DASAR-DASAR PERANCANGAN BANGUNAN TAHAN GEMPA UNTUK ARSITEK DESAINER

DASAR-DASAR PERANCANGAN BANGUNAN TAHAN GEMPA UNTUK   ARSITEK  DESAINER

TUJUAN PERANCANGAN

      Tujuan perancangan bangunan tahan gempa adalah merancang bangunan yang mempunyai daya tahan terhadap gempa bumi yang terjadi , yaitu dimana jika bangunan terkena gempa tidak akan mengalami kehancuran struktural yang dapat merobohkan bangunan tersebut.

      Untuk menahan gaya gempa yang bekerja pada sistem bangunan maka diperlukan struktur bangunan yang direncanakan berdasarkan peraturan-peraturan untuk perencanaan tahan gempa. Peraturan ini menganut falsafah atau prinsip dasar  sebagai berikut :

      “ Struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan jika terjadi gempa bumi dengan kekuatan ringan, Jika terjadi gempa bumi berkekuatan sedang atau menengah  kerusakan struktur boleh terjadi  terbatas pada kerusakan ringan dan dapat diperbaiki. Sedangkan jika terjadi gempa bumi dengan kekuatan besar bangunan tidak boleh roboh, meskipun sudah mengalami kerusakan yang parah; sehingga korban jiwa manusia dikurangi meskipun terjadi kerusakan dan kerugian material”.

      Dengan demikian bangunan memiliki falsafah perencanaan dengan mempunyai ambang kekuatan minimum yang wajar dan ekonomis. Jika bangunan dipersiapkan dengan kekuatan maksimum untuk menahan gaya gempa besar maka struktur yang dirancang akan mahal dan tidak ekonomis. Selain dari pada itu dimensi struktur akan lebih besar dan sangat berpengaruh terhadap ekspresi estetik bangunan. Filosofis perencanaan ini berlaku untuk bangunan dengan pengembangan arah vertikal ataupun untuk sisten bangunan rendah.

      GAYA GEMPA

      Gempa bumi adalah sebagian dari proses alam yang membentuk permukaan bumi dan  terbentuknya gunung , bukit dan lembah-lembah. Gempa bumi yang sering terjadi  adalah gempa tektonik yaitu terlepasnya energi pada kerak bumi yang dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menimbulkan arah gaya yang tidak beraturan/acak kesegala arah. Hal ini disebabkan terlepasnya tegangan akibat gesekan-gesekan tanah pada lipatan-lipatan  pada kulit bumi tersebut terlepas. Gempa bumi sangat sering terjadi dimuka bumi akan tetapi sangat sedikit yang dapat dirasakan manusia karena gempa tersebut terlalu lemah.

      Pada prinsipnya gaya gempa bekerja sebanding dengan berat massa bangunan dan dapat dirumuskan dengan hukum Newton ;  F = m.a  (m = massa bangunan, a = percepatan yang dihasilkan). Sehingga semakin berat massa bangunan semakin besar gaya gempa yang bekerja pada bangunan tersebut. Hal ini sangat berpengaruh pada konsep dasar perencanaan bangunan untuk dapat bertahan terhadap gaya gempa yang timbul.

      Gaya gempa yang bekerja pada elemen struktur dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

      Gaya Vertikal ;   berpengaruh terhadap elemen bangunan pendukung gaya normal, seperti kolom-kolom, jenis balok kantilever  dan dinding-dinding pendukung. Terutama pada bagian kantilever, gaya gempa vertikal ini sangat berpengaruh karena akan mengakibatkan ayunan pada pada kantilever tersebut. Akibat ayunan tersebut momen pada bagian ujung yang terikat menjadi sangat besar dan selanjutnya akan mengakibatkan pembalikan arah tegangan pada kantilever tersebut.

      Gaya Horizontal ;   bekerja pada bangunan akibat respons bangunan dan  sistem pondasinya dan bukan disebabkan oleh percepatan gerakan tanah. Muatan gempa horizontal dianggap bekerja dalam arah sumbu-sumbu utama bangunan yang pada bangunan bertingkat tinggi gaya yang lebih menonjol adalah gaya-gaya dorong yang berasal dari tiap lantai. Gaya horizontal ini bekerja sebagai muatan lateral terpusat pada elemen-elemen pendukung vertikal seperti kolom-kolom dan dinding geser pada “core” atau pengkaku lateral lainnya (ikatan silang).

      Penyaluran gaya gempa denganarah horizontal akan menyebabkan  terjadinya perubahan bentuk atau “deformasi” yaitu karena terjadinya tegangan-tegangan  pada seluruh bangunan terutama pada elemen-elemen pendukungnya.

      Ada 4 jenis deformasi yang terjadi pada struktur bangunan akibat gaya horizontal :

1.      Deformasi Lentur : Terjadi pada struktur bangunan yang mempunyai massa yang terbagi rata. Misalnya ; bangunan-bagunan dengan komposisi dinding-dinding masif dan solid antara lain seperti dinding geser (shear wall), dinding pendukung beban vertikal (bearing wall). Pada dasarnya terjadi pada bangunan yang dipenuhi oleh elemen-elemen dinding yang struktural seperti pada sistem core, dimana hampir seluruh dinding core dibungkus oleh dinding/elemen masif. Akibat langsung adalah adanya bagian sisi bangunan yang mengalami gaya tekan dan  dibagian sisi lainnya mengalami gaya tarik. Bangunan terlihat “melentur”

2.  Deformasi Geser: Terjadi akibat getaran horizontal kolom-kolom bangunan bertingkat banyak disertai dengan sistem plat lantai yang kaku. Umumnya terjadi pada sistem struktur rangka baja yaitu dimana plat-plat lantai kaku (sebagai diafragma) sedangkan sistem rangka, yaitu pertemuan elemen rangka dan sambungan-sambungan rangka kurang kaku. Struktur bangunan terlihat “doyong”.

3. Deformasi Torsi: Terjadi akibat “twisting” dari massa bangunan yang mempunyai kekakuan yang berbeda sebagi satu kesatuan. Misalnya pada bangunan dengan banyaknya perbedaan distribusi kekakuan pada bagian-bagiannya. Bangunan terpatah-patah pada arah vertikal. Setiap bagian bangunan mempunyai reaksi yang berbeda-beda.

4.   Deformasi Guling “Over Turning”  Terjadi efek guling akibat bagian dsar bangunan jauh lebih kaku dari bagian diatasnya. Sebagai contoh pada bangunan-bangunan dengan sistem balok-balok transfer yang kuat dan sangat kaku; pada podium-podium yang sangat kokoh, sementara bagian bangunan yang menjulan tinggi tidak menyatu utuh dengan dasarnya atau dudukannya 

                  Pada umumnya dalam suatu kejadian terdapat hanya satu jenis deformasi saja yang lebih dominan, walaupun dalam kejadian tersebut terdapat lebih dari satu jenis deformasi. Sebaiknya dalam merancang dan mendisain sistem struktur khusunya bangunan tinggi, kekakuan dan kekuatan pada massa bangunan harus diusahakan selalu menerus dengan utuh atau kontinuitas sistem struktur harus terjaga, baik untuk kontinuitas elemen  vertikal ataupun elemen horizontal.

                Pengaruh gaya gempa dengan arah vertikal pada umumnya sudah diantisipasi oleh kekuatan sistem  kolom-kolom pada bangunan yang memang diperhitungkan untuk gaya-gaya normal atau beban gravitasi, sehingga tidak berpengaruh besar terhadap deformasi yang akan terjadi.