Kenapa Bangunan Kelihatan “Menari” Ketika Gempa Bumi?

0
1363
views

Jika anda menaip di laman sesawang Google berkaitan dengan tajuk video “japan earthquake makes skyscraper dancing” anda sudah terbayangkan bangunan di Jepun “menari” akibat gempa bumi, kelihatan agak aneh dan pelik bukan? Namun, itu yang terjadi di negara Jepun apabila gempa bumi bawah laut yang dasyhat berskala 9.1 Richter Tōhoku melanda Jepun pada 11 Mac 2011, menyebabkan beberapa bangunan bergoyang kekiri dan ke kanan seakan-akan “menari” hasil dari kekuatan gempa tersebut, namun bangunan tersebut masih stabil. Beberapa pencakar langit didalam video tersebut kelihatan bergoyang namun penghuni didalamnya hanya mengalami sedikit gegaran.

Diagram sebuah pangsapuri dengan teknologi “Base isolator” dengan tanpa teknologi tersebut.
Kredit foto: http://japanpropertycentral.com/2012/01/30-of-apartments-with-base-isolation-systems-suffered-damage-in-earthquake/ (Japan Property Central)
Getah “Base Isolator” oleh Dynamic Isolation Systems yang dipasang pada bawah sebuah bangunan
Kredit foto: http://civildigital.com/base-isolation-system-outline-on-principles-types-advantages-applications/

Teknologi “Base Isolation” ataupun nama lainnya “High Damping Rubber Bearing” adalah merupakan satu teknologi yang canggih didalam kejuruteraan gempa bumi yang dipasang diantara asas struktur bangunan. Ia bertujuan untuk membenarkan struktur bangunan atau bukan bangunan (seperti arca muzium) untuk terselamat dari impak seismik (gempa bumi) melalui pengubah suaian tersebut. Teknologi ini membenarkan bangunan mengasingkan asasnya dari pergerakan bumi dan menjadi fleksibel namun mengelakkan struktur dari runtuh akibat daya tenaga seismik dari gempa bumi.

Sesebuah struktur yang dengan asas bangunan yang tetap (iaitu “fixed foundations”, telah dipasang secara tetap kedalam tanah) akan bergerak bersama dengan tanah sewaktu gempa bumi, lalu menyebabkan kemusnahan ketara pada struktur diatasnya. Dan dengan adanya teknologi “base isolation”, bangunan tersebut akan “diasingkan” dari tanah, iaitu berdiri diatas bearing(pengalas) getah yang fleksibel, ia akan bergerak sedikit atau tidak bergerak sama sekali sewaktu gempa bumi. Menarik bukan?

Teknologi tersebut sama seperti sistem penyerap hentakan kenderaan dimana penumpang masih kekal selesa walaupun kenderaan tersebut sedang lalu diatas permukaan jalanraya yang kasar.

Dengan adanya teknologi tersebut, sesebuah bangunan batu-bata mahupun struktur konkrit bertetulang (Reinforced Concrete) yang sudah jelasnya mengalami masalah jika dikenakan daya gempa bumi, menjadi mampu menahan gempa bumi, melindungi  struktur itu sendiri serta penghuni didalam bangunan tersebut dari kerosakan utama atau kecederaan. Bagaimanapun, teknologi tersebut tidak sesuai pada kesemua struktur, dan ianya direka untuk tanah yang keras bukannya yang lembut.

Antara contoh salah satu struktur bangunan yang menggunakan teknologi tersebut ialah Ishinomaki Red Cross Hospital, merupakan hospital yang berada di negara Jepun yang menerima tempias gegaran dahsyat gempa bumi besar Tōhoku 9.1 Richter tersebut, namun bangunan tersebut terselamat dengan tiada tingkap yang pecah dan hanya ada beberapa gegaran kecil yang menjatuhkan fail perubatan. Dimana struktur di sekitar hospital tersebut yang tidak dipasang teknologi tersebut ranap sama sekali dari gempa berkenaan. Kerana dibawahnya terdapat ratusan asas bangunan tersebut dipasang “base isolation” ini, hospital ini terus beroperasi serta merta menjaikannya satu-satunya hospital yang tidak musnah sama sekali ketika gempa tersebut melanda. Gegaran berkenaan berlangsung selama 3 minit. Tiada siling yang jatuh atau staf yang tercedera mahupun peralatan perubatan kritikal yang rosak.

Anda boleh menonton video tersebut:

Bangunan hospital tersebut didirikan diatas beberapa struktur seakan-akan spring, satu kemuncak kejuruteraan dikenali sebagai “Base Isolation”. Foto oleh Allison Pyrch

Bearing getah berplumbum tersebut dicipta sebagai “base isolator” sekitar 1970an, terdiri dari tiga komponen asas iaitu sebuah palam berplumbum, getah dan keluli, dan diletakkan didalam beberapa lapisan.

Galeri Seni Christchurch, Christchurch , New Zealand dipasang dengan peranti “base isolator” foto oleh aurecongroup.com
Bagaimana “Base Isolator” berfungsi, foto oleh
web-japan.org
Keratan rentas “base isolator”
Kredit imej oleh : http://wellington.govt.nz/your-council/projects/earthquake-strengthening-projects/town-hall-strengthening/about-the-project/base-isolation

Komponen penting didalam “Base Isolator”

Getah

Getah memberi fleksibiliti melalui keupayaannya untuk bergerak namun kembali kebentuk asal. Apabila gempa bumi berakhir, jika bangunan tidak kembali ke posisi asal nya, bearing(pengalas) getah tersebut akan membawanya kembali secara perlahan. Ia mungkin mengambil masa beberapa bulan, akan tetapi ia tetap akan ke posisi asalnya.

Plumbum

Plumbum dipilih kerana sifatnya seakan-akan plastik, walau ia berubah bentuk sewaktu pergerakan gempa bumi, ia akan kembali ke bentuk asal, dan mampu berubah beberapa banyak kali tanpa hilang kekuatan. Sewaktu gempa bumi, tenaga kinetik gempa bumi diserap kepada tenaga haba sebaik sahaja plumbum tersebut berubah bentuk.

Keluli

Dengan menggunakan beberapa lapisan keluli bersama dengan getah bermakna bearing (pengalas) tersebut mampu bergerak kearah mendatar tetapi tejal pada arah menegak.

Peredam Seismik (Seismic Damper)

Kaedah lain untuk mengawal kehancuran berpunca dari daya seismik kepada bangunan adalah pemasangan peredam seismik (Seismic Damper). Didalam kes ini, peredam tersebut disediakan bersama dengan peranti berasaskan plumbum yang kelihatan sama seperti penyerap hentakan kereta (shock absorber)

Pergerakan tanah memaksa plumbum itu melalui bukaan sempit. Apabila arah pergerakan berubah, arah aliran plumbum juga menjadi songsang (reversed). Prinsip ini masih sama seperti pengalas getah plumbum (lead rubber bearing), dengan tenaga kinetik ditukar kepada tenaga haba, sejurus itu mengelakkan bangunan diatasnya menyerap tenaga kinetik berkenaan.


Pautan laman sesawang dan sumber rujukan :

http://www.pbs.org/newshour/updates/hospital-japan-withstood-9-0-earthquake-nary-broken-window/

https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1022-how-do-base-isolators-work

http://www.wbur.org/hereandnow/2015/03/11/earthquake-proof-hospitals

http://www.pbs.org/newshour/updates/hospital-japan-withstood-9-0-earthquake-nary-broken-window/

http://www.seismicresilience.org.nz/topics/superstructure/commercial-buildings/concrete-structures/

https://www.youtube.com/watch?v=6ZJ3-tbkhA4

http://www.dis-inc.com/products.html

http://wellington.govt.nz/your-council/projects/earthquake-strengthening-projects/town-hall-strengthening/about-the-project/base-isolation

Base Isolation System: Outline on Principles, Types, Advantages & Applications

 

Comments

comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here