Benarkah Bangunan Tinggi Lebih Rawan Rubuh Saat Gempa ?

Ryan Rakhmat Setiadi, ST

Ryanrakhmats.wordpress.com

Tampaknya insinyur sekarang sudah mulai punya penyakit yang mirip dengan politikus, yaitu gemar

memberikan pernyataan kontroversial. Hal yang baru baru ini saya dengar adalah insinyur struktur

yang dengan mudahnya mengeluarkan statement bahwa bangunan di Ibukota akan banyak yang

rubuh jika terjadi gempa. Saya sebenarnya kurang tahu apa yang dimaksudkan dengan "bangunan di

Ibukota" ini, namun jika yang dimaksud adalah bangunan tinggi, rasanya pertanyaannya perlu

dipertanyakan.

Bangunan yang rubuh akibat gempa adalah tipe kerusakan struktur yang paling parah. Hal ini sangat

dihindarkan karena dapat menyebabkan kehilangan jiwa yang tinggi. Contoh bangunan rubuh akibat

gempa dapat ditunjukkan oleh gambar - gambar berikut :

Sebelum membahas mengenai bangunan yang rubuh, saya ingin sedikit menjelaskan mengenai

mekanisme lentur dan geser pada bangunan akibat beban lateral (Figure 6.9). Pada gambar tersebut,

struktur yang dominan perilaku lentur berdeformasi lateral lebih diakibatkan gaya/tegangan tarik

tekan pada elemen vertikal (kolom atau shearwall). Sementara itu struktur yang dominan perilaku

geser berdeformasi lateral karena mekanisme lentur di sambungan balok kolom.

waktu kita kuliah pasti pernah dengat strong column weak beam kan ?. Nah hal ini sangat berkaitan

dengan perilaku deformasi geser pada bangunan. Ketika portal frame dominan perilaku deformasi

geser, kegagalan momen lentur pada elemen vertikal akan menyebabkan kegagalan struktur secara

keseluruhan (story mechanism). Hal ini akan langsung menyebabkan struktur rubuh. Namun jika

yang gagal momen lentur adalah balok, maka tipe deformasi pada portal frame akan semakin

mendekati perilaku mode deformasi lentur (Figure 6.6). Struktur dengan deformasi lateral dominan

perilaku lentur akan lebih sulit untuk gagal asalkan deformasi lateralnya belum menyebabkan

instabilitas struktur.

Mode Deformasi Geser Mode Deformasi Lentur

Oleh karenanya aspek strong column weak beam sangat penting dalam perencanaan momen frame.

Selain itu, ada cara yang lebih sering digunakan dan dapat membuat struktur lebih berperilaku

deformasi lentur, yaitu dengan menambah shearwall (Gambar 2). Struktur wall adalah elemen masif

dimana mekanisme deformasi lentur amat dominan. Selain itu wall juga menyerap gaya geser gempa

jauh lebih tinggi dibandingkan momen frame dan mendorong aksi frame wall interaction lebih

berperilaku deformasi lentur. Pengalaman di negara - negara rawan gempa juga menyatakan bahwa

struktur yang memiliki shearwall memiliki performance yang sangat bagus.

Gambar 2. Deformasi Shearwall Terhadap Beban Lateral

Shearwall jelas menghindari struktur gagal akibat story mechanism. Selain itu, kegagalan geser pada

shearwall diketahui tidak mengurangi kemampuannya untuk tetap menahan gaya gravitasi. Nah

selanjutnya, apa hubungannya pernyataan tersebut dengan judul artikel ini ?

Menurut penulis, bangunan tinggi di Ibukota yang lebih dari 15 lantai umumnya sudah menggunakan

elemen penahan shearwall. Selain itu, masifnya rasio antara area lantai dan area shearwall benar -

benar membuat shearwall dominan menahan gaya gempa. Kemungkinan untuk terjadinya story

mechanism sangat rendah. Namun perlu dicatat bahwa bukan berarti bangunan dengan shearwall

yang masif bebas dari resiko rubuh, contoh di chile ada bangunan dengan shearwall yang rubuh,

namun hal ini akibat penggunaan tebal shearwall yang terlalu tipis menyebabkan mekanisme

deformasi lentur yang menghasilkan tarik tekan tidak bekerja (Figure 3). Menurut penulis

penggunaan shearwall yang sangat tipis untuk bangunan tinggi bukan hal yang umum di Ibukota.

Hal lainnya yang membuat struktur bangunan tinggi lebih baik responnya saat gempa adalah mulai

meningginya pengaruh dari higher mode, hal ini membuat respon struktur terhadap beban dinamik

lateral akan membuat deformasi berbentuk lebih dari single curvature (Gambar 3). Jika tipe

deformasi ini terjadi, pengaruh P-Delta akan semakin berkurang, padahal umumnya pengaruh P-

Delta sangat berdampak pada stabilitas struktur terhadap momen guling.

Gambar 3. Mode Shape Structure MDOF

Okay, mungkin sebagian pembaca akan berpikir bahwa yang penulis jelaskan merupakan teori yang

menarik, namun apakah ada buktinya dari kejadian gempa yang lalu. Menarik disampaikan dari

penjelasan FARZAD NAEIM di papernya tahun 2005 yang berjudul THE CASE FOR SEISMIC

SUPERIORITY OF WELL-ENGINEERED TALL BUILDINGS. Di paper ini Naeim memberikan contoh kasus

gempa Kobe City Halls 1995 di Jepang, dimana dilokasi yang bersampingan, bangunan 7 lantai

kehilangan 1 lantainya (soft story) sementara bangunan 40 lantai disebelahnya tidak mengalami

kerusakan yang berarti (Figure 1).

Contoh lainnya adalah gempa chi-chi Taiwan tahun 1999 di daerah Taichung. Bangunan tertinggi di

sana (Figure 2) sama sekali tidak mengalami kerusakan yang berarti, sementara bangunan dengan

ketinggian medium hingga rendah sudah mengalami banyak kegagalan (Figure 3).

Naeim berpendapat di papernya bahwa bangunan tinggi atau bahkan sangat tinggi umumnya di

desain lebih mempertimbangkan aspek kekakuan, sehingga struktur ini sudah cukup lebih kaku

dibandingkan kebutuhan terhadap beban - beban extreme saat kondisi ultimate. Selain itu,

umumnya energi gempa lebih dominan kepada struktur dengan periode rendah, hal ini dijelaskan

dari hasil analisis bahwa semakin tinggi bangunan, kebutuhan akan daktalitas akan semakin kecil

(Figure 17).

Dari paper-nya tersebut Naeim berkesimpulan bahwa dengan material yang sama, kualitas

pekerjaan yang sama pula, serta kondisi gempa baik gempa dekat atau gempa jauh, bangunan tinggi

lebih aman terhadap kerubuhan dibandingkan bangunan medium dan rendah. Namun Naeim di sini

tetap memberikan catatan bahwa bangunan dengan potensi soft story harus dihindarkan baik untuk

bangunan tinggi dan rendah, karena soft story sangat berpotensi menciptakan kegagalan (Figure

6.1).

Terakhir, penulis ingin menyampaikan bahwa tidak mudah untuk memprediksi respon struktur near

collapse. Jadi bukan berarti jika anda analisis dengan software didapat PMM ratio lebih dari 1 atau

anda memasang tulangan kurang dari yang diperlukan hasil output software, lalu benar benar

entah dengan kenapa gempa yang terjadi sama atau lebih besar dari prediksi di peta gempa,

bangunan anda langsung rubuh. Jika anda menganalisa analisis nonlinear pun, tingginya probabilitas

akan variabel baik yang cukup ketahui maupun yang sama sekali belum kita pahami (degradation

near collapse, overstrength material, Homogenitas material, etc) sangat berpengaruh terhadap

respon struktur yang ingin dianalisa sampai collapse.

Jadi apa yang bisa disimpulkan adalah tidak mudah untuk mengeluarkan statement kalau bangunan

itu akan rubuh terhadap gempa atau tidak, yang pasti jika ingin dilakukan analisis mendalam,

kesimpulannya harus dalam ranah probabilistic. Dan untuk bangunan tinggi, anda beruntung jika

tinggal disana, karena kemungkinan gagalnya lebih rendah dibandingkan bangunan ketinggian

medium dan rendah. Tentu anda juga harus lihat lihat apakah bangunan itu cukup irregular dan

potensi soft story atau tidak, lebih baik lagi jika ada shearwall yang masif. Untuk itu anda butuh

sedikit pengatahuan struktur

(Note : Tulisan hanya pemikiran pribadi penulis, tentu setiap orang bisa berargumen sendiri

sendiri, versi lengkap dari tulisan ini dapat di-akses di halaman website penulis)