Pengaruh Inersia Gempa Bumi Terhadap Struktur Bangunan

Inersia Yang Bekerja Pada Struktur Bangunan Ketika Terjadi gempa Bumi

Gempa bumi tektonik merupakan gejala alam yang telah terbukti
mempunyai daya rusak yang hebat. Terjadinya gempa bumi disebabkan
hancurnya material kulit bumi di daerah patahan akibat terjadinya
pergeseran dua lempeng tektonik yang saling berbeda arah.
Hancurnya material kulit bumi tersebut mengakibatkan terpancarnya
energi gempa yang menjalar dari pusat gempa (hipocentre) ke
permukaan dan dipermukaan bumi. Besarnya gempa tergantung dari
waktu ulang (returnperiod) kejadian. Semakin panjang waktu
getarnya (energi potensial) maka gempa semakin besar.

Bekerjanya gempa pada bangunan dapat diilustrasikan sebagai
berikut:
Bayangkan kita sedang berdiri di atas bak sebuah truk menghadap
ke samping dengan kaki terbuka, kaki kanan di belakang dan kaki
kiri di depan. Tiba-tiba truk dijalankan lalu direm dan
dijalankan lagi ke belakang. Apabila kecepatan awal sangat tinggi
(percepatan besar) maka kemungkinan besar kita akan langsung
terjatuh ke arah belakang sebelum truk direm. Tapi apa bila truk
bergerak dengan pelan, maka pada awalnya akan terasa mau terjatuh
ke belakang, kaki kanan kita akan merasa tertekan, sebaliknya
kaki kiri akan terangkat. Mekanisme mau jatuh ke arah belakang
terjadi karena berat tubuh kita berusaha melawan pergeseran tubuh
ke depan. Gaya ini adalah gaya inersia (Newton: gaya
inersia=percepatan x berat massa). Menurut Newton makin besar
percepatan maka makin besar gaya inersianya dan makin berat massa
maka makin besar gaya inersia. Mekanisme berikutnya, setelah
tubuh kita “tertinggal” oleh kaki yang sudah bergerak ke depan
mekanisme berikutnya, setelah tubuh kita “tertinggal” oleh
kaki yang sudah bergerak kedepan (karena gaya inertia) tubuh
kita akan mengayun kedepan berusaha berada diatas kaki
kembali, tapi pada saat yang hampir bersamaan gerak truk sudah
kebelakang lagi demikian seterusnya. Mekanisme ini akan
berlanjut sampai truk berhenti atau setelah kita terjatuh.
Dapat kita bayangkan lebih lanjut, kalau arah menghadap kita
dirubah menjadi kedepan, maka “perilaku” tubuh kita akan
berbeda, atau kalau salah satu tangan kita membawa ember berisi
air, “perilaku” tubuh kita a berbeda lagi. llustrasi ini
walaupun tidak sempurna tapi dapat menggambarkan apa yang
dilalami bangunan saat digetarkan/digoncang oleh gempa. Gempa
bumi menggetarkan pondasi banqunan melalui tanah, getaran
tersebut tidak beraturan dan dirambatkan ke atas melalui
komponen-komponen vertikal, disebarkan secara horizontal melalui
diafragma (lantai/atap) dan seterusnya. Percepatan tanah dan
berat massa mentukan besarnya gaya inersia (Newton), di samping
itu menurut Arnold, bentuk dan ukuran bangunan, sifat dan
penatean elemen elemen struktural, serta sifat dan penataan
elemen elemen non struktural yang didefinisikaan sebagai
konfigurasi bangunan” selanjutnya disebut “konfigurasi” saja)
sangat berpengaruh terhadap perilaku bangunan bila digetarkan
oleh gempa. Jadi besarnya gaya-gaya yang bekerja pada komponen-
komponen struktur pendukung gampa tidak hanya karena gaya inertia
menurut Newton,

“Konfigurasi” pada prinsipnya dikelompokkan dalam dua kelompok, yaitu “konfigurasi” serhana dan “konfigurasi” tidak sederhana. “Konfigurasi” tidak sederhana mengakibatkan perilaku bangunan tidak sederhana, dinamis dan ada resiko terjadinya perbedaan antara perilaku nyata dengan rancanqan struktur, sehingga berpotensi terjadi mekanisme-mekanisme kegagalan struktur yang berbahaya seperti: torsi pada massa bangunan, soft storey, set back, short column, strong beam ­ weak column. “Konfigurasi” tidak sederhana juga mengakibatkan struktur bangunan tidak efisien.

Keamanan dan efisiensi bangunan merupakan bagian yang mendapat perhatian penting perancang struktur. Rancangan struktur dilandasi falsafah: keamanan jiwa pengguna gedung, keamanan materi, dan kekuatan struktur. Dalam Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia Untuk Gedung Tahun 83 disebutkan: bangunan tidak roboh terhadap gempa skala besar; elemen struktural boleh rusak dalam batas batas tertentu, tapi elemen struktural tidak rusak terhadap gempa skala menengah; dan bangunan tidak boleh rusak sama sekali terhadap gempa skala kecil. Dengan falsafah ini, kekuatan elsatik struktur diperhitungkan terhadap gempa kecil, sedangkan untuk gempa besar beban harus dapat diterima oleh daktilitas struktur. Kekakuan struktur sangat berperan mengurangi kerusakan-kerusakan komponen-komponen serta elemen-elemen struktural maupun non struktural. Kinerja struktur yang mampu berperilaku seperti ini, dirancang oleh perancang struktur, namun arsitek sebagai perancang sangat berperan menghasilkan “konfiqurasi”nya.Kerja sama antara arsitek dan perancang struktu menjadi kata kunci yang penting.

Pendekatan perancangan struktur dan pendekatan perancangan
arsitektur didaerah gempa tidak harus saling berbenturan walaupun
persyaratan-persyaratan struktur dalam seismic design sangat
ketat, Dengan tidak meninggalkan prinsip perancangan arsitektur:
kegunaan, kekuatan dan estetika (Vitruvius), bagi arsitek tidak
jarang persyaratan-persyaratan struktural tidak menjadi kendala,
tapi bisa menjadi pemicu ide, sedangkan perancang struktur
“konfigurasi” (baca: ide arsitek) yang tidak se-derhana bisa jadi
pemicu ide pemecahan struktur, untuk itu diperlukan koordinasi
yang baik sejak awal proses perancangan antara arsitek dan
perancang struktur sangat diperlukan.

Sumber:
Gempa Bumi, Pengaruhnya Terhadap Tampilan Bangunan
Oleh B Satya W maer

Semoga Bermanfaat salam Jabat Erat
Kampung Drafter​
Tempat Belajar Gambar Teknik Konstruksi
085795561584