REKAYASA GEMPATeknologi Bantalan Karet Tahan Gempa – Base Isolator

Asas utama penyediaan bangunan sipil adalah untuk tujuan kemanusiaan. Oleh karena itu, perlu diperhatikan faktor keamanan dan kenyamanan bagi penghuninya. Beberapa tahun terakhir, perancangan isolasi dasar (base isolation) yang digunakan untuk perlindungan gedung dari bahaya dan kerusakan yang disebabkan oleh gempa bumi telah digunakan sebagai teknologi dalam perancangan struktur gedung di wilayah gempa tinggi. Beberapa tipe struktur telah didesain menggunakan teknologi ini, baik gedung yang telah dibangun maupun yang masih dalam tahap konstruksi. Teknologi ini telah digunakan oleh beberapa negara, seperti Cina, Jepang, dan Amerika Serikat. Dalam pemodelan struktur gedung dengan base isolator diperlukan pemodelan base isolator yang optimum sehingga akan diperoleh lateral displacement dan vertical displacement yang akurat.

Balai Penelitian Teknologi Karet di Bogor mempunyai teknologi pembuatan bantalan tahan gempa yang digunakan untuk rumah tinggal maupun gedung bertingkat. Bantalan yang digunakan untuk melindungi gempa bumi dibuat dari kombinasi lempengan karet alam dan lempeng baja. Bantalan tersebut dipasang di setiap kolom, yaitu di antara pondasi dan bangunan. Karet alam berfungsi untuk mengurangi getaran akibat gempa bumi, sedangkan lempeng baja digunakan untuk menambah kekakuan bantalan karet sehingga penurunan bangunan saat bertumpu diatas bantalan karet tidak besar.

Prinsip Kerja

Pengaruh gempa bumi yang sangat merusak struktur bangunan adalah komponen arah horizontal. Getaran tersebut dapat menimbulkan gaya reaksi yang besar, bahkan pada puncak bangunan dapat berlipat hingga mendekati dua kalinya. Oleh sebab itu, apabila gaya yang sampai pada bangunan tersebut lebih besar dari kekuatan struktur maka bangunan tersebut akan rusak. Gaya reaksi yang sampai pada bangunan dapat dikurangi melalui penggunaan bantalan karet tahan gempa. Pada dasarnya, cara perlindungan bangunan oleh bantalan karet tahan gempa dicapai melalui pengurangan getaran gempa bumi ke arah horisontal dan memungkinkan bangunan untuk bergerak bebas saat berlangsung gempa bumi tanpa tertahan oleh pondasi. Bila ditinjau gaya-gaya dalam pada struktur dengan base isolator, seolah-olah gedung tersebut dibangun di wilayah gempa yang lebih kecil.

(a) (b)Gambar 1. (a) Perilaku Struktur Tanpa Bantalan Karet; (b) Perilaku Struktur dengan Bantalan

Karet

Sistem Kontrol Bangunan Terhadap Gempa

Sistem kontrol respon bangunan terhadap gempa secara garis besar dikenal tiga kategori utama yaitu 1) sistem pengontrolan pasif, 2) sistem pengontrolan semi aktif dan 3) sistem pengontrolan aktif. Sistem kontrol pasif mereduksi respons bangunan dengan perangkat pasif. Sistem kontrol semi aktif mereduksi respon bangunan dengan cara merubah sifat struktur bangunan seperti redaman (damping) dan kekakuan dengan menggunakan tenaga yang kecil untuk merubah sifat struktur tersebut. Sistem kontrol aktif mereduksi respon bangunan dengan gaya pengontrol yang dihasilkan oleh tenaga yang ekivalen dengan gaya untuk menahan gaya inersia bangunan.

Sistem isolasi tergolong ke dalam sistem kontrol pasif. Beberapa tipe isolasi seismik (sistem kontrol pasif) yang sudah dikenal dewasa ini, yaitu natural rubber bearing, high damping rubber bearing, lead rubber bearing, elastic sliding bearing, curved plane sliding bearing, plane sliding bearing, plane roller bearing, rail roller bearing. Hasil tes menunjukkan bahwa untuk jenis rubber bearing dapat mengalami simpangan bolak-balik antara +100 sampai +300 mm, untuk gaya geser 300 sampai 400 kN, jenis sliding bearing antara +100 sampai +300 mm untuk gaya geser 20 sampai 160 kN, dan jenis roller bearing hingga +100 mm untuk gaya geser kurang dari 20 kN.

(a) (b)

(c) (d)Gambar 2. (a) Base Isolator; (b) Lead-rubber Bearing; (c) Protective-covered High Damping

Rubber Isolator; (d) High Damping Rubber Isolator

(a) (b) (c)Gambar 3. (a) dan (b) Perilaku Base Isolator saat Diuji Geser; (c) Perilaku Base Isolator saat

Diuji Tekan

Gambar 3. Posisi Bantalan Karet

Base Isolation di Jepang

Setelah awal yang lambat, penelitian dan pengembangan base isolation di Jepang meningkat drastis. Gedung bertingkat pertama yang menerapkan teknologi base isolation diselesaikan pada tahun 1986. Meskipun pembangunan gedung semacam itu membutuhkan persetujuan dari Ministry of Construction (Menteri Pembangunan). Terhitung mulai dari 30 Juni 1998, ada lebih dari 550 gedung ber-base isolation yang telah disetujui.

Ada beberapa sebab yang membuat teknologi base isolation dikembangkan dengan cepat di Jepang. Meski anggaran untuk penelitian dan pengembangan dalam bidang keteknikan sangat tinggi, tetapi hasilnya signifikan, khususnya bagi perkembangan teknologi base isolation; perusahaan-perusahaan konstruksi memasarkan teknologi ini dengan agresif; proses persetujuan untuk pembangunan gedung ber-base isolation dilakukan secara transparan dan

terstandarisasi; dan tingkat kegempaan yang tinggi di Jepang mendorong orang Jepang untuk saling bahu membahu demi hidup yang lebih aman dengan membangun bangunan tahan gempa.

Sistem yang dulu biasa digunakan adalah natural rubber bearing dengan peredam mekanik atau lead-rubber bearing. Namun dewasa ini, high-damping natural rubber isolator telah banyak digunakan. Contohnya adalah pusat komputer untuk Tohoku Electric Power Company di Sendai, Propinsi Miyako.

Saat ini, gedung ber-base isolation terbesar di dunia adalah West Japan Postal Computer Center, yang berada di Sanda, Prefektur Kobe. Struktur gedung 6 lantai seluas 47.000 m2

(500.000 ft2) ini didukung oleh 120 elastomeric isolator dengan sejumlah peredam tambahan berupa baja dan timah. Gedung yang memiliki periode isolasi 3,9 detik ini berada sekitar 30 km (19 mil) dari epicenter gempa bumi Hyogoken Nanbu (Kobe) tahun 1995 dan pernah mengalami gerakan bumi yang hebat. Percepatan tanah puncak di bawah isolator sebesar 400 cm/s2 (0,41 g) dan berhasil diredam oleh sistem isolasi hingga 127 cm/s2 (0,13 g) di lantai ke-6. Pergeseran pada isolator yang terjadi diperkirakan sekitar 12 cm (4,8 in). Sebuah gedung tanpa isolator yang letaknya berdekatan dengan pusat komputer mengalami beberapa kerusakan, tetapi tidak ada kerusakan pada gedung ber-base isolator.

Penggunaan sistem isolasi di Jepang terus meningkat, sebagai akibat dari gempa bumi Kobe. Sebagai hasil dari kinerja mengagumkan West Japan Postal Computer Center, permohonan ijin untuk mendirikan bangunan meningkat tajam, termasuk banyak apartemen dan kondominium.

Beberapa contoh gedung di Jepang yang telah menggunakan bantalan karet :

1. Koto Building, Kobe, 1997

Gedung Koto merupakan gedung perkantoran swasta. Gedung ini memiliki 8 lantai di atas 1 basement dan diisolasi dengan 12 lead rubber bearing. Gedung yang sebelumnya luluh lantak akibat gempa bumi Kobe. Sang pemilik gedung kembali meminta perusahaan konstruksi yang sama (Takenaka) untuk membangun gedung ini.

2. Amitie Shinosaka, Osaka, 1998

Gedung Amitie Shinosaka adalah “asrama” milik perusahaan Shimizu. Gedung ini menggunakan high damping rubber bearing. Struktur ini didesain memiliki ketahanan gempa bumi yang tinggi. Sehingga insinyur, manager, dan peneliti Shimizu dapat menggunakan lokasi tersebut untuk merespon gempa bumi di area Kansai di masa yang akan datang.

3. Mitsui Marine and Fire Insurance Building, Chiba, 1994

Gedung Mitsui Marine and Fire Insurance Building berfungsi sebagai pusat data komputer perusahaan. Seperti gedung pada umumnya di Jepang, gedung ini juga memiliki isolasi terpisah dan elemen peredaman. Sistem isolasinya terdiri dari 88 natural rubber

bearing, sedangkan sistem peredamannya terdiri dari 12 friction damper dan 144 lead damper.

4. Nakanoshima Kokaido, Osaka, 1896

Gedung Nakanoshima Kokaido adalah gedung bersejarah pertama yang bergaya Amerika yang dipugar di Jepang. Geudng ini dibangun pada tahun 1896 dan dipugar pada tahun 2000.

5. National Museum of Western Art, Tokyo, 1959

Gedung National Museum of Western Art didesain oleh Le Corbusier pada tahun 1959 dan pemugaran isolasinya dilakukan pada tahun 1998. Pemugaran melibatkan penempatan 42 high damping rubber bearing di bawah sistem pondasi menerusnya. Percobaan shake table dilakukan

untuk mengetahui perilaku dinamik dari perluasan sistem joint yang diterapkan.

6. High-City Kiyosumi Sirakawa Station Plaza, 1997

Salah satu perbedaan yang mencolok dari penerapan teknologi isolasi di Jepang dibandingkan Amerika adalah penerapan teknologi isolasi pada struktur bangunan hunian. Di saat hanya ada sedikit bangunan hunian yang menerapkan teknologi ini di Amerika, di Jepang ada lebih dari 200 bangunan hunian yang sudah menerapkannya. Dan hampir semuanya merupakan struktur kondominium besar yang didesain dan dibangun setelah gempa bumi Kobe di tahun 1995.

7. NTT DoCoMo Research and Development Center, Nagoya, 1998

NTT Power and Building Facilities, bagian dari NTT (Nippon Telephone and Telegraph), ditetapkan sebagai perusahaan mandiri pada tahun 1992. Perusahaan ini, yang biasa dikenal dengan NTT-Facilities, terdiri dari 6000 orang yang bekerja pada divisi tenaga dan bangunan NTT, maupun berbagai hal di luar grup NTT. Pada tahun-

tahun belakangan ini NTT sudah mengalami aktivitas desain dan konstruksi yang signifikan di sektor komunikasi nirkabel, dan khususnya cabang selular NTT, NTT-DoCoMo. Sistem komunikasi nirkabel sangat diperlukan di Jepang, sehingga desain tahan gempa pada gedung, menara, dan struktur lain untuk jaringan nirkabel adalah standar kinerja tertinggi. Isolasi gempa dan disipasi energi telah digunakan secara ekstensif.

8. Kobe Central Fire Station, 1998

Gedung Kobe Central Fire Station adalah contoh dari penerapan isolasi pada fasilitas esensial (penting), sama halnya dengan beberapa proyak Amerika. Sebelum gempa bumi Kobe, hanya ada sedikit bangunan esensial yang menerapkan sistem isolasi, yaitu fasilitas reaksi darurat, komunikasi, polisi, dan

kebakaran, mengingat sekarang jumlah pertumbuhan gedung-gedung berisolasi semacam ini terus meningkat. Gedung dengan perkuatan beton ini memiliki 10 lantai ditambah dengan basement. Sistem isolasinya terdiri dari 12 lead rubber bearing berdiameter 1,3 m.

Sumber :http://karetgempa.blogspot.com/http://netsains.com/http://www.siecorp.com/