Dalam desain arsitektur.

Isu utamanya adalah bagaimana membuat bangunan tahan terhadap gempa bumi dan angin.

Ketika frekuensi getaran angin sesuai dengan frekuensi getaran bangunan, bangunan akan “menari mengikuti angin”, fenomena yang dikenal sebagai resonansi. Ketika resonansi melebihi amplitudo tertentu, hal ini dapat mempengaruhi penggunaan bangunan, sehingga dapat menimbulkan bahaya bagi keselamatan, dan menyebabkan ketidaknyamanan bagi penghuninya. Dalam perancangan gedung tinggi, hambatan angin harus memenuhi persyaratan desain untuk kekuatan, kekakuan, kenyamanan, dan ketahanan lelah untuk memastikan struktur tetap aman di bawah beban angin, mencegah keruntuhan, retak, atau perpindahan berlebihan.

Untuk membuka “rahasia” di balik hambatan angin, pertama-tama kita harus memahami rekayasa angin struktural.

Secara sederhana, teknik angin struktural adalah disiplin ilmu yang memanfaatkan teori-teori dari meteorologi, aerodinamika bluff-body, getaran acak struktural, dan berbagai metode seperti uji terowongan angin, pengukuran lapangan, atau simulasi numerik untuk menganalisis dan menilai perpindahan, percepatan, dan lingkungan angin di sekitar bangunan di bawah beban angin, sehingga dapat memastikan keamanan dan kenyamanan struktural.

Dalam rekayasa struktur, fokusnya terletak pada desain ketahanan angin pada struktur utama. Struktur utama mengacu pada sistem yang menahan beban eksternal seperti gravitasi, gempa bumi, dan angin, seperti sistem tabung inti rangka dan sistem tabung bersarang yang biasa digunakan pada gedung super tinggi saat ini.

Eksperimen terowongan angin menunjukkan bahwa gaya angin di dekat tepi bagian persegi panjang lebih besar dibandingkan gaya angin di tengah. Menggunakan bagian yang lebih dekat ke bentuk ramping membantu mengurangi beban angin

di bagian tepinya, sehingga mengurangi total gaya angin pada bangunan. Misalnya, bentuk pesawat terbang dan kereta api berkecepatan tinggi dirancang ramping untuk mengurangi hambatan angin.

Bangunan modern juga menggunakan metode pengendalian struktural untuk menahan angin, seperti memasang peredam

di lokasi tertentu di dalam bangunan. Peredam memberikan redaman ketika bangunan bergetar, sehingga dapat mengurangi getaran dan menjamin keamanan bangunan. Mereka juga secara lucu disebut sebagai “artefak penjaga” oleh netizen.

Ada tiga bentuk utama peredam yaitu:

- Pertama adalah menambahkan penahan silang di antara kolom penyangga bangunan untuk mengurangi deformasi kolom penyangga dan dengan demikian mengurangi amplitudo getaran.

- Kedua adalah menambahkan material padat di dalam dinding untuk menyerap energi getaran dan melemahkan getaran.

- Ketiga adalah dengan menggantungkan balok massa di bagian atas bangunan, diayunkannya berlawanan arah dengan getaran bangunan untuk meredam getaran tersebut.

Untuk ketahanan terhadap gempa, bentuk bangunan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap ketahanan gempa.

Oleh karena itu, salah satu tugas insinyur struktur adalah mengarahkan arsitek untuk mengadopsi bentuk yang lebih teratur.

Berdasarkan persyaratan ketahanan gempa dan angin, solusi terbaik adalah bentuk yang paling tidak berbeda, seperti bentuk silinder atau poligonal beraturan. Jika Anda mengamati dengan cermat sebagian besar bangunan super tinggi dengan tinggi lebih dari 400 meter di seluruh dunia, Anda akan menemukan bahwa sebagian besar mengadopsi bentuk seperti itu.

Namun, untuk sebagian besar bangunan bertingkat tinggi biasa, desain arsitektur mengejar keragaman dan keunikan serta tidak dapat menerima bentuk yang kaku. Konflik antara insinyur struktur dan arsitek hampir tidak dapat didamaikan.

Hambatan terhadap gempa dan angin yang melekat pada suatu bangunan sering kali bergantung pada apakah insinyur struktur atau arsitek mempunyai keunggulan dalam konflik tersebut. Misalnya, insinyur struktur biasanya banyak digunakan di Jepang, sehingga menghasilkan bentuk yang sangat teratur untuk bangunan bertingkat tinggi dengan kisi-kisi kolom sederhana dan ketinggian datar.

Upaya kolaboratif para insinyur struktur dan arsitek memainkan peran penting dalam memastikan keamanan dan ketahanan bangunan terhadap kekuatan angin dan seismik. Meskipun konflik mungkin muncul antara upaya menjaga integritas struktural dan estetika arsitektur, keseimbangan sangat penting untuk menciptakan struktur yang tidak hanya mencolok secara visual namun juga kokoh dalam menghadapi elemen alam.