Gempa Palu, Bagaimana Ban Bekas Bisa Menghentikan Gedung Runtuh?

KOMPAS.com - Indonesia baru saja dilanda gempa berkekuatan 7,5 yang diikuti oleh tsunami yang besar dengan gelombang hingga 6 meter yang merusak Palu dan Donggala Sulawesi Tengah pada Jumat pekan lalu.

Diperkirakan setidaknya 1300 orang tewas, tapi jumlah korban tewas diperkirakan akan meningkat secara cepat dalam beberapa minggu ke depan mengingat begitu luasnya bangunan rusak dan tanah longsor yang terjadi akibat dari peristiwa seismik tersebut.

Pulau-pulau di Indonesia sedang menderita dengan adanya bencana baru bahkan tidak sampai dua bulan sejak bencana terakhir yang menyebabkan kesedihan mendalam di Pulau Lombok.

Pada saat artikel ditulis, setidaknya 555 orang meninggal setelah gempa berkekuatan 6,9 di Lombok dan setelah itu masih banyak gempa susulan. Lebih lanjut, 2.500 orang-orang dirawat di rumah sakit dengan luka serius dan lebih dari 270.000 orang telah mengungsi untuk sementara waktu.

Gempa bumi adalah salah satu bencana alam paling mematikan, terhitung hanya 7,5% peristiwa semacam itu terjadi antara 1994 dan 2013 dan menyebabkan 37% korban meninggal.

Dalam berbagai kejadian bencana alam, bukan negara-negara yang paling sering mengalami bencana alam yang menderita kerugian paling besar. Jumlah orang tewas di suatu negara dari bencana alam terkait dengan seberapa majunya negara tersebut.

Di Lombok, seperti di Nepal pada 2015, banyak kematian yang disebabkan oleh rumah yang tidak berdiri dengan kokoh sehingga tidak mampu menahan guncangan susulan. Secara umum, bangunan berkualitas rendah dan perencanaan kota yang tidak memadai adalah dua alasan utama mengapa peristiwa seismik lebih merusak di negara-negara berkembang.

Menanggapi masalah ini, saya dan rekan-rekan sedang bekerja untuk menciptakan fondasi bangunan murah yang lebih baik dalam menyerap energi gempa dari dalam bumi dan juga dapat mencegah struktur runtuh saat gempa bumi.

Bahan utama dari fondasi ini adalah karet dari ban bekas, yang sebagian besar sangat sulit untuk dibuang secara aman dan sebagian besar dikirim ke tempat pembuangan akhir atau dibakar, melepaskan karbon dioksida dalam jumlah besar dan gas beracun yang mengandung logam berat.

Campuran tanah-karet

Usaha-usaha sebelumnya untuk melindungi gedung-gedung dari gempa bumi dengan mengubah dasar bangunan mereka menunjukkan hasil yang menjanjikan.

Misalnya, penghalang getaran bawah tanah yang baru-baru ini dikembangkan dapat mengurangi antara 40% dan 80% dari gerakan tanah permukaan. Tapi sebagian besar metode isolasi canggih ini mahal dan sangat sulit untuk dipasang di bawah bangunan yang sudah tegak berdiri.

Alternatif dari kami adalah membuat dasar bangunan yang terbuat dari tanah lokal yang dicampur dengan sebagian dari 15 juta ton ban bekas yang diproduksi setiap tahun.

Campuran karet dan tanah dapat mengurangi efek getaran gempa pada bangunan di atasnya. Hal ini dapat dipasang kembali dengan mudah ke gedung-gedung yang ada dengan biaya rendah, membuatnya sangat cocok untuk negara-negara berkembang.

Beberapa riset telah menunjukkan bahwa memasukkan partikel karet ke dalam tanah dapat meningkatkan jumlah energinya yang dihamburkan.

Gempa menyebabkan karet berubah bentuk, menyerap energi dari getaran seperti cara yang sama pada bodi mobil penyok dalam kecelakaan untuk melindungi orang-orang di dalamnya. Kekakuan partikel pasir di tanah dan gesekan di antara keduanya membantu menjaga konsistensi campuran tersebut.

Saya dan rekan saya telah menunjukan bahwa menggunakan campuran karet dan tanah juga dapat mengubah frekuensi alami dari fondasi tanah dan mengubah cara fondasi tersebut berinteraksi dengan struktur bangunan di atasnya.

Ini bisa membantu menghindari fenomena resonansi yang biasanya terjadi ketika gaya seismik memiliki frekuensi yang sama dengan getaran alami bangunan. Jika getaran cocok mereka akan saling memperkuat getaran satu sama lain, secara dramatis memperkuat guncangan gempa dan menyebabkan struktur bangunan runtuh, seperti yang terjadi pada kasus terkenal di jembatan Tacoma Narrows, Washington, Amerika Serikat pada 1940. Menggunakan campuran karet dan tanah dapat mengimbangi getaran sehingga hal seperti ini tidak kembali terjadi.

Masa depan yang menjanjikan

Kunci untuk membuat teknologi ini bekerja adalah dengan menemukan persentase karet yang optimal untuk digunakan.

Kalkulasi awal kami sejalan dengan hasil kalkulasi dari riset lain. Ini menunjukkan bahwa lapisan campuran karet dan tanah dengan tebal antara satu dan lima meter di bawah bangunan akan mengurangi gaya akselerasi horisontal maksimum gempa bumi antara 50% dan 70%. Hal ini adalah elemen yang paling destruktif dari gempa bumi untuk bangunan tempat tinggal.

Kami sekarang mempelajari bagaimana bentuk-bentuk fondasi campuran karet-tanah yang berbeda dapat membuat sistem lebih efisien, dan bagaimana hal itu dipengaruhi oleh berbagai jenis gempa bumi. Bagian dari tantangan ini penelitian ini adalah menguji sistem.

Kami membangun model berskala kecil untuk mencoba memahami cara kerja sistem dan menilai keakuratan simulasi komputer. Tapi mengujinya di dunia nyata membutuhkan gempa bumi yang sebenarnya, dan hampir tidak mungkin mengetahui kapan tepatnya dan di mana gempa terjadi.

Ada beberapa cara untuk mengujinya melalui percobaan skala besar, yang melibatkan pembuatan model bangunan berukuran penuh dan mengguncangnya untuk mensimulasikan kekuatan dari gempa bumi nyata yang tercatat. Tetapi ini membutuhkan dana dari institusi atau perusahaan besar. Maka itu, ini hanya masalah mencoba solusi pada bangunan nyata dengan meyakinkan pemilik properti bahwa cara ini berharga.

*PhD Researcher di Edinburgh Napier University

Artikel ini pertama kali terbit di The Conversation