PEDOMAN PRAKTIS PEMBANGUNAN RUMAH TAHAN GEMPA
Wilayah Indonesia mencakup daerah-daerah yang mempunyai tingkat resiko gempa yang tinggi diantara beberapa daerah gempa diseIuruh dunia.
Data-data terakhir yang berhasil direkam menunjukkan
bahwa rata-rata setiap tehun terjadi sepuluh kegiatan gempa bumi yang
mengakibatkan kerusakan yang cukup besar di Indonesia. Sebagian terjadi pada
daerah lepas pantai dan sebagian lagi pada daerah pemukiman. Pada daerah
pemukiman yang cukup padat, perlu adanya suatu perlindungan untuk mengurangi
angka kematian penduduk dan kerusakan berat akibat goncangan gempa.
Dengan menggunakan prinsip teknik yang benar, detail
konstruksi yang baik dan praktis maka kerugian harta benda dan jiwa menusia
dapat dikurangi.
Dalam webblog ini, diuraikan faktor-faktor dasar dari
goncangan gempa yang kemudian di uraikan prinsip-prinsip utamanya yang akan
dipakai dalam membangun rumah tahan gempa.
BEBERAPA KARAKTERISTIK GONCANGAN GEMPA
Pada lokasi bangunan, gempa bumi akan menyebabkan
tanah dibawah bangunan dan di sekitarnya tergoncang dan bergerak secara tak
beraturan (random). Percepatan tanah terjadi dalam tiga dimensi membentuk
kombinasi frekwensi getaran dari 0,5 Hertz sampal 50 Hertz. Jika bangunan kaku
(fixed) terhadap tanah (dan tidak dapat tergeser) gaya inersia yang menahan
percepatan tanah akan bekerja pada tiap-tiap elemen struktur dari bangunan
selama gempa terjadi. Besarnya gaya-gaya inersia ini tergantung dari berat
bangunannya, semakin ringan berarti semakin kecil gaya inersia yang bekerja
dalam elemen struktur tersebut.
Tanggung jawab sebagai orang yang berkecimpung daIam
industri konstruksi adalah mendirikan bangunan sedemikian rupa sehingga
bangunan tetap mampu berdiri menahan gaya-gaya inersia tersebut. Pertanyaan yang
timbul kemudian, “Berapa kekuatan bangunan yang kita perlukan ?”.
TINGKAT PEMBEBANAN GEMPA
Pada tahun 1981, studi untuk menentukan besarnya
“beban gempa rencana” sudah dilakukan. Studi ini adalah proyek kerja sama
antara Pemerintah Indonesia-New Zealand yang menghasilkan. Peraturan Muatan
Gempa lndonesia.
Pada konsep peraturan tersebut ada 2 (dua) langkah
pendekatan untuk menghitung pembebanan gempa yang dapat digunakan.
Kriteria pertama, bahwa perencanaan pembebanan gempa sedemikian rupa sehingga tidak
terjadi kerusakan struktur atau kerusakan arsitektural setiap kali terjadi
gempa. Kriteria kedua meskipun terjadi gempa yang hebat bangunan tidak
boleh runtuh tetapi hanya boleh kerusakan-kerusakan pada bagian struktur yang
tidak utama atau kerusakan arsitektur saja. Telah diketahui bahwa adalah tidak
ekonomis merencanakan bangunan tahan gempa cara elastis. Jadi untuk gempa yang
besar dimana kemungkinan terjadinya kira-kira 15% dari umur bangunan tersebut,
dipakai harga perencanaan yang rendah dan perencanaan khusus serta ukuran
detail-detail diambil sedemikian sehingga menjamin beberapa bagian tertentu
dari struktur akan Ieleh (berubah bentuk dalam keadaan plastis) untuk menyerap
sebagian enersi gempa (yang berlaku untuk keadaan kenyal). Besarnya harga beban
rencana yang terjadi berhubungan dengan beberapa faktor yang selengkapnya
terdapat pada reference, yang disimpulkan sebagai berikut:
1. Faktor Lapangan (site)
Gambar dibawah ini, menunjukkan enam jalur gempa di
Indonesia yang menentukan parameter dasar pembebanan .
Parameter ini dimodifikasikan untuk perhitungan pada
kondisi tanah Iunak dimana goncangan tanah akibat gempa akan diperbesar
(mengalami pembesaran).
(Untuk Jakarta, pada zone 4 dan diatas tanah lunak
koefisien beban rencana lateral adalah 0,05 untuk struktur yang kaku seperti
perumahan bertingkat rendah.
2. Faktor Bangunan
Beban yang terjadi pada suatu bangunan juga tergantung
pada keadaan (features) dari bangunan rersebut, yakni fleksibilitasnya,
beratnya dan bahan bangunan untuk konstruksinya. Biasanya suatu bangunan yang
fIeksibel akan menerima beban gempa yang Iebih kecil dibandingkan bangunan yang
lebih kaku. Bangunan yang lebih ringan akan menerimna beban gempa yang Iebih
keciI dari pada bangun yang berat dan bangunan yang kenyal akan menyerap beban
gempa yang lebih kecil dari pada bangunan yang getas yang mana dalam keadaan
pengaruh gempa akan tetap elastis atau runtuh secara mendadak. Bangunan dari
kayu digolongkan sebagai bangunan yang kenyal. Untuk struktur kayu harus
direncanakan dengan menggunakan Peraturan Muatan Indonesia yang baru. Beban
rencana adalah 33% - 50% dari gaya yang menyebabkan struktur belum mulai Ieleh
atau masih dalam keadaan elastis. Reduksi ini tidaklah sama besarnya untuk
bahan bangunan yang lain, misalnya baja yang mempunyai kekenyalan yang lebih
besar dari kayu. Meskipun demikian kekenyalan dapat diciptakan dalam struktur
kayu dengan menggunakan alat penyambung yang kenyal pada tiap-tiap hubungan
elemen stuktur kayu tersebut. Pada umumnya, sambungan dengan paku memberikan
kekenyalan yang cukup.
3. Tingkat Pembebanan Gempa untuk Bangunan Kayu
Dengan memperhatikan faktor lapangan dan faktor
bangunan, struktur kayu harus tetap mampu berdiri untuk menahan beban-beban
sebagai berikut : (Jakarta, tanah lunak)
- Rangka kayu kenyal : 0,05 *) x 1,7 = 0,085
- Dinding geser kayu : 0,05 *) x 2,5 = 0,125
- Konstruksi rangka kayu yang diperkuat dengan batang pengaku diagonal: 0,05 *) x 3 = 0,15
Keterangan : *) Faktor ini
mempunyai harga maksimum 0,13 pada zone I dan 0 pada zone 6.
Hal ini berarti, misalnya suatu dinding geser yang
terbuat dari plywood atau particle board, harus dapat menerima gaya horisontal
sebesar 0,125 x berat total dari bagian struktur yang membebani dinding
tersebut. Meskipun suatu bangunan direncenakan dengan harga pembebanan yang
benar, mungkin bangunan. tersebut mengalami kerusakan akibat gempa jika
sebagian dari prinsip-prinsip utamanya tidak dipenuhi.
PRlNSlP-PRlNSIP UTAMA KONSTRUKSI TAHAN GEMPA
1. Denah yang sederhana dan simetris
Penyelidikan kerusakan akibat gempa menunjukkan
pentingnya denah bangunan yang sederhana dan elemen-elemen struktur penahan
gaya horisontal yang simetris. Struktur seperti ini dapat menahan gaya gempa
Iebih baik karena kurangnya efek torsi dan kekekuatannya yang lebih merata.
2. Bahan bangunan harus seringan mungkin
Seringkali, oleh karena ketersedianya bahan bangunan
tertentu. Arsitek dan Sarjana SipiI harus menggunakan bahan bangunan yang
berat, tapi jika mungkin sebaiknya dipakai bahan bangunan yang ringan. Hal ini
dikarenakan besarnya beban inersia gempa adalah sebanding dengan berat bahan
bangunan. Sebagai contoh penutup atap genteng diatas kuda-kuda kayu menghasilkan
beban gempa horisontal sebesar 3 x beban gempa yang dihasilkan oleh penutup
atap seng diatas kuda-kuda kayu. Sama halnya dengan pasangan dinding bata
menghasiIkan beban gempa sebesar 15 x beban gempa yang dihasilkan oleh dinding
kayu.
3. Perlunya sistim konstruksi penahan beban yang
memadai
Supaya suatu bangunan dapat menahan gempa, gaya
inersia gempa harus dapat disalurkan dari tiap-tiap elemen struktur kepada
struktur utama gaya honisontal yang kemudian memindahkan gaya-gaya ini ke
pondasi dan ke tanah.
Adalah sangat penting bahwa struktur utama penahan
gaya horizontal itu bersifat kenyal. Karena, jika kekuatan elastis dilampaui,
keruntuhan getas yang tiba-tiba tidak akan terjadi, tetapi pada beberapa tempat
tertentu terjadi Ieleh terlebih dulu.
Suatu contoh misalnya deformasi paku pada batang kayu
terjadi sebelum keruntuhan akibat momen lentur pada batangnya.
Cara dimana gaya-gaya tersebut dialirkan biasanya
disebut jalur Iintasan gaya.
Tiap-tiap bangunan harus mempunyai jalur lintasan gaya
yang cukup untuk dapat menahan gaya gempa horisosontal.
Untuk memberikan gambaran yang jelas, disini diberikan
suatu contoh rumah sederhana dengan tiga hal utama yang akan dibahas yaitu
struktur atap, struktur dinding dan pondasi.
3.1. Struktur atap
Jika tidak terdapat batang pengaku (bracing) pada
struktur atap yang menahan beban gempa dalam arah X maka keruntuhan akan
terjadi.
Jika lebar bangunan lebih besar dari lebar bangunan di
mungkin diperlukan 2 atau 3 batang pengaku pada tiap-tiap ujungnya.
Dengan catatan bahwa pengaku ini harus merupakan
sistim menerus sehingga semua gaya dapat dialirkan melalui batang-batang
pengaku tersebut.
Gaya-gaya tersebut kemudian dialirkan ke ring balok
pada ketinggian langit-langit.
Gaya-gaya dari batang pengaku dan beban tegak lurus bidang
pada dinding menghasilkan momen lentur pada ring balok.
Jika panjang dinding pada arah lebar (arah pendek)
lebih hesar dari 4 meter maka diperlukan batang pengaku horisontal pada sudut
untuk memindahkan beban dari batang pengaku pada bidang tegak dinding daIam
arah X dimana elemnen-elemen struktur yang menahan beban gempa utama.
Sekali lagi ring balok juga harus menerus sepanjang
dinding dalam arah X dan arah Y
Sebagai pengganti penggunaan batang pengaku diagonal
pada sudut, ada 2 (dua) alternatif yang dapat dipilih oIeh perencana;
- Ukuran ring balok dapat diperbesar dalam arah horisontal, misalnya 15 cm menjadi 30cm atau sesuai dengan yang dibutuhkan dalam perhitungan. Ring bolok ini dipasang diatas dinding dalam arah X.
- Dipakai langit-langit sebagai diafragma, misalnya plywood.
Untuk beban gempa arah Y, sistim struktur dibuat untuk
mencegah ragam keruntuhan. Untuk mengalirkan gaya dari atap kepada dinding
dalam arah Y, salah satu alternatif diatas dapat dipilih yaitu penggunaan
batang pengaku horisontal ring balok atau memakai langit-langit sebagai
diafragma.
3.2. Struktur dinding
Gaya-gaya aksiaI dalam ring balok harus ditahan oleh
dinding.
Pada dinding bata gaya-gaya tersebut ditahan oleh gaya
tekan diagonal yang diuraikan menjadi gaya tekan dan gaya tarik. Gaya aksiaI
yang bekerja pada ring balok juga dapat menimbulkan gerakan berputar pada
dinding. Putaran ini ditahan oleh berat sendiri dinding, berat atap yang
bekerja diatasnya dan ikatan sloof ke pondasi.
Jika momen guling lebih besar dari momen penahannya
maka panjang dinding harus diperbesar.
Kemungkinan lain untuk memperkaku dinding adalah
sistim diafragma dengan menggunakan plywood, particle board atau sejenisnya,
atau pengaku diagonal kayu untuk dinding bilik.
Penggunaan dinding diafragma lebih dianjurkan karena
sering terjadi kesulitan untuk memperoleh sambungan ujung yang lebih pada
sistim pengaku diagonal.
Beban gempa yang bekerja pada arah Y ditahan dengan
cara yang sama dengan arah X
Sebagal sistem struktur utama yang mana dinding harus
mampu menahan beban gempa yang searah dengan bidang dinding, dinding juga harus
mampu menahan gempa dalam arah yang tegak lurus bidang dinding.
Dengan alasan ini maka dinding bata (tanpa tulangan)
harus diperkuat dengan kolom praktis dengan jarak yang cukup dekat. Sebagai
pengganti kolom praktis ini dapat dipakai tiang kayu.
3.3. Struktur pondasi
Struktur pondasi berperanan penting untuk memindahkan
beban gempa dari dinding ke tanah.
Pertama, pondasi harus dapat menahan gaya tarik
vertikal dan gaya tekan dari dinding. Ini berarti sloof menerima gaya geser dan
momen lentur sebagai jalur lintasan gaya terakhir sebelum gaya-gaya tersebut
mencapai tanah.
Akhirnya sloof memindahkan gaya-gaya datar tersebut ke
pada tanah yang ditahan oleh daya dukung tanah dan tekanan tanah lateral.
Rumah yang terbuat dari kayu dengan lantai kayu dan
pondasi kayu seperti gambar-gambar di bawah ini memerlukan batang pengaku untuk
mencegah keruntuhan.
KESIMPULAN
Dari uraian diatas, goncangan gempa dan cara
menghitung harga pembebanan gempa untuk suatu bangunan, dapat disimpulkan bahwa
:
- Kekenyalan struktur sangat ditekankan sekali untuk mencegah keruntuhan bangunan.
- Gaya gempa hanya dapat ditahan oleh sistem struktur yang menerus (jalur lintasan gaya yang menerus) dari puncak bangunan sampai ke tanah.
REFERENSI :
- A.W. Charleson, M.E., MNZIE. “KONSTRUKSI RUMAH TAHAN GEMPA DI INDONESIA”.
- Teddy Boen, Ir., “MANUAL BANGUNAN TAHAN GEMPA”.
- Studio Penataan Bangunan dan Lingkungan Dirjen Cipta Karya 2006 “PEDOMAN TEKNIS PEMBANGUNAN RUMAH TAHAN GEMPA"