Intrinsic Damping pada Bangunan Tinggi

Posted on Updated on

Asumsi umum yang digunakan pada praktek design bangunan adalah intrinsic damping 5 %, ini berlaku baik untuk bangunan baja maupun beton. Untuk kasus gempa, nilai ini di-input otomatis dari respon spektra design, sehingga tidak diperlukan input tambahan pada model jika meng-analisanya dengan metode respon spektrum atau statik equivalen.

Beberapa publikasi akhir – akhir ini menunjukkan bahwa untuk bangunan tinggi, ada tren penurunan besarnya nilai intrinsic damping terhadap ketinggian struktur. Hal ini dikarenakan yaitu :

  1. Elemen nonstructural yang memberikan kontribusi damping ke struktur pengaruhnya semakin rendah karena kekakuan kolom dan balok yang semakin tinggi dibandingkan kekakuan elemen nonstruktural tersebut. Selain itu ada kecenderungan untuk membuat sambungan untuk komponen nonstructural yang cukup meng-isolasi dari komponen struktur.
  1. Pengaruh damping dari dynamics soil-structure interaction semakin rendah untuk bangunan yang lebih flexible (periode panjang)

Hasil dari pengukuran damping untuk low amplitude motions ditunjukkan oleh beberapa grafik tersebut :

(klik untuk memperbesar)

Instrinsic Damping ARUP(R. Smith et al 2010)

Instrinsic Damping Satake

Instrinsic Damping Copra(Goel and Chopra – 1997)

Instrinsic Damping Miranda(Eduardo Miranda – 2014)

Terlihat dari grafik – grafik tersebut bahwa untuk bangunan yang cukup tinggi(h > 150 m) maka damping ada di antara 1 % sampai 2 %, bahkan untuk bangunan yang sangat tinggi (h > 300 m) nilai damping bisa dibawah 1 %.

Perlu dicatat bahwa nilai dari grafik – grafik tersebut umumnya diambil dari percobaan low amplitude motions yaitu melalui gerakan angin kondisi service, dari gerakan mesin shaker, atau gerakan manusia. Ada kecendrungan bahwa nilai damping meningkat pada amplitude dan pada kasus tertentu dapat mencapai peak sebelum kembali menurun.

Amplitude to Damping - Tamura

Amplitude to Damping - FangNilai – nilai ini memang tidak men-justifikasi bahwa asumsi 5 % intrinsic damping pada bangunan tinggi dalam perencanaan gempa adalah salah atau benar, karena masih sulitnya untuk mencari nilai intrinsic damping tersebut pada amplitude yang sesuai dan memisahkannya dengan histeretic damping akibat nonlinearitas struktur. Masih diperlukan pengukuran dengan teknologi yang lebih lanjut.

Namun, perlu dicatat nilai damping ini cukup akurat untuk menggambarkan kondisi bangunan saat beban service level. Jika asumsi penggunaan damping yang seharusnya 1 % malah digunakan 5 %, maka konsekuensinya adalah pergerakan motions yang besar pada lantai dan mengganggu kenyamanan. Selain itu overtuning momen untuk beban angin juga bisa underestimate.

Overtuning vs Damping(R. Smith et al 2010)

Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan asumsi lower bound nilai damping, namun ini bukan cara yang ekonomis, cara lainnya yang lebih baik adalah menggunakan tambahan damping dari damper device sebagaimana yang dijelaskan pada tabel berikut :

(Klik untuk memperbesar)

Damping Skenario(R. Smith et al 2010)

Tambahan damper device tidak saja bisa mengurangi error dalam estimasi damping pada bangunan, namun juga pada kasus – kasus tertentu dapat menghemat struktur material pada bangunan.

Referensi :

Smith, R. Morello, O. Wallingford, M. ‘Intrinsic and supplementary damping in tall buildings’ Proceedings of the ICE – Structures and Buildings, Vol. 163, (2), April, pp. 111-118, 2010

Satake, N., Suda, K, Arakawa, T., Sasaki, A., and Tamura, Y., 2003, “Damping evaluation using full-scale data of buildings in Japan,” Journal of Structural Engineering,American Society of Civil Engineers, Vol. 129, No. 4, pp. 470-477.

Goel, R.K., and Chopra, A.K., 1997, Vibration Properties of Buildings Determined from Recorded Earthquake Motions, UCB/EERC Report 97/14, University of California, Berkeley, California.

Miranda, Eduardo. “Damping Ratios in Buildings Obtained from Instrumented Buildings in California”. SEA California. 2014 (Slides Presentation)

PEER/ATC 72-1. “Modeling and acceptance criteria for seismic design and analysis of tall buildings”. California. 2010

Download artikel versi PDF :

https://www.academia.edu/12610424/Intrinsic_Damping_pada_Bangunan_Tinggi

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s