Riset ITS Temukan Desain Sambungan Bangunan Paling Efektif Hadapi Gempa

KILAS JAVA, SURABAYA - Indonesia berada di salah satu kawasan paling aktif secara tektonik di dunia. Posisinya yang berada di jalur Cincin Api Pasifik membuat ancaman gempa bumi menjadi risiko yang tak bisa dihindari. 

Di tengah tantangan tersebut, Guru Besar ke-251 Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Prof Data Iranata ST MT PhD, mengembangkan model sambungan balok-kolom komposit baja-beton yang dirancang untuk meningkatkan ketahanan bangunan terhadap guncangan gempa.

Inovasi yang dikembangkan akademisi Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil, Perencanaan, dan Kebumian (FTSPK) ITS itu berangkat dari fakta bahwa sebagian besar korban jiwa saat gempa bukan disebabkan oleh getaran bumi, melainkan kegagalan struktur bangunan yang runtuh akibat perencanaan yang tidak memadai.

Menurut Data, bangunan yang dirancang sesuai standar rekayasa struktur dan ketentuan bangunan tahan gempa memiliki tingkat kerusakan yang dapat diprediksi serta dikendalikan. 

Karena itu, kualitas desain struktur menjadi faktor yang jauh lebih menentukan dibanding besarnya kekuatan gempa itu sendiri.

"Apabila bangunan dirancang sesuai dengan peraturan yang berlaku, tingkat kerusakan akibat gempa sebenarnya dapat diprediksi dan dikendalikan," ujarnya.

Lulusan Sarjana Teknik Sipil ITS tersebut menjelaskan bahwa tujuan utama rekayasa struktur modern bukan membuat bangunan yang sama sekali tidak mengalami kerusakan. 

Konsep yang diterapkan justru mengarahkan agar kerusakan terjadi pada bagian-bagian tertentu yang telah diperhitungkan, sementara elemen utama seperti kolom tetap mampu menopang bangunan.

Pendekatan tersebut memberi waktu bagi penghuni untuk menyelamatkan diri sebelum bangunan mengalami keruntuhan total. Dengan demikian, risiko korban jiwa dapat ditekan secara signifikan meskipun bangunan mengalami deformasi akibat gempa.

Berangkat dari konsep itu, Data mengembangkan model sambungan balok-kolom Steel Reinforced Concrete (SRC) menggunakan pendekatan simulasi berbasis Finite Element Method (FEM). 

Metode ini memungkinkan perilaku struktur diamati secara rinci sebelum diterapkan pada konstruksi nyata.

Ia menjelaskan bahwa baja memiliki tingkat daktilitas yang lebih tinggi dibandingkan beton. Sifat tersebut membuat baja mampu menyerap sekaligus meredam energi gempa secara lebih efektif sehingga mengurangi potensi keruntuhan struktur.

Namun demikian, penelitian tersebut juga menunjukkan bahwa penambahan material baja dalam jumlah besar tidak otomatis meningkatkan performa bangunan. 

Efektivitas struktur justru sangat dipengaruhi oleh konfigurasi sambungan antara balok dan kolom.

Untuk membuktikan hipotesis tersebut, tim peneliti mengembangkan tiga model sambungan berbeda, yakni CS-01, CS-02, dan CS-03. 

Ketiganya dianalisis melalui simulasi numerik guna mengetahui pola distribusi tegangan, kemampuan menyerap energi, serta mekanisme kerusakan ketika menerima beban gempa.

Pada konfigurasi CS-01, profil baja tipe Wide Flange (WF) ditanam di dalam beton bertulang dan diperkuat menggunakan tulangan sengkang. 

Sementara pada CS-02, profil baja WF dipasang tanpa ikatan tulangan sengkang. Adapun CS-03 menggunakan pendekatan berbeda dengan balok berbentuk baja utuh yang langsung disambungkan ke sistem struktur.

Hasil penelitian memperlihatkan temuan yang menarik. Struktur dengan kandungan baja lebih banyak belum tentu memiliki ketahanan gempa paling baik. 

Faktor yang lebih menentukan adalah bagaimana konfigurasi sambungan dirancang sehingga mampu mendistribusikan tegangan secara merata, menyerap energi seismik, dan mengendalikan pola kerusakan.

"Dari seluruh konfigurasi yang dianalisis, model CS-02 menunjukkan performa seismik paling optimal," kata Data.

Melalui pengembangan model sambungan komposit tersebut, ITS membuka peluang lahirnya desain bangunan tahan gempa yang tidak hanya mengutamakan aspek keselamatan, tetapi juga efisiensi konstruksi. 

Pengembangan teknologi ini diharapkan dapat menjadi salah satu referensi bagi perencana struktur dalam membangun infrastruktur yang lebih tangguh, aman, dan berkelanjutan, sekaligus mendukung pencapaian Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (Sustainable Development Goals/SDGs) poin ke-9 mengenai industri, inovasi, dan infrastruktur. (Nayla).