BAB III KAJIAN NUMERIKALABAQUS DAMPER PELAT BAJA - Kajian Numerikal/Abaqus Damper Pelat Baja

BAB III KAJIAN NUMERIKAL/ABAQUS DAMPER PELAT BAJA

3.1 Pendahuluan

  Pada dasarnya Sistem control struktur dibedakan atas tiga golongan ( Song dan Dargus 1997) yaitu: (a) system kontrol pasif, (b) system kontrol aktif, dan (c) system isolasi dasar. Sehingga pada kajian ini damper pelat baja adalah tergolong system kontrol pasif, yang menyerap energi gempa akibat pelelehan materialnya dengan fungsi memperkecil respon simpangan struktur dan menghentikan getaran. Berbeda dengan pendekatan desain seismik tradisional yang bergantung pada deformasi inelastis bagian tertentu dari struktur untuk menghilangkan sebagian besar masukan energi akibat gempa seperti balok dan kolom, dalam sistem kontrol pasif energi ini disalurkan ke perangkat khusus yang disebut peredam gempa atau yang saat ini popular dengan sebutan damper . Damper jenis ini sangat memiliki banyak keuntungan : (i) Deformasi inelastis terkonsentrasi pada peredam dan kerusakan dalam struktur yang sudah tua dapat secara drastis dikurangi atau bahkan dihilangkan

  (ii) Penambahan redaman mengurangi perpindahan lateral struktur, yang juga mengurangi kerusakan elemen non – struktural.

  (iii) Dengan penempatan strategis peredam seismik, inspeksi, perbaikan / atau penggantian setelah gempa bumi dapat dilakukan dengan biaya minimal dan tanpa mengganggu hunian. Dissipasi energi pasif sistem ini sekarang diakui sebagai cara yang efektuk untuk mengurangi risiko gempa

3.2 Kerangka Penulisan

  Berikut menjelaskan tentang kerangka penulisan yang dimaksud

START JUDUL TUGAS AKHIR:

Gambar 3.1 Kerangka Penulisan

  

KAJIAN NUMERIK /ABAQUS PELAT DAMPER

PELAT BAJA

Tools : ABAQUS SOFTWARE

  PREMINILARY DESIGN MODELING DAMPER OUTPUT : DIMENSI DHSD DAMPER

KURVA HYSTERISIS

PENGOLAHAN DATA KURVA HYSTERISIS

  K efektif RASIO DAMPING PENYAJIAN DATA KESIMPULAN DAN SARAN

3.3 Program ABAQUS

  Kajian Numerik damper pada pelat baja dengan menggunakan program ABAQUS 6.12, maka dalam hal ini akan dijelaskan lebih dalam mengenai program ABAQUS itu sendiri. ABAQUS adalah paket program simulasi rekayasa yang kuat, didasarkan pada metode elemen hingga, yang dapat memecahkan masalah mulai dari analisis linier relatif sederhana sampai simulasi nonlinier yang paling menantang. ABAQUS berisi perpustakaan yang luas dari unsur-unsur yang dapat memodelkan hampir semua geometri apapun. Program ini memiliki daftar yang sangat luas dari model material yang dapat mensimulasikan perilaku sebagian besar bahan rekayasa, termasuk logam, karet, polimer, komposit, beton bertulang, busa yang lentur dan kuat, dan bahan geoteknik seperti tanah dan batuan.

  Dirancang sebagai alat simulasi untuk keperluan umum, ABAQUS dapat digunakan untuk mempelajari lebih dari sekedar masalah struktural (stres/perpindahan). Program ini dapat mensimulasikan masalah di berbagai bidang seperti perpindahan panas, difusi massal, manajemen termal dari komponen listrik (ditambah termal-listrik analisis), akustik, mekanika tanah (ditambah pori-pori stress analisis), analisis piezoelektrik, dan dinamika fluida.

  ABAQUS menawarkan berbagai kemampuan untuk simulasi aplikasi linier dan nonlinier. Masalah dengan beberapa komponen dimodelkan dengan mengaitkan geometri mendefinisikan masing-masing komponen dengan model bahan yang sesuai dan menentukan interaksi komponen. Dalam ABAQUS, analisis nonlinier otomatis memilih penambahan beban yang tepat dan toleransi konvergensi dan terus menyesuaikan mereka selama analisis untuk memastikan bahwa solusi yang akurat dan efisiensi diperoleh. Sehingga dalam kajian numerikal damper pelat baja ini menggunakan program ABAQUS yang dapat memberikan data numerik yang akurat melalui proses cyclic hardening dan kurva hysteresis.

3.3.1 Program ABAQUS

  Untuk program ABAQUS yang komplit biasanya melalui 3 proses yaitu : proses awal, simulasi dan proses akhir. Untuk 3 bagian setiap langkah dapat dijelaskan seperti bagan di bawah ini:

  Preprocessing ABAQUS/CAE

  Input File Job/Inp

  Simulator ABAQUS/CAE

  Out put file Job. Odb. Job. Dal

  Post Processing ABAQUS/CAE

Gambar 3.2 Kerangka Menjalankan Program Abaqus

  1. Preprocessing (ABAQUS/CAE)

  Pada bagian ini kita akan menemukan model awal yang menjadi masalah fisik yang akan kita input datanya pada program, misalnya bentuk shell pipa dll.

  2. Simulasi (Simulator ABAQUS/Standart or ABAQUS)

  Pada simulasi ini adalah proses untuk melakukan mendata dengan data numeric. Sebagai contoh, output dari analisis perpindahan dan gaya untuk running data dapat dilakukan dengan cepat atau karna tergantung pada jumlah data yang di olah.

  3. Post Processing (Proses Akhir)

  Pada proses akhir kita dapat mengambil kesimpulan yang sudah komplit pada perpindahan/displacement, Stresses/gaya pada setiap variable yang sudah di kalkulasikan. Hasil akhir biasanya dibuat dalam suatu laporan atau sebuah catatan. Untuk memulai ABAQUS/CAE kita dapat mengklik menu start pada komputer kemudian pilih dari program yaitu ABAQUS/CAE. Program ABAQUS/CAE akan dimulai dan kita menunggunya beberapa waktu karna program ini program yang berkapasitas besar.

  Pada pilihan start akan muncul kotak printah pilihan.

3.3.2 Komponen Pada Windows Utama

  1. Title Bar

  Title bar menunjukkan versi dalam ABAQUS/CAE kita melakukan running dari Title bar.

  2. Menu Bar

  3. Tool Bars

  4. Context Bar

  5. Model Tree Model Tree menyediakan grafik sebagai Review dari model objek dari masing-masing bagian, material, langkah, pembebanan.

  6. Results Tree Results Tree memberikan grafik dari output data base dan Spesifik data hasil plot x–y

  7. Toolbox Area

  8. Canvas and Drawing Area

  Adalah lokasi area gambar

  9. View port Tampilan lain dari masing-masing model.

  10. Prompt area Tampilan panduan untuk setiap masing-masing prosedur.

  11. Message Area

  Pada bagian ini ABAQUS/CAE akan memunculkan informasi dan peringatan yang terjadi jika ada informasi atau kesalahan.

3.4 Model Konstitusi Material

  Sifat material baja akibat pembebanan siklik sangat kompleks dan berbeda dengan pembebanan static. Salah satunya yang dikenal dengan nama Baushinger effect, dalam hal ini ditandai dengan penurunan tegangan leleh pada saat unloading dan reloading. Untuk memperhitungkan pengaruh itu material baja biasanya dimodelkan sebagai kombinasi dari model isotropic hardening dan kinematic hardening. Persamaan combined hardening model diberikan seperti pada persamaan …. (abaqus Theory Manual, 2008)

3.5 Analisa Pemisahan Kurva Histeresis

  Kurva ini adalah kurva hubungan antara gaya dan perpindahan. Kurva ini adalah hasil dari deformasi siklik bahan leleh baja sehingga terjadi degradasi kekuatan yang diasumsikan merupakan titik kegagalan struktur. Kapasitas disipasi energy metallic dumper sangat tergantung pada pola pembebanan yang diterapkan.

  Maka salah satu cara untuk mewakili ketergantungan ini dibuat pembagian energy total disipasi oleh perangkat redaman menjadi apa yang disebut skeleton part dan

  Bauschinger part .

  Benavent Climent (2010) menguraikan jumlah total regangan plastis energi disipasi oleh perangkat redaman sebagai berikut. Segmen 0-1, 5-6, 11-12, 17-18 dalam domain positif dan 2-3, 8-9, 14-15 dalam domain negatif dari garis yang melebihi tingkat beban dicapai sebelumnya oleh siklus dalam domain pembebanan yang sama. Dengan menghubungkan segmen ini secara berurutan, , maka akan diperoleh kurva yang disebut skeleton part. Kato dkk, memverifikasi bahwa, di bawah pembebanan yang tidak konstan akan mengubah deformasi, skeleton curve dapat didekati dengan hubungan Q – 8 yang diperoleh berdasarkan monotonic

  

loading . Skeleton curve dapat didekati dengan kurva trilinear ditunjukkan dengan

  garis putus-putus pada Gambar 3.4 (b), yang didefenisikan oleh beban lentur Q y , perpindahan gaya lentur , kekakuan plastic yang pertama dan kedua K P1 dan K P2 (K ), dan beban Q , yang menentukan titik perpindahan dari K ke K .

  P1 P2 B

P1 P2

  ≥ K

Gambar 3.3 Pemisahan kurva histeresis: (a) kurva asli; (b) skeleton part; dan (c) Bauschinger part.Gambar 3.4 Tri-linear model dari skeleton part Selain itu, pendekatan skeleton curve untuk hysteretic damper yang diperoleh dari hasil penelitian sebelumnya diidealkan dengan model tri-liniear dengan kekakuan normal K P1 dan K P2 . Segmen 1-2, 6-7, 12-13, 18-19, 3-4, 9-10, dan15-16 adalah unloading path, yang kemiringannya merupakan kekakuan elastis awal Ke =

  Q y / . Dalam Gambar 3.3 (b), s dan s menunjukkan deformasi plastic terakumulasi di setiap skeleton curve pada saat komponen baja mengalami kegagalan, dan s adalah deformasi plastis terakumulasi dalam pendekatan skleton

  

curve model trilinear di Q = Q B . Untuk setiap domain pembebanan pada Gambar 3.4

  (b), daerah yang dibatasi oleh unloading path pada saat melewati titik maksimum beban dan sumbu horizontal dari titik maksimum tersebut ditarik terhadap siklus kurva sebelumnya ini disebut dengan daerah skleton curve yang merupakan bagian dari total disipasi energi regangan plastis oleh komponen baja, yang disebut sebagai

  s dan s . Segmen 4-5, 10-11, 16-17 dalam domain positif dan 7-8, 13-14 dalam domain negatif beban mulai dari Q = 0 dan berakhir pada tingkat beban maksimum yang sebelumnya dicapai dalam siklus sebelumnya pada domain pembebanan yang sama. Ini adalah jalur yang melunak oleh efek Bauschinger yang akan menjadi Bauschinger part. Hal ini lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3 (c). Untuk setiap domain pembebanan, jumlah daerah diselimuti oleh setiap

  

Bauschinger part , dengan unloading path melewati melalui titik beban maksimum

  segmen dan dengan sumbu horisontal, merupakan ‘Bauschinger part’ dari total

• disipasi energi regangan plastic oleh komponen baja, disebut sebagai B dan B .

3.6 Disipasi Energi Damping

  Dengan memisahkan kurva Q – , seperti yang dijelaskan di atas, disipasi energi regangan plastik oleh komponen baja dalam setiap domain pembebanan

  sampai terjadi kegagalan dapat didekomposisi menjadi ‘Skleton part’ ( dan

  S S

  ), dan ‘Bauschinger part’ ( B dan B ). Untuk memperhatikan factor kecamanan,

• , , , , , akan dinyatakan dalam rasio ( ).

  S S B B S S

• = , = , = , = (3.1)

  S S B B ep = , ep = , ep = (3.2)

  Total disipasi energi regangan plastic oleh komponen baja di setiap domain pembebanan sampai mengalami kegagalan juga dapat dinyatakan dalam bentuk non- dimensional sebagai berikut :

• = s B , = s B (3.3) Akiyama dkk. dan Benavent-Climent dkk. meneliti kapasitas disipasi energi utama dari 49 batang baja bulat dan 10 pelat baja persegi panjang dengan celah, yang merupakan komponen baja yang banyak digunakan sebagai dissipator energi dalam struktur tahan gempa. Mereka menggunakan baja ini sebagai komponen untuk lentur dan gesert dengan pemberian beban siklis statis sampai terjadi kegagalan. Parameter yang terlibat dalam pengujian ini adalah tipe baja ringan dengan kekuatan tinggi,

geometri, pembebanan amplitude yang bervariasi yaitu secara konstan, dengan penambahan serta secara acak atau random, dan arah pembebanan uni-aksial dan bi- aksial. Kurva Q- yang diperoleh dalam setiap test yang telah didekomposisi seperti dijelaskan sebelumnya, dan skleton curve yang sesuai dan jumlah

  S S , B , B , , telah diperoleh sebelumnya. Mereka mempelajari hubungan antara jumlah ini

  dan menyimpulkan bahwa total energi hilang oleh komponen baja sampai terjadi kegagalan, dan dapat diperoleh.

3.7 Kekakuan Ekuivalen Dan Rasio Damping

Gambar 3.5 Kekakuan efektif dan disipasi energi dalam satu siklus

  Hal ini berlaku umum bahwa disipasi energi dalam siklik regangan baja adalah tingkat derajat kebebasan. Untuk penggunaan praktis dalam penghitungan energi disipasi kadang-kadang lebih disukai dengan menggunakan sistem ekuivalen viscous damping. Sistem ini pada dasarnya adalah derajat kebebasan tunggal dengan kekuatan ekuivalen: (3.4)

  Rasio redaman untuuk sistem ekuivalen, dapat diperoleh dengan menyamakan disipasi energi terukur persiklus dalam percobaan dengan viscous damping. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

  (3.5) Dimana adalah energi yang tersimpan dalamn pegas elastis dengan normalisasi kekakuan efektif dan perpindahan

  Perbandingan rasio kekakuan ekuivalen dengan normalisasi kekakuan efektif / . Setiap titik menunjukkan kekakuan normal dan rasio damping ekuivalen dari perangkat yang diusulkan. Kekakuan efektif menurun seiring dengan perpindahan yang dialami semakin besar. Hal ini dapat diamati bahwa rasio ekuivalen damping bervariasi dan berbanding terbalik dengan kekakuan efektif. Dalam rentang perpindahan yang sangat besar, spesiemen mampu memberikan rasio redaman 50% dan secara umum perangkat redaman ini dapat memberikan rasio damping berkisar antara 30% sampai 50%.

3.8 Metode Perhitungan Luas Daerah

  Dari pembahasan sebelumnya, adalah parameter untuk luas daerah. Maka untuk itu perlu di jelaskan metode pendekatan yang dipakai untuk menghitung luas daerah tersebut. Dalam hal ini metode yang dipakai untuk menghitung luas daerah tersebut adalah dengan menggunakan determinan matriks ordo 2 x 2, selanjutnya data matriks tersebut dimasukkan ke dalam Microsoft Office 2007 untuk mempermudah perhitungan. Misalkan matriks A = yang dimaksud dengan determinan dari matriks A adalah det A = , nilai determinan matriks A ditentukan oleh, det

  A = = ad – bc (3.6)

  Dalam hal ini luas daerah merupakan total penjumlahan setengah dari harga mutlak det A.

BAB IV KAJIAN NUMERIK/ABAQUS DAMPER PELAT BAJA

4.1 Kajian Numerik/ABAQUS Damper

  Pada kajian damper pelat baja ini adalah bentuk X tunggal dengan ukuran 210 mm x 300 mm seperti ditunjukkan pada gambar dibawah. Pada damper yang dikaji ini bagian tengahnya adalah berlubang sehingga untuk setiap kajian dinamakan HSD (Holloe Stell Damper).

Gambar 4.1 Bentuk Geometri Peredam Leleh Baja X

  Adapun langkah- langkah pemodelan pada damper pelat baja sampai dengan tahap kajiannya pada program ABAQUS yaitu :

4.1.1 Creating Part/ Menggambar Bagian Damper

  Mulai Abaqus/CAE dari program Start yang ada pada menu. Jika kita sudah memulai program ini maka akan muncul seperti gambar dibawah

Gambar 4.2 Detail Program ABAQUS 1.

  Pilih Create Model Databace dari Start Session. Ketika bagian proses Part sudah selesai maka akan muncul kotak pilihan part yang menampilkan komponen – komponen part.

Gambar 4.3 Part Pada Menu Bar

  2. Dari menu bar pilih Part Create sebagai part yang baru ( untuk mempermudah pengenalan terhadap file yang akan kita run continue (keluar dari kotak tex create part).

  3. Nama Part adalah material 4.

  Klik continue untuk keluar dari kotak perintah create part.

Gambar 4.4 Lokasi Create Part 5.

  Gunakan perangkat create lines conneted untuk menggambar bentuk geometri peredam leleh baja. Sesuai dengan Ukuran HSD setiap damper

  6. Klik done untuk keluar dari area gambar Ukuran damper adalah 210 mm x 300 mm Dengan titik koordinat Damper sebagai berikut :

Tabel 4.1 Titik Koordinat Damper ukuran 210 mm x 300 mm

  No Titik koordinat Titik X Titik Y 1 105 120

  2 95 120

  3 82.95 -11,35 5 84,21 108,98

  6 R 63,77 7 103,44 -114,92 8 105,45 -149,42 9 105,45 151,41 10 -106,12 -122,9 11 -95 -120 12 -68,32 -13,5

  13 R 15

  14 85.0 110

  15 R 30 16 -105 120 17 -105,18 149,72

4.1.2 Creating a Material

  Pada bagian property digunakan untuk mengatur propertis dari material. Pada kajian ini materialnya adalah baja sehingga akan tergolong pada linier elastic dengan young’s young dan poisson’s ratio 0.3. berikut langkah – langkah untuk mengatur propertis material

1. Klik propertys pada toolbar 2.

  Pilih material dan klik steel sehingga akan muncul kotak edit material seperti gambar dibawah ini

Gambar 4.5 Elastic Pada Material 3.

  Nama material adalah Steel 4. Dari material editor menu bar, pilih elasticity masukkan nilai modulus yang 206000 dan poisson’s ratio 0.3

5. Dari material editor menu bar, pilih plastis masukkan nilai yield stress At Zero

  Plastic Stain 292, dengan kinematic Hard Parameter C1 bernilai 1500 dan gamma 1 adalah 4 (nilai data bisa berbeda sesuai dengan simulasi yang kita inginkan untuk mendapakan hasil yang lebih baik) 6. Dari material editor menu bar, double klik cyclic hardening maka akan muncul kotak isian equiv stress Q Invinity adalah 200, Hardening parameter b adalah 4

  (bisa diganti sesuai dengan simulasi yang kita lakukan) 7. Setelah semua data sudah selesai klik Ok yang ada pada tool bar. Untuk lebih jelasnya kita dapat melihat gambar dibawah ini

Gambar 4.6 Ciclic Hardening Pada Edit Material

4.1.3 Applying Boundary Conditions And Loads To The Model

  Sebelum kita menentukan boundary conditions kita harus mengatur atau menentukan jumlah data yang akan diproses. Double klik aplitudes pada menu bar masukkan data dengan frekuensi 60 aplitudo 52.

1. Pilih Module list pada yang berada dibawah toolbar, klik load dan tekan load

  module

  2. Dari menu bar pilih BC Create. Sehingga akan muncul kotak perintah pada pada Boundary Condition.

  3. Double klik BC1 pilih ENCASTRE (U1,U2,U3=UR1=UR2=UR3=0) Klik Ok 4. Double klik BC2 pilih dengan ketentuan Masukkan nila U1 =1 dan U3 = 0 R1=

  0 R2= 0 R3 = 0 dan U2 tidak di centang kemudian klik Ok

Gambar 4.7 Boundary Condition 5.

  Dauble clik Load kemudian continue

Gambar 4.8 Load

  4.1.4 Meshing

  Mesh digunakan untuk melihat bentuk dari keretakannya akibat beban yang diberikan. Caranya klik mesh pilih mesh part instance klik dismiss untuk lebih jelasnya bisa kita lihat seperti gambar 4.9

Gambar 4.9 Mesh

  4.1.5 Creating an analysis job

  Untuk analisis job dilakukan setelah data telah diisi berdasarkan yang mau diuji.

1. Dari menu bar utama pilih Job manager create kemudian klik Ok 2.

  Dari Kotak Manager job pilih Pilih Submit

Gambar 4.10 Part Pada Menu Bar

  Dalam Kajian ini memerlukan waktu kurang lebih 5 jam untuk mendapatkan data penuh atau full analysis.

3. Running data dilakukan dengan beberapa waktu (minimal 5 jam sekali run)

Gambar 4.11 Gambar Running Data

4.1.6 Checking the Model

  Untuk memastikan hasil running pada Job Type kita harus melakukan checking kembali dengan cara

  1. Klik data check pada job manager. Jika data kita sudah komplit maka akan menunjukkan grafik seperti gambar di bawah

Gambar 4.12 Check Data

  Data yang sudah selesai running akan memunculkan plot kontur akibat stress (beban) dengan menampilkan perpidahan gaya

Gambar 4.13 kontur Tegangan

4.1.7 Generating report of Field Outputs (penjumlahan seluruh hasil data) 1.

  Main menu > Result > XYPlots Klik kanan XYPlots pilih “Operate on XY data” lalu Klik continou

Gambar 4.14 Detail Penggabungan data

  Setelah klik continou maka akan tampil gambar seperti dibawah

Gambar 4.15 Ploting Force

  History output > plot semua gaya > klik save as dan tentukan nama file data 1 History output > plot displasmen (perpindahan) > klik save as dan buat data 2

Gambar 4.16 Ploting Displasment

4.1.8 Generating report of Field Outputs ( mendapatkan kurva hysteresis) 1.

  Main menu > Result > XYPlots Klik kanan XYdata pilih “Combine” lalu Klik double klik xydata 2 (displasmen) tekan tanda “-“ kemudian double xydata 1 kemudian pilis save as buat data xy3

Gambar 4.17 Combain Data Tegangan dan Waktu

  Setelah data selesai di combine maka akan muncul kurva hysteresis

4.1.9 Generating report of Field Outputs ( mendapatkan data berupa angka) 1.

  Main menu > Result > klik kanan xydata 3 lalu pilih edit Blok semua data dan masukkan ke Microsoft XL

Gambar 4.18 Ploting Data Ke Microsoft Xl

4.2. Pemisahan Kurva

  Berikut adalah hasil kajian I pada program abaqus. Dengan parameter - parameter yang berbeda maka hasil kurva hysteresis akan menghasilkan hasil yang berbeda juga. Pada Kajian Numerik ini, dilakukan beberapa kali sampai kita mendapatkan kurva hysteresis yang gemuk dan stabil. Namun dalam pembahasan Tugas akhir ini hanya menggunakan 4 (empat) kajian saja.

4.2.1 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 1

• 50
>250
• 200
• 150
60 -50 -40 -30 -20 -10 ¹⁰

²⁰

^{30 40 50} _(mm) ⁶⁰ _Perpindahan ^{G a ya ( k N)} Kurva Kajian HSD 1
Gambar 4.19 Kurva Hysteresis Kajian HSD 1
• 50
>250
• 200
• 150
80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 ^{10 20 30 40 50 60 70} Perpindahan (mm) G aya ( k N ) Kajian HSD 1
Gambar 4.20 Skeleton Part Kajian HSD 1

  50 100 150 200 250

  50 100 150 200 250

• 50
>250
• 200
• 150
400 -300 -200 -100 100 200 300 400
Gambar 4.21 Bauschinger Part Kajian HSD 1
• 50
>300
• 250
• 200
• 150
60 -50 -40 -30 -20 -10 ^{10 20 30 40 50 60} G aya ( k N )
Gambar 4.22 Kurva Hysteresis Kajian HSD 2

  50 100 150 200 250

  G aya ( k N

Perpindahan (mm)

  Kajian HSD 1 Baus…

4.2.2 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 2

  50 100 150 200 250 300 350

  

Perpindahan (mm)

Kajian Kurva HSD 2

  400 300 Kajian HSD 2 200 100 _{G aya ( kN )}

• 100

  Skeleton Part

• 200
• 300
• 400 _{-60 -50 -40 -30 -20 -10 Perpindahan (mm)}
₁₀

₂₀

_{30 40 50 60} Gambar 4.23 Skeleton Part Kajian HSD 2 300

  Kajian HSD 2 200 100

  ) N k aya ( G

• 100

  Bausc…

• 200
• 300 _{-600 -500 -400 -300 -200 -100 100 200 300 400 500}

  Perpindahan (mm)

Gambar 4.24 Bauschinger Part Kajian HSD 2

4.2.3 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 3

• 50
>250
• 200
• 150
60 -40 -20 ^{20 40 60} Perpindahan (mm) G aya ( k N ) Kurva Kajian HSD 3
Gambar 4.25 Kurva Hysteresis Kajian HSD 3
• 50
>250
• 200
• 150
60 -40 -20 ^{20 40 60} Perpindahan (mm) G aya ( k N ) Kajian HSD 3
Gambar 4.26 Skeleton Part Kajian HSD 3

  50 100 150 200 250

  Skeleton Part

  50 100 150 200

• 50
>250
• 200
• 150

-300 -200 -100 100 200 300 400

Gambar 4.27 Bauschinger Part Kajian HSD 3
• 50
>300
• 250
• 200
• 150
60 -50 -40 -30 -20 -10 ^{10 20 30 40 50 60} G aya ( k N ) Perpindahan (mm) Kurva Kajian HSD 4
Gambar 4.28 Bauschinger Part Kajian HSD 4

  50 100 150 200

  G aya ( k N ) Perpindahan (mm) Kajian HSD 3 Seri…

4.2.4 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 4

  50 100 150 200 250 300

  300 Kajian HSD 4

  250 200 150 100 ) N k

  50 aya ( G

• 50

  Skeleto…

• 100
• 150
• 200
• 250
• 300 _{-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10}
₁₀

₂₀

_{30 40 50 60 70 80} Perpindahan (mm)
Gambar 4.29 Skeleton Part Kajian HSD 4

  300 Kajian HSD 4

  250 200 150 100

  ) N k

  50 aya ( G

• 50
• 100

  Bauschi…

• 150
• 200
• 250
• 300 _{-600 -500 -400 -300 -200 -100 100 200 300 400 500 600}

  Perpindahan (mm)

Gambar 4.30 Bauschinger Part Kajian HSD 4 Sehingga Hasil dari perhitungan luas skeleton part dan baussinger part terhadap ke empat kajian tersebut dapat kita lihat dalam tabel berikut.
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Luas Skeleton Part dan Bausschinger Part

  (satuan: kN,mm) Kajian Kajian HSD 1 10,893.01 11,325.23 62,586.42 68,946.62 22,218.24 131,533.04 Kajian HSD 1 12,22493 11,747.09 98,692.59 112,565.23 23,972.02 211,257.82 Kajian HSD 1 6.389.43 9,749.97 31,743.42 36,950.13 16,139.40 68,693.55 Kajian HSD 1 12.960.84 12,491.02 96,267.62 117,999.81 25,451.86 214,267

4.3 Model Triliniar Metallic Damper

  Untuk menghindari kesulitan perencanaan dengan metode model nonlinier yang lebih kompleks dan memerlukan waktu yang lebih lama , maka digunakan pendekatan dengan memakai model pendekatan linier. Pendekatan linier dapat berupa pendekatan model bilinier dan model trilinier. Dalam hal ini penulis mengusulkan model pendekatan linier yang digunakan adalah pendekatan model trilinier.

  Dari pendekatan trilinier ini kita akan mendapatkan kekakuan damper yaitu kekakuan elastis terhadap

  . Dimana perbandingan antara adalah serta perbandingan terhadap adalah Berikut ini akan dilakukan pendekatan model trilinier terhadap masing – masing kajian (kajian HSD 1, Kajian HSD 2, Kajian HSD 3, Kajian HSD 4).

Gambar 4.31 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 1

  400 50.24, 314.889

  300 HSD 2

  9.12, 242.87 200 3.4, 175.9 100

  ) N k 0, 0

• 100

  aya ( G

• 200
• 300
60 -50 -40 -30 -20 -10

  10

  20

  30

  40

  50

  60 Trilinear Perpindahan (mm)

  Model

Gambar 4.32 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 2Gambar 4.33 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 3Gambar 4.34 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 4 Hasil dari pendekatan model trilier yang dikaji terhadap HSD dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.3 Hasil Pendekatan Model Trilinier. (Satuan: kN,mm)

  Nama Kajian )

  Kajian HSD 1 2.5 114.408 45.763 5.419 1.387 0.118 0.030 Kajian HSD 1 3.2 165.98

  51.86

  12.98 1.75 0.250 0.033 Kajian HSD 1 3.4 139.048. 40.896 4.855 1.438 0.118 0.035 Kajian HSD 1 2.6 135.048 51.941 3.668 1.257 0.070 0.024

4.4 Kekakuan Efektif

  Untuk penggunaan praktis dalam penghitungan energi disipasi kadang- kadang lebih disukai dengan menggunakan sistem ekuivalen viscous damping.

  System ini pada dasarnya adalah system derajat kebebasan tunggal dengan kekakuan ekuivalen sebagai berikut :

  (4.1) Dengan menggunakan sistem ekuivalen viscous damping terhadap hasil numerik maka kita akan mendapatkan parameter yang akan menentukan kekakuan efektif sebagaimana dibahas berikut ini :

Gambar 4.35 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1Gambar 4.36 Kekakuan Efektif Kajian HSD 2Gambar 4.38 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1Gambar 4.37 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1

  Gaya (kN) Perpindahan (mm) Kurva kajian HSD 4 E s o

• 100 -50 50 100
>-245.853 238.761 49.97, 238.091
• 300
• 200
• 100 100 200>-49.91,
• -245.853
Gambar 4.39 Hubungan Rasio Damping Terhadap Perpindahan

  

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.4 Hubungan Rasio Damping Terhadap Perpindahan (kN,mm)

  HSD 1 HSD 2 HSD 3 HSD 4 ED Eso eq y ED Eso eq y ED Eso eq y ED Eso eq y 585.113 280.484 0.166 4.08 343.61 344.93 0.079 4.08 332.24 282.65 0.094 4.05 671.6 303 0.176

  4.2 2459.92 590.265 0.332 8.01 2570.3 923.23 0.221 8.22 2300.5 627.13 0.292 8.04 2924 638.2 0.364

  8.27 4806.19 996.3 0.384 12.2 5848.7 1506 0.309 12.3 4765.6 1031.7 0.367 12.21 5599 1090 0.408 12.59 7547.97 1452.87 0.413 16.5 9480.8 2100.8 0.359 16.52 7426.6 1442.8 0.409 16.49 8711 1595 0.434 16.87

  10321.7 1900.58 0.432 20.3 13214 2719.1 0.387 20.85 10138 1822.4 0.443 20.52 12178 2115 0.458 20.95 13410.1 2403.22 0.444 24.3 17294 3367.7 0.408 25.18 12941 2248 0.458 25.09 17304 2699

  0.51

  25.15 16658.5 2939.19 0.451 28.6 21416 3974.6 0.429 29.38 14263 2182.9 0.52 29.04 20981 3264 0.511 29.32 19993.8 3505.06 0.454

  33 25541 4600.1 0.442 33.65 16939 2578.8 0.523 33.91 24689 3826 0.513 33.26 23571.9 4038.03 0.464 37.2 29772 5216.8 0.454 37.99 18327 2993.3 0.487 38.17 28418 4329 0.522 37.11 27238.6 4624.49 0.469 41.9 33755 5825.2 0.461 42.41 32163 4920

  0.52

  41.46 30434.5 5094.8 0.475 45.7 37845 6447.3 0.467 47.04 35945 5446 0.525 45.62 38459 5949 0.514 49.72

  Universitas Sumatera Utara Dengan menggunakan system ekuivalen viscous damping damping terhadap keempat spesimen tersebut maka kita mendapatkan hasil sebagai berikut seperti terhadap pada table di bawah ini :

Tabel 4.5 Kekakuan Efektif (satuan: kN, mm)

  Nama Spesimen

  HSD 1 220.11 212.71

  46.46 46.09 4.676 HSD 2 274.12 261.18

  47.04 45.10 5.809 HSD 3 185.31 176.54

  33.91 32.69 5.433 HSD 4 238.09 245.85

  49.97 49.91 4.845

4.5 Rasio Damping

  Rasio damping untuk system ekuivalen, dapat diperoleh dengan menyamakan disipasi energy persiklus ( ) dalam percobaan dengan viscous damping. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

  (4.2) Dimana adalah energi yang tersimpan dalam pegas elastis dengan kekakuan efektif dan perpindahan .

Tabel 4.6 Ekivalen kumulatif Rasio Deformasi plastis (satuan :kN, mm) Nama Spesimen

  Kajian HSD 1 77.68 459.87 537.55 0.144 0.855

  50.20

  4.20 Kajian HSD 2 45.13 397.74 442.88 0.101 0.898

  30.57

  2.85 Kajian HSD 2 34.13 145.30 179.44 0.190 0.809

  23.35

  2.68 Kajian HSD 2 72.48 610.23 682.72 0.106 0.893

  49.93

  6.53 Tabel 4.7 Ekivalen kumulatif Rasio Deformasi plastis (satuan :kN, mm) Nama

  Spesimen Kajian HSD 1 2.5 114.408 45.763 220.52 209.56 41.94 37.71 2.593 0.469 Kajian HSD 2 3.2 165.98 51.86 274.12 261.18 47.04 45.1 6.669 0.467 Kajian HSD 3 3.4 139.048 40.896 185.31 176.54 33.91 32.69 7.189 0.523 Kajian HSD 4 2.6 135.048 51.941 238.09 245.85 49.97 49.91 1.653 0.525

  Dari hasil perhitungan rasio damping dan dari grafik hubungan rasio damping terhadap perpindahan dapat kita amati bahwa rasio ekuivalen damping pada setiap siklus secara umum berbanding lurus dengan perpindahan. Dalam rentang perpindahan yang sangat besar, kajian dapat memberikan rasio redaman sampai 50 %, hal ini dapat dilihat pada kajian HSD 4 yang mencapai rasio damping sampai dengan 52,5 % dengan perpindahan sampai 45.62 mm dan secara umum perangkat redaman ini dapat memberikan rasio damping berkisar antara 30 % sampai 50 %.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Berdasarkan hasil kajian damper bentuk X dengan menggunakan program abaqus dapat diambil kesimpulan :

  1. Bahwa spesimen tersebut mampu mempertahankan kurva hysteresis yang stabil dan gemuk

  2. Hasil kajian dan perhitungan terhadap ke empat damper menunjukkan bahwa penggunaan peredam leleh baja dapat mereduksi gaya gempa sebesar 30 s/d 50%. Hasil ini merupakan indikasi bahwa peredam leleh baja yang dikaji dapat memberikan redaman yang baik.

  3. Bentuk geometri peredam leleh baja yang paling ideal adalah Kajian HSD 4, karena mempunyai energy disipasi terbesar (

4. Mempunyai rasio damping dengan 52.5 % 5.

  Kurva hysteresis yang stabil dan gemuk dan tidak mengalami degradasi

5.2 Saran

  Untuk penelitian selanjutnya yang perlu diperhatikan adalah penyambungan peredam leleh dengan kedua ujungnya harus disambung secara kaku sehingga akibat gaya geser akan melentur dengan kurvatur ganda dengan bidang momen berbentuk linier dengan maksimum pada kedua ujungya dan bernilai nol ditengahnya. Dalam kajian menggunakan Abaqus masih terdapat banyak kesalahan dalam input data sehingga memberikan hasil yang kurang baik.

  Untuk kemajuan dan perkembangan steel damper sebagai alat untuk mereduksi gaya gempa dapat dilakukan penelitian lanjutan terhadap steel damper dengan pelat bentuk X dengan menggunakan program yang lain (misalnya SAP 2000, ANSYS dll).

  Penelitian lanjutan lainnya juga dapat dilakukan studi parameter terhadap pelat baja bentuk X dengan menggunakan variasi perbandingan antara lebar dan , sehingga untuk selanjutnya penelitian ini dapat berkembang menjadi alat disipasi energy gempa yang mendekati kesempurnaan.