Teknik Gempa

 APA ITU GEMPA BUMI:.......?

jawab: Gempabumi adalah getaran yang dirasakan di permukaan bumi yang di sebapkan oleh bergeser nya atau bertabrakan nya lempeng kerak bumi sehinga menimbulkan getaran di permukaan yang sering kita sebut dengan Gempa bumi.

PENDAHULUAN:

Setelah kalian semua mengetahui nya alangkah baik nya kembali lagi kedasar agama tiada stu orang pun di dunia ini yg tau kapan akan terjadi gempa dan sebesar apa genpa akan terjadi dan sebesar apa kerugian atau kerusakan struktur terjadi di suatu wilayah hanya ALLAH S.W.T yang tau kapan tepat nya akan terjadi gempa kita sebagai manusia hanya bisa sekedar Meminimalisir agar setidak nya tidak terlalu parah kerusakan yg terjadi pada sat gempa terjadi setidak nya pada sat gempa biasa bangunan ato setruktur tidak langsung roboh dan hancur begitu saja sat menerima getaran yang sangat minim maka dari pada itu perlu kita mengetahui keadaan tanah, letak daerah gempa berapa sampai sistem pondasi yang akan digunakan pada sat pelaksanaan suatu peroyek oleh itu sangat di perlukan juga data analisa berupa data gempa...pada struktur.

BAIKLAH MARI KITA MULAI BELAJAR:
baik lah sedikit meningung kembali definisi gempa agar lebih paham lagi serta analisa yg akan di lakukan

PENDAHULUAN

Umum

Gempa bumi àbahaya alam yang sering mengakibatkan kerusakan harta benda maupun kehilangan jiwa manusia

                            

                     àmerupakan getaran-getaran yang dihasilkan pada permukaan bumi melalui pelepasan energi gangguan – gangguan pada bagian dalam bumi

Tujuan mempelajari “Teknik Gempa” à adalah untuk merencanakan bangunan tahan gempa, artinya bangunan tersebut boleh rusak pada saat gempa terjadi, tapi tidak boleh runtuh dan masih dapat berfungsi.

Bumi (Earth)

A.  Komposisi Bumi

Bumi berbentuk bola dengan diameter dari kutub ke kutub = 7900 mil, berat jenis 5,5 dan beratnya 6,6 x 10²¹ ton.

Bumi yang diselimuti gas yang dinamakan atmosfir

Pada permukaan bumi ada lapisan air yang dinamakan hidrosfer.

Bagian bumi yang padat terdiri atas kulit disebut lithosfer

Bagian inti disebut centrosfer.

Lithosfer : à keterbalannya hanya 20 mil atau kira-kira 30 km, bagian ini merupakan bagian vital dari kehidupan manusia yaitu berupa benua dan pulau-pulau tempat tinggal kita.

Lithosfer terdiri dari 2 lapisan, yaitu bagian atas terdiri dari silicon dan alumunium dengan berat jenis rata-rata 2,65 sedangkan lapisan yang lebih dalam terdiri dari silicon dan magnesium dengan berat jenis 2,90.

Centrosfer : à dibagi menjadi 3 bagian yaitu : inti dalam, inti luar, dan mantle. Tebal mantle kira-kira 2900 km, dan tebal core (kiri luar + inti dalam) kira-kira 3500 km.

Berat jenis selimut (Mantle) sebelah luar = 3,30 dan sebelah dalam = 5,70 dan berat jenis “core” sebelah luar = 9,70 dan sebelah dalam = 12,30.

Temperatur bumi maki kedalam makin tinggi yaitu :

-     pada kedalaman 100 km temperature    = 1000 s/d 1500⁰C

-     pada kedalaman 700 km temperature    = 2000⁰C

-     pada pusat bumi temperature                  = 4000 s/d 4500⁰C

Gempa bumi diperkirakan berasal dari kedalaman 700 km dari permukaan bumi.

Pada permukaan bumi, kenaikan temperature adalah 300C/km

Tekanan pada lapisan atas Mantle   = 9             t/cm²

Tekanan pada lapisan luar Core         = 1400       t/cm²

Tekanan pada lapisan atas Mantel   = 3700       t/cm²

Struktrur Lapisan Lithosfer

     Pada lapisan ini komposisi dan ketebalannya berbeda untuk bagian daratan dan lautan.

Lapisan lithosfer pada bagian daratan terdiri atas :

-     lapisan atas berupa batuan granit.

-     Lapisan bawah berupa batuan basalt.

Daratan mengambang dalam bentuk pelat tipis diatas selimut (Mantle)

B.   Teori Terbentuknya Tata Surya.

Hipotesis (pendugaan) Fowler

     Menurut Fowler, 12 ribu juta tahun yang lalu galaksi kita masih berupa kabut gas hydrogen yang besar sekali diruang angkasa, ia bergerak perlahan mengadakan rotasi sehingga berbentuk bulat. Karena gaya beratnya, maka ia mengadakan kontraksi. Massa bagian luar banyak yang tertinggal, pada bagian yang berputar lambat dan mempunyai berat jenis yang besar, terbentuklah bintang-bintang (seperti Matahari).

     Galaksi itu tidak hanya satu tetapi beribu-ribu jumlahnya. Galaksi dimana matahari kita berinduk disebut bima sakti (milky way).

Hipotesis Nebular

     Dikemukakan oleh Laplace tahun 1796.

Menurut teori ini system tata surya berbentuk dari kondensasi (pengembunan) kabut gasa yang sangat panas. Pada proses kondensasi tersebut ada sebagian massa yang terpisah dan merupakan cincin yang mengelilingi pusat. Pusatnya merupakan matahari, bagian yang mengelilingi pusat tersebut setelah mendingin menjadi planet (seperti bumi) yang dikeliling oleh satelit (seperti bulan merupakan satelit bumi).

     Urutan planet yang mengelilingi matahari dimulai dari yang terdekat sampai terjauh adalah sebagai berikut :

1.    mercurius

2.    venus

3.    bumi

4.    mars

5.    Jupiter

6.    Saturnus

7.    Uranus

8.    Neptunus

C.   Kapan Bumi Terbentuk.

Teori yang paling tepat adalah teori radiaktifitas, yang didasarkan pada waktu yang diperlukan zat radioaktif untuk berurai sehingga masanya menjadi separohnya. Menurut teori ini umur bumi adalah 5 sampai 7 ribu juta tahun. Jadi bumi terbentuk 5 sampai 7 ribu juta tahun yang lalu.

ISTILAH-ISTILAH YANG DIPAKAI PADA TEORI GEMPA

1.    Gempa

Adalah gejala getaran yang kuat yang terjadi pada permukaan bumi dalam jangka pendek karena adanya gangguan pada kerak bumi atau lapisan atas selimut.

2.    Hypocentre

Lokasi dimana gempa berasal (pusat gempa)

Hypocenter ditentukan melalui pengamatan dari gerakan akibat akibat gempa pada titik-titik observasi pada permukaan bumi.

Alat untuk mencatat getaran gempa disebut seismograph, dan hasil getaran yang tergambar disebut seismogram. Dari hasil pencatatan tersebut dapat diketahui :

-     jarak pusat gempa ke stasiun pencatat

-     besarnya gempa menurut skala Richter.

Untuk menentukan lokasi sumber gempa, paling sedikit ada 3 stasiun pencatat gempa.

3.    Epicenter

Titik pada permukaan bumi yang berada tepat di atas hypocenter disebut epicenter.

4.    Seismogram

Hasil pencatatan alat seismograph berupa hubungan amplitude dan waktu.

5.    Intensitas

Adalah ukuran subyektif dari kekuatan gempa, menunjukkan derajat goyangan (degree of shaking) pada suatu tempat. Yang paling banyak diketahui adalah table intensitas yang dikemukakan oleh mercally yang disebut MMI (Modified Mercalli Intensity).

6.    Magnitudo

Adalah ukuran kwantitatif dari besarnya suatu gempa. Dihitung dari pengukuran amplitude (simpangan) pada alat seismograph.

7.    Analsis Beban Statik Ekivalen

Adalah suatu cara analisa statik struktur, dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban-beban static horizontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat gerakan tanah.

8.    Analisis Ragam Spektrum Respons

Adalah suatu cara analisa dinamik struktur, di dalam mana pada suatu model matematik dari struktur diberlakukan suatu spectrum respons gempa rencana, dan berdasarkan itu ditentukan respons struktur terhadap gempa rencana tersebut melalui superposisi dari respons masing-masing ragamnya.

9.    Analisis Respons Riwayat Waktu

Adalah suatu cara analisa dinamik struktur, didalam mana suatu model matematik dari struktur dikenakan riwayat waktu dari gempa-gempa hasil pencatatan atau dari gempa-gempa tiruan, terhadap mana riwayat waktu dari respons struktur ditentukan.

10.           Beban Hidup

Adalah beban yang dianggap atau diketahui akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dan kedalamnya termasuk beban-beban pada lantai, beban-beban pada atap-atap selain dari beban angin, beban-beban pada langkan dan beban-beban yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin dan peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung tersebut, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pemebebanan lantai atau atap.

11.           Beban Mati

Adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat permanent termasuk dinding-dinding, pemisah-pemisah, kolom-kolom, lantai-lantai, atap-atap, penyelesaian-penyelesaian dan mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung.

12.           Daktilitas

Adalah kemampuan suatu struktur gedung atau unsur struktur itu untuk mengalami simpangan-simpangan plastis secara berulang dan bolak balik diatas titik leleh pertama sambil mempertahankan sebagian besar dari kemampuan awalnya dalam memeikul beban.

SEBAB GEMPA BUMI

          Menurut para ahli ada 4 penyebab gempa bumi yaitu :

1.    Keruntuhan tanah di dalam gua.

2.    Tumbukan antara meteor dan permukaan bumi

3.    Peristiwa vulkanik

4.    Peristiwa tektonik

Berdasrkan kedalaman pusat gempa, gempa dibagi atas :

1.    Gempa dangkal h ≤ 70 km]

2.    Gempa sedang h antara 70 km s/d 300 km

3.    Gempa dalam h lebih dari 300 km

Semua gempa bumi yang pengaruhnya sangat berarti, diakibatkan oleh kegiatan TEKTONIS.

Lapisan kerak bumi merupakan lapisan yang penting di bidang teknik gempa (earthquake engineering) Karen pada lapisan kerak bumi ini sering terjadi retakan/patahan yang menyebabkan terjadinya gempa (sumber gempa berada pada lapisan kerak bumi)

Teori Plat Tektonik

          Teori plat tektonik menganggap bahwa lapisan kerak bumi (crust, disebut juga lithosphere) terdiri atas beberapa pelat-kaku/lempeng. Ada sekitar 12 plat tektonik yang besar (plat utama), yang bergeser seolah-olah satu kesatuan diatas lapisan bawah yang kurang kaku.

1. Plat Asia        2. Plat Pasifik             3. Plat Indo-Australia

4. Plat Antartik 5. Plat Afrika              6. Plat Amerika Utara

7. Plat A Sel.      8. Plat Filipina            9. Plat Karibia

10. Plat Naska   11. Eurasia                   12. Plat Arabia.

Gerakan Plat Tektonik

          Plat tektonik selalu bergerak satu sama lain, kecepatannya bervariasi, dan ada yang sampai 10 cm pertahun.

Jika arah plat itu dibalik dan dihitung ke belakang sampai beberapa juta tahun yang lalu, akan tampak suatu pulau yang disebut Pulau Pangaea.

·       pantai barat benua Afrika menempel dengan pantai timur Amerika selatan

·       bagian selatan India menempel dengan Afrika timur, dan pulau Jawa, Sumatra belum ada.

·       Bagian utara India sekarang selalu mendesak bagian selatan Cina di Pegunungan Himalaya.

Pada perbatasan antara plat-plat itu ada beberapa macam bentuk :

1.    Subdaction (penujaman)

2.    Extrusion (pemisahan)

3.    Collision (tumbukan)

4.    Trancursion (patahan)

Contoh :

·       Plat Australia mendesak plat Asia di selatan jawa serta Nusa Tenggara dan barat Sumatra dengan cara Subdaction, maka sedikit demi sedikit Sumatra terangkat, jadi pulau-pulau Jawa dan Nusa Tenggara dan Sumatra yang dulu tidak ada menjadi ada.

·       Pertemuan atara India dan Cina di Himalaya, kedua plat sama tinggi, maka terjadilah tumbukan hebat yang disebut Collusion, kemudian plat itu hancur dan menumpuk menjadi pegunungan yang tinggi di Dunia.

·       Di tengah lautan Pasifik tampak plat Pasifik bergerak ke barat laut, sedangkan plat Naska bergerak ke timur, sehingga pada perbatasannya saling menjauhi (extrusion) dan ditempat tersebut sekarang terdapat palung (dasar laut yang dalam).

Kepulauan Indonesia terletak antara lempeng Indian, Eurasian dan Pasific.

Lempeng Indian menyusup kebawah lempeng Eurasian didaerah selat sunda à “Subdaction”

Di Indonesia ada 3 busur pulau yaitu:

1.    Busur Indonesia

2.    Tapal batas Australia

3.    Busur Philipina

Pada PTGI (Peraturan Perencanaan Tahan Gempa di Indonesia untuk Gedung) th 1987 dapat kit abaca wilayah gempa di Indonesia dibagi atas 6 wilayah, dimana wilayah 6 tak akan terjadi gempa (resiko gempa paling rendah)

Wilayah 1 merupakan resiko gempa paling tinggi, meliputi sebagian Papua dan Maluku.

PELEPASAN ENERGI

TSUNAMI

          Tinggi gelombang tsunami sangat bervariasi, tergantung pada kontur daerah pantai, rumus disederhanakan sebagai berikut :

        , dengan :       V       = Kec. Gelombang

                                                g        = percepatan gravitasi bumi

                                                D      = kedalaman dasar laut

SUMBER GEMPA, EPICENTER, DAN JARAK

HYPOCENTER

AFTERSHOCKS

JALUR GEMPA

1.    Circum Pacific Earquake Belt atau Great Earquake Belt (Jalur Gempa Pasifik).

2.    Alpide Earquake Belt atau Trans Asiatic Earquake Belt (Jalur Gempa Asia)

3.    Mid Atlantic Earquake Belt (Jalur Gempa Atlantik Tengah)

UKURAN GEMPA

SKALA INTENSITAS “MODIFIED MERCALLI”

1.       Tidak terasa orang, hanya tercatat oleh alat pencatat yang peka

2.       Terasa oleh  orang yang sedang istirahat, terutama orang yang berada di lantai dua dan di atasnya.

3.       Benda-benda yang tergantung bergoyang, bergetar ringan.

4.       Getaran seperti truk lewat, jendela, pintu dan barang pecah belah bergemerincing.

5.       Terasa oleh orang di luar gedung. Orang tidur terbangun, benda-benda tidak stabil di atas meja terguling atau jatuh, pintu bergerak menutup membuka.

6.       Terasa oleh semua orang, banyak orang takut dan keluar rumah, bejalan kaki sulit, kaca jendela dan pintu pecah, meja kursi bergerak, plaster dan tembok mutu D retak-retak.

7.       Sulit berdiri, terasa oleh pengendara sepeda motor dan mobil, tembok mutu D retak dan rusak, plaster lepas, genteng di atap jatuh, tembok mutu C retak, rawa dan kolam bergelombang, longsor kecil pada lereng-lereng pasir dan kerikil.

8.       Pengemudi mobil terganggu, tembok mutu C rusak, tembok mutu B retak-ratak, tetapi mutu tembok mutu A masih baik. Menara air jatuh, gedung berportal bergerak bila tidak diangker dengan fondasinya. Tanah basah retak-retak, terutama pada lereng yang curam.

9.       Semua orang panic, tembok mutu C rusak berat, beberapa runtuh, tembok mutu B rusak, portal gedung bila tidak diangker lepas dengan pondasinya, tanah bash retak-retak, pipa-pipa dalam tanah patah.

10.   Sebagian besar konstruksi portal dan temboknya rusak besersa pondasinya, beberapa bangunan kayu dan jembatan rusak, banyak terjadi tanah longsor, air disungai dan kolam muncrat ketepinya, tanggul dan bendungan rusak berat, diadaerah yang datar pasir dan Lumpur bergerak-gerak, rel kereta api bengkok sedikit.

11.   Rel kereta api rusak berat, pipa dalam tanah rusak berat

12.   terjadi kerusakan total, batu-batu besar berpindah tempat, benda-benda terlempar ke udara.

13.   Kiamat

Contoh :

Diketahui :

Gempa yang melanda Lampung tanggal 16 Pebruari 1994

Besar gempa                      : 6,5 Richter

Kedalaman sumber gempa  : 58 km dari muka tanah

Jarak episenter dari Liwa     : 222 km

Ditnyakan :

1.   Percepatan maksimum permukaan tanah di Liwa

2.   Besar kerusakan menururut skala Modified Mercalli

Penyelesaiana :

1.   Jarak hiposenter :

H = D'2+H'2   =222'2+58'2= 229 km

Percepatan tanah dihitung dengan rumus Donovan :

a      = 1080. e^{0,5 R} . (H + 25)^-1,32

        = 1080 . e^0,5.6,5 . (229 + 25)^-1,32

        = 18,64 cm/dt²

Percepatan tanah dihitung dengan rumus Matuschka :

a      = 119. e^{0,81 R} . (H + 25)^-1,15

        = 119 . e^0,81.6,5 . (229 + 25)^-1,15

        = 39,47 cm/dt²

2.   Besar kerusakan menurut skala Modified Mercalli.

Dihitung berdasarkan hasil rumus Donovan :

Log a        = 1/3 . I – ½

Log 18,64  = 1/3 . I – ½ ………..> I = 5,31 MM

Atau

Log a        = ¼ . I + ¼

Log 18,64  = ¼ . I + ¼  ………..> I = 4,08 MM

Jadi jika digunakan rumus Donovan maka diperoleh kerusakan gempa di Liwa sebesar antara 4 – 5 MM.

Dihitung berdasarkan hasil rumus Matuchka :

Log a        = 1/3 . I – ½

Log 39,47  = 1/3 . I – ½ ………..> I = 6,29 MM

Atau

Log a        = ¼ . I + ¼

Log 39,47  = ¼ . I + ¼  ………..> I = 5,38 MM

Jadi jika digunakan rumus Donovan maka diperoleh kerusakan gempa di Liwa sebesar antara 5 – 6 MM.