Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa .............................. 6
2.2. Sistem Kontrol Struktur ................................................................................ 7
2.3. Tuned Mass Damper ..................................................................................... 9
2.4. Periode Getar Struktur ................................................................................. 12
2.5. Parameter Struktur Dinamik dan Tuned Mass Damper............................... 14
2.5.1. Parameter Struktur Dinamik .............................................................. 14
2.5.1.1. Massa..................................................................................... 15
2.5.1.2. Kekakuan............................................................................... 15
2.5.1.3. Redaman................................................................................ 16
2.5.2. Parameter Tuned Mass Damper......................................................... 17
2.5.2.1. Rasio Massa........................................................................... 17
2.5.1.2. Rasio Redaman...................................................................... 18
2.5.2.3. Rasio Frekuensi Natural ........................................................ 18
2.6. Penggunaan Tuned Mass Damper Pada Struktur......................................... 18
2.6.1. John Hancock Tower ......................................................................... 19
2.6.2. Citicorp Center................................................................................... 20
2.6.3. Canadian Nasional Tower.................................................................. 21
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................... 23
3.1. Permodelan Struktur ................................................................................... 23
3.2. Jenis pembebanan ....................................................................................... 32
3.2.1. Beban Mati......................................................................................... 32
3.2.2. Beban Hidup ...................................................................................... 32
3.2.3. Beban Gempa..................................................................................... 33
3.3. Tahapan Pengerjaan ..................................................................................... 36
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 38
4.1. Data Perancangan......................................................................................... 37
4.1.1. Geometri Struktur .............................................................................. 37
4.2. Perhitungan Beban Yang Bekerja Pada Portal............................................. 38
4.3. Hasil Perhitungan......................................................................................... 41
4.3.1. Hasil Perpindahan Lateral.................................................................. 42
4.3.1.1. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Tanpa
TMD ...................................................................................... 42
4.3.1.2. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 1%)........................................................ 45
4.3.1.3. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 2%)........................................................ 49
4.3.1.4. Hasil Perpindahan Lateral Portal 10 Lantai Dengan
TMD (Rasio Massa 3%)....................................................... 53
4.3.2. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift).............................................. 57
4.3.2.1. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10 Lantai
Tanpa TMD ........................................................................... 57
4.3.2.2. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10 Lantai
Dengan TMD (Rasio Massa 1%) .......................................... 58
4.3.2.3. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10
Lantai Dengan TMD (Rasio Massa 2%) .............................. 60
4.3.2.4. Hasil Simpangan Antar Tingkat (drift) Portal 10
Lantai Dengan TMD (Rasio Massa 3%) .............................. 61
BAB V. PENUTUP.......................................................................................................... 64
5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 64
5.2. Saran............................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
-
Badan Standarisasi Nasional.2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002.Bandung : Badan
Standarisasi Nasional.
-
Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton
untuk Bangunan Gedung SNI-03-2847-2002. Surabaya : itspress.
-
Bukit, Bahter, 2007, Studi Parameter Penempatan dan Rasio Massa Terhadap
Efektifitas Multiple Tuned Mass Dampers, Tesis Institut Teknologi Bandung.
tidak diterbitkan
-
Chopra, Anil K.,1995, Dynamics Of Structures : Theory and Applications to
Earthquake Engineering, New Jersey : Prentice-Hall.
-
Daniel Rumbi Teruna, & Singarimbun Hendrik. Analisis Respons Bangunan
ICT Universitas Syiah Kuala Yang Memakai Silinder IsolatorAkibat Gaya
Gempa. Perkembangan dan Kemajuan Kontruksi Indonesia Seminar dan
Pameran HAKI 2010.
-
Dewi, Sri Murni. 2009. Teknik Gempa. Malang : Bargie Media.
-
Kourakis, Ioannis, 2005, Structural System and Tuned Mass Damper of SuperTall Buidings : Case Study of Taipe 101, Diploma in Civil Engineering
Aristotle University of Thessaloniki. tidak diterbitkan
-
Paz, Mario, 1996. Dinamika Struktur, Teori dan Perhitungan.Jakarta
:Erlangga.
-
Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (1978).
-
Wong, Foek Tjong, Studi Efektifitas Penggunaan Tuned Mass Damper Pada
Struktur Gedung Dalam Mereduksi Respons Dinamik Akibat Beban Seismik,
Jurnal Teknik Sipil Universiatas Kristen Petra, Vol 5, No 2, September 2003.