Analisis Efektifitas Penempatan Tuned Mass Damper (TMD) Pada Bangunan Bertingkat Dalam Mereduksi Respon Struktur Akibat Beban Gempa

BAB 1
PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah
Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa sangat penting di Indonesia,
mengingat sebagian besar wilayahnya terletak dalam wilayah gempa dengan intensitas
moderat hingga tinggi. Kepulauan Indonesia merupakan daerah rawan bencana gempa karena
merupakan daerah tektonik aktif tempat berinteraksinya lempeng Eurasia, lempeng IndoAustralia, lempeng pasifik dan lempeng Laut Filipina, dengan sendirinya kepulauan
Indonesia merupakan daerah rawan terjadinya gempa. Tahun 2004, tercatat tiga gempa besar
di Indonesia yaitu di kepulauan Alor (11 Nov. skala 7.5), gempa Papua (26 Ngov., skala 7.1)
dan gempa Aceh (26 Des., skala 9.2) yang disertai tsunami. Gempa Aceh menjadi yang
terbesar pada abad ini setelah gempa Alaska 1964 (Dewobroto, 2006).
Seiring dengan terjadinya gempa bumi di Indonesia tersebut sudah banyak
infrastruktur di Indonesia yang rusak, terutama bangunan rumah penduduk dan gedung
perkantoran yang sudah ada selama ini di daerah gempa bumi. Maka sebaiknya untuk
rekonstruksi dibutuhkan pembangunan rumah dan gedung perkantoran yang kuat terhadap
beban gempa shingga mengurangi korban dan kerugian materi.
Permasalahan utama dari peristiwa-peristiwa gempa adalah: 1) sangat potensial
mengakibatkan kerugian yang besar, 2) merupakan kejadian alam yang belum dapat
diperhitungkan dan diperkirakan secara akurat baik kapan dan dimana terjadinya serta
magnitudanya, dan 3) gempa tidak dapat dicegah. Karena tidak dapat dicegah dan tidak dapat

diperkirakan secara akurat, usaha-usaha yang biasa dilakukan adalah: a) menghindari wilayah
dimana terdapat fault rupture, kemungkinan tsunami, dan landslide, serta b) bangunan sipil
harus direncanakan dan dibangun dapat menahan beban gempa.

Universitas Sumatera Utara

Salah satu metode mendesain sebuah gedung yang mampu menahan beban gempa
yaitu dengan meningkatkan kinerja bangunan tersebut. Berbagai metode telah dilakukan
untuk meningkatkan kinerja bangunan dalam menerima beban gempa, salah satu metode
yang dikembangkan adalah dengan menggunakan peredam atau damper untuk mengontrol
respon struktur yang menerima pembebanan gempa, dengan jalan dengan mendisipasikan
energi gempa melalui peredam yang dipasang pada struktur utama.
Struktur-struktur seperti gedung bertingkat tinggi, jembatan berbentang panjang,
menara pemancar televisi, dan landasan lepas pantai umumnya sangat fleksibel sehingga bila
terkena beban dinamis mudah mengalami per-goyangan yang berlebihan. Salah satu cara
untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menerapkan teknologi kontrol pada struktur.
Kontrol pada struktur dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan perlu tidaknya energi
untuk menghasilkan gaya kontrol, pengontrol respon struktur tersebut terbagi atas kontrol
aktif, kontrol pasif, kontrol aktif hybrid (semiaktif). Kontrol aktif memerlukan arus listrik
untuk operasi alat dan menghasilkan gaya kontrol, sedangkan kontrol pasif menggunakan

energi potensial yang dibangkit kan oleh respons struktur untuk menghasilkan gaya kontrol.
Kelebihan kontrol aktif adalah karakteristik dinamik struktur dapat beradaptasi dengan beban
dinamis yang timbul, sedangkan kelebihan kontrol pasif adalah karena kesederhanaan dalam
desain, pemasangan, dan terutama pemeliharaannya ( W.F.Tjong, 2004), sistem kontrol pasif
terdiri atas Tuned Mass Damping, Energy Disappation, Seismic Isolation (D.J. Dowrick,
2003).
Salah satu alat kontrol pasif 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 [1]. Tujuan utama pemasangan TMD: pada gedung tinggi untuk
mengurangi goyangan gedung akibat angin, pada menara untuk mengurangi goyangan akibat

Universitas Sumatera Utara

gempa bumi dan angin, pada struktur berbentang panjang untuk mengurangi getaran akibat
lalu lintas, dan pada jembatan untuk mengurangi goyangan akibat angin atau getaran akibat
lalu lintas.
Penelitian mengenai damper sendiri sudah sejak 1909 yang pertama kali
diperkenalkan oleh Frahm. Sampai penelitian dan pemakaian TMD (Tuned Mass Damper)
pada gedung-gedung tinggi untuk mengurangi goyangan pada strutur akibat angin. Terakhir

berkembang penelitian untuk mengembangkan sistem TMD (Tuned Mass Damper) dengan
berbagai nilai dari redaman tersebut.
Telah disebutkan bahwa TMD dipasang pada gedung bertingkat tinggi terutama untuk
mereduksi respons dinamis akibat beban angin. Meskipun demikian keberadaan TMD (Tuned
Mass Damper) itu tentu akan mempengaruhi respons dinamis akibat beban gempa bumi.
Diharapkan respons dinamis dari gedung dengan TMD (Tuned Mass Damper), akibat gempa,
lebih kecil daripada respons dinamis seandainya gedung itu tanpa TMD (Tuned Mass
Damper).
Dalam tugas akhir ini akan saya sajikan studi efektifitas penempatan TMD (Tuned
Mass Damper) pada bangunan bertingkat dalam mereduksi respons struktur terhadap
beberapa macam gempa. Struktur gedung yang ditinjau adalah struktur rangka 10 lantai. Hal
ini melatarbelakangi saya karena di negara maju seperti Jepang dan Amerika banyak
ditemukan bangunan struktur bertingkat tinggi yang didalamnya dipasang TMD (Tuned
Masss Damper), namun pemasangannya berbeda penempatannya, di negara Jepang yang
pada umumnya pemasangannya dipasang di bagian bawah bangunan (pada pondasi
bangunan), namun berbeda dengan negara Amerika yang pada umumnya dipasang di bagian
paling atas pada bangunan, hal ini lah yang melatarbelakangi saya untuk menyajikan tugas
akhir mengenai efektifitas penempatan TMD (Tuned Mass Dumper) pada bangunan
bertingkat dalam mereduksi respon struktur akibat beban gempa.


Universitas Sumatera Utara

Sebelumnya juga ada beberapa jurnal yang menjadi latar belakang dari pembuatan
tugas akhir saya seperti : efektifitas jumlah TMD (Tuned Mass Damper) dalam mereduksi
respon struktur akibat beban seismik dan studi parameter penempatan dan rasio massa
terhadap efektifitas MTMD (Multiple Tuned Mass Damper). Dari kedua jurnal tersebut
diperoleh hasil bahwa semakin besar nilai rasio TMD (Tuned Mass Damper) dan semakin
banyak jumlah TMD (Tuned Mass Damper) yang dipasang maka semakin efektif TMD
(Tuned Mass Damper) tersebut dalam mereduksi respon struktur akibat beban gempa. Namun
dalam pembuatan TMD (Tuned Mass Damper) dengan rasio dan jumlah pemasangan yang
banyak akan berpangaruh pada biaya pembuatannya.

Aspek ekonomis dan aspek

keefetifitasan TMD (Tuned Mass Damper) itu sendiri yang melatarbelakangi saya dalam
pembuatan Tugas Akhir ini.
Di dalam melakukan analisis dinamis, struktur gedung dimodelkan sebagai bangunan
bertingkat linear-elastis dengan perletakan jepit. Redaman pada bangunan dianggap redaman
viscous, yaitu redaman yang besarnya sebanding dengan kecepatan relatif. Karakteristik
dinamik (massa, kekakuan dan redaman) dari bangunan geser dan TMD dianggap tidak

berubah terhadap waktu (time-invariant). Respons struktur akibat gempa pada bangunan di
hitung dengan menggunakan program SAP 2000.

I.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang melatarbelakangi saya dalam pembuatan tugas akhir ini adalah
untuk aspek ekonomis dalam penggunaan TMD (Tuned Mass Damper) dan membandingkan
keefektifitasan dari penempatan

TMD (Tuned Mass Damper) pada bangunan struktur

bertingkat, mana yang lebih efektif penempatan di bagian bawah bangunan atau di bagian
atas bangunan ketika bangunan tersebut mendapat beban gempa.

Universitas Sumatera Utara

I.3 Masalah dan Pembatasan Masalah
I.3.1 Masalah
Masalah utama yang biasanya sering di temukan adalah jumlah optimum dari nilai
rasio TMD (Tuned Mass Damper) yang digunakan dan pola penempatan TMD (Tuned Mass
Dumper) itu sendiri, baik di dasar atau pun di puncak dari bangunan struktur bertingkat dan

menghitung parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari sebuah struktur, sehingga pola
penempatan TMD (Tuned Masss Damper) dan parameter TMD (k, c, m) yang optimal dari
sebuah struktur tidak saya analisis dalam pembuatan tugas akhir ini.
I.3.2 Pembatasan Masalah
Agar pembahasan dalam tugas akhir ini lebih terarah saya membatasi masalah yang
ada hanya dengan menganalisis penempatan TMD (Tuned Mass Dumper) saja, dan
menganalisis respon struktur yang terjadi akibat beban gempa yang di berikan dengan kondisi
penempatan TMD nya yang berbeda. Respon struktur yang ditinjau dalam analisis adalah
simpangan antar tingkat (drift), defleksi lantai dan reaksi tumpuan yang terjadi.
I.4 Metodologi Penelitian
Metodologi yang saya lakukan dalam tugas akhir ini adalah dengan menetapkan
jumlah bangunan bertingkat nya terlebih dahulu, yaitu 10 tingkat. Kemudian menetapkan
jumlah damper yang digunakan yaitu sebesar 3% dari berat utama struktur. Kemudian
bangunan bertingkat tersebut dibuat dalam program SAP 2000 dengan memasukkan nilai
kekakuan struktur, beban yang bekerja dan besar damper yang digunakan dan dibuat dua
jenis. Kemudian setelah itu memasukkan TMD (Tuned Mass Damper) pada dasar bangunan
untuk bangunan jenis pertama yang dibuat setelah itu masukkan beban gempa dengan
menggunakan beban gempa Northridge , Whittier, Parkfield, San fernando dan EI Centro. ,
setelah itu menganalisisnya dengan program SAP 2000. Kemudian gunakan jenis bangunan
yang kedua dengan memasukkan TMD (Tuned Mass Damper) pada puncak bangunan dan


Universitas Sumatera Utara

masukkan beban gempa yang sama. Setelah itu membandingkan simpangan antar tingkat
(drift), defleksi lantai, dan reaksi tumpuan yang terjadi dari kedua jenis bangunan tadi. Dari
perbandingan tadi dapat diperoleh penempatan TMD (Tuned Mass Damper) yang paling
efektif. Adapun Cashflow dalam pembuatan tugas akhir saya dilampirkan pada gambar 1.1.
I.5 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika dalam pembuatan tugas akhir ini akan dibagi dalam 5 (lima)
bagian utama dan ditambah dengan lampiran-lampiran dan daftar pustaka. Adapun deskripsi
dari masing-masing bab adalah sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULAN
Berisikan tentang latar belakang pembuatan tugas akhir, Tujuan Penelitian, masalah
dan pembatasan masalah, metodologi penelitian yang digunakan serta sistematika penulisan
dalam tugas akhir yang digunakan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan tentang uraian dari berbagai literatur yang relevan dari tugas akhir yang
dikerjakan. Dalam hal ini membahas tentang konsep kerja dan sistem dari TMD (Tuned Mass
Dumper) terhadap bangunan struktur bertingkat.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Berisikan tentang metodologi yang dikerjakan dalam menyelesaikan tugas akhir.
Dalam hal ini metodologi penelitiannya menggunakan program SAP 2000.
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN MASALAH
Berisikan tentang pengolahan data dan penyajiannya yang dikerjakan secara
objektifitas penelitian dengan program SAP 2000 untuk mencapai tujuan dari tugas akhir atau
penelitian tersebut.

Universitas Sumatera Utara

BAB V. KESIMPULAN
Berisikan kesimpulan-kesimpulan yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya serta
memberikan saran-saran yang penting untuk dijadikan masukan dalam tugas akhir atau
penelitian ini.

Universitas Sumatera Utara

MULAI

STUDI PUSTAKA


PEMODELAN
STRUKTUR DALAM
PROGRAM SAP
2000
STRUKTUR DENGAN
PEMASANGAN TMD PADA
LANTAI DASAR

STRUKTUR DENGAN
PEMASANGAN TMD PADA
LANTAI PALING ATAS

MASUKKAN BEBAN
GEMPA

MASUKKAN BEBAN
GEMPA

RUN ANALYS


HASIL PROGAM

ANALISA HASIL
DAN BANDINGKAN

HASIL YANG
DIPEROLEH

KESIMPULAN

SELESAI

Gambar 1.1 Diagram Alur (Cash Flow) Metodologi Penelitian

Universitas Sumatera Utara