H-Brick Smart Material Tahan Gempa

Pengembangan H-Brick Sebagai Smart Material Dalam Sistem Bangunan Tahan Gempa

Indonesia merupakan wilayah rawan gempa karena terletak diantara empat plat tektonik yaitu plat eurasia, plat australia, plat filipina dan plat carolina. Keempat lempeng tektonik ini termasuk dalam lempeng tektonik muda yang membuat lempeng-lempeng ini aktif bergerak sepanjang tahun. Keadaan ini membuat Indonesia sering mengalami gempa dengan skala yang besar (>5 SR).

Gempa besar selalu menimbulkan dampak kerusakan infrastruktur yang luas dan memakan korban jiwa yang banyak. Akibat gempa Padang 30 September 2009, tercatat 114.797 rumah rusak parah, 67.198 rusak sedang, dan 67.838 rumah rusak ringan.  Sementara dari gempa Tasikmalaya diperoleh data rumah yang rusak di Kabupaten Sukabumi sebanyak 11.214 rumah dengan 3.466 rumah rusak berat.

Korban yang timbul sebagian besar diakibatkan karena tertimpa dinding yang runtuh. Pada gempa yang terjadi tanggal 28 Januari 2010 di Aceh, sebagian besar rumah mengalami kerusakan retak-retak pada dinding. Hal yang serupa juga dialami sebagian besar rumah di Kecamatan Cigalantong, Tasikmalaya. Hal ini disebabkan karena material penyusun dinding (batu bata dan batako) yang kualitasnya buruk. Produksi yang masih menggunakan cara tradisional dan tanpa kontrol kuailtas yang ketat membuat kualitas material dinding tidak bisa seragam.

Pada struktur bangunan tahan gempa, kekakuan bangunan untuk menahan gaya gempa diperoleh dari sambungan balok-kolom yang baik serta dinding yang kaku. Selama ini batu bata ataupun batako hanya difungsikan sebagai pengisi rongga struktur dan sekat antar ruang. Optimalisasi fungsi dinding sebagai penahan gaya gempa hanya diterapkan pada bangunan tinggi (high rise building) dalam bentuk dinding geser (shearwall maupun corewall) dengan perhitungan yang rumit dan biaya yang mahal. Oleh karena itu, untuk bangunan rumah tinggal, penerapan dinding geser tidak mungkin dilakukan.

Di beberapa negara sudah banyak diperkenalkan material dinding yang diklaim dapat menahan gaya gempa yang sering disebut dengan interlock block. Beberapa produk bahkan dirancang untuk mampu disusun langsung tanpa mortar (mortarless) sehingga hemat dalam pemakaian semen. Namun, kebanyakan dari produk-produk yang tersedia hanya memiliki sistem interlock untuk menahan gaya yang tegak lurus dengan dinding. Hanya sedikit yang dirancang untuk mampu menahan gaya gempa dari dua arah, yaitu gaya tegak lurus dinding dan sejajar dengan dinding. Kalaupun ada, lipsyang dirancang sebagai kunci terlalu rendah sehingga tidak mampu untuk menahan gaya yang terjadi.

Pada tahun-tahun belakangan, pertimbangan estetika dalam perencanaan bangunan juga menjadi faktor penting dalam pemilihan materail penyusun bangunan. Masyarakat cenderung memilih produk yang memiliki tampilan estetika yang bagus tanpa mempertimbangkan faktor kekuatan bahan.

Struktur Bangunan tahan gempa

Pada dasarnya, prinsip bangunan tahan gempa adalah membuat bangunan menjadi sangat kaku. Bangunan yang kaku akan membentuk suatu bangunan yang solid, sehingga pada saat gaya-gaya dikenakan pada tiap bidang bangunan tidak terjadi perubahan bentuk yang besar.

Kunci untuk menciptakan bangunan yang kaku terletak pada detail sambungan balok-kolom dan dinding.

Balok dan kolom pada struktur bangunan berfungsi sebagai penahan beban gravitasi untuk disalurkan ke tanah. Beberapa jenis sambungan Balok-kolom dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Dinding difungsikan sebagai penahan gaya horisontal baik gaya akibat angin maupun gempa. Untuk itu pada struktur bangunan tahan gempa, dinding tidak diperbolehkan mengalami perubahan bentuk. Apabila dinding tidak mampu menahan gaya lateral, maka akan terjadi pergeseran yang akan mengakibatkan gangguan pada balok maupun kolom. Gangguan ini kemudian bisa berakibat pada kegagalan struktur jika balok maupun kolom pada bangunan berkualitas jelek.

Bata kait (Interlock Block)

Bata kait (Interlock block) adalah material penyusun dinding yang mempunyai pengait untuk mengunci pergerakan akibat gaya. Interlock block merupakan pengembangan dari batako dengan menambahkan lips pada sisi-sisi tertentu sebagai pengunci.

Interlock block telah dikembangkan dan banyak digunakan di luar negeri. Di Amerika dan Kanada dikenal beberapa jenis interlock block, diantaranya CMUs, Haener Blockyang dirancang sebagai mortarless interlock block. Kemudian Verot Oaks Building Blocks, Inc. (VOBB), interlock block bebrbentuk segi empat berukuran enam kali enam inchi yang disusun membentuk grid

Di Thailand terdapat SMART iBlock yang berbentuk mirip mainan bongkar pasang.SMART iBlock tidak dirancang sebagai material mortarless, untuk pemasangannya digunakan mortar cair dengan komposisi 1 bagian semen, 2 pasir, dan 3 bagian air

Sementara di Indonesia –walaupun masih jarang- terdapat beberapa produk interlock block, diantaranya DURABLOCK dan kiblock. DURABLOCK didesain untuk menggunakan sedikit mortar, sedangkan kiblock sudah didesain sebagai material mortarless.

Hampir semua produk menawarkan keunggulan yang sama, diantaranya adalah 1) Kemampuan meredam panas dan suara, 2) Ketahanan terhadap api yang lebih baik, 3) Kecepatan dan kemudahan instalasi, 4) Hemat penggunaan semen, 5) Berat jenis yang lebih ringan daripada batu bata, 6) Dan Non finishing.

Namun, produk-produk yang sudah ada dipasaran belum ada yang secara optimal mampu menahan gaya gempa dari dua arah, tegak lurus dinding dan sejajar dinding.

Bata Arsitektural

Bata arsitektural adalah material penyusun dinding yang dibuat selain sebagai pengisi rongga struktur, juga untuk menambah nilai estetika suatu bangunan. Bata jenis ini biasanya berbentuk unik dengan warna yang menarik. Kualitas finishing permukaan yang baik membuat material jenis ini tidak memerlukan finishing akhir. Kelemahan dari produk bata arsitektural terletak pada desain yang hanya menekankan pada sisi estetika tanpa memperhatikan faktor kekuatan bahan, sehingga bata arsitektural tidak cocok digunakan untuk struktur bangunan tahan gempa.

H-Brick

H-Brick adalah pengembangan jenis Interlock block yang dikembangkan oleh beberapa mahasiswa Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta. Interlock block ini dirancang agar mampu menahan gaya gempa dari dua arah, tegak lurus dinding dan sejajar dinding terdiri dari tiga lapis yang saling overlap. Lapis pertama dan ketiga berbentuk persegi panjang berukuran 20 x 40 cm dengan tebal 3 cm. Lapis kedua berada diantara lapis satu dan tiga berbentuk huruf H dengan ukuran 40 x 25 cm dengan tebal 4 cm. Lapis pertama dan ketiga diletakkan sejajar, sedangkan lapis kedua diletakkan 2.5 cm lebih tinggi, dan 5 cm lebih menyamping untuk menciptakan lips.

Bentuk huruf H bertujuan untuk menciptakan sistem interlocking terhadap gaya yang sejajar dengan arah dinding. Bentuk H membuat tiap segmen dinding saling mengunci sehingga bentuk dinding tidak berubah saat menahan gaya gempa yang terjadi bolak-balik.

Sedangkan lips difungsikan untuk menahan gaya tegak lurus arah dinding.

Kedua sistem interlocking ini akan menciptakan dinding yang kaku dan solid. Dinding yang kaku dan solid yang dikombinasi dengan struktur rangka akan menghasilkan bangunan dengan ketahanan gempa yang baik. Sistem Interlocking dinding H-Brickjuga dapat meminimalisasi kemungkinan kegagalan bangunan karena runtuhnya sistem rangka akibat material struktur rangka bangunan yang jelek.

H-Brick didesain mortarless sehingga semen tidak diperlukan dalam pemasangannya. Kait serta lips yang dalam memungkinkan pemasangan dengan metode mortarless. Terdapat tiga macam H-Brick, yaitu H-Brick standar, Arsitektural H-Brick, dan Half H-Brick. Detail H-Brick dapat dilihat pada gambar berikut:

Tahapan Pembuatan H-Brick

Bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan H-Brick adalah:

1. Semen.
2. Pasir.
3. Kerikil.
4. Air.

Alat yang dibutuhkan adalah:

1. Cetakan H-Brick, terbuat dari plat besi 3 mm yang dibentuk sesuai dengan bentukH-Brick.
2. Alat takar berbentuk kubus berukuran 20 x 20 x 20 cm.
3. Sendok semen.
4. Oli/minyak.

Tahapan pembuatan:

1. Membuat campuran beton dengan perbandingan 1 semen: 2 pasir: 3 kerikil, kemudian tambahkan air dengan Water-Cement Ratio 0.4.
2. Siapkan alat cetak yang sudah diolesi oli/minyak pada permukaan dalamnya.
3. Sebelum dimasukkan ke dalam cetakan, adukan beton dimasukkan dulu ke dalam alat takar sebagai kontrol volume.
4. Masukkan adukan beton dari alat takar ke cetakan H-Brick, kemudian lakukan pemadatan secukupnya.
5. Keluarkan adukan beton dari cetakan, dan letakkan pada tempat yang bersih dan terlindung dari sinar matahari langsung.
6. Diamkan H-Brick yang baru jadi selama satu hari, setelah itu dilakukan curingterus-menerus selama seminggu dengan cara menyemprot dengan air secukupnya untuk menjaga kelembaban beton sehingga tidak terjadi crack.
7. Untuk arsitektural H-Brick, langkah pembuatan yang dilakukan sama persis, hanya saja semen yang digunakan adalah semen warna.

Ditinjau dari sisi safety, H-Brick lebih menguntungkan karena H-Brick memang diperuntukkan untuk bangunan tahan gempa. Dari sisi estetika, H-Brick memberikan tampilan bangunan yang lebih baik. Dari sisi kecepatan pengerjaan, produk ini tidak memerlukan waktu pemasangan yang lama dan tidak perlu waktu tunggu sampai semen/perekat kering.

Kedepan, diharapkan H-Brick mampu dikembangkan agar menjadi smart material yang ikut berperan dalam dunia konstruksi nasional, terutama yang diperuntukkan untuk rakyat
.