KENDALI STRUKTUR

9
Ari Sungkowo-10914017/Structure Control KENDALI STRUKTUR ( STRUCTURE CONTROL ) Perilaku suatu sistem untuk dapat berlaku dan berjalan dengan baik pasti berada dalam suatu sistem yang terkendali, dimana pusat kendali ini menyebabkan sistem bekerja dengan baik. Perncanaan struktur bangunan gedung sangat penting di Indonesia , karena posisi Indonesia yang berada di sekitar jalur subduksi lempeng yang menyebabkan wilayah Indonesia terletak pada zona seismik aktif dan tingkat kegempaan yang tinggi. Indonesia merupkan daerha yang rawan benccana gempa karena merupakan daerah tektonik aktif tempat bertemunya lempeng Euroasia di sebelah utara dengan lempeng Indoaustralia di sebelah selatan dan juga lempeng pasifik di ssbelah timur. Telah tercatata beberapa gempa signifikan yang membawa orban cukup banyak. Gempa Aceh, gempa Yogyakarta, gempa padang dan lain-lain. Denga kondisi Indonesia yang demikian itu maka diperlukan kemampuan untuk mengatasi permasalahan yang timbul oleh bencana gempa tersebut, khususnya runtuhnya bangunan untuk menghinddari jatuhnya korban yang banyak. Pada masa sekarang ini semakin banyak bangunan gedung bertingkat dan semakin beragamnya Teknik arsitektur dari gedung menyebabkan maningkatnya kebutuhan akan keamanan dan kenyaman dari gedung. Unsur keamanan dan kenyaman dari gedung ini tidak terlepas dari kokohnya suatu gedung dalam berdiri. Akan tetapi adanya gangguan-gangguan alam seperti gempa bumi dapat menyebabkan rusaknya struktur bangun, yang mengakibatkan

Transcript of KENDALI STRUKTUR

Page 1: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Control

KENDALI STRUKTUR ( STRUCTURE CONTROL )

Perilaku suatu sistem untuk dapat berlaku dan berjalan dengan baik pasti

berada dalam suatu sistem yang terkendali, dimana pusat kendali ini

menyebabkan sistem bekerja dengan baik.

Perncanaan struktur bangunan gedung sangat penting di Indonesia ,

karena posisi Indonesia yang berada di sekitar jalur subduksi lempeng

yang menyebabkan wilayah Indonesia terletak pada zona seismik aktif

dan tingkat kegempaan yang tinggi. Indonesia merupkan daerha yang

rawan benccana gempa karena merupakan daerah tektonik aktif tempat

bertemunya lempeng Euroasia di sebelah utara dengan lempeng

Indoaustralia di sebelah selatan dan juga lempeng pasifik di ssbelah

timur. Telah tercatata beberapa gempa signifikan yang membawa orban

cukup banyak. Gempa Aceh, gempa Yogyakarta, gempa padang dan lain-

lain. Denga kondisi Indonesia yang demikian itu maka diperlukan

kemampuan untuk mengatasi permasalahan yang timbul oleh bencana

gempa tersebut, khususnya runtuhnya bangunan untuk menghinddari

jatuhnya korban yang banyak.

Pada masa sekarang ini semakin banyak bangunan gedung bertingkat

dan semakin beragamnya Teknik arsitektur dari gedung menyebabkan

maningkatnya kebutuhan akan keamanan dan kenyaman dari gedung.

Unsur keamanan dan kenyaman dari gedung ini tidak terlepas dari

kokohnya suatu gedung dalam berdiri. Akan tetapi adanya gangguan-

gangguan alam seperti gempa bumi dapat menyebabkan rusaknya

struktur bangun, yang mengakibatkan ketidakamanan bagi manusia yang

berada didalam maupun disekitar gedung tersebut. Untuk itu perlu

adanya suatu pengendali pada gedung, agar gedung dapat menahan

getaran akibat adanya gempa bumi sehingga struktur bangunan tidak

mudah rusak.

Dalam melakukan Kendali (kontrol) ada beberapa jenis yang dikenal yaitu

Page 2: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Control Metode Pengendali Aktif , menggunakan sensor pengukur

percepatan struktur, aktuator pembangkit gaya luar dan kontroller

yang mengatur pemberian energi luar.

Metode Pasif , tidak memerlukan energi luar.

Metalic Damperr, Friction Dampers, Viscous fluid dampers, Tune

mass Dampers, Tuned liquid dampers. Base isolation, Energi

dissipasion

Metode Hybrid (Kombinasi)

Skema dari metode kontrol struktur diperlihatkan pada gambar 1. Dengan

m,c,k adalah massa, konstanta pegas dan koeffisien damping alat kontrol.

Sedangkan A adalah actuator, S Sensor dan Co adalah Controller.

Tujuan utama dari kontrol pada struktur adalah menstabilkan obyek

struktur yang dimaksud, realibilitas metode dan peralatan yang dipakai

dalam sistem kontrol ini harus terjamin.

Gambar 1. Klasifikasi Sistem Kendali (kontrol vibrasi)

Page 3: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure ControlMetode Kontrol Aktif merupakan sistem yang dalam sistem kerjanya

menggunakan sensor pengukur percepatan, aktuator pembangkit gaya

luar dan kontroller yang mengatur energi dari luar. Metode ini

mendapatkan feedback (umpan balik) kontrol. Biasanya digunakan untuk

mengendalikan getaran pada gedung yang mempunyai sistem dengan

banyak derajat kebebasan. Kelebihan dari kontrol aktif adalah karakter

dinamik struktur dapat beradaptasi dengan beban dinamis yang timbul.

Kelemahan dari sistem aktif ini adalah perlunya desai dan peralatan yang

rumit dan berbiaya lebih mahal.

Metode sliding mode control (SMC) untuk mengisolasi getaran pada

struktur gedung menggunakan ATMD (Active Tuned Mass Damper). SMC

dipilih karena berkarakter robust, dapat diterapkan pada sistem non linier,

dan kinerjanya superior . Dalam kajian ini akan dibahas desain kontrol

sistem aktif pada bangunan menggunakan teori kontrol optimal dan

parameter yang optimal dari actuator pada Active Tuned Mass Damper

(ATMD).

Gambar 2. Nanjing Communication Tower with AMD.

Metode Kontrol pasif merupakan sistem yang dalam sistem kerjanya

menggunakan energi potensial yang dibangkitkan oleh respon struktur

untuk menghasilkan gaya kontrol sehingga terbebas dari resiko-resiko

Page 4: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Controlyang dapat menimbulkan ketidakstabilan. Kelemahan metode ini adalah

tidak menggunakan sensor pengukur percepatan yang terjadi pada

struktur sehingga metode ini tidak dapat beradaptasi dengan perubahan

parameter struktur maupun peraltan kontrol yang digunakan. Kelebihan

kontrol pasif adalah kesederhanaan dalam disain, pemasangan,

pemeliharaan sehingga tidak memerlukan biaya yang banyak.

Salah satu alat kontrol pasif adalah pada struktur yang menggunakan

massa tambahan sebagai sistem penyerap energi adalah Tuned Mass

Damper (TMD). Tuned Mass Damper (TMD) adalahsebuah alat yang terdiri

dari massa, pegas dan peredam (damper) yang diletakan pada sebuah

struktur dengan tujuan untuk mengurangi respon dinamik struktur

tersebut. Contoh lain metode pasif adalah Energy Dissapation dan Seismic

Isolation.

Frekuensi peredam diselaraskan dengan frekuensi struktur utama,

sehingga saat sebuah frekuensi terjadi peredam akan beresonansi

terhadap perubahan struktur. Gaya Inersia peredam itu akan

mendisipasikan energi pada strukutur tersebut. Massa dari peredam akan

mendistribusikan gaya inersia pada struktur tersebutdalam arah yang

berbeda denga pergerakan struktur itu sendiri dengan demikian

mengurangi goyangan struktur tersebut (kaurakis 2005). Alat ini dipasang

pada beberapa struktur seperti gedung bertingkat, menara dan jembatan.

Tujuan utama pemasangan TMD adalah mengurangi goyangan akibat

gempa bumi dan angin atau gerakan lalulintas.

Page 5: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure ControlGambar 3. Outside view , Section View, Detail View he first multistory

house building with rubber bearing in China.

Pada metode getaran semi-aktif (hybrid), diterapkan metode kontrol

semi-aktif sebagai dasar koefisien damping yang diubah sebagai kontrol

getaran. Dimana dalam beberapa tahun terakhir, banyak pembelajaran

bahwa actuator aktif telah digunakan untuk mengisolasi effek gempa

yang menyebabkan getaran. (Yagiz 2001) mengembangkan active-

passive composit tunned mass damper yang bertujuan mengurangi

tekanan angin dan gempa yang menyebabkan getaran pada struktur

bangunan tinggi.

Gambar 4. Hybrid TMD control system for Guangzhou TV Tower.

Base Isolation System

Metode sebelumnya, orang mengurangi potensi bahaya gempa dengan

membuat bangunan menjadi lebih kaku (rigid) dengan menambahkan

dinding geser (shear walls). Ada pendekatan yang berbeda dalam

menangani masalah gempa yaitu dengan mengisolasi struktur atas

bangunan dari tanah untuk mengurangi kejutan rambatan gempa. Kita

mengenal metode ini dengan sebutan base isolation system. Ide dasar

dari base isolation system adalah dengan mengisolasi bangunan dari

tanah. Merupakan salah satu metode pasif kontrol.

Page 6: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Control

Gambar 5. Model base Isolator

Base Isolation system sendiri harus memenuhi persyaratan sebagai

berikut :

1. Mampu mengisolasi bangunan dari tanah.

2. Mampu mendukung berat bangunan.

3. Mampu meredam ayunan bangunan ketika gempa.

4. Mampu mengembalikan bangunan ke posisi semula setelah gempa.

Berikut adalah perbandingan perilaku struktur bangunan antara struktur

konvensional (conventional structure) dengan struktur yang terisolasi

(base-isolated structure) :

Pada gambar nampak struktur konvensional akan mengayun

(terdeformasi) ketika terjadi gempa. Hal ini berbeda dengan struktur yang

terisolasi dimana struktur bangunan tidak mengayun (relatif tidak terjadi

perubahan bentuk). Walaupun metode ini sudah lama muncul, namun di

Indonesia sendiri masih sangat jarang bangunan yang menggunakan

metode ini.

Kesimpulan

Page 7: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Control Untuk keamanan dan kenyamanan bangunan makaperlu

untukmemperkuat bangunan dan mengetahui perilaku respon

banguna terhadap gaya luar

Kendali (kontrol) ada beberapa jenis yang dikenal yaitu Metode

Pengendali Aktif , Metode Pasif , dan HybridPenggunaannya

disesuikan dengan tipe dan tingkat bangunan.

Base isolation adalah suatu alat yang dapat membatasi energi

gempa pada suatu struktur. Sistem ini bekerja dengan memisahkan

bangunan atau struktur dari komponen horizontal pergerakan tanah

Li H., and Huo L., 2010, Advances in Structural Control in Civil Engineering

in China, Mathematical Problems in Engineering Volume 2010

http://www.hindawi.com/journals/mpe/2010/936081/ diakses 15 feb 2011 jam 21.00 WIB

Setio HD., Widarbo R., Patta PR., 2008, Kontrol Vibrasi Aktif Pada Struktur

Yang Mengalami Beban Dinamik dengan Menggunakan Jaringan saraf

Tiruan dan Algoritma Genetik, Dinamika Teknik Sipil, Volume 8

nomor 2, Juli 2008

Ivo A., Suatyo Y, Perhitungan Parameter Dynamic Absorber Berbasis

Respon Amplitudo Sebagai Kontrol Vibrasi Arah Horizontal pada

Gedung Akibat Pengaruh Gerakan Tanah,

digilib.its.ac.id/bookmark/12727/absorber

Diakses 15 November 2011 jam 21.00

Setio HD., Setyo S., 2005, Kontrol Vibrasi Struktur Bangunandengan

Menggunakan Perdam Massa Aktif, Jurnal Infrastruktur dan

Lingkungan Binaan, Vol. I No. 2 Desember 2005

www.ftsl.itb.ac.id/wp-content/.../Kontrol%20Vibrasi%20Struktur.pdf Diakses 15

November 2011 jam 21.00

Pratiwi E.A., Studi Pengaruh Penggunaan Base Isolation Terhadap Jarak

Antar Bangunan Sehingga Tidak Terjadinya Pounding

Page 8: KENDALI STRUKTUR

Ari Sungkowo-10914017/Structure Controlhttp://pasca.unand.ac.id/id/unduh/bahan-kuliah/artikel-program-master-s2-2/artikel-27/

diakses 16 November 2011 jam 22.00