Tutorial Abaqus 4x1111

BAB III KAJIAN NUMERIKAL/ABAQUS DAMPER PELAT BAJA 3.1 Pendahuluan Pada dasarnya Sistem control struktur dibedakan atas tiga golongan ( Song dan Dargus 1997) yaitu: (a) system kontrol pasif, (b) system kontrol aktif, dan (c) system isolasi dasar. Sehingga pada kajian ini damper pelat baja adalah tergolong system kontrol pasif, yang menyerap energi gempa akibat pelelehan materialnya dengan fungsi memperkecil respon simpangan struktur dan menghentikan getaran. Berbeda dengan pendekatan desain seismik tradisional yang bergantung pada deformasi inelastis bagian tertentu dari struktur untuk menghilangkan sebagian besar masukan energi akibat gempa seperti balok dan kolom, dalam sistem kontrol pasif energi ini disalurkan ke perangkat khusus yang disebut peredam gempa atau yang saat ini popular dengan

sebutan

damper .

Damper jenis ini sangat

memiliki banyak keuntungan : (i)

Deformasi inelastis terkonsentrasi pada peredam dan kerusakan dalam struktur yang sudah tua dapat secara drastis dikurangi atau bahkan dihilangkan

(ii)

Penambahan redaman mengurangi perpindahan lateral struktur, yang juga mengurangi kerusakan elemen non – struktural.

(iii)

Dengan penempatan strategis peredam seismik, inspeksi, perbaikan / atau penggantian setelah gempa bumi dapat dilakukan dengan biaya minimal dan tanpa mengganggu hunian. Dissipasi energi pasif sistem ini sekarang diakui sebagai cara yang efektuk untuk mengurangi risiko gempa

Universitas Sumatera Utara

3.2 Kerangka Penulisan Berikut menjelaskan tentang kerangka penulisan yang dimaksud START

JUDUL TUGAS AKHIR:

KAJIAN NUMERIK /ABAQUS PELAT DAMPER PELAT BAJA Tools : ABAQUS SOFTWARE

PREMINILARY DESIGN MODELING DAMPER

OUTPUT : DIMENSI DHSD DAMPER

KURVA HYSTERISIS

PENGOLAHAN DATA

KURVA HYSTERISIS

Kefektif

RASIO DAMPING

PENYAJIAN DATA KESIMPULAN DAN SARAN Gambar 3.1 Kerangka Penulisan

Universitas Sumatera Utara

3.3 Program ABAQUS Kajian Numerik damper pada pelat baja dengan menggunakan program ABAQUS 6.12, maka dalam hal ini akan dijelaskan lebih dalam mengenai program ABAQUS itu sendiri. ABAQUS adalah paket program simulasi rekayasa yang kuat, didasarkan pada metode elemen hingga, yang dapat memecahkan masalah mulai dari analisis linier relatif sederhana sampai simulasi nonlinier yang paling menantang. ABAQUS berisi perpustakaan yang luas dari unsur-unsur yang dapat memodelkan hampir semua geometri apapun. Program ini memiliki daftar yang sangat luas dari model material yang dapat mensimulasikan perilaku sebagian besar bahan rekayasa, termasuk logam, karet, polimer, komposit, beton bertulang, busa yang lentur dan kuat, dan bahan geoteknik seperti tanah dan batuan. Dirancang sebagai alat simulasi untuk keperluan umum, ABAQUS dapat digunakan

untuk

mempelajari

lebih

dari

sekedar

masalah

struktural

(stres/perpindahan). Program ini dapat mensimulasikan masalah di berbagai bidang seperti perpindahan panas, difusi massal, manajemen termal dari komponen listrik (ditambah termal-listrik analisis), akustik, mekanika tanah (ditambah pori-pori stress analisis), analisis piezoelektrik, dan dinamika fluida. ABAQUS menawarkan berbagai kemampuan untuk simulasi aplikasi linier dan nonlinier. Masalah dengan beberapa komponen dimodelkan dengan mengaitkan geometri mendefinisikan masing-masing komponen dengan model bahan yang sesuai dan menentukan interaksi komponen. Dalam ABAQUS, analisis nonlinier otomatis memilih penambahan beban yang tepat dan toleransi konvergensi dan terus menyesuaikan mereka selama analisis untuk memastikan bahwa solusi yang akurat

Universitas Sumatera Utara

dan efisiensi diperoleh. Sehingga dalam kajian numerikal damper pelat baja ini menggunakan program ABAQUS yang dapat memberikan data numerik yang akurat melalui proses cyclic hardening dan kurva hysteresis. 3.3.1 Program ABAQUS Untuk program ABAQUS yang komplit biasanya melalui 3 proses yaitu : proses awal, simulasi dan proses akhir. Untuk 3 bagian setiap langkah dapat dijelaskan seperti bagan di bawah ini: Preprocessing ABAQUS/CAE

Input File Job/Inp

Simulator ABAQUS/CAE

Out put file Job. Odb. Job. Dal

Post Processing ABAQUS/CAE

Gambar 3.2 Kerangka Menjalankan Program Abaqus

Universitas Sumatera Utara

1. Preprocessing (ABAQUS/CAE) Pada bagian ini kita akan menemukan model awal yang menjadi masalah fisik yang akan kita input datanya pada program, misalnya bentuk shell pipa dll. 2. Simulasi (Simulator ABAQUS/Standart or ABAQUS) Pada simulasi ini adalah proses untuk melakukan mendata dengan data numeric. Sebagai contoh, output dari analisis perpindahan dan gaya untuk running data dapat dilakukan dengan cepat atau karna tergantung pada jumlah data yang di olah. 3. Post Processing (Proses Akhir) Pada proses akhir kita dapat mengambil kesimpulan yang sudah komplit pada perpindahan/displacement, Stresses/gaya pada setiap variable yang sudah di kalkulasikan. Hasil akhir biasanya dibuat dalam suatu laporan atau sebuah catatan. Untuk memulai ABAQUS/CAE kita dapat mengklik menu start pada komputer kemudian pilih dari program yaitu ABAQUS/CAE. Program ABAQUS/CAE akan dimulai dan kita menunggunya beberapa waktu karna program ini program yang berkapasitas besar. Pada pilihan start akan muncul kotak printah pilihan. 3.3.2

Komponen Pada Windows Utama

1. Title Bar Title bar menunjukkan versi dalam ABAQUS/CAE kita melakukan running dari Title bar. 2. Menu Bar 3. Tool Bars

Universitas Sumatera Utara

4. Context Bar 5. Model Tree Model Tree menyediakan grafik sebagai Review dari model objek dari masing-masing bagian, material, langkah, pembebanan. 6. Results Tree Results Tree memberikan grafik dari output data base dan Spesifik data hasil plot x–y 7. Toolbox Area 8. Canvas and Drawing Area Adalah lokasi area gambar 9. View port Tampilan lain dari masing-masing model. 10. Prompt area Tampilan panduan untuk setiap masing-masing prosedur. 11. Message Area Pada bagian ini ABAQUS/CAE akan memunculkan informasi dan peringatan yang terjadi jika ada informasi atau kesalahan. 3.4 Model Konstitusi Material Sifat material baja akibat pembebanan siklik sangat kompleks dan berbeda dengan pembebanan static. Salah satunya yang dikenal dengan nama Baushinger effect, dalam hal ini ditandai dengan penurunan tegangan leleh pada saat unloading dan reloading. Untuk memperhitungkan pengaruh itu material baja biasanya dimodelkan sebagai kombinasi dari model isotropic hardening dan kinematic

Universitas Sumatera Utara

hardening. Persamaan combined hardening model diberikan seperti pada persamaan …. (abaqus Theory Manual, 2008) 3.5 Analisa Pemisahan Kurva Histeresis Kurva ini adalah kurva hubungan antara gaya dan perpindahan. Kurva ini adalah hasil dari deformasi siklik bahan leleh baja sehingga terjadi degradasi kekuatan yang diasumsikan merupakan titik kegagalan struktur. Kapasitas disipasi energy metallic dumper sangat tergantung pada pola pembebanan yang diterapkan. Maka salah satu cara untuk mewakili ketergantungan ini dibuat pembagian energy total disipasi oleh perangkat redaman menjadi apa yang disebut skeleton part dan Bauschinger part. Benavent Climent (2010) menguraikan jumlah total regangan plastis energi disipasi oleh perangkat redaman sebagai berikut. Segmen 0-1, 5-6, 11-12, 17-18 dalam domain positif dan 2-3, 8-9, 14-15 dalam domain negatif dari garis yang melebihi tingkat beban dicapai sebelumnya oleh siklus dalam domain pembebanan yang sama. Dengan menghubungkan segmen ini secara berurutan, , maka akan diperoleh kurva yang disebut skeleton part. Kato dkk, memverifikasi bahwa, di bawah pembebanan yang tidak konstan akan mengubah deformasi, skeleton curve dapat didekati dengan hubungan Q – 8 yang diperoleh berdasarkan monotonic loading. Skeleton curve dapat didekati dengan kurva trilinear ditunjukkan dengan garis putus-putus pada Gambar 3.4 (b), yang didefenisikan oleh beban lentur Qy, perpindahan gaya lentur

, kekakuan plastic yang pertama dan kedua KP1 dan KP2

(KP1 ≥ KP2), dan beban QB, yang menentukan titik perpindahan dari KP1 ke KP2.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.3 Pemisahan kurva histeresis: (a) kurva asli; (b) skeleton part; dan (c) Bauschinger part.

Gambar 3.4 Tri-linear model dari skeleton part

Universitas Sumatera Utara

Selain itu, pendekatan skeleton curve untuk hysteretic damper yang diperoleh dari hasil penelitian sebelumnya diidealkan dengan model tri-liniear dengan kekakuan normal KP1 dan KP2. Segmen 1-2, 6-7, 12-13, 18-19, 3-4, 9-10, dan15-16 adalah unloading path, yang kemiringannya merupakan kekakuan elastis awal Ke = Qy /

. Dalam Gambar 3.3 (b), s

+

dan s

-

menunjukkan deformasi plastic

terakumulasi di setiap skeleton curve pada saat komponen baja mengalami kegagalan, dan s

adalah deformasi plastis terakumulasi dalam pendekatan skleton

curve model trilinear di Q = QB. Untuk setiap domain pembebanan pada Gambar 3.4 (b), daerah yang dibatasi oleh unloading path pada saat melewati titik maksimum beban dan sumbu horizontal dari titik maksimum tersebut ditarik terhadap siklus kurva sebelumnya ini disebut dengan daerah skleton curve yang merupakan bagian dari total disipasi energi regangan plastis oleh komponen baja, yang disebut sebagai s

+

dan s

-

. Segmen 4-5, 10-11, 16-17 dalam domain positif dan 7-8, 13-14

dalam domain negatif beban mulai dari Q = 0 dan berakhir pada tingkat beban maksimum yang sebelumnya dicapai dalam siklus sebelumnya pada domain pembebanan yang sama. Ini adalah jalur yang melunak oleh efek Bauschinger yang akan menjadi Bauschinger part. Hal ini lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3 (c). Untuk setiap domain pembebanan, jumlah daerah diselimuti oleh setiap Bauschinger part, dengan unloading path melewati melalui titik beban maksimum segmen dan dengan sumbu horisontal, merupakan ‘Bauschinger part’ dari total disipasi energi regangan plastic oleh komponen baja, disebut sebagai B

+

dan B

-

.

Universitas Sumatera Utara

3.6 Disipasi Energi Damping Dengan memisahkan kurva Q – , seperti yang dijelaskan di atas, disipasi energi regangan plastik oleh komponen baja dalam setiap domain pembebanan sampai terjadi kegagalan dapat didekomposisi menjadi ‘Skleton part’ (S +

), dan ‘Bauschinger part’ (B S

+

,S

-

,B

+

-

,B

+

,S

S

ep

+

,S

= =

dan S

-

-

dan B -

+

). Untuk memperhatikan factor kecamanan,

akan dinyatakan dalam rasio ( ).

,S

=

, ep

,B

=

=

, ep

=

,B

=

(3.1) (3.2)

Total disipasi energi regangan plastic oleh komponen baja di setiap domain pembebanan sampai mengalami kegagalan juga dapat dinyatakan dalam bentuk nondimensional sebagai berikut :

=s

+B

,

=s

+B

(3.3)

Akiyama dkk. dan Benavent-Climent dkk. meneliti kapasitas disipasi energi utama dari 49 batang baja bulat dan 10 pelat baja persegi panjang dengan celah, yang merupakan komponen baja yang banyak digunakan sebagai dissipator energi dalam struktur tahan gempa. Mereka menggunakan baja ini sebagai komponen untuk lentur dan gesert dengan pemberian beban siklis statis sampai terjadi kegagalan. Parameter yang terlibat dalam pengujian ini adalah tipe baja ringan dengan kekuatan tinggi,

Universitas Sumatera Utara

geometri, pembebanan amplitude yang bervariasi yaitu secara konstan, dengan penambahan serta secara acak atau random, dan arah pembebanan uni-aksial dan biaksial. Kurva Q- yang diperoleh dalam setiap test yang telah didekomposisi seperti dijelaskan sebelumnya, dan skleton curve yang sesuai dan jumlah S ,

S

,B

,B

,

telah diperoleh sebelumnya. Mereka mempelajari hubungan antara jumlah ini

dan menyimpulkan bahwa total energi hilang oleh komponen baja sampai terjadi kegagalan,

dan

dapat diperoleh.

3.7 Kekakuan Ekuivalen Dan Rasio Damping

Gambar 3.5 Kekakuan efektif dan disipasi energi dalam satu siklus

Hal ini berlaku umum bahwa disipasi energi dalam siklik regangan baja adalah tingkat derajat kebebasan. Untuk penggunaan praktis dalam penghitungan energi disipasi kadang-kadang lebih disukai dengan menggunakan sistem ekuivalen

Universitas Sumatera Utara

viscous damping. Sistem ini pada dasarnya adalah derajat kebebasan tunggal dengan kekuatan ekuivalen: (3.4) Rasio redaman untuuk sistem ekuivalen, menyamakan disipasi energi terukur persiklus

dapat diperoleh dengan

dalam percobaan dengan viscous

damping. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : (3.5) Dimana

adalah energi yang tersimpan dalamn pegas elastis dengan normalisasi

kekakuan efektif

dan perpindahan

Perbandingan rasio kekakuan ekuivalen dengan normalisasi kekakuan efektif

/

. Setiap titik menunjukkan kekakuan normal dan rasio damping

ekuivalen dari perangkat yang diusulkan. Kekakuan efektif menurun seiring dengan perpindahan yang dialami semakin besar. Hal ini dapat diamati bahwa rasio ekuivalen damping bervariasi dan berbanding terbalik dengan kekakuan efektif. Dalam rentang perpindahan yang sangat besar, spesiemen mampu memberikan rasio redaman 50% dan secara umum perangkat redaman ini dapat memberikan rasio damping berkisar antara 30% sampai 50%. 3.8 Metode Perhitungan Luas Daerah Dari

pembahasan

sebelumnya,

adalah

parameter untuk luas daerah. Maka untuk itu perlu di jelaskan metode pendekatan yang dipakai untuk menghitung luas daerah tersebut. Dalam hal ini metode yang

Universitas Sumatera Utara

dipakai untuk menghitung luas daerah tersebut adalah dengan menggunakan determinan matriks ordo 2 x 2, selanjutnya data matriks tersebut dimasukkan ke dalam Microsoft Office 2007 untuk mempermudah perhitungan.

Misalkan matriks A = adalah det A =

A=

yang dimaksud dengan determinan dari matriks A , nilai determinan matriks A ditentukan oleh, det

= ad – bc

(3.6)

Dalam hal ini luas daerah merupakan total penjumlahan setengah dari harga mutlak det A.

Universitas Sumatera Utara

BAB IV KAJIAN NUMERIK/ABAQUS DAMPER PELAT BAJA

4.1 Kajian Numerik/ABAQUS Damper Pada kajian damper pelat baja ini adalah bentuk X tunggal dengan ukuran 210 mm x 300 mm seperti ditunjukkan pada gambar dibawah. Pada damper yang dikaji ini bagian tengahnya adalah berlubang sehingga untuk setiap kajian dinamakan HSD (Holloe Stell Damper).

Gambar 4.1 Bentuk Geometri Peredam Leleh Baja X Adapun langkah- langkah pemodelan pada damper pelat baja sampai dengan tahap kajiannya pada program ABAQUS yaitu : 4.1.1 Creating Part/ Menggambar Bagian Damper Mulai Abaqus/CAE dari program Start yang ada pada menu. Jika kita sudah memulai program ini maka akan muncul seperti gambar dibawah

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.2 Detail Program ABAQUS 1. Pilih Create Model Databace dari Start Session. Ketika bagian proses Part sudah selesai maka akan muncul kotak pilihan part yang menampilkan komponen – komponen part.

Gambar 4.3 Part Pada Menu Bar

Universitas Sumatera Utara

2. Dari menu bar pilih Part

Create sebagai part yang baru ( untuk

mempermudah pengenalan terhadap file yang akan kita run

continue

(keluar dari kotak tex create part). 3. Nama Part adalah material 4. Klik continue untuk keluar dari kotak perintah create part.

Gambar 4.4 Lokasi Create Part 5. Gunakan perangkat create lines conneted

untuk menggambar bentuk

geometri peredam leleh baja. Sesuai dengan Ukuran HSD setiap damper 6. Klik done untuk keluar dari area gambar

Universitas Sumatera Utara

Ukuran damper adalah 210 mm x 300 mm Dengan titik koordinat Damper sebagai berikut : Tabel 4.1 Titik Koordinat Damper ukuran 210 mm x 300 mm No

Titik koordinat Titik X

Titik Y

1

105

120

2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

95 82.95 84,21

120 -11,35 108,98 R 63,77

103,44 105,45 105,45 -106,12 -95 -68,32

-114,92 -149,42 151,41 -122,9 -120 -13,5 R 15

85.0

110 R 30

-105 -105,18

120 149,72

Universitas Sumatera Utara

4.1.2

Creating a Material Pada bagian property digunakan untuk mengatur propertis dari material. Pada

kajian ini materialnya adalah baja sehingga akan tergolong pada linier elastic dengan young’s young dan poisson’s ratio 0.3. berikut langkah – langkah untuk mengatur propertis material 1. Klik propertys pada toolbar 2. Pilih material dan klik steel sehingga akan muncul kotak edit material seperti gambar dibawah ini

Gambar 4.5 Elastic Pada Material 3. Nama material adalah Steel 4. Dari material editor menu bar, pilih elasticity masukkan nilai modulus yang 206000 dan poisson’s ratio 0.3

Universitas Sumatera Utara

5. Dari material editor menu bar, pilih plastis masukkan nilai yield stress At Zero Plastic Stain 292, dengan kinematic Hard Parameter C1 bernilai 1500 dan gamma 1 adalah 4 (nilai data bisa berbeda sesuai dengan simulasi yang kita inginkan untuk mendapakan hasil yang lebih baik) 6. Dari material editor menu bar, double klik cyclic hardening maka akan muncul kotak isian equiv stress Q Invinity adalah 200, Hardening parameter b adalah 4 (bisa diganti sesuai dengan simulasi yang kita lakukan) 7. Setelah semua data sudah selesai klik Ok yang ada pada tool bar. Untuk lebih jelasnya kita dapat melihat gambar dibawah ini

Gambar 4.6 Ciclic Hardening Pada Edit Material 4.1.3

Applying Boundary Conditions And Loads To The Model Sebelum kita menentukan boundary conditions kita harus mengatur atau

menentukan jumlah data yang akan diproses. Double klik aplitudes pada menu bar masukkan data dengan frekuensi 60 aplitudo 52. 1. Pilih Module list pada yang berada dibawah toolbar, klik load dan tekan load module

Universitas Sumatera Utara

2. Dari menu bar pilih BC

Create. Sehingga akan muncul kotak perintah pada

pada Boundary Condition. 3. Double klik BC1 pilih ENCASTRE (U1,U2,U3=UR1=UR2=UR3=0) Klik Ok 4. Double klik BC2 pilih dengan ketentuan Masukkan nila U1 =1 dan U3 = 0 R1= 0 R2= 0 R3 = 0 dan U2 tidak di centang kemudian klik Ok

Gambar 4.7 Boundary Condition 5. Dauble clik Load kemudian continue

Gambar 4.8 Load

Universitas Sumatera Utara

4.1.4

Meshing Mesh digunakan untuk melihat bentuk dari keretakannya akibat beban yang

diberikan. Caranya klik mesh pilih mesh part instance klik dismiss untuk lebih jelasnya bisa kita lihat seperti gambar 4.9

Gambar 4.9 Mesh 4.1.5

Creating an analysis job Untuk analisis job dilakukan setelah data telah diisi berdasarkan yang mau

diuji. 1.

Dari menu bar utama pilih Job

manager

2.

Dari Kotak Manager job pilih Pilih Submit

create

kemudian klik Ok

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.10 Part Pada Menu Bar Dalam Kajian ini memerlukan waktu kurang lebih 5 jam untuk mendapatkan data penuh atau full analysis. 3. Running data dilakukan dengan beberapa waktu (minimal 5 jam sekali run)

Gambar 4.11 Gambar Running Data 4.1.6

Checking the Model Untuk memastikan hasil running pada Job Type kita harus melakukan

checking kembali dengan cara

Universitas Sumatera Utara

1. Klik data check pada job manager. Jika data kita sudah komplit maka akan menunjukkan grafik seperti gambar di bawah

Gambar 4.12 Check Data Data yang sudah selesai running akan memunculkan plot kontur akibat stress (beban) dengan menampilkan perpidahan gaya

Gambar 4.13 kontur Tegangan 4.1.7

Generating report of Field Outputs (penjumlahan seluruh hasil data) 1. Main menu > Result > XYPlots Klik kanan XYPlots pilih “Operate on XY data” lalu Klik continou

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.14 Detail Penggabungan data Setelah klik continou maka akan tampil gambar seperti dibawah

Gambar 4.15 Ploting Force History output > plot semua gaya > klik save as dan tentukan nama file data 1 History output > plot displasmen (perpindahan) > klik save as dan buat data 2

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.16 Ploting Displasment 4.1.8

Generating report of Field Outputs ( mendapatkan kurva hysteresis) 1. Main menu > Result > XYPlots Klik kanan XYdata pilih “Combine” lalu Klik double klik xydata 2 (displasmen) tekan tanda “-“ kemudian double xydata 1 kemudian pilis save as buat data xy3

Gambar 4.17 Combain Data Tegangan dan Waktu Setelah data selesai di combine maka akan muncul kurva hysteresis

Universitas Sumatera Utara

4.1.9

Generating report of Field Outputs ( mendapatkan data berupa angka) 1. Main menu > Result > klik kanan xydata 3 lalu pilih edit Blok semua data dan masukkan ke Microsoft XL

Gambar 4.18 Ploting Data Ke Microsoft Xl 4.2. Pemisahan Kurva Berikut adalah hasil kajian I pada program abaqus. Dengan parameter parameter yang berbeda maka hasil kurva hysteresis akan menghasilkan hasil yang berbeda juga. Pada

Kajian Numerik ini,

dilakukan beberapa kali sampai kita

mendapatkan kurva hysteresis yang gemuk dan stabil. Namun dalam pembahasan Tugas akhir ini hanya menggunakan 4 (empat) kajian saja.

Universitas Sumatera Utara

4.2.1 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 1

Kurva Kajian HSD 1

250 200 G aya (kN)

150 100 50 0 -50

-100 -150 -200 -250

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Perpindahan (mm)

Gambar 4.19 Kurva Hysteresis Kajian HSD 1

Kajian HSD 1

Gaya (kN)

250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

10

20

30

40

50

60

70

Perpindahan (mm)

Gambar 4.20 Skeleton Part Kajian HSD 1

Universitas Sumatera Utara

Kajian HSD 1

250 200 150

Gaya (kN

100 50 0

-50

Baus…

-100 -150 -200 -250

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Perpindahan (mm)

Gambar 4.21 Bauschinger Part Kajian HSD 1 4.2.2 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 2

Kajian Kurva HSD 2

Gaya (kN)

350 300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Perpindahan (mm)

Gambar 4.22 Kurva Hysteresis Kajian HSD 2

Universitas Sumatera Utara

400

Kajian HSD 2

300 200 Gaya (kN)

100 0

-100

Skeleton Part

-200 -300 -400

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Perpindahan (mm)

Gambar 4.23 Skeleton Part Kajian HSD 2

300

Kajian HSD 2

200

Gaya (kN)

100 0

-100

Bausc…

-200 -300

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Perpindahan (mm)

Gambar 4.24 Bauschinger Part Kajian HSD 2

Universitas Sumatera Utara

4.2.3 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 3

Kurva Kajian HSD 3

200 150 Gaya (kN)

100 50 0

-50 -100 -150 -200 -60

-40

-20

0

20

40

60

Perpindahan (mm)

Gambar 4.25 Kurva Hysteresis Kajian HSD 3

Kajian HSD 3

250 200 150 100 Gaya (kN)

-250

50 0

-50

Skeleton Part

-100 -150 -200 -250

-60

-40

-20

0

Perpindahan (mm)

20

40

60

Gambar 4.26 Skeleton Part Kajian HSD 3

Universitas Sumatera Utara

Kajian HSD 3

200 150 100 Gaya (kN)

50 0

-50

-100

Seri…

-150 -200 -250

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Perpindahan (mm)

Gambar 4.27 Bauschinger Part Kajian HSD 3 4.2.4 Hollow Steel Damper (HSD) Kajian 4

Kurva Kajian HSD 4

Gaya (kN)

300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Perpindahan (mm)

Gambar 4.28 Bauschinger Part Kajian HSD 4

Universitas Sumatera Utara

Kajian HSD 4

Gaya (kN)

300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300

Skeleto…

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Perpindahan (mm)

Gambar 4.29 Skeleton Part Kajian HSD 4

Kajian HSD 4

Gaya (kN)

300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300

Bauschi…

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

Perpindahan (mm)

Gambar 4.30 Bauschinger Part Kajian HSD 4

Universitas Sumatera Utara

Sehingga Hasil dari perhitungan luas skeleton part dan baussinger part terhadap ke empat kajian tersebut dapat kita lihat dalam tabel berikut. Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Luas Skeleton Part dan Bausschinger Part (satuan: kN,mm) Kajian

Kajian HSD 1

10,893.01

11,325.23

62,586.42

68,946.62

22,218.24

131,533.04

Kajian HSD 1

12,22493

11,747.09

98,692.59

112,565.23

23,972.02

211,257.82

Kajian HSD 1

6.389.43

9,749.97

31,743.42

36,950.13

16,139.40

68,693.55

Kajian HSD 1

12.960.84

12,491.02

96,267.62

117,999.81

25,451.86

214,267

4.3 Model Triliniar Metallic Damper Untuk menghindari kesulitan perencanaan dengan metode model nonlinier yang lebih kompleks dan memerlukan waktu yang lebih lama , maka digunakan pendekatan dengan memakai model pendekatan linier. Pendekatan linier dapat berupa pendekatan model bilinier dan model trilinier. Dalam hal ini penulis mengusulkan model pendekatan linier yang digunakan adalah pendekatan model trilinier. Dari pendekatan trilinier ini kita akan mendapatkan kekakuan damper yaitu kekakuan elastis

. Dimana perbandingan antara

terhadap

Universitas Sumatera Utara

adalah

serta perbandingan

terhadap

adalah

Berikut ini akan dilakukan pendekatan model trilinier terhadap masing – masing kajian (kajian HSD 1, Kajian HSD 2, Kajian HSD 3, Kajian HSD 4).

Gambar 4.31 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 1

400 300 200

HSD 2

50.24, 314.889

9.12, 242.87 3.4, 175.9

Gaya (kN)

100 0

0, 0

-100 -200 -300 -400 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

10

20

30

Perpindahan (mm)

40

50

60 Trilinear Model

Gambar 4.32 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 2

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.33 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 3

Gambar 4.34 Pendekatan Model Trilinier Kajian HSD 4

Universitas Sumatera Utara

Hasil dari pendekatan model trilier yang dikaji terhadap HSD dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 4.3 Hasil Pendekatan Model Trilinier. (Satuan: kN,mm) Nama Kajian ) Kajian HSD 1

2.5

114.408

45.763

5.419

1.387

0.118

0.030

Kajian HSD 1

3.2

165.98

51.86

12.98

1.75

0.250

0.033

Kajian HSD 1

3.4

139.048.

40.896

4.855

1.438

0.118

0.035

Kajian HSD 1

2.6

135.048

51.941

3.668

1.257

0.070

0.024

4.4

Kekakuan Efektif Untuk penggunaan praktis dalam penghitungan energi disipasi kadang-

kadang lebih disukai dengan menggunakan sistem ekuivalen viscous damping. System ini pada dasarnya adalah system derajat kebebasan tunggal dengan kekakuan ekuivalen

sebagai berikut : (4.1)

Dengan menggunakan sistem ekuivalen viscous damping terhadap hasil numerik maka kita akan

mendapatkan

parameter

yang akan menentukan

kekakuan efektif sebagaimana dibahas berikut ini :

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.35 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1

Gambar 4.36 Kekakuan Efektif Kajian HSD 2

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.37 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1

Gaya (kN)

49.97, 238.091

300 Kurva kajian HSD 238.7614 200

E s o

100 0 -100

-50

0

50

-200

-49.91, -245.853 -300

100

Perpindahan (mm)

-100

-245.853

Gambar 4.38 Kekakuan Efektif Kajian HSD 1

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.39 Hubungan Rasio Damping Terhadap Perpindahan

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.4 Hubungan Rasio Damping Terhadap Perpindahan (kN,mm) HSD 1

HSD 2

HSD 3

HSD 4

ED Eso eq y ED Eso eq 585.113 280.484 0.166 4.08 343.61 344.93 0.079

y 4.08

ED Eso eq 332.24 282.65 0.094

y 4.05

ED 671.6

2459.92 590.265 0.332 8.01 2570.3 923.23 0.221

8.22

2300.5 627.13 0.292

8.04

4806.19

996.3

eq 0.176

y 4.2

2924

638.2 0.364

8.27

12.3

4765.6 1031.7 0.367 12.21

5599

1090

0.408 12.59

7547.97 10321.7 13410.1 16658.5

1452.87 1900.58 2403.22 2939.19

16.5 9480.8 2100.8 0.359 16.52 7426.6 1442.8 0.409 16.49 8711 20.3 13214 2719.1 0.387 20.85 10138 1822.4 0.443 20.52 12178 24.3 17294 3367.7 0.408 25.18 12941 2248 0.458 25.09 17304 28.6 21416 3974.6 0.429 29.38 14263 2182.9 0.52 29.04 20981

1595 2115 2699 3264

0.434 0.458 0.51 0.511

0.384 12.2 5848.7 0.413 0.432 0.444 0.451

19993.8 3505.06 0.454

0.309

16.87 20.95 25.15 29.32

25541

4600.1 0.442 33.65

16939

2578.8 0.523 33.91 24689

3826

0.513 33.26

23571.9 4038.03 0.464 37.2

29772

5216.8 0.454 37.99

18327

2993.3 0.487 38.17 28418

4329

0.522 37.11

27238.6 4624.49 0.469 41.9

33755

5825.2 0.461 42.41

32163

4920

0.52

5094.8 0.475 45.7

37845

6447.3 0.467 47.04

35945

5446

0.525 45.62

38459

5949 0.514 49.72

30434.5

33

1506

Eso 303

41.46

Universitas Sumatera Utara

Dengan menggunakan system ekuivalen viscous damping damping terhadap keempat spesimen tersebut maka kita mendapatkan hasil sebagai berikut seperti terhadap pada table di bawah ini : Tabel 4.5 Kekakuan Efektif (satuan: kN, mm) Nama Spesimen HSD 1

220.11

212.71

46.46

46.09

4.676

HSD 2

274.12

261.18

47.04

45.10

5.809

HSD 3

185.31

176.54

33.91

32.69

5.433

HSD 4

238.09

245.85

49.97

49.91

4.845

4.5 Rasio Damping Rasio damping untuk system ekuivalen,

dapat diperoleh dengan

) dalam percobaan dengan viscous

menyamakan disipasi energy persiklus (

damping. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut: (4.2)

Dimana kekakuan efektif

adalah energi yang tersimpan dalam pegas elastis dengan dan perpindahan

.

Tabel 4.6 Ekivalen kumulatif Rasio Deformasi plastis (satuan :kN, mm)

Universitas Sumatera Utara

Nama Spesimen Kajian HSD 1

77.68

459.87

537.55

0.144

0.855

50.20

4.20

Kajian HSD 2

45.13

397.74

442.88

0.101

0.898

30.57

2.85

Kajian HSD 2

34.13

145.30

179.44

0.190

0.809

23.35

2.68

Kajian HSD 2

72.48

610.23

682.72

0.106

0.893

49.93

6.53

Tabel 4.7 Ekivalen kumulatif Rasio Deformasi plastis (satuan :kN, mm) Nama Spesimen Kajian HSD 1

2.5

114.408 45.763 220.52 209.56

41.94

37.71

2.593

0.469

Kajian HSD 2

3.2

165.98

274.12 261.18

47.04

45.1

6.669

0.467

Kajian HSD 3

3.4

139.048 40.896 185.31 176.54

33.91

32.69

7.189

0.523

Kajian HSD 4

2.6

135.048 51.941 238.09 245.85

49.97

49.91

1.653

0.525

51.86

Dari hasil perhitungan rasio damping dan dari grafik hubungan rasio damping terhadap perpindahan dapat kita amati bahwa rasio ekuivalen damping pada setiap

Universitas Sumatera Utara

siklus secara umum berbanding lurus dengan perpindahan. Dalam rentang perpindahan yang sangat besar, kajian dapat memberikan rasio redaman sampai 50 %, hal ini dapat dilihat pada kajian HSD 4 yang mencapai rasio damping sampai dengan 52,5 % dengan perpindahan sampai 45.62 mm dan secara umum perangkat redaman ini dapat memberikan rasio damping berkisar antara 30 % sampai 50 %.

Universitas Sumatera Utara

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil kajian damper bentuk X dengan menggunakan program abaqus dapat diambil kesimpulan : 1. Bahwa spesimen tersebut mampu mempertahankan kurva hysteresis yang stabil dan gemuk 2. Hasil kajian dan perhitungan terhadap ke empat damper menunjukkan bahwa penggunaan peredam leleh baja dapat mereduksi gaya gempa sebesar 30 s/d 50%. Hasil ini merupakan indikasi bahwa peredam leleh baja yang dikaji dapat memberikan redaman yang baik. 3. Bentuk geometri peredam leleh baja yang paling ideal adalah Kajian HSD 4, karena mempunyai energy disipasi terbesar ( 4. Mempunyai rasio damping dengan 52.5 % 5. Kurva hysteresis yang stabil dan gemuk dan tidak mengalami degradasi

Universitas Sumatera Utara

5.2 Saran Untuk penelitian selanjutnya yang perlu diperhatikan adalah penyambungan peredam leleh dengan kedua ujungnya harus disambung secara kaku sehingga akibat gaya geser akan melentur dengan kurvatur ganda dengan bidang momen berbentuk linier dengan maksimum pada kedua ujungya dan bernilai nol ditengahnya. Dalam kajian menggunakan Abaqus masih terdapat banyak kesalahan dalam input data sehingga memberikan hasil yang kurang baik. Untuk kemajuan dan perkembangan steel damper sebagai alat untuk mereduksi gaya gempa dapat dilakukan penelitian lanjutan terhadap steel damper dengan pelat bentuk X dengan menggunakan program yang lain (misalnya SAP 2000, ANSYS dll). Penelitian lanjutan lainnya juga dapat dilakukan studi parameter terhadap pelat baja bentuk X dengan menggunakan variasi perbandingan antara lebar

dan

, sehingga untuk selanjutnya penelitian ini dapat berkembang menjadi alat disipasi energy gempa yang mendekati kesempurnaan.

Universitas Sumatera Utara