Analisis Efektifitas Penempatan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Bangunan Bertingkat Dalam Mereduksi Respon Struktur Akibat Beban Gempa
ANALISIS EFEKTIFITAS PENEMPATAN TMD
(TUNED MASS DAMPER) PADA BANGUNAN BERTINGKAT DALAM
MEREDUKSI REPON STRUKTUR AKIBAT BEBAN GEMPA
Tugas Akhir
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:
AGUS BUDIMAN SIKUMBANG
09 0404 153
Dosen Pembimbing:
IR. DANIEL RUMBI TERUNA, MT
19590707 198710 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Subhanallah, waulahuakbar, puji syukur kepada ALLAH SWT, yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya hingga selesainya Tugas Akhir ini dengan judul
“Analisis Efektifitas Penempatan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Bangunan
Bertingkat Dalam Mereduksi Respon Struktur Akibat Beban Gempa”
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi
dalam Ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pemahaman dan
financial dari penulis. Dengan tangan terbuka, senyum yang indah, dan hati yang tulus
penulis menerima saran dan kritik bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa demi
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Penulis juga menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, batuan doa dari semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga kepada Nabi Muhammad
SAW, yang membawa kehidupan ini dari masa jahiliyah ke masa islamiah, kemudian kedua
orang tua yang doanya selalu penulis gunakan sebagai penyemangat dalam menyelesaikan
tugas akhir ini. Terimakasih buat Bapak Zulham, SH, S.Sos dan Ibu Evi Ernita Sikumbang.
Dan terima kasih penulis ucapkan kepada diri sendiri, karena tanpa adanya niat dan
kesempatan Tugas Akhir ini tidak akan mungkin selesai dengan sebagaimana mestinya.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Prof. DR Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT beserta keluarga selaku dosen pembimbing yang
telah membantu penulis mengerjakan Tugas Akhir ini dengan sebagaimana mestinya.
4. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku pembimbing yang telah banyak
meluangkang waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada
hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
6. Abang/Kakak Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Sipil.
7. Terimakasih Buat Kepala Laboratorium Komputasi Nursyamsi, ST, MT. Yang
memberikan hak untuk memakai seluruh alat dan perlengkapan Laboratorium
Komputasi dengan sebagai mana mestinya.
8. Terimakasih buat nenek, kakek, mbah, om rudi,bulek, paklek dan seluruh keluarga di
medan.
9. Terimaskih buat Adek ku, Alm. Putri Novitasari sikumbang, Ade Irma Wahyuni
(tanpa sikumbang) dan M. Aidil Fadli (tanpa sikumbang juga).
10. Terima kasih sebanyak-banyaknya kepada teman-teman sejawat sepenanggungan:
Buat M. Multazam yang financialnya penulis gunakan untuk menolong masalah
financial selama perkuliahan, Kevin yang unyunisasinya penulis gunakan sebagai
peneduh hati, Khairun Nazli yang kesederhanaannya mengajari penulis hidup untuk
bersikap lebih waras, M. Rizki Ridho yang kedewasaannya penulis gunakan sebagai
pembelajaran hidup, Aulia Rahman Hutasuhut yang gayanya banyak penulis gunakan
untuk menikmati hidup, Fathoni Tamara Gusty yang sifat elegannya memandu
penulis belajar menjadi lebih baik, Deko Sanjaya yang kealimannya menuntun penulis
kembali ke jalan yang benar, Hana Maulana Siregar yang enjoynya mengajar kan
Universitas Sumatera Utara
penulis untuk hidup lebih santai, Dewi Tambunan yang mengajarkan penulis arti dari
ketulusan dalam berkawan, Mia Karlina Mierza yang senyumnya penulis gunakan
sebagai penyemangat hidup setiap hari, Nurwahidah Nasution yang mnjadi partner
dalam nyanyian chaya-chaya, Evi Roza Indah Safitri yang inner beautinya terpancar
membuat penulis silau, Arliya Fachreny Harahap yang kalau jalan-jalan gak ngajakngajak penulis, Putri Mutia Hafni Nasution yang roti gandanya memberi rasa lezat
pada penulis, Firdha Aulia Ariyani Panjaitan yang bisa memberi tips cepat tamat dan
tepat pada penulis dalam majalah, Ersawaty Limbong yang Hasrul Limbong nya
membuat penulis (sensor) dan menjadi lebih baik, Benny Peradana yang mengajarkan
kedisiplinan dalam waktu, Muhammad Fatahurrahman yang rivalitasnya membuat
penulis menjadi rival sejati, Irwan Sakti Lubis yang Colds nya membuat coalna pada
penulis, M. Ryan Syahputra yang mobilnya BK 1244 KQ, M. Rizki Oktero yang
ketawanya membuat kepala penulis pusing, Perkasa Damanik dan M. Fandhu Al-adiat
yang membantu menyelesaikan masalah lele dulu, dan seluruh teman-teman stambuk
2009 yang gak bisa di sebutkan satu-satu, takutnya nanti lebih tebal ucapan terima
kasihnya dari pada Tugas Akhir nya, Abang-abang Stambuk 2006,2007,2008 dan
adek-adek Stambuk 2012,2011, dan 2010,
Terima kasih juga buat pak Albert
Simbolon dalam memberi pengarahan dan bahan-bahan Tugas Akhir, Terima kasih
buat Posma Nikolas Hutabarat yang pernah ngajari waktu bimbingan dulu, Daniel
Simatupang yang Cherin Monalisa Sirait nya pernah jadi close friend penulis secara
singkat, Seluruh teman-teman Bimbingan Medica Plus 2009 dulu. dan terimakasih
buat adek-adek pasukan bab 4 (titi, jura, fathur, tio, aji, brian, fanny, frans, victor,
prayogo dan adek-adek pasukan bab 4 yang gak bisa disebut satu-satu), Terimakasih
buat semua yang mambantu yang namanya mungkin gak bisa disebut satu-satu, dan
ucapan terima kasih yang terakhir buat Anggraeni Nasution (Kado) yang masa
Universitas Sumatera Utara
depannya penulis gunakan untuk belajar sebagai suami dan ayah yang baik bagi anakanaknya.
11. Terima kasih buat Program Microsoft Word, Microsoft Power Point, Microsoft
Excell, SAP 2000, dan Program Matlab beserta pencipta dan pengembangnya.
12. Terimakasih buat CB 150R, yang senantiasa menemani penulis kemana aja baik panas
atau pun hujan.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa sangat penting di
Indonesia, mengingat sebagian besar wilayahnya terletak dalam wilayah gempa
dengan intensitas moderat hingga tinggi. Maka sebaiknya untuk rekonstruksi
dibutuhkan pembangunan rumah dan gedung perkantoran yang kuat terhadap beban
gempa shingga mengurangi korban dan kerugian materi. 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
mendisipasikan energi gempa melalui peredam yang dipasang pada struktur utama.
Salah satu alat kontrol yang menggunakan damper pada struktur yang berdasarkan
penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi adalah Tuned Mass
Damper (TMD). Alat ini dapat dipasang pada bermacam-macam struktur: gedung
bertingkat tinggi, menara, bentangan yang panjang, dan jembatan. Tujuan utama
pemasangan TMD pada gedung tinggi untuk mengurangi goyangan gedung akibat
gaya angin dan akibat gaya gempa. Pemasangan TMD ini dapat dipasang di berbagai
lantai pada gedung. Namun pemasangan dilantai yang berbeda memiliki nilai fungsi
TMD yang berbeda juga. Sehingga dibutuhkan penempatan TMD yang efektif pada
lantai tertentu untuk mendapat nilai fungsi TMD yang maksimum dan nilai
perpindahan gedung yang minimum. Dan dengan menggunakan perhitungan analisis
modal dan respon spectra design diperoleh hasil bahwa Tuned Mass Damper (TMD)
yang dipasang pada lantai paling atas dari sebuah bangunan bertingkat memiliki
efektifitas maksimum dalam mereduksi gaya gempa dibandingkan pemasangan Tuned
Mass Damper (TMD) pada lantai tengah dan lantai terbawah bangunan.
Kata Kunci: respon Spectra dan Tuned Mass Damper
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...............................................................................................................i
ABSTRAK................................................................................................................................ii
DAFTAR ISI............................................................................................................................iii
DAFTAR NOTASI..................................................................................................................iv
DAFTAR TABEL..................................................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR................................................................................................................x
BAB 1. PENDAHULUIAN......................................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah...........................................................................................1
1.2 Tujuan Penelitian......................................................................................................4
1.3 Masalah dan Pembatasan Masalah ....................................................................5
1.3.1 Masalah................................................................................................5
1.3.2 Pembatasan Masalah............................................................................5
1.4 Metodologi Penelitian..............................................................................................5
1.5 Sistematika Penulisan..........................................................................................6
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA........................................................................................9
2.1 Umum.......................................................................................................................9
2.1.1 Massa Struktur .......................................................................................11
2.1.2 Kekakuan Struktur...................................................................................12
2.1.3 Redaman Struktur....................................................................................13
2.2 Definisi dan Pengertian Bangunan Bertingkat.......................................................13
2.2.1 Aksi Beban Pada Bangunan Bertingkat Tinggi.......................................14
2.3 Tuned Mass Damper (TMD)......................................................................21
2.4 Bangunan yang Mengaplikasikan Tuned Mass Damper (TMD)...............22
Universitas Sumatera Utara
BAB 3. METODE PENELITIAN........................................................................................27
3.1. Umum....................................................................................................................27
3.1.1 Prinsip Operasi Sistem TMD..................................................................30
3.1.2 Sistem TMD Pasif...................................................................................31
3.1.3 Sistem TMD Translational......................................................................31
3.1.4 Sistem PTMD..........................................................................................32
3.1.5 Sistem ATMD.........................................................................................33
3.1.6 Beberapa Sistem TMD (Multiple Tuned Mass Damper)........................35
3.1.7 Sistem TMD dan Sumber Dinamis Pemuatan.........................................36
3.2 Parameter yang Digunakan....................................................................................37
3.3 Tuned Mass Damper Teori Sistem SDOF..............................................................40
3.3.1 Struktur tidak teredam: TMD tidak teredam......................................
3.3.2 Struktur tidak teredam: TMD yang teredam........................................
3.3.3 Struktur teredam: TMD yang teredam..................................................
3.4 Tuned Mass Damper Teori Untuk Sistem MDOF.................................................42
3.5 Teori Perhitungan...................................................................................................43
BAB 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN..........................................................................48
4.1 Data Perencanaan...................................................................................................48
4.1.1 Perhitungan Pembebanan Perlantai.........................................................53
4.1.2 Perhitungan Kekakuan Kolom................................................................54
4.1.3 Perhitungan Gaya Gempa Tanpa TMD (Tuned Mass
Damper)..................................................................................................55
4.1.4 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai 1....................................................................................................68
4.1.5 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai 2....................................................................................................84
Universitas Sumatera Utara
4.1.6 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai3...................................................................................................101
4.2 Perencanaan Struktur 10 Lantai Dengan Program SAP 2000..............................118
4.2.1 Perhitungan Pembebanan Perlantai.......................................................119
4.2.2. Menghitung Kekakuan Kolom.............................................................123
4.2.3 Perhitungan Beban Gempa Dengan Metode Statik Ekivalen...........................123
4.2.4. Perhitungan Tanpa TMD Dengan Program SAP 2000........................130
4.2.5. Perhitungan TMD Pada Lantai 1 Dengan Program SAP 2000............136
4.2.6. Perhitungan TMD Pada Lantai 5 Dengan Program SAP 2000............150
4.2.7. Perhitungan TMD Pada Lantai 10 Dengan Program SAP
2000.....................................................................................................163
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN..............................................................................177
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................................177
5.2 Saran.....................................................................................................................179
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
c
redaman struktur
C
nilai faktor respon gempa
Ct
koefisien pengali waktu getar alami fundamental berdasarkan jenis struktur
bangunan
Cu
koefisien pengali waktu getar alami yang diperkirakan berdasarkan saat respon
spectra saat periode bernilai 1 sekon
E
modulud elastisitas
f
frekuensi getaran struktur
fy
tegangan leleh baja
g
percepatan grafitasi
h
Tebal Pelat
H
tinggi struktur bangunan
I
faktor keutamaan gedung
I
inersia
k
kekakuan kolom
[K]
matriks kekakuan
Ln
bentang bersih terpanjang
Universitas Sumatera Utara
m
massa dari struktur SDOF
md
massa dari damper
m
sebagai rasio masa damper dengan massa struktur
[M]
matriks massa
^
Mn
modal massa struktur saat mode ke-n
P
gaya
Pn
gaya yang terjadi pada gedung di lantai n
ropt
rasio frekuensi natural damper dengan frekuensi natural struktur
R
faktor reduksi gempa
t
tebal pelat lantai atau pelat atap
T
waktu getar alami yang diperkirakan
Ta
waktu getar alami fundamental
Tcomputed
niali periode yang diperoleh dari eigen value
u
perpindahan
u
kecepatan
ü
percepatan
Vstatik
gaya dasar nominal statik ekivalen
WD
Beban Mati
Wl
Beban Hidup
Wn
berat struktur pada lantai ke-n
Universitas Sumatera Utara
Wtotal
berat total struktur
Wu
Beban Terfaktor
Det
determinan matriks
ω
frekuensi natural struktur
ωd
frekuensi natural damper
ξ
redaman struktur
ξd
redaman damper
µ
rasio masa TMD dengan massa struktur
µm
faktor daktilitas maksimum
µm
harga rata-rata dari perbandingan kekakuan lentur balok terhadap kekakuan
lentur pelat pada ke empat sisinya.
Γ
ragam partisipasi getaran
φn
ragam getaran mode ke-n
Δ
simpangan antar lantai (drift)
Δmax
simpangan maksimum antar lantai (drift)
ρ
berat jenis beton
β
perbandingan antara bentang bersih terpanjang dan bentang bersih terpendek
δ
lendutan
δmax
lendutan maksimum
λ
asumsi rasio frekuensi natural kuadrat per seribu
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
BAB 1
BAB 2
Tabel.2.1 Faktor Pengali Dalam Perhitungan Waktu Getar Alami Fundamental
Berdasarkan Jenis Struktur........................................................................18
Tabel 2.2 Koefisien Pengali Faktor Periode Berdasarkan Nilai Respon Spectrum Saat
Periode Bernilai 1 Sekon.............................................................................19
Tabel 2.3 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung Atau Bangunan.....19
Tabel.2.4 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum Dan
Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem Dan Subsistem Struktur
Bangunan Gedung........................................................................................20
BAB 3
Tabel 3.1 Faktor Reduksi Gempa Maksimum..........................................................46
Tabel 3.2 Kaktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan.....47
BAB 4
Tabel 4.1 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.....60
Tabel 4.2 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan...61
Tabel 4.3 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......75
Tabel 4.4 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan
Tabel 4.5 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......92
Tabel 4.6 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan.....93
Tabel 4.7 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......109
Tabel 4.8 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..109
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan Tanpa Tuned Mass Damper (TMD).....................................117
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan denganTuned Mass Damper (TMD) Pada Lantai 1...............117
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan dengan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Lantai 1............117
Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan denganTuned Mass Damper(TMD) Pada Lantai 1..............117
Tabel 4.13 Penentuan Periode Fundamental.............................................................123
Tabel 4.14 Faktor Penyesuaian Perkiraan Periode....................................................124
Tabel 4.15 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......................................................127
Tabel 4.16 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..128
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................129
Tabel 4.17 Simpangan
Tanpa TMD Dari Hasil Analisis Dengan Program SAP
2000.........................................................................................................134
Tabel 4.18 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................135
Tabel 4.19 Penentuan Periode Fundamental.............................................................137
Tabel 4.20 Faktor Penyesuaian Perkiraan Periode....................................................137
Tabel 4.21 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......................................................141
Tabel 4.22 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..141
Tabel 4.23 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................143
Tabel 4.24 Simpangan dengan TMD Pada Lantai 1 Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................148
Tabel 4.25 Nilai Drift dari Hasil Displacement Terbesar..........................................149
Tabel 4.26 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......................................................154
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.27 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..154
Tabel 4.28 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................156
Tabel 4.28 Simpangan dengan TMD Pada Lantai 5 Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................161
Tabel 4.29 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................162
Tabel 4.30 Faktor Reduksi Gempa Maksimum........................................................167
Tabel 4.31 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..168
Tabel 4.32 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................169
Tabel 4.33 Simpangan dengan TMD Pada Lantai Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................174
Tabel 4.34 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................175
Tabel 4.35 Hasil Besar Simpangan (Tanpa TMD, TMD Lantai 1, TMD Lantai 5 dan
TMD Lantai 10) Pada Bangunan 10 Lantai dengan Program SAP
2000.........................................................................................................176
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
BAB 1
Gambar 1.1 Diagram Alur (Cash Flow) Metodologi Penelitian....................................8
BAB 2
Gambar 2.1 : SDOF-TMD sistem................................................................................10
Gambar 2.2 Model Struktur SDOF..............................................................................11
Gambar 2.3 Gambar Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan
dasar dengan peroide ulang 500 tahun....................................................16
Gambar 2.4 Respon Spectrum Gempa Rencana..........................................................17
Gambar 2.5 Tinggi Struktur Bangunanan....................................................................18
Gambar 2.6 Tuned Mass Damper (TMD) dan Elemen-elemennya.............................22
Gambar 2.7 Citicrop Centre , New York......................................................................23
Gambar 2.8 John Hancock Tower , Boston..................................................................23
Gambar 2.9 CN Tower, Toronto..................................................................................24
Gambar 2.10 Chiba Port Tower , Jepang.....................................................................25
Gambar 2.11 Taipei 101 , Taiwan................................................................................26
Gambar 2.12 Burj Al-Arab...........................................................................................26
BAB 3
Gambar 3.1: (a) Taipei 101 (b) Taipe 101 PTMD.....................................................28
Gambar 3.2 : Skema Dari Sistem TMD Translattional Satu Searah............................32
Gambar 3.3 : Skema Dari Pendulum Tuned Mass Damper (PTMD)..........................33
Gambar 3.4: Skematik Dari ATMD.............................................................................34
Gambar 3.5: Skematik Dari ATMD Hibrida................................................................35
Gambar 3.6: Skema Multiple Tuned Mass Damper.....................................................36
Gambar 3.7: Model Bangunan Penahan Geser............................................................37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8 : Diagram Freebody Keseimbangan Dinamis MDOF Akibat Gaya
Gempa....................................................................................................39
Gambar 3.9: Sdof Sistem Struktur Tidak Teredam Dengan TMD..............................41
Gambar 3.10: Sistem Sdof Tidak Teredam Digabungkan Dengan Sistem TMD
Teredam..............................................................................................41
Gambar 3.11: SDOF sistem yang teredam dengan sistem TMD yang teredam..........42
Gambar 3.12: Sistem MDOF yang Teredam dengan Sistem TMD yang Teredam..43
BAB 4
Gambar 4.1 Struktur Bangunan 3 Lantai (2dimensi).................................................48
Gambar 4.2 Wilayah gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar
Dengan Periode Ulang 500 Tahun..........................................................53
Gambar 4.3 Struktur Bangunan 3 Lantai Tanpa TMD (2dimensi).............................55
Gambar 4.4 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3........................................................61
Gambar 4.5 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 1 (2 dimensi)..68
Gambar 4.6 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3.......................................................76
Gambar 4.7 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 2 (2 dimensi)..84
Gambar 4.8 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3.......................................................93
Gambar 4.9 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 2 (2 dimensi).101
Gambar 4.10 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................110
Gambar 4.10 Struktur Bangunan 10 Lantai (2 dimensi)..........................................118
Gambar 4.11 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................128
Gambar 4.12 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................130
Gambar 4.13 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................130
Gambar 4.14 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................131
Gambar 4.15 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................131
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.16 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................132
Gambar 4.17 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................132
Gambar 4.18 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................133
Gambar 4.19 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................142
Gambar 4.19 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................143
Gambar 4.20 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................144
Gambar 4.21 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................144
Gambar 4.22 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................145
Gambar 4.23 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................145
Gambar 4.24 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................146
Gambar 4.25 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................146
Gambar 4.26 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................155
Gambar 4.27 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................156
Gambar 4.28 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................157
Gambar 4.29 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................157
Gambar 4.30 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................158
Gambar 4.31 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................158
Gambar 4.32 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................159
Gambar 4.33 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................159
Gambar 4.34 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................168
Gambar 4.35 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................170
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.36 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................170
Gambar 4.37 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................171
Gambar 4.38 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................171
Gambar 4.39 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................172
Gambar 4.40 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................172
Gambar 4.41 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................173
Universitas Sumatera Utara
(TUNED MASS DAMPER) PADA BANGUNAN BERTINGKAT DALAM
MEREDUKSI REPON STRUKTUR AKIBAT BEBAN GEMPA
Tugas Akhir
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:
AGUS BUDIMAN SIKUMBANG
09 0404 153
Dosen Pembimbing:
IR. DANIEL RUMBI TERUNA, MT
19590707 198710 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Subhanallah, waulahuakbar, puji syukur kepada ALLAH SWT, yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya hingga selesainya Tugas Akhir ini dengan judul
“Analisis Efektifitas Penempatan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Bangunan
Bertingkat Dalam Mereduksi Respon Struktur Akibat Beban Gempa”
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi
dalam Ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pemahaman dan
financial dari penulis. Dengan tangan terbuka, senyum yang indah, dan hati yang tulus
penulis menerima saran dan kritik bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa demi
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Penulis juga menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, batuan doa dari semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga kepada Nabi Muhammad
SAW, yang membawa kehidupan ini dari masa jahiliyah ke masa islamiah, kemudian kedua
orang tua yang doanya selalu penulis gunakan sebagai penyemangat dalam menyelesaikan
tugas akhir ini. Terimakasih buat Bapak Zulham, SH, S.Sos dan Ibu Evi Ernita Sikumbang.
Dan terima kasih penulis ucapkan kepada diri sendiri, karena tanpa adanya niat dan
kesempatan Tugas Akhir ini tidak akan mungkin selesai dengan sebagaimana mestinya.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada:
1. Bapak Prof. DR Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT beserta keluarga selaku dosen pembimbing yang
telah membantu penulis mengerjakan Tugas Akhir ini dengan sebagaimana mestinya.
4. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku pembimbing yang telah banyak
meluangkang waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada
hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
6. Abang/Kakak Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Sipil.
7. Terimakasih Buat Kepala Laboratorium Komputasi Nursyamsi, ST, MT. Yang
memberikan hak untuk memakai seluruh alat dan perlengkapan Laboratorium
Komputasi dengan sebagai mana mestinya.
8. Terimakasih buat nenek, kakek, mbah, om rudi,bulek, paklek dan seluruh keluarga di
medan.
9. Terimaskih buat Adek ku, Alm. Putri Novitasari sikumbang, Ade Irma Wahyuni
(tanpa sikumbang) dan M. Aidil Fadli (tanpa sikumbang juga).
10. Terima kasih sebanyak-banyaknya kepada teman-teman sejawat sepenanggungan:
Buat M. Multazam yang financialnya penulis gunakan untuk menolong masalah
financial selama perkuliahan, Kevin yang unyunisasinya penulis gunakan sebagai
peneduh hati, Khairun Nazli yang kesederhanaannya mengajari penulis hidup untuk
bersikap lebih waras, M. Rizki Ridho yang kedewasaannya penulis gunakan sebagai
pembelajaran hidup, Aulia Rahman Hutasuhut yang gayanya banyak penulis gunakan
untuk menikmati hidup, Fathoni Tamara Gusty yang sifat elegannya memandu
penulis belajar menjadi lebih baik, Deko Sanjaya yang kealimannya menuntun penulis
kembali ke jalan yang benar, Hana Maulana Siregar yang enjoynya mengajar kan
Universitas Sumatera Utara
penulis untuk hidup lebih santai, Dewi Tambunan yang mengajarkan penulis arti dari
ketulusan dalam berkawan, Mia Karlina Mierza yang senyumnya penulis gunakan
sebagai penyemangat hidup setiap hari, Nurwahidah Nasution yang mnjadi partner
dalam nyanyian chaya-chaya, Evi Roza Indah Safitri yang inner beautinya terpancar
membuat penulis silau, Arliya Fachreny Harahap yang kalau jalan-jalan gak ngajakngajak penulis, Putri Mutia Hafni Nasution yang roti gandanya memberi rasa lezat
pada penulis, Firdha Aulia Ariyani Panjaitan yang bisa memberi tips cepat tamat dan
tepat pada penulis dalam majalah, Ersawaty Limbong yang Hasrul Limbong nya
membuat penulis (sensor) dan menjadi lebih baik, Benny Peradana yang mengajarkan
kedisiplinan dalam waktu, Muhammad Fatahurrahman yang rivalitasnya membuat
penulis menjadi rival sejati, Irwan Sakti Lubis yang Colds nya membuat coalna pada
penulis, M. Ryan Syahputra yang mobilnya BK 1244 KQ, M. Rizki Oktero yang
ketawanya membuat kepala penulis pusing, Perkasa Damanik dan M. Fandhu Al-adiat
yang membantu menyelesaikan masalah lele dulu, dan seluruh teman-teman stambuk
2009 yang gak bisa di sebutkan satu-satu, takutnya nanti lebih tebal ucapan terima
kasihnya dari pada Tugas Akhir nya, Abang-abang Stambuk 2006,2007,2008 dan
adek-adek Stambuk 2012,2011, dan 2010,
Terima kasih juga buat pak Albert
Simbolon dalam memberi pengarahan dan bahan-bahan Tugas Akhir, Terima kasih
buat Posma Nikolas Hutabarat yang pernah ngajari waktu bimbingan dulu, Daniel
Simatupang yang Cherin Monalisa Sirait nya pernah jadi close friend penulis secara
singkat, Seluruh teman-teman Bimbingan Medica Plus 2009 dulu. dan terimakasih
buat adek-adek pasukan bab 4 (titi, jura, fathur, tio, aji, brian, fanny, frans, victor,
prayogo dan adek-adek pasukan bab 4 yang gak bisa disebut satu-satu), Terimakasih
buat semua yang mambantu yang namanya mungkin gak bisa disebut satu-satu, dan
ucapan terima kasih yang terakhir buat Anggraeni Nasution (Kado) yang masa
Universitas Sumatera Utara
depannya penulis gunakan untuk belajar sebagai suami dan ayah yang baik bagi anakanaknya.
11. Terima kasih buat Program Microsoft Word, Microsoft Power Point, Microsoft
Excell, SAP 2000, dan Program Matlab beserta pencipta dan pengembangnya.
12. Terimakasih buat CB 150R, yang senantiasa menemani penulis kemana aja baik panas
atau pun hujan.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa sangat penting di
Indonesia, mengingat sebagian besar wilayahnya terletak dalam wilayah gempa
dengan intensitas moderat hingga tinggi. Maka sebaiknya untuk rekonstruksi
dibutuhkan pembangunan rumah dan gedung perkantoran yang kuat terhadap beban
gempa shingga mengurangi korban dan kerugian materi. 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
mendisipasikan energi gempa melalui peredam yang dipasang pada struktur utama.
Salah satu alat kontrol yang menggunakan damper pada struktur yang berdasarkan
penggunaan massa tambahan sebagai sistem penyerap energi adalah Tuned Mass
Damper (TMD). Alat ini dapat dipasang pada bermacam-macam struktur: gedung
bertingkat tinggi, menara, bentangan yang panjang, dan jembatan. Tujuan utama
pemasangan TMD pada gedung tinggi untuk mengurangi goyangan gedung akibat
gaya angin dan akibat gaya gempa. Pemasangan TMD ini dapat dipasang di berbagai
lantai pada gedung. Namun pemasangan dilantai yang berbeda memiliki nilai fungsi
TMD yang berbeda juga. Sehingga dibutuhkan penempatan TMD yang efektif pada
lantai tertentu untuk mendapat nilai fungsi TMD yang maksimum dan nilai
perpindahan gedung yang minimum. Dan dengan menggunakan perhitungan analisis
modal dan respon spectra design diperoleh hasil bahwa Tuned Mass Damper (TMD)
yang dipasang pada lantai paling atas dari sebuah bangunan bertingkat memiliki
efektifitas maksimum dalam mereduksi gaya gempa dibandingkan pemasangan Tuned
Mass Damper (TMD) pada lantai tengah dan lantai terbawah bangunan.
Kata Kunci: respon Spectra dan Tuned Mass Damper
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...............................................................................................................i
ABSTRAK................................................................................................................................ii
DAFTAR ISI............................................................................................................................iii
DAFTAR NOTASI..................................................................................................................iv
DAFTAR TABEL..................................................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR................................................................................................................x
BAB 1. PENDAHULUIAN......................................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah...........................................................................................1
1.2 Tujuan Penelitian......................................................................................................4
1.3 Masalah dan Pembatasan Masalah ....................................................................5
1.3.1 Masalah................................................................................................5
1.3.2 Pembatasan Masalah............................................................................5
1.4 Metodologi Penelitian..............................................................................................5
1.5 Sistematika Penulisan..........................................................................................6
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA........................................................................................9
2.1 Umum.......................................................................................................................9
2.1.1 Massa Struktur .......................................................................................11
2.1.2 Kekakuan Struktur...................................................................................12
2.1.3 Redaman Struktur....................................................................................13
2.2 Definisi dan Pengertian Bangunan Bertingkat.......................................................13
2.2.1 Aksi Beban Pada Bangunan Bertingkat Tinggi.......................................14
2.3 Tuned Mass Damper (TMD)......................................................................21
2.4 Bangunan yang Mengaplikasikan Tuned Mass Damper (TMD)...............22
Universitas Sumatera Utara
BAB 3. METODE PENELITIAN........................................................................................27
3.1. Umum....................................................................................................................27
3.1.1 Prinsip Operasi Sistem TMD..................................................................30
3.1.2 Sistem TMD Pasif...................................................................................31
3.1.3 Sistem TMD Translational......................................................................31
3.1.4 Sistem PTMD..........................................................................................32
3.1.5 Sistem ATMD.........................................................................................33
3.1.6 Beberapa Sistem TMD (Multiple Tuned Mass Damper)........................35
3.1.7 Sistem TMD dan Sumber Dinamis Pemuatan.........................................36
3.2 Parameter yang Digunakan....................................................................................37
3.3 Tuned Mass Damper Teori Sistem SDOF..............................................................40
3.3.1 Struktur tidak teredam: TMD tidak teredam......................................
3.3.2 Struktur tidak teredam: TMD yang teredam........................................
3.3.3 Struktur teredam: TMD yang teredam..................................................
3.4 Tuned Mass Damper Teori Untuk Sistem MDOF.................................................42
3.5 Teori Perhitungan...................................................................................................43
BAB 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN..........................................................................48
4.1 Data Perencanaan...................................................................................................48
4.1.1 Perhitungan Pembebanan Perlantai.........................................................53
4.1.2 Perhitungan Kekakuan Kolom................................................................54
4.1.3 Perhitungan Gaya Gempa Tanpa TMD (Tuned Mass
Damper)..................................................................................................55
4.1.4 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai 1....................................................................................................68
4.1.5 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai 2....................................................................................................84
Universitas Sumatera Utara
4.1.6 Perhitungan Gaya Gempa Dengan TMD (Tuned Mass Damper) Pada
Lantai3...................................................................................................101
4.2 Perencanaan Struktur 10 Lantai Dengan Program SAP 2000..............................118
4.2.1 Perhitungan Pembebanan Perlantai.......................................................119
4.2.2. Menghitung Kekakuan Kolom.............................................................123
4.2.3 Perhitungan Beban Gempa Dengan Metode Statik Ekivalen...........................123
4.2.4. Perhitungan Tanpa TMD Dengan Program SAP 2000........................130
4.2.5. Perhitungan TMD Pada Lantai 1 Dengan Program SAP 2000............136
4.2.6. Perhitungan TMD Pada Lantai 5 Dengan Program SAP 2000............150
4.2.7. Perhitungan TMD Pada Lantai 10 Dengan Program SAP
2000.....................................................................................................163
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN..............................................................................177
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................................177
5.2 Saran.....................................................................................................................179
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
c
redaman struktur
C
nilai faktor respon gempa
Ct
koefisien pengali waktu getar alami fundamental berdasarkan jenis struktur
bangunan
Cu
koefisien pengali waktu getar alami yang diperkirakan berdasarkan saat respon
spectra saat periode bernilai 1 sekon
E
modulud elastisitas
f
frekuensi getaran struktur
fy
tegangan leleh baja
g
percepatan grafitasi
h
Tebal Pelat
H
tinggi struktur bangunan
I
faktor keutamaan gedung
I
inersia
k
kekakuan kolom
[K]
matriks kekakuan
Ln
bentang bersih terpanjang
Universitas Sumatera Utara
m
massa dari struktur SDOF
md
massa dari damper
m
sebagai rasio masa damper dengan massa struktur
[M]
matriks massa
^
Mn
modal massa struktur saat mode ke-n
P
gaya
Pn
gaya yang terjadi pada gedung di lantai n
ropt
rasio frekuensi natural damper dengan frekuensi natural struktur
R
faktor reduksi gempa
t
tebal pelat lantai atau pelat atap
T
waktu getar alami yang diperkirakan
Ta
waktu getar alami fundamental
Tcomputed
niali periode yang diperoleh dari eigen value
u
perpindahan
u
kecepatan
ü
percepatan
Vstatik
gaya dasar nominal statik ekivalen
WD
Beban Mati
Wl
Beban Hidup
Wn
berat struktur pada lantai ke-n
Universitas Sumatera Utara
Wtotal
berat total struktur
Wu
Beban Terfaktor
Det
determinan matriks
ω
frekuensi natural struktur
ωd
frekuensi natural damper
ξ
redaman struktur
ξd
redaman damper
µ
rasio masa TMD dengan massa struktur
µm
faktor daktilitas maksimum
µm
harga rata-rata dari perbandingan kekakuan lentur balok terhadap kekakuan
lentur pelat pada ke empat sisinya.
Γ
ragam partisipasi getaran
φn
ragam getaran mode ke-n
Δ
simpangan antar lantai (drift)
Δmax
simpangan maksimum antar lantai (drift)
ρ
berat jenis beton
β
perbandingan antara bentang bersih terpanjang dan bentang bersih terpendek
δ
lendutan
δmax
lendutan maksimum
λ
asumsi rasio frekuensi natural kuadrat per seribu
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
BAB 1
BAB 2
Tabel.2.1 Faktor Pengali Dalam Perhitungan Waktu Getar Alami Fundamental
Berdasarkan Jenis Struktur........................................................................18
Tabel 2.2 Koefisien Pengali Faktor Periode Berdasarkan Nilai Respon Spectrum Saat
Periode Bernilai 1 Sekon.............................................................................19
Tabel 2.3 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung Atau Bangunan.....19
Tabel.2.4 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum Dan
Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem Dan Subsistem Struktur
Bangunan Gedung........................................................................................20
BAB 3
Tabel 3.1 Faktor Reduksi Gempa Maksimum..........................................................46
Tabel 3.2 Kaktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan.....47
BAB 4
Tabel 4.1 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.....60
Tabel 4.2 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan...61
Tabel 4.3 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......75
Tabel 4.4 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan
Tabel 4.5 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......92
Tabel 4.6 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan.....93
Tabel 4.7 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......109
Tabel 4.8 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..109
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan Tanpa Tuned Mass Damper (TMD).....................................117
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan denganTuned Mass Damper (TMD) Pada Lantai 1...............117
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan dengan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Lantai 1............117
Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Periode, Gaya Gempa, Displacement dan Drift Pada
Bangunan denganTuned Mass Damper(TMD) Pada Lantai 1..............117
Tabel 4.13 Penentuan Periode Fundamental.............................................................123
Tabel 4.14 Faktor Penyesuaian Perkiraan Periode....................................................124
Tabel 4.15 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......................................................127
Tabel 4.16 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..128
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................129
Tabel 4.17 Simpangan
Tanpa TMD Dari Hasil Analisis Dengan Program SAP
2000.........................................................................................................134
Tabel 4.18 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................135
Tabel 4.19 Penentuan Periode Fundamental.............................................................137
Tabel 4.20 Faktor Penyesuaian Perkiraan Periode....................................................137
Tabel 4.21 Faktor Reduksi Gempa Maksimum......................................................141
Tabel 4.22 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..141
Tabel 4.23 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................143
Tabel 4.24 Simpangan dengan TMD Pada Lantai 1 Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................148
Tabel 4.25 Nilai Drift dari Hasil Displacement Terbesar..........................................149
Tabel 4.26 Faktor Reduksi Gempa Maksimum.......................................................154
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.27 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..154
Tabel 4.28 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................156
Tabel 4.28 Simpangan dengan TMD Pada Lantai 5 Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................161
Tabel 4.29 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................162
Tabel 4.30 Faktor Reduksi Gempa Maksimum........................................................167
Tabel 4.31 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung atau Bangunan..168
Tabel 4.32 Hasil Perhitungan Gaya Gempa Perlantai...............................................169
Tabel 4.33 Simpangan dengan TMD Pada Lantai Hasil Analisis Dengan Program
SAP 2000.................................................................................................174
Tabel 4.34 Nilai Drift dari Hasil Displacements Terbesar........................................175
Tabel 4.35 Hasil Besar Simpangan (Tanpa TMD, TMD Lantai 1, TMD Lantai 5 dan
TMD Lantai 10) Pada Bangunan 10 Lantai dengan Program SAP
2000.........................................................................................................176
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
BAB 1
Gambar 1.1 Diagram Alur (Cash Flow) Metodologi Penelitian....................................8
BAB 2
Gambar 2.1 : SDOF-TMD sistem................................................................................10
Gambar 2.2 Model Struktur SDOF..............................................................................11
Gambar 2.3 Gambar Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan
dasar dengan peroide ulang 500 tahun....................................................16
Gambar 2.4 Respon Spectrum Gempa Rencana..........................................................17
Gambar 2.5 Tinggi Struktur Bangunanan....................................................................18
Gambar 2.6 Tuned Mass Damper (TMD) dan Elemen-elemennya.............................22
Gambar 2.7 Citicrop Centre , New York......................................................................23
Gambar 2.8 John Hancock Tower , Boston..................................................................23
Gambar 2.9 CN Tower, Toronto..................................................................................24
Gambar 2.10 Chiba Port Tower , Jepang.....................................................................25
Gambar 2.11 Taipei 101 , Taiwan................................................................................26
Gambar 2.12 Burj Al-Arab...........................................................................................26
BAB 3
Gambar 3.1: (a) Taipei 101 (b) Taipe 101 PTMD.....................................................28
Gambar 3.2 : Skema Dari Sistem TMD Translattional Satu Searah............................32
Gambar 3.3 : Skema Dari Pendulum Tuned Mass Damper (PTMD)..........................33
Gambar 3.4: Skematik Dari ATMD.............................................................................34
Gambar 3.5: Skematik Dari ATMD Hibrida................................................................35
Gambar 3.6: Skema Multiple Tuned Mass Damper.....................................................36
Gambar 3.7: Model Bangunan Penahan Geser............................................................37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8 : Diagram Freebody Keseimbangan Dinamis MDOF Akibat Gaya
Gempa....................................................................................................39
Gambar 3.9: Sdof Sistem Struktur Tidak Teredam Dengan TMD..............................41
Gambar 3.10: Sistem Sdof Tidak Teredam Digabungkan Dengan Sistem TMD
Teredam..............................................................................................41
Gambar 3.11: SDOF sistem yang teredam dengan sistem TMD yang teredam..........42
Gambar 3.12: Sistem MDOF yang Teredam dengan Sistem TMD yang Teredam..43
BAB 4
Gambar 4.1 Struktur Bangunan 3 Lantai (2dimensi).................................................48
Gambar 4.2 Wilayah gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar
Dengan Periode Ulang 500 Tahun..........................................................53
Gambar 4.3 Struktur Bangunan 3 Lantai Tanpa TMD (2dimensi).............................55
Gambar 4.4 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3........................................................61
Gambar 4.5 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 1 (2 dimensi)..68
Gambar 4.6 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3.......................................................76
Gambar 4.7 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 2 (2 dimensi)..84
Gambar 4.8 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3.......................................................93
Gambar 4.9 Struktur Bangunan 3 Lantai Dengan TMD Pada Lantai 2 (2 dimensi).101
Gambar 4.10 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................110
Gambar 4.10 Struktur Bangunan 10 Lantai (2 dimensi)..........................................118
Gambar 4.11 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................128
Gambar 4.12 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................130
Gambar 4.13 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................130
Gambar 4.14 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................131
Gambar 4.15 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................131
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.16 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................132
Gambar 4.17 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................132
Gambar 4.18 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................133
Gambar 4.19 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................142
Gambar 4.19 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................143
Gambar 4.20 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................144
Gambar 4.21 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................144
Gambar 4.22 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................145
Gambar 4.23 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................145
Gambar 4.24 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................146
Gambar 4.25 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................146
Gambar 4.26 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................155
Gambar 4.27 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................156
Gambar 4.28 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................157
Gambar 4.29 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................157
Gambar 4.30 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................158
Gambar 4.31 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................158
Gambar 4.32 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................159
Gambar 4.33 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................159
Gambar 4.34 Respon Spectrum Wilayah Gempa 3...................................................168
Gambar 4.35 Pendimensian Struktur Pada Program SAP 2000................................170
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.36 Perletakan Struktur Pada Program SAP 2000.....................................170
Gambar 4.37 Penentuan Material Struktur Pada Program SAP 2000.......................171
Gambar 4.38 Pendimensian Balok dan Kolom Pada Program SAP 2000................171
Gambar 4.39 Pemasukkan Beban Hidup Dan Beban Mati Pada Program SAP
2000....................................................................................................172
Gambar 4.40 Pemasukkan Beban Gempa Pada Program SAP 2000........................172
Gambar 4.41 Pemasukkan Respon Spectrum Pada Program SAP 2000...................173
Universitas Sumatera Utara