Kemajuan Teknik Desain Tahan Gempa

Pendekatan konvensional untuk merancang bangunan tahan gempa tergantung pada pemberian bangunan dengan kapasitas deformasi kekuatan, kekakuan dan inelastik yang cukup besar untuk menahan tingkat tertentu gaya gempa yang dihasilkan. Hal ini umumnya dicapai melalui seleksi dari konfigurasi struktur yang tepat dan hati-hati rincian dari anggota struktural, seperti balok dan kolom, dan hubungan antara mereka. Sebaliknya, kita dapat mengatakan bahwa pendekatan dasar yang mendasari teknik yang lebih maju untuk tahan gempa tidak untuk memperkuat gedung, tetapi untuk mengurangi gaya gempa yang dihasilkan bertindak atasnya. Di antara teknik-teknik canggih yang paling penting dari desain tahan gempa dan konstruksi isolasi dasar dan perangkat energi disipasi.

Base Isolasi Hal ini paling mudah untuk melihat prinsip ini di tempat kerja dengan mengacu langsung kepada yang paling banyak digunakan teknik-teknik canggih, yang dikenal sebagai dasar isolasi.Struktur dasar terisolasi didukung oleh serangkaian bantalan bantalan yang ditempatkan di antara bangunan dan pondasi bangunan (lihat Gambar 1) Berbagai jenis bantalan bantalan dasar isolasi kini telah dikembangkan. Sebagai contoh kita, kita akan membicarakan bantalan timbal-karet. Ini merupakan jenis yang sering digunakan bantalan isolasi dasar.(Lihat Gambar 2) A bearing timbal-karet terbuat dari lapisan karet terjepit bersama-sama dengan lapisan baja. Di tengah bantalan adalah memimpin "plug." Solid Di atas dan bawah, bantalan dipasang dengan pelat baja yang digunakan untuk melampirkan bantalan untuk bangunan dan pondasi. bantalan ini sangat kaku dan kuat dalam arah vertikal, tetapi fleksibel dalam arah horisontal.

Gaya Utama Gempa Untuk mendapatkan ide dasar karya isolasi bagaimana dasar, pertama meneliti Gambar 3. Ini menunjukkan sebuah gempa yang bekerja pada kedua sebuah bangunan dasar dan terisolasi, konvensional fixed-base, bangunan. Sebagai hasil dari gempa bumi, tanah di bawah setiap bangunan mulai bergerak. Pada Gambar 3, terlihat bergerak ke kiri. Setiap gedung merespon dengan gerakan yang cenderung ke arah kanan. Kita mengatakan bahwa bangunan itu mengalami perpindahan ke arah kanan.perpindahan Bangunan dalam arah yang berlawanan gerakan tanah sebenarnya disebabkan inersia. Gaya-gaya inersia yang bekerja pada sebuah bangunan yang paling penting dari semua yang dihasilkan selama gempa bumi.

Hal ini penting untuk mengetahui bahwa gaya inersia yang mengalami bangunan sebanding dengan percepatan gedung selama gerakan tanah. Hal ini juga penting untuk menyadari bahwa bangunan tidak benar-benar pergeseran hanya satu arah.

Karena sifat kompleks gerakan gempa tanah, bangunan sebenarnya cenderung bergetar bolak-balik dalam berbagai arah.Jadi, Gambar 3 adalah benar-benar merupakan semacam "snapshot" bangunan hanya pada satu titik tertentu yang tanggap gempa bumi tersebut.

Selain menggusur ke kanan, bangunan un-terisolasi juga ditampilkan akan mengganti yang bentuk-dari persegi panjang ke genjang. Kita mengatakan bahwa bangunan itu adalah deformasi. Penyebab utama kerusakan gempa untuk bangunan adalah deformasi yang bangunan mengalami sebagai akibat dari gaya inersia yang bekerja atasnya.

Berbagai jenis kerusakan yang bangunan dapat menderita cukup bervariasi dan tergantung pada sejumlah besar faktor rumit. BTapi untuk mengambil satu contoh sederhana, orang dapat dengan mudah membayangkan apa yang terjadi pada dua potong kayu bergabung di sudut kanan oleh beberapa paku, ketika bangunan yang sangat berat mengandung mereka tiba-tiba mulai bergerak sangat cepat - paku tarik keluar dan koneksi gagal .

Reaksi Bangunan dengan Base Terisolasi Sebaliknya, meskipun juga merupakan menggusur, bangunan dasar-terisolasi mempertahankan aslinya, bentuk persegi panjang. Ini adalah timbal-karet bantalan mendukung bangunan yang cacat. Bangunan basis-terisolasi sendiri terlepas dari deformasi dan kerusakan-yang menyiratkan bahwa gaya inersia yang bekerja pada bangunan dasar yang terisolasi telah dikurangi.

Percobaan dan pengamatan bangunan dasar-terisolasi di gempa bumi telah terbukti mengurangi percepatan pembangunan untuk sesedikit 1 / 4 percepatan bangunan tetap-dasar sebanding, yang mengalami setiap bangunan sebagai persentase dari gravitasi.Seperti yang kita mencatat kenaikan di atas, inersia kekuatan, dan mengurangi, proporsional sebagai percepatan kenaikan atau penurunan. Akselerasi menurun karena sistem isolasi dasar memperpanjang periode bangunan getaran, waktu yang diperlukan untuk membangun rock bolak-balik dan kemudian kembali lagi.Dan pada umumnya, struktur dengan periode lama getaran cenderung mengurangi percepatan, sementara mereka dengan periode lebih pendek cenderung untuk menambah atau memperkuat percepatan.

Akhirnya, karena mereka sangat elastis, bantalan karet isolasi tersebut tidak mengalami kerusakan apapun. Tapi bagaimana dengan yang plug memimpin di tengah-tengah bantalan contoh kita? Ini mengalami deformasi yang sama seperti karet. Namun, juga menghasilkan panas seperti halnya begitu.

Dengan kata lain, steker memimpin mengurangi, atau menghilang, energi gerak-yaitu, energi kinetik-dengan mengubah energi yang menjadi panas. Dan dengan mengurangi energi yang memasuki gedung, hal ini membantu untuk memperlambat dan akhirnya berhenti getaran bangunan cepat daripada yang akan menjadi kasus-dengan kata lain, meredam getaran gedung. (Damping adalah properti fundamental dari semua badan bergetar yang cenderung untuk menyerap energi tubuh gerak, dan dengan demikian mengurangi amplitudo getaran sampai gerak tubuh akhirnya berhenti.) Spherical Sliding Isolasi Systems Seperti yang kita katakan sebelumnya, timbal-karet bantalan hanya salah satu dari sejumlah jenis bantalan isolasi dasar yang kini telah dikembangkan. Spherical Sliding Isolasi Sistem adalah jenis lain dari isolasi dasar. Bangunan ini didukung oleh bantalan bantalan yang memiliki permukaan melengkung dan gesekan rendah.

Selama gempa, bangunan ini bebas untuk slide pada bantalan. Karena bantalan memiliki permukaan melengkung, bangunan slide secara horisontal dan vertikal (Lihat Gambar 4.) Gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan bangunan ke atas batas kekuatan horizontal atau lateral yang lain akan menyebabkan deformasi bangunan. Selain itu, dengan menyesuaikan radius permukaan bantalan itu melengkung, properti ini dapat digunakan untuk merancang bantalan yang juga memperpanjang periode bangunan getaran.

Energi Pembuangan Perangkat Yang kedua dari teknik baru utama untuk meningkatkan bangunan tahan gempa juga bergantung pada disipasi redaman dan energi, tetapi sangat memperluas disipasi redaman dan energi disediakan oleh bantalan timbal-karet. Seperti yang kita katakan, sejumlah energi getaran akan dipindahkan ke bangunan dengan gerakan gempa tanah.Bangunan sendiri juga memiliki kemampuan melekat untuk mengusir, atau lembab, energi ini. Namun, kapasitas bangunan untuk menghilangkan energi sebelum mereka mulai mengalami deformasi dan kerusakan cukup terbatas. Bangunan ini akan menghilangkan energi baik dengan melakukan gerakan skala besar atau mempertahankan strain internal meningkat pada unsur-unsur seperti kolom bangunan dan balok. Kedua akhirnya menghasilkan berbagai tingkat kerusakan. Jadi, dengan melengkapi gedung dengan perangkat tambahan yang memiliki kapasitas peredaman tinggi, kita dapat sangat mengurangi energi seismik memasuki gedung, dan dengan demikian mengurangi kerusakan bangunan.

Dengan demikian, berbagai perangkat disipasi energi telah dikembangkan dan sekarang sedang dipasang di bangunan nyata. perangkat disipasi energi juga sering disebut perangkat redaman. Jumlah besar perangkat redaman yang telah dikembangkan dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori besar: 1. Friction Dampers – Gesekan Dampers - ini memanfaatkan gaya gesek untuk mengusir energi 2. Metallic Dampers– Logam Dampers- memanfaatkan deformasi unsur logam di dalam damper 3.Viscoelastic Dampers– Viscoelastis Dampers- memanfaatkan geser dikendalikan padatan 4. Viscous Dampers– Kental Dampers- memanfaatkan gerakan paksa (orificing) cairan dalam damper

Cairan kental Dampers Sekali lagi, untuk mencoba untuk menggambarkan beberapa prinsip umum perangkat redaman, kita akan melihat lebih dekat pada satu jenis perangkat redaman tertentu, Fluida viskos Damper, yang merupakan salah satu berbagai viscous damper yang telah secara luas digunakan dan telah terbukti sangat efektif dalam berbagai macam aplikasi.

perangkat Damping biasanya diinstal sebagai bagian dari sistem bracing.Gambar 5 memperlihatkan salah satu jenis peredam-brace pengaturan, dengan salah satu ujungnya melekat pada kolom dan salah satu ujungnya menempel pada balok lantai. . Terutama, pengaturan ini menyediakan kolom dengan dukungan tambahan.

Kebanyakan gempa gerakan tanah berada dalam arah horisontal, maka, itu adalah kolom suatu bangunan yang biasanya mengalami perpindahan yang paling relatif terhadap gerakan tanah. Gambar 5 juga menunjukkan perangkat redaman diinstal sebagai bagian dari sistem bracing dan memberikan beberapa gagasan tentang aksinya.

www.civilengineeringnews.net