Upload
mazzarie01
View
60
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
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
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)
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
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.
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.
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
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
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