Analisa Dinamik Struktur

SEKILAS  MENGENAI  
ANALISA  DINAMIK  STRUKTUR

I.1. Simpangan Dinamik Struktur (DLF)

I.1.2.         Kekakuan Struktur

Kekakuan struktur tiap kolom dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Di mana :       

K              = Kekakuan Kolom (Kg/cm)        

I               = Momen Inersia (cm⁴)

L              = Panjang Bentang (cm)

 b dan h    = Dimensi Kolom (cm)

 E             = Modulus Elastik Beton (2 x 10⁶ kg/cm²)

1.1.2. Plot Simpangan Struktur

Secara umum apabila frekuensi sudut beban dekat dengan frekuensi sudut struktur  maka respon struktur akan membesar.

Dimana :

Y(t)          = Plot Simpangan Struktur (rad cm/kg detik)

R              = Rasio Frekuensi

K              = Kekakuan struktur (kg/cm)

1.1.3. Dynamic Magnification Factor atau Dinamyc Load

DLF dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Dari Gambar di atas terlihat bahwa nilai DLF akan besar sekali pada rasio redaman (3) yang relative kecil, dan rasio frekuensi (r) yang mendekati 1.

I.2. Mode Shape Struktur

Getaran bebas pada struktur derajat kebebasan banyak akan struktur yang penting dan sangat bermanfaat. Karakter – karakter tersebut adalah frekuensi sudut (w) periode getaran (T) dan frekuensi alam.

Dapat dihitung dengan cara:

v  Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya pada free body dapat disusun Persamaan Diferensial gerakan:

m1.y1 + K1.y1 -K2 (y2-y1) =0

m2.y2 + K2(y2-y1) -K3 (y3-y2) =0

m3.y3 + K3(y3-y2) -K4 (y4-y3) =0

m4,y4 + K4 (y4-y3) =0

v  Persamaan tersebut dapat ditulis menjadi:

m1.y1 + (K1+K2)y1 -K2 .y2 =0

m2.y2 - K2.y1 +(K2+K3)y2-K3.y3 =0

m3.y3 - K3.y2 +(K3-K4)y3 - K4.y4 =0

m4.y4 - K4.y3 + K4.y4 =0

v  Dapat ditulis dalam bentuk matrik :

v  Beberapa contooh metode shape struktur :

I.3.  Respon Struktur Terhadap Gempa El-Centro

Gempa merupakan fenomena alam yang terjadi dan tid ak dapat dielakan dari kehidupan manusia. Gempa bumi adalah getaran atau gegaran pergerakan perrnukaan bumi. Permukaan bumi senantiasa bergerak dalam pergerakan tektonik, dan gempa bumi terjadi disebabkan tekanan melebihi kemampuan bumi meredamnya. Salah satu kaitan gempa bumi didalam teknik sipit adalah dampak dari getaran gempa tersebut terhadap bangunan di permukaan bumi. Sesuai dengan getaran yang dihasilkan gempa dan mutu serta kualitas mendesain sebuah bangunan akan berdampak terhadap bangunan itu sendiri, Di dalam perencanaan struktur beton bertulang khususnya gedung, analisa beban yang diberikan selain beban sendiri bangunan, beban hidup, serta beban angin, beban gempa juga harus diperhitungkan, berkaitan dengan wilayah Indonesia yang terletak pada jalur wilayah gempa. Perencanaan yang melibatkan beban gempa adalah bertujuan agar bangunan yang didesain tahan terhadap gempa.

Gempa El-Centro yang terjadi di California Amerika Serikat satu gempa terdahsyat yang pernah terjadi di bumi ini dimana sekitar 80 % bangunan yang ada dikota California bagian utara di jalan Imperial mengalami kerusakan yang sangat parah. Disepanjang jalan Brawley sebagai pusat bisnis kota, seluruh struktur bangunan nengalami kerusakan yang parah. Dampak getaran yang terjadi dirasakan sampai sekitar 40 mil disepanjang jalan Imperial. Kerugian yang diperkirakan pada saat itu adalah sekitar $US 6 juta. Gempa El Centro perancangan bangunan tahan gempa. Nilai magnitude gempa El Cen tro adalah 7.1.

UBC ( Uniform Building Code ) adalah salah satu pedoman perancangan bangunan gedung tahan gempa dimana pedoman ini dibuat berdasarkan observasi Northridge di California pada kelakuan struktur terhadap gempa.tahun 1994 dan gempa Hyogoken-Nanbu di Kobe, Jepang pada tahun 1995. Kedua gempa ini memberikan efek yang sangat signifikan terhadap perancangan dan pendetailan sebuah struktur, terutama perancangan struktur di daerah beresiko gempa yang tinggi. Peraturan UBC telah dibuat pada tahun 1994, dan direvisi ulang pada tahun 1997 setelah gempa dahsyat terjadi di kota Kobe, Jepang. Peraturan UBC juga merupakan peraturan yang dibuat berdasarkan peraturan ACI 318- 95. Perancangan gaya geser dasar minimum pada daerah Zone 4 menurut UBC juga dibuat berdasarkan hasil penelitian dan observasi gerakan tanah pada daerah sekitar pada saat terjadi di gempa Nortbridge pada tahun 1994.

Peraturan UBC 94S2 merupakan peraturan yang selalu di struktur tahan gempa dengan menggunakan respon spektrum yang telah diobservasi dan diakui secara luas. Sementara gempa El-Centro yang memberikan respon spektrum efek yang sangat signifikan juga sangat berpengaruh besar terhadap struktur sehingga didalam perencanaan sebuah struktur dengan metode analisa dinamis kita dapat mengetahui sebuah struktur yang di disain dengan memperhitungkan analisa respon spektrum peraturan UBC 94S2 dapat dinyatakan aman atau tidak apabila didisain dengan menggunakan respon spektrum dan gempa El-Centro dan berapa besar perbedaan dari keduanya.

Gempa El Centro terjadi di Imperial Valley, California pada tanggal 15 Oktober 1979. Gempa El Centro dapat dirasakan sekitar lebih dari 128.000 km luasan area. Dampak terburuk yang dirasakan di bagian Utara California dan bagian Selatan Negara Imperial dimana sebelas perusahaan dan dua 216 rumah hancur. Empat ratus perusahaan dan 1565 rumah rusak berat. Walaupun tidak ada korban jiwa, sembilan puluh satu orang dilaporkan terluka akibat benda - benda tajam yang melayang dan tertimpa akibat reruntuhan benda. Salah satu struktur terbaik yang ada runtuh akibat getaran gempa E| Centro, Untuk bangunan yang bukan tergolong struktur juga dalam keadaan rusak berat termasuk dampak terhadap abutmen jembatan yang terjadi retak-retak dan badan jalan yang mengalami pergeseran akibat merosot dan hancur. Gempa El Centro juga memberikan dampak yang cukup besar di bidang pertanian, dimana saluran -saluran dan bangunan-bangunan Irigasi mengalami kerusakan yang cukup fatal, Goncangan akaibat gempa El Centro menyebabkan keruntuhan bendungan di sepanjang 13 km Timur Kanal Calexico. Setiap akselerogram mengandung ketidakpastian untuk dipakai disuatu lokasi. Karena itu harus ditinjau sedikitnya 4 buah akselerogram gempa yang berbeda. Gempa El Centro dianggap sebagai standar, karena akselerogramnya mengandung frekuensi yang lebar, tercatat pada jarak sedang dan pusat gempa dengan magnitude yang sedang pula. Sebagai alternatif maka diperbolehkan mempergunakan percepatan tanah yang disimuiasikan sebagai gerak respons dinamik riwayat waktu.

Riwayat Waktu Gempa El-Centro di California  Kerusakan pada sendi plastis kolom akibat gempa El-Centro di California

Semoga hasil Posting saya ini dapat membantu rekan-rekan Fakultas Teknik Sipil pada umumnya dan rekan-rekan Fakultas Teknik Sipil Unissula yang mengambil Mata Kuliah Analisa Dinamik Struktur pada khususnya..

Terima Kasih..