gemba terhadap bangunan

1. Gaya Inersia Akibat Gempa pada Struktur Bangunan

Gempa bumi menyebabkan goyangan pada tanah sehingga bagian dasar bangunan di atasnya akan ikut tergoyang. Sesuai hukum kelembaman Newton, meskipun bagian dasar bangunan bergerak bersama tanah tetapi atap bangunan cenderung tetap berada di posisinya. Oleh karena dinding dan tiang-tiang saling berhubungan dengan atap, maka atap akan terseret bersama rumah. Keadaan ini mirip dengan saat kita berdiri di dalam bus kota yang tiba-tiba berjalan, kaki kita bergerak bersama bus badan kita terdorong ke belakang. Kecenderungan untuk tetap pada keadaan semula tersebut disebut inersia. Pada bangunan, karena dinding atau tiang bersifat fleksibel maka arah gerakan atap akan berbeda dengan gerakan tanah.
Pada suatu rangkaian struktur bangunan yang atapnya ditopang di atas tiang, saat tanah bergerak maka bangunan akan turut bergerak dan pada bagian atas akan mengalami gaya disebut gaya inersia. Bila atap mempunyai massa M dan mengalami percepatan a, maka akan terjadi gaya inersia sebesar massa M dikalikan percepatan a dengan arah berlawanan dengan percepatan gerak tanah Dengan demikian, semakin besar massa bangunan maka semakin besar pula gaya inersia yang ditimbulkan. Oleh karena itu, bangunan yang menggunakan material yang lebih ringan akan lebih tahan terhadap goyangan akibat gempa bumi. 

2. Deformasi pada Struktur Bangunan

Gaya inersia dari bagian atas bangunan ditransfer ke tanah melalui kolom (tiang), menimbulkan gaya pada kolom. Gaya pada kolom juga bisa ditinjau dengan cara lain. Saat terjadi gempa, ujung-ujung kolom bergerak relatif satu dengan lainnya sebesar u seperti terlihat pada Gambar 2. Karena kelenturannya, kolom akan berusaha kembali ke posisi tegak semula, dengan kata lain, kolom melawan deformasi. Pada posisi vertikal, kolom-kolom tidak mendukung gaya horisontal, tapi saat membengkok terjadi gaya di dalam kolom. Semakin besar perpindahan horisontal u antara bagian atas dan bawah kolom, semakin besar gaya inersia pada kolom. Besarnya gaya di dalam kolom sebanding dengan perpindahan relatif antar ujung-ujungnya dikalikan dengan kekakuan kolom.

Gambar 4. Deformasi Bangunan Akibat Gempa Bumi

Pada prinsipnya Gempa bumi menyebabkan goyangan pada tiga arah (dua arah mendatar X dan Z serta satu arah vertikal Y). Oleh karena itu di daerah gempa, struktur bangunan disamping dirancang untuk menahan gaya berat arah vertikal juga harus dirancang untuk menahan gaya horisontal yang terjadi saat gempa bumi melanda.

Prinsip dasar dari struktur bangunan tahan gempa adalah membuat seluruh struktur bangunan menjadi satu kesatuan yang utuh (monolith) sehingga beban dapat ditanggung dan disalurkan secara bersama-sama secara proposional. Bangunan juga harus bersifat daktail, sehinga dapat bertahan apabila mengalami terjadinya perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.

C. Dinding tembok dengan Perkuatan Struktur Rangka

Pada umumnya struktur bangunan yang ada di Indonesia merupakan struktur portal/rangka terbuka (balok dan kolom) beton bertulang sebagai struktur utama dengan pemakaian pasangan batu bata atau batako/bataton sebagai bahan partisi atau pengisi struktur rangka terbuka. Pada rumah atau bangunan sederhana satu lantai lainnya, dinding tembok selain digunakan sebagai partisi juga dapat berfungsi untuk menahan beban yang bekerja. Bahan dinding tembok yang diperkuat struktur rangka terdiri dari bata/batako/bataton, adukan siar, besi tulangan, dan beton.

Bata/batako/bataton dapat dibuat dari berbagai bahan alami (tanah liat) atau campuran dari semen, pasir, kerikil dan diproduksi secara tradisional ataupun dalam skala besar di pabrik. Sebagian besar bangunan tembokan di seluruh Indonesia menggunakan bata yang terbuat dari tanah liat yang dicampur dengan pasir dan air, dipadatkan, dikeringkan kemudian dibakar. Biaya produksi bata pada umumnya lebih murah dibandingkan dengan batako.

Adukan siar terbuat dari pasir dan semen dengan komposisi campuran tertentu kemudian dicampur dengan air, yang berfungsi sebagai bahan perekat antara bata/batko/bataton satu dengan yang lainnya.

Dinding tembokan dibuat dari berbagai macam material yang memiliki karakteristik yang berbeda-beda, meskipun demikian bahan-bahan tersebut diharapkan dapat bekerja sebagai satu kesatuan dalam beban yang bekerja baik dalam arah vertikal (searah gravitasi) maupun ke arah horisontal (beban lateral: angin dan gempa). Kekuatan dinding tembok dipengaruhi oleh:

1. Kekuatan bata

2. Kekuatan adukan siar

3. Ketebalan adukan siar

4. Tingkat awal penyerapan air oleh bata

5. Variasi ukuran bata

6. Mutu pengerjaan

7. Perawatan

Kolom dan balok berfungsi sebagai perkuatan dinding tembokan, untuk bangunan rumah tinggal dan bangunan sederhana satu lantai biasanya struktur rangka tersebut tidak dihitung secara detail tetapi hanya didasarkan pada ukuran dimensi tertentu yang sudah baku sehingga seringkali disebut sebagai kolom dan balok praktis. Fungsi kolom dan balok praktis yang dipasang sebagai “bingkai” dinding tembokan antara lain:

1. Meningkatkan kekuatan hubungan antar bagian dinding dalam menahan beban yang bekerja.

2. Meningkatkan stabilitas kelangsingan dinding.

3. Meningkatkan kekuatan dan daktilitas dinding tembokan dalam menahan gaya lateral.

4. Mengurangi resiko terpisahnya dinding tembokan pada bagian sudut pada saat diguncang gempa (Boen, 2005).

Gambar 6. Kerusakan Dinding Akibat Gaya Tegak Lurus Bidang Tanpa Perkuatan Angkur dengan Kolom.

D. Persiapan Angkur

Untuk memastikan bahwa struktur bangunan bekerja sebagai satu kesatuan yang utuh, setiap bagian dinding tembok harus dibingkai dengan kolom dan balok dengan luasan maksimum 9 m2, atau kolom harus dipasang setiap jarak maksimum 3 m dengan dilengkapi balok sloof dan ringbalk.
Besi tulangan dipasang sebagai angkur dan ditanam di dalam adukan siar horisontal di setiap 6 lapis bata (maksimal 35 cm) dengan kedalaman (panjang penjangkaran) minimal 30 cm di setiap bagian untuk memperkuat hubungan antara dinding dengan kolom dan balok sehingga dapat bekerja sebagai satu kesatuan dalam menahan beban.

Baja tulangan yang digunakan sebagai angkur untuk menyatukan pasangan dinding dengan perkuatan struktur rangka yang ada di sekelilingnya harus memenuhi syarat sebagai berikut:
1. Tidak boleh berkarat, retak dan bengkok
2. Bukan merupakan besi bekas karena besi bekas telah mengalami pembebanan sebelumnya sehingga terdapat kemungkinan telah mencapai kondisi fase pasca-elastis (plastis).
3. Tidak mengandung minyak/lemak, asam, dan alkali
4. Bebas dari cacat seperti serpi-serpi
5. Terlindung dari pengaruh cuaca dan kelembaban
6. Penampang besi harus bulat penuh dengan diameter 8 mm sampai dengan 12 mm.
Peralatan yang diperlukan dalam persiapan angkur sebagai perkuatan hubungan antara dinding dan kolom, terdiri dari:
1. Pemotong tulangan (bar cutter),
2. Pembengkok tulangan (bar bender),
3. Pita ukur,
4. Jangka sorong, dan sarung tangan.