BASE ISOLATION
SISTEM PEREDAN GEMPA
TUGAS 2
SPESIAL TOPIK
Dosen :
Dr.Eng. FAUZAN
BY : ZAKPAR SIREGAR
MAGISTER TEKNIK SIPIL
PENDAHULUAN
Untuk melindungi struktur bangunan dari gempa, dapat menggunakan alatalat peredam gempa (damper), mulai dari bantalan karet (base isolation
seismic bearing) hingga alat-alat berteknologi tinggi.
Gempa yang terjadi di Indonesia saat ini sangat memperihatinkan, banyak
korban jiwa akibat tertimbun runtuhan gedung-gedungnya. Salah satu
pilihan yang kini banyak digunakan untuk melindungi struktur bangunan
dari gempa, adalah dengan alat-alat peredam gempa (damper). Adapun
alat peredam gempa tersebut, cukup banyak jenisnya,
1.TMD
2.Bantalan karet tahan gempa (seismic bearing)
3. Lock Up Device (LUD)
4. Fluid Viscous Damper (FVD)
5.High Damping Device (HIDAM)
TMD
TMD adalah sebuah alat kontrol yang terdiri
dari sebuah massa, pegas dan peredam yang
terhubung dengan struktur utama yang
bertujuan untuk mengurangi getaran dinamik
yang disebabkan oleh beban Agin dan Beban
Gempa.
TMD dipasang pada bermacam – macam
struktur , gedung bertingkat tinggi, menara
bentangan yang panjang dan jembatan
PRINSIP DASAR PENGGUNAAN
Suatu sistem massa pegas menerima gaya harmonis,
lalu kepada sistem itu ditambahkan sistim getaran
lain (isolator) dengan massa md dan konstatnt pegas
kd yang relatif kecil dibandingkan dengan sistem
utamanya .
Jika frekuensi alami dari isolator itu diatur
sedemikian rupa sehingga sama dengan frekuensi
getar dari gaya harmonis, maka dapat diperlihatkan
secara teoritis bahwa massa utama menjadi tidak
bergetar sama sekali
Gambar prinsip penggunaan TMD pada bangunan Gedung
Bantalan Karet
Bantalan karet sering dikenal sebagai base isolaton, tampaknya
penggunaannya akan semakin berkembang luas di masa datang.
Berbagai daerah di Indonesia yang dikategorikan rawan gempa,
menjadikan bantalan karet peredam gempa ini sangat diperlukan
untuk melindungi struktur bangunan. Bantalan karet ini tergolong
murah, dan bukan merupakan alat berteknlogi tinggi.
Gambar 2 Bantalan karet
Aplikasi bantalan karet
• Dalam aplikasinya, bantalan karet tersebut dipasang pada setiap
kolom, yaitu diantara pondasi dan bangunan. Bantalan karet
alam ini, berfungsi untuk mengurangi getaran akibat gempa.
Sedangkan lempengan baja, digunakan untuk menambah
kekakuan bantalan karet, sehingga penurunan bangunan saat
bertumpu di atas bantalan karet tidak terlalu besar.
• Adapun prinsip kerja dari bantalan karet (base isolation seismic
bearing) ini adalah pengaruh gempa bumi yang sangat merusak
struktur bangunan, merupakan komponen getaran karet
horizontal. Getaran tersebut, dapat menimbulkan gaya reaksi
yang besar. Bahkan, pada puncak bangunan, dapat terlihat
hingga mendekati dua kalinya. Oleh karena itu, apabila gaya yang
sampai pada bangunan itu lebih besar dari kekuatan struktur
maka bangunan itu akan rusak
Gambar 3 Perletakan bantalan karet pada tiap kolom
Gaya reaksi yang sampai pada bangunan tersebut, dapat dikurangi melalui
penggunaan bantalan karet tahan gempa ini. Pada dasarnya, cara perlindungan
bangunan oleh bantalan karet tahan gempa ini, dicapai melalui penggunaan
getaran gempa bumi ke arah horizontal. Dengan bantalan tersebut, juga
memungkinkan bangunan untuk bergerak bebas, pada saat berlangsung gempa
bumi, tanpa tertahan oleh pondasi. Bantalan karet tersebut, dapat mengurangi
daya reaksi hingga 70%. Karena, secara alami karet alam memiliki fleksibilitas
yang tinggi dan dapat menyerap energi.
PENGUJIAN TERHADAP GESER
Gambar 4 Uji geser
PENGUJIAN GAYA VERTICAL
Peredam gempa berupa bantalan karet alam ini, kini mulai banyak
diaplikasikan pada bangunan-bangunan hunian maupun gedung-gedung
bertingkat. Dan berdasarkan pengalaman di lapangan., bangunan yang
menggunakan bantalan karet peredam gempa ini, tidak mengalami
kerusakan yang signifikan, ketika terjadi gempa
LUD (Lock Up Devices)
Selain bantalan karet, kini beberapa bangunan publik yang berlokasi di
daerah rawan gempa, juga sudah mulai mengaplikasikan teknologi peredam
gempa berteknologi tinggi dari mancanegara. Salah satunya adalah jalan
layang (flyover) Pasupati, Bandung. Konon, bangunan publik ini, merupakan
jalan layang pertama di indonesia, yang mengaplikasikan perangkat
teknologi peredam gempa shock transmission unit, dipilih jenis Lock Up
Devices (LUD) yang didatangkan dari Prancis. Teknik yang umumnya dipakai
di Tank atau pesawat angkasa, sekarang ada di jalan Pasupati ini.
Gambar 6 LUD pada jembatan Rigid
• Salah satu alasan pemasangan LUD pada jalan layang Pasupati ini, karena
Bandung termasuk kota rawan gempa. Kekuatan gempa di Indonesia, terutama
Jawa, tercatat masuk region 3 – 4 atau sekitar 8 Ritcher. Karenanya, di sepanjang
jalan laying Pasupati, setidaknya dipasang sekitar 76 unit LUD. Seluruh unit
tersebut, dipasang pada tiang-tiang (pier) jalan layang. Pada setiap tiang yang
ditentukan, dipasang dua unit LUD yang akan bekerja meredam guncangan pada
konstruksi jalan layang ketika terjadi gempa.
• Seperti pada produk peredam gempa LUD yang konon harga per-unitnya lebih dari
100 juta tersebut, jika dilihat dari dekat pada konstruksi jembatan layang Pasupati
ini ada semacam dongkrak atau shockbreaker pada pertemuan antara tiang dan
segmen jalan layang. Benda itulah yang dinamakan LUD, sebagai alat untuk
meredam guncangan jika terjadi gempa.
Gambar 8 LUD
Prinsip kerja LUD
Prinsip kerja LUD sangat sangat sederhana, jika diibaratkan tiang dan badan
jalan layang sebagai huruf T. Dimana garis melintang sebagai badan jalan.
Gerak redam LUD pada saat terjadi gempa, akan berlangsung dari arah kiri
ke kanan atau sebaliknya. Dengan penggunaan cairan khusus (gel silikon)
yang menjadi bantalan pada LUD, guncangan ekstrem akibat gempa, pada
saat tertentu mengakibatkan LUD terkunci, dan mengakibatkan seluruh
badan jalan dan tiang akan bergerak serentak ke arah yang sama seperti
huruf T, ke kanan dan ke kiri. Sistem ini, juga bisa meredam gerakan liar,
akibat guncangan yang disebabkan oleh getaran lainnya. Kekuatan LUD
dengan gaya horizontal, adalah 3.400 kN/unit.
Supaya awet LUD harus dirawat dengan mengganti cairan LUD (gel silikon)
setiap 25 tahun, dan mengganti cincin karena 10 tahun. Umur struktur
jembatan itu sendiri, diperkirakan bisa mencapai lebih dari 100 tahun
Gambar 9 Perlatakan LUD pada jembatan tampak atas
Gambar 10 Perletakan LUD tampak samping
FVD (Fluid Viscous Damper)
Peralatan peredam gempa lain yang cukup terkenal dan
banyak diaplikasikan pada struktur bangunan, adalah fuid
viscous damper (FVD). Fungsi utama dari peralatan ini,
adalah menyerap energi gempa dan mengurangi gaya
gempa rencana yang dipikul elemen-elemen struktur.
Sehingga, struktur bangunan menjadi lebih elastis dan
mampu
meredam
guncangan
gempa.
Dengan
mengaplikasikan peralatan FVD, gempa rencana yang
dipikul elemen struktur menjadi lebih kecil. Sehingga,
dengan kondisi tersebut diharapkan tidak terjadi
kerusakan struktur bangunan ketika gempa terjadi.
Gambar 11 Pemasangan FVD pada
struktur gedung
Gambar 12 Cara kerja FVD
• FVD merupakan alat peredam gempa yang berfungsi sebagai
disipator energi, dengan cara memberikan perlawanan gaya
melalui pergerakan yang dibatasi. Gaya yang diberikan oleh FVD
timbul, akibat adanya gaya luar yang berlawanan arah, bekerja
pada alat tersebut. Peralatan ini bekerja, dengan menggunakan
konsep mekanika fluida dalam mendispasikan energi.
• Pada perkuatan FVD kolom berfungsi sebagai pegas. FVD mampu
mereduksi tegangan dan defleksi yang terjadi secara simultan
(bersamaan), karena gaya FVD yang bekerja sebanding dengan
perubahan kecepatan stroke-nya (stroking velocity). Mekanisme
kerja ini, dianalogikan seperti suspensi atau shock absorbser pada
mobil, yang digunakan untuk mengatur pergerakan pegas di posisi
tumpuan. Gaya redaman yang dibutuhkan relatif kecil,
dibandingkan gaya yang dipikul pegas, akibat beban kendaraan
dan beban guncangan.
Gambar 13 FVD pada perkuatan struktur gedung
Jika pada struktur dipasang FVD, gaya redaman akan sama dengan nol
pada saat defleksi maksimum, karena kecepatan stroke sama dengan
nol dan kemudian berbalik arah. Saat kolom berbalik arah ke posisi
semula, akan menyebabkan menjadikan kecepatan stroke menjadi
maksimum atau gaya redamannya menjadi maksimum. Pada posisi
kolom normal, tegangan kolom adalah minimum. Dengan, demikian
penggunaan FVD sebagai alat peredam struktur, tidak akan
meningkatkan beban pada kolom akibat gaya yang dikeluarkan FVD,
karena saat terjadi gempa dan gaya damper maksimum, tegangan
kolom justru minimum.
KEUNTUNGAN PENGGUNAAN FVD
• Adapun kelebihan FVD, yaitu
• Dapat mereduksi tegangan, gaya geser dan
defleksi pada struktur, dapat bekerja secara
pasif (tidak membutuhkan peralatan atau
sumber daya dalam penggunaannya).
• Dapat bekerja dengan tekanan fluida lebih
tinggi, sehingga bentuknya semakin kecil dan
praktis.
HIDAM (High Damping Device)
Jepang adalah salah satu negara yang sering dilanda
gempa, sehingga para engineer di jepang dituntut
untuk dapat mengatasi kerusakan bangunan akibat
guncangan gempa sehingga mengurangi korban
jiwa dan materi. Alat peredam gempa ini adalah
hasil
penelitian
dan
pengembangan
laboraturium Kobori, afiliasi perusahaan kontraktor
Kajima. Di Jepang sendiri, alat ini berhasil
diaplikasikan pada gedung-gedung tinggi dan
struktur khusus lainnya.
Untuk HiDAM pada bagian struktur atas sebagai respon pasif
juga mulai banyak diaplikasikan. Hal ini penting, karena
berdasarkan simulasi, jika gempa berkekuatan 7-8 magnitude
mengguncang Tokyo, maka lebih dari sepertiga areanya akan
luluh lantah, dengan banyak korban jiwa.
Sekilas mengenai prinsip kerja HiDAM, secara umum hampir
sama dengan FVD taylor device . Yakni kedua alat ini samasama menggunakan prinsip viskositas dalam menciptakan
gaya redaman. Berdasarkan hasil penelitian terhadap alat
peredam gempa HiDAM ini, rasio redaman struktur, mampu
ditingkatkan oleh HiDAM pada kisaran 10 – 20 %. Angka ini,
sangat signifikan dalam mengurangi respon struktur terhadap
gempa dan kerusakan bangunan, serta telah memenuhi
kriteria konvensional gempa di Jepang.
Gambar 17 HiDAM
Gambar 15 Detail HiDAM
KONSEP BASE ISOLATION
bangunan diletakkan di atas dengan menggunakan base
isolator yang bisa bergerak tanpa gesekan' ketika tanah
bergetar, maka base isolator akan bergerak dengan
sendirinya dan bangunan diatasnya tidak ikut bergerak,
dan tidak terjadi penyaluran energi dari getaran gempa ke
bangunan' singkat kata,bangunan tidak akan merasakan
getaranketika ada gempa bumi‘
Base isolator bisa juga digantikan dengan lapisan feksibel
yang mampu mela"an besarnyagaya ke samping
(horisontal), sebagaimana digambarkan dalam gambar
dibawah ini:
JENIS JENIS BASE ISOLATION
1. Sliding System
Sliding System secara konsep sangat sederhana dan dapat didekati secara teoritis. Suatu lapisan didefinisikan sebagai koefisien
gesek yang akan membatasi percepatan-percepatan pada nilai tertentu dan gaya yang dapat dipancarkan juga akan dibatasi pada
koefisien gesek dikalikan berat.
Sistem sliding murni akan menimbulkan perpindahan (displacement) tak terhingga, dengan batas atas sepadan dengan
pemindahan maksimum untuk suatu koefisien gesek mendekati nol. Suatu struktur dengan sistim sliding tanpa gaya pemulih,
akan mungkin berakhir di suatu posisi yang dipindahkan setelah satu gempa bumi dan boleh melanjutkan untuk memindahkan
dengan aftershocks.
2.Elastomeric Bearings
Elastomeric bearings terbuat dari lapisan-lapisan horisontal karet alami atau karet sintetis berupa lapisan tipis merekat diantara
pelat baja. Pelat baja mencegah lapisan-lapisan karet menggelembung, dengan demikian bearing itu mampu mendukung beban
vertikal yang besar dengan hanya mengalami deformasi yang kecil. Terhadap beban lateral bearing itu flexibel.
Elastomeric bearings menyediakan fleksibilitas, tetapi tidak ada peredaman signifikan dan akan bergerak pada beban layan.
3. Springs
Ada beberapa peranti-peranti dengan bahan dasar dari pegas-baja (steel springs) tetapi umumnya
pemanfaatannya hampir bisa dipastikan adalah untuk isolati permesinan. Kelemahan utama dari
pegas-pegas adalah karena bersifat fleksibel pada kedua arah (vertical dan horizontal). Pegas
sendiri memiliki redaman yang kecil dan akan bergerak terlalu sering pada beban layan.
4.Rollers and Ball Bearings
Seperti pada pegas, umumnya dipakai pada permesinan. Tergantung pada bahan dari peluncur
atau bantalan bola, ketahanan terhadap gerakan dapat cukup untuk menahan beban dan dapat
menghasilkan redaman.
5.Soft Story, Including Sleeved Piles
Fleksibilitas disediakan oleh pin pada ujung elemen struktur seperti tiang dalam selubung, yang
mana mengijinkan bergerak atau melemahkan tingkat pertama dari bangunan. Unsur-unsur ini
menyediakan fleksibilitas tetapi tidak memberikan redaman, atau ketahanan pada beban layan
dan pemakainnya bersama-sama dengan piranti lain yang menyediakan fungsi ini
Kelebihan dan Kekurangan
1.Kelebihan base isolation 3
• Base isolation merupakan sebuah aplikasi pendekatan kendali pasif yang
sangat baik digunakan.
• Sebuah bangunan dipasangkan dengan sebuah bahan dengan kekakuan
lateralyang rendah +misal3 karet untuk mendapatkan dukungan yang !
leksibel.
• Saat gempa terjadi, dukungan yang Fleksibel tersebut mampu untuk
menyaring Frekuensi)!rekuensi yang tinggi dari gerakan gempa dan
mampu menanggulangi bangunan tersebut agar tidak rusak atau runtuh.
• Base isolation dengan demikian merupakan sebuah piranti yang efektiF
untuk memberikan proteksi bagi struktur bangunan rendah dan
menengah sebab tipe bangunan tersebut dikarakteristikkan memiliki
Frekuensi yang tinggi
2. Kekurangan
sedangkan kekurangan dari base isolation
adalah hara per unit dari baraabg
tersebutsangat mahal dan tentunya tidak
ekonomis
TUJUAN PENGGUNAAN
Penggunaan peralatan tahan gempa tersebut,
pada prinsipnya berfungsi untuk menyerap
energi gempa yang dipikul oleh elemenelemen struktur. Sehingga, struktur bangunan
menjadi lebih elastis dan terhindar dari
kerusakan gempa yang parah seperti terlihat
pada gambar dibawah ini:
Gambar Respon antara struktur dengan damper dan tanpa
damper ketika diguncang gempa
CONTOH PENERAPAN
KOMBINASI TMD, BETON MUTU
TINGGI DAN BAJA PADA
STRUKTUR GEDUNG TAIPE 101
UNTUK MENAHAN GAYA GEMPA
DAN ANGIN
PROFILE GEDUNG
PROFILE GEDUNG
Luas Area : 30.277 m²
Luas Lantai : 373.831 m²
Tinggi : 508 m
Lantai :
Main Tower : 101
Prodium
:6
Basement : 5
FAKTOR YANG MEMBUAT
PEMBANGUNAN MENJADI SULIT
ANALYSIS DAN DESIGN
BUILDING
1.
2.
3.
DESIGN TERHADAP AGIN
DESIGN TERHADAP GEMPA
DESIGN TERHADAP SPESIAL MEASURE
KRITERIA DESIGN
FOR EARTHQUAKE RESISTING : FLEXIBLE
FOR TYPHOON RESISTING : STIFFNESS
DESIGN TERHADAP ANGIN ( WIND DESIGN)
PERBANDINGAN KRITERIA TERHADAP
DESIGN BANGUNAN
DESIGN TERHADAP GEMPA
BENTUK TIME HISTORY GEDUNG
TERHADAP GEMPA
DESIGN TERHADAP GAYA SPESIAL
MEASURE
HIGH PERPORMANCE STEEL PLATE
BAJA
HIGH PERPORMANCE CONCRETE
SLURY WALL
TMD
PRINSIP PENGGUNAAN TMD
Flexible Joint Pipa
Flexible joint
berfungsi untuk
melindungi sambungan pipa plumbing
dari kerusakan saat saat gedung
berdeformasi akibat gempa
Gambar 29. Flexible Joint Pipe
Gambar 30. Balljoint Pipe
PRINSIP DESAIN BASE ISOLATOR
-Menentukan berat struktur untuk masing-masing kolom
berat struktur total (Wt).
- Menentukan kekakuan efektif (Kef) dari Base Isolator
- Menentukan perioda alami (T)
- Menentukan kekakuan elastis (Ku)
- Menentukan nilai redaman kritis (βef)
- Menentukan Rollout Displacement (Dmax)
(w) dan
TERIMAKASIH
TUGAS 2
SPESIAL TOPIK
Dosen :
Dr.Eng. FAUZAN
BY : ZAKPAR SIREGAR
MAGISTER TEKNIK SIPIL
PENDAHULUAN
Untuk melindungi struktur bangunan dari gempa, dapat menggunakan alatalat peredam gempa (damper), mulai dari bantalan karet (base isolation
seismic bearing) hingga alat-alat berteknologi tinggi.
Gempa yang terjadi di Indonesia saat ini sangat memperihatinkan, banyak
korban jiwa akibat tertimbun runtuhan gedung-gedungnya. Salah satu
pilihan yang kini banyak digunakan untuk melindungi struktur bangunan
dari gempa, adalah dengan alat-alat peredam gempa (damper). Adapun
alat peredam gempa tersebut, cukup banyak jenisnya,
1.TMD
2.Bantalan karet tahan gempa (seismic bearing)
3. Lock Up Device (LUD)
4. Fluid Viscous Damper (FVD)
5.High Damping Device (HIDAM)
TMD
TMD adalah sebuah alat kontrol yang terdiri
dari sebuah massa, pegas dan peredam yang
terhubung dengan struktur utama yang
bertujuan untuk mengurangi getaran dinamik
yang disebabkan oleh beban Agin dan Beban
Gempa.
TMD dipasang pada bermacam – macam
struktur , gedung bertingkat tinggi, menara
bentangan yang panjang dan jembatan
PRINSIP DASAR PENGGUNAAN
Suatu sistem massa pegas menerima gaya harmonis,
lalu kepada sistem itu ditambahkan sistim getaran
lain (isolator) dengan massa md dan konstatnt pegas
kd yang relatif kecil dibandingkan dengan sistem
utamanya .
Jika frekuensi alami dari isolator itu diatur
sedemikian rupa sehingga sama dengan frekuensi
getar dari gaya harmonis, maka dapat diperlihatkan
secara teoritis bahwa massa utama menjadi tidak
bergetar sama sekali
Gambar prinsip penggunaan TMD pada bangunan Gedung
Bantalan Karet
Bantalan karet sering dikenal sebagai base isolaton, tampaknya
penggunaannya akan semakin berkembang luas di masa datang.
Berbagai daerah di Indonesia yang dikategorikan rawan gempa,
menjadikan bantalan karet peredam gempa ini sangat diperlukan
untuk melindungi struktur bangunan. Bantalan karet ini tergolong
murah, dan bukan merupakan alat berteknlogi tinggi.
Gambar 2 Bantalan karet
Aplikasi bantalan karet
• Dalam aplikasinya, bantalan karet tersebut dipasang pada setiap
kolom, yaitu diantara pondasi dan bangunan. Bantalan karet
alam ini, berfungsi untuk mengurangi getaran akibat gempa.
Sedangkan lempengan baja, digunakan untuk menambah
kekakuan bantalan karet, sehingga penurunan bangunan saat
bertumpu di atas bantalan karet tidak terlalu besar.
• Adapun prinsip kerja dari bantalan karet (base isolation seismic
bearing) ini adalah pengaruh gempa bumi yang sangat merusak
struktur bangunan, merupakan komponen getaran karet
horizontal. Getaran tersebut, dapat menimbulkan gaya reaksi
yang besar. Bahkan, pada puncak bangunan, dapat terlihat
hingga mendekati dua kalinya. Oleh karena itu, apabila gaya yang
sampai pada bangunan itu lebih besar dari kekuatan struktur
maka bangunan itu akan rusak
Gambar 3 Perletakan bantalan karet pada tiap kolom
Gaya reaksi yang sampai pada bangunan tersebut, dapat dikurangi melalui
penggunaan bantalan karet tahan gempa ini. Pada dasarnya, cara perlindungan
bangunan oleh bantalan karet tahan gempa ini, dicapai melalui penggunaan
getaran gempa bumi ke arah horizontal. Dengan bantalan tersebut, juga
memungkinkan bangunan untuk bergerak bebas, pada saat berlangsung gempa
bumi, tanpa tertahan oleh pondasi. Bantalan karet tersebut, dapat mengurangi
daya reaksi hingga 70%. Karena, secara alami karet alam memiliki fleksibilitas
yang tinggi dan dapat menyerap energi.
PENGUJIAN TERHADAP GESER
Gambar 4 Uji geser
PENGUJIAN GAYA VERTICAL
Peredam gempa berupa bantalan karet alam ini, kini mulai banyak
diaplikasikan pada bangunan-bangunan hunian maupun gedung-gedung
bertingkat. Dan berdasarkan pengalaman di lapangan., bangunan yang
menggunakan bantalan karet peredam gempa ini, tidak mengalami
kerusakan yang signifikan, ketika terjadi gempa
LUD (Lock Up Devices)
Selain bantalan karet, kini beberapa bangunan publik yang berlokasi di
daerah rawan gempa, juga sudah mulai mengaplikasikan teknologi peredam
gempa berteknologi tinggi dari mancanegara. Salah satunya adalah jalan
layang (flyover) Pasupati, Bandung. Konon, bangunan publik ini, merupakan
jalan layang pertama di indonesia, yang mengaplikasikan perangkat
teknologi peredam gempa shock transmission unit, dipilih jenis Lock Up
Devices (LUD) yang didatangkan dari Prancis. Teknik yang umumnya dipakai
di Tank atau pesawat angkasa, sekarang ada di jalan Pasupati ini.
Gambar 6 LUD pada jembatan Rigid
• Salah satu alasan pemasangan LUD pada jalan layang Pasupati ini, karena
Bandung termasuk kota rawan gempa. Kekuatan gempa di Indonesia, terutama
Jawa, tercatat masuk region 3 – 4 atau sekitar 8 Ritcher. Karenanya, di sepanjang
jalan laying Pasupati, setidaknya dipasang sekitar 76 unit LUD. Seluruh unit
tersebut, dipasang pada tiang-tiang (pier) jalan layang. Pada setiap tiang yang
ditentukan, dipasang dua unit LUD yang akan bekerja meredam guncangan pada
konstruksi jalan layang ketika terjadi gempa.
• Seperti pada produk peredam gempa LUD yang konon harga per-unitnya lebih dari
100 juta tersebut, jika dilihat dari dekat pada konstruksi jembatan layang Pasupati
ini ada semacam dongkrak atau shockbreaker pada pertemuan antara tiang dan
segmen jalan layang. Benda itulah yang dinamakan LUD, sebagai alat untuk
meredam guncangan jika terjadi gempa.
Gambar 8 LUD
Prinsip kerja LUD
Prinsip kerja LUD sangat sangat sederhana, jika diibaratkan tiang dan badan
jalan layang sebagai huruf T. Dimana garis melintang sebagai badan jalan.
Gerak redam LUD pada saat terjadi gempa, akan berlangsung dari arah kiri
ke kanan atau sebaliknya. Dengan penggunaan cairan khusus (gel silikon)
yang menjadi bantalan pada LUD, guncangan ekstrem akibat gempa, pada
saat tertentu mengakibatkan LUD terkunci, dan mengakibatkan seluruh
badan jalan dan tiang akan bergerak serentak ke arah yang sama seperti
huruf T, ke kanan dan ke kiri. Sistem ini, juga bisa meredam gerakan liar,
akibat guncangan yang disebabkan oleh getaran lainnya. Kekuatan LUD
dengan gaya horizontal, adalah 3.400 kN/unit.
Supaya awet LUD harus dirawat dengan mengganti cairan LUD (gel silikon)
setiap 25 tahun, dan mengganti cincin karena 10 tahun. Umur struktur
jembatan itu sendiri, diperkirakan bisa mencapai lebih dari 100 tahun
Gambar 9 Perlatakan LUD pada jembatan tampak atas
Gambar 10 Perletakan LUD tampak samping
FVD (Fluid Viscous Damper)
Peralatan peredam gempa lain yang cukup terkenal dan
banyak diaplikasikan pada struktur bangunan, adalah fuid
viscous damper (FVD). Fungsi utama dari peralatan ini,
adalah menyerap energi gempa dan mengurangi gaya
gempa rencana yang dipikul elemen-elemen struktur.
Sehingga, struktur bangunan menjadi lebih elastis dan
mampu
meredam
guncangan
gempa.
Dengan
mengaplikasikan peralatan FVD, gempa rencana yang
dipikul elemen struktur menjadi lebih kecil. Sehingga,
dengan kondisi tersebut diharapkan tidak terjadi
kerusakan struktur bangunan ketika gempa terjadi.
Gambar 11 Pemasangan FVD pada
struktur gedung
Gambar 12 Cara kerja FVD
• FVD merupakan alat peredam gempa yang berfungsi sebagai
disipator energi, dengan cara memberikan perlawanan gaya
melalui pergerakan yang dibatasi. Gaya yang diberikan oleh FVD
timbul, akibat adanya gaya luar yang berlawanan arah, bekerja
pada alat tersebut. Peralatan ini bekerja, dengan menggunakan
konsep mekanika fluida dalam mendispasikan energi.
• Pada perkuatan FVD kolom berfungsi sebagai pegas. FVD mampu
mereduksi tegangan dan defleksi yang terjadi secara simultan
(bersamaan), karena gaya FVD yang bekerja sebanding dengan
perubahan kecepatan stroke-nya (stroking velocity). Mekanisme
kerja ini, dianalogikan seperti suspensi atau shock absorbser pada
mobil, yang digunakan untuk mengatur pergerakan pegas di posisi
tumpuan. Gaya redaman yang dibutuhkan relatif kecil,
dibandingkan gaya yang dipikul pegas, akibat beban kendaraan
dan beban guncangan.
Gambar 13 FVD pada perkuatan struktur gedung
Jika pada struktur dipasang FVD, gaya redaman akan sama dengan nol
pada saat defleksi maksimum, karena kecepatan stroke sama dengan
nol dan kemudian berbalik arah. Saat kolom berbalik arah ke posisi
semula, akan menyebabkan menjadikan kecepatan stroke menjadi
maksimum atau gaya redamannya menjadi maksimum. Pada posisi
kolom normal, tegangan kolom adalah minimum. Dengan, demikian
penggunaan FVD sebagai alat peredam struktur, tidak akan
meningkatkan beban pada kolom akibat gaya yang dikeluarkan FVD,
karena saat terjadi gempa dan gaya damper maksimum, tegangan
kolom justru minimum.
KEUNTUNGAN PENGGUNAAN FVD
• Adapun kelebihan FVD, yaitu
• Dapat mereduksi tegangan, gaya geser dan
defleksi pada struktur, dapat bekerja secara
pasif (tidak membutuhkan peralatan atau
sumber daya dalam penggunaannya).
• Dapat bekerja dengan tekanan fluida lebih
tinggi, sehingga bentuknya semakin kecil dan
praktis.
HIDAM (High Damping Device)
Jepang adalah salah satu negara yang sering dilanda
gempa, sehingga para engineer di jepang dituntut
untuk dapat mengatasi kerusakan bangunan akibat
guncangan gempa sehingga mengurangi korban
jiwa dan materi. Alat peredam gempa ini adalah
hasil
penelitian
dan
pengembangan
laboraturium Kobori, afiliasi perusahaan kontraktor
Kajima. Di Jepang sendiri, alat ini berhasil
diaplikasikan pada gedung-gedung tinggi dan
struktur khusus lainnya.
Untuk HiDAM pada bagian struktur atas sebagai respon pasif
juga mulai banyak diaplikasikan. Hal ini penting, karena
berdasarkan simulasi, jika gempa berkekuatan 7-8 magnitude
mengguncang Tokyo, maka lebih dari sepertiga areanya akan
luluh lantah, dengan banyak korban jiwa.
Sekilas mengenai prinsip kerja HiDAM, secara umum hampir
sama dengan FVD taylor device . Yakni kedua alat ini samasama menggunakan prinsip viskositas dalam menciptakan
gaya redaman. Berdasarkan hasil penelitian terhadap alat
peredam gempa HiDAM ini, rasio redaman struktur, mampu
ditingkatkan oleh HiDAM pada kisaran 10 – 20 %. Angka ini,
sangat signifikan dalam mengurangi respon struktur terhadap
gempa dan kerusakan bangunan, serta telah memenuhi
kriteria konvensional gempa di Jepang.
Gambar 17 HiDAM
Gambar 15 Detail HiDAM
KONSEP BASE ISOLATION
bangunan diletakkan di atas dengan menggunakan base
isolator yang bisa bergerak tanpa gesekan' ketika tanah
bergetar, maka base isolator akan bergerak dengan
sendirinya dan bangunan diatasnya tidak ikut bergerak,
dan tidak terjadi penyaluran energi dari getaran gempa ke
bangunan' singkat kata,bangunan tidak akan merasakan
getaranketika ada gempa bumi‘
Base isolator bisa juga digantikan dengan lapisan feksibel
yang mampu mela"an besarnyagaya ke samping
(horisontal), sebagaimana digambarkan dalam gambar
dibawah ini:
JENIS JENIS BASE ISOLATION
1. Sliding System
Sliding System secara konsep sangat sederhana dan dapat didekati secara teoritis. Suatu lapisan didefinisikan sebagai koefisien
gesek yang akan membatasi percepatan-percepatan pada nilai tertentu dan gaya yang dapat dipancarkan juga akan dibatasi pada
koefisien gesek dikalikan berat.
Sistem sliding murni akan menimbulkan perpindahan (displacement) tak terhingga, dengan batas atas sepadan dengan
pemindahan maksimum untuk suatu koefisien gesek mendekati nol. Suatu struktur dengan sistim sliding tanpa gaya pemulih,
akan mungkin berakhir di suatu posisi yang dipindahkan setelah satu gempa bumi dan boleh melanjutkan untuk memindahkan
dengan aftershocks.
2.Elastomeric Bearings
Elastomeric bearings terbuat dari lapisan-lapisan horisontal karet alami atau karet sintetis berupa lapisan tipis merekat diantara
pelat baja. Pelat baja mencegah lapisan-lapisan karet menggelembung, dengan demikian bearing itu mampu mendukung beban
vertikal yang besar dengan hanya mengalami deformasi yang kecil. Terhadap beban lateral bearing itu flexibel.
Elastomeric bearings menyediakan fleksibilitas, tetapi tidak ada peredaman signifikan dan akan bergerak pada beban layan.
3. Springs
Ada beberapa peranti-peranti dengan bahan dasar dari pegas-baja (steel springs) tetapi umumnya
pemanfaatannya hampir bisa dipastikan adalah untuk isolati permesinan. Kelemahan utama dari
pegas-pegas adalah karena bersifat fleksibel pada kedua arah (vertical dan horizontal). Pegas
sendiri memiliki redaman yang kecil dan akan bergerak terlalu sering pada beban layan.
4.Rollers and Ball Bearings
Seperti pada pegas, umumnya dipakai pada permesinan. Tergantung pada bahan dari peluncur
atau bantalan bola, ketahanan terhadap gerakan dapat cukup untuk menahan beban dan dapat
menghasilkan redaman.
5.Soft Story, Including Sleeved Piles
Fleksibilitas disediakan oleh pin pada ujung elemen struktur seperti tiang dalam selubung, yang
mana mengijinkan bergerak atau melemahkan tingkat pertama dari bangunan. Unsur-unsur ini
menyediakan fleksibilitas tetapi tidak memberikan redaman, atau ketahanan pada beban layan
dan pemakainnya bersama-sama dengan piranti lain yang menyediakan fungsi ini
Kelebihan dan Kekurangan
1.Kelebihan base isolation 3
• Base isolation merupakan sebuah aplikasi pendekatan kendali pasif yang
sangat baik digunakan.
• Sebuah bangunan dipasangkan dengan sebuah bahan dengan kekakuan
lateralyang rendah +misal3 karet untuk mendapatkan dukungan yang !
leksibel.
• Saat gempa terjadi, dukungan yang Fleksibel tersebut mampu untuk
menyaring Frekuensi)!rekuensi yang tinggi dari gerakan gempa dan
mampu menanggulangi bangunan tersebut agar tidak rusak atau runtuh.
• Base isolation dengan demikian merupakan sebuah piranti yang efektiF
untuk memberikan proteksi bagi struktur bangunan rendah dan
menengah sebab tipe bangunan tersebut dikarakteristikkan memiliki
Frekuensi yang tinggi
2. Kekurangan
sedangkan kekurangan dari base isolation
adalah hara per unit dari baraabg
tersebutsangat mahal dan tentunya tidak
ekonomis
TUJUAN PENGGUNAAN
Penggunaan peralatan tahan gempa tersebut,
pada prinsipnya berfungsi untuk menyerap
energi gempa yang dipikul oleh elemenelemen struktur. Sehingga, struktur bangunan
menjadi lebih elastis dan terhindar dari
kerusakan gempa yang parah seperti terlihat
pada gambar dibawah ini:
Gambar Respon antara struktur dengan damper dan tanpa
damper ketika diguncang gempa
CONTOH PENERAPAN
KOMBINASI TMD, BETON MUTU
TINGGI DAN BAJA PADA
STRUKTUR GEDUNG TAIPE 101
UNTUK MENAHAN GAYA GEMPA
DAN ANGIN
PROFILE GEDUNG
PROFILE GEDUNG
Luas Area : 30.277 m²
Luas Lantai : 373.831 m²
Tinggi : 508 m
Lantai :
Main Tower : 101
Prodium
:6
Basement : 5
FAKTOR YANG MEMBUAT
PEMBANGUNAN MENJADI SULIT
ANALYSIS DAN DESIGN
BUILDING
1.
2.
3.
DESIGN TERHADAP AGIN
DESIGN TERHADAP GEMPA
DESIGN TERHADAP SPESIAL MEASURE
KRITERIA DESIGN
FOR EARTHQUAKE RESISTING : FLEXIBLE
FOR TYPHOON RESISTING : STIFFNESS
DESIGN TERHADAP ANGIN ( WIND DESIGN)
PERBANDINGAN KRITERIA TERHADAP
DESIGN BANGUNAN
DESIGN TERHADAP GEMPA
BENTUK TIME HISTORY GEDUNG
TERHADAP GEMPA
DESIGN TERHADAP GAYA SPESIAL
MEASURE
HIGH PERPORMANCE STEEL PLATE
BAJA
HIGH PERPORMANCE CONCRETE
SLURY WALL
TMD
PRINSIP PENGGUNAAN TMD
Flexible Joint Pipa
Flexible joint
berfungsi untuk
melindungi sambungan pipa plumbing
dari kerusakan saat saat gedung
berdeformasi akibat gempa
Gambar 29. Flexible Joint Pipe
Gambar 30. Balljoint Pipe
PRINSIP DESAIN BASE ISOLATOR
-Menentukan berat struktur untuk masing-masing kolom
berat struktur total (Wt).
- Menentukan kekakuan efektif (Kef) dari Base Isolator
- Menentukan perioda alami (T)
- Menentukan kekakuan elastis (Ku)
- Menentukan nilai redaman kritis (βef)
- Menentukan Rollout Displacement (Dmax)
(w) dan
TERIMAKASIH