PENGARUH KEGAGALAN STRUKTUR TERHADAP KERUSAKAN BANGUNAN SIPIL DI JEPANG SETELAH TERJADINYA GEMPA
-
Upload
sigit-dwi-prasetyo -
Category
Documents
-
view
670 -
download
9
Transcript of PENGARUH KEGAGALAN STRUKTUR TERHADAP KERUSAKAN BANGUNAN SIPIL DI JEPANG SETELAH TERJADINYA GEMPA
1
PENGARUH KEGAGALAN STRUKTUR TERHADAP KERUSAKAN BANGUNAN SIPIL DI JEPANG SETELAH
TERJADINYA GEMPA
Sigit Dwi Prasetyo
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma
Abstrak
Jepang sering dilanda gempa dengan kekuatan yang cukup besar. Dua diantaranya
adalah gempa Niigata 1964 dan gempa Kobe 1995. Kedua gempa itu mengakibatkan
kerusakan yang cukup parah pada bangunan sipil di Jepang. Gempa Niigata menyebabkan
runtuhnya jembatan Showa, Gempa Kobe menyebabkan runtuhnya Hanshin Expressway dan
Subway Station. Runtuhnya bangunan-bangunan sipil ini disebabkan oleh likuifaksi yang
terjadi akibat guncangan gempa yang begitu besar. Runtuhnya bangunan-bangunan sipil
tersebut menarik perhatian para peneliti, khususnya para konstruktor Jepang. Setelah
dilakukan penelitian dan analisis, diketahui bahwa kerusakan yang terjadi pada bangunan-
bangunan sipil tersebut tidak disebabkan oleh gempa semata. Tapi ada faktor fisik yang
mempengaruhi runtuhnya bangunan sipil tersebut. Faktor fisik itu adalah dari segi struktur
bangunan. Diketahui bahwa ada kegagalan struktur yang menyebabkan kerusakan pada
bangunan sipil ini menjadi lebih parah daripada yang semestinya. Kegagalan struktur ini
seperti kurangnya luas penampang tiang penyangga jembatan Showa, serta kurangnya
sengkang pada kolom-kolom bangunan sipil, sehingga kolom tersebut tidak kuat menahan
guncangan gempa yang besar. Dengan adanya penelitian ini, diharapkan pembangunan-
pembangunan selanjutnya bisa lebih diperhatikan agar kegagalan struktur tidak kembali
terjadi dan akibat yang ditimbulkan oleh gempa pun menjadi lebih kecil.
Kata Kunci : Likuifaksi, Showa Bridge, Hanshin Expressway, Subway Station, Kegagalan
Struktur
2
Pendahuluan
Jepang adalah sebuah Negara yang rentan akan terjadinya gempa. Hal ini karena
Jepang dilalui oleh empat lempeng, yaitu lempeng Eurasia, Filipina, Pasifik, dan Amerika
Utara. Keempat lempeng itu masih aktif bergerak. Jadi wajar jika di Jepang cukup sering
terjadi gempa. Bahkan tak sedikit gempa yang terjadi memiliki magnitudo yang cukup besar,
dan menyebabkan kerusakan yang cukup parah.
Dua dari beberapa gempa besar yang pernah mengguncang Jepang adalah gempa
yang terjadi pada tanggal 16 Juni 1964 dengan kekuatan 7.5 SR yang mengguncang Niigata,
dan gempa yang terjadi pada 17 Januari 1995 dengan kekuatan 7.2 SR yang mengguncang
Kobe. Kedua gempa ini menyebabkan kerusakan yang cukup parah pada bangunan sipil.
Jembatan runtuh, jalan tol dan jalan layang juga runtuh, begitu pun dengan stasiun kereta
bawah tanah.
Beberapa kerusakan yang terjadi ini menimbulkan beberapa pertanyaan. Sebagai
contoh adalah jembatan Showa yang runtuh akibat gempa Niigata. Yang menjadi pertanyaan
adalah bagaimana jembatan itu bisa runtuh tepat pada sambungan bentang-bentang jembatan
atau tepat di atas tiang penyangga jembatan. Selain itu pertanyaan juga timbul dari Hanshin
Expressway dan stasiun kereta bawah tanah yang runtuh akibat gempa Kobe. Tiang
penyangga pada kedua bangunan sipil itu hancur pada ketinggian tertentu. Sedangkan tiang
penyangga bagian bawah masih tetap berdiri dengan kokoh.
Kerusakan yang terjadi ini menarik perhatian para peneliti Jepang, khususnya para
konstruktor. Seteleh diteliti, ternyata kerusakan pada bangunan sipil ini tidak sepenuhnya
disebabkan oleh gempa bumi semata, tetapi juga dipengaruhi oleh kegagalan struktur pada
bangunan sipil tersebut. Struktur pada bangunan tersebut tidak mampu menahan kekuatan
gempa yang begitu dahsyat, sehingga kerusakan yang terjadi pada bangunan sipil itu semakin
parah.
Di dalam paper ini akan dijelaskan kegagalan struktur apa yang menyebabkan
kerusakan pada bangunan sipil tersebut. Dimana bangunan sipil yang akan dibahas disini
adalah Jembatan Showa, Jalan Tol Hanshin, dan stasiun kereta bawah tanah.
3
Gempa Niigata 1964 dan gempa Kobe 1995 mengakibatkan kerusakan yang cukup
parah pada bangunan sipil di Jepang. Selain disebabkan oleh gempa yang cukup besar,
kerusakan itu juga dipengaruhi oleh adanya kegagalan struktur pada bangunan tersebut. Tiga
dari beberapa kerusakan yang dipengaruhi oleh kegagalan struktur adalah runtuhnya
jembatan Showa, runtuhnya jalan tol Hanshin, dan runtuhnya stasiun kereta bawah tanah.
Runtuhnya Jembatan Showa (Showa Bridge)
Jembatan Showa adalah jembatan yang membelah sungai Shinano di wilayah Niigata.
Pada 1964, terjadi gempa besar yang mengguncang daerah tersebut. Guncangan gempa yang
besar mengakibatkan jembatan tersebut runtuh.
Gambar diatas menunjukkan kerusakan yang terjadi pada jembatan Showa akibat
gempa tersebut. Kerusakan ini disebabkan karena terjadinya liquefaction/likuifaksi.
Likuifaksi adalah sebuah fenomena di mana kekuatan dan kekakuan tanah berkurang yang
dipengaruhi oleh guncangan gempa atau pergerakan cepat lainnya. Likuifaksi menyebabkan
gucangan gempa akan terasa semakin hebat dari yang semestinya, karena tanah mengalami
pergerakan yang lebih besar. Selain itu likuifaksi mengakibatkan kerusakan yang terjadi
menjadi lebih parah.
Pada kasus ini, likuifaksi terjadi pada tanah di dasar sungai shinano. Pergerakan tanah
pada sungai shinano ini cukup besar dan menghasilkan goncangan yang cukup besar pula.
Goncangan ini mengakibatkan tiang penyangga jembatan mengalami displacement atau
perpindahan. Sehingga tiang penyangga ini tidak mampu lagi menahan bentang jembatan dan
Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964Gambar 1. Runtuhnya Jembatan Showa akibat gempa Niigata 1964
4
pada akhirnya jembatan mengalami kerusakan seperti yang terlihat pada gambar 1.
Pergerakan ini ditunjukkan oleh gambar 2.
Namun ternyata setelah diteliti, kerusakan atau runtuhnya jembatan Showa ini tak
hanya dipengaruhi oleh likuifaksi semata. Tetapi ada faktor lain yang menyebabkan bentang
jembatan ini runtuh. Faktor tersebut adalah kegagalan struktur. Hal ini diketahui karena titik
runtuhnya jembatan tersebut tepat berada di atas tiang penyangga jembatan, sehingga para
peneliti mencoba manganalisis mengapa hal ini bisa terjadi.
Runtuhnya jembatan tepat diatas tiang penyangga atau tepat pada sambungan bentang
jembatan ini dikarenakan lebar tiang penyangga kurang besar untuk menahan bentang
jembatan. Jadi jika terjadi pergerakan pada bentang jembatan, penyangga tersebut tidak kuat
menahannya karena luas penampang tiang penyangga yang digunakan untuk menahan
bentang jembatan tidak cukup untuk menahan pergerakan tersebut. Sehingga saat gempa
besar Niigata terjadi, bentang jembatan itu runtuh tepat diatas penyangga jembatan tersebut.
Kurangnya luas penampang tiang penyangga jembatan ini ditambah lagi dengan tidak
sempurnanya sambungan antara tiap bentang jembatan dan sambungan antara jembatan dan
tiang penyangga. Tidak sempurnanya sambungan ini sangat berpengaruh pada runtuhnya
jembatan Showa. Karena ketidaksempurnaan sambungan, akan semakin memperbesar
kemungkinan runtuhnya sebuah jembatan saat
terjadinya gempa. Begitu pula yang terjadi pada
jembatan Showa ini. Para peneliti menemukan bahwa
sambungan antar bentang pada jembatan ini memiliki
kekurangan atau tidak cukup kuat untuk menahan
guncangan yang terjadi. Sehingga saat gempa terjadi,
sambungan akan rusak dan runtuhnya jembatan takbisa
dihindari.
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 2. Proses pergeseran tiang jembatan Showa yang menyebabkan runtuhnya jembatan Showa
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
Gambar 3. Rusaknya sambungan antar bentang jembatan
5
Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Jalan tol Hanshin atau jalan raya Hanshin adalah jalan raya yang melintasi kota Kobe.
Jalan ini merupakan jalan arteri yang sangat penting bagi transportasi di dalam kota dan antar
kota, karena hampir 22% dari pengguna jalan di seluruh Jepang melaluinya. Pada 1995
gempa dengan kekuatan besar mengguncang wilayah ini. Gempa ini menyebabkan runtuhnya
jalan tol Hanshin. Sepanjang 1 km atau sepuluh spans dari jalan raya Hanshin Rute 43 di tiga
lokasi di Kobe dan Nishinomiya terguling. Runtuhnya jalan ini menyebabkan kerugian yang
cukup besar. Reruntuhan jalan ini memblokir empat puluh persen lalu lintas jalan Osaka-
Kobe. Renovasi jalan ini pun membutuhkan waktu yang cukup lama, yaitu lebih dari setahun.
Jalan tol Hanshin ini baru bisa dibuka dan kembali digunakan oleh umum pada tanggal 30
September 1996.
Runtuhnya jalan tol Hanshin ini juga dipengaruhi oleh likuifaksi (sama seperti
penyebab runtuhnya jembatan Showa). Likuifaksi tersebut menyebabkan pergerakan tanah
semakin terasa dan semakin besar sehingga tiang penyangga jalan tol Hanshin tidak mampu
menahan dan pada akhirnya tiang itu runtuh.
Ada sedikit keganjilan pada runtuhnya jalan tol Hanshin ini. Yaitu, tiang yang runtuh
adalah tiang dengan ketinggian tertentu, sedangkan tiang bagian bawah masih kokoh berdiri.
Ternyata ini disebabkan oleh penulangan tiang penyangga jalan tersebut atau disebabkan oleh
kegagalan kolom beton penyangga jalan tersebut. Penulangan pada kolom beton yang tidak
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
Gambar 4. Runtuhnya Jalan Tol Hanshin (Hanshin Expressway)
6
tepat tersebut menyebabkan tiang/kolom penyangga tak mampu menahan guncangan akibat
gempa, sehingga tiang tersebut runtuh.
Gambar 5a adalah gambar tipe penulangan kolom yang digunakan pada tiang
penyangga Jalan tol Hanshin pada saat terjadinya gempa. Dapat dilihat, penulangannya tidak
terlalu rapat. Selain itu penulangan tersebut terkesan tidak seimbang. Karena sengkang-
sengkang yang digunakan lebih banyak digunakan di bagian bawah kolom. Selain itu pada
bagian bawah kolom didukung dengan besi-besi vertikal dengan ketinggian tertentu.
Sedangkan bagian atas kolom, sengkang yang ada lebih sedikit dan jaraknya tidak terlalu
dekat, selain itu bagian atas kolom tidak didukung oleh besi-besi vertikal. Hal ini
mengisyaratkan bahwa kekuatan kolom tersebut tidak merata. Bagian bawah kolom
cenderung lebih kuat dibandingkan dengan bagian atas kolom.
Jadi pertanyaan yang muncul pada saat gempa Kobe terjadi, Mengapa kolom/tiang
penyangga jalan tol Hanshin runtuh pada ketinggian tertentu?, bisa dijawab. Ini karena bagian
atas kolom tidak kuat menahan guncangan gempa karena kurangnya penulangan. Sehingga
pada saat terjadi guncangan yang besar di luar batas kemampuan kolom bagian atas, maka
kolom bagian atas tersebut akan rubuh atau hancur. Sedangkan bagian bawah kolom masih
tetap kokoh berdiri karena penulangan pada bagian bawah kolom cukup kuat untuk menahan
guncangan gempa. Jadi bagian kolom atau tiang yang runtuh adalah bagian kolom yang
struktur penulangannya tidak sempurna.
Gambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan TolGambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan TolGambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan TolGambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan TolGambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan TolGambar 5. Tipe Penulangan Pada Kolom/ Tiang Penyangga Jalan Tol
7
Runtuhnya jalan tol Hanshin memberikan pelajaran bagi para konstruktor untuk
membuat kolom/tiang yang lebih kuat. Jadi dibuatlah kolom dengan sistem penulangan yang
lebih rapat seperti yang terlihat pada gambar 5b. Dari gambar tersebut terlihat bahwa jarak
dari setiap besi dan setiap sengkang yang digunakan pada penulangan lebih dekat. Dengan
sistem penulangan seperti ini, kolom / tiang tersebut akan menjadi lebih kuat dan menjadi
lebih tahan akan guncangan/gempa yang terjadi. Tipe penulangan inilah yang kemudian
digunakan pada jalan laying-jalan laying yang dibangun setelah terjadinya gempa Kobe,
termasuk juga digunakan dalam renovasi jalan tol Hanshin.
Runtuhnya Stasiun Kereta Bawah Tanah (Subway Station)
Bagi rakyat Jepang, kereta adalah salah satu transportasi utama yang biasa digunakan.
Lebih dari 10 juta orang diangkut setiap harinya. Dan yang paling banyak adalah yang
menggunakan kereta bawah tanah atau subway. Jalur kereta ini melalui beberapa kota besar
di Jepang, salah satunya adalah Kobe. Pada saat terjadinya gempa Kobe, Stasiun kereta
bawah tanah ini runtuh.
Seperti yang terlihat pada gambar 6, kerusakan yang terjadi pada subway station
adalah pada kolom/tiang pengangga nya. Tiang penyangga tersebut tidak kuat menahan
guncangan gempa yang besar, sehingga tiang ini runtuh. Ketidakmampuan kolom/tiang ini
untuk menahan guncangan gempa ternyata dipengaruhi oleh penulangan pada kolom tersebut.
Struktur kolom tersebut hanya sebuah pondasi dan beton serta besi yang dipasang secara
vertikal tanpa adanya sengkang-sengkang yang membantu menahan kekuatan kolom(lihat
gambar 7).
8
Tentu penulangan seperti ini tidak cukup kuat untuk menahan guncangan. Karena jika
sebuah kolom hanya terdiri dari besi-besi vertikal tanpa didukung oleh sengkang-sengkang,
kekuatan kolom itu tidak akan sekuat kolom yang menggunakan sengkang-sengkang dalam
strukturnya. Apalagi kolom pada subway station ini digunakan untuk menahan beban yang
cukup besar. Seharusnya penulangannya ditambah dengan sengkang-sengkang yang dipasang
dengan jarak yang dekat agar kekuatan kolom semakin bertambah. Dengan adanya sengkang-
sengkang itu, akan menambah kekakuan pada kolom tersebut. Dengan bertambahnya
kekakuan kolom, tentu kekuatan kolom untuk menahan guncangan dan menahan beban
diatasnya akan semakin bertambah.
Gambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway stationGambar 7. Kerusakan kolom/tiang penyangga subway station
9
Kesimpulan
Jepang adalah Negara yang sering dilanda gempa. Gempa-gempa besar yang melanda
Jepang mengakibatkan kerusakan-kerusakan pada bangunan sipil di Jepang. Gempa ini
menyebabkan timbulnya likuifaksi, sehingga akibat atau kerusakan-kerusakan yang dialami
oleh bangunan sipil menjadi lebih parah daripada yang semestinya. Kerusakan-kerusakan
yang dialami oleh bangunan sipil ini juga dipengaruhi oleh kegagalan struktur pada bangunan
sipil tersebut. Hal ini diketahui setelah dilakukan penelitian oleh para peneliti. Kegagalan
struktur yang terjadi adalah kurangnya luas penampang pada tiang penampang jembatan
Showa, serta kurangnya sengkang di dalam kolom tiang penyangga pada Hanshin
Expressway dan Subway Station. Kegagalan struktur ini menyebabkan kerusakan yang
terjadi pada bangunan sipil menjadi semakin parah.
Jadi kerusakan yang terjadi pada bangunan sipil setelah gempa tidak selalu
disebabkan oleh guncangan gempa, tapi bisa juga dipengaruhi oleh kegagalan struktur.
Kegagalan struktur ini bisa dijadikan pelajaran kedepannya bagi para konstruktor agar
membangun bangunan sipil dengan struktur yang lebih kuat untuk menahan guncangan
gempa.
10
Referensi
1. 1964 Niigata earthquake, Japan. http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/
quakes/niigata/niigata.html, 28 Maret 2011.
2. 1995 Kobe earthquake, Japan. http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/quakes/
kobe/kobe.html, 29 Maret 2011.
3. A. A. Kerciku, 2008. Failure of Showa Bridge during the 1964 Niigata Earthquake:
Lateral Spreading or Buckling Instability?. The 14th World Conference on Earthquake
Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China.
4. Kazuhiko Kawashima. Seismic Damage of Urban Infrastructures in Past Earthquakes.
Department of Civil Engineering Tokyo Institute of Technology.
5. Wikipedia. 2011. 1964 Niigata earthquake. http://en.wikipedia.org/wiki/1964_Niigata_
earthquake, 28 Maret 2011.
6. Wikipedia. 2011. Great Hanshin earthquake. http://en.wikipedia.org/wiki/Great_Hanshin_
earthquake, 28 Maret 2011.