2.1 pusat gempa - simak prosimak-unwiku.ac.id/files/bab 2-fix.pdf2.1 pusat gempa titik dalam perut...

2.1 Pusat Gempa

Titik dalam perut bumi yang merupakan sumber gempa dinamakanhiposenter atau fokus.

Titik yang merupakan proyeksi tegak lurus hiposenter ke permukaanbumi ini dinamakan episenter.

Atau episenter adalah titik di permukaan bumi yang terlataklangsung di atas hiposenter atau fokus.

Bila kedalaman fokus dari permukaan bumi adalah 0-70 km,maka gempa yang terjadi dinamakan gempa dangkal (shallowearthquake).

Sedangkan bila kedalamannya fokus 70-700 km, gempa yangterjadi dinamakan gempa dalam (deep earthquake).

Rekayasa Gempa - Iwan Rustendi - FT UNWKU Purwokerto

Gambar 18. Letak hiposenter dan episenter


2.2 Gelombang Gempa

Gelombang gempa (seismic wave) merupakan gelombangelastik yang menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melaluipermukaan bumi akibat adanya lapisan batuan yang patahsecara tiba -tiba atau adanya ledakan.

Gelombang gempa bumi terdiri dari dua tipe yaitugelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan(surface wave).

Gelombang badan yaitu gelombang yang merambat daripusat gempa (hiposenter) ke permukaan bumi.

Gelombang permukaan yaitu gelombang yang merambatdari episenter ke sepanjang permukaan bumi.


Gambar 19. Gelombang gempa


Gelombang badan ada dua macam yaitu gelombang primer atau gelombang P(primary wave) dan gelombang sekunder atau gelombang S (secondary wave).

Gelombang P atau gelombang mampatan (compression wave) adalahgelombang longitudinal yang arah gerakannya sejajar dengan arahperambatan gelombang (persis yang terjadi pada pegas).

Gelombang ini melibatkaan pemampatan dan pengembangan lapisanbatuan ke segala arah menjauhi pusat gempa.

Gelombang ini merupakan gelombang gempa tercepat yang merambatdi sela-sela bebatuan, yaitu dengan kecepatan 6-7 km/detik.

Gelombang S atau gelombang rincih (shear wave) adalah gelombangtransversal yang arah gerakannya tegak lurus dengan arah perambatangelombang (persis yang terjadi pada tali yang dikibas-kibas).

Gelombang ini merambat di sela-sela bebatuan dengan kecepatansekitar 3,5 km/detik dan merupakan gelombang yang kedua kaliditerima oleh seismograf setelah gelombang primer.


Gelombang permukaan ada dua macam yaitugelombang Rayleigh dan gelombang Love.

Kedua nama gelombang ini diambil dari namafisikawan Inggris, Lord Rayleigh dan namageofisikawan Inggris, Augustus Edward Hough Love.

Gelombang Rayleigh menimbulkan efek gerakantanah yang sirkular, sehingga mengakibatkantanah bergerak naik turun seperti ombak di laut.

Sedangkan gelombang Love dapat menimbulkanefek gerakan tanah yang horizontal dan tidakmenghasilkan perpindahan vertikal.


a. Gelombang P dan S b. Gelombang Rayleigh dan Love

Gambar 20. Gelombang gempa


Gambar 20. Lord Rayleigh Gambar 21. Augustus Edward Hough Love

2.3 Istilah-istilah dalam Gempa Bumi

Beberapa istilah yang umum dipakai dalam gempa bumi selain episenter dan hiposenteradalah sebagai berikut :

Seismologi : ilmu yang mempelajari gempa bumiSeismologist : orang atau ilmuwan yang mempelajari tentang gempa

Seismograf : alat pencatat gempaSeismometer : nama lain dari seismograf (alat pencatat gempa)Seismogram : hasil gambaran seimograf yang berupa garis-garis patah

Homoseista : garis khayal pada permukaan bumi yang mencatat gelombanggempa primer pada waktu yang sama

Pleistoseista : garis khayal yang membatasi sekitar episentrum yang mengalamikerusakan terhebat akibat gempa

Isoseista : garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yangmempunyai kerusakan fisik yang sama

Mikroseista : gempa yang terjadi sangat halus/lemah dan dapat diketahui hanyadengan menggunakan alat gempa

Makroseista : gempa yang terjadi sangat besar kekuatannya, sehingga tanpamenggunakan alat mengetahui jika terjadi gempa

Skala Richter (SR) : skala atau ukuran untuk menggambarkan besarnya (magnitude)gempa

Skala Mercalli : skala atau ukuran untuk menggambarkan intensitas gempa ataupengaruhnya terhadap tanah, gedung dan manusia.

Gambar 21. Alat pencatat gempa

Gambar 22. Seismogram

2.4 Klasifikasi Gempa

Gempa bumi dapat digolongkan meniadi beberapa kategoriberdasarkan proses terjadinya, bentuk episentrumnya, kedalamanhiposentrumnya, jaraknya, dan lokasinya.

2.4.1 Menurut proses terjadinya

Menurut proses terjadinya, gempa bumi dapat diklasifikasikanmenjadi lima, yaitu :a. Gempa tektonik

Yaitu yaitu gempa yang disebabkan oleh pergeseran lapisanbatuan pada daerah patahan.

b. Gempa vulkanikYaitu gempa yang diakibatkan oleh aktivitas gunung berapi.Oleh karena itu gempa ini hanya dapat dirasakan di sekitargunung berapi saat akan meletus, saat meletus, dan setelahterjadi letusan.


c. Gempa runtuhan (gempa guguran, gempa longsoran, gempaterban)

Yaitu getaran yang dirasakan di permukaan bumi akibat adanyatanah longsor, atap gua runtuh, atau tanah runtuh di lubangpertambangan.

Gempa ini mempunyai dampak yang tidak begitu membahayakan,karena gempa ini hanya dirasakan di sekitar lokasi runtuhan ataubersifat lokal.

Namun dampak yang berbahaya justru akibat dari timbunan batuanatau tanah longsor itu sendiri.


Gambar 21. Tragedi tanah longsor di Dusun Jemblung Banjarnegara 12 Desember 2014

d. Gempa jatuhan (gempa tumbukan)Yaitu gempa yang terjadi akibat adanya benda langit yang jatuh ke bumi,misainya meteor.

Meteor yang jatuh ini akan menimbulkan getaran bumi jika massa meteorcukup besar, namun gempa seperti ini jarang sekali terjadi.

Gambar 22. Meteor Crater, kawah yang terbentuk akibat jatuhnya meteorit. Letaknyasekitar 43 mil (69 km) sebelah timur Flagstaff, dekat Winslow di gurunutara Arizona Amerika Serikat

e. Gempa buatanYaitu gempa yang terjadi sebagai akibat dari aktivitas manusia dimuka bumi seperti kegiatan pertambangan (gas, minyak, mineral),pembangunan bendungan besar dan lain-lain.

Suatu percobaan peledakan nuklir atau dinamit dapat pulamenimbulkan getaran bumi yang dapat tercatat oleh seismograf(alat pencatat gempa), namun tergantung dengan kekuatanledakannya.

Gempa bumi buatan pernah terjadi di Cina propinsi Sichuan padatahun 2008 yang berkekuatan 7,9 skala Richter dan membunuhhampir 80.000 jiwa, sebagai akibat dari pembangunan BendunganZipingpu.

Bendungan tersebut menampung air sebanyak 12,9 miliar meter kubik dengan berat hampir 320 juta ton, sehingga menurut para ahli (peneliti) beban air tersebut menekan lempeng tektonik dan mampu mematahkannya sehingga terjadilah gempa besar dengan episentrum sekitar 4,8 km dari bendungan.

Gambar 23. Ledakan yang bisa menimbulkan gempa

Gambar 24. Keberadaan Bendungan Zipingpu

yang menimbulkan gempa bumi (2008)

Peristiwa gempa juga pernah terjadi pada tahun 2006 di Basel, Switzerlanddengan kekuatan 3,4 skala Richter, sebagai akibat dari pembuatanpembangkit tenaga geotermal (panas bumi).

Dalam pembangunan pembangkit tenaga geotermal (panas bumi),kegiatan pengeboran perut bumi untuk menemukan uap panasmerupakan keharusan. Pada area yang tidak terdapat banyak air,kegiatan pengeboran biasanya diikuti dengan menyuntikkan airbertekanan tinggi, yang akhirnya menyebabkan retakan-retakan kecil.Retakan itulah kemudian membuat permukaan menjadi tidak stabilhingga memudahkan terjadinya gempa.

Peristiwa gempa lain yang pernah terjadi yaitu di Newcastle, New SouthWales Australia yang berkekuatan 5,6 skala Richter pada 28 Desember1989, sebagai akibat dari aktivitas pertambangan batu bara.

Kejadian itu disebabkan karena pengambilan jutaan ton batu baradan air (untuk mengekstarnya) dari area tersebut menyebabkantekanan yang sangat besar sehingga memicu gempa.

2.4.2 Menurut bentuk episentrumMenurut bentuk episentrumnya, gempa dapat dikelompokkan menjadidua jenis, yaitu :a. Gempa sentral

Yaitu gempa yang episentrumnya berbentuk titik.b. Gempa linear

Yaitu gempa yang episentrumnya berbentuk garis.

2.4.3 Menurut kedalaman hiposentrumMenurut kedalaman hiposentrumnya, gempa dapat dikelompokkanmenjadi tiga jenis, yaitu :a. Gempa bumi dalam

Yaitu gempa dengan kedalaman hiposentrum lebih dari 300 km dibawah permukaan bumi.

b. Gempa bumi menengahYaitu gempa dengan kedalaman hiposentrum berada antara 60-300 kmdi bawah permukaan bumi.

c. Gempa bumi dangkalYaitu gempa dengan kedalaman hiposentrum kurang dari 60 km dibawah permukaan bumi.

2.4.4 Menurut jarak episentrumMenurut jarak episentrumnya, gempa dapat dibagi menjadi tigakelompok yaitu :a. Gempa sangat jauh

Yaitu gempa yang jarak episentrumnya lebih dari 10.000 km.b. Gempa jauh

Yaitu gempa yang jarak episentrumnya sekitar 10.000 km.c. Gempa lokal

Yaitu gempa yang jarak episentrumnya kuran g dari 10.000 km.

2.4.5 Menurut lokasi episentrumMenurut lokasi episentrumnya, gempa dapat dikelompokkan menjadidua yaitu :a. Gempa daratan

Yaitu gempa yang lokasi episentrumnya berada di daratan.b. Gempa lautan

Yaitu gempa yang lokasi episentrumnya berada di dasar laut, dangempa jenis ini yang dapat berpotensi menimbulkan tsunami.

2.5 Cara Menenfukan Letak Epicenter

Ada beberapa metode dalam menentukan letak episenter, salah satunyayaitu metode episentral.

Episentral adalah jarak episenter atau pusat gempa ke stasiunpencatat gempa.

Untuk menentukan letak episenter dengan menggunakan metodeepisentral diperlukan minimal tiga stasiuan pencatat gempa, dandalam perhitungannya digunakan rumus Hukum Laska.

Rumus Hukum Laska,

= {(S – P) – 1’ } x 1000 km

dengan, = jarak episentrum dengan stasiun pencatat gempaS = gelombang sekunder gempaP = gelombang primer gempa1’ = 1 menit

Contoh kasus :

Diketahui pada suatu daerah terjadi gempa, dan berdasarkan tiga buahstasiun pencatat gempa (stasiun A, B, dan C) tercatat getaran gempasebagai berikut :

Stasiun A :Gelombang primer (P) pertama tercatat pukul 2.28’.25’’Gelombang sekunder (S) pertama tercatat pukul 2.30’.40’’

Stasiun B :Gelombang primer (P) pertama tercatat pukul 2.30’.15’’Gelombang sekunder (S) pertama tercatat pukul 2.33’.45’’

Stasiun C :Gelombang primer (P) pertama tercatat pukul 2.32’.15’’Gelombang sekunder (S) pertama tercatat pukul 2.36’.15’’

Dimana letak episenternya apabila ditentukan dengan metode episentral?

Soal :

Dalam satu kejadian gempa, tercatat waktu getaran gelombang primerdan sekunder dari tiga stasiun pengamat A, B dan C sebagai berikut ini.

Stasiun A : gelombang P pertama pukul 19:17.15 WIB dangelombang S pertama pukul 19:19.30 WIB

Stasiun B : gelombang P pertama pukul 19:25.12 WIB dangelombang S pertama pukul 19:28.42 WIB

Stasiun C : gelombang P pertama pukul 19:40.15 WIB dangelombang S pertama pukul 19:43.15 WIB

Hitung letak episenternya apabila ditentukan dengan metodeepisentral?

2.6 Skala Kekuatan Gempa

Besarnya kekuatan gempa bumi biasanya diukur dengan menggunakan 3 skala, yaitu:

1. Berdasarkan energi yang dilepaskan dari pusat gempa

2. Berdasarkan tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh gempa (efek yang terekam di lapangan)

3. Berdasarkan percepatan batuan dasar maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA)

2.6.1 Berdasarkan energi yang dilepaskan di pusat gempa

Kekuatan gempa berdasarkan energi yang dilepaskan dari pusat gempa (hiposenter) disebutmagnitudo (magnitude) dan merupakan skala kuantitatif.

Ada beberapa jenis magnitudo gempa, tapi magnitudo yang paling populer adalahmagnitudo skala Richter (SR).

Skala Richter (SR) pertama kali dikembangkan pada tahun 1935 oleh seorang seismologist asalInstitut Teknologi California Amerika Serikat bernama Charles F. Richter yang dibantu koleganya BenoGuttenberg dalam rangka mengukur kekuatan gempa di California.

Skala Richter atau SR didefinisikan sebagai logaritma (basis 10) dari amplitudo maksimum, yangdiukur dalam satuan mikrometer (m), dari rekaman gempa oleh instrumen pengukur gempa(seismograf atau seismometer) Wood-Anderson, pada jarak 100 km dari pusat gempanya.

Sebagai contoh, misalnya kita mempunyai rekaman gempa bumi (seismogram) dariseismograf yang terpasang sejauh 100 km dari pusat gempanya. Jika amplitudomaksimumnya sebesar 1 mm, maka kekuatan gempa tersebut adalah log 103 m atau samadengan 3,0 skala Richter. (Catatan : 1 mm = 103 m).

Skala Richter merupakan skala logaritmik, bukan skala aritmatik. Jadimisalnya ada dua buah gempa, yang satu gempa X berkekuatan 4 skalaRichter, dan yang satu lagi gempa Y berkekuatan 2 skala Richter, makagempa yang berkekuatan 4 skala Richter (gempa X) kekuatannya bukan 2kali dari gempa yang berkekuatan 2 skala Richter (gempa Y) tapi,

Gempa X berkekuatan 4 skala Richter, dan gempa Y berkekuatan 2skala Richter, maka:log X= 4, maka X= 104= 10000log Y= 2 maka Y= 102= 100Sehingga kekuatan gempa X adalah 10000/100 = 100 kali kekuatangempa Y.

Skala Richter pada mulanya hanya dibuat untuk gempa-gempa yangterjadi di daerah California Selatan saja, amun dalam perkembangannyaskala ini banyak diadopsi untuk gempa-gempa yang terjadi di tempatlainnya.

Skala Richter hanya cocok dipakai untuk gempa-gempa yang dekat,dengan magnitudo gempa di bawah 6,0, di atas magnitudo itu perhitunganmenjadi tidak representatif lagi.

Kategori gempa, efek gempa dan rata-rata kejadian per tahun berdasarkankekuatan pada skala Richter dirangkum dalam Tabel 1 di bawah.

Tabel 1. Kategori, efek dan rata-rata kejadian gempa berdasarkan kekuatan pada Skala Richter

(Sumber: dokumen US Geological Survey)

Kategori Skala Richter

Dampak yang dirasakan atau ditimbulkan Rata-rata kejadian per tahun

Mikro < 2,0 Nyaris tak terasakan. 700.000

Very minor (sangat lemah)

2,0 – 2,9 Pada umumnya tidak terasa, tapi tercatat. 300.000

Minor (lemah) 3,0 – 3,9 Terasa, tapi jarang menimbulkan kerusakan. 49.000

Light (ringan) 4,0 – 4,9Membuat goyang barang-barang di dalam ruangan,menimbulkan bunyi derak.

6.200

Moderate(sedang)

5,0 – 5,9Dapat menyebabkan kerusakan bangunan pada area yangkecil. Kerusakan sedikit terjadi pada bangunan yangdirancang tahan gempa.

800

Strong (kuat) 6,0 – 6,9 Dapat menimbulkan kerusakan pada radius sekitar 160 km. 120

Major (besar) 7,0 – 7,9Dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada daerahyang lebih luas.

18

Great (hebat) 8,0Dapat menyebabkan kerusakan serius di area lebih daribeberapa ratus km.

1

Dampak yang dirasakan atau tingkat kerusakan yang lebih spesifik akibat gempa bumisesuai kekuatan gempa pada skala Richter bisa dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Dampak yang dirasakan atau tingkat kerusakan sesuai kekuatan gempa padaskala Richter

Skala Richter Dampak yang dirasakan atau tingkat kerusakan

SR 1 Tidak terasa

SR 2 Terasa oleh orang dalam keadaan istirahat, terutama jika berada di tingkat atas atau tempattinggi.

SR 3 Terasa di dalam rumah, tetapi banyak yang tidak menyangka kalau ada gempa bumi. Getaranterasa seperti ada truk kecil lewat.

SR 4 Terasa di dalam rumah seperti ada truk berat lewat atau terasa seperti ada barang berat menabrakdinding rumah. Barang-barang yang tergantung bergoyang-goyang dan barang-barang yangberdiri bergerak. Pintu-pintu berderak dan gelas-gelas gemerincing. Dinding-dinding rumah danrangka rumah berbunyi.

SR 5 Dapat dirasakan di luar rumah. Orang tidur terbangun. Cairan tampak bergoyang-goyang dandapat tumpah sedikit. Barang perhiasan rumah yang kecil bergerak atau jatuh. Pintu-pintuterbuka-tertutup. Pigura-pigura dan dinding bergerak. Jarum jam (jam bandul) ukuran besar akanmati atau tidak cocok lagi.

SR 6 terasa oleh semua orang. Banyak yang lari keluar karena terkejut dan takut. Pejalan kakiterganggu. Kaca jendela, barang pecah-belah akan pecah. Barang-barang kecil dan buku-bukujatuh dari tempatnya. Gambar-gambar jatuh dari dinding. Mebel-mebel bergerak dan berputar.Plesteran dinding yang lemah akan pecah atau retak.

Tabel 2. Dampak yang dirasakan atau tingkat kerusakan sesuai kekuatan gempa pada skala Richter

Skala Richter Dampak yang dirasakan atau tingkat kerusakan

SR 7 Dapat dirasakan oleh supir yang sedang mengendarai kendaraan. Orang-orang yang berjalan kakisusah untuk berjalan dengan baik. Cerobong asap atau menara yang lemah akan runtuh. Terjadipergeseran dan lekukan pada tumpukan pasir dan kerikil. Air jadi keruh dan saluran air rusak.

SR 8 Pengemudi mobil terganggu. Bangunan-bangunan yang kuat menderita kerusakan dan adabagian-bagian yang runtuh. Terjadi kerusakan pada dinding yang dibuat tahan terhadap getaran-getaran horisontal. Beberapa bagian dari dinding runtuh. cerobong asap, menara, dan tangki airberputar atau jatuh. Cabang-cabang pohon patah dan tanah basah juga lereng-lereng yang curamterbelah.

SR 9 Terjadi kepanikan umum. Bangunan-bangunan yang tidak kuat hancur dan mengalami kerusakanberat. Terjadi kerusakan pada pondasi dan rangka-rangka rumah. Pipa-pipa di dalam tanah putusdan lumpur serta pasir keluar dari tanah.

SR 10 Pada umumnya semua tembok dan rangka rumah rusak, bangunan kayu dan jembatan-jembatanyang kuat rusak. Tanggul dan bendungan serta tambak jebol, terjadi tanah longsor yang besar. Airkolam, danau dan sungai meluap. Jalan-jalan dan rel kereta api bengkok.

SR 11 Pipa-pipa di dalam tanah rusak total. Rel kereta api bengkok.

SR 12 Seluruh bangunan mengalami kehancuran. Batu-batu, barang-barang besar berpindah. Barang-barang terlempar ke udara.

Sampai radius berapa efek yang bisa dirasakan berdasarkan kekuatan gempapada skala Richter dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Radius pengaruh gempa berdasarkan kekuatan pada skala Richter

Skala Richter Radius pengaruh gempa (km)

SR 1 25

SR 2 50

SR 3 100

SR 4 200

SR 5 400

SR 6 700

Soal :

Gempa di perairan Sumatra 2004 yang mengakibatkan tsunamibesar di berbagai negara Asia yang berkekuatan 9,2 pada skalaRichter, dan gempa bumi San Francisco di Amerika Serikat tahun1989 berkekuatan 7,1 pada skala Richter. Hitung berapa kalikekuatan gempa bumi Sumatra dari gempa bumi San Francisco.

Penyelesaian :Misalkan gempa di Sumatra kita misalkan X, dan gempa di SanFrancisco kita misalkan Y maka,log X = 9,2, maka X = 109,2 = 1,58 x 109

log Y = 7,1 maka Y = 107,1 = 1,26 x 107

Sehingga kekuatan gempa Sumatra adalah (1,58 x 109) : (1,26 x107) = 125,9 126 kali kekuatan gempa San Francisco.

Gambar 25. Charles F. Richter

2.6.2 Berdasarkan tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh gempa

Kekuatan gempa berdasarkan tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh gempa (efek yangterekam di lapangan) disebut intensitas dan merupakan skala kualitatif.

Intensitas gempa yang paling populer adalah yang diperkenalkan oleh seorangVulkanolog Italia bernama Giuseppe Mercalli (1850-1914) pada tahun 1902 yangselanjutnya dikenal dengan nama skala Mercalli.

Dasar penentuan skala Mercalli adalah pengamatan (observasi) langsung terhadap tingkatkerusakan dampak gempa kemudian membandingkannya serta menggali informasi dari orang-orang yang selamat dari gempa tersebut.

Karena sifatnya yang kualitatif, skala intensitas sangat subjektif dan sangat tergantung padakondisi lokasi di mana gempa terjadi, sehingga skala Mercalli dianggap banyak kekurangannya.

Gempa dengan magnitudo yang sama, namun terjadi di dua tempat yang berbedamungkin akan memberikan nilai intensitas yang berbeda.

Pada tahun 1931 seorang ilmuwan dari Amerika yang bernama Harry Wood dan FrankNeumann menyempurnakan skala Mercalli menjadi skala Modified Mercalli Intensity (MMI).

Gambar 26. Giuseppe Mercalli (1850-1914)

Skala intensitas Mercalli membagi intensitas gempa menajdi skala I sampai XIIseperti tampak pada Tabel 4.

Tabel 4. Deskripsi skala MMI

Skala Keterangan

Skala I Jarang sekali sampai dirasakan orang. Gempa sangat ringan (very minor) initergolong jarang terjadi.

Skala II Hanya dirasakan di dalam rumah oleh orang dalam keadaan tenang atau sedangberistirahat. Barang-barang yang tergantung kemungkinan akan terayun sedikit.

Skala III Dirasakan di dalam rumah oleh beberapa orang, namun terkadang tidak dikenalisebagai suatu gempa. Getaran yang dirasakan seperti kalau ada truk ringan yanglewat. Barang yang tergantung mungkin akan terayun.

Skala IV Di dalam rumah akan dirasakan lebih banyak orang, sedangkan di luar hanyaterasa oleh sedikit orang saja. Barang yang tergantung akan terayun. Getarannyasetara dengan truk besar yang lewat. Mobil yang diparkir bergoyang, jendela ataupintu bergetar. Dinding kayu bisa retak.

Skala V Orang yang sedang tidur bisa terbangun. Benda-benda kecil tergeser atau terbalikdan beberapa barang pecah belah akan pecah. Pendulum jam akan terhenti ataukecepatan ayunnya menjadi berubah. Pepohonan atau tiang-tiang yang tinggiterkadang terlihat terayun.


Skala Keterangan

Skala VI Dirasakan oleh semua orang, namun kerusakannya ringan. Banyak orangketakutan dan lari ke luar rumah. Orang berjalan terhuyung-huyung, barang-berang pecah, kaca termasuk pada jendela pecah. Perabotan rumah tergeser atauterbalik, dan plasteran dinding yang kurang kuat akan retak.

Skala VII Orang akan kesulitan berdiri. Kerusakan pada bangunan yang dirancang dandibangun dengan baik tidaklah berarti. Namun pada bangunan yang jelekrancangan maupun konstruksinya, kerusakannya cukup besar. Plesteran dindingdan genteng dapat epas, juga bata yang tidak tersemen.

Skala VIII Orang-orang ketakutan. Kerusakan masih terbilang kecil untuk bangunan denganrancangan dan konstruksi khusus, sedangkan pada bangunan biasa, cukup besar.Cerobong asap, monumen, menara dan sebagainya dapat patah atau ambruk.Cabang-cabang pohon pun dapat patah.

Skala IX Timbul kepanikan umum. Bangunan yang dirancang dan dibangun secara khususpun dapat rusak cukup berat, sementara bangunan lainnya akan rusak lebih parah,bahkan dapat ambruk. Pondasi-pondasi bangunan akan rusak, dan bangunan diatasnya yang tidak mempunyai sistem sambungan yang cukup akan terlepas.

Skala X Kebanyakan bangunan tembok dan berstruktur kayu akan hancur. Kerusakanserius akan terjadi pada bendungan, tanggul, dan tepian-tepian lainnya. Tanahlongsor terjadi cukup besar, dan air akan menghantam tepian sungai, danaumaupun kanal-kanal. Rel kereta api sedikit melengkung.


Skala MMI mempunyai nilai besar pada daerah pusat gempa danmengecil pada jarak semakin jauh dari pusat gempa seperti terlihat padaGambar 27.

Skala Keterangan

Skala XI Hanya sedikit struktur bangunan tembok yang tetap berdiri, lainnya runtuh.Jembatan juga mengalami ambruk, dan tanah longsor terjadi di mana-mana. Pipa-pipa di bawah tanah benar-benar hancur dan tidak akan berfungsi lagi. Rel keretaapi umumnya akan bengkok.

Skala XII Kehancuran praktis menyeluruh dan total. Gelombang-gelombang gempa terlihatmuncul di permukaan tanah. Batu-batu besar beralih tempat, sementara benda-benda lain terlempar ke atas. Garis dan tingkat pandangan pun menjadi kacau,sampai terdistorsi akibat hebatnya goncangan.

Gambar 27. Ilustrasi skala MMI (Modified Mercalli lntensity)

Perbandingan skala Richter dan skala MMI dirangkum pada Tabel 4 danGambar 28.

Tabel 4. Perbandingan skala Richter dan MMI

Skala Richter Skala MMI Keterangan

2 SR I - II Biasanya dideteksi hanya dengan instrumen

3 SR III Terasa dalam ruangan

4 SR IV – V Dirasakan oleh kebanyakan orang; sedikit kerusakan

5 SR VI - VII Dirasakan oleh semua orang; orang ketakutan dan lari ke luar rumah; keruasakankecil sampai sedang

6 SR VII - VIII Semua orang berlari ke luar ruangan; kerusakan sedang sampai besar

7 SR IX - X Kerusakan besar

8 SR X - XI Kerusakan total dan besar

Gambar 28. Perbandingan skala Richter dan skala MMI

Selain skala MMI ada beberapa skala intensitasgempa yang lain, seperti:

1. Japan Meteorological Agency (JMA), ditemukantahun 1951, dan hingga kini masih digunakanuntuk mengukur kekuatan gempa di Jepang.

2. Medvedev, Sponheuer, Karnik (MSK), ditemukantahun 1960-an.

3. European Microseismic Scale (EMS), ditemukantahun 1990-an.

Struktur Baja I - Iwan Rustendi -FT UNWKU Purwokert

2.6.3 Berdasarkan percepatan batuan dasar maksimum atau PeakGround Acceleration (PGA)

Peak Ground Acceleration (PGA) menggambarkan bagaimana permukaan bumibergetar (accelerated) di suatu daerah tertentu.

Atau secara umum Peak Ground Acceleration (PGA) ini dapat diartikansebagai akselerasi tanah maksimum yang terjadi pada saat gempa.

Satuan Peak Ground Acceleration (PGA) dinyatakan dalam g (percepatangravitasi bumi) atau dalam Gal.

1 g = 9,81 m/s2 sedangkan 1 Gal = 0,01 m/s² sehingga 1 g = 981 Gal.

Skala PGA mempunyai nilai besar pada daerah pusat gempa, dan mengecilpada jarak semakin jauh dari pusat gempa serta menggambarkan tingkatkerusakan struktur yang diakibatkan gempa (Gambar 29).

Gambar 29. Bahaya gempa untuk Ontario timur dan Quebec selatan dinyatakan sebagaipercepatan tanah maksimum untuk probabilitas tahunan 0,0021 (1 di 475 tahun)Sumber : https://petequinnramblings.wordpress.com

https://petequinnramblings.wordpress.com/







Nilai PGA dapat dihitung dengan mempergunakan fungsi atenuasi,yaitu suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitasgerakan tanah setempat, magnitudo gempa, serta jarak dari suatu titikdalam daerah sumber gempa.

Beberapa formula atenuasi untuk menghitung nilai PGA diantaranya :

1) Formula Murphy – O’Brein :

PGA = 10(0,14 I + 0,24 M) – 0,68 (log d + 0,7)

dengan,

PGA = Peak Ground Acceleration

I = Intensitas standar MMI

M = Magnitude gempa bumi

d = jarak antara lokasi dengan sumber gempa bumi

2) Formula Guttenberg dan Richterlog a = (I/3) – 0,5dengan,a = percepatan tanah (gal)I = intensitas gempa (MMI)

3) Formula Donovan (1973)PGA = 1080 . e(0.5R) . (H+25)-1.32

dengan,PGA = Peak Ground Acceleration (gal)R = magnetudo gempa (Richter)H = jarak hypocenter (km)e = 2,718281828.....

4) Formula Matuschka (1980)PGA = 119 . e(0.81R) . (H+25)-1.15

dengan,PGA = Peak Ground Acceleration (gal)R = magnetudo gempa (Richter)H = jarak hypocenter (km)e = 2,718281828.....

Perbandingan skala PGA dan skala MMI, bagaimana dampak yangdirasakan dan potensi kerusakan dirangkum pada Tabel 5.

Tabel 5. Perbandingan skala PGA dan MMI

Skala MMI Percepatan (g) Kecepatan (cm/s)

Dampak yang dirasakan

Potensi kerusakan

I < 0.0017 < 0.1 Tidak terasa Tidak ada

II-III 0.0017 - 0.014 0.1 - 1.1 Lemah Tidak ada

IV 0.014 - 0.039 1.1 - 3.4 Ringan Tidak ada

V 0.039 - 0.092 3.4 - 8.1 Sedang Sangat ringan

VI 0.092 - 0.18 8.1 - 16 Kuat Ringan

VII 0.18 - 0.34 16 - 31 Sangat kuat Sedang

VIII 0.34 - 0.65 31 - 60 Parah Sedang ke berat

IX 0.65 - 1.24 60 - 116 Hebat Berat

X+ > 1.24 > 116Ekstrim/hebat

sekaliSangat berat

Dari hasil pengolahan data dengan persamaan atenuasi dapatdiperoleh data percepatan gempa yang dapat dipetakan ke dalampeta percepatan gempa maksimum.

Peta percepatan gempa berisikan seluruh kejadian gempa yangtelah diolah dan diperoleh percepatan maksimum gempanya.

Peta percepatan gempa maksimum Indonesia yang pertamatertuang dalam PPTIUG (Peraturan Perencanaan Tahan GempaIndonesia untuk Gedung) – 1983.

Kemudian diperbaharui pada tahun 2002 dengan keluarnya SNI03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan KetahananGempa untuk Bangunan Gedung yang mengacu pada UBC(Uniform Building Code) 1997.

Kemudian pada tahun 2010 tim Revisi Gempa Indonesiamengusulkan pembaharuan lagi sehingga keluar SNI 1726 :2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa UntukStruktur Bangunan Gedung dan Non Gedung.

Gambar 30. Peta percepatan gempa maksimum Indonesia dalam PPTI-UG 1983.

Gambar 31. Peta percepatan gempa maksimum di batuan dasar Indonesia dalamSNI 03-1726-2002

2.6.3 Skala kekuatan moment

Skala kekuatan moment diperkenalkan pada tahun 1979 oleh Tom Hanks danHiroo Kanamori sebagai pengganti skala Richter dan digunakan olehseismologis untuk membandingkan energi yang dilepas oleh sebuah gempabumi.

Kekuatan moment adalah sebuah angka tanpa dimensi yangdidenifinisikan sebagai berikut,

di mana,

M0 = moment seismik (menggunakan satuan newton meter, Nmsebagai moment)

Sebuah peningkatan satu tahap dalam skala logaritmik ini berarti sebuahpeningkatan 101,5 = 31,6 kali dari jumlah energi yang dilepas, dan sebuahpeningkatan 2 tahap berarti sebuah peningkatan 103 = 1000 kali kekuatanawal.

2.7 Alat Pencatat Gempa

Untuk mengetahui kekuatan gempa bumi digunakan alat yang disebutseismometer.

Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu seismos berartigempa bumi dan metero yang berarti mengukur.

Seismometer yang dirangkai dengan alat yang mencatatparameter gempa disebut seismograf, dan hasil rekamannyadisebut seismogram.

Seismogram salah satunya untuk menentukan magnitudogempa, selain itu dari beberapa seismogram yang direkamditempat lain, dapat digunakan untuk menentukan pusat gempaatau posisi dimana gempa tersebut terjadi.

Gambar 32. Seismograf dan seismogram

2.7.1 Sejarah Seismometer

Pada pertengahan abad ke-18, gempa bumi diukur dengan alat(instrumen) yang bernama seismokop, sehingga seismokop merupakanperalatan perekam gempa yang paling primitif.

Seismokop terdiri dari sebuah kotak sederhana berisi air atau airraksa, di mana ketika terjadi gempa cairan tersebut akanbergerak naik-turun akibat getaran gempa yang terjadi.

Terobosan besar terhadap alat pengukur gempa bumi terjadi padatahun 1920, ketika dua ilmuwan Amerika mengembangkan alat yangdisebut Wood-Anderson seismograf.

Alat ini lebih sensitif dibandingkan seismograf yang ada padamasa itu, sehingga langsung banyak digunakan di seluruh duniadan menjadi cikal bakal seismograf yang ada pada saat ini.

2.7.2 Bagian-bagian pokok seismograph

Seismograph adalah alat yang dapat mencatat gerakan tanah secaraterus menerus.

Bagian penting dari sebuah seismograf yang beroperasi dan sampaimenghasilkan catatan (seismogram) sebenarnya terdiri dari :

1. Seismometer

Yaitu alat yang merubah energi gerak (mekanik) menjadi energilistrik, dan bagian ini sering disebut sensor atau tranduser.

2. Amplifier/penguat

Yaitu alat yang dapat memperbesar daya masukan (input) sehinggamenghasilkan daya keluaran (output) yang besarnya sesuai denganpembesaran yang di inginkan.

3. Jam

Merupakan bagian yang memberi tanda waktu untuk setiapcatatan, disamping itu juga mengendalikan frekuensi pencatatanalat yaitu kecepatan motor penggerak drum yang terdapat padabagian recoder.

4. Radio

Yaitu pesawat penerima siaran tanda waktu yang di siarkan olehradio-radio khusus yang menyiarkan tanda waktu (Inggris, Australia,Jepang), di mana digunakan untuk mengoreksi keadaan jam agarselalu sama dengan jam acuan yang dipakai secara internationalyaitu G.M.T ( Greenwich Mean Time).

5. Rekoder/pencatat

Rekoder terdiri dari dua komponen yaitu :

PMA (Pen Motor Aplifier), yaitu bagian/alat yang merubah

energy listrik menjadi energi gerak.

Drum, yaitu tempat catatan seismogram di pasang.

6. Power Supply

Yaitu sumber tegangan DC dari setiap bagian rangkaian padaseismograf.

2.7.3 Prinsip kerja seismograf

Seismograf umumnya merupakan sebuah seismometer dengan alat perekamnya sebagaisatu unit alat.

Seismometer terdiri dari massa yang melekat pada dasar di mana selama gempabumi terjadi, dasar tersebut bergerak dan massa tidak.

Gerakan dasar terhadap massa diubah menjadi tegangan listrik, dan teganganlistrik tersebut dicatat atau direkam di atas kertas, pita magnetik, atau mediarekaman lain.

Ketika terjadi gempa, getaran gempa yang terekam lebih dulu adalah gelombang primerkarena kecepatan rambatnya paling tinggi, lalu diikuti oleh rekaman gelombang sekunderyang memiliki kecepatan rambat lebih rendah dari gelombang primer.

Gelombang permukaan datang paling akhir karena memiliki kecepatan rambatpaling rendah.

Karena seismograf memiliki instrumen sensitif sehingga dapat mendeteksi semuagelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi, dan mencatatnya dalam bentukgaris bergelombang pada seismogram.

Seismologist mengukur garis-garis ini dalam menghitung besaran gempa, sepertimenentukan lokasi dan intensitas gempa bumi.

2.7.4 Macam-macam seismograf

Ada dua macam seismograf yaitu :1. Seismograf horisontal

Seismograf horisontal yaitu seismograf yang mencatat getaran bumi pada arahhorizontal.

Seismometer ini menggunakan bola pendulum, yang bagian bawahnyadilengkapi alat seperti pena.

Ketika terjadi getaran yang arah geraknya horizontal, maka bola pendulum akanbergerak kesamping dan penanya akan menggambarkan grafik getaran yangterjadi pada sebuah kertas.

Penggunaan pendulum yang sederhana ini belum dapat untuk merekam denganbagus getaran dengan frekwensi rendah.

Untuk mengatasinya, digunakan inverted pendulum yang berupa pegas dandiletakan pada kedua sisi bola pendulum.

Ketika bergetar, maka salah satu pegas akan meredam getaran dan pegasyang lain memberikan tambahan gaya kepada pendulum sehinggapendulum dapat berosilasi dengan frekwensi yang kecil sehingga getaranberfrekwensi rendahpun dapat direkam pada kertas

2. Seismometer vertikal

Seismograf vertikal yaitu seismograf yang mencatat getaran bumipada arah vertikal.

Seismometer ini menggunakan sebuah beban, pegas dan sebuahpena, di mana beban digantungkan pada sebuah pegas denganujung pegas yang lain tergantung pada sebuah tempat.

Ketika terjadi getaran atau gempa, maka pegas akan segerameregang atau memendek dan beban akan bergerak karenamempertahankan inersia (kelembaman) akibat pergerakan pegastersebut.

Di bagian bawah beban ada alat seperti pena untukmenggambarkan grafik getaran yang terjadi pada sebuah kertas.

Dahulu, seismograf hanya dapat mendeteksi gerakan horisontal, tetapisaat ini seismograf sudah dapat merekam gerakan-gerakan horisontaldan vertikal.

Untuk menghasilkan seismogram yang valid, seismograf horisontalbiasanya dipasang dua buah, yaitu yang dipasang berarah utara-selatandan yang dipasang berarah timur-barat, sehingga dari rasultan keduaseismogramnya dapat ditentukan arah episentrum gempanya.

Dan dengan dilengkapi seismogram vertikal dapat diketahui letakepisentrum gempanya.

Pada gempa yang dasyat, kadang seimograf tidak bisa menghasilkanseismogram, karena tangkai alat pencatat terpelanting keluar dari silinderpencatat.

Sedangkan untuk bisa mendeteksi gempa yang sangat lemahdiperlukan seismograf yang lebih peka.

2.7.5 Membaca seismogram

Bila terjadi gempa, getaran seismic pertama yang ditangkap adalahgelombang primer (P) karena kecepatan rambatnya lebih tinggi.

Beberapa saat kemudian datang gelombang sekunder (S) yangmemiliki kecepatan rambat lebih rendah dan yang terakhir adalahgelombang pangjang (L) atau gelombang permukaan karenakecepatan rambatnya paling rendah.

Pada seismogram, ketiga getaran ini dapat dibedakan denganmudah karena ketiganya memiliki ciri atau karakteristik yangberlainan.

THE END

Struktur Baja I - Iwan Rustendi -FT UNWKU Purwokert

2.1 pusat gempa - simak prosimak-unwiku.ac.id/files/bab 2-fix.pdf2.1 pusat gempa titik dalam perut...

Documents