KENDALI STRUKTUR (
STRUCTURE CONTROL )
Perilaku suatu sistem untuk dapat berlaku dan berjalan dengan baik pasti berada dalam suatu suatu sistem yang terkendali, dimana dimana pusat kendali kendali ini menyebabkan sistem 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
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)
Metode
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 yang 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.
Gambar 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.
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
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 http://pasca.unand.ac.id/id/unduh/bahan-kuliah/artikel-program-master-s2-2/artikel27/ diakses 16 November jam 22.00
