buku ajar rekayasa gempa

Bab I. Fenomena Gempa I.1 Pendahuluan Geofisika adalah bidang ilmu yang mempelajari fenomena-fenomena fisik yang yang berhubungan

dengan

kebumian.

Seismologi adalah cabang dari ilmu geofisika yang

mempelajari mekanisme terjadinya gempa serta gelombang seismik yang ditimbulkannya, sedangkan orang yang mempelajari seimologi disebut seimolog. Dari sudut pandang rekayasa bangunan, seimologi diharapkan dapat memberikan data atau informasi yang akurat untuk memperkirakan pengaruh gempa yang perlu dipertimbangkan pada perancangan struktur bangunan. Seimologi juga memberikan konstribusi yang penting bagi kita untuk dapat memahami struktur bagian dalam dari bumi. Kerusakan yang dapat ditimbulkan gempa tergantung dari besar (magnitude) dan lamanya gempa, atau banyaknya getaran yang terjadi. Desain struktur dan material yang digunakan untuk konstruksi bangunan, juga akan berpengaruh terhadap intensitas kerusakan yang terjadi. Tingkat kekuatan gempa bervariasi mulai dari getaran yang ringan, sedang, sampai getaran kuat yang dapat dirasakan sampai ribuan kilometer. Gempa dapat menyebabkan perubahan bentuk dari permukaan bumi, menyebabkan runtuhnya struktur bangunan, atau menyebabkan terjadinya gelombang pasang yang besar (tsunami). Akibat kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa akan menyebabkan jatuhnya korban jiwa dan kerugian harta benda dalam jumlah yang banyak. Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan alat seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang terpasang di seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap tahunnya. Gempa sangat kuat (great earthquake) seperti yang terjadi pada 1964 di Alaska yang mengakibatkan kerugian jutaan dollar, terjadi sekali dalam beberapa tahun. Gempa-gempa kuat (major earthquake) seperti yang terjadi di Loma Prieta, California pada 1989 dan di Kobe, Jepang pada 1995, dapat terjadi 20 kali setiap tahunnya. Gempa kuat juga dapat menyebabkan banyak kerugian materi dan korban jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan jutaan korban jiwa di seluruh dunia, termasuk 240000 korban saat terjadi gempa Tang-Shan di Cina pada 1976. Gempa juga mengakibatkan kerugian properti dan kerusakan struktur. Persiapan-persiapan yang memadai seperti pendidikan atau sosialisasai mengenai bahaya gempa, perancangan keselamatan saat terjadi gempa, perkuatan struktur bangunan yang sudah berdiri dan desain struktur bangunan

tahan gempa, dapat mengurangi jumlah korban jiwa dan kerusakan infrastruktur yang disebabkan oleh gempa.

I.2 Interior Bumi Seismolog juga mempelajari gempa untuk mengungkap lebih jauh mengenai struktur bagian dalam (interior) dari bumi. Gempa memberikan kesempatan bagi

ilmuwan untuk

melakukan observasi bagaimana bagian dalam dari bumi merespon ketika gelombang gempa melewatinya. Mengukur kedalaman dan struktur geologi di dalam bumi dengan menggunakan gelombang gempa adalah lebih sulit dibandingkan dengan mengukur jarak pada permukaan bumi. Dengan menggunakan gelombang gempa, seismolog mendapatkan gambaran mengenai susunan dari interior bumi yang terdiri dari 4 bagian, yaitu : permukaan bumi (crust), selimut bumi (mantle), inti bagian dalam (inner core) dan inti bagian luar (outer core). Susunan bagian dalam bumi diperlihatkan pada Gambar I.1.

Gambar I.1. Susunan struktur bagian dalam bumi

Studi yang intensif terhadap gempa dimulai pada akhir abad ke 19, dimana pada saat itu mulai banyak dipasang jaringan alat seismogragh untuk melakukan observasi di seluruh dunia.

Pada

1897,

ilmuwan

mendapatkan

cukup

banyak

seismogram gempa yang

mengindikasikan bahwa gelombang gempa P dan S telah menjalar jauh bumi. Dengan mempelajari perilaku perambatan

sampai ke dalam

gelombang gempa P dan S ini, seismolog

menemukan suatu struktur lapisan geologi yang besar di bagian dalam bumi. Dengan menggunakan hasil pengukuran ini, seismolog mulai menginterpretasikan struktur geologi bumi yang dilewati oleh gelombang P dan S.

Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

1

Berdasarkan pengamatan terhadap pola perambatan gelombang P dan S, pada 1904 seimolog dari Croatia A. Mohorovicic menyebutkan bahwa pada bagian luar bumi terdapat suatu lapisan permukaan (crust) di atas lapisan batuan yang keras. Dia berpendapat bahwa di dalam bumi, gelombang gempa dipantulkan secara tidak menerus (discontinue) akibat adanya perubahan sifat kimiawi atau struktur geologi batuan. Dari penemuannya ini, lapisan pertemuan antara lapisan permukaan bumi dengan lapisan selimut bumi (mantle) di bawahnya,diberi nama Mohorovicic atau Moho Discontinuity. Pada 1906, R.D. Oldham dari India menggunakan waktu kedatangan dari gelombang P dan S untuk memastikan bahwa bumi mempunyai pusat atau inti

(core) yang besar. Dia

menginterpretasikan struktur bagian dalam bumi dengan membandingkan kecepatan rambat gelombang P terhadap gelombang S, dan diketahui bahwa perambatan gelombang P mengalami perubahan arah akibat diskontinuitas seperti pada Moho Discontinuity. Pada 1914, dengan menggunakan waktu perambatan dari gelombang gempa yang dipantulkan dari batas antara selimut dan inti bumi, seismolog Beno Gutenberg dari Jerman dapat memperkirakan besarnya radius dari inti bumi yaitu sekitar 3500 km. Pada 1936 seismolog Inge Lehmann dari Dermark menemukan pusat struktur bumi yang lebih kecil yang dikenal sebagai inti bagian dalam (inner core) bumi. Dengan mengukur waktu kedatangan gelombang gempa yang diakibatkan oleh gempa yang terjadi di Pasific Selatan (South Pasific), dia dapat memperkirakan besarnya radius inti bagian dalam bumi sebesar 1216 km. Pada saat gelombang gempa merambat melewati bumi dan mencapai pusat observatori gempa di Denmark,

dia mendapatkan kesimpulan bahwa kecepatan dan waktu kedatangan

gelombang gempa telah mengalami pembelokan oleh inti bumi bagian dalam. Pada penelitian-penelitian lebih lanjut terhadap gelombang gempa, seismolog menemukan fakta bahwa inti bagian luar (outer core) dari bumi merupakan cairan, sedangkan inti bagian dalam bumi terdiri dari benda padat. Seperti sudah dijelaskan di atas, bumi terdiri dari beberapa lapisan yaitu lapisan permukaan bumi, selimut bumi, inti bagian dalam dan bagian luar. Lapisan lithosphere setebal kurang lebih (50-100) km adalah bagian dari lapisan permukaan dan lapisan selimut bumi bagian atas, dan merupakan lapisan batuan sangat padat. Di atas lapisan lithosphere ini terdapat benua (continent) dan lautan (ocean). Di bawah lapisan lithosphere terdapat lapisan asthenosphere yang merupakan lapisan batuan kurang padat. Lapisan ini mengelilingi lapisan mantle. Lapisan lithosphere bumi patah menjadi lebih kurang dua puluh keping bagian yang disebut pelat tektonik (plate tectonic). Pelat-pelat tektonik ini mengambang di atas lapisan asthenosphere, dan secara perlahan bergerak. Secara periodik beberapa pelat akan saling Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

2

berbenturan satu dengan yang lainnya, dan dapat menyebabkan patahan pada permukaan bumi. Tumbukan antara pelat dapat memicu timbulnya gempa.

Gambar I.2. Lapisan Lithosphere dan Asthenosphere

I.3 Pelat Tektonik Jika gempa vulkanik terjadi akibat aktifitas gunung berapi, maka gempa tektonik terjadi akibat benturan antara pelat-pelat tektonik yang terdapat pada lapisan luar dari bumi. Menurut teori pelat tektonik, lapisan terluar dari bumi terdiri dari pelat-pelat batuan yang saling bergerak relatif satu dengan yang lainnya. Teori ini diformulasikan pada awal 1960, dan merupakan suatu penemuan yang baru di bidang geologi. Dengan menggunakan teori ini, para ilmuwan dapat secara ilmiah menjelaskan beberapa fenomena geologi seperti letusan gunung berapi, mekanisme terdinya gempa, terbentuknya pegunungan, serta formasi dari lautan dan benua. Teori pelat tektonik dikembangkan dari teori yang diusulkan oleh ilmuwan German Alfred Wegener pada 1921. Dengan melihat bentuk dari benua-benua yang ada sekarang ini dan dengan bukti-bukti geologi yang ditemukan di setiap benua, ia mengembangkan suatu teori mengenai benua yang lepas (continental drift).


3

Gambar I.3. Perubahan formasi benua-benua yang ada di bumi.


4

Teori continental drift diawali dengan pendapat bahwa pada masa lalu benua-benua yang ada di bumi ini pernah bergabung menjadi satu membentuk benua yang sangat besar (supercontinent) yang disebut Pangaea. Gambar I.3 menunjukkan formasi benua pada 200 juta tahun yang lalu ketika semua benua masih berkumpul menjadi satu. Sekitar 160 juta tahun yang lalu Pangaea terpecah menjadi dua benua yang besar yaitu Laurasia dan Gondwaland. Setelah sekian lama, kedua benua besar tersebut pecah menjadi beberapa benua dengan dengan bentuk yang seperti yang terlihat sekarang. Diperkirakan perubahan formasi dari benua-benua akan terus berlangsung. Pada gambar juga diperlihatkan prediksi dari formasi benua pada 60 juta tahun mendatang. Para ahli geologi pada 1960 menemukan bukti yang mendukung ide dari pelat tektonik dan pergerakannya. Mereka menggunakan teori dari Wegener pada berbagai aspek dari perubahan bumi, dan menggunakan bukti-bukti ini untuk memperkuat teori mengenai benua yang lepas. Pada 1968 para ilmuwan menggabungkan banyak kejadian geologi pada suatu teori yang disebut Global Tektonik Baru (New Global Tectonics) atau lebih dikenalal dengan nama Pelat Tektonik. Saat ini terdapat tujuh buah pelat tektonik yang besar dan beberapa pelat yang berukuran lebih kecil. Beberapa pelat yang besar meliputi pelat Pasific, pelat North American, pelat Eurasian, pelat Antartica, dan pelat Africa. Pelat yang lebih kecil tediri dari pelat Cocos, pelat Nazca, pelat Caribean, pelat Philippine.

Gambar I.4. Pelat-pelat tektonik bumi


5

Ukuran dari pelat tektonik sangat bervariasi, sebagai contoh, pelat Cocos mempunyai lebar 2000 km, sedangkan pelat Pacific yang merupakan pelat yang terbesar mempunyai ukuran lebar 14000 km. Para ahli geologi mempelajari bagaimana pelat-pelat tektonik tersebut dapat bergerak relatif terhadap suatu tempat yang tetap pada lapisan mantel, dan pergerakan relatif antara satu pelat tektonik dengan pelat lainnya. Tipe gerakan yang pertama dari pelat tektonik disebut gerakan absolut, dan gerakan ini dapat menjebabkan terbentuknya rangkaian gunung berapi. Tipe gerakan yang kedua disebut gerakan relatif, dan gerakan ini dapat menyebabkan berbagai bentuk perubahan permukaan bumi. Teori yang dapat digunakan untuk menjelaskan terjadinya pergerakan-pergerakan pelatpelat tektonik bumi adalah teori Sea Floor Spreading yang dikembangkan oleh F. J. Vien dan D. H. Mathews pada 1963. Teori ini menyatakan bahwa permukaan bumi seluruhnya tertutup oleh lebih kurang 20 lapisan lithospere, yaitu lapisan batuan yang berbentuk pelat-pelat tektonik yang mempunyai ukuran berbeda-beda serta tebalnya berkisar antara 50–100 km. Karena lapisan permukaan bumi dengan ketebalan (50-100) km mempunyai temperatur relatif jauh lebih rendah dibanding dengan lapisan didalamnya, yaitu lapisan asthenosphere yang terdiri selimut bumi dan inti bumi, maka akan terjadi aliran konveksi dimana massa dengan temperatur tinggi mengalir ke daerah temperatur rendah atau sebaliknya. Teori aliran konveksi ini sudah lama berkembang untuk menerangkan pergeseran pelat-pelat tektonik yang menjadi penyebab utama terjadinya gempa. Benua dan lautan yang terletak di atasnya, diangkut oleh pergerakan pelat-pelat tektonik ini akibat proses geologi. Pelat-pelat tektonik selalu bergerak antara satu dengan yang lainnya. Pergerakan pelat-pelat tektonik ini bervariasi, dan ada yang mencapai 10 cm pertahun. Pada perbatasan atau pertemuan antara pelat-pelat tektonik, dapat terjadi beberapa proses geologi yaitu :  Subduction, yaitu pelat tektonik yang satu bergerak membelok ke bawah, sedangkan pelat yang lain sedikit terangkat.  Extrusion, yaitu kedua pelat tektonik saling bergerak ke atas kemudian saling menjauh.  Intrusion, yaitu kedua pelat tektonik saling mendekat kemudian bergerak ke bawah  Trancursion, yaitu pelat tektonik yang satu bergerak vertikal atau horisontal terhadap pelat yang lainnya.


6

I.4 Gempa Bumi Gempa bumi (earth quake) adalah suatu gejala fisik yang ditandai dengan bergetarnya bumi dengan berbagai intensitas. Getaran gempa dapat disebabkan oleh banyak hal antara lain peristiwa vulkanik, yaitu getaran tanah yang disebabkan oleh aktivitas desakan magma ke permukaan bumi atau meletusnya gunung berapi. Gempa yang terjadi akibat aktivitas vulkanik ini disebut gempa vulkanik. Gempa vulkanik terjadi di daerah sekitar aktivitas gunung berapi, dan akan menyebabkan mekanisme patahan yang sama dengan gempa tektonik. Getaran gempa dapat juga diakibatkan oleh peristiwa tektonik, yaitu getaran tanah yang disebabkan oleh gerakan atau benturan antara lempeng-lempeng tektonik yang terdapat di dalam lapisan permukaan

bumi. Gempa yang terjadi akibat aktivitas tektonik ini disebut

gempa tektonik. Selain gempa vulkanik dan gempa tektonik, terdapat juga gempa runtuhan, gempa imbasan, dan gempa buatan. Gempa runtuhan disebabkan oleh runtuhnya tanah di daerah pegunungan, sehingga akan terjadi getaran disekitar runtuhan tersebut.

Gempa imbasan

biasanya terjadi di sekitar dam karena fluktuasi air dam, sedangkan gempa buatan adalah gempa yang sengaja dibuat oleh manusia seperti ledakan nuklir atau ledakan untuk mencari bahan mineral. Skala gempa tektonik jauh lebih besar dibadingkan dengan jenis gempa lainnya, sehingga efeknya lebih banyak terhadap bangunan. Gerakan atau getaran tanah yang terjadi akibat gempa disebabkan oleh terlepasnya timbunan energi yang tersimpan di dalam bumi secara tiba-tiba. Energi yang terlepas ini dapat berbentuk energi potensial, energi kinetik, energi kimia, atau energi regangan elastis. Pada umumnya gempa-gempa yang merusak lebih banyak diakibat oleh terlepasnya energi regangan elastis di dalam batuan (rock) di bawah permukaan bumi. Energi gempa ini merambat ke

segala arah. dan juga kepermukaan tanah sebagai gelombang gempa

(seismic wave), sehingga akan menyebabkan permukaan bumi bergetar. Sifat merusak dari suatu gempa tergantung dari besarnya atau magnitude dan lamanya gempa, serta banyaknya getaran yang terjadi. Perencanaan konfigurasi struktur bangunan dan jenis material yang digunakan pada konstruksi bangunan, juga akan berpengaruh terhadap banyaknya kerusakan struktur bangunan. Gempa dan gelombang gempa terjadi beberapa ratus kali setiap hari diseluruh dunia. Suatu jaringan dunia dari alat seismograph (mesin yang mencatat gerakan tanah) medeteksi sekitar 1 juta kali gempa kecil pertahun. Gempa sangat kuat seperti yang terjadi di Alaska pada tahun 1964 yang menyebabkan kerugian jutaan dollar, dapat terjadi sekali setiap satu tahun. Sedangkan gempa kuat seperti yang terjadi di Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

7

Loma Prieta, California pada 1989 dan gempa Kobe di Jepang pada 1995, terjadi rata-rata 20 kali setiap tahunnya. Pada 500 tahun terakhir ini, jutaan orang telah meninggal dunia akibat gempa yang terjadi diseluruh dunia, termasuk 240.000 korban jiwa yang meninggal akibat gempa TangShan di China pada 1976. Gempa-gempa yang terjadi di seluruh dunia juga telah menyebabkan kerusakan properti dan kerusakan berbagai macam struktur bangunan. Antisipasi awal terhadap bencana gempa seperti, pendidikan dan sosialisasi terhadap pemahaman gempa, mitigasi, perkuatan struktur bangunan, perencanaan struktur bangunan tahan gempa yang lebih fleksibel dan aman, dapat membatasi korban jiwa dan mengurangi kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa. Lapisan paling atas bumi yaitu crust atau lapisan litosfir merupakan batuan yang relatif dingin dan bagian paling atas berada pada kondisi padat dan kaku. Di bawah lapisan ini terdapat batuan yang jauh lebih panas yang disebut mantle. Lapisan ini sedemikian panasnya sehingga senantiasa dalam keadaan tidak kaku dan dapat bergerak sesuai dengan proses pendistribusian panas, yang kita kenal sebagai aliran konveksi. Pelat-pelat tektonik yang merupakan bagian dari lapisan litosfir padat dan terapung di atas mantel ikut bergerak satu sama lainnya. Ada tiga kemungkinan pergerakan yang dapat terjadi antara satu pelat tektonik relatif terhadap pelat lainnya, yaitu : 

Spreading, jika kedua pelat tektonik bergerak saling menjauhi



Collision, jika kedua pelat tektonik bergerak saling mendekati



Transform, jika kedua pelat tektonik bergerak saling menggeser Jika dua buah pelat tektonik bertemu pada suatu daerah sesar atau patahan (fault),

keduanya dapat bergerak saling menjauhi, saling mendekati atau saling bergeser. Umumnya gerakan dari pelat tektonik ini berlangsung sangat lambat dan tidak dapat dirasakan oleh manusia, namun terukur sebesar 0 sampai 15 cm pertahun. Kadang-kadang gerakan pelat tektonik macet dan saling mengunci, sehingga terjadi pengumpulan energi yang berlangsung terus sampai pada suatu saat batuan pada pelat tektonik tersebut tidak mampu lagi menahan gerakan tersebut, sehingga terjadi pelepasan energi regangan secara mendadak. Mekanisme pelepasan energi regangan ini yang kita kenal sebagai pemicu terjadinya gempa tektonik. Gempa dapat terjadi kapan saja, tanpa mengenal musim. Meskipun demikian, konsentrasi gempa cenderung terjadi di tempat-tempat tertentu saja, seperti di daerah pertemuan antara dua pelat tektonik. Gempa dapat terjadi dimanapun di bumi ini, tetapi pada umumnya banyak terjadi di sekitar perbatasan antara pelat-pelat tektonik


8

I.5 Bencana Yang Ditimbulkan Gempa Gempa tektonik adalah gempa yang disebabkan oleh terlepasnya energi regangan elastis pada formasi batuan yang ada dipermukaan bumi . Salah satu teori yang dipakai untuk menjelaskan mekanisme terjadinya gempa tektonik adalah teori Elastic Rebound yang dikemukakan oleh Prof. H. F. Reid. Teori ini dapat dipaparkan secara sederhana sebagai berikut : di dalam permukaan bumi senantiasa terdapat aktivitas geologis yang mengakibatkan pergerakan relatif suatu massa batuan di dalam permukaan bumi terhadap massa batuan lainnya. Gaya-gaya yang menimbulkan pergerakan batuan-batuan ini disebut gaya-gaya tektonik (tectonic forces). Batuan-batuan ini bersifat elastis dan dapat menimbun regangan bilamana ditekan atau ditarik oleh gaya-gaya tektonik. Ketika tegangan yang terjadi pada batuan tersebut melampaui kekuatannya, maka batuan tersebut akan hancur di daerah terlemah yang disebut patahan (fault). Batuan yang hancur tersebut akan melepaskan sebagian atau seluruh tegangan untuk kembali ke dalam keadaan semula yang bebas tegangan. Gempa secara langsung tidak begitu membahayakan manusia. Ini berarti bahwa korban jiwa tidak disebabkan karena adanya goncangan tanah yang disebabkan oleh gempa. Kebanyakan dari bencana gempa

yang menimbulkan korban jiwa dan kerugian materi

diakibatkan oleh struktur bangunan yang dibuat oleh manusia. Bahaya yang sesungguhnnya disebabkan oleh keruntuhan dari struktur bangunan, korban banjir yang disebabkan oleh jebolnya suatu bendungan atau tanggul, longsoran batuan dan tanah pada tebing yang curam, dan kebakaran. I.5.1 Pengaruh Akibat Goncangan Tanah Bencana pertama yang disebabkan oleh gempa adalah pengaruh dari goncangan tanah. Struktur bangunan dapat mengalami kerusakan dan keruntuhan, baik oleh goncangan itu sendiri

maupun

oleh

lapisan

tanah

dibawahnya

yang

mengalami penurunan

elevasi

(subsidence) saat terjadi gempa. Struktur bangunan bahkan dapat ambles ke dalam tanah ketika terjadi liquifaksi (liquefaction). Liquifaksi adalah peristiwa tercampurnya pasir atau tanah berpasir dengan air tanah, selama terjadi goncangan gempa. Ketika air dan pasir dicampur, lapisan ini menjadi sangat lunak dan berperilaku seperti pasir hisap. Jika liquifaksi terjadi di bawah suatu bangunan, dapat menyebabkan longsoran atau amblesan. Lapisan tanah bergerak ke atas lagi setelah gempa berlalu dan air tanah kembali turun ke tempatnya yang semula. Peristiwa liquifaksi lebih berpengaruh pada lokasi tanah berpasir dimana air tanah terletak cukup dekat dengan permukaan tanah.


9

Gambar I.5. Salah satu bagian jalan mengalami kerusakan yang parah akibat Gempa Good Friday di Alaska, 1964.

Gambar I.6. Keruntuhan bangunan akibat likuifaksi saat terjadi gempa Kobe di Jepang, 1995.

Struktur banguan juga dapat mengalami kerusakan akibat gelombang permukaan yang kuat yang berasal dari dorongan dan rekahan tanah. Struktur bangunan apapun yang berada di alur gelombang permukaan ini dapat bergeser atau roboh akibat dari pergerakan tanah. Goncangan tanah dapat juga menyebabkan tanah longsor yang dapat merusak bangunan atau mencederai manusia. I.5.2 Pergeseran Tanah Bencana utama akibat gempabumi yang kedua adalah pergeseran tanah di sepanjang patahan. Jika sebuah bangunan seperi gedung, jembatan atau jalan dibangun melintasi daerah


10

patahan, maka pergeseran tanah akibat gempa akan sangat merusak dan bahkan akan meruntuhkan bangunan tersebut. I.5.3 Banjir Bencana yang ketiga yang dapat ditimbulkan gempa adalah banjir. Sebuah gempa dapat merusak tanggul atau bendungan sepanjang sungai. Air yang berasal dari sungai atau reservoir akan membanjiri daerah tersebut dan merusak bangunan atau mungkin menghanyutkan dan menenggelamkan orang. Tsunami dan seiche dapat juga menyebabkan banyak kerusakan. Kebanyakan orang menyebut tsunami sebagai ombak pasang yang sangat besar, tetapi ini tidak ada kaitannya dengan gelombang pasang air laut biasa. Tsunami merupakan suatu gelombang yang sangat besar disebabkan oleh gempa yang terjadi di bawah samudera. Tsunami dapat mencapai tinggi tiga meter dan mempunyai kecepatan yang tinggi pada saat mencapai daerah pantai, sehingga dapat menyebabkan kerusakan yang besar di daerah pantai. Seiche adalah gelombang air sama seperti tsunami, tetapi dengan skala yang lebih kecil. Seiche terjadi pada danau yang diakibatkan oleh gempa, dan pada umumnya hanya memiliki tinggi setengah meter. Meskipun demikian, seiche juga dapat menyebabkan banjir. I.5.4 Kebakaran Bencana lainnya yang dapat diakibatkan oleh gempa adalah kebakaran. Kebakaran ini diawali oleh terputusnya jaringan kabel listrik atau meledaknya pipa gas. Hal tersebut dapat menjadi masalah yang serius, kususnya pada saat saluran air yang menyokonng pompa hydrant juga terputus. Sebagai contoh terjadinya kebakaran akibat gempa adalah terbakarnya kota San Fransisco setelah gempa kuat pada tahun 1906. Kota ini terbakar selama 3 hari yang menyebabkan sebagian besar kota hancur dan 250000 penduduk kehilangan tempat tinggal.


11

Gambar I.7. Kebakaran di kota San Francisco setelah terjadi gempa kuat pada 1906 .

I.6 Cara Mempelajari Gempa Para ahli seismologi mempelajari gempa bumi dengan cara melihat kerusakan yang disebabkan oleh gempa dan dengan menggunakan seismograf. Seismograf adalah alat yang dapat merekam goncangan pada permukaan bumi akibat gelombang gempa.. Seismograf pertama kali ditemukan oleh seorang ahli astronomi Cina bernama Chang Heng. Kebanyakan seismograf modern saat ini adalah bersifat elektronik, tetapi komponenkomponen

dasar dari alat seismograf adalah tetap yaitu drum yang diberi kertas diatasnya

(rotating drum records motion), suatu ruang yang dihubungkan dengan suatu engsel yang dapat bergerak pada kedua ujungnya, suatu beban (mass), dan suatu pena (pen). Salah satu ujungnya dipalang dengan kotak logam yang tertancap di tanah. Beban diletakkan pada ujung lainnya dari palang dan pena ditancapkan pada beban itu. Drum dengan kertas di atasnya akan berputar secara konstan (Gambar I.8). Ketika terjadi gempa, semua peralatan di seismograf bergerak; kecuali beban dengan pena di atasnya. Saat drum dan kertas berguncang mendekati pena, maka pena akan membuat garis-garis yang

tak beraturan di atas kertas,

dan membuat catatan mengenai pergerakan

tanah akibat gempa. Catatan yang terekam oleh seismograf ini disebut seismogram. Dengan mempelajari seismogram, para ahli seismologi dapat memperkirakan

seberapa

jauh dan seberapa kuat gempa yang terjadi. Catatan ini tidak dapat menceritakan letak pusat gempa secara tepat, hanya dapat memberitahukan bahwa gempa terjadi sejauh beberapa mil atau kilometer dari seismograf. Untuk memperoleh letak pusat gempa yang tepat, dibutuhkan setidaknya 2 seismograf lain yang berada di tempat lain


12

Gambar I.8. Komponen-komponen dasar alat seismograph

I.6.1 Parameter-parameter Gempa Suatu peristiwa gempa biasanya digambarkan dengan beberapa parameter, sebagai berikut :  Tanggal dan waktu terjadinya gempa  Koordinat epicenter ( dinyatakan dengan garis lintang dan garis bujur geografi )  Kedalaman pusat gempa (focus)  Magnitude dan Intensitas maksimum gempa Pusat gempa atau focus adalah titik di bawah permukaan bumi di mana gelombang gempa untuk pertama kali dipancarkan. Fokus biasanya ditentukan berdasarkan perhitungan data gempa yang diperoleh melalui peralatan pencatat gempa (seismograf). Lokasi sumber gempa pada umumnya terdapat diperbatasan antara pelat-pelat tektonik, di mana pada tempat ini sering terjadi patahan bidang permukaan bumi. Pada prinsipnya gempa adalah suatu peristiwa pelepasan energi pada suatu tempat di perbatasan antara pelat-pelat tektonik. Episentrum (Epicenter) adalah titik pada permukaan bumi yang didapat dengan menarik garis melalui focus, tegak lurus pada permukaan bumi. Episentrum dapat ditentukan melalui peralatan pencatat gempa atau secara makroseismik. Episentrum yang ditentukan melalui peralatan pencatat getaran gempa disebut

instrumental epicenter. Bilamana tidak ada hasil

pencatatan

ditentukan

getaran

gempa,

episentrum


berdasarkan

pengamatan

terhadap

13

kerusakan pada suatu daerah. Episentrum

pada cara ini adalah titik di mana kerusakan

terbesar terjadi, dan disebut macroseismic epicenter. Kedalaman fokus adalah kedalaman jarak antara fokus dengan epicentrum. Berdasarkan kedalaman fokus ini, suatu gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :  Gempa dengan kedalaman fokus lebih kecil dari 70 km, disebut Gempa Dangkal.  Gempa dengan kedalaman fokus antara 70 km sampai dengan 300 km, disebut Gempa Menengah.  Gempa dengan kedalaman fokus lebih besar dari 300 km, disebut Gempa Dalam.

Gambar I.9. Focus, Epicenter, seismic waves, dan fault

I.6.2 Menentukan Letak Episentrum dan Magnitude Gempa Untuk menentukan di mana gempa terjadi, perlu dipelajari data rekaman gempa (seismogram) yang tercatat pada seismograf. Sekurang-kurangnya diperlukan 2 seismograf yang berbeda untuk gempa yang sama. Gambar I.10 menunjukkan contoh rekaman gempa yang tercatat pada seismograf. Jarak antara awal permulaan gelombang P dan awal mula gelombang S menunjukkan berapa detik gelombang tersebut terpisah.

Gambar I.10. Rekaman gempa yang tercatat pada seismograf.


14

Hasil ini dapat digunakan untuk memperkirakan jarak dari seismograf ke pusat gempa. Untuk menentukan jarak episentrum dan magnitude gempa dapat dilakukan dengan menggunakan grafik seperti pada Gambar I.11.

Gambar I.11. Grafik untuk menentukan jarak episentrum dan magnitud gempa

Prosedur untuk menentukan jarak episentrum dan magnitude gempa, sbb. :  Mengukur jarak antara awal gelombang P dan gelombang S. Dalam hal ini, awal gelombang P dan S adalah terpisah 24 detik. Plot 24 detik ini pada grafik skala S-P, akan didapatkan jarak pusat gempa adalah 215 kilometer (Gambar I.11).  Ukur amplitudo maksimum dari gelombang gempa yang terekam pada seismograf. Pada rekaman seismograf di dapat amplitudo maksimum adalah 23 mm (Gambar I.10)  Plot 23 mm ini pada grafik skala Amplitude yang sudah tersedia (Gambar I.11).  Tarik garis lurus melalui dua yaitu titik 24 detik dan 23 mm, sehingga memotong grafik skala Magnitude. Dengan membaca titik potong pada grafik skala Magnitude, didapatkan besarnya magnitude gempa adalah M = 5 pada Skala Richter.

I.7 Patahan Patahan (fault) adalah retakan di permukaan bumi dimana dua buah pelat tektonik bergerak dengan arah yang berbeda. Patahan dapat terjadi karena tumbukan dan gesekan antar


15

pelat tektonik. Tergantung dari arah terjadinya patahan, pada dasarnya ada dua jenis patahan yang dapat terjadi, yaitu patahan dip slip dan patahan strike slip.

Gambar I.12. Jenis-jenis patahan yang dapat terjadi akibat gempa.

Patahan dip slip atau patahan normal (normal fault) adalah retakan dimana satu bagian dari batuan bergeser kearah vertikal menjauhi bagian yang lain. Patahan jenis ini biasanya terjadi pada wilayah dimana suatu pelat tektonik terbelah dengan sangat lambat, atau pada dua buah pelat tektonik yang saling mendorong satu sama lain. Patahan strike-slip adalah retakan antara dua pelat tektonik yang bergesekan satu sama lain dalam arah horisontal. Patahan strike slip yang terkenal adalah adalah patahan San Andreas sepanjang 300 km dengan lebar patahan 6,4 m. Patahan San Andreas di California ini disebabkan oleh gempa San Francisco yang berkekuatan M = 8,3 pada Skala Richter pada 1906. Patahan berlawanan arah (reverse fault) adalah retakan yang terbentuk dimana salah satu pelat tektonik terdorong menuju pelat lainnya. Patahan ini juga terjadi jika sebuah pelat tektonik terlipat akibat tekanan dari pelat yang lain. Pada patahan jenis ini, salah satu bagian dari pelat bergeser kebawah, sedangkan bagian lainnya terdorong ke atas.

I.8 Mengukur Besaran Gempa Jika terjadi gempa yang merusak disuatu tempat, mungkin pertanyaan yang pertamatama timbul adalah : Berapakah besarnya gempa tersebut dan bagaimana cara mengukurnya?. Besaran yang dipakai untuk mengukur suatu gempa ada dua, yaitu Intensitas (Intencity) dan Magnitude (Magnitude). Kedua ukuran ini menunjukkan aspek-aspek yang berbeda mengenai suatu gempa.


16

I.8.1 Skala Mercalli Sebelum ditemukannya alat-alat pencatat getaran gempa, satu-satunya cara untuk mengukur besarnya gempa adalah dengan jalan pengamatan langsung oleh manusia. Untuk memudahkan pengamatan tersebut, dibuatlah daftar-daftar yang mengklasifikasikan besarnya gempa, berdasarkan derajat kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa terhadap bangunanbangunan. Skala daftar derajat kerusakan ini dinyatakan dalam angka Romawi

( I, II, III, ….

). Skala ini pada umumnya digunakan untuk pengamatan oleh orang-orang yang sudah berpengalaman untuk memperkirakan tingkat intensitas suatu gempa. Derajat kerusakan akibat gempa yang sama dengan ukuran yang terdapat dalam daftar yang dipakai untuk menyatakan intensitas suatu gempa. Intensitas yang dilaporkan untuk suatu gempa adalah intensitas maksimum yang disebabkan oleh aktivitas gempa pada suatu lokasi. Intensitas ini sering juga disebut sebagai intensitas lokal. Intensitas lokal berhubungan langsung dengan percepatan tanah maksimum yang terjadi akibat gempa. Dengan demikian intensitas lokal gempa akan berhubungan pula dengan besar kecilnya kerusakan yang terjadi pada bangunan-bangunan disuatu lokasi. Daftar skala intensitas, pertama kali dikembangkan oleh Rossi dari Italia dan Forrel dari Swiss. Skala ini, merujuk pada nilai I sampai X, yang untuk pertama kalinya digunakan untuk melaporkan gempa San Fransisco yang terjadi pada tahun 1906. Pada tahun 1902 seorang seimolog dan vulkanolog dari Italia bernama Giuseppe Mercalli mengusulkan skala intensitas dari I sampai dengan XII.

Pada tahun 1931, Harry O. Wood dan Frank Neumann

memodifikasi skala Mercalli ini, dan disebut skala Modified Mercalli Intensity (MMI Scale) untuk mengukur intensitas gempa yang terjadi di California, Amerika. Skala MMI mempunyai 12 tingkatan intesitas gempa (I s/d XII). Setiap tingkatan intensitas didefinisikan berdasarkan pengaruh gempa yang didapat dari pengamatan, seperti goncangan tanah, dan kerusakan dari struktur bangunan seperti gedung, jalan, dan jembatan. Tingkat intensitas I sampai VI, digunakan untuk mendeskripsikan apa yang dilihat dan dirasakan orang selama terjadinya gempa ringan dan gempa sedang. Sedangkan tingkat intensitas VII sampai dengan XII digunakan untuk mendeskripsikan kerusakan pada struktur bangunan selama terjadinya gempa kuat. Di dunia, setiap tahunnya terjadi rata-rata satu gempa dengan tingkat intensitas X sampai XII, 10 sampai 20 gempa dengan intensitas VII sampai IX, dan lebih dari 500 gempa dengan intensitas I sampai VI. Setiap tahun terjadi hampir 100000 gempa tetapi tidak dicatat manusia, oleh karena itu gempa-gempa ini tidak diklasifikasikan di dalam skala MMI. Gempa dengan intensitas II dan III pada skala MMI dapat dianggap setara dengan gempa dengan Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

17

magnitude M=3 sampai M=4 pada Skala Richter. Gempa dengan intensitas XI dan III pada skala MMI dapat dianggap setara dengan gempa dengan magnitude M=8 sampai M=9 pada Skala Richter. Hal-hal yang dapat menyebabkan banyaknya kerusakan dari bangunan pada saat terjadi gempa adalah, desain dari konstruksi bangunan, jarak lokasi bangunan dari pusat gempa, dan kondisi lapisan permukaan tanah dimana bangunan tersebut didirikan. Desain dari konstruksi bangunan yang berbeda, akan memiliki daya tahan terhadap gempa yang berbeda pula, serta semakin jauh lokasi bangunan dari pusat gempa, semakin sedikit kerusakan yang akan terjadi. Demikian juga pengaruh dari kondisi tanah dasar dimana bangunan didirikan, akan menyebabkan perbedaan pada tingkat kerusakan yang dapat terjadi. Pada lokasi dimana lapisannya merupakan tanah lunak, gempa akan menyebabkan bangunan bergoncang lebih keras dibandingkan jika lapisan tanahnya merupakan tanah lunak. Bangunan-bangunan yang didirikan di atas lapisan tanah lunak akan mengalami kerusakan yang lebih parah dibandingkan dengan bangunan-bangunan yang didirikan di atas lapisan tanah keras. Dari penjelasan mengenai tingkat kerusakan bangunan yang dapat terjadi akibat gempa, terlihat bahwa penentuan dari nilai Skala Mercalli sangat bersifat subjektif karena beberapa hal sebagai berikut :  Tergantung pada jarak epicenter sampai tempat yang dimaksud.  Keadaan geologi setempat  Kualitas dari bangunan-bangunan setempat di lokasi terjadinya gempa.  Pengamatan manusia sangat dipengaruhi oleh keadaan panik akibat kekacauan yang biasanya terjadi pada saat gempa, Skala Mercalli tidak dapat digunakan secara ilmiah seperti Skala Richter. Karena skala ini bersifat subjektif, maka untuk suatu kerusakan yang diakibatkan oleh gempa, pengamatan yang dilakukan oleh beberapa orang akan mempunyai pendapat yang berbeda mengenai tingkat kerusakan yang terjadi. Tabel I.1. Skala Intensitas Modified Mercalli ( MMI Scale )

Skala Intensitas I II III

Keterangan Tidak terasa orang, hanya tercatat oleh alat pencatat yang peka Getaran terasa oleh orang yang sedang istirahat, terutama orang yang berada di lantai dan di atasnya Benda-benda yang tergantung bergoyang, bergetar ringan


18

IV V

VI VII VIII IX X

XI XII

Getaran seperti truk lewat. Jendela, pintu dan barang pecah belah bergemerincing Getaran terasa oleh orang di luar gedung. Orang tidur terbangun. Benda-benda tidak stabil di atas meja terguling atau jatuh. Pintu bergerak menutup dan membuka. Getaran terasa oleh semua orang. Banyak orang takut dan keluar rumah. Berjalan kaki sulit. Kaca jendela pecah. Meja dan kursi bergerak. Sulit berdiri. Getaran terasa oleh pengendara motor dan mobil. Genteng di atap terlepas. Pengemudi mobil terganggu. Tembok bangunan retak. Semua orang panik. Tembok bangunan mengalami kerusakan berat. Pipa-pipa dalam tanah putus. Sebagian konstruksi portal dan temboknya rusak beserta pondasinya. Tanggul dan bendungan rusak berat. Rel kereta api bengkok sedikit. Banyak terjadi tanah longsor. Rel kereta api rusak berat. Pipa-pipa di dalam tanah rusak Terjadi kerusakan total. Bangunan-bangunan mengalami kerusakan. Barang-barang terlempar ke udara.

Beberapa orang saksi mungkin akan melebih-lebihkan betapa banyaknya hal buruk yang terjadi saat terjadi gempa. Jumlah kerusakan yang disebabkan oleh gempa tidak dapat didata dengan teliti, sama halnya dengan kekuatan gempa itu sendiri. Dengan demikian, skala intensitas tidak dapat digunakan sebagai ukuran untuk menyatakan besarnya suatu gempa. Meskipun demikian, skala intensitas sangat berguna untuk membuat garis isoseismal pada peta suatu daerah atau lokasi guna menetapkan tempat-tempat atau daerah-daerah yang mempunyai derajat kerusakan yang sama. Peta ini adalah yang sering disebut sebagai peta jalur gempa, dan berguna sekali sebagai informasi di dalam perencanaan struktur bangunan tahan gempa. Dengan ditemukannya alat seismograf, yaitu alat pencatat getaran gempa, maka terbukalah kemungkinan untuk mengukur besarnya suatu gempa dengan lebih teliti. Dari hasil pencatatan suatu alat seismograf, akan dapat diketahui jumlah energi kinetik yang terlepas pada pusat gempa. I.8.2 Skala Richter Salah satu skala yang paling sering digunakan untuk mengukur kekuatan atau besarnya gempa adalah Skala Richter (Richter Magnitude Scale), atau disebut Local Magnitude (ML). Skala ini dibuat oleh DR. Charles F. Richter dari California Institute of Technology pada 1934. Skala Richter didasarkan pada skala logaritma dan ditulis dalam angka Arab (1, 2, 3, …. ). Besaran dari Skala Richter ditentukan dengan mengukur amplitudo maksimum dari


19

gelombang seismik yang tercatat pada alat seismograf standart Wood-Anderson, yang ditempatkan pada jarak 100 km dari pusat gempa. Alat seismograf dapat mendeteksi gerakan tanah yang sangat kecil sebesar 0,00001 mm, sampai gerakan tanah sebesar 1 meter. Karena besaran pada Skala Richter ditulis berdasarkan skala logaritma (base 10), ini berarti bahwa setiap penambahan satu angka pada Skala Richter, akan mempresentasikan kenaikan sebesar 10 kali lipat pada pergerakan tanah akibat gempa. Jadi dengan menggunakan skala ini, gempa yang tercatat 5 pada Skala Richter (magnitude gempa M=5), akan mengakibatkan goncangan tanah sepuluh kali lipat lebih kuat dibandingkan gempa dengan skala 4 (magnitude gempa M=4), dan permukaan bumi akan bergerak sejauh 10 kali. Untuk memberi gambaran mengenai angka-angka pada Skala Richter, maka anggaplah hal ini sebagai suatu bentuk energi yang dilepaskan oleh bahan peledak. Suatu gelombang gempa dengan tingkat magnitude gempa M=1 pada Skala Richter akan melepaskan energi setara dengan energi ledakan 6 ton bahan peledak TNT. Sebuah gempa dengan tingkat magnitude gempa M=8 akan melepaskan energi setara dengan banyaknya energi yang dihasilkan oleh ledakan 6 juta ton TNT. Untungnya, kebanyakan dari gempa yang terjadi setiap tahunnya mempunyai tingkat magnitude kurang dari 2.5, sehingga terlalu kecil untuk dapat dirasakan oleh manusia. Meskipun Richter yang pertama kali mengusulkan cara ini untuk mengukur kekuatan gempa, ia hanya menggunakan suatu jenis alat seismograf tertentu dan mengukur gempa dangkal di California Selatan. Untuk penggunaan berbagai jenis alat seismograf untuk mengukur magnitude dan kedalaman gempa dari semua tingkatan gempa, para Ilmuwan sekarang telah membuat skala magnitude yang lain, yang semuanya sudah dikalibrasikan terhadap metoda asli dari Richter. Berikut ini adalah sebuah tabel yang menggambarkan tingkatan magnitude dan kekuatan gempa, pengaruh-pengaruhnya, serta perkiraan jumlah gempa yang terjadi setiap tahunnya. Tabel I.2. Magnitude dan Kelas Kekuatan Gempa

Magnitude Gempa < 2,5 2,5 s.d 4,9 5,0 s.d 5,9 6,0 s.d 6,9

Kelas Kekuatan Gempa Minor earthquake Light earthquake Moderate earthquake. Strong

Pengaruh gempa Pada umumnya tidak dirasakan, tetapi dapat direkam oleh seismograf. Selalu dapat dirasakan, tetapi hanya menyebabkan kerusakan kecil. Menyebabkan kerusakan pada bangunan dan struktur-struktur yang lain. Kemungkinan dapat menyebabkan


Perkiraan kejadian pertahun 900,000 30,000 500 100

20

earthquake 7.0 s.d 7.9  8.0

Gempa

Major earthquake Great earthquake dengan

kerusakan besar, pada daerah dengan populasi tinggi. Menimbulkan kerusakan yang serius. Dapat menghancurleburkan daerah yang dekat dengan pusat gempa.

magnitude

M=5

dianggap

sebagai gempa

20 satu setiap 510 tahun sedang

(moderate

earthquake), sedangkan gempa dengan magnitude M=6 merupakan gempa kuat (strong earthquake). Gempa dengan magnitude M=8 atau lebih, merupakan gempa sangat kuat (great earthquake). Sebagai contoh gempa Los Angeles 1994 mempunyai magnitude M=6,7 dan gempa San Fransisco 1906 mempunyai magnitude M=7,9. Meskipun Skala Richter tidak mempunyai batas atas, tetapi gempa dengan magnitude lebih dari M=8 sangat jarang terjadi. Gempa ini hanya terjadi sekali setiap 5 sampai 10 tahunnya di dunia. Demikian juga tidak terdapat batas bawah pada Skala Richter. Suatu gempa berukuran 1/10 dari gempa dengan magnitude M=1, adalah gempa dengan skala 0 pada Skala Richter. Dan gempa berukuran 1/10 dari gempa dengan magnitude 0, adalah gempa dengan skala -1 pada Skala Richter. Gempa dengan magnitude negatif pada skala Richter terjadi setiap hari, tetapi sangat kecil getarannya sehingga sulit untuk dideteksi. Magnitude gempa dapat mencermikan kondisi sesungguhnya dari besarnya gempa. Magnitude tidak memberikan gambaran mengenai derajat kerusakan yang disebabkan oleh gempa. Perlu dicatat, bahwa suatu gempa dengan magnitude besar yang terjadi di tengah samudera, mungkin tidak akan mengakibatkan kerusakan pada bangunan, bahkan getarannya pun mungkin tidak akan dirasakan oleh manusia yang berada di darat. Sebaliknya suatu gempa dengan magnitude rendah tetapi mempunyai pusat gempa yang dekat pada suatu kota yang padat penduduk serta penuh dengan bangunan-bangunan, mungkin akan menyebabkan banyak kerusakan. Hubungan sesungguhnya antara intensitas dan magnitude sangat sulit untuk ditentukan. Banyak faktor disamping magnitude gempa dan jarak yang mempengaruhi besarnya intensitas. Salah satu faktor yang berpengaruh adalah kondisi tanah. Meskipun demikian, hubungan perkiraan antara besaran magnitude (Richter) dengan intensitas (MMI dapat ditentukan sebagai berikut :


21

Tabel I.3. Hubungan antara Magnitude dan Intensitas Gempa

Magnitude ( Richter ) 2

Intensitas ( MMI ) I – II

3

III

4

IV – V

5

VI – VII

6

VII – VIII

7

IX – X

8

XI – XII

Pengaruh-pengaruh Tipikal Pada umumnya tidak terasa Terasa di dalam rumah, tidak ada kerusakan Terasa oleh banyak orang, barang-barang bergerak, Tidak adak kerusakan struktural Terjadi beberapa kerusakan struktural, seperti Retak-retak pada dinding Kerusakan menengah, seperti hancurnya dinding Kerusakan besar, seperti runtuhnya bangunan Rusak total atau hampir hancur total

I.9 Energi Gempa Dan Percepatan Tanah Gempa tektonik hanya dapat terjadi jika dua syarat utamanya terpenuhi, yaitu :  Harus terjadi penimbunan regangan secara perlahan-lahan pada batu-batuan di dalam kulit bumi dalam waktu yang lama  Batuan-batuan di dalam kulit bumi tersebut harus cukup kuat untuk dapat menimbun tegangan hingga mencapai energi, kira-kira (1020 –1025 ) erg. Sebagai perbandingan : bom atom Hiroshima mempunyai energi sebesar 8x1020 erg. Jika kedua syarat tersebut tidak tercapai, maka dapat dipastikan gempa tektonik tidak akan terjadi. Seperti telah di sebutkan di atas, anggapan yang dapat diterima sampai saat ini adalah, suatu gempa akan terjadi karena adanya pelepasan energi regangan yang telah lama tertimbun di dalam batu-batuan, dan terjadinya penimbunan tegangan adalah karena pergerakan di dalam bumi. Pada saat terjadi pergerakan tanah akibat gempa, akan terjadi pelepasan energi pada sumber gempa. Besarnya energi yang dilepas pada sumber gempa diukur dengan skala Richter. Hubungan antara Skala Richter dan besarnya energi yang dilepaskan pada saat terjadi gempa, dapat ditulis dalam suatu persamaan : Log E = 11,4 + 1,5 M dimana E adalah energi gempa yang dilepaskan (erg atau dyne-cm), dan M adalah besaran atau magnitude gempa pada Skala Richter. Dari rumus di atas terlihat bahwa peningkatan dalam satu satuan Skala Richter berarti peningkatan energi sebesar 32 kali, dan peningkatan dua satuan pada Skala Richter berarti


22

peningkatan energi sebesar 1000 kali. Jadi suatu gempa yang tercatat M=7 pada Skala Richter, akan melepaskan energi sebanyak 32 kali dari energi yang dilepas dari gempa yang tercatat M=6 pada Skala Richter. Jumlah energi yang dilepaskan gempa dengan magnitude M=4,3 adalah ekivalen dengan energi yang dilepas oleh bom atom yang menghancurkan kota Hirosima di Jepang, yaitu sebanding dengan 20 kiloton TNT. Diperkirakan suatu gempa dengan magnitude M=12 pada Skala Richter, akan melepaskan cukup banyak energi yang dapat mengakibatkan bumi terbelah menjadi dua bagian. Pembagian besaran gempa menurut skala Richter ini kurang begitu tepat digunakan di bidang rekayasa struktur bangunan tahan gempa, karena meskipun gempa yang tercatat melepaskan energi sangat besar, tetapi kadang-kadang kurang terasa di permukaan tanah, karena jarak sumber gempa sangat jauh di dalam bumi. Sebagai contoh, gempa yang melanda Chili dan Agadir (Maroko), keduanya terjadi pada 1960. Magnitude gempa yang terjadi di Chili tercatat sebesar M=7,5 pada Skala Richter, tetapi tidak mengakibatkan kerusakan yang berat karena sumber gempa terletak 100 km di bawah muka tanah. Sedangkan magnitude gempa yang melanda Agadir tercatat hanya sebesar M=5,7 pada Skala Richter, tetapi mengakibatkan kerusakan yang hebat karena sumber gempa terletak hanya 6 km dari permukaan tanah. Jadi pengaruh gempa di permukaan tanah tidak hanya ditentukan oleh besarnya energi yang dilepaskan dari sumber gempa saja, akan tetapi juga kedalaman atau jarak sumber gempa. Hubungan antara Skala Richter dan percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA) akibat pengaruh gempa pada suatu wilayah, dapat dihitung dengan

menggunakan rumus Donovan dan Matuschka. Jika M adalah besarnya gempa menurut Skala Richter, H adalah jarak hypocenter (dalam km), maka besarnya percepatan tanah maksimum a (dalam cm/detik2 ) adalah : 0,5.M

 Rumus Donovan (1973)

: a = 1080.(2,718)

 Rumus Matuschka (1980)

: a = 119.(2,718)

0,81.M

–1,32

(H+25)

–1,15

.(H+25)

Perpindahan materi biasa disebut displacement. Jika dapat diketahui waktu yang diperlukan untuk perpindahan tersebut, maka akan dapat dihitung kecepatan materi tersebut. Sedangkan percepatan adalah parameter yang menyatakan perubahan kecepatan mulai dari keadaan diam sampai pada kecepatan tertentu. Percepatan gelombang gempa yang sampai di permukaan bumi disebut percepatan tanah, dan merupakan gangguan yang perlu dikaji untuk setiap gempa, kemudian dipilih percepatan tanah yang maksimum untuk dipetakan agar bisa


23

memberikan pengertian tentang efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi. Efek primer gempa adalah kerusakan struktur bangunan baik yang berupa gedung, perumahan rakyat, gedung bertingkat, fasilitas umum, monumen, jembatan dan infrastruktur lainnya,

yang diakibatkan oleh getaran yang ditimbulkannya. Secara garis besar, tingkat

kerusakan yang mungkin terjadi tergantung dari kekuatan dan kualitas bangunan, kondisi geologi dan geotektonik lokasi bangunan, dan percepatan tanah di lokasi bangunan akibat dari getaran gempa. Faktor yang merupakan sumber kerusakan dapat dinyatakan dalam parameter percepatan tanah. Sehingga data percepatan tanah maksimum akibat gempa pada suatu lokasi menjadi penting untuk menggambarkan tingkat resiko gempa di suatu lokasi tertentu. Semakin besar nilai percepatan tanah maksimum yang pernah terjadi disuatu tempat, semakin besar resiko gempa yang mungkin terjadi. Gempa bisa terjadi berulang-ulang di suatu tempat. Hal ini dikenal sebagai perioda ulang gempa. Terjadinya gempa yang berulang di suatu tempat didukung oleh teori Elastic Rebound yang mempunyai fase pengumpulan energi dalam jangka waktu tertentu, dan kemudian masa pelepasan energi pada saat gempa besar. Perioda ulang gempa bisa 10 tahun, 50 tahun, 100 tahun, 500 tahun, atau bahkan 2500 tahun, sehingga tingkat resiko bangunan terhadap gempa bisa terkait dengan periode ulang terjadinya gempa.

I.10 Frekuensi Terjadinya Gempa Hubungan antara besarnya gempa menurut Skala Richter dengan frekuensi terjadinya gempa pada suatu wilayah, oleh Gutenberg dan Richter dapat dinyatakan dengan rumus : Log N = A – b.M dimana N adalah jumlah rata-rata gempa yang besarnya M atau lebih pada Skala Richter yang terjadi pada suatu wilayah, M adalah magnitude gempa menurut Skala Richter, A dan b adalah konstanta yang besarnya tergantung pada lokasi atau wilayah yang ditinjau. Sebagai contoh, untuk wilayah Jepang Timur Laut, harga A=6,88 dan b=1,06, untuk Jepang Barat Daya, harga A=4,19 dan b=0,72, untuk wilayah Amerika Barat, harga A=5,94 dan b=1,14, untuk wilayah Amerika Timur, harga A=5,79 dan b=1,34. Untuk Indonesia, besarnya konstanta A dan b dapat diambil sebesar A=7,30 dan b=0,94. Rumus Gutenberg dan Richter di atas menunjukkan hubungan antara frekuensi dan besarnya gempa yang ditinjau berdasarkan besarnya energi yang dilepas pada sumber gempa, pada suatu wilayah tertentu. Untuk keperluan rekayasa Teknik Sipil, rumus ini jarang digunakan, karena pada rekayasa Teknik Sipil yang diperlukan adalah besarnya percepatan


24

maksimum tanah permukaan pada saat terjadinya gempa. Hubungan yang banyak dipakai di bidang Teknik Sipil adalah hubungan antara frekuensi terjadinya gempa dan besarnya percepatan permukaan tanah yang maksimum pada suatu wilayah tertentu. Jika untuk suatu wilayah tertentu telah diketahui besarnya percepatan permukaan tanah yang pernah terjadi, maka dapat dibuat hubungan antara besarnya percepatan tanah dengan frekuensi terjadinya gempa. Misalnya pada suatu daerah, berdasarkan catatan-catatan gempa yang lalu, rata-rata mengalami 1 kali getaran gempa dengan percepatan permukaan tanah sebesar 0,10 gal (gal = gravity acceleration atau percepatan gravitasi) atau lebih untuk setiap 50 tahun, dan mengalami 1 kali getaran gempa dengan percepatan permukaan tanah sebesar 0,08 gal atau lebih untuk setiap 10 tahun, maka dapat dikatakan bahwa daerah tersebut mempunyai gempa 50 tahunan sebesar 0,10 gal dan gempa 10 tahunan sebesar 0,08 gal. Makin lama waktu atau periode ulang terjadinya gempa, maka akan makin besar percepatan permukaan tanahnya.

I.11 Gelombang Gempa Hancurnya massa batuan di dalam kulit bumi akan disertai dengan pemancaran gelombang-gelombang gempa (seismic wave) ke segala arah, kadang-kadang sampai ke tempat yang jauh sekali tergantung dari banyaknya energi yang terlepas. Pada dasarnya ada dua jenis gelombang yang dilepas pada saat terjadi gempa, yaitu Gelombang Badan (Body Waves) dan Gelombang Permukaan (Surface Wave). Gelombang badan ada dua jenis, yaitu Gelombang P (Primer) dan Gelombang S (Secunder). Gelombang permukaan ada dua jenis, yaitu Gelombang R (Rayleigh) dan Gelombang L (Love). Gelombang

P

merambat pada arah longitudinal,

dengan cara memampat dan

mengembang searah dengan arah rambatan. Kecepatan perambatan gelombang P antara 1,4 sampai dengan 6,4 km/detik. Gelombang S merambat pada arah transversal. Perambatan dari Gelombang S ini disertai juga dengan gerakan berputar sehingga dapat lebih membahayakan di bandingkan Gelombang P. Kecepatan perambatan Gelombang S sekitar 2/3 kali kecepatan Gelombang P. Karena perbedaan kecepatan rambat dari kedua gelombang ini, maka dari hasil rekaman gempa, dapat diperkirakan jarak sumber gempanya berdasarkan selisih waktu tiba antara kedua gelombang tersebut pada alat seismograf. Gelombang R dan Gelombang L hanya merambat di permukaan tanah saja. Gelombang R arah gerakannya pada bidang vertikal, sedangkan Gelombang L bergerak transversal pada bidang horisontal.


25

I.11.1 Gelombang P Gelombang P adalah gelombang gempa yang tercepat. Gelombang P ini dapat merambat melalui media padat dan cair, seperti lapisan batuan, air atau lapisan cair bumi. Pada saat merambat, gelombang ini akan menekan media batuan yang dilewatinya. Mekanisme perambatan Gelombang P yang menekan lapisan batuan, identik dengan mekanisme terjadinya getaran pada jendela kaca saat terjadi suar*a petir yang keras. Jendela bergetar karena adanya tekanan dari gelombang suara pada kaca jendela. Pada saat terjadi gempa, pengaruh dari Gelombang P dapat dirasakan berupa getaran.

Gambar I.13. Perambatan Gelombang P

I.11.2 Gelombang S Jenis kedua dari Gelombang Badan adalah Gelombang S, yang merupakan gelombang kedua yang dapat dirasakan pada saat gempa. Gelombang S lebih lambat dari pada Gelombang P, dan hanya dapat merambat melalui batuan padat. Arah gerakan dari gelombang ini naik-turun atau bergerak menyamping.

Gambar I.14. Perambatan Gelombang S

I.11.3 Gelombang L Jenis pertama dari Gelombang Permukaan disebut Gelombang L. Gelombang ini diberi nama sesuai dengan nama penemunya yaitu A.E.H. Love seorang ahli matematika dari Inggris


26

yang mengerjakan model matematika untuk jenis gelombang ini di pada 1911. Gelombang ini adalah yang tercepat dan menggerakkan tanah dari samping ke samping.

Gambar I.15. Perambatan Gelombang L

I.11.4 Gelombang R Jenis

Gelombang

Permukaan lainnya adalah Gelombang R.

Keberadaan dari

gelombang ini diperkirakan secara matematika oleh W.S. Rayleigh pada 1885. Pada saat merambat, Gelombang R akan menggulung media yang dilewatinya, dimana gerakan dari gelombang ini mirip dengan gerakan gelombang air di laut. Karena gerakan yang menggulung ini, maka lapisan tanah atau batuan akan naik dan turun, dan akan ikut bergerak searah dengan gerakan

gelombang.

Kebanyakan

goncangan

dari

gempa

berhubungan

erat

dengan

Gelombang R ini. Pengaruh kerusakan yang diakibatkan oleh Gelombang R dapat lebih besar dibandingkan gelombang- gelombang gempa lainnya.

Gambar I.16. Perambatan Gelombang R

I.11.5 Amplifikasi Gelombang Gempa Karena lapisan permukaan bumi tidak homogen dan terdiri dari bermacam-macam bahan dan lapisan,

maka gelombang-gelombang gempa tersebut dalam perjalanannya

mencapai permukaan bumi akan mengalami berbagai perubahan, yaitu diredam, dipantulkan, dibiaskan baik pada lapisan-lapisan maupun pada permukaan bumi. Sebagai akibatnya jalannya gelombang menjadi tidak beraturan, rumit, serta sulit untuk diprediksi. Lapisan permukaan bumi merupakan lapisan yang penting di bidang rekayasa gempa, karena pada lapisan ini sering terjadi retakan atau patahan yang dapat menyebabkan


27

terjadinya gempa. Pengalaman menunjukkan bahwa, kondisi geologi dan kondisi tanah setempat sangat mempengaruhi gerakan permukaan tanah pada saat terjadi gempa. Beberapa faktor yang mempengaruhi gerakan tanah akibat gempa adalah : panjang dan tebalnya lapisan tanah di atas lapisan batuan, perubahan jenis lapisan tanah, kemiringan lapisan tanah endapan, retakan di dalam lapisan batuan, dan lain-lain. Pada saat gelombang gempa menyebar di tanah, maka akan terjadi pemantulan

dan

penyebaran pada perbatasan antara lapisan-lapisan permukaan tanah yang mempunyai sifat karakterisitik yang berbeda. Seperti diilustrasikan pada Gambar I.17, hubungan antara sudut 1 pada bagian lapisan batuan dasar dan sudut gelombang n pada permukaan teratas, dapat dinyatakan dalam persamaan :

c sin  n  n sin 1 c1 Sebagai contoh, jika cn = 0,1c1 dan 1 = 900 , maka n = 60 . Hal ini menunjukkan bahwa arah penyebaran gelombang seismik hampir vertikal pada saat mencapai permukaan tanah. Jika gelombang gempa dengan percepatan yang tetap (stationary wave) merambat dari lapisan batuan dasar ke permukaan tanah, maka amplitudo dari gelombang pada saat mencapai permukaan tanah akan menjadi lebih besar dari pada gelombang asalnya. Dalam hal ini disebut bahwa gelombang seismik mengalami amplifikasi. Fenomena resonansi dapat terjadi terutama jika waktu getar dari gelombang gempa sama dengan atau mendekati waktu getar alami dari lapisan tanah yang dilewatinya.

Gambar I.17. Perambatan gelombang gempa pada beberapa lapisan tanah

Pada kondisi sebenarnya, gelombang gempa mempunyai percepatan rambat yang tidak tetap (nonstationary wave).


28

Gambar I.18. Distribusi akar kuadrat rata-rata dari pembesaran amplitudo percepatan tanah untuk komponen utara-selatan gempa El Centro, California, 1940 (Toki, 1981)

Amplifikasi yang terjadi pada gelombang gempa nonstationary gelombang

gempa

stationary.

Meskipun demikian,

lebih kecil dari pada

gelombang gempa akan semakin

membesar saat mendekati permukaan tanah, seperti yang terlihat pada contoh numerik pada Gambar I.18. I.11.6 Bentuk Gelombang Gempa Bentuk, amplitudo, durasi, serta karakteristik lainnya dari gelombang gempa tidak hanya dipengaruhi oleh ukuran besarnya gempa dan jarak hiposentrum saja, tetapi juga dipengaruhi oleh mekanisme yang terjadi pada sumber gempa, dan struktur geologi tanah yang dilalui gelombang gempa. Pada suatu tempat yang letaknya jauh dari pusat gempa, gelombang gempa akan mempunyai intensitas dan bentuk yang berbeda dengan gelombang yang terjadi di dekat pusat gempa. Derajat dari amplifikasi dan perubahan bentuk dari gelombang gempa dipengaruhi juga oleh kekerasan dan ketebalan dari lapisan tanah di bawah lokasi setempat. Bentuk dari gelombang gempa sangat komplek dan berbeda satu dengan lainnya. Newmark dan Rosenblueth (1971) mengklasifikasikannya dalam empat tipe gelombang yaitu : 1. Single-shock type. Pusat gempa terdapat pada kedalaman yang dangkal, dimana lapisan dasar terdiri dari lapisan batuan yang keras, seperti gempa Port Hueneme 1957 (Gambar I.19), gempa Libya 1963, dan gempa Skopje 1963. 2. A moderately long, extremely irregular motion. Pusat gempa terdapat pada kedalaman sedang, dimana lapisan dasar terdiri dari lapisan batuan yang keras, seperti gempa El


29

Centro 1940 (Gambar I.20). Tipe ini sering terjadi pada sabuk Sirkum Pasifik , dimana lapisan batuan dasarnya keras. 3. A long ground motion exhibiting pronounced prevailing periods of vibration. Pada tipe ini, gelombang gempa tersaring oleh banyak lapisan tanah lunak, dan terjadi refleksi berurutan pada permukaan tanah, seperti pada gempa Meksiko 1964. 4. A ground motion involving large-scale permanent deformation of the ground. Gempa seperti ini terjadi di pelabuhan Alaska 1064 dan Niigata 1064. Sudah barang tentu gempa-gempa lainnya yang terjadi tidak akan memiliki bentuk gelombang gempa yang tepat sama dengan salah satu dari keempat tipe yang disebutkan diatas. Sejumlah gempa memperlihatkan bentuk gelombang diantara atau kombinasi dari keempat tipe tersebut.

Gambar I.19. Komponen timur-barat dari gempa Port Hueneme, 1957.


30

Gambar I.20. Komponen utara-selatan gempa El Centro, California, 1940.

I.12 Wilayah Gempa Gempa dapat terjadi kapan saja dan dimanapun di bumi ini, tetapi pada umumnya gempa terjadi di sekitar batas pelat tektonik dan banyak disekitar sesar aktif disekitar batas pelat tektonik. Dengan demikian lokasi gempa cenderung terkonsentrasi pada tempat-tempat tertentu saja, seperti pada batas pelat tektonik Pasific. Tempat ini dikenal dengan nama Lingkaran Api (Ring of Fire) karena banyaknya gunung berapi dan aktivitas geologi.

Gambar I.21. Lingkaran Api (Ring of Fire)


31

Dengan melihat tempat-tempat dimana gempa sering terjadi, maka telah dipetakan tiga jalur gempa yang ada di bumi, yaitu : 1.

Circum Pasific Earthquake Belt ( Jalur Gempa Pasifik ), yang meliputi : Chili, Equador, California, Jepang, Taiwan, Philipina, Sulawesi Utara, Kepulauan Maluku, Irian, Melanesia, Polynesia, dan Selandia Baru.

2.

Trans Asiatic Earthquake Belt ( Jalur Gempa Asia ), yang meliputi : Pegunungan Alpine di Eropa, Asia Kecil, Irak, Iran, Afganistan, Himalaya, Birma, Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Irian.

3.

Mid Atlantic Earthquake Belt ( Jalur Gempa Atlantik Tengah ), yang meliputi : Atlantik Selatan melintas ke utara melalui Iceland dan Spitzbergen.

Dari jalur gempa di atas terlihat bahwa kepulauan Indonesia menjadi tempat pertemuan dua jalur gempa, yaitu Circum Pasific Earthquake Belt dan Trans Asiatic Earthquake Belt. Dengan demikian kepulauan Indonesia merupakan daerah yang rawan gempa.

I.13 Tsunami Istilah tsunami berasal dari kosa kata Jepang tsu yang berarti gelombang dan nami yang berarti pelabuhan, sehingga secara bebas, tsunami diartikan sebagai gelombang laut yang melanda pelabuhan.

Bencana tsunami terbukti menelan banyak korban manusia maupun

harta benda, sebagai contoh untuk tsunami di Flores

(1992) mengakibatkan meninggalnya

lebih dari 2000 manusia, kemudian untuk tsunami di Banyuwangi (1994) telah menelan korban 800 orang lebih, belum termasuk hitungan harta benda yang telah hancur, dan yang terakhir di Aceh yang menyebabkan lebih dari 100.000 ribu korban jiwa.

Gambar I.22. Gelombang Tsunami


32

Tsunami ditimbulkan oleh adanya perubahan bentuk (deformasi) pada dasar lautan, terutama perubaan permukaan dasar lautan dalam arah vertikal. Perubahan pada dasar lautan tersebut akan diikuti dengan perubahan permukaan lautan, yang mengakibatkan timbulnya penjalaran gelombang air laut secara serentak tersebar keseluruh penjuru mata-angin. Kecepatan rambat penjalaran tsunami di sumbernya bisa mencapai ratusan hingga ribuan km/jam, dan berkurang pada saat menuju pantai, dimana kedalaman laut semakin dangkal. Meskipun tinggi gelombang tsunami pada sumbernya kurang dari satu meter, tetapi pada saat menghempas di pantai, tinggi gelombang tsunami bisa mencapai lebih dari 5 meter. Hal ini disebabkan karena berkurangnya kecepatan merambat gelombang tsunami disebabkan semakin dangkalnya kedalaman laut menuju pantai. Tetapi ini akan mengakibatkan tinggi gelombangnya menjadi lebih besar karena harus sesuai dengan hukum kekekalan energi. Penelitian menunjukkan bahwa tsunami dapat timbul bila kondisi tersebut di bawah ini terpenuhi :  Gempa dengan pusat gempa di tengah lautan.  Gempa dengan magnitude lebih besar dari M=6.0 pada Skala Ricter  Gempa dengan pusat gempa dangkal, kurang dari 33 Km  Gempa dengan pola mekanisme dominan adalah sesar naik atau sesar turun  Lokasi sesar (fault) di lautan yang dalam.


33

Bab. II Aspek Rekayasa Gempa Pada Desain Struktur II.1 Pendahuluan Gempa bumi (earthquake) adalah salah satu peristiwa alam yang dapat menimbulkan bencana, yang pada umumnya terjadi akibat rusak atau runtuhnya gedung, rumah, atau bangunan buatan manusia.

Lapisan kulit bumi dengan ketebalan 100 km mempunyai

temperatur relatif jauh lebih rendah dibanding dengan lapisan dalamnya (mantel dan inti bumi), sehingga terjadi aliran konveksi dimana massa dengan temperatur tinggi mengalir ke daerah temperatur rendah atau sebaliknya. Teori aliran konveksi ini sudah lama berkembang untuk menerangkan terjadinya pergeseran pelat tektonik yang menjadi penyebab utama terjadinya gempa bumi tektonik. Disamping itu kita juga mengenal gempa vulkanik, gempa runtuhan, gempa imbasan, dan gempa buatan. Gempa vulkanik disebabkan oleh desakan magma ke permukaan, gempa runtuhan banyak terjadi di pegunungan yang runtuh, gempa imbasan biasanya terjadi di sekitar dam karena fluktuasi air dam, sedangkan gempa buatan adalah gempa yang dibuat oleh manusia seperti ledakan nuklir atau ledakan untuk mencari bahan mineral. Skala gempa tektonik jauh lebih besar dibandingkan dengan jenis gempa lainnya, sehingga efeknya lebih banyak terhadap bangunan. Hampir setiap tahun bencana gempa bumi terjadi di berbagai wilayah di Indonesia. Walaupun bencana ini berpengaruh sangat besar terhadap perekonomian regional dan pembangunan,

kelihatannya

masih

sangat

sedikit

usaha-usaha

yang

dilakukan

untuk

mengantisipasi, mempersiapkan, atau mengurangi pengaruh bencana dari gempa-gempa yang akan datang. Sepanjang sejarah manusia, gempa bumi telah menimbulkan banyak korban jiwa serta harta benda di seluruh dunia. Bencana ini pada umumnya disebabkan oleh gagalnya bangunan-bangunan buatan manusia. Sampai saat ini manusia belum dapat berbuat banyak untuk mencegah terjadinya gempa bumi, meskipun demikian manusia dapat berihtiar dan berusaha untuk mengurangi dampak buruk yang dapat ditimbulkan oleh bencana gempa. Oleh karena itu, salah satu upaya nyata untuk mengurangi atau mencegah pengaruh gempa bumi yang akan datang adalah dengan memberikan ketahanan gempa yang cukup terhadap bangunan-bangunan tersebut. Secara geografis, kepulauan Indonesia berada di antara 60 LU dan 110 LS, serta diantara 950 BT dan 1410 BT, serta terletak pada perbenturan tiga lempeng kerak bumi yang disebut triple juntion, yaitu : Lempeng Eurasia, Lempeng Pasific, dan Lempeng Indo Australia

(Gambar II-1). Lempeng Indo-Australia bertabrakan dengan lempeng Eurasia di


34

lepas pantai Sumatera, Jawa dan Nusa Tenggara, sedangkan dengan lempeng Pasific di utara Irian dan Maluku Utara. Di sekitar lokasi pertemuan antara lempeng ini, akumulasi energi tabrakan terkumpul sampai suatu titik dimana lapisan bumi tidak lagi sanggup menahan tumpukan energi, sehingga energi yang terkumpul akan dilepaskan berupa gempa bumi. Pelepasan energi sesaat ini akan menimbulkan berbagai dampak terhadap bangunan karena percepatan gelombang seismik, tsunami, longsoran, dan liquefaction. Besarnya dampak gempa terhadap bangunan bergantung pada beberapa hal; diantaranya adalah skala gempa, jarak epicenter,

mekanisme sumber gempa, jenis tanah di lokasi bangunan, dan kualitas dari

bangunan. Benturan tiga lempeng tektonik bumi yang terjadi di Indonesia membuat kawasan ini berpola tektonik yang sangat komplek. Oleh karena itu di Indonesia terdapat berbagai jalur rawan tektonik yang dapat menimbulkan gempa tektonik, dan sebagian besar bersifat merusak. Gempa bumi tektonik dapat

digolongkan sebagai bencana alam geologi, karena

bencana ini ditimbulkan oleh bencana alam dengan karakteristik yang spesifik yaitu terjadi secara cepat dan mendadak, tanpa dapat diramalkan terlebih dahulu intensitas besar dan arahnya, serta waktu kejadiannya. Pada akhir abad ke 20 ini sangat banyak gempa yang terjadi di Indonesia. Gempagempa yang terjadi ini umumnya menyebabkan bencana yang mengakibatkan korban jiwa dan kerugian harta benda. Tidak kurang dari belasan gempa bumi besar telah melanda Indonesia, dan beberapa diantaranya mencapai magnitude > M=6 pada Skala Richter, bahkan ada yang disertai dengan gelombang pasang (Tsunami) seperti gempa yang terjadi di Sumbawa, Flores, dan Banyuwangi. Kita tidak bisa melupakan gempa-gempa hebat yang terjadi di Bali (1976), Flores (1992), Halmahera (1994), Liwa (1994), Banyuwangi (1994), Kerinci (1995), Biak (1996), Pandeglang (1997,1999), Sukabumi (2000), Bengkulu (2000), Papua (2004), Bali (2004), Kepulauan Alor (2004), dan di Jogja (2006). Beberapa gempa bahkan dirasakan dampaknya di Jakarta, sehingga mendorong kita semua untuk memperhatikan fenomena gempa lebih serius. Terjadinya gempa bumi di beberapa wilayah di Indonesia mengingatkan kita bahwa, kepulauan Indonesia termasuk daerah yang rawan bencana gempa. Distribusi gempa bumi besar yang bersifat merusak dengan magnitude M > 6

pada

Skala Richter yang terjadi di Indonesia sejak tahun 1900 sampai dengan 1996, diperlihatkan pada Gambar II-2. Dari distribusi gempa besar yang pernah terjadi, terlihat bahwa kawasan Indonesia khususnya sebagian Sumatera dan Jawa, serta hampir seluruh wilayah Indonesia bagian timur yang meliputi kepulauan Bali, NTT, dan NTB adalah daerah yang rawan bencana gempa. Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

35

110 mm / yr Lempeng Eurasia

Lempeng Pasifik

71 mm / yr

Lempeng Indo-Australia

Gambar II-1. Lingkungan tektonik Indonesia terdiri dari tiga lempeng tektonik; Indo-Australia, Pasifik dan Eurasia yang bergerak relatif terhadap lainnya (lihat arah panah). Batas lempeng tektonik merupakan daerah konsentrasi aktifitas gempa bumi yang diplot sebagai garis hitam dan segi tiga. Garis tebal merupakan sesar aktif, sedangkan lingkaran adalah stasiun seismograf (Sumber : Badan Metereologi dan Geofisika).

Lempeng Eurasia

Lempeng Pasifik

Lempeng Indo-Australia

Gambar II-2. Distribusi lokasi gempa bumi besar yang pernah terjadi tahun 1900 s/d 1996 dengan magnitude M > 6 pada Skala Richter (Sumber : Badan Metereologi dan Geofisika).

Kerusakan maupun kerugian yang diakibatkan bencana gempa cukup besar, baik dari kerusakan sarana dan prasarana, serta hancurnya banyak rumah penduduk di suatu wilayah


36

permukiman. Lebih parah lagi adalah, sebagian besar dampak diakibat gempa adalah kerusakan dari bangunan rumah sederhana yang dihuni oleh sebagian besar masyarakat di Indonesia. Sementara itu banyaknya korban jiwa maupun luka-luka akibat terjadinya gempa mengindikasikan kurangnya antisipasi dan kesiapsiagaan masyarakat akan terjadinya bencana gempa. Untuk itulah diperlukan upaya terpadu pengurangan dampak bencana gempa yang melibatkan seluruh potensi masyarakat. Untuk dapat mengurangi bencana yang diakibatkan oleh gempa, beberapa usaha yang dapat dilakukan manusia diantaranya adalah : 

Memahami tingkah laku alam, sehingga manusia dapat mengikuti keinginan alam, dengan demikian manusia dapat hidup berdampingan secara harmonis dan selaras dengan alam.



Mencoba untuk memperkirakan kapan suatu gempa tektonik atau gempa vulkanik akan terjadi. Usaha-usaha ini telah mendorong berkembangnya suatu disiplin ilmu yang dikenal dengan Peramalan Gempa (Earthquake Prediction).



Mencoba untuk mempelajari

perilaku dari suatu struktur atau konstruksi bangunan

jika diguncang gempa, dengan harapan akan dapat direncanakan dan dibangun struktur atau konstruksi bangunan yang tahan terhadap pengaruh gempa. Usaha ini telah mendorong

lahirnya

suatu

disiplin

ilmu

yang

disebut

Rekayasa

Gempa

(Earthquake Engineering). Ilmu ini merupakan bagian dari ilmu Teknik Sipil. Indonesia merupakan kawasan rawan gempa tektonik, dengan intensitas kegempaan yang cukup besar. Dalam 50 tahun terakhir ini, tidak kurang dari belasan gempabumi besar telah melanda kawasan ini, dan beberapa diantaranya mencapai magnitude gempa M=7 pada Skala Richter.

Sebagai

negara

berkembang

dengan

pertumbuhan

ekonomi

yang

banyak

dimanifestasikan pada sektor properti seperti pembangunan gedung-gedung bertingkat dalam jumlah yang besar, pengaruh gempa dapat menambah kerawanan akan jatuhnya korban jiwa dan harta benda, bila perencanaan struktur bangunan terhadap gempa tidak ditangani dengan memadai.


37

Gambar II-3. Kedalaman dan magnitude gempa di Indonesia, tahun 1991 s/d 2000 (Sumber : Badan Metereologi dan Geofisika ).


38

II.2 Konstruksi Engineered Dan Non-Engineerred Rekayasa struktur bangunan tahan gempa merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan manusia untuk mengantisipasi pengaruh-pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh bencana gempa, agar kerugian material / harta benda dan jatuhnya korban jiwa dapat ditekan seminimal mungkin. Rekayasa struktur bangunan di daerah rawan gempa, memerlukan filosofi dan antisipasi yang tepat dengan menggunakan spesifikasi atau peraturan yang berlaku. Di Indonesia, syarat-syarat minimum untuk prosedur perencanaan struktur bangunan tahan gempa telah tercantum di dalam beberapa peraturan yang berlaku. Pada dasarnya, bangunan-bangunan yang ada dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan proses perencanaan dan pelaksanaannya, yaitu Engineered Construction dan Non-Engineered

Construction.

Engineered

Construction

adalah

bangunan

yang

direncanakan berdasarkan perhitungan struktur, dan dilaksanakan atau dibangun di bawah pengawasan para Ahli Bangunan.

Sebagai contoh dari Engineered Construction adalah

struktur bangunan gedung bertingkat,

struktur jembatan dan jalan layang, fasilitas

pembangkit tenaga listrik atau tenaga nuklir, dan bendungan. Bangunan-bangunan ini pada umumnya menggunakan bahan-bahan dan sistem struktur yang modern, seperti beton bertulang dan baja. Non-Engineered Construction adalah bangunan yang dibangun secara spontan berdasarkan kebiasaan tradisional setempat, dan pelaksanaannya tidak dibantu Arsitek atau Ahli Bangunan, melainkan mengikuti cara-cara yang diperoleh dari hasil pengamatan tingkat laku bangunan sejenis yang mengalami gempa bumi di masa lalu. Non-Engineered Construction mencakup bangunan tradisional, bangunan tembokan (bata, batu, batako) yang memakai perkuatan (kolom dan balok praktis) maupun yang tidak memakai perkuatan, bangunan kayu dan bambu, bangunan beton bertulang sederhana, bangunan rangka baja sederhana. Bangunan Non-Engineered Construction dapat dibagi menjadi dua katergori. Yang termasuk

kategori pertama adalah,

bangunan yang dibangun menurut tradisi dan

disesuaikan dengan budaya dan bahan bangunan yang tersedia di daerah tersebut. Bangunan yang termasuk kategori ini pada umumnya disebut bangunan tradisional. Bangunan tradisional pada umumnya mempunyai ketahanan yang cukup baik terhadap gempa. Pola permukiman manusia, cara-cara tradisional, serta bahan bangunan yang dipakai untuk bangunan tradisional pada suatu wilayah merupakan bukti dari keselerasan hidup berdampingan secara harmonis antara manusia dengan dengan alam. Kearifan Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

39

tradisional, pengalaman dan keahlian yang berkembang selama berabad-abad, mampu menghasilkan karya bangunan tradisional yang tahan terhadap pengaruh gempa.

Gambar II-4. Bangunan tradisional dengan Arsitektur Bali. Sistem struktur bangunan tradisional ini terdiri dari saka (kolom) dan balok sunduk dengan penguat pasak. Struktur tradisional ini cukup kuat menahan gempa Karangasem 2 Januari 2004

Bangunan tradisional ini lambat laun hilang dan digantikan dengan bangunan NonEngineered Construction yang termasuk kategori kedua yaitu bangunan rumah tinggal sederhana atau bangunan komersial yang dibangun oleh pemilik bangunan atau tukangtukang setempat, tanpa mendapatkan bantuan dari Arsitek atau Ahli Bangunan. Bangunanbangunan tersebut terutama mencakup bangunan tembokan (bata, batu, batako) atau bangunan

beton

bertulang

sederhana.

Bangunan-bangunan

tersebut

pada umumnya

dibangun dengan tidak memperhatikan prinsip-prinsip yang diperlukan agar memiliki ketahahan yang baik terhadap gempa. Bangunan Non-Engineered Construction kategori yang kedua ini merupakan bangunan yang paling banyak dibangun di negara-negara berkembang termasuk di Indonesia. Di Indonesia bangunan-bangunan ini banyak dijumpai di daerah permukiman penduduk, baik yang berada di perkotaan maupun pedesaan. Dari pengalaman gempa yang terjadi di Indonesia, kegagalan atau kehancuran struktur dari bangunan kategori kedua inilah yang sering menimbulkan korban jiwa dan kerugian harta benda. Jumlah perbandingan masing-masing kategori bangunan agak berbeda untuk negara-negara maju, negara-negara sedang berkembang, dan negara-negara belum. Di Indonesia, Engineered Construction pada umumnya hanya terdapat di kota-kota besar,


40

sedangkan Non-Engineered Construction tersebar baik di kota-kota besar atau kecil, maupun di pedesaan. Meskipun berbeda dalam proses perencanaan dan pelaksanaannya, tapi kedua kategori bangunan ini sesungguhnya harus dapat berfungsi dengan baik pada saat terjadi gempa, aman bagi keselamatan jiwa dan harta benda, serta ekonomis dalam biaya pembangunannya. Batasan untuk mendapatkan fungsi tersebut dalam kaitannya dengan ketahanan

bangunan

terhadap

pengaruh

gempa

bumi,

biasanya

dikaitkan

dengan

pertimbangan biaya dan risiko yang dapat diterima. Sejak beberapa tahun yang lalu, batasan atau kriteria desain untuk Engineered Construction didasarkan pada kriteria performance based design, karena orientasinya adalah penyelamatan korban jiwa dan juga harta benda, pada saat struktur bangunan digoncang gempa. Sedangkan pada Non-Engineered Construction

orientasinya lebih

dititik beratkan pada kriteria “ penyelamatan korban jiwa “ pada saat terjadi gempa.

II.3 Pelajaran Dari Kerusakan Bangunan Akibat Gempa Setiap gempa bumi yang merusak selalu memberikan pelajaran baru untuk diteliti. Hal ini berlaku untuk bangunan Engineered Construction maupun Non-Engineered Construction. agar struktur bangunan mempunyai performance yang baik pada saat terjadi gempa. Suatu gempa dapat secara efektif mencari dan menemukan kelemahan-kelemahan suatu struktur bangunan. Kebanyakan kegagalan struktur hasil dari pengamatan kerusakan akibat gempa masa lampau, erat kaitannya dengan kekurangan-kekurangan pada bangunan yang didirikan, apakah itu disebabkan karena perencanaan yang tidak benar, kurangnya pengawasan, atau pelaksanaan yang tidak memadai. Penelitian kerusakan bangunan akibat gempa di masa lampau dan pengaruhnya pada berbagai macam struktur, dapat memberikan informasi yang jelas untuk peningkatan pengetahuan mengenai rekayasa struktur bangunan tahan gempa. Inspeksi lapangan terhadap bangunan yang rusak akibat gempa adalah cara yang paling efektif untuk memperoleh informasi tersebut. Ini terutama sekali benar untuk bangunan-bangunan NonEngineered Construction, karena untuk bangunan ini perencanaan tahan gempanya kebanyakan hanya berdasarkan performance bangunan yang terobservasi pada saat terjadi gempa dimasa lampau. Untuk memperoleh informasi mengenai ragam kerusakan dari bangunan-bangunan pada saat terjadi gempa, di bawah ini diuraikan secara singkat 3 gempa besar yang pernah Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

41

terjadi di wilayah Indonesia Timur selama

tahun 2004, yaitu gempa Karangasem di Bali

(Januari 2004), gempa Nabire di Papua (Februari 2004) , dan gempa Alor di NTT (Nopember 2004). Selain gempa-gempa yang terjadi di wilayah Indonesia Timur, sebagai pelajaran akan ditinjau juga kerusakan-kerusakan bangunan yang terjadi akibat gempa Bengkulu. Gempa Bengkulu terjadi pada 4 Juni 2000, dan merupakan salah satu gempa besar dan merusak dengan kekuatan gempa utama (main shock) M=7,9 pada Skala Richter (SR). Pusat gempa (epicenter) berada pada koordinat 4,70 LS dan 1020 BT, dengan kedalaman gempa 33 kilometer. Dari hasil catatan USGS (US Geological Survey National Earthquake Information Center), terjadi banyak gempa susulan berkekuatan di atas 5,6 SR. Hal seperti ini jarang terjadi di Indonesia. II.3.1 Gempa Karangasem-Bali ( Januari 2004 ) Jumat pagi, 2 Januari 2004 pukul 4.59.31.1 WITA sepanjang Kepulauan BaliLombok merasakan kerasnya guncangan gempa. Guncangan paling keras dirasakan hampir di seluruh daerah di kawasan Pulau Bali bagian timur dan Pulau Lombok bagian barat. Guncangan gempa dirasakan di Ampenan

(IV-V MMI), Karangasem (V-VI MMI), dan

Denpasar (IV-V MMI). Kerugian akibat gempa di Karangasem tercatat puluhan orang luka-luka, ribuan bangunan termasuk tempat ibadah (pura dan masjid) retak dan roboh, bahkan di Lombok dilaporkan seorang meninggal dunia. Berdasarkan analisis Pusat Gempa Regional III, Balai Meteorologi dan Geofisika Wilayah III, pusat gempa berada pada koordinat 8,34 0 LS dan 15,870 BT, dengan kedalaman gempa 33 kilometer. Adapun magnitude atau besarnya energi yang terpancar dari pusat hiposentrumnya memiliki kekuatan 6,1 pada Skala Richter. Getaran yang terasa terjadi selama 10 detik dengan durasi catatan signal gempa selama 5 menit. Gempa yang terjadi memiliki tipe gempa utama yang diikuti dengan gempa susulan (after shock). Karena pusat gempa berada di laut (Selat Lombok) kurang lebih 27 kilometer sebelah timur Kota Karangasem, maka tidak terjadi kerusakan dan korban jiwa yang lebih parah. Sebelumnya, pada 20 Oktober 1979 di Karangasem juga pernah terjadi gempa yang mengakibatkan 7 orang tewas, 34 orang luka parah, dan 250 orang luka ringan. II.3.2 Gempa Nabire ( Februari 2004 ) Gempa Nabire di wilayah Papua terjadi pada 6 Februari 2004. Jum’at pagi pukul 04.05 WIT di daerah " leher burung " Papua diguncang gempa berkekuatan 6,9 pada Skala Richter, dengan intensitas hingga 6-7 Skala MMI, sehingga daerah tersebut porak-poranda. Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

42

Lokasi kerusakan terparah terjadi di kota Nabire, yang merupakan kota terpadat penduduknya di wilayah tersebut. Data resmi dari pemerintah menyatakan bahwa 37 orang tewas, 110 luka berat, dan 150 orang cedera. Kerugian fisik yang diakibatkan oleh gempa Nabire ini tidak kurang mencapai Rp 360 miliar, termasuk gedung DPRD Nabire yang baru saja diresmikan. Kerusakan lainnya yang terjadi akibat gempa adalah rusaknya bandara udara, 14 gedung sekolah, jembatan putus, jalan-jalan retak, dan puluhan bangunan serta sejumlah rumah penduduk. Untuk membangun gedung SD saja yang rusak akibat gempa diperlukan biaya sebesar Rp 58 miliar. Gempa di Nabire adalah gempa tektonik dengan tipe inland earthquake. Merupakan gempa yang sangat dangkal hiposenternya, yaitu 10 kilometer, pada posisi 3,360 LS - 135,50 BT. tidak jauh dari kota Nabire. II.3.3 Gempa Alor ( Nopember 2004 ) Gempa berkekuatan 6 pada Skala Richter mengguncang Kabupaten Alor pada tanggal 12 Nopember 2004. Kabupaten Alor berada di palung antara Flores dan Provinsi Maluku (37 km di timur Kota Kalabahi, ibu kota Kabupaten Alor, NTT). Gempa mulai terasa pukul 6.30 hingga 10 WIT. Setelah sempat berhenti sebentar, gempa susulan terjadi hingga pukul 17.00 WIT, dengan Frekuensi terjadi gempa setiap 20 menit. Pusat gempa diperkirakan berada di Laut Banda. Gempa yang terjadi di Kepulauan Alor pada 12 Nopember 2004 ini lebih besar dari pada gempa sebelumnya yang pernah terjadi pada tahun 1991, yakni 5,4 SR. Akibat guncangan dahsyat ini, sejumlah fasilitas umum rusak berat. Transportasi ke pulau paling timur Flores putus total. Bandara Mali Alor tidak bisa didarati pesawat karena landasan retak-retak. Kawasan paling parah akibat guncangan gempa terletak di Kenari Lang, kelurahan Kalabahi Barat. Akibat gempa ini 27 orang meninggal dunia, 118 orang luka berat, dan 119 orang luka ringan. Sedangkan kerugian material berupa 4203 rumah penduduk rusak berat, 4863 rumah rusak ringan. Bangunan ibadah yang mengalami kerusakan berjumlah 16 buah rusak total, 143 buah rusak berat, dan 60 buah rusak ringan. Gedung perkantoran yang mengalami rusak ringan sebanyak 117, 153 rusak berat, dan 130 rusak total. Untuk gedung sekolah, 63 rusak total, 98 rusak berat, dan 75 rusak ringan. Kerusakan-kerusakan infrastruktur yang terjadi akibat gempa di Bengkulu (2000), di Karangasem, di Nabire, dan di Kepulauan Alor,

dapat dikelompokkan menjadi 4

macam, yaitu kerusakan pada bangunan Non-Engineered Construction, kerusakan non-


43

struktural pada

bangunan

rangka

sederhana,

kerusakan struktural pada bangunan

Engineered Construction, dan kerusakan pada prasarana transportasi (jalan, jembatan, dermaga, pelabuhan udara). Sebagian besar bangunan-bangunan yang ada di Karangasem, di Nabire, maupun di Kepulauan Alor seperti rumah tinggal, sekolahan, instansi pemerintah, pukesmas, termasuk dalam kategori bangunan Non-Engineered Construction. Bangunan-bangunan ini pada umumnya adalah bangunan tembokan satu atau dua lantai dengan dinding terbuat dari pasangan batu bata atau batako. Kerusakan-kerusakan

pada bangunan tembokan yang

terjadi akibat gempa Karangasem, gempa Nabire dan gempa Alor, pada umumnya sama dengan kerusakan bangunan akibat gempa yang terjadi di Bengkulu tahun 2000. Kerusakan-kerusakan tersebut adalah : 

Hancur atau rubuhnya dinding akibat beban gempa yang bekerja tegak lurus bidang dinding.



Keretakan pada dinding, di tempat-tempat yang terdapat bukaan besar pada bangunan.



Terpisahnya bagian dinding pada sudut-sudut bangunan atau pertemuan.



Kehancuran pada pojok-pojok dinding bangunan.



Retak-retak diagonal pada dinding bangunan yang terjadi pada siar-siar dan/atau unsur-unsur penyusun dinding.



Rangka atap terlepas dari dudukannya



Retak dan kegagalan pada sambungan atau pertemuan antara kolom dan balok



Kerusakan bangunan akibat penggunaan mutu bahan dan pengerjaan konstruksi yang buruk.


44

Gambar II-5. Kerusakan-kerusakan pada bangunan akibat penggunaan mutu bahan dan pengerjaan konstruksi yang buruk (Gempa Nabire, Februari 2004)

Gambar II-6. Rangka atap terlepas dari dudukannya, karena tidak diangkur dengan baik (Gempa Bengkulu, Juni 2000)

Gambar II-7. Retak dan kegagalan pada sambungan pertemuan antara kolom dan balok Bengkulu, Juni 2000) Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

(Gempa

45

Gambar II-8. Kegagalan kolom menahan gaya geser yang besar di bagian atas, karena adanya perbedaan kekakuan yang besar antara lantai tingkat. Kerusakan ini disebut kerusakan akibat soft first story. (Gempa Bengkulu, Juni 2000).

Penyebab utama dari kerusakan-kerusakan di atas adalah karena pengerjaan bangunan yang tidak mengikuti persyaratan minimal dari detail konstruksi yang harus dipenuhi untuk bangunan di daerah rawan gempa. Sebagai contoh untuk hal ini adalah : tidak adanya unsur-unsur perkuatan untuk bidang-bidang dinding yang luasnya  6m2 , detail penulangan yang tidak benar pada pertemuan antara unsur-unsur perkuatan, diameter dan total luas penampang tulangan yang dipasang terlalu kecil, serta jarak antar tulangan geser (sengkang) yang dipasang terlalu besar. Kerusakan akibat gempa dapat berupa kerusakan non-struktural atau kerusakan struktural. Kerusakan non-struktural adalah kerusakan pada elemen-elemen bangunan yang tidak

difungsikan

untuk

menahan

beban,

dengan

demikian

kerusakan

ini tidak

mempengaruhi kekuatan struktur dari bangunan secara keseluruhan. Kerusakan nonstruktural pada umumnya meliputi : 

Penutup atap (genteng) melorot dari dudukannya.



Rangka plafond rusak atau plafond terlepas dari rangkanya.



Dinding pengisi dan dinding facade rusak atau roboh karena dinding-dinding ini tidak diangkur pada elemen-elemen struktur penahan beban, atau dinding tidak diberi balok-balok dan kolom-kolom praktis.

Kerusakan struktural adalah kerusakan yang terjadi pada elemen-elemen bangunan yang difungsikan untuk menahan beban, seperti balok-balok dan kolom-kolom utama dari struktur

bangunan.

Kerusakan

dari

elemen-elemen


struktural

dapat

menyebabkan

46

berkurangnya kekuatan dari bangunan, atau bahkan dapat menyebabkan keruntuhan dari bangunan.

Rusaknya

kolom-kolom utama dari struktur bangunan,

pada umumnya

disebabkan oleh : 

Kegagalan kolom menahan gaya geser yang besar di bagian atas dan di bagian bawah kolom karena gaya geser terpusat akibat perbedaan kekakuan yang besar antara lantai tingkat. Kerusakan ini disebut kerusakan akibat soft first storey.



Kegagalan kolom menahan gaya geser yang besar pada bagian kolom yang berada diantara 2 bukaan jendela. Kerusakan ini disebut short column effect.



Kegagalan kolom menahan gaya geser yang besar.

II.3.4 Gempa Kobe di Jepang ( Januari 1995) Peristiwa Gempa Kobe di Jepang pada tanggal 17 Januari 1995, telah memberikan pelajaran baru bagi kita, bahwa bukan saja jiwa manusia yang harus diamankan, tetapi juga harta benda.

Kerugian finansial yang telah diderita Jepang oleh Gempa Kobe dengan

magnitude gempa M=7,2 pada Skala Richter yang terjadi hanya selama lebih kurang 20 detik, mencapai 140 milyar dollar AS atau sekitar 315 trilyun rupiah, telah sangat mengejutkan dunia karena begitu besarnya.

Bila kita bandingkan dengan RAPBN

1995/1996 negara kita yang berjumlah 78,024 trilyun rupiah, maka kerugian finansial yang telah diderita Jepang oleh Gempa Kobe tersebut, adalah setara dengan empat kali RAPBN kita. Dapat dibayangkan jika gempa seperti itu melanda negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, tidak mustahil negara tersebut akan langsung bangkrut karenanya. Gempa Kobe yang terjadi pada jam 05:46 pagi waktu Jepang dengan lokasi epicenter 34,6

N

dan 135,0E,

yang dinamakan Gempa Kuat Hanshin, telah

mengakibatkan korban meninggal lebih dari 5270 orang, 26815 orang cedera, 60 orang hilang, dan 150787 rumah hancur atau terbakar dalam wilayah seluas 150 hektar. Wilayah yang mengalami kerusakan berat meliputi daerah sepanjang 25 km. dan selebar 2 km. Gempa dahsyat ini

ternyata juga telah meruntuhkan banyak bangunan gedung bertingkat

serta jalan layang yang terbuat dari struktur baja, struktur beton dan struktur komposit, yang tentunya sudah diantisipasi dan direncanakan aman terhadap pengaruh gempa.


47

Gambar II-9. Bagian dari Jembatan-layang, highway Osaka-Kobe, yang terputus akibat terlepasnya balok jembatan dari pilar dan jatuh.

Gambar II-10. Pilar jembatan jalan layang mengalami kerusakan akibat kombinasi antara gaya tekan dan geser.

Secara resmi Pemerintah Daerah Kobe telah mengumumkan bahwa 94109 bangunan gedung di kota Kobe telah mengalami rusak berat, dimana 54949 bangunan diantaranya hancur

total,

dan

31783

mengalami rusak

ringan.

Musnahnya

rumah

tinggal

mengakibatkan sekitar 300000 orang kehilangan tempat tinggal. Gempa juga telah mengakibatkan pelabuhan besar kontainer Kobe

mengalami hancur total dan tidak dapat

berfungsi. Kota Kobe yang merupakan kota pelabuhan modern yang telah dibangun selama 130 tahun, ternyata hancur oleh gempa yang berlangsung hanya 20 detik.


48

Gambar II-11. Kerusakan pada lantai pelataran pelabuhan peti kemas akibat liquefaction

Jika hal ini tidak terjadi di Jepang, mungkin orang tidak akan begitu heran. Selama ini orang terlanjur menganggap bahwa Jepang adalah negeri yang sudah menguasai kiat untuk meredam gempa dengan menggunakan teknologinya yang maju. Penggunaan standar konstruksi nasional untuk struktur bangunan tahan gempa di Jepang, memberikan jaminan keamanan bahwa bangunan-bangunan di perkotaan mampu untuk menahan gempa hebat.

Bahkan ketika Los Angeles di Amerika Serikat diguncang

Gempa Kuat setahun sebelumnya, banyak ahli gempa dari Jepang dengan penuh keyakinan mengatakan bahwa, kerusakan yang terjadi pada kawasan metropolis di California Selatan tersebut tidak akan terjadi di Jepang.

Akan tetapi, ketika gempa datang mengguncang,

jaminan keamanan tadi terbukti hanya tinggal sebuah kata.

Jalan layang, pelabuhan,

lintasan jalur kereta api cepat dan kereta api lokal, serta beberapa gedung bertingkat yang konon telah dibangun atas dasar standar konstruksi nasional, ternyata tidak mampu meredam Gempa Kuat

dengan magnitude M=7,2 pada Skala Richter. Tidak sedikit

bagunan bertingkat tinggi yang runtuh sepenuhnya atau miring, termasuk gedung rumah sakit Kobe yang berlantai delapan. Di gedung rumah sakit Kobe ini puluhan pasien, dokter dan perawat tewas seketika.


49

Gambar II-12. Rumah Sakit Kobe runtuh akibat gempa berkekuatan M=7,2 pada Skala Richter

Di lokasi fasilitas LPG Higashi-Nada-Ku, sebuah tangki gas berkapasitas 20000 ton mengalami kebocoran, sehingga 8000 warga sekitarnya perlu dievakuasi. Jalur kereta api cepat shinkansen di Kobe yang direncanakan tahan terhadap gempa berkekuatan M=7,9 pada Skala Richter, ternyata rusak berat hanya dalam waktu 12 detik akibat pengaruh gempa yang berarah vertikal.

Getaran gempa yang berarah vertikal lebih sulit diantisipasi

pangaruhnya terhadap kekuatan struktur, dengan demikian gempa berarah vertikal lebih berbahaya pengaruhnya dibandingkan dengan gempa yang berarah horisontal yang dapat menimbulkan gerakan-gerakan menyamping pada struktur bangunan.

Gambar II-13. Kerusakan pada fasilitas jalur kereta api cepat shinkansen di Kobe

Jaminan-jaminan keamanan seperti di atas, tentu bukan hanya diberikan di bidang konstruksi saja.

Perusahaan Osaka Gas misalnya, juga telah menjamin bahwa bila

guncangan gempa mencapai magnitude M=5 pada Skala Richter, gas akan berhenti secara Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

50

otomatis dan oleh karenanya kecemasan masyarakat terhadap kebocoran gas, tidaklah diperlukan.

Pernyataan dari perusahaan gas kaliber raksasa ini tentunya wajar untuk

dipercaya oleh masyarakat. Tetapi ketika getaran gempa Kobe telah mencapai magnitude M=7,2 pada Skala Richter, banyak kalangan yang menyangsikan bahwa sungguhkah gas memang berhenti secara otomatis. Beberapa korban bahkan banyak yang meninggal bukan disebabkan karena tertimpa reruntuhan bangunan, melainkan karena mengisap gas yang berbahaya ini. Jalan layang, gedung bertingkat, pelabuhan, jalur kereta api serta pipa gas, bukanlah satu-satunya bangunan yang porak poranda akibat gempa kuat yang melanda Kobe. Gempa Kobe juga telah menghancurkan keyakinan dari masyarakat Jepang bahwa negeri itu mampu untuk menahan goncangan gempa yang hebat.

Hal ini mungkin akan

menyebabkan diadakannya peninjauan secara radikal terhadap langkah-langkah untuk mengantisipasi pengaruh gempa. “Masalah terpenting yang perlu dikaji kembali adalah standar-standar konstruksi bangunan“, demikian pernyataan yang dikatakan oleh Prof. Isao Sakamoto dari Fakultas Teknik Universitas Tokyo. Gempa Kobe mengingatkan semua pihak, bahwa suatu wilayah yang dianggap tidak mempunyai risiko dilanda Gempa Kuat, belum tentu anggapan tersebut sepenuhnya benar. Meskipun dari data sejarah kegempaan selama 100 tahun atau lebih, menunjukkan tidak pernah terjadi gempa yang hebat, ada kemungkinan pada suatu saat dapat terjadi Gempa Kuat yang dapat menghancurkan wilayah yang luas serta menimbulkan kerugian harta dan jiwa dalam jumlah sangat besar. Kerusakan yang terjadi pada suatu kawasan padat penduduk atau kota industri yang sudah dipenuhi bangunan-bangunan penting, akan sangat sulit dibangun kembali seperti semula. Seperti halnya dengan Gempa Kuat yang terjadi di Kobe yang tidak diduga sebelumnya, maka kejadian seperti ini dapat saja terjadi di mana saja termasuk Indonesia, khususnya di kota-kota besar yang banyak memiliki gedung-gedung tinggi dan jalan-jalan layang.

Di dalan standar gempa yang berlaku di Indonesia, Jakarta termasuk di dalam

wilayah atau zona gempa 4 yang termasuk wilayah dengan pengaruh kegempaan sedang. Apakah ketentuan tersebut perlu ditinjau ulang ?. gempa

di

Indonesia

memikirkan

Sudahkah para ahli struktur dan ahli

langkah-langkah

pengamanan

seperlunya

untuk

menghadapi kemungkinan seperti gempa yang terjadi di Kobe?.


51

II.4 Risiko Gempa di Indonesia Berdasarkan akibat-akibat yang dapat ditimbulkan oleh bencana gempa di Indonesia, maka perlu adanya upaya-upaya untuk menekan bahaya bencana yang diakibatkan oleh gempa.

Aspek rekayasa gempa sangat perlu diterapkan pada rekayasa struktur, agar

bangunan mempunyai ketahanan yang baik terhadap pengaruh gempa. Penggunaan standar bangunan sangat penting untuk menjamin bahwa bangunan tersebut aman untuk dihuni. Penentuan tingkat risiko terjadinya gempa untuk suatu wilayah, secara analitis dimungkinkan, berkat sifat-sifat dari peristiwa gempa yang pernah terjadi sebelumnya, sebagaimana halnya pada beberapa bencana alam lainnya, seperti halnya banjir. Peristiwa terjadinya gempa dapat direpresentasikan dengan suatu model matematik dan teori probabilitas. Tingkat risiko gempa pada suatu wilayah diartikan sebagai probabilitas atau kemungkinan terlampauinya respon pergerakan tanah yang maksimum pada wilayah tersebut, dalam suatu kurun waktu tertentu. Dengan mengetahui sejarah kegempaan suatu daerah yang diperoleh dari pengamatan atau rekaman gempa yang pernah terjadi di masa lalu,

tingkat risiko atau peluang terjadinya gempa pada suatu wilayah dapat diperkirakan

dengan menggunakan rumus-rumus matematika dan statistik. Tingkat risiko gempa pada suatu wilayah atau zona, tidak dapat ditentukan hanya berdasarkan frekuensi terjadinya gempa saja.

Hal ini disebabkan karena tingkat risiko

gempa diukur berdasarkan kerusakan struktur yang ada pada suatu lokasi, yang tidak hanya tergantung dari besarnya gempa, tetapi juga tergantung pada jarak pusat gempa (epicenter) dari lokasi yang ditinjau, serta kondisi tanah pada lokasi tersebut. Sebagai contoh, gempa kuat dengan magnitude M=7 pada Skala Richter dengan pusat gempa berjarak 300 km dari lokasi yang ditinjau, belum tentu menimbulkan kerusakan yang lebih besar dibandingkan gempa dengan magnitude M=5 atau M=6 pada Skala Richter, tetapi dengan pusat gempa yang berjarak 50 km. dari lokasi yang ditinjau.

Demikian pula halnya pengaruh beban

gempa pada struktur bangunan yang terletak di atas tanah lunak dan di atas tanah keras, dapat juga berlainan. Konsep keamanan dari suatu struktur terhadap pengaruh gempa, harus dikaitkan dengan risiko atau peluang terjadinya (incidence risk) gempa tersebut selama umur rencana (design life time) dari struktur bangunan yang ditinjau. Karena gempa merupakan peristiwa probabilistik, maka gempa dengan kekuatan atau intensitas tertentu, mempunyai periode ulang (return period) yang tertentu pula. Dengan demikian, jika risiko terjadinya suatu gempa selama umur rencana bangunan sudah tertentu, maka periode ulang dari gempa


52

tersebut sudah tertentu pula.

Hubungan antara umur rencana bangunan, periode ulang

gempa, dan risiko terjadinya gempa, berdasarkan teori probabilitas dapat dinyatakan dalam suatu persamaan matematika sebagai berikut : N RN =

dimana :

1– 1 –

1 TR

x 100%

RN

= Risiko terjadinya gempa selama umur rencana (%)

TR

= Periode ulang terjadinya gempa (tahun)

N

= Umur rencana dari bangunan (tahun)

Pada perencanaan struktur bangunan tahan gempa, perlu ditinjau 3 taraf beban gempa, yaitu Gempa Ringan, Gempa Sedang dan Gempa Kuat, untuk merencanakan elemen-elemen dari sistem struktur, agar tetap mempunyai kinerja yang baik pada saat terjadi gempa. Gempa Ringan, Gempa Sedang, Gempa Kuat, dan Gempa Rencana untuk keperluan prosedur perencanaan struktur didefinisikan sebagai berikut : II.4.1 Gempa Ringan Gempa Ringan adalah gempa yang peluang atau risiko terjadinya dalam periode umur

rencana bangunan 50 tahun adalah 92% (RN = 92%), atau gempa yang periode

ulangnya adalah 20 tahun (TR = 20 tahun). Akibat Gempa Ringan ini struktur bangunan harus tetap berperilaku elastis, ini berarti bahwa pada saat terjadi gempa elemen-elemen struktur bangunan tidak diperbolehkan mengalami kerusakan struktural maupun kerusakan non-struktural. Pada saat terjadi Gempa Ringan, penampang dari elemen-elemen pada sistem struktur dianggap tepat mencapai kapasitas nominalnya, dan akan berdeformasi lebih lanjut secara tidak elastis (inelastis) jika terjadi gempa yang lebih kuat. Karena risiko terjadinya Gempa Ringan adalah 92%, maka dapat dianggap bahwa selama umur rencananya, struktur bangunan pasti akan akan mengalami Gempa Ringan, atau risiko terjadinya Gempa Ringan adalah 100% (RN = 100%). II.4.2 Gempa Sedang Gempa Sedang adalah gempa yang peluang atau risiko terjadinya dalam periode umur rencana bangunan 50 tahun adalah 50% (RN = 50%), atau gempa yang periode ulangnya adalah 75 tahun (TR = 75 tahun). Akibat Gempa Sedang ini struktur bangunan


53

tidak boleh mengalami kerusakan struktural, namun diperkenankan mengalami kerusakan yang bersifat non-struktural. Gempa Sedang akan menyebabkan struktur bangunan sudah berperilaku tidak elastis, tetapi tingkat kerusakan struktur masih ringan dan dapat diperbaiki dengan biaya yang terbatas. II.4.3 Gempa Kuat Gempa Kuat adalah gempa yang peluang atau risiko terjadinya dalam periode umur rencana bangunan 50 tahun adalah 2% (RN = 2%), atau gempa yang periode ulangnya adalah 2500 tahun (TR = 2500 tahun). Akibat Gempa Kuat ini struktur bangunan dapat mengalami kerusakan struktural yang berat, namun struktur harus tetap berdiri dan tidak boleh runtuh sehingga korban jiwa dapat dihindarkan. Gempa kuat akan menyebabkan struktur bangunan berperilaku tidak elastis, dengan kerusakan struktur yang berat tetapi masih berdiri dan dapat diperbaiki. II.4.4 Gempa Rencana Karena beban pada struktur yang diakibatkan oleh gempa merupakan beban yang tidak pasti, maka untuk menentuklan besarnya beban gempa yang akan digunakan di dalam perencanaan, tidak dipergunakan beban yang diakibatkan oleh Gempa Kuat sebagai dasar perhitungannya.

Desain struktur terhadap pengaru Gempa Kuat akan menghasilkan

bangunan yang tidak ekonomis. Di dalam standar gempa yang baru dicantumkan bahwa, untuk

perencanaan struktur bangunan terhadap pengaruh gempa digunakan Gempa

Rencana. Gempa Rencana adalah gempa yang peluang atau risiko terjadinya dalam periode umur rencana bangunan 50 tahun adalah 10% (RN = 10%), atau gempa yang periode ulangnya adalah 500 tahun (TR = 500 tahun). Dengan menggunakan Gempa Rencana ini, struktur dapat dianalisis secara elastis untuk mendapatkan gaya-gaya dalam yang berupa momen lentur, gaya geser, gaya normal, dan puntir atau torsi yang bekerja pada tiap-tiap elemen struktur. Gaya-gaya dalam ini setelah dikombinasikan dengan dengan gaya-gaya dalam yang diakibatkan oleh beban mati dan beban hidup, kemudian digunakan untuk mendimensi penampang dari elemen struktur berdasarkan metode LRFD (Load Resistance Factor Design) sesuai dengan standar desain yang berlaku. Peluang atau risiko terjadinya gempa pada struktur bangunan

selama umur

rencananya dapat dihitung dengan menggunakan rumus probabilitas di atas. Jika periode ulang terjadinya Gempa Ringan : TR = 20 tahun, Gempa Sedang : TR = 75 tahun, dan Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

54

Gempa Kuat : TR = 2500 tahun, serta umur rencana rata-rata bangunan di Indonesia adalah N=50 tahun, maka akan didapatkan besarnya risiko terjadinya gempa pada struktur bangunan adalah : RN Gempa Ringan = 92% 100%, RN Gempa sedang = 50%, dan RN Gempa Kuat = 2%. Dalam filosofi perencanaan struktur bangunan tahan gempa, dikenal suatu konsep pembebanan gempa yang disebut

Pembebanan Dua Tingkat.

Tingkat mempunyai pengertian bahwa,

Konsep Pembebanan Dua

struktur bangunan selama umur rencananya

diperkirakan akan dibebani berulang kali oleh Gempa Ringan dan Gempa Sedang, yang mempunyai periode ulang lebih kecil dari 75 tahun. Serta struktur selama umur rencananya diharapkan mampu menahan sekali terjadinya Gempa Kuat dengan periode ulang 2500 tahun. Pemilihan periode ulang 500 tahun yang dipilih sebagai dasar perhitungan beban Gempa

Rencana

untuk

keperluan

perencanaan

struktur,

didasarkan

pada

tingkat

probabilitas terjadinya gempa yang dapat diterima yaitu 10%, mengingat umur efektif ratarata struktur bangunan di Indonesia adalah sekitar 50 tahun.

Berdasarkan kemungkinan

terjadinya Gempa Ringan, Gempa Sedang dan Gempa Kuat dengan periode ulang 20, 75, dan 500 tahun, ternyata tingkat risiko gempa yang dapat terjadi pada struktur-struktur bangunan di Indonesia selama umur rencananya adalah cukup besar, hal ini perlu kiranya menjadi perhatian bagi para perencana struktur.

II.5 Beban Gempa Nominal Besarnya beban Gempa Nominal yang digunakan untuk perencanaan struktur ditentukan oleh tiga hal, yaitu oleh besarnya Gempa Rencana, oleh tingkat daktilitas yang dimiliki struktur, dan oleh nilai faktor tahanan lebih yang terkandung di dalam struktur. Berdasarkan pedoman gempa yang berlaku di Indonesia yaitu Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Rumah dan Gedung (SNI 03-1726-2002)., besarnya beban gempa horisontal V yang bekerja pada struktur bangunan, ditentukan menurut persamaan :

V =

C .I Wt R

Dimana, I adalah Faktor Keutamaan Struktur menurut Tabel I, C adalah nilai Faktor Respon Gempa yang didapat dari Respon Spektrum Gempa Rencana menurut Gambar 2


55

untuk waktu getar alami fundamental T, dan W t ditetapkan sebagai jumlah dari bebanbeban berikut : 

Beban mati total dari struktur bangunan gedung



Jika digunakan dinding partisi pada perencanaan lantai, maka harus diperhitungkan tambahan beban sebesar 0,5 kPa



Pada gudang-gudang dan tempat penyimpanan barang, maka sekuran-kurangnya 25% dari beban hidup rencana harus diperhitungkan



Beban tetap total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan gedung harus diperhitungkan

II.5.1 Faktor Keutamaan Struktur Dengan probabilitas terjadinya Gempa Rencana adalah 10% dalam kurun waktu umur rencana bangunan gedung 50 tahun, maka menurut teori probabilitas Gempa Rencana ini mempunyai periode ulang 500 tahun. Gempa Rencana ini akan menyebabkan struktur bangunan gedung mencapai kondisi di ambang keruntuhan, tetapi masih dapat berdiri sehingga dapat mencegah jatuhnya korban jiwa. Untuk berbagai kategori bangunan gedung, tergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur bangunan gedung selama umur rencananya, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan Struktur (I) menurut persamaan : I = I1.I2 Dimana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur rencana gedung, sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan umur rencana gedung tersebut. Karena gedung-gedung bertingkat, monumen dan bangunan monumental sama-sama memiliki fungsi biasa, tanpa sesuatu keistimewaan, kekhususan atau keutamaan dalam fungsinya, maka probabilitas terjadinya gempa tersebut selama kurun waktu umur rencana gedung ditetapkan sama sebesar 10%, sehingga berlaku I1 = 1,0. Tetapi umur rencana dari gedung-gedung tersebut berbeda-beda. Gedung-gedung dengan jumlah tingkat sampai 10, karena berbagai alasan dan tujuan pada umumnya mempunyai umur kurang dari 50 tahun, sehingga I2 < 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah kurang dari 500 tahun. Gedung-gedung

dengan

jumlah

tingkat


lebih

dari

30,

monumen

dan

bangunan 56

monumental, mempunyai masa layan yang panjang, bahkan harus dilestarikan untuk generasi yang akan datang, sehingga I2 > 1 karena perode ulang gempa tersebut adalah lebih dari 500 tahun. Gedung-gedung penting pasca gempa (rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi), gedung-gedung yang membahayakan lingkungan bila rusak berat akibat gempa (tempat penyimpanan bahan berbahaya) atau membahayakan bangunan di dekatnya bila runtuh aibat gempa (cerobong, tangki di atas menara), mempunyai umur manfaat tidak berbeda dengan gedung-gedung dengan fungsi biasa, yaitu sekitar 50 tahun, sehingga berlaku I 2 = 1,0. Tetapi probabilitas terjadinya gempa tersebut selama kurun waktu umur gedung harus dibedakan dan semuanya harus kurang dari 10%, sehingga I1 > 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah lebih dari 500 tahun. Kombinasi I1 dan I2 untuk beberapa kategori gedung ditetapkan dalam Tabel II-1, berikut perkaliannya I. Tabel II-1. Faktor Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

Kategori gedung/bangunan Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran. Monumen dan bangunan monumental Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televise Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun. Cerobong, tangki di atas menara

Faktor Keutamaan I I1 I2 1,0 1,0 1,0 1,0

1,6

1,6

1,4

1,0

1,4

1,6

1,0

1,6

1.5

1,0

1,5

II.5.2 Daktilitas Struktur Salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi besar kecilnya beban gempa yang

bekerja pada struktur bangunan adalah daktilitas struktur. Beberapa standar

perencanaan ketahanan gempa untuk struktur gedung, menggunakan asumsi constant maximum displacement rule, untuk mendefinisikan tingkat daktilitas struktur. Asumsi yang dianut divisualisasikan dalam diagram beban-simpangan (diagram V-) yang ditunjukkan dalam Gambar II-14. Asumsi ini menyatakan bahwa struktur bangunan gedung yang


57

bersifat daktail dan struktur bangunan gedung yang bersifat elastik penuh, akibat pengaruh Gempa Rencana akan menunjukkan simpangan maksimal  m yang sama dalam kondisi diambang keruntuhan. Asumsi ini adalah konservatif, karena dalam keadaan sesungguhnya struktur bangunan gedung yang daktail memiliki  m yang relatif lebih besar dibandingkan struktur bangunan gedung yang elastis, sehingga memiliki faktor daktilitas struktur () yang relatif lebih besar dari pada yang diasumsikan

Gambar II.14. Diagram beban (V) - simpangan () dari struktur bangunan gedung

Faktor daktilitas struktur () adalah rasio antara simpangan maksimum ( m) struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan, dengan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama ( y ), yaitu : 1,0   =

δm  μm δy

Pada persamaan ini,  = 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur bangunan gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan m adalah nilai faktor daktilitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur bangunan gedung yang bersangkutan.


58

Jika Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur gedung yang bersifat elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan, dan Vy adalah pembebanan yang menyebabkan pelelehan pertama di dalam struktur gedung, maka dengan asumsi bahwa struktur gedung daktail dan struktur gedung elastik penuh akibat pengaruh Gempa Rencana menunjukkan simpangan maksimum  m yang sama dalam kondisi di ambang keruntuhan, maka berlaku hubungan sebagai berikut :

Vy =

Ve μ

Jika Vn adalah pembebanan Gempa Nominal akibat pengaruh Gempa Rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur, maka berlaku hubungan sebagai berikut :

Vn =

Vy Ve  f1 R

dimana f1 adalah faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur bangunan gedung dan nilainya ditetapkan sebesar f1 = 1,6 dan R disebut faktor reduksi gempa yang nilainya dapat ditentukan menurut persamaan : 1,6  R = .f1  Rm R = 1,6 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan. Dalam Tabel II-2 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai  yang bersangkutan, dengan ketentuan bahwa nilai  dan R tidak dapat melampaui nilai maksimumnya.


59

Tabel II-2. Parameter Daktilitas Struktur Gedung

Taraf kinerja struktur gedung Elastis penuh

Daktail parsial

Daktail penuh



R

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,3

1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 8,5

Nilai faktor daktilitas struktur gedung  di dalam perencanaan struktur gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai faktor daktilitas maksimum m yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur gedung. Dalam Tabel II-3 ditetapkan nilai m yang dapat dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut faktor reduksi maksimum Rm yang bersangkutan.


60

Tabel II-3. Faktor daktilitas maksimum (m ), faktor reduksi gempa maksimum (Rm), faktor kuat lebih struktur (f1 ) dari beberapa jenis sistem dan subsistem struktur bangunan gedung Sistem dan subsistem struktur gedung 1. Sistem dinding penumpu (Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing) 2. Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing)

3. Sistem rangka pemikul momen (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

4. Sistem ganda (Terdiri dari : 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi; 2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurangkurangnya 25% dari seluruh beban lateral; 3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi/sistem ganda)

Uraian sistem pemikul beban gempa 1. Dinding geser beton bertulang 2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan dan bresing tarik 3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul beban gravitasi a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 2. Dinding geser beton bertulang 3. Rangka bresing biasa a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja 5. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail 6. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail penuh 7. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial 1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK) a. Baja b. Beton bertulang 2. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja b. Beton bertulang 4. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK) 1. Dinding geser a. Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang b. Beton bertulang dengan SRPMB saja c. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang 2. RBE baja a. Dengan SRPMK baja b. Dengan SRPMB baja 3. Rangka bresing biasa a. Baja dengan SRPMK baja b. Baja dengan SRPMB baja c. Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) d. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja dengan SRPMK baja


m

Rm

f1

2,7 1,8

4,5 2,8

2,8 2,2

2,8 1,8

4,4 2,8

2,2 2,2

4,3 3,3

7,0 5,5

2,8 2,8

3,6 3,6

5,6 5,6

2,2 2,2

4,1 4,0

6,4 6,5

2,2 2,8

3,6

6,0

2,8

3,3

5,5

2,8

5,2 5,2 3,3

8,5 8,5 5,5

2,8 2,8 2,8

2,7 2,1 4,0

4,5 3,5 6,5

2,8 2,8 2,8

5,2

8,5

2,8

2,6 4,0

4,2 6,5

2,8 2,8

5,2 2,6

8,5 4,2

2,8 2,8

4,0 2,6 4,0

6,5 4,2 6,5

2,8 2,8 2,8

2,6

4,2

2,8

4,6

7,5

2,8

61

5. Sistem struktur gedung kolom kantilever (Sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk memikul beban lateral) 6. Sistem interaksi dinding geser dengan rangka 7. Subsistem tunggal (Subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung secara keseluruhan)

b. Baja dengan SRPMB baja Sistem struktur kolom kantilever

2,6 1,4

4,2 2,2

2,8 2

Beton bertulang biasa (tidak untuk Wilayah 3, 4, 5 & 6) 1. Rangka terbuka baja 2. Rangka terbuka beton bertulang 3. Rangka terbuka beton bertulang dengan balok beton pratekan (bergantung pada indeks baja total) 4. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail penuh 5. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial

3,4

5,5

2,8

5,2 5,2 3,3

8,5 8,5 5,5

2,8 2,8 2,8

4,0

6,5

2,8

3,3

5,5

2,8

II.5.3 Arah Pembebanan Gempa Jika besarnya beban gempa sudah dapat diperkirakan, maka pertanyaan selanjutnya adalah,

bagaimana

menentukan

arah

beban

gempa

terhadap

bangunan.

Dalam

kenyataannya arah datangnya gempa terhadap bangunan tidak dapat ditentukan dengan pasti, artinya pengaruh gempa dapat datang dari sembarang arah. Jika bentuk denah dari bangunan simetris dan teratur, sehingga bangunan jelas memiliki sistem struktur pada dua arah utama bangunan yang saling tegak lurus, perhitungkan arah gempa dapat dilakukan lebih sederhana. Pembebanan gempa tidak penuh tetapi biaksial atau sembarang dapat menimbulkan pengaruh yang lebih rumit terhadap struktur gedung ketimbang pembebanan gempa penuh tetapi uniaksial. Untuk mengantisipasi kondisi ini Applied Technology Council (ATC, 1984) menetapkan bahwa, arah gempa yang biaksial dapat disimulasikan dengan meninjau beban Gempa Rencana yang disyaratkan oleh peraturan, bekerja pada ke dua arah sumbu utama struktur bangunan yang saling tegak lurus secara simultan. Besarnya beban gempa pada struktur dapat diperhitungkan dengan menjumlahkan 100% beban gempa pada satu arah dengan 30% beban gempa pada arah tegak lurusnya. Bila bentuk denah dari bangunan tidak simetris atau tidak beraturan, maka sulit untuk menentukan arah beban gempa yang paling menentukan. analisis

Untuk ini perlu dilakukan

struktur dengan meninjau pengaruh dari beban gempa pada masing-masing arah

dari struktur. Untuk berbagai arah gempa yang bekerja, bagian yang kritis dari elemenelemen struktur akan berbeda pula. Berapa kemungkinan arah gempa yang akan ditinjau pada analisis, sepenuhnya tergantung pada perencana struktur.


62

II.6 Wilayah Gempa Dan Spektrum Respon Salah satu faktor yang mempengaruhi besar kecilnya beban gempa yang bekerja pada struktur bangunan adalah faktor wilayah gempa. Dengan demikian, besar kecilnya beban gempa, tergantung juga pada lokasi dimana struktur bangunan tersebut akan didirikan. Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 Wilayah Gempa seperti ditunjukkan dalam Gambar 1, dimana Wilayah Gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah, dan Wilayah Gempa 6 adalah wilayah dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian Wilayah Gempa ini, didasarkan atas percepatan puncak batuan dasar akibat pengaruh Gempa Rencana dengan perioda ulang 500 tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap Wilayah Gempa ditetapkan dalam Gambar II-15 dan Tabel II-4. Peta Wilayah Gempa Indonesia dibuat berdasarkan analisis probabilistik bahaya gempa (probabilistic seismic hazard analysis), yang telah dilakukan untuk seluruh wilayah Indonesia berdasarkan data seismotektonik mutakhir yang tersedia saat ini. Data masukan untuk analisis pembuatan peta gempa adalah, lokasi sumber gempa, distribusi magnitudo gempa di daerah sumber gempa, fungsi perambatan gempa (atenuasi) yang memberikan hubungan antara gerakan tanah setempat, magnitudo gempa di sumber gempa, dan jarak dari tempat yang ditinjau sampai sumber gempa, serta frekuensi kejadian gempa per tahun di daerah sumber gempa. Sebagai daerah sumber gempa, ditinjau semua sumber gempa yang telah tercatat dalam sejarah kegempaan di Indonesia, baik sumber gempa pada zona subduksi, sumber gempa dangkal pada lempeng bumi, maupun sumber gempa pada sesarsesar aktif yang sudah teridentifikasi. Hasil analisis probabilistik bahaya gempa ini diplot pada peta Indonesia berupa garis-garis kontur percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun (periode ulang Gempa Rencana), yang kemudian menjadi dasar bagi penentuan batas-batas wilayah gempa. Percepatan batuan dasar rata-rata untuk Wilayah Gempa 1 s/d 6, telah ditetapkan berturut-turut adalah sebesar 0,03 g, 0,10 g, 0,15 g, 0,20 g, 0,25 g dan 0,30 g. Dengan percepatan batuan dasar ini, maka ditetapkan percepatan puncak muka tanah (A o ) untuk Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak seperti tercantum pada Tabel II-4. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah Ao untuk Wilayah Gempa 1 yang ditetapkan dalam Gambar II-15 dan Tabel II-4, ditetapkan juga sebagai percepatan minimum yang harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur gedung untuk menjamin kekekaran (robustness) minimum dari struktur gedung tersebut. Jadi beban gempa yang disyaratkan tersebut merupakan pengaruh dari gempa yang bukan


63

Gempa Rencana. Di dalam peraturan bangunan negara tetangga kita Singapura yang berbatasan dengan Wilayah Gempa 1, terdapat suatu ketentuan yang berkaitan dengan kekekaran struktur gedung, yaitu bahwa setiap struktur gedung harus diperhitungkan terhadap beban-beban horisontal nominal pada taraf masing-masing lantai tingkat sebesar 1,5% dari beban mati nominal lantai tingkat tersebut. Dengan menggunakan kriteria ini, maka suatu struktur bangunan gedung bertingkat rendah (gedung dengan periode getar T yang pendek) yang terletak di Wilayah Gempa 1 dan di atas Tanah Sedang dengan faktor reduksi gempa misalnya sekitar R = 7 (struktur dengan daktilitas sebagaian / parsial), harus diperhitungkan terhadap faktor respons gempa sebesar 0,13 I/R = 0,13 x 0,8/7 = 0,015. Hasil ini selaras dengan peraturan yang ditetapkan di Singapura. Dengan demikian, standar gempa SNI 2002 ini boleh dikatakan memelihara kontinuitas kegempaan regional lintas batas negara, jadi tidak lagi seperti menurut standar SNI 1989 yang lama, dimana Wilayah Gempa 1 merupakan daerah yang bebas gempa sama sekali. Tabel II-4. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk masingmasing Wilayah Gempa Indonesia

1

Percepatan puncak batuan dasar (‘g’) 0,03

2

Wilayah Gempa

Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’) Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus 0,04

0,05

0,08

0,10

0,12

0,15

0,20

3

0,15

0,18

0,23

0,30

4

0,20

0,24

0,28

0,34

5

0,25

0,28

0,32

0,36

6

0,30

0,33

0,36

0,38

Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Untuk menentukan pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung, yaitu berupa beban geser dasar nominal statik ekuivalen pada struktur bangunan gedung beraturan, dan gaya geser dasar nominal sebagai respons dinamik ragam pertama pada struktur bangunan gedung tidak beraturan, untuk masing-masing Wilayah Gempa ditetapkan Spektrum Respons Gempa Rencana C-T seperti ditunjukkan dalam Gambar II-16. Dalam gambar tersebut C adalah Faktor Respons Gempa yang dinyatakan dalam percepatan gravitasi, dan T adalah waktu getar alami struktur gedung yang dinyatakan dalam detik.


64

Secara umum Spektrum Respons adalah suatu diagram yang memberi hubungan antara percepatan respons maksimum suatu sistem Satu Derajat Kebebasan (SDK) akibat suatu gempa masukan tertentu, sebagai fungsi dari faktor redaman dan waktu getar alami sistem SDK tersebut. Spektrum Respons C-T yang ditetapkan untuk masing-masing Wilayah Gempa, adalah suatu diagram yang memberikan hubungan antara percepatan respons maksimum (= Faktor Respons Gempa) C dan waktu getar alami T sistem SDK akibat Gempa Rencana, dimana sistem SDK tersebut dianggap memiliki rasio redaman kritis sebesar 5%. Kondisi T = 0 mengandung arti, bahwa sistem SDK tersebut adalah sangat kaku, sehingga getaran dari sistem tersebut sepenuhnya akan mengikuti gerakan tanah. Dengan demikian, untuk T = 0 percepatan respons maksimum menjadi identik dengan percepatan puncak muka tanah (C = Ao). Bentuk dari Spektrum Respons yang sesungguhnya menunjukkan suatu fungsi yang acak, dimana untuk harga T yang meningkat akan menunjukkan

nilai yang

mula-mula

meningkat

dulu

sampai mencapai suatu

nilai

maksimum, kemudian akan turun lagi secara asimtotik mendekati sumbu-T. Untuk mempermudah penggunaan, Spektrum Respons C-T yang digunakan di dalam SNI Gempa 2002 telah diidealisasikan sebagai berikut : untuk 0  T  0,2 detik, C meningkat secara linier dari Ao sampai Am; untuk 0,2 detik  T  Tc, C bernilai tetap C = Am; untuk T > Tc, C mengikuti fungsi hiperbola C = Ar/T. Dalam hal ini Tc disebut waktu getar alami sudut. Idealisasi fungsi hiperbola ini mengandung arti, bahwa untuk T > Tc kecepatan respons maksimum yang bersangkutan bernilai tetap. Am dan Ar masing-masing adalah percepatan respons maksimum atau Faktor Respons Gempa maksimum dan pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C pada Spektrum Respons Gempa Rencana. Dari berbagai hasil penelitian ternyata, bahwa untuk 0  T  0,2 detik terdapat berbagai ketidakpastian, baik dalam karakteristik gerakan tanahnya sendiri maupun dalam sifat-sifat daktilitas sistem SDK yang bersangkutan. Karena itu untuk 0  T  0,2 detik C ditetapkan harus diambil sama dengan Am. Dengan demikian untuk T  Tc, Spektrum Respons berkaitan dengan percepatan respons maksimum yang bernilai tetap. Sedangkan untuk T > Tc, berkaitan dengan kecepatan respons maksimum yang bernilai tetap. Berbagai hasil penelitian menunjukkan, bahwa Am berkisar antara 2 Ao dan 3 Ao, sehingga Am = 2,5 Ao merupakan nilai rata-rata yang dianggap layak untuk perencanaan.


65

Selanjutnya, dari berbagai hasil penelitian juga ternyata, bahwa sebagai pendekatan yang baik waktu getar alami sudut Tc untuk jenis-jenis Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanak Lunak dapat diambil sebesar berturut-turut 0,5 detik, 0,6 detik dan 1,0 detik. Dalam Tabel II-5, nilai-nilai Am dan Ar dicantumkan untuk masing-masing Wilayah Gempa dan masingmasing jenis tanah. Tabel II-5. Spektrum Respons Gempa Rencana

Wilayah Gempa 1 2 3 4 5 6

Tanah Keras Tc = 0,5 det Am Ar 0,10 0,05 0,30 0,15 0,45 0,23 0,60 0,30 0,70 0,35 0,83 0,42


Tanah Sedang Tc = 0,6 det. Am Ar 0,13 0,08 0,38 0,23 0,55 0,33 0,70 0,42 0,83 0,50 0,90 0,54

Tanah Lunak Tc = 1,0 det. Am Ar 0,20 0,20 0,50 0,50 0,75 0,75 0,85 0,85 0,90 0,90 0,95 0,95

66

Gambar II-15. Peta kegempaan Indonesia, terdiri dari 6 Wilayah Gempa Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

67

Gambar II-16. Spektrum Respon Gempa Rencana


68

II.7 Jenis Tanah Dasar dan Perambatan Gelombang Gempa Gelombang gempa merambat melalui batuan dasar di bawah permukaan tanah. Dari kedalaman batuan dasar ini gelombang gempa tersebut kemudian merambat ke permukaan tanah sambil mengalami pembesaran (amplifikasi), bergantung pada jenis lapisan tanah yang berada di atas batuan dasar tersebut. Dengan adanya pembesaran gerakan ini, maka pengaruh Gempa Rencana di permukaan tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke permukaan tanah. Ada dua kriteria yang dapat digunakan untuk mendefinisikan batuan dasar, yaitu berdasarkan nilai hasil Test Penetrasi Standar N, atau berdasarkan besarnya kecepatan rambat gelombang geser vs. Batuan dasar adalah lapisan batuan di bawah permukaan tanah yang memiliki nilai hasil Test Penetrasi Standar (SPT) paling rendah N = 60, dan tidak ada lapisan batuan lain di bawahnya yang memiliki nilai SPT
suatu lokasi,

sedangkan untuk mendapatkan nilai vs

diperlukan percobaan-percobaan khusus di lapangan. Apabila tersedia ke-2 kriteria tersebut, maka kriteria yang menentukan adalah yang menghasilkan jenis batuan yang lebih lunak. Menurut SNI Gempa 2002, ada empat jenis tanah dasar harus dibedakan dalam memilih harga C, yaitu Tanah Keras, Tanah Sedang, Tanah Lunak, dan Tanah Khusus. Definisi dari jenis Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak dapat ditentukan berdasarkan tiga kriteria, yaitu kecepatan rambat gelombang geser vs, nilai hasil Test Penetrasi Standar N, dan kekuatan geser tanah S u (shear strength of soil). Untuk menetapkan jenis tanah yang dihadapi, paling tidak harus tersedia 2 dari 3 kriteria tersebut, dimana kriteria yang menghasilkan jenis tanah yang lebih lunak adalah yang menentukan. Apabila tersedia ke-3 kriteria tersebut, maka jenis suatu tanah yang dihadapi harus didukung paling tidak ada 2 kriteria tadi. Dari berbagai penelitian ternyata, bahwa hanya lapisan setebal 30 m paling atas yang menentukan pembesaran gerakan tanah di permukaan tanah. Karena itu, nilai ratarata berbobot dari ke-3 kriteria tersebut harus dihitung sampai kedalaman tidak lebih dari


69

30 m. Jenis tanah ditetapkan sebagai Tanah Keras, Tanah Sedang, atau Tanah Lunak, apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas, dipenuhi syarat-syarat seperti yang tercantum dalam Tabel II-6. Tabel II-6. Jenis-Jenis Tanah

Tanah Keras

Kecepatan rambat gelombang geser rata-rata v s (m/det) v s  350

Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata N N  50

Tanah Sedang

175  v s < 350

15  N < 50

50  S u < 100

Tanah Lunak

v s < 175

N < 15

S u < 50

Jenis tanah

Kuat geser tanah rata-rata S u (kPa)

S u  100

Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m, dengan PI > 20, wn  40%, dan Su < 25 kPa Tanah Khusus

Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Dalam Tabel 4-6 di atas, v s, N dan S u adalah nilai rata-rata berbobot besaran tanah dengan tebal lapisan tanah sebagai besaran pembobotnya, yang harus dihitung menurut persamaan-persamaan sebagai berikut : m

 ti

vs 

i 1 m  t i / v si i 1

m

 ti

N 


i 1 m  t i / Ni i 1

70

m

 ti

Su 

i 1 m  t i / S ui i 1

dimana ti adalah tebal lapisan tanah ke-i, vsi adalah kecepatan rambat gelombang geser melalui lapisan tanah ke-i, N i nilai hasil Test Penetrasi Standar lapisan tanah ke-i, Sui adalah kuat geser tanah lapisan ke-i, dan m adalah jumlah lapisan tanah yang ada di atas batuan dasar. Selanjutnya, PI adalah Indeks Plastisitas tanah lempung, wn adalah kadar air alami tanah, dan Su adalah kuat geser lapisan tanah yang ditinjau. Karena sifat dari jenis Tanah Khusus tidak dapat dirumuskan secara umum, maka sifatnya harus dievaluasi secara khusus di setiap lokasi dimana jenis tanah tersebut ditemukan. Pada jenis Tanah Khusus, gerakan gempa di permukaan tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa. Dalam analisis perambatan gelombang gempa ini, accelerogram gempa harus diambil dari rekaman getaran akibat gempa yang ada atau yang didapatkan dari suatu lokasi, yang kondisi geologi, topografi, dan seismotonik, mirip dengan lokasi tempat Tanah Khusus yang ditinjau berada. Yang dimaksud dengan jenis Tanah Khusus dalam Tabel II-6, adalah jenis tanah yang tidak memenuhi persyaratan yang tercantum dalam tabel tersebut. Di samping itu, yang termasuk dalam jenis Tanah Khusus adalah tanah yang memiliki potensi likuifaksi yang tinggi, lempung sangat peka, pasir yang tersementasi rendah yang rapuh, tanah gambut, tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi dengan ketebalan lebih dari 3 m, lempung sangat lunak dengan PI > 75 dan ketebalan lebih dari 10 m, lapisan lempung dengan 25 kPa < Su < 50 kPa dan ketebalan lebih dari 30 m.

II.8 Pengaruh Gempa Vertikal Pengalaman dari Gempa Northridge (1994) di Amerika dan Gempa Kobe (1995) di Jepang telah menunjukkan, bahwa banyak unsur-unsur bangunan yang memiliki kepekaan yang tinggi terhadap beban gravitasi, mengalami kerusakan berat akibat percepatan vertikal gerakan tanah. Analisis respons dinamik yang sesungguhnya dari unsur-unsur bangunan tersebut terhadap gerakan vertikal tanah akibat gempa sangat rumit, karena terjadi interaksi antara respons unsur-unsur bangunan dengan respons struktur secara keseluruhan. Oleh


71

karena itu, permasalahan ini disederhanakan dengan meninjau pengaruh percepatan vertikal gerakan tanah akibat gempa sebagai beban gempa vertikal nominal statik ekuivalen. Dapat dimengerti, bahwa komponen vertikal gerakan tanah akibat gempa akan relatif semakin besar jika semakin dekat letak pusat gempa dari lokasi yang ditinjau. Menurut beberapa standar gempa, percepatan vertikal gerakan tanah ditetapkan sebagai perkalian suatu koefisien  dengan percepatan puncak muka tanah Ao . Unsur-unsur struktur bangunan gedung yang memiliki kepekaan yang tinggi terhadap beban gravitasi seperti balkon, kanopi dan balok kantilever berbentang panjang, balok transfer pada struktur gedung tinggi yang memikul beban gravitasi dari dua atau lebih tingkat diatasnya, serta balok beton pratekan berbentang panjang, harus diperhitungkan terhadap komponen vertikal gerakan tanah akibat pengaruh Gempa Rencana, yang berupa beban gempa vertikal nominal statik ekuivalen. Beban gempa ini harus ditinjau bekerja ke atas atau ke bawah yang besarnya harus dihitung sebagai perkalian antara Faktor Respons Gempa Vertikal (C v) dengan beban gravitasi, termasuk beban hidup yang sesuai. Faktor Respons Gempa Vertikal dihitung menurut persamaan : Cv =  Ao I Dimana koefisien  tergantung pada Wilayah Gempa tempat struktur bangunan gedung berada dan ditetapkan menurut Tabel II-7, Ao adalah percepatan puncak muka tanah menurut Tabel II-4, sedangkan I adalah Faktor Keutamaan gedung menurut Tabel II-1. Persamaan di atas menunjukkan bahwa, dalam arah vertikal respon struktur dianggap sepenuhnya mengikuti gerakan vertikal dari tanah, dan tidak tergantung pada waktu getar alami serta tingkat daktilitasnya. Dalam persamaan ini faktor reduksi gempa dianggap sudah diperhitungkan. Tabel II-7. Koefisien  untuk menghitung faktor respons gempa vertikal Cv

Wilayah Gempa



1 2 3 4 5 6

0,5 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8


72

II.9 Struktur Bangunan Tahan Gempa Perencanaan serta rekayasa struktur bangunan tahan gempa merupakan salah satu cara untuk mengantisipasi pengaruh-pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh gempa, agar kerugian harta benda serta jatuhnya korban jiwa dapat ditekan seminimal mungkin. Indonesia,

Di

syarat-syarat minimum untuk prosedur perencanaan struktur bangunan tahan

gempa telah tercantum di dalam beberapa peraturan yang berlaku.

Untuk bangunan

gedung persyaratan-persyaratan ini tercantum di dalam beberapa pedoman yaitu : 

Tatacara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI-03-28472002)



Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 1726-2002)



Tatacara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI-03-1729-2002)

Sedangkan untuk struktur jembatan atau struktur jalan layang (fly over), ketentuan mengenai persyaratan desain struktur terhadap pengaruh gempa, tercantum di dalam pedoman atau manual Sistem Manajemen Jembatan-1992. Perencanaan struktur bangunan di daerah rawan gempa, memerlukan filosofi dan antisipasi yang tepat dengan menggunakan spesifikasi atau peraturan yang berlaku. Dalam kaitannya dengan perencanaan struktur bangunan tahan gempa, diklasifikasikan menjadi dua jenis struktur, yaitu engineered Structures.

struktur bangunan

Engineered Structures dan Non-

Engineered Structures adalah struktur-struktur bangunan yang

memerlukan tenaga ahli di dalam proses perencanaan maupun pelaksanaannya. Sebagai contoh dari Engineered Structures adalah struktur gedung bertingkat, struktur jembatan dan jalan layang, fasilitas pembangkit tenaga listrik atau tenaga nuklir, bendungan serta bangunan air, dan lain-lain. Sedangkan Non-engineered Structures adalah struktur-struktur bangunan yang direncanakan dan dilaksanakan tanpa bantuan tenaga ahli, tetapi masih harus memenuhi kriteria persyaratan bangunan pada umumnya, sesuai yang tercantum di dalam standar bangunan (building code) yang ada. Pada

suatu

proyek

bangunan

Teknik

Sipil,

pada

umumnya

biaya

yang

diperhitungkan meliputi biaya untuk perencanaan, biaya pelaksanaan atau pembangunan konstruksi, dan biaya perawatan atau perbaikan jika terjadi kerusakan. Makin tinggi tingkat kekuatan dari struktur bangunan terhadap pengaruh gempa, maka akan semakin besar biaya yang diperlukan untuk pembuatan konstruksi bangunan, akan tetapi akan semakin kecil


73

biaya yang diperlukan untuk perbaikan jika bangunan tersebut mengalami kerusakan akibat gempa. Begitu juga sebaliknya, makin kurang kuat struktur bangunan terhadap gempa, maka akan semakin kecil biaya yang diperlukan untuk pembuatan konstruksi bangunannya, tetapi akan semakin besar biaya yang harus disediakan untuk perbaikan jika bangunan tersebut mengalami kerusakan akibat gempa. Dari beberapa segi pertimbangan tersebut di atas, maka merupakan suatu hal yang tidak wajar, atau bahkan tidak mungkin untuk membuat konstruksi bangunan yang tidak mengalami kerusakan sama sekali pada saat terjadi gempa. Dari segi konstruksi, perlu ditinjau tingkat kerusakan yang dapat terjadi pada bangunan pada saat terjadi gempa. Kerusakan yang terjadi pada bangunan dapat berupa kerusakan ringan, kerusakan berat, atau bahkan keruntuhan dari bangunan. Menurut saran dari Applied Technology Council (ATC, 1984), struktur bangunan tahan gempa harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut : 

Struktur bangunan harus tetap utuh dan tidak mengalami kerusakan yang berarti, pada saat terjadi Gempa Ringan.



Komponen

non-struktural

dari

struktur

bangunan

diperkenankan

mengalami

kerusakan, tetapi komponen struktural harus tetap utuh pada saat terjadi Gempa Sedang. 

Pada saat terjadi Gempa Kuat, komponen non-struktural dan komponen struktural dari sistem struktur diperbolehkan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan secara keseluruhan tidak boleh runtuh. Kerusakan struktur bangunan pada saat terjadi Gempa Kuat diijinkan, akan tetapi terjadinya korban jiwa harus selalu dihindarkan. Jadi pada persyaratan struktur bangunan tahan gempa, kemungkinan terjadinya

risiko kerusakan pada bangunan merupakan hal yang dapat diterima, tetapi keruntuhan total (collapse) dari struktur yang dapat mengakibatkan terjadinya korban yang banyak, harus dihindari. Dari persyaratan di atas, dapat disimpulkan juga bahwa, adalah tidak ekonomis untuk mendesain suatu struktur bangunan yang tetap berperilaku elastis pada saat terjadi Gempa Kuat. Perencanaan struktur bangunan seperti ini akan menyebabkan struktur bangunan menjadi sangat mahal. Agar didapatkan struktur bangunan yang kuat terhadap pengaruh gempa tetapi juga ekonomis, perlu dirancang struktur yang berperilaku daktail pada saat terjadi Gempa Kuat. Ini berarti bahwa struktur harus dirancang dengan tingkat Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

74

daktilitas yang tinggi, sehingga pada saat terjadi Gempa Kuat struktur mempunyai kemampuan untuk mengalami deformasi yang besar tanpa mengakibatkan keruntuhan. Kemampuan dari struktur bangunan untuk mampu berdeformasi di atas batas elastisnya, dapat mengurangi pengaruh dari gaya gempa yang masuk ke dalam struktur. Energi gempa yang masuk ke dalam struktur, akan dipancarkan keluar melalui kemampuan mekanisme perubahan bentuk yang besar dari struktur. Berdasarkan pertimbangan ini, di dalam peraturan perencanaan bangunan tahan gempa yang berlaku di Indonesia, ditetapkan suatu taraf beban Gempa Rencana yang lebih kecil dari beban gempa sesungguhnya yang mungkin terjadi selama umur rencana dari struktur bangunan. Hal ini dapat diterima dengan dua alasan yaitu : 

Beban gempa adalah beban dinamik dengan arah bolak-balik, yang tidak bersifat terus menerus bekerja pada struktur bangunan, atau dapat dikatakan bahwa beban gempa merupakan beban sementara yang bekerja pada struktur bangunan.

 Struktur bangunan harus direncanakan sebagai struktur yang daktail, sehingga jika kekuatannya terlampaui pada saat terjadi Gempa Kuat, struktur tidak akan runtuh melainkan akan berdeformasi plastis, melalui mekanisme terbentuknya sejumlah sendi-sendi plastis pada struktur dengan cara yang terkontrol. Dari kedua alasan tersebut, jelas bahwa persyaratan yang paling penting pada perencanaan struktur bangunan tahan gempa adalah daktilitas struktur.

Elemen-elemen struktural dari

bangunan seperti balok dan kolom, harus direncanakan dengan tingkat daktilitas yang cukup, sehingga pada saat terjadi Gempa Kuat struktur bangunan mempunyai kemampuan untuk menyerap dan memancarkan energi gempa melalui deformasi plastis. Dengan demikian keruntuhan dari struktur secara keseluruhan dapat dihindari. Dengan terhindarnya struktur bangunan dari keruntuhan, maka dapat diharapkan adanya korban jiwa dapat dihindarkan. Menurut saran dari Applied Technology Council (ATC, 1984), suatu struktur bangunan yang didirikan di daerah rawan gempa, harus mampu menahan Gempa Kuat tanpa

mengalami

keruntuhan.

Akibat

pengaruh

Gempa

Kuat,

struktur

bangunan

diperkenankan mengalami kerusakan, tetapi secara keseluruhan struktur bangunan tidak boleh runtuh. Hal ini dimaksudkan agar keselamatan jiwa manusia harus dapat terjamin. Untuk mendapatkan struktur bangunan seperti yang disyaratkan oleh ATC, saat ini telah dikembangkan suatu cara perencanaan struktur tahan gempa, yang disebut Perencanaan


75

Kapasitas (Capacity Design). Perencanaan Kapasitas pada struktur bangunan dimaksudkan untuk mendapatkan sifat daktilitas yang memadai bagi struktur-struktur bangunan yang dibangun di daerah rawan gempa.

II.10 Daktilitas Struktur Pada umumnya struktur Teknik Sipil dianggap bersifat elastis sempurna, artinya bila struktur mengalami perubahan bentuk atau berdeformasi sebesar 1 mm oleh beban sebesar 1 ton, maka struktur akan berdeformasi sebesar 2 mm jika dibebani oleh beban sebesar 2 ton. Hubungan antara beban dan deformasi yang terjadi pada struktur, dianggap elastis sempurna berupa hubungan linier. Jika beban tersebut dikurangi besarnya sampai dengan nol, maka deformasi pada struktur akan hilang pula (deformasi menjadi nol). Jika beban diberikan pada arah yang berlawanan dengan arah beban semula, maka deformasi struktur akan negatif pula, dan besarnya akan sebanding dengan besarnya beban. Pada kondisi seperti ini struktur mengalami deformasi elastis. Deformasi elastis adalah deformasi yang apabila bebannya dihilangkan, maka deformasi tersebut akan hilang, dan struktur akan kembali kepada bentuknya yang semula. Pada struktur yang bersifat getas (brittle), maka jika beban yang bekerja pada struktur sedikit melampaui batas maksimum kekuatan elastisnya, maka struktur tersebut akan patah atau runtuh. Pada struktur yang daktail (ductile) atau liat, jika beban yang ada melampaui batas maksimum kekuatan elastisnya, maka struktur tidak akan runtuh, tetapi struktur akan mengalami deformasi plastis (inelastis). Deformasi plastis adalah deformasi yang apabila bebannya dihilangkan, maka deformasi tersebut tidak akan hilang. Pada kondisi plastis ini struktur akan mengalami deformasi yang bersifat permanen, atau struktur tidak dapat kembali kepada bentuknya yang semula. Pada struktur yang daktail, meskipun terjadi deformasi yang permanen, tetapi struktur tidak mengalami keruntuhan. Pada kenyataannya, jika suatu beban bekerja pada struktur, maka pada tahap awal, struktur akan berdeformasi secara elastis. Jika beban yang bekeja terus bertambah besar, maka setelah batas elastis dari bahan struktur dilampaui, struktur kemudian akan berdeformasi secara plastis (inelastis). Dengan demikian pada struktur akan terjadi deformasi elastis dan deformasi plastis, sehingga jika beban yang bekerja dihilangkan, maka hanya sebagian saja dari deformasi yang hilang (deformasi elastis = e), sedangkan sebagian deformasi akan bersifat permanen (deformasi plastis = p). Perilaku deformasi elastis dan plastis dari struktur diperlihatkan pada Gambar II-17.


76

Dari uraian di atas tampak bahwa, pada struktur yang daktail, beban yang besar akibat gempa tidak akan menyebabkan keruntuhan dari struktur, lebih-lebih karena beban gempa merupakan beban dinamis yang arahnya bolak-balik. Beban gempa yang besar akan menyebabkan deformasi yang permanen dari struktur akibat rusaknya elemen-elemen dari struktur seperti balok dan kolom. Pada kondisi seperti ini, walaupun elemen-elemen struktur

bangunan mengalami kerusakan,

namun secara keseluruhan struktur tidak

mengalami keruntuhan.

e=0

e

V0

V=0

Deformasi elastis pada struktur e+p

p

V0

V=0

Sendi Plastis

Deformasi plastis (inelastis) pada struktur


77

Energi gempa yang bekerja pada struktur bangunan, akan dirubah menjadi energi kinetik akibat getaran dari massa struktur, energi yang dihamburkan akibat adanya pengaruh redaman dari struktur, dan energi yang dipancarkan oleh bagian-bagian struktur yang mengalami deformasi plastis. Dengan demikian sistem struktur yang bersifat daktail dapat membatasi besarnya energi gempa yang masuk pada struktur, sehingga pengaruh gempa dapat berkurang. II.10.1 Kemampuan Struktur Menahan Gempa Kuat Beban gempa sebenarnya yang bekerja pada struktur bangunan dapat melampaui beban gempa rencana yang tercantum di dalam peraturan. Di dalam peraturan, besarnya beban gempa rencana yang diperhitungkan bekerja pada struktur bangunan adalah Gempa Sedang. Dengan demikian, jika terjadi Gempa Kuat, maka gaya-gaya dalam (momen lentur, gaya lintang, gaya normal, dan torsi) yang terjadi pada elemen-elemen struktur seperti balok dan kolom, dapat melampaui gaya-gaya dalam yang sudah diperhitungkan. Jika hal ini tidak ditinjau di dalam perencanaan, maka pada saat terjadi Gempa Kuat, elemen-elemen dari struktur akan mengalami kerusakan, bahkan secara keseluruhan struktur dapat mengalami keruntuhan. Agar struktur bangunan mempunyai kemampuan yang cukup dan tidak terjadi keruntuhan pada saat terjadi Gempa Kuat, maka dapat dilakukan dua cara sbb. : 

Membuat struktur bangunan sedemikian kuat, sehingga struktur bangunan tetap berperilaku elastis pada saat terjadi Gempa Kuat. Struktur bangunan yang dirancang tetap berperilaku elastis pada saat terjadi Gempa Kuat adalah tidak ekonomis. Meskipun pada saat terjadi Gempa Kuat struktur ini tidak mengalami kerusakan yang berarti, sehingga tidak memerlukan biaya perbaikan yang besar, namun pada saat pembuatannya, struktur bangunan ini memerlukan biaya yang sangat mahal. Struktur bangunan yang didesain tetap berperilaku elastis pada saat terjadi Gempa Kuat, disebut Struktur Tidak Daktail. Penggunaan sistem struktur portal tidak daktail masih dianggap ekonomis untuk bangunan gedung bertingkat menengah dengan ketinggian tingkat antara 4 s/d 7 lantai, dan terletak pada wilayah dengan pengaruh kegempaan ringan sampai sedang.



Membuat struktur bangunan sedemikian rupa sehingga mempunyai batas kekuatan elastis yang hanya mampu menahan Gempa Sedang saja. Dengan demikian,


78

struktur ini masih bersifat elastis pada saat terjadi Gempa Ringan atau Gempa Sedang. Pada saat terjadi Gempa Kuat, struktur bangunan harus dirancang agar mampu untuk berdeformasi secara plastis. Jika struktur mempunyai kemampuan untuk dapat berdeformasi plastis cukup besar, maka hal ini dapat mengurangi sebagian dari energi gempa yang masuk ke dalam struktur. Struktur bangunan yang didesain berperilaku plastis pada saat terjadi Gempa Kuat, disebut Struktur Daktail. Penggunaan sistem struktur portal daktail cukup ekonomis untuk bangunan gedung bertingkat menengah sampai tinggi, yang dibangun pada wilayah dengan pengaruh kegempaan kuat.

II.11 Perencanaan Kapasitas (Capacity Design) Dari penjelasan di atas, untuk mendapatkan struktur bangunan yang cukup ekonomis, tetapi tidak mengalami keruntuhan pada saat terjadi Gempa Kuat, maka sistem struktur harus direncanakan bersifat daktail. Untuk mendapatkan sistem struktur yang daktail, disarankan untuk merencanakan struktur bangunan dengan menggunakan cara Perencanaan Kapasitas.

Pada prosedur Perencanaan Kapasitas ini, elemen-elemen dari struktur

bangunan yang akan memancarkan energi gempa melalui mekanisme perubahan bentuk atau deformasi plastis, dapat terlebih dahulu dipilih dan ditentukan tempatnya. Sedangkan elemen-elemen

lainnya,

direncanakan

dengan

kekuatan

yang

lebih

besar

untuk

menghindari terjadinya kerusakan. Pada struktur beton bertulang, tempat-tempat terjadinya deformasi plastis yaitu tempat-tempat dimana penulangan mengalami pelelehan, disebut daerah sendi plastis. Karena sendi-sendi plastis yang terbentuk pada struktur portal akibat dilampauinya Beban Gempa Rencana dapat diatur tempatnya, maka mekanisme kerusakan yang terjadi tidak akan mengakibatkan keruntuhan dari struktur bangunan secara keseluruhan. Karena pada prosedur Perencanaan Kapasitas ini terlebih dahulu harus ditentukan tempat-tempat di mana sendi-sendi plastis akan terbentuk, maka dalam hal ini perlu diketahui mekanisme kelelehan yang dapat terjadi pada sistem struktur portal. Dua jenis mekanisme kelelehan yang dapat terjadi pada sistem struktur portal akibat pembebanan gempa, ditunjukkan pada Gambar II-18 di bawah.


79

Gambar II-18. Mekanisme leleh pada struktur portal akibat beban gempa : (a) Mekanisme leleh pada balok, (b) Mekanisme leleh pada kolom

Kedua jenis mekanisme kelelehen atau terbentuknya sendi-sendi plastis pada struktur portal adalah : a) Mekanisme Kelelehan Pada Balok (Beam Sidesway Mechanism), yaitu keadaan dimana sendi-sendi plastis terbentuk pada balok-balok dari struktur bangunan, akibat penggunaan kolom-kolom yang kuat (Strong Column–Weak Beam). b) Mekanisme Kelelehan Pada Kolom (Column Sidesway Mechanism), yaitu keadaan di mana sendi-sendi plastis terbentuk pada kolom-kolom dari struktur bangunan pada suatu tingkat, akibat penggunaan balok-balok yang kaku dan kuat (Strong Beam–Weak Column) Pada perencanaan struktur portal daktail dengan metode Perencanaan Kapasitas, mekanisme kelelehan yang dipilih adalah Beam Sidesway Mechanism, karena alasan-alasan sebagai berikut : 

Pada Column Sidesway Mechanism, kegagalan dari kolom pada suatu tingkat akan mengakibatkan keruntuhan dari struktur bangunan secara keseluruhan.



Pada struktur dengan kolom-kolom yang lemah dan balok-balok yang kuat (strong beam– weak column), deformasi akan terpusat pada tingkat-tingkat tertentu, sehingga daktilitas yang diperlukan oleh kolom agar dapat dicapai daktilitas dari struktur yang disyaratkan, sulit dipenuhi.


80



Kerusakan-kerusakan yang terjadi pada kolom-kolom bangunan, akan lebih sulit diperbaiki dibandingkan jika kerusakan terjadi pada balok. Jadi mekanisme kelelehen pada portal yang berupa Beam Sidesway Mechanism, merupakan keadaan keruntuhan struktur bangunan yang lebih terkontrol.

Pemilihan perencanaan

struktur bangunan dengan menggunakan mekanisme ini membawa konsekuensi bahwa kolom-kolom pada struktur bangunan harus direncanakan lebih kuat dari pada balok-balok struktur, sehingga dengan demikian sendi-sendi plastis akan terbentuk lebih dahulu pada balok.

Karena hal tersebut di atas, maka dalam

perencanaan portal daktail pada struktur bangunan tahan gempa, sering juga disebut perencanaan struktur dengan kondisi desain Kolom Kuat – Balok Lemah (Strong Column–Weak Beam).

II.12 Mitigasi Bencana Gempa Berdasarkan akibat-akibat yang dapat ditimbulkan oleh bencana gempa di Indonesia, maka perlu adanya upaya-upaya untuk menekan bahaya bencana yang diakibatkan oleh gempa.

Di Indonesia,

upaya-upaya

ini telah

dilakukan

secara

struktural melalui

pelembagaan yang khusus menangani bencana secara keseluruhan. Seperti juga yang terjadi di negara lain, masalah bencana biasanya mendapatkan perhatian setelah terjadinya bencana tersebut. Jadi sesungguhnya sebelum terjadinya bencana, banyak langkah yang sudah dapat ditempuh, dan karenanya bencana tersebut seharusnya tidak datang secara mengejutkan. Dalam upaya mitigasi terhadap bahaya gempa, beberapa hal yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut : II.12.1 Penyusunan Peta Wilayah Gempa Dengan adanya peta wilayah gempa yang akurat, dapat diketahui tingkat kerawanan suatu wilayah terhadap ancaman gempa. Pada wilayah gempa ini perlu diperlihatkan tempat-tempat yang sering dilanda gempa, sehingga statistik kemungkinan terjadinya kembali gempa pada tempat tersebut dapat diperkirakan dengan lebih baik. Perlu dicantumkan juga magnitude dari gempa yang sudah pernah terjadi sebelumnya, yang mungkin dapat memberikan gambaran besarnya intensitas gempa yang akan datang. Di dalam buku

Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung

(SNI 1726 - 2002),

telah dicantumkan zona atau wilayah kegempaan untuk Indonesia.

Menurut pedoman tersebut, Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa dengan taraf beban gempa yang berlainan. Rekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

81

II.12.2 Standar Konstruksi Bangunan Penyusunan standar bangunan (building code) sangat penting untuk menjamin bahwa bangunan tersebut aman untuk dihuni. Dengan adanya standar konstruksi bangunan yang memadai, maka sekiranya standar ini diterapkan dengan baik, maka jika terjadi gempa, akibat yang ditimbulkan oleh gempa dapat ditekan seminimum mungkin. Teknologi rekayasa struktur bangunan tahan gempa sudah diketahui, namun karena berbagai alasan teknologi ini belum dapat diterapkan sepenuhnya, sehingga seringkali gempa masih menimbulkan kerusakan yang cukup besar. Penerapan standar konstruksi

bangunan

dengan ketat hendaknya merupakan suatu kewajiban bagi semua pihak yang terlibat, terutama bagi bangunan-bangunan umum yang dipergunakan oleh banyak orang, seperti bangunan rumah sakit, sekolahan dan lain-lain. Banyak kasus di Indonesia menunjukkan bahwa,

bangunan-bangunan

umum seperti rumah sakit dan sekolahan merupakan

bangunan yang mudah dihancurkan oleh gempa, sementara bangunan lainnya masih mampu bertahan.

II.12.3 Pendeteksian Dan Pemonitoran Gempa Pendeteksian dan pemonitoran gempa dilakukan oleh Badan Meterologi dan Geofisika yang bernaung di bawah Departemen Perhubungan. Dewasa ini pemonitoran gempa dapat dilakukan dengan menggunakan Jaringan Telemetri, dengan memanfaatkan Satelit Palapa. Dari sejumlah 55 stasiun pemantauan gempa, 27 diantaranya telah diintegrasikan di dalam Jaringan Telemetri. Ke 27 stasiun ini dilengkapi dengan Jaringan Telemetri melalui satelit yang bertindak sebagai Pusat Gempa Regional yang terletak di Ciputat, Medan, Denpasar, Ujung Pandang, dan Jayapura. Informasi yang dikirim dari Pusat Gempa Regional diterima oleh Pusat Gempa Nasional yang berada di Jakarta. Pusat Gempa Regional yang terletak di Ciputat, Medan, dan Denpasar, sudah dilengkapi dengan peralatan untuk menentukan lokasi terjadinya gempa. Dengan jaringan pemantauan ini, gempa dengan magnitude M=2 pada Skala Richter ke atas, dapat dideteksi oleh semua statsiun pemantauan gempa yang sudah diintegrasikan. II.12.4 Penyelidikan Seismotektonik Penyelidikan seismotektonik dimaksudkan untuk mengetahui sifat kegempaan dalam kaitannya dengan kondisi geologi. Upaya ini perlu dilakukan karena adanya hubungan yang erat antara gempa dengan keadaan geologi suatu wilayah. Dengan mempelajari sifatRekayasa Gempa – Teknik Sipil Universitas Diponegoro

82

sifat gelombangnya dan menganalisis mekanisme dari pusat gempa, maka akan dapat diketahui sifat-sifat tektonik suatu wilayah. Dengan diketahuinya sifat-sifat tektonik ini, maka akan dapat diperkirakan mengenai kemungkinan gempa yang akan datang. II.12.5 Penelitian Bangunan Tahan Gempa Penelitian mengenai rekayasa bangunan tahan gempa sangat penting dilakukan, oleh karena usaha ini merupakan upaya satu-satunya yang berada di tangan manusia, untuk dapat menghindari bencana yang diakibatkan oleh pengaruh gempa. Pusat Penelitian Bangunan dan Pemukiman (Puslitbang Pemukiman) Departeman Pekerjaan Umum di Bandung, merupakan lembaga utama yang melakukan kegiatan penelitian, selain itu pihak dari perguruan-perguruan tinggi banyak juga yang melakukan penelitian mengenai masalah ini. Dari hasil penelitian, dapat dikeluarkan standar-standar atau pedoman-pedoman untuk membuat struktur bangunan rumah, gedung, atau bangunan-bangunan Teknik Sipil lainnya yang mampu bertahan terhadap pengaruh gempa, dengan tidak mengurangi faktor sosial dan faktor ekonomi dari daerah yang bersangkutan. Selain itu, standar atau pedoman ini juga berguna untuk memperkuat struktur-struktur bangunan yang sudah ada, yang sebelumnya tidak dirancang tahan terhadap pengaruh gempa.


83

buku ajar rekayasa gempa

Recommend Documents