Senin, 15 Agustus 2011

Artikel Terkait * Beban Gempa (Earthquake Load) pada Struktur Teknik Sipil (1) * Beban Gempa (Earthquake Load) pada Struktur Teknik Sipil (2) * Beban Gempa (Earthquake Load) pada Struktur Teknik Sipil (3) * Beban Gempa (Earthquake Load) pada Struktur Teknik Sipil (4) * Fenomena Gempa * Gempa Bumi * Bencana yang Ditimbulkan Gempa (1) * Bencana-Bencana yang Ditimbulkan Gempa (2-Habis) * Cara Mempelajari Gempa * Parameter-Parameter Gempa * Menentukan Letak Episentrum dan Magnitude Gempa * Patahan Akibat Gempa Beban Gempa (Earthquake Load) pada Struktur Teknik Sipil (5-Habis)

Resonansi yang terjadi pada bangunan yang bergetar merupakan masalah di dalam desain, karena dapat menyebabkan kerusakan atau keruntuhan dari struktur bangunan. Untuk mempelajari fenomena resonansi, akan ditinjau suatu benda yang digantung dengan pegas (sistem benda-pegas)dan diberi gangguan pada tumpuannya, seperti terlihat pada Gambar 8. Jika benda tersebut ditarik sehingga terjadi simpangan kemudian dilepaskan, maka akan terjadi getaran bebas pada benda tersebut. Waktu getar alami dari getaran ini dapat dihitung dari rumus umum T=2π/√(W/gk), dimana W adalah berat benda, g adalah percepatan gravitasi, dan k adalah konstanta pegas yang merupakan karakterisitik deformasi dari pegas.
Jika tumpuan dari benda tersebut digerakkan ke atas dan ke bawah, maka akan tetjadi salah satu dari fenomena berikut ini. Apabila gerakan osilasi yang diberikan sangat lambat (yaitu waktu getarnya panjang), benda tersebut akan bertanslasi mengikuti gerakan tumpuannya. Sebaliknya, apabila gerakan osilasi yang diberikan sangat cepat, maka benda tersebut akan relatif diam, karena adanya gaya inersia sebagai akibat adanya gerakan cepat dari tumpuan.
Suatu keadaan kritis dapat terjadi jika waktu getar osilasi yang diberikan, sama besar dengan waktu getar sistem benda-pegas. Dalam hal ini osilasi yang diberikan akan menyebabkan benda mulai bergetar ke atas dan ke bawah. Jika osilasi ini terus terjadi, amplitudo gerak getaran akan terus-menerus bertambah. Dengan demikian, perpanjangan dan perpendekkan yang relatif datar ini dapat sangat jauh lebih besar daripada osilasi semula yang diberikan. Sebagai akibatnya, osilasi yang terjadi akan menjadi sangat besar.
Fenomena resonansi pada sistem massa-pegas
Pegas_1(a) Jika mula-mula pada sistem diberi peralihan kemudian dilepaskan, maka massa akan bergetar bebas dengan frekuensi tertentu.
Pegas_2(b) Jika sistem diberi gerakan osilasi dengan frekuensi jauh lebih kecil daripada frekuensi alaminya, massa akan bertranslasi ke atas dan ke bawah mengikuti gerakan tumpuan (tanpa ada perpanjangan atau perpendekan pegas).
Pegas_3(c) Jika sistem diberi gerakan osilasi dengan frekuensi jauh lebih besar daripada frekuensi alami sistem, aksi inersia mempunyai kecenderungan mempertahankan keadaan semula sehingga massa dapat dikatakan tetap diam. Terjadi deformasi pegas yang cukup besar dibandingkan dengan amplitudo osilasi yang diberikan.
Pegas_4(d) Jika frekuensi osilasi yang diberikan sama dengan frekuensi alami sistem, timbul kondisi resonansi, dimana amplitudo getaran massa akan melampaui amplitudo osilasi yang diberikan. Dengan demikian akan ada gaya yang sangat besar pada pegas.
Struktur bangunan nyata dapat mempunyai perilaku seperti pada sistem-pegas yang telah dibahas di atas. Apabila frekuensi alami dari gerakan yang diberikan sama dengan frekuensi alami getaran sistem struktur itu sendiri, maka fenomena resonansi akan terjadi. Pengaruh dari resonansi dapat sangat besar seperti yang terjadi pada kehancuran Tacoma Narrows Bridge di  uashington pada tahun 1940. Angin menyebabkan terjadinya gerakan berputar pada struktur jembatan. Struktur jembatan kemudian mulai berosilasi dengan amplitudo yang membesar, sehingga menyebakan pelat lantai jembatan tersebut miring pada posisi 45° dari horisontal, dan akhirnya strukturnya runtuh.
Jika tidak diperhitungkan dengan baik, struktur bangunan gedung dapat juga mengalami resonansi akibat pengaruh getaran gempa. Resonansi pada bangunan gedung akan mengakibatkan deformasi yang berlebihan, serta meningkatnya tegangan pada elemen-elemen struktur. Oleh karena itu aksi dinamis akibat gempa perlu diperhatikan, karena berpotensi menyebabkan terjadinya keruntuhan yang tak diinginkan.
Analisis dinamis suatu struktur bangunan gedung bertingkat cukup rumit karena banyaknya ragam getaran yang mungkin terjadi pada bangunan. Bangunan gedung bertingkat banyak dapat bergetar dengan berbagai ragam getaran yang dapat menyebabkan lantai pada berbagai tingkat bangunan mempunyai percepatan dalam arah-arah yang berbeda pada saat yang sama. Sekalipun demikian, prediksi analitis mungkin saja dilakukan dengan memodelkan struktur bangunan gedung bertingkat sebagai sistem kompleks yang terdiri atas massa-massa terpusat (yang menunjukkan berat dari setiap lantai gedung), sistem pegas (menunjukkan kekakuan kolom-kolom struktur), dan sistem peredam (menunjukkan mekanisme penyerapan energi yang ada pada gedung).

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar