BAB IV STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN - ?· Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-1 BAB IV STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN Adapun hal-hal yang dibahas ... Prosedur metode FRF telah dibahas pada bab II

  • Published on
    01-Feb-2018

  • View
    228

  • Download
    10

Embed Size (px)

Transcript

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-1

    BAB IV

    STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN

    Adapun hal-hal yang dibahas pada bab ini meliputi hasil analisis lokalisasi kerusakan

    terhadap objek studi sistem struktur yang telah ditentukan sebelumnya dan

    mempelajari sensitivitas dari metode yang digunakan sebagaimana yang diuraikan

    pada bab sebelumnya. Selain itu, pembahasan juga akan membandingkan keefektifan

    metode yang digunakan dalam mengidentifikasi kerusakan.

    4.1. Analisis Getaran Bebas Model Struktur (Frekuensi dan Ragam Getar)

    Analisis getaran bebas adalah proses awal dari penggunaan metode respon

    frekuensi dalam mengidentifikasi kerusakan. Oleh karena parameter dinamik

    yang diperoleh pada tahap ini (frekuensi dan ragam getar) akan digunakan

    dalam perhitungan FRF dari suatu DOF (degree of freedom) sebuah elemen

    sebagai akumulasi pengaruh dari respon DOF yang lainnya.

    Hasil yang diperoleh ditampilkan secara grafis oleh program untuk masing-

    masing sistem struktur. Pada gambar 4.1, untuk portal sederhana 2D, skenario

    kerusakan yang digunakan adalah berupa reduksi kekakuan sebesar 50%,

    kerusakan simetris pada elemen kolom yaitu pada elemen ke-4 (empat) di

    masing-masing kolom. Sedangkan pada gambar 4.2, skenario kerusakan yang

    digunakan adalah sama untuk taraf kerusakan dan kerusakan hanya terjadi pada

    kolom kiri bawah saja, yaitu pada elemen ke-4 (empat). Berikut contoh

    tampilan awal program dari analisis getaran bebas sistem struktur:

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-2

    Gambar 4.1. Analisis Getaran Bebas (Mode 1) Portal Sederhana 2D

    Gambar 4.2. Analisis Getaran Bebas (Mode 2) Portal Sederhana 2D

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-3

    Gambar 4.3. Analisis Getaran Bebas (Mode 3) Portal Sederhana 2D

    Gambar 4.4. Analisis Getaran Bebas (Mode 1) Portal 2D

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-4

    Gambar 4.5. Analisis Getaran Bebas (Mode 2) Portal 2D

    Gambar 4.6. Analisis Getaran Bebas (Mode 3) Portal 2D

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-5

    Berdasarkan gambar 4.1, tidak terdapat perbedaan frekuensi mode 1 antara

    struktur yang rusak dan tidak rusak. Untuk gambar 4.2, terdapat perbedaan

    dalam hasil parameter dinamik khususnya frekuensi mode 2 (0.01%) yang

    diperoleh untuk sistem struktur portal 2D sederhana antara struktur yang rusak

    dengan yang tidak rusak. Sedangkan untuk gambar 4.3, tidak terdapat

    perbedaan frekuensi untuk mode 3. Jika analisis hanya dilakukan sampai pada

    mode pertama, maka tidak akan dapat diidentifikasi bahwa kerusakan terjadi

    pada sistem struktur.

    Untuk gambar 4,4, 4.5 dan 4.6, terdapat perbedaan frekuensi mode 1 sebesar

    0.0075%, frekuensi mode 2 sebesar 0.0024% dan frekuensi mode 3 sebesar

    0.001%. Berbeda dengan portal 2D sederhana, sistem struktur ini langsung

    memberikan perbedaan pada mode yang pertama, dan makin mengecil untuk

    mode yang lebih tinggi. Inilah yang menjadi keterbatasan metode analisis

    frekuensi dalam mengidentifikasi kerusakan struktur. Untuk struktur dengan

    kerusakan yang cukup besar (seperti pada struktur portal 2D), bisa diketahui

    (hanya berdasarkan analisis frekuensi ragam getar) bahwa struktur tersebut

    telah terjadi kerusakan. Sedangkan untuk struktur dengan kerusakan yang tidak

    signifikan, analisis frekuensi ragam getar tidak bisa menunjukkan kerusakan

    pada sistem struktur.

    Selain itu, jika hanya berdasarkan gambar ragam getar yang terjadi, akan sangat

    sulit ditentukan apakah telah terjadi kerusakan atau tidak. Sebagaimana yang

    ditunjukkan pada gambar 4.1-4.6, kecenderungan ragam getar yang terjadi

    antara struktur yang rusak dan tidak rusak, tidak memiliki perbedaan. Yang

    berbeda hanyalah nilai dari ragam getarnya. Oleh karena itu, dalam

    perkembangannya, telah dikembangkan metode analisis ragam getar untuk

    mengidentifikasi, apakah terjadi kerusakan pada struktur atau tidak. Akan

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-6

    tetapi, metode tradisional ini terkadang tidak cukup baik mengidentifikasi

    lokasi kerusakan berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu.

    4.2. Metode Perbedaan Curvature FRF

    4.2.1. Portal Sederhana 2D

    Prosedur metode FRF telah dibahas pada bab II. Untuk keperluan

    perhitungan, digunakan data mode shapes dan frekuensi dari hasil analisis

    getaran bebas. Jumlah mode shapes yang digunakan adalah seluruh data

    mode shapes hasil analisis getaran bebas. Sehingga diharapkan respon

    frekuensi yang terjadi antar DOF yang satu dengan yang lain secara

    keseluruhan akibat adanya eksitasi di suatu node dapat terwakili dengan

    baik. Frekuensi gaya eksitasi akan divariasikan untuk menguji sensitivitas

    frekuensi. Posisi pemberian gaya eksitasi adalah di node 3 pada kolom

    sebelah kiri.

    Berikut disajikan hasil analisis program (tampilan grafik dengan skala yang

    sama) untuk portal sederhana 2D untuk beberapa kasus kerusakan dengan

    variasi lokasi kerusakan, level kerusakan dan frekuensi eksitasi tetap

    sebagaimana yang telah disebutkan pada bab III beserta uji sensitivitasnya.

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-7

    Gambar 4.7. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen ke-5 di tiap-tiap kolom (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

    Gambar 4.8. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen

    ke-4 di tiap-tiap kolom (reduksi momen inersia 50%; frekuensi

    eksitasi 10 rad/sec)

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-8

    Gambar 4.9. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen ke-5 di kolom sebelah kiri (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

    Gambar 4.10. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen ke-4 di balok (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-9

    Gambar 4.11. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen ke-5 di balok (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

    Gambar 4.12. Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen ke-4 di balok dan kolom (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-10

    Berdasarkan beberapa grafik diatas, dapat disimpulkan bahwa pada portal

    sederhana 2D, metode perbedaan curvature FRF dapat dengan baik

    mengidentifikasi lokasi kerusakan untuk seluruh skenario kerusakan.

    Artinya, metode ini tidak sensitif terhadap perubahan lokasi. Akan tetapi,

    untuk semua skenario kerusakan yang telah ditampilkan, senantiasa terjadi

    loncatan nilai perbedaan curvature FRF di ujung kolom pada elemen kolom

    yang diskenariokan rusak. Padahal, elemen diujung kolom tersebut tidak

    diskenariokan rusak sama sekali. Hal ini dikarenakan perbedaan magnitude

    antara respon frekuensi di elemen ujung kolom dan balok. Perbedaan

    magnitude tersebut mengakibatkan perbedaan curvature untuk titik peralihan

    kolom ke balok menjadi cukup signifikan.

    Berdasarkan hasil analisis dengan skenario kerusakan yang tidak berada pada

    ujung-ujung kolom dan balok diatas yang memerlukan kecermatan analisis

    untuk daerah peralihan kolom ke balok, dan oleh karena kerusakan akibat

    bencana gempa biasanya menyebabkan kerusakan di daerah sekitar joint

    kolom-balok, yang ditandai dengan terbentuknya sendi-sendi plastis di lokasi

    tersebut, maka akan dilakukan pula analisis lokalisasi kerusakan di daerah

    sekitar joint. Berikut hasil analisis tersebut masing-masing untuk kerusakan

    tunggal di ujung salah satu balok ataupun kerusakan ganda di kedua ujung

    balok dengan taraf kerusakan berupa reduksi kekakuan 50%.

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan IV-11

    Gambar 4.13 Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen pertama di balok sebelah kiri (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

    Gambar 4.14 Analisis Perbedaan Curvature FRF: Lokasi kerusakan pada elemen pertama di balok sebelah kiri dan kanan (reduksi momen inersia 50%; frekuensi eksitasi 10 rad/sec)

  • Masykur Kimsan 250 07 001

    Bab IV Studi Kasus dan Pembahasan