Steel Branced Frame

Struktur Gempa

Bahan konstruksi yang mulai diminati pada masa ini adalah baja. Baja merupakan salah satu bahan konstruksi yang sangat baik. Baja memiliki sifat keliatan dan kekuatan yang tinggi. Keliatan atau ductility adalah kemampuan bahan untuk berdeformasi secara nyata dalam menerima gaya tekan maupun gaya tarik sebelum terjadi kegagalan (Bowles,1985).

Dalam perencanaan struktur rangka baja yang tahan terhadap beban gempa, elemen struktur seperti kolom, dinding, penguat atau braces, dan sambungan didesain untuk bisa menjalani deformasi jauh melampaui batas elastis bahan tanpa kehilangan kapasitas kekuatan yang cukup signifikan. Penyediaan kapasitas deformasi ini dikenal sebagai daktilitas, yang merupakan prinsip dasar dalam desain bangunan yang tahan terhadap beban gempa.

Gempa Northridge pada tahun 1994 dan Kobe pada tahun 1995 menunjukkan bahwa material baja tidak serta merta membuat struktur menjadi daktail. Untuk menjamin struktur bersifat daktail, maka selain daktilitas material (baja) maka hal lain yang tidak dapat diabaikan adalah menjamin sambungan agar tidak gagal pada saat terjadi beban gempa. Perencanaan struktur yang tahan terhadap beban gempa didesain untuk menyediakan daktilitas pada elemen yang disambung, sehingga perlunya pemilihan sambungan yang tepat untuk menjamin terjadinya sendi plastis pada daerah balok.

Dalam perencanaan struktur tahan gempa disyaratkan dengan ketat bahwa sambungan harus direncanakan lebih kuat daripada komponen yang disambung, untuk menjamin bahwa selama gempa terjadi, pelelehan tidak terjadi pada bagian sambungan, tetapi dibagian yag memang telah direncanakan leleh pada struktur yang bersangkutan.

Dalam SNI 03-1729-2002 dinyatakan bahwa sambungan pada struktur pemikul gempa harus mengakomodasi terjadinya penyerapan energi yang baik pada sendi plastis sesuai dengan kinerja struktur yang direncanakan.

Kinerja ini dinyatakan dengan besaran sudut rotasi plastis yang terbentuk diantara sumbu balok dan sumbu kolom.
SNI 03-1729-2002 mengkIasifikasikan beberapa macam sistem struktur untuk bangunan baja tahan gempa, yang meliputi:

1. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Terbatas
3. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa
4. Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus
5. Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus
6. Sistem Rangka Bresing Konsentris Biasa
7. Sistem Rangka Bresing Eksentrik

Struktur Pelindung dari Gempa (Steel-Braced-Frame)

Sebagian besar bangunan saat ini telah didesain sedemekian rupa sehingga saat terjadi gempa bumi dengan intensitas besar, maka bangunan tersebut dikorbankan untuk menyelamatkan penghuninya. Walaupun dalam bencana gempa bangunan tersebut tidak roboh, tetapi mengalami kerusakan berat, sehingga strukturnya mengalami deformasi dan tidak layak dari segi struktur. Sehingga mau tidak mau bangunan tersebut harus dirobohkan.

Steel Brached Frame adalah suatu inovasi baru yang telah diteliti oleh para peneliti dari Stanford University of Lullinos. Dimana Steel Brached Frame merupakan struktur rangka baja yang mendukung bangunan utama, letaknya berada di luar bangunan (eksterior). Rangka baja ini didesain dapat bergoyang ke atas dan ke bawah (akibat elastisitas urat (tendon) baja) saat terjadi goncangan gempa sampai dengan 7 Skala Righter (SR).

Dalam aplikasinya, sistem ini dapat dipasang sebagai bagian awal dari desain awal bangunan, atau bisa juga dipasang pada bangunan yang sudah berdiri. Sistem ini diharapkan dapat meminimalisir kerusakan dan tentunya memberikan keselamatan bagi penghuninya. Jadi sistem ini diyakini lebih ekonomis dan lebih aman.

Komponen Steel Branced Frame

Komponen Steel Branched Frame

Setelah melihat gambar di atas, maka bagian -bagian Steel Brached Frame adalah :

1. Struktur bangunan berwarna putih pada gambar di atas adalah gedung 3 lantai yang akan dilindungi Steel Brached Frame dari bahaya gempa.
2. Warna merah adalah rangka baja utama dari Steel Brached Frame
3. Warna hijau adalah pondasi baja untuk mendukung rangka baja Steel Brached Fram.
4. Warna kuning adalah fuses (sekering) yang berfungsi untuk melenturkan, membuang induksi energi dari gempa, dan memperkecil kerusakan, serta membatasi kerusakan bangunan hanya pada area tertentu.
5. Kabel berwarna putih yang berada di depan dan di belakang fuses (sekering) adalah tendon (urat baja) yang terdiri dari kawat-kawat baja pilinan. Tendon ini didesain elastis ketika gedung sedang digoncang gempa. Namun ketika goncangan berakhir, tendon yang terbuat dari material baja berkekuatan tinggi akan menyesuaikan pada panjang semula dan menarik gedung pada posisi semula.

Uji Coba Rangka Steel Branced Frame

Untuk mendapatkan hasil kinerja dari sistem struktur tahan gempa tersebut, telah dilakukan beberapa pengujian goncangan sistem struktur Steel Brached Frame di Hygo Earthquake Engineering, Miki City, Jepang.

Mereka menggunakan model gempa di Kobe, Jepang, yang berkekuatan 6,9 SR (tahun 1995) dan gempa Northbridge yang berkekuatan 6,7 SR (tahun 1994). Hasil pengujian, ternyata struktur Steel Brached Frame tersebut mampu menahan daya rusak gempa.

Kerusakan yang terjadi pada bangunan gedung, hanya di sekitar fuses (sekering) saja sehingga dapat dengan mudah diganti. Padahal, di akhir pengujian para peneliti meningkatkan kekuatan gempa buatan 1,75 kali lebih besar dari gempa Northbridge.