FRICTION PENDULUM SYSTEM (FPS) FOR ACHIEVING SEISMIC ISOLATION. (Gunadarma University Review)

Assalamualaikum.wr.wb. Helloooo readers!

           Btw, udah keren belum judulnya? Hehe.  Blog kali ini akan membahas bagaimana peredam gempa bekerja pada bangunan pencakar langit, apasih Friction Pendulum System (FPS)? Bekaitan dengan Friction Pendulum Bearing (FPB)? Emang itu jenis alat peredam gempa juga? Mari kita bahas FPS lebih mendetail.

Pasti udah ada yang tau mengenai base isolation atau sering dikenal dengan isolasi dasar pada struktur. Yup, base isolation systems terbagi dalam 2 kategori yaitu, Elastomeric Bearing dan Sliding System. Elastomeric Bearing mempunyai beberapa jenis yaitu, Natural rubber bearing, Low damping rubber bearings, Lead plug bearings dan High damping rubber bearing. Sedangkan yang akan dibahas Friction Pendulum System. Ya, itu salah satu jenis dari Sliding System.

History of base isolation.

Harus dibaca, ini seru loh kaya baca novel.:)

“Perangkat isolasi basis pertama telah dipasang di Hotel Imperial Tokoyo pada awal 1900-an dan bahan pertama yang digunakan adalah Lead Rubber Bearing (LBR), yang memberikan fleksibilitas tinggi dan redaman. Setelah 80 tahun, Karet Peredam Tinggi telah diluncurkan dan digunakan dalam struktur di AS. Satu-satunya kelemahan adalah bahwa perangkat ini tidak memiliki mekanisme pemulihan dan dislokasi setelah gerakan tanah. Sejak tahun 1840 karet alam telah digunakan untuk isolasi dasar. Bahan yang telah dikembangkan adalah karet sintetis atau polytetra fluoroethylene (PTFE) selama lebih dari 50 tahun. Setelah beberapa waktu teknologi Lead Rubber Bearing (LBR) telah diluncurkan dan digunakan terutama di jembatan, memberikan peningkatan 7% dalam kekakuan setelah 37 tahun sejak pemasangan, dengan pembatasan oksidasi menjadi 10 mm hingga 20 mm. Pada tahun 1891 seseorang Jepang memperkenalkan metode untuk isolasi seismik dengan mengusulkan struktur dasar yang terisolasi dengan batang kayu yang ditempatkan pada beberapa lapisan dalam arah memanjang dan melintang. Pada tahun 1906, Jacob Bechtold, seorang Insinyur Jerman menerapkan paten di mana ia memperkenalkan struktur pada pelat yang kaku yang didukung pada mekanisme bola dari bahan keras. Sistem isolasi karet pertama dipasang di sebuah sekolah dasar di Skopje, Yugoslavia pada tahun 1969, The Pestalozzi School yang merupakan bangunan beton tiga lantai yang dirancang dan dibangun oleh para insinyur Swiss. Berbeda dengan teknologi bantalan karet yang banyak dikenal di komunitas teknik, bantalan ini tidak diperkuat sehingga berat bangunan menyebabkannya menonjol ke samping. Ada telah digunakan blok kaca khusus bertindak sebagai fusi seismik dimaksudkan untuk istirahat ketika beban goncangan tanah melebihi ambang batas tertentu. Teknologi bantalan ini digantikan oleh balok karet penguat dengan pelat baja.”

Oke lanjut mengenai friction pendulum system.

 Friction Pendulum System (FPS) or known Friction Pendulum Bearing (FPB) is a sliding isolation system where in weight of the structure is supported on spherical sliding surface that slide relative to each other when the ground motion exceeds a threshold level.

Which is, cara kerja FPS mengikuti prinsip pendulum sederhana, pada saat terjadi gempa slider bergerak sesuai dengan permukaan lengkung yang dimiliki oleh FPS sehingga menaikkan perioda natural struktur. FPS juga memberikan tambahan redaman pada struktur melalui friksi yang terdapat pada permukaannya sehingga mampu mendisipasikan energi dari eksitasi gempa yang terjadi. Kedua hal tersebut menyebabkan respon struktur yang terjadi dapat direduksi karena gaya gempa yang masuk ke struktur dibatasi dengan adanya FPS ini. Sampai saat ini ada tiga jenis FPS yang sudah dikenal, yaitu single FPS (SFP), double FPS (DFP), dan triple FPS (TFP).   

Sistem isolasi pendulum gesekan geser adalah salah satu jenis sistem isolasi fleksibel yang cocok untuk kecil struktur skala besar, dalam beberapa tahun terakhir Friction Pendulum System (FPS) telah menjadi perangkat yang diterima secara luas untuk isolasi seismik struktur. Konsepnya adalah mengisolasi struktur dari tanah yang goyang. FPS terdiri dari permukaan baja stainless bulat dan slider, ditutupi oleh bahan komposit berbasis teflon, selama gerakan tanah yang parah, slider bergerak pada permukaan bola mengangkat struktur dan membuang energi dengan gesekan antara permukaan bola maupun si slidernya.

Gambar FPS Friction Pendulum System

Solusi lain untuk menahan goyangan gempa, terutama bagi gedung pencakar langit,adalah dengan menggunakan kabel baja yang mendukung massa serta cairan peredam di antara massa dan bangunan. Saat gempa terjadi, pendulum akan bergerak ke arah yang berlawanan dan menghamburkan getaran gempa. Teknologi FPS Friction Pendulum System ini didesain untuk melawan resonansi dan meminimalkan respons dinamis dari struktur bangunan.

Cross section view friction pendulum system

Bantalan disegel dan dipasang dengan permukaan geser geser ke bawah sehingga kontaminasi antarmuka geser dihindari. Bantalan FPS bertindak sebagai sekering yang diaktifkan hanya ketika gaya geser mengatasi gaya gesekan statis. Selama gerakan, slider yang diartikulasikan bergerak di sepanjang permukaan bola cekung, membungkus massa yang didukung untuk naik dengan gerakan yang sama dengan pendulum sederhana. Pada dasarnya, geometri dan gravitasi mencapai hasil isolasi seismik yang diinginkan. Selama kenaikan sepanjang permukaan bola, bantalan mengembangkan gaya penahan lateral yang sama dengan kombinasi gaya gesekan yang dimobilisasi dan gaya pemulih yang disebabkan oleh gravitasi.

Yuk, kita keliling dunia ngeliat bangunan mana ajasih yang menggunakan teknologi FPS friction pendulum system:)

Balai Kota Los Angeles. Memiliki lantai 28 bangunan rangka baja dengan total luas lantai mendekati 83.000 m². Struktur yang dulu didukung oleh bracing baja, dinding beton bertulang dan perimeter pengisi batu dinding. Bangunan itu dilanda gempa jembatan utara pada tahun 1994. Kerusakan parahtelah diperiksa di lantai dua puluh lima dan dua puluh enam yang lebih cerita elastis. Gedung Balai Kota Los Angeles didukung oleh 475 redaman tinggi karet isolator di pangkalannya dikombinasikan dengan 60 slider, juga harus diinstal tentang 52 peredam viskos mekanis pada tingkat pondasi dan 12 peredam viskos akan ditempatkan di antara lantai dua puluh empat dan dua puluh enam untuk mengendalikan lateral

perpindahan di tingkat lantai ini.

Wah gila ga tuh!

 Los Angeles City Hall

 Los Angeles City Hall Interior

Walikota Los Angeles memiliki kantor di kamar 300 gedung ini dan setiap hari Selasa, Rabu dan Jumat pukul 10:00 pagi, Dewan Kota Los Angeles bertemu di kamarnya. Balai Kota dan gedung-gedung federal, negara bagian, dan county yang berdekatan dilayani oleh stasiun Civic Center di LA Metro Red Line dan Purple Line. Jalur Perak berhenti di depan gedung. Tingkat pengamatan terbuka untuk umum di lantai 27. Interior lantai ini, terdiri dari satu ruangan besar dan sangat berkubah dibedakan oleh kolom persegi tinggi ikonik yang jauh lebih akrab sebagai salah satu fitur eksterior bangunan yang paling menonjol. Ruang Walikota Tom Bradley, demikian ruang interior yang besar ini dinamai, digunakan untuk upacara dan acara khusus lainnya. Ruang Tom Bradley yang membentuk seluruh interior lantai 27 Balai Kota L.A. Los Angeles Dodgers akan mengenakan seragam peringatan selama musim 2018 merayakan 60 tahun di kota yang menggambarkan logo Los Angeles City Hall.

Ruang Tom Bradley di lantai 27 Los Angeles City Hall

Aplikasi terbaru dari Friction Pendulum System (FPS) isolasi dasar adalah retrofit seismik Gedung Pengadilan Banding Amerika Serikat. Ini adalah bangunan lima lantai dengan total luas 32.516 m² dan dibangun sekitar 1900-an. Itu ditempatkan oleh kerangka gravitasi baja dengan granit yang tidak diperkuat dan batu bata dinding. Isolator dasar FPS dipasang di tingkat bawah struktur dengan kolom beton baru dan sistem diafragma kaku baru di atas tingkat isolasi.

 United State Court House

National Library of Greece

Struktur ini dibangun di atas (FPS) isolator dasar khusus pada reston pendulum  Curved Surface Sliders. Tipe ini bantalan isolasi dasar dalam hal teknologi sangat maju. Ini didasarkan pada model fisik pendulum dan selama peristiwa gempa bumi dapat mencapai pusat kembali yang sangat penting untuk struktur yang didukung. Strukturnya didukung pada 323 isolator seismik yang dapat memungkinkan gerakan hingga 350 mm dan membawa banyak hingga 70.000 kN, memiliki 151 bantalan yang mendukung gedung perpustakaan tersebut.

 National Library of Greece Interior

 National Library of Greece

 National Library of Greece Interior

Struktur tersebut dirancang oleh Renzo Piano, arsitek yang diakui secara internasional untuk Centre Georges Pompidou di Paris. Anggaran proyek adalah $706,78 juta dan merupakan proyek konstruksi terbesar Yunani.

Gimana? Sekarang jadi tau kan bangunan dunia mana aja yang menggunakan teknologi FPS- Friction Pendulum System. Keren ya? Itulah salah satu alasan mengapa setiap bangunan pencakar langit harus mempunyai base isolation didalamnya sebagai peredam gempa.

Salah  satu  kelebihan  utama  yang  dimiliki  oleh perangkat  friction  pendulum  system  adalah kemampuannya  untuk  mengembalikan  struktur  pada posisi  semula  setelah  gempa  berakhir. Hal ini terjadi  karena  adanya  bagian  articulated  slider  yang bergerak  pada  suatu  permukaan  stainless-steel  yang berbentuk cekung dengan nilai kelengkungan tertentu, dengan adanya  tahanan friksi pada  kedua permukaan tersebut maka struktur di atas sistem isolasi dasar akan tetap  berperilaku  layaknya  sebuah  struktur  terjepit (fixed-base structure) pada  kondisi beban lateral  yang ringan. 

Sekian pembahasan mengenai  friction  pendulum  system (FPS) semoga bermanfaat:)

TSURAYYA KHOLIDAH ZIYA_17315550_4TA02_JURUSAN TEKNIK SIPIL_UNIVERSITAS GUNADARMA.

DOSEN PENGAJAR_I KADEK BAGUS WIDANA PUTRA.

sumber:

Iles corporation. FPS Sliding Pendulum Type Seismic Isolation Device Friction Pendulum System. http://www.oiles.co.jp/en/menshin/building/menshin/products/fps/.

https://www.researchgate.net/publication/309188709_Studi_Komparasi_Sistem_Isolasi_Dasar_High-Damping_Rubber_Bearing_dan_Friction_Pendulum_System_pada_Bangunan_Beton_Bertulang