Sistem Isolasi Seismik

8.6. Sistem Isolasi Seismik

Pada prinsipnya, sistem isolasi seismik mengurangi respon bangunan terhadap gempa karena memisahkannya dari gerakan tanah saat gempa. Isolasi mengurangi dampak gempa dengan cara memperpanjang periode getar dan memperbesar redaman. Akibatnya pada kondisi baik, sistem isolasi mengurangi drift bangunan sampai dua kalinya, bahkan ada sampai lima kali, dibanding sistem biasa.

Gambar 49. Perbandingan respons sistem (a)biasa dan (b)terisolasi (Taranath 2005).

Akselerasi pada bangunan juga berkurang, meskipun itu tergantung karakteristik P-  sistem isolasinya. Adanya sistem tersebut akan mengurangi akselerasi atap pada bangunan rendah sampai sebesar 60 – 80%. Bagaimana dengan bangunan tinggi, untuk itu ada baiknya dilihat kembali kurva respons spektrum perencanaan gempa.

Gambar 50. Gaya gempa rencana berdasarkan respons-spektrum (Taranath 2005)

Untuk mengetahui prinsip perencanaan gedung sistem terisolasi, lihat Gambar 50, ada empat kurva respons A, B, C, dan D. Dalam hal ini anggap direncanakan gedung lima lantai tumpuan bawah terjepit (belum diisolasi) dengan perioda getar 0.6 detik.

Kurva A, paling bawah, menunjukkan gaya gempa rencana sesuai code (IBC 2003 atau ASCE 7-02). Kurva B, ke-2 dari bawah, kemungkinan kuat struktur yang terjadi sebenarnya. Kuat aktual bangunan bisa lebih besar dari kuat rencana karena banyak hal (Taranath 2005), akibatnya kuat terpasang bisa 1.5 sampai 2.0 kali lebih besar dari kuat rencananya. Kurva D, paling atas, menunjukkan gaya lateral gedung bila berperilaku elastis saat gempa. Namun pada perencanaan tahan gempa, umumnya dianggap sistem struktur akan mengalami kondisi non-linier selama gempa. Sehingga bangunan direncanakan hanya memikul sebagian gaya lateral di Kurva D. Konsekuensi logis, tentunya harus dapat disediakan detail struktur yang dapat mengakomodasi terjadinya kondisi inelastis yang dimaksud. Perbedaan besarnya gaya elastis linier, kurva D, dan kemungkinan kapasitas sesungguhnya, kurva B, menunjukkan besarnya dissipasi enerji yang akan dipikul oleh daktilitas struktur.

Gambar 51. Sistem isolator seismik (Taranath 2005)

Selanjutnya dibandingkan dissipasi enerji yang dibutuhkan bangunan jika dipakai sistem isolasi seismik. Gaya elastis bangunan terisolasi akan berkurang drastis akibat dua hal. Pertama, isolator bangunan bersifat flesibel sehingga periode getar bertambah panjang, misalnya, bangunan biasa (terjepit) perioda getarnya 0.6 detik, ketika dipakai sistem isolasi seismik bertambah panjang jadi 2 – 2.5 detik. Besarnya pengurangan akan terlihat langsung pada kurva respons spektrum di atas.

Hal kedua yang berkontribusi terhadap pengurangan gaya gempa adalah redaman tambahan yang terjadi, tentu ini tergantung jenis isolator dasar dan viscous damper (jika ada) yang dipilih. Redaman dapat meningkat dari nilai umum (asumsi 5%)

2.0 – 2.5 detik, kekuatan perlu bangunan sangat hampir sama dengan kebutuhan elastis maksimum tanpa reduksi.

Gedung bertingkat pada Gambar 52a, adalah gedung yang terletak di kampus NTU, Taiwan. Gedung tersebut sepintas terlihat seperti bangunan tinggi lain. Padahal itu adalah prototipe skala 1:1 gedung tahan gempa sistem isolasi seismik. Keunikan bangunan tersebut dibanding sistem serupa yang telah dibangun, adalah bahwa isolasi atau pemisahan struktur atas dan struktur bawah bangunan tidak berada di bawah, di level pondasi sebagaimana biasa, tetapi berada di lantai dua yang memang sengaja dikosongkan sebagai tempat pemasangan karet isolasi. Gambar 52b, memperlihatkan prototipe detail bearing pad yang berfungsi sebagai isolasi dan tulangan beton di atasnya, yang berada di lantai dua, yang sepintas terkesan kosong karena memang tidak digunakan oleh publik pemakai gedung.

(a). Tampak luar (b). Prototipe Pendetailan Base-isolation

Gambar 52. Bangunan dengan Sistem Base-Isolation NCREE, di Kampus NTU, Taipei

Pada kondisi elastis, gaya gempa terbesar gedung diakibatkan oleh perioda getar pendek, biasanya bangunan rendah. Untuk periode getar bangunan tinggi, umumnya cukup panjang (lama) sehingga pemilihan sistem isolasi seismik tidak signifikan hasilnya, bahkan akan menemui kesulitan jika ada momen guling akibat angin yang tinggi, yang akhirnya memerlukan kuat tarik pada pondasinya.