Perkuat Bangunan Dengan Balok Diagonal ,Rumah Tahan Gempa Cepat Bangun, Efek Kondisi Tanah (Local Site Effects)

Perkuat Bangunan Dengan Balok Diagonal 

Memperkuat bangunan agar tahan gempa selain memperhatikan detil dan material struktur utamanya (pondasi, kolom, dan balok) juga bisa dilakukan dengan memasang balok diagonal yang berfungsi sebagai pengaku.
Pemasangan balok diagonal merupakan hasil modifikasi perkuatan yang disesuaikan antara struktur utama bangunan dengan denah rumah yang ada. Pendapat dan temuan modifikasi ini dikemukakan oleh Ir. Ign. Benny Puspantoro, MSc IP-Md, (dosen S1 dan S2 Teknik Sipil Universitas Atma Jaya Yogyakarta) yang ditemui Tabloid RUMAH ketika diminta pendapatnya tentang bagaimana membuat struktur rumah tahan gempa beberapa waktu yang lalu.
Peletakkan balok diagonal bisa sejajar dengan slof (balok bawah) maupun sejajar dengan balok atas. Namun, untuk mempermudah pemasangan dan menghindari struktur yang rumit, lebih baik balok diagonal diletakkan sejajar dengan slof. Balok ini akan membentang dari salah satu sudut slof sampai sudut slof lain yang merupakan titik pertemuan semua balok diagonal. Titik temu ini bisa lebih dari satu, tergantung dari denah rumahnya.
Untuk memudahkan pemilihan sudut mana yang akan dijadikan titik pertemuan, terlebih dulu tentukan letak pusat masa bangunan. Titik pusat masa bangunan inilah yang dapat menjadi salah satu titik pertemuan balok diagonal. Dari titik ini kemudian tarik garis ke arah sudut bangunan terluar yang merupakan titik sudut pertemuan balok slof. Garis inilah yang merupakan garis letak balok diagonal.
Dengan adanya balok diagonal, masing-masing elemen struktur (balok, pondasi, dan kolom) akan bekerja menjadi satu kesatuan sebagai stuktur bangunan yang kokoh dan tidak bekerja secara terpisah untuk menahan gaya gempa. Masing-masing elemen akan “bergerak” bersama-sama bila ada goyangan gempa.
Prinsip Segitiga
Jika diperhatikan, dengan adanya pengaku berupa balok diagonal maka akan terbentuk struktur segitiga, dengan sisi mendatar dan tegak berupa balok slof dan sisi miringnya berupa balok diagonal. Dalam ilmu struktur, bentuk struktur rangka segitiga merupakan bentuk struktur yang mempunyai kekuatan statis lebih besar dibandingkan struktur persegi empat.
Bentuk struktur persegi empat mempunyai kekakuan yang kurang sehingga bila ada gaya vertikal (gaya gempa) yang menimpanya, struktur itu mudah ”bergerak” dan akibatnya bangunan akan rubuh. Ini mengingat pada titik sudut pertemuan atau sudut rawan terjadi momen puntir dan tidak ada yang mengaku pergerakan itu. Sistem struktur segitiga akan memberikan keseimbangan gaya pada titik pertemuan tersebut dan juga dapat saling menguatkan (lihat gambar: Contoh perlakuan struktur pada dinding di antara dua kolom).

 

Rumah Tahan Gempa Cepat Bangun 

Teknologi rumah tahan gempa cepat bangun

Teknologi yang biasa dikembangkan oleh berbagai pihak sebagai solusi rumah cepat bangun, biasa dibuat dari konstruksi sederhana dengan jenis bahan struktur konstruksi ringan dan penutup atap dan dinding yang ringan pula. Struktur penyangga rumah sederhana cepat bangun bisa dibuat dari rangka besi, kayu, maupun bambu. Pada prinsipnya rancangan tersebut dapat mempertahankan kekakuan struktur serta memiliki fleksibilitas untuk bergerak bersama gempa, serta mempertahankan penutup atap dan dinding pada tempatnya dengan sedikit kerusakan.

Dibawah ini terdapat leaflet pedoman praktis pembangunan rumah kayu tahan gempa yang dibuat oleh Departemen Pekerjaan Umum.

Teknologi bangunan konvensional bangunan batu-bata dengan struktur beton bertulang
Konsep hunian tahan gempa adalah bangunan yang dapat bertahan dari keruntuhan akibat getaran gempa, serta memiliki fleksibilitas untuk meredam getaran. Prinsipnya pada dasarnya ada dua: kekakuan struktur dan fleksibilitas peredaman.

Prinsip Kekakuan struktur rumah menjadikan struktur lebih solid terhadap goncangan. Terbukti, bahwa struktur kaku seperti beton bertulang bila dibuat dengan baik dapat meredam getaran gempa dengan baik. Hal ini berarti memperhatikan sungguh-sungguh struktur yang dibuat pada saat pembangunan agar dapat lebih kuat dan lebih kaku. Kekakuan struktur dapat menghindarkan kemungkinan bangunan runtuh saat gempa terjadi. Kolom-kolom dan balok pengikat harus kuat dan ditopang oleh pondasi yang baik pula.
Prinsip Fleksibilitas: Adanya kemungkinan struktur bangunan dapat bergerak dalam skala kecil, misalnya dengan menggunakan prinsip hubungan roll pada tumpuan-tumpuan beban. Yang dimaksud hubungan tumpuan roll adalah jenis hubungan pembebanan yang dapat bergerak dalam skala kecil untuk meredam getaran. Ini adalah salah satu contoh saja.
Prinsip penggunaan bahan material yang ringan dan ‘kenyal’: yaitu menggunakan bahan-bahan material ringan yang tidak lebih membahayakan bila runtuh, dan lebih ringan sehingga tidak sangat membebani struktur yang ada. Contohnya struktur kayu yang dapat menerima perpindahan hubungan antar kayu dalam skala gempa sedang.

Prinsip massa yang terpisah-pisah: yaitu memecah bangunan dalam beberapa bagian struktur yang lebih kecil, sehingga struktur ini tidak terlalu besar, terlalu panjang karena bila terkena gempa harus meredam getaran lebih besar.

Sistem pondasi yang ada saat ini yaitu pondasi tradisional dengan bahan batu kali harus diperhatikan dengan baik; antara lain diusahakan memiliki kemampuan meredam getaran dengan memberikan celah untuk bergerak pada hubungan antara pondasi dengan sloof, pondasi dengan kolom. Cara ini juga bisa didukung dengan memberikan bahan seperti pecahan kaca diantara pondasi dan sloof.

Untuk dinding, sebenarnya dinding rumah2 tradisional banyak yang sudah sesuai untuk menghadapi gempa, antara lain dinding dari bahan bambu maupun tanaman lainnya. Dinding semacam ini dapat menerima getaran gempa dengan sangat baik. Bahkan rumah-rumah joglo kuno dapat bertahan dengan baik saat gempa.

Untuk kondisi dewasa ini, bahan seperti lembaran komposit (misalnya dinding Hebel), gypsum dan bahan ringan lainnya dapat dengan baik bertahan saat gempa karena ringan dan kuatnya. Selain itu kondisi bahan lembaran solid ini dapat digabungkan dengan fleksibilitas penyambungan dengan kolom-kolom untuk meredam getaran.
Jika memakai batu bata, usahakan agar terdapat penguatan lebih banyak dengan menggunakan kolom-kolom praktis sebagai pengaku. Jangan pernah meletakkan beban atap langsung pada dinding bata. Dinding bata juga perlu untuk diberi angkur pada kolom setiap jarak susunan 8 bata. Dinding bata yang diberi angkur dapat bertahan lebih baik saat gempa karena ditahan oleh kolom dan tidak ambruk.

Jenis atap yang ringan menggunakan kayu dapat dimaksimalkan ketika menghadapi gempa dengan membuat angkur pada ring balok, dimana angkur ini diberi celah untuk bergerak dengan sistem hubungan roll. Jenis atap yang cukup baik adalah atap yang ringan, menggunakan penutup atap ringan seperti lembaran komposit, namun bahan ini kurang diminati karena secara tampilan kurang bagus dibandingkan penutup atap genteng.
Beton harus diperkuat agar tidak mudah ambruk, secara keseluruhan, kolom dan balok beton menyangga keseluruhan bangunan, karenanya bila struktur ini tidak kuat menahan gempa, maka keseluruhan bangunan juga tidak kuat. Usahakan untuk membagi bangunan dalam beberapa kelompok struktur, misalnya menggunakan prinsip dilatasi (pemisahan struktur) antara satu massa dengan massa bangunan lain. Contohnya; memisahkan area ruang keluarga dengan area kamar-kamar secara struktural (meskipun secara organisasi ruang tetap menyatu).
Bangunan dengan bahan tripleks kurang disarankan, karena mudahnya terbakar. Bahan ringan lain yang dapat disarankan sebagai pengganti adalah gypsum atau dinding komposit. Untuk kawasan ibukota, bahan-bahan tersebut secara estetis dapat diterima lebih baik. Bangunan yang atapnya dari alang2 atau jerami dapat diterima bila memang konsep bangunannya tradisional, atau memang dari awalnya tradisional, serta gaya hidup penghuninya sesuai untuk rumah tinggal tradisional (misalnya karena perawatan yang lebih banyak dibandingkan bahan atap modern). Bangunan seperti ini, digabungkan dengan cara-cara membangun tradisional seperti menggunakan kolom bambu, malah sangat baik bertahan dalam kondisi gempa.
Rancangan interior sebaiknya disesuaikan bila kita concern terhadap masalah gempa ini. Pilihlah jenis furniture yang ringan dan tidak menghalangi saat dibutuhkan evakuasi gempa.

Pada dasarnya bahan-bahan bangunan yang ada saat ini dapat ditingkatkan lagi mutunya dalam menghadapi gempa, serta diperlukan inovasi dalam pengadaan material baru yang dapat menunjang keamanan saat gempa, seperti konstruksi yang ringan, fleksibel dan kuat. Yang paling penting diperhatikan melihat tren saat ini adalah; membuat bangunan dengan cara membangun yang lebih baik, seperti memperkuat dinding dengan angkur, kolom-kolom praktis, dan sebagainya.
Ongkos membangun rumah tahan gempa secara relatif tidak banyak berbeda dengan rumah yang ada saat ini, hanya kualitas sambungan, joint antar pembebanan, jenis material yang mendukung (ringan, kuat dan fleksibel) dapat diperbanyak dan diaplikasikan dalam bangunan. Malahan saat ini terdapat material-material baru fabrikasi yang secara struktural telah teruji melalui laboratorium dan memiliki kualitas lebih baik daripada material konvensional.
Pada dasarnya yang perlu dilakukan adalah meningkatkan kualitas rancangan dan bangunan terhadap gempa melalui cara-cara membangun dan jenis material. Uang yang dikeluarkan tentunya untuk membeli material-material tersebut.

Efek Kondisi Tanah (Local Site Effects) 

kondisi tanah setempat (site) mempunyai pengaruh terhadap gerakan tanah (percepatan, kecepatan dan simpangan) akibat gempa. Tanah setempat yang dimaksud adalah :
1) Tanah di atas bangunan yang ditinjau
2) Tanah dimana gempa di rekam
Perhatian terhadap pengaruh site effects timbul karena :
1) Kerusakan bangunan/muka tanah yang timbul tidak reguler
2) Respons tanah yang direkam (perc, kec., simp.) tidak reguler
Tidak reguler yang dimaksud adalah adanya respons tanah ataupun kerusakan yang tiba-tiba sangat berbeda dengan daerah sekitarnya
• Untuk membahas efek kondisi tanah setempat, maka akan dipakai kejadian-kejadian gempa yang terjadi di Mexico
• Pusat-pusat gempa di negara Mexico terjadi disepanjang subdaksi di lepas pantai Mexico. Sementara mexico city terletak ± 400 km dari pantai

Soil Zonation, Soil Profile and Structural Damage Distributions
Ada 3-zona kondisi tanah di Mexico City yaitu :
1) Rock site
2) Transition soil site
3) Soft soil site

Potongan A-B dan pengaruh kondisi tanah terhadap rekaman gempa

• Di daerah episenter (dekat) rekaman gempa mempunyai frekuensi tinggi
• Di daerah rock site dan jauh (di Teacalco dan UNAM) percepatan tanah ssudah sangat kecil karena energi gempa sduan berjalan ± 350 km pada tanah keras
• Di daerah soft-soil (SCT, tanah endapan) dan jauh percepatan tanah membesar dengan kandungan frekuensi rendah. Ini adalah pengaruh kondisi tanah setempat.


Earthquake Characteristics :
Date : September, 19, 1985
Magnitude : ML + 8,1
Focal Depth : Approx. 33 km
EQ mechanism Max. Acc : 168 cm/dt2 (0.17 g)



Kota Mexico terletak di atas endapan danau purba settlement
Mexico soil deposit :
1. Very deep deposit
2. Low water level
3. High PI
4. Very soft soil
Induce/lead to :
Severe ground

Sumber : Pak Widodo (Prof. Ir, MSCE, PhD), Dosen UII