Pada artikel kali ini, kita akan membahas tentang Bangunan Tahan Gempa. Gempa bumi adalah guncangan bumi secara tiba-tiba yang melepaskan energi di litosfer bumi hingga menyebabkan terciptanya gelombang seismik.

Gempa atau disebut juga sebagai tremor bisa disebabkan karena letusan gunung berapi, pergerakan lempeng tektonik, pembentukan gua di area kecil, atau ledakan dan diukur dengan skala Magnitudo Richter

Bangunan tahan gempa adalah bangunan yang dirancang khusus untuk menahan gaya gempa

Meskipun upaya berkelanjutan untuk terus membangun infrastruktur tahan gempa, tidak ada jaminan penuh untuk membuat bangunan dari tahan gempa secara mutlak karena intensitas kejadiannya yang tidak dapat diprediksi. Dapat dikatakan, bahwa membangun bangunan tahan gempa bertujuan untuk mendirikan bangunan yang memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap gaya gempa selama aktivitas gempa.Dengan pertumbuhan kota, risiko runtuhnya bangunan selama gempa bumi meningkat. Oleh karena itu, membangun bangunan tahan gempa telah menjadi perhatian utama para insinyur di seluruh dunia, yang mengarah pada pengembangan bidang teknik baru, yaitu “earthquake engineering”

Mengapa bangunan runtuh saat terjadi gempa?

Penyebab utama di balik runtuhnya bangunan selama gempa bumi dapat diringkas sebagai berikut:

• Kegagalan Tanah

Gempa bumi menyebabkan goncangan tanah secara bersamaan, terutama karena lewatnya gelombang seismik. Gaya lateral yang terjadi, begitu kuat sehingga dapat dengan cepat mengubah tanah lunak mebuat partikel tanah menjadi seperti pasir yang mengabaikan kemampuannya untuk menahan beban. Massa seperti pasir tersebut dapat mengubah sisi yang tidak rata menjadi tanah longsor, yang menimbulkan risiko tanah longsor.

Dengan demikian, bangunan yang dibangun di tanah lunak atau daerah miring memiliki ancaman keruntuhan yang lebih besar saat terjadi gempa.

Selama gerak tanah pada saat terjadi gempa, bangunan juga ikut bergerak maju mundur.

Setelah goncangan berhenti, bangunan terkadang dapat runtuh ke tanah.

Bangunan yang dibangun dengan baik dan utuh mungkin tetap tegak tetapi akan roboh jika tanahnya tidak stabil karena kegagalan tanah.

Menurut laporan, selama gempa Meksiko, pada tahun 1985, kerusakan yang terjadi berkisar sekitar $ 4 miliar yang disebabkan oleh runtuhnya bangunan karena kegagalan tanah.

 

• Kegagalan Fondasi

Salah satu penyebab utama runtuhnya bangunan saat terjadi gempa adalah runtuhnya pondasi. Ketika pondasi tidak dapat menahan tekanan seismik yang dikenakan, maka bangunan tersebut akan runtuh.

Massa bangunan dapat menahan gaya lateral biasa seperti gaya yang diberikan oleh angin. Namun, dalam kebanyakan kasus, bangunan tidak dirancang untuk menahan gaya lateral multi arah yang intensif seperti pada terjadinya gempa bumi sehingga fondasi bangunan, khususnya, dapat bergerak dari posisi semula dan tidak mampu menahan struktur di atasnya.

 

• Kegagalan Bangunan

Kekuatan bangunan tergantung pada bahan yang telah digunakan selama konstruksi.Umumnya, bangunan yang terbuat dari bahan kayu lebih tahan terhadap keruntuhan dibandingkan bangunan beton. Ini karena bangunan beton sangat kaku.

 

Fitur Bangunan Tahan Gempa

Beberapa ciri bangunan tahan gempa adalah:

•  Diafragma yang Diperkuat

Diafragma adalah salah satu komponen horizontal penting dari bangunan, termasuk lantai. Bangunan tahan gempa memiliki diafragma di geladaknya dan diperkuat secara horizontal untuk berbagi gaya dengan komponen vertikal.

 

• Sistem Cross-Braced

Bangunan tahan gempa dirancang dengan kolom, penyangga, dan balok yang diperkuat untuk membalikkan gaya seismik kembali ke tanah.

Cross brace menggabungkan dua bagian diagonal pada rangka dalam bentuk seperti X.

 

• Dinding Geser yang Lebih Kuat

Untuk menahan goyangan saat terjadi gempa, dinding vertikal yang disebut sebagai dinding geser dipasang pada bangunan tahan gempa. Ini membantu untuk meningkatkan kekakuan kerangka struktural bangunan.

 

• Rangka Penahan Momen

Bangunan tahan gempa dapat dirancang dengan rangka pemikul momen sebagai alternatif dari dinding geser, karena dinding geser agak membatasi fleksibilitas bangunan. Rangka pemikul momen berfungsi sama dengan dinding geser. Selain itu, rangka pemikul momen memungkinkan lebih banyak fleksibilitas bagi arsitek untuk membangun dinding luar, langit-langit, dan susunan berbagai komponen bangunan.

 

• Atap Yang Lebih Ringan

Salah satu ciri yang menonjol dari bangunan tahan gempa adalah atapnya yang lebih ringan. Sebagian besar arsitek menggunakan kelongsong baja profil pada purlin baja ringan atau kulit ganda dengan isolator dan purlin.

 

• Keteraturan

Ciri bangunan tahan gempa juga dapat terkait dengan pergerakan bangunan ke arah lateral. Harus dipastikan bahwa selama gempa bumi terjadi, bangunan bergerak secara merata di kedua arah dan melepaskan gaya yang sama di kedua sisi, serta menghindari gaya yang berlebihan di satu sisi.

 

• Kekakuan

Bangunan tahan gempa harus memiliki kekakuan vertikal dan lateral yang memadai.

 

• Redundansi

Redundansi mungkin merupakan fitur paling penting dari bangunan tahan gempa karena keamanannya. Redundansi memastikan bahwa meskipun satu metode pencegahan gagal selama gempa bumi, metode alternatif atau strategi keselamatan lainnya ikut berperan. Karena alasan ini, para insinyur gempa, fokus untuk mendistribusikan massa dan kekuatan secara merata ke seluruh gedung.

 

• Fondasi yang Lebih Kuat

Fondasi yang kuat dan stabil merupakan karakteristik penting dari bangunan tahan gempa. Fondasi yang kuat sangat penting untuk menahan gaya gempa yang besar serta umur bangunan yang panjang. Di sebagian besar struktur tahan gempa, pondasi didorong lebih dalam ke tanah, yang berupa fondasi tiang dalam.

 

• Jalur Beban Berkelanjutan

Saat merancang bangunan tahan gempa, perancang harus mempertahankan jalur beban yang berkelanjutan. Komponen struktural dan non-struktur bangunan harus diikat bersama agar gaya inersia menghilang. Jika struktur tidak diikat dengan benar, komponen akan bergerak sendiri-sendiri sehingga membuat struktur rawan runtuh. Sehingga memastikan jalur beban kontinu adalah suatu keharusan untuk menghilangkan gaya seismik yang besar.

 

Membuat Bangunan Tahan Gempa

Bangunan yang memiliki kemampuan menahan efek gempa disebut bangunan tahan gempa. Membuat bangunan tahan gempa dapat membantu berkurangnya korban jiwa, harta benda, dan lain-lain.

• Meningkatkan Resistivitas Gempa pada Bangunan Kecil

Bangunan kecil dapat dibuat tahan gempa dengan mengambil tindakan pencegahan, pemilihan lokasi, perencanaan bangunan, dan konstruksi.

 

• Pemilihan lokasi

Pemilihan lokasi konstruksi bangunan harus dihindari pada lokasi berikut ini :

1. Dekat tanggul yang tidak stabil
2. Di tanah miring dengan kolom dengan ketinggian berbeda
3. Daerah yang terkena banjir

 

• Perencanaan Bangunan

Rencana desain bangunan simetris lebih aman dibandingkan dengan rencana bangunan yang tidak simetris. Oleh karena itu kita harus menggunakan denah persegi atau persegi panjang daripada bentuk L, E, H, dan T. Rencana persegi panjang tidak boleh memiliki panjang lebih dari dua kali lebarnya.

 

• Fondasi

Lebar pondasi tidak boleh kurang dari 750 mm untuk bangunan satu lantai dan tidak kurang dari 900 mm untuk bangunan bertingkat.

Kedalaman pondasi tidak boleh kurang dari 1,0 m untuk tanah lunak dan 0,45 m untuk tanah berbatu.

Sebelum meletakkan pondasi, singkirkan semua material lepas, termasuk air, dari parit dan padatkan dasarnya. Setelah peletakan pondasi, penimbunan kembali dan pemadatan pondasi harus dilakukan.

 

• Masonry (pemasangan batu dinding)

Dalam kasus pemasangan batu:

• Tempatkan setiap batu mendatar pada permukaannya yang paling lebar.
• Tempatkan bagian panjang batu ke dalam bagian dinding yang tebal untuk memastikan saling mengunci di dalam dan di luar permukaan dinding.
• Rongga harus diisi dengan serpihan kecil batu dengan campuran mortar seminimal mungkin.
• Batu harus dipecah menjadi sudut sehingga tidak memiliki sisi yang membulat.
• Pada setiap jarak (600 -700) mm, gunakan pasangan batu tembus (through stone).

 

Pemasangan Bata :

• Gunakan batu bata yang cara pembuatannya dibakar
• Batu bata harus ditempatkan dengan tanda alurnya menghadap ke atas untuk memastikan ikatan yang lebih baik dengan jalur berikutnya.

 

Pemasangan Batako ( Batu Beton ) :

• Tempatkan permukaan kasar ke arah atas dan bawah untuk mendapatkan ikatan yang baik.
• Batako harus kuat.
• Sikat permukaan atas dan bawah sebelum meletakkan.
• Panjang dinding harus dibatasi hingga 6 m. Dinding silang membuat pasangan bata lebih kuat. Membangun dinding partisi di sepanjang dinding utama dan menghubungkan keduanya dapat memberikan kekuatan lebih baik.

Pintu, jendela dan Kusen

• Dinding dengan terlalu banyak pintu dan jendela yang saling berdekatan dapat runtuh lebih awal. Ketinggian jendela harus dijaga pada level yang sama.
• Lebar total semua kusen pada dinding tidak boleh lebih dari sepertiga panjang dinding.
• Pintu tidak boleh diletakkan di ujung dinding, setidaknya 500 mm dari ujung dinding.
• Lebar bersih antara dua kusen tidak boleh kurang dari 600 mm.

Atap

• Atap miring dengan bentang lebih dari 6 m menggunakan rangka sebagai pengganti kasau.
• Bangunan dengan atap miring 4 sisi lebih kuat daripada bangunan miring dua sisi karena dinding atap dapat runtuh lebih awal.

Balkon

Batasi panjang balkon hingga 0,9 m. Untuk panjang yang lebih besar, gunakan struktur balok dan kolom.

Pembatas batu/ Parapet

Dinding tembok pembatas batu dapat runtuh dengan cepat, jadi lebih baik membangun tembok pembatas dengan batu bata hingga 300 mm diikuti dengan pagar besi.

Beton dan mortar

• Gunakan pasir sungai untuk membuat mortar dan beton. Itu harus disaring untuk menghilangkan kerikil, serta kandungan lumpur harus dihilangkan.
• Agregat kasar dengan ukuran lebih dari 30 mm tidak boleh digunakan. Agregat harus bergradasi baik dan bersudut.
• Sebelum menambahkan air, semen dan agregat harus dikeringkan dan dicampur secara menyeluruh.

 

Perkuatan/ Retrofit

 

Perkuatan berarti mempersiapkan struktur atau bangunan secara ilmiah sehingga semua elemen bangunan bergerak sebagai satu kesatuan yang utuh.Perkuatan merupakan cara tercepat dan paling ekonomis untuk mencapai keamanan bangunan. Berikut ini adalah beberapa metode untuk perkuatan/retrofit:

• Jangkar rangka atap ke dinding dengan braket.
• Sediakan bracing pada level purlins dan batang tali bagian bawah truss.
• Dinding atap pelana diperkuat dengan memasukkan sloop pada dinding.
• Perkuat sudut dengan sabuk seismik.
• Jangkar sambungan lantai ke dinding dengan braket.
• Tingkatkan sambungan setiap lantai dengan memberikan perkuatan vertikal.
• Perhitungkan kekuatan tarik terhadap tekuk vertikal dinding dengan memberikan tulangan vertikal di semua sudut dalam dan luar.
• Bungkus dinding dengan tulangan.

 

Pemilihan Bahan

Sedapat mungkin, menggunakan material elastis dan lentur.

• Meningkatkan Resistivitas Gempa pada Bangunan Besar

Konstruksi bangunan besar dan tinggi mengalami gaya horizontal berat karena inersia selama gempa. Oleh Karena itu konstruksi tersebut membutuhkan dinding geser. Dinding geser harus disediakan secara merata di seluruh bangunan di kedua arah dan dari bawah ke atas. Selain menyediakan dinding geser, teknik berikut ini juga digunakan untuk membuat bangunan tinggi tahan gempa:

• Isolasi Dasar

Gagasan di balik isolasi ini adalah untuk melepaskan (mengisolasi) bangunan dari tanah, sehingga gerakan gempa tidak diteruskan melalui bangunan atau setidaknya sangat berkurang. Konsep isolasi dasar ini dijelaskan melalui contoh bangunan yang bertumpu pada roller. Saat tanah berguncang, roller menggelinding dengan bebas, tetapi bangunan di atasnya tidak bergerak.Jika celah antara bangunan dan dinding vertikal lubang pondasi berukuran kecil, dinding vertikal lubang dapat membentur dinding. Oleh karena itu roller tersebut tidak disediakan dalam konstruksinya. Bangunan ini bertumpu pada bantalan fleksibel, yang menawarkan ketahanan. Hal tersebut membantu mengurangi beberapa efek getaran tanah pada bangunan. Bantalan fleksibel disebut base-isolator, sedangkan struktur yang dibangun menggunakan perangkat ini disebut bangunan base-isolated.

 

• Peredam Seismik

Cara lain untuk mengendalikan kerusakan bangunan adalah dengan memasang peredam seismik sebagai pengganti elemen struktur, seperti penyangga diagonal.

Ketika energi seismik ditransmisikan melalui mereka, peredam menyerap sebagian darinya dan dengan demikian meredam gerakan bangunan.

• Bantalan

 

Ada tiga jenis bantalan isolasi seismic antara lain :

1. Bantalan karet kepadatan tinggi
2. Bantalan karet berlapis
3. Bantalan pendulum gesekan

 

 

• Teknik Baru: Bangunan Tahan Gempa

Berikut beberapa teknik membuat bangunan tahan di bawah ini :

• Haunches/paha sambungan

Seperti yang kita ketahui, sambungan adalah bagian paling rentan selama gempa bumi, dan sebagian besar struktur runtuh karena kegagalan sambungan. Jadi dengan meningkatkan kekuatan sendi, beberapa resistensi dapat dicapai. Kekuatan sambungan dapat diperoleh atau dicapai dengan menggunakan beton berkekuatan tinggi atau beton bertulang serat, menambah bagian di dekat sambungan atau menyediakan paha sambungan. Ini dapat berfungsi sebagai simpul seperti pada tanaman bambu. Dan dengan demikian memberi kekakuan pada persendian konstruksi.

• Fondasi berongga

Seperti yang kita ketahui, jenis gelombang gempa kedua adalah yang paling merusak di antara gelombang gempa lainnya. Dan gelombang kedua ini tidak dapat merambat melalui air.

Dengan demikian penyediaan pondasi rakit tipe berongga yang diisi air dapat digunakan untuk mengurangi beberapa dampak gempa yang dapat merusak. Rongga tersebut dapat diisi dengan beberapa cairan kental, yang berfungsi sebagai peredam untuk mengurangi efek gempa.

sumber : https://dreamcivil.com/earthquake-proof-buildings/