Pendahuluan: Gempa sebagai Keniscayaan dan Tantangan Rekayasa
Indonesia merupakan salah satu negara dengan tingkat aktivitas kegempaan tertinggi di dunia. Posisi geografis yang berada pada pertemuan lempeng tektonik menyebabkan gempa bumi menjadi fenomena yang tidak dapat dihindari. Dalam konteks ini, tantangan utama bukanlah bagaimana mencegah gempa, melainkan bagaimana meminimalkan dampak kerusakan dan korban yang ditimbulkannya.
Dalam orasi ilmiah yang disampaikan di Institut Teknologi Bandung, Prof. Ir. R. Muslinang Mustopo, M.Si., PhD mengangkat tema yang provokatif sekaligus penuh harapan, yaitu “Kerusakan untuk Mencapai Ketangguhan”. Judul ini mencerminkan pergeseran paradigma dalam rekayasa struktur tahan gempa, dari sekadar mengejar kekuatan menuju upaya mengelola kerusakan secara terencana agar bangunan tetap berdiri dan melindungi penggunanya.
Bahaya Gempa dan Ketidakpastian yang Menyertainya
Gempa bumi memiliki karakteristik yang sangat tidak pasti. Besarnya kekuatan gempa, waktu terjadinya, frekuensi, lokasi, serta tingkat kerusakan yang ditimbulkan tidak pernah dapat diprediksi secara pasti. Meskipun ilmu kegempaan telah berkembang pesat dan mampu memetakan potensi bahaya gempa secara relatif berdasarkan lokasi geografis dan kondisi tanah, tetap terdapat ketidakpastian terkait kemungkinan terjadinya gempa yang lebih besar dari perkiraan.
Catatan sejarah kegempaan di Indonesia menunjukkan ribuan kejadian gempa signifikan yang menyebabkan kerugian besar, baik dari sisi korban jiwa, kerusakan infrastruktur, maupun dampak sosial dan ekonomi. Kondisi inilah yang mendorong perlunya pendekatan perancangan struktur yang tidak hanya kuat, tetapi juga tangguh dalam menghadapi ketidakpastian.
Faktor Eksternal dan Internal dalam Respons Struktur
Dalam menjelaskan bagaimana struktur merespons gempa, Prof. Muslinang menguraikan dua kelompok faktor utama. Faktor eksternal mencakup letak geografis bangunan terhadap sumber gempa, karakteristik perambatan gelombang gempa, serta kondisi tanah di lokasi bangunan. Perbedaan kondisi tanah, misalnya antara tanah keras dan tanah lunak, dapat menghasilkan respons struktur yang sangat berbeda meskipun bangunan berada pada lokasi yang sama.
Selain faktor eksternal, terdapat pula faktor internal yang berkaitan dengan karakteristik struktur itu sendiri. Tinggi bangunan, periode getar alami, sistem struktur, serta tingkat redaman yang dimiliki akan sangat memengaruhi besarnya gaya gempa yang masuk ke dalam struktur. Struktur yang lebih tinggi, misalnya, cenderung memiliki periode getar yang lebih panjang sehingga respons percepatan gempa yang dialami bisa lebih kecil.
Konsep Keamanan dan Faktor Keutamaan Bangunan
Tidak semua bangunan dirancang dengan tingkat keamanan yang sama. Dalam perancangan struktur tahan gempa, dikenal konsep faktor keutamaan bangunan yang membedakan tingkat perlindungan berdasarkan fungsi bangunan tersebut. Bangunan yang berfungsi sebagai fasilitas vital, seperti rumah sakit atau sekolah, harus dirancang dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi dibandingkan bangunan dengan fungsi risiko rendah seperti gudang.
Konsep ini diwujudkan melalui pengalihan faktor pembebanan gempa yang lebih besar pada bangunan dengan tingkat risiko tinggi. Dengan demikian, perancangan struktur tidak hanya bersifat teknis, tetapi juga mempertimbangkan aspek sosial dan kemanusiaan.
Filosofi Perancangan: Mengendalikan Energi, Bukan Menahan Gaya
Salah satu gagasan kunci dalam orasi ini adalah perubahan fokus dari menahan gaya gempa sebesar-besarnya menjadi mengendalikan energi gempa yang masuk ke dalam struktur. Gempa menghasilkan energi yang sangat besar, dan upaya menahan energi tersebut sepenuhnya justru akan menghasilkan struktur yang sangat kaku dan boros material.
Pendekatan modern dalam perancangan tahan gempa adalah membiarkan struktur mengalami deformasi terkontrol agar energi gempa dapat diserap dan didisipasikan. Dengan kata lain, struktur dirancang untuk “mengalah” secara terencana, bukan runtuh secara tiba-tiba.
Daktalitas sebagai Kunci Ketangguhan Struktur
Konsep daktalitas menjadi fondasi utama dalam strategi perancangan struktur baja tahan gempa. Daktalitas adalah kemampuan material atau elemen struktur untuk mengalami deformasi inelastik yang besar tanpa kehilangan kekuatan secara signifikan. Material yang daktail mampu menyerap energi gempa melalui deformasi berulang tanpa mengalami kegagalan mendadak.
Dalam orasi ini, Prof. Muslinang menekankan bahwa material getas, meskipun memiliki kekuatan awal yang tinggi, sangat tidak diinginkan dalam perancangan tahan gempa karena kegagalannya bersifat tiba-tiba dan berbahaya. Sebaliknya, material dan sistem struktur yang daktail mampu memberikan peringatan melalui deformasi sebelum mengalami keruntuhan.
Reduksi Gaya Gempa dan Faktor Respons
Dalam perancangan struktur tahan gempa, gaya gempa rencana yang digunakan dalam perhitungan tidak merepresentasikan gaya gempa maksimum yang mungkin terjadi. Gaya tersebut direduksi dengan suatu faktor respons, yang mencerminkan kemampuan struktur untuk menyerap energi melalui perilaku daktail.
Reduksi ini bukan berarti meremehkan bahaya gempa, melainkan merupakan strategi sadar untuk memanfaatkan kapasitas deformasi struktur. Dengan demikian, struktur dirancang agar elemen tertentu mengalami leleh terlebih dahulu dan berfungsi sebagai “sekering” yang menyerap energi, sementara elemen lainnya tetap elastis dan menjaga stabilitas keseluruhan bangunan.
Perancangan Kerusakan yang Terencana
Inti dari konsep “kerusakan untuk mencapai ketangguhan” terletak pada perancangan kerusakan yang disengaja dan terkendali. Tidak semua elemen struktur diizinkan untuk rusak. Hanya elemen-elemen tertentu yang telah direncanakan sebagai elemen sekering yang boleh mengalami leleh dan deformasi besar.
Elemen non-sekering, seperti kolom utama, harus dirancang dengan kapasitas yang lebih besar agar tetap aman meskipun elemen sekering mengalami kerusakan. Pendekatan ini menuntut perencanaan yang cermat, termasuk detail sambungan yang sangat menentukan keberhasilan sistem struktur secara keseluruhan.
Detailing dan Sambungan sebagai Faktor Penentu
Dalam struktur baja tahan gempa, sambungan memegang peranan yang sangat krusial. Kegagalan sambungan dapat menyebabkan keruntuhan struktur meskipun elemen utama dirancang dengan baik. Oleh karena itu, detailing sambungan harus dirancang untuk mendukung terbentuknya perilaku daktail yang stabil.
Hanya jenis sambungan tertentu yang diperbolehkan dalam sistem struktur tahan gempa, dan validitasnya harus dibuktikan melalui penelitian atau pengujian eksperimental. Pendekatan ini memastikan bahwa perilaku struktur sesuai dengan asumsi desain ketika gempa besar terjadi.
Menuju Struktur Tangguh dan Mudah Dipulihkan
Perkembangan terbaru dalam perancangan tahan gempa tidak lagi berhenti pada konsep “tidak runtuh”, tetapi bergerak menuju konsep ketangguhan (resilience). Struktur tangguh dirancang agar elemen sekering yang rusak dapat dengan mudah diganti setelah gempa, sehingga bangunan dapat segera berfungsi kembali tanpa perlu pembongkaran total.
Pendekatan ini dinilai sangat relevan untuk Indonesia, mengingat frekuensi gempa yang tinggi dan keterbatasan sumber daya. Dengan biaya yang relatif lebih terjangkau, struktur tangguh berbasis kerusakan terkontrol menjadi solusi yang realistis dan berkelanjutan.
Kesimpulan
Orasi ilmiah Prof. Muslinang Mustopo menegaskan bahwa kerusakan bukanlah kegagalan, melainkan bagian dari strategi perancangan struktur tahan gempa yang modern dan rasional. Dengan mengendalikan lokasi, mekanisme, dan tingkat kerusakan, struktur baja dapat dirancang untuk menyerap energi gempa secara efektif, melindungi jiwa manusia, dan tetap berdiri meskipun mengalami deformasi besar.
Pendekatan ini mencerminkan pergeseran paradigma dari sekadar kekuatan menuju ketangguhan, sebuah arah yang sangat penting bagi masa depan rekayasa struktur di wilayah rawan gempa seperti Indonesia.
Sumber
-
Mustopo, R. Muslinang. Kerusakan untuk Mencapai Ketangguhan: Strategi Perancangan Struktur Baja Tahan Gempa.
Orasi Ilmiah Guru Besar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung (ITB).
url: https://www.youtube.com/watch?v=mdiv2IuPZtY