Rahasia Struktur Bangunan di Jepang Kuat Hadapi Gempa Dahsyat
Memasuki 2024, gempa dahsyat menghantam Jepang. Peristiwa ini hampir 13 tahun sejak gempa luar biasa melanda Tōhoku, Jepang, yang mengakibatkan bencana bocornya reaktor nuklir Fukushima.
Gempa bumi dengan magnitudo 7,5 dilaporkan menghantam Semenanjung Noto, di Prefektur Ishikawa pada 1 Januari 2024. Bencana ini menyebabkan 64 orang meninggal, 304 luka-luka, dan ribuan bangunan hancur.
Ini merupakan sal;ah satu gempa besar yang melanda Jepang, yang menimbulkan kerusakan parah. Meski demikian, gempa kali ini tidak sampai memakan korban jiwa hingga belasan ribu, seperti yang terjadi pada 2011 di Tōhoku.
Mengutip Washington Post, selain karena kekuatan gempa yang di bawah gempa Tōhoku, beberapa pejabat Jepang menyebutkan struktur bangunan, termasuk infrastruktur, yang kuat berperan penting menahan gempa besar dan meminimalisir dampaknya. Bahkan tetap berfungsi setelah gempa terjadi.
Selama beberapa dekade terakhir, melalui investasi, mandat pemerintah, dan kemajuan teknologi yang selaras dengan risiko seismik, Jepang telah berhasil mengurangi jumlah korban jiwa akibat gempa bumi dahsyat.
Hal ini kontras dengan yang dialami oleh Turki. Gempa Turki dengan magnitudo 7,8 yang terjadi pada Februari 2023 misalnya, menyebabkan 50.783 kematian, dan 107.204 luka-luka, yang utamanya diakibatkan terkena reruntuhan bangunan.
Sebelumnya, gempa dengan magnitudo 6,8 yang terjadi pada November 2022, juga menyebabkan kerusakan parah, dengan 800 bangunan hancur.
Berikut ini ulasan mengenai inovasi yang diterapkan oleh Jepang dalam menghadapi tantangan struktural yang unik akibat gempa bumi.
Ketahanan Struktural Bangunan di Jepang Menghadapi Gempa Bumi
Bangunan tahan gempa merupakan suatu aspek krusial dalam perencanaan dan konstruksi bangunan di wilayah-wilayah yang rentan gempa bumi. Jepang menjadi contoh negara yang sukses mengembangkan berbagai teknik dan metode untuk membuat bangunan tahan gempa.
Beberapa strategi yang digunakan untuk membangun bangunan tahan gempa di Jepang melibatkan desain, bahan konstruksi, dan teknologi konstruksi khusus. Bahkan, beberapa struktur yang digunakan, telah lama menjadi ciri khas Jepang sejak lama.
Berikut ini adalah beberapa aspek utama yang membuat struktur bangunan Jepang tahan gempa.
1. Desain Geser
Bangunan tradisional Jepang umumnya menggunakan desain geser atau sliding design, yang memungkinkan bangunan untuk bergerak horizontal selama gempa. Ini dicapai dengan menggunakan sistem rangka geser yang memungkinkan lantai dan dinding untuk bergeser terpisah dari struktur penyangga utama.
Desain ini telah lama menjadi bagian integral dari arsitektur tradisional Jepang, dan banyak bangunan modern di Negeri Sakura tersebut, masih menerapkan prinsip-prinsip desain geser untuk meningkatkan ketahanan terhadap gempa bumi.
Contoh bangunan terkenal di Jepang yang menggunakan desain geser, antara lain:
- Kinkaku-ji atau Kuil Emas
- Kastil Himeji
- Kastil Osaka
- Kastil Okayama
- Kastil Kumamoto
Selain beberapa bangunan tradisional yang telah disebutkan, banyak bangunan perumahan dan apartemen modern di Jepang juga menerapkan desain geser. Desain ini juga digunakan untuk pembangunan fasilitas publik, seperti stasiun-stasiun kereta cepat (shinkansen).
2. Penggunaan Teknologi Isolator Seismik
Teknologi isolator seismik adalah salah satu inovasi dalam rekayasa struktural yang banyak digunakan di Jepang untuk membuat bangunan lebih tahan terhadap gempa bumi.
Teknologi ini bertujuan untuk mengurangi transfer energi gempa ke bangunan dan melindungi struktur serta penghuninya. Berikut adalah beberapa jenis teknologi isolator seismik yang digunakan dalam bangunan di Jepang.
Bantalan Geser
Bantalan geser atau base isolators, adalah perangkat elastomer yang ditempatkan di antara fondasi dan struktur bangunan. Bantalan ini memungkinkan bangunan untuk bergerak secara relatif terhadap tanah selama gempa bumi. Ini membantu meredakan getaran dan mengurangi tekanan lateral yang diterima oleh struktur.
Hybrid Base Isolators
Hybrid base isolators menggabungkan berbagai jenis bantalan elastomer dengan elemen mekanis lainnya. Kombinasi ini memberikan keseimbangan antara kemampuan isolasi getaran dan kekuatan struktural.
Bantalan Geser Sferis
Bantalan geser sferis atau spherical sliding bearings, menggunakan bola logam yang ditempatkan di antara dua permukaan. Selama terjadinya gempa bumi, bola ini dapat bergulir untuk mengakomodasi gerakan horizontal tanah, mengurangi efek getaran pada bangunan.
Friction Pendulum System
Sistem ini melibatkan penggunaan bantalan geser yang bekerja berdasarkan prinsip gesekan. Selama terjadinya gempa bumi, bantalan ini memungkinkan gerakan geser yang terkendali untuk mengurangi beban gempa.
Triple Pendulum System
Sistem ini menggunakan tiga pendulum yang digabungkan untuk menyediakan isolasi multiarah terhadap getaran yang diakibatkan gempa bumi. Ini membantu mengurangi transfer energi gempa ke dalam struktur bangunan.
Fluid Viscous Dampers
Dampak viskos fluida atau fluid viscous dampers, adalah perangkat yang menyediakan resistansi terhadap gerakan struktural. Perangkat ini bekerja dengan memakai cairan viskos yang memberikan hambatan terhadap gerakan getaran.
Pemadam Massa Terkendali
Pemadam massa terkendali atau tuned mass damper, adalah suatu sistem yang menempatkan massa tambahan di dalam bangunan dan diatur untuk bergerak secara terkontrol selama gempa. Ini membantu mengurangi getaran dan meningkatkan stabilitas.
Teknologi isolator seismik dirancang untuk memberikan perlindungan aktif dan pasif terhadap gempa bumi, serta dapat diintegrasikan ke dalam berbagai jenis struktur, termasuk bangunan tinggi, jembatan, dan infrastruktur lainnya. Penggunaan isolator seismik menjadi salah satu upaya untuk meningkatkan ketahanan terhadap gempa bumi dan mengurangi risiko kerusakan struktural di Jepang.
Beberapa contoh bangunan yang pembangunannya menggunakan teknologi isolator seismik, antara lain:
- Tokyo Skytree
- Tokyo Midtown
- Tokyo International Forum
- Stasiun Kyoto dan Osaka
- National Art Center (Tokyo)
3. Konstruksi Ringan
Konstruksi ringan adalah suatu pendekatan dalam rekayasa struktural yang menggunakan bahan-bahan ringan untuk membangun bangunan. Di Jepang, konstruksi ringan sering kali menjadi pilihan karena beberapa keuntungan, termasuk respons yang baik terhadap gempa bumi, serta kemudahan dalam proses konstruksi.
Penggunaan kayu adalah ciri khas konstruksi ringan Jepang. Kayu yang digunakan, umumnya adalah jenis cemara atau cedar yang ringan dan memiliki sifat tahan terhadap serangan hama. Selain itu, pendekatan ini juga menggunakan baja ringan atau baja berkualitas tinggi, yang digunakan dalam struktur rangka dan atap untuk memberikan dukungan yang kuat namun ringan.
Kemudian, konstruksi rangka balok dan tiang adalah metode tradisional dalam bangunan Jepang. Bangunan ini dibangun dengan menggunakan tiang vertikal yang mendukung balok horizontal. Struktur ini memberikan fleksibilitas dan tahan terhadap gempa.
Konstruksi ringan umumnya diterapkan dalam berbagai jenis bangunan di Jepang, termasuk rumah tinggal, bangunan komersial, dan bangunan umum.
4. Penggunaan Pendekatan Backbone Earthquake
Pendekatan backbone earthquake adalah salah satu strategi dalam desain dan konstruksi bangunan di Jepang untuk meningkatkan ketahanan terhadap gempa bumi.
Pendekatan ini memiliki fokus pada bagaimana bangunan menanggapi guncangan gempa, dengan mengizinkan pergerakan struktur yang terkendali. Tujuan utamanya, adalah untuk meminimalkan kerusakan pada struktur bangunan dan melindungi penghuninya selama gempa bumi.
Pendekatan backbone earthquake kerap menggunakan sistem rangka geser atau shear frame. Ini adalah struktur vertikal, yang memungkinkan bangunan untuk bergeser secara horizontal selama gempa, yang membantu mengurangi tekanan lateral pada struktur utama.
Backbone earthquake juga menggunakan bantalan geser atau base isolators, untuk memberikan isolasi antara fondasi dan struktur bangunan. Ini memungkinkan bangunan untuk bergerak secara horizontal, dan meredakan getaran yang dapat merusak struktur utama.
Pendekatan ini juga menggunakan pegas geser dalam fondasi atau antara struktur utama dan bagian-bagian tertentu dari bangunan, yang memungkinkan gerakan horizontal terkendali selama gempa. Pegas ini membantu mengurangi beban yang ditransfer ke struktur utama.
Lalu, sistem pendekatan backbone earthquake juga melibatkan elemen yang dirancang untuk memantulkan atau memperbesar energi seismik. Hal ini dapat meredakan efek getaran pada bangunan.
Selain beberapa pendekatan yang telah disebutkan, Jepang memiliki peraturan dan standar bangunan yang sangat ketat sebagai respons terhadap ancaman bencana gempa bumi yang sering terjadi. Ini untuk memastikan bahwa bangunan dibangun dengan desain dan struktur yang mampu bertahan terhadap guncangan gempa.
Jepang juga membagi wilayah dalam beberapa zona gempa bumi, berdasarkan risiko gempa. Setiap zona memiliki standar dan peraturan yang sesuai dengan tingkat potensi gempa di wilayah tersebut. Bangunan yang berada di zona gempa tinggi, harus mematuhi standar yang lebih ketat.
Lalu, bangunan publik seperti rumah sakit, sekolah, dan pusat evakuasi memiliki standar yang lebih tinggi untuk memastikan bahwa mereka dapat berfungsi sebagai tempat perlindungan selama dan setelah terjadinya gempa bumi.
Ketahanan struktur bangunan di Jepang dalam menghadapi gempa bumi telah menjadi suatu pilar keamanan dan keberlanjutan dalam pembangunan infrastruktur. Standar dan peraturan yang ketat, teknologi inovatif seperti isolator seismik, dan pendekatan desain seperti backbone earthquake, mencerminkan respons Jepang memberikan perlindungan optimal terhadap ancaman gempa bumi yang sering terjadi.
Bangunan-bangunan di Jepang tidak hanya dirancang untuk bertahan terhadap guncangan gempa bumi, tetapi juga untuk meminimalkan risiko terhadap kehidupan manusia.
Memang, pendekatan struktur bangunan yang diterapkan oleh Jepang tak sepenuhnya mampu meniadakan korban jiwa akibat gempa bumi. Namun, penerapannya meminimalisir kerusakan yang ditimbulkan. Ini karena korban jiwa dalam bencana gempa bumi umumnya disebabkan karena struktur bangunan yang lemah.
