Fenomena GEMPA.

Fenomena Gempa

 

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.  

           

2.2  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).   

Konstuksi Rumah Tahan Gempa

Konstruksi Gedung Tahan Gempa

KONSTRUKSI GEDUNG TAHAN GEMPA



PENDAHULUAN

Wilayah Indonesia mencakup daerah-daerah yang mempunyai tingkat resiko gempa yang tinggi diantara beberapa daerah gempa diseIuruh dunia.

Data-data terakhir yang berhasil direkam menunjukkan bahwa rata-rata setiap tehun terjadi sepuluh kegiatan gempa bumi yang mengakibatkan kerusakan yang cukup besar di Indonesia. Sebagian terjadi pada daerah lepas pantai dan sebagian lagi pada daerah pemukiman (untuk melihat kejadian gempa bumi pada hari ini klik disini atau minggu ini klik disini)

Pada daerah pemukiman yang cukup padat, perlu adanya suatu perlindungan untuk mengurangi angka kematian penduduk dan kerusakan berat akibat goncangan gempa.

Dengan menggunakan prinsip teknik yang benar, detail konstruksi yang baik dan praktis maka kerugian harta benda dan jiwa menusia dapat dikurangi.

Dalam webblog ini, diuraikan faktor-faktor dasar dari goncangan gempa yang kemudian di uraikan prinsip-prinsip utamanya yang akan dipakai dalam membangun rumah tahan gempa.

BEBERAPA KARAKTERISTIK GONCANGAN GEMPA

Pada lokasi bangunan, gempa bumi akan menyebabkan tanah dibawah bangunan dan di sekitarnya tergoncang dan bergerak secara tak beraturan (random).

Percepatan tanah terjadi dalam tiga dimensi membentuk kombinasi frekwensi getaran dari 0,5 Hertz sampal 50 Hertz.

Jika bangunan kaku (fixed) terhadap tanah (dan tidak dapat tergeser) gaya inersia yang menahan percepatan tanah akan bekerja pada tiap-tiap elemen struktur dari bangunan selama gempa terjadi. Besarnya gaya-gaya inersia ini tergantung dari berat bangunannya, semakin ringan berarti semakin kecil gaya inersia yang bekerja dalam elemen struktur tersebut.

Tanggung jawab sebagai orang yang berkecimpung daIam industri konstruksi adalah mendirikan bangunan sedemikian rupa sehingga bangunan tetap mampu berdiri menahan gaya-gaya inersia tersebut. Pertanyaan yang timbul kemudian, “Berapa kekuatan bangunan yang kita perlukan ?”.

TINGKAT PEMBEBANAN GEMPA

Pada tahun 1981, studi untuk menentukan besarnya “beban gempa rencana” sudah dilakukan. Studi ini adalah proyek kerja sama antara Pemerintah Indonesia-New Zealand yang menghasilkan. Peraturan Muatan Gempa lndonesia.

Pada konsep peraturan tersebut ada 2 (dua) langkah pendekatan untuk menghitung pembebanan gempa yang dapat digunakan.

Kriteria pertama, bahwa perencanaan pembebanan gempa sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kerusakan struktur atau kerusakan arsitektural setiap kali terjadi gempa.

Kriteria kedua meskipun terjadi gempa yang hebat bangunan tidak boleh runtuh tetapi hanya boleh kerusakan-kerusakan pada bagian struktur yang tidak utama atau kerusakan arsitektur saja.

Telah diketahui bahwa adalah tidak ekonomis merencanakan bangunan tahan gempa cara elastis. Jadi untuk gempa yang besar dimana kemungkinan terjadinya kira-kira 15% dari umur bangunan tersebut, dipakai harga perencanaan yang rendah dan perencanaan khusus serta ukuran detail-detail diambil sedemikian sehingga menjamin beberapa bagian tertentu dari struktur akan Ieleh (berubah bentuk dalam keadaan plastis) untuk menyerap sebagian enersi gempa (yang berlaku untuk keadaan kenyal).

Besarnya harga beban rencana yang terjadi berhubungan dengan beberapa faktor yang selengkapnya terdapat pada reference, yang disimpulkan sebagai berikut:

1. Faktor Lapangan (site)

Gambar dibawah ini, menunjukkan enam jalur gempa di Indonesia yang menentukan parameter dasar pembebanan

Parameter ini dimodifikasikan untuk perhitungan pada kondisi tanah Iunak dimana goncangan tanah akibat gempa akan diperbesar (mengalami pembesaran).

(Untuk Jakarta, pada zone 4 dan diatas tanah lunak koefisien beban rencana lateral adalah 0,05 untuk struktur yang kaku seperti perumahan bertingkat rendah.

2. Faktor Bangunan

Beban yang terjadi pada suatu bangunan juga tergantung pada keadaan (features) dari bangunan rersebut, yakni fleksibilitasnya, beratnya dan behan bangunan untuk konstruksinya.

Biasanya suatu bangunan yang fIeksibel akan menerima beban gempa yang Iebih kecil dibandingkan bangunan yang lebih kaku. Bangunan yang lebih ringan akan menerimna beban gempa yang Iebih keciI dari pada bangun yang berat dan bangunan yang kenyal akan menyerap beban gempa yang lebih kecil dari pada bangunan yang getas yang mana dalam keadaan pengaruh gempa akan tetap elastis atau runtuh secara mendadak.

Bangunan dari kayu digolongkan sebagai bangunan yang kenyal. Untuk struktur kayu harus direncanakan dengan menggunakan Peraturan Muatan Indonesia yang baru. Beban rencana adalah 33% - 50% dari gaya yang menyebabkan struktur belum mulai Ieleh atau masih dalam keadaan elastis.

Reduksi ini tidaklah sama besarnya untuk bahan bangunan yang lain, misalnya baja yang mempunyai kekenyalan yang lebih besar dari kayu. Meskipun demikian kekenyalan dapat diciptakan dalam struktur kayu dengan menggunakan alat penyambung yang kenyal pada tiap-tiap hubungan elemen stuktur kayu tersebut. Pada umumnya, sambungan dengan paku memberikan kekenyalan yang cukup.

3. Tingkat Pembebanan Gempa untuk Bangunan Kayu

Dengan memperhatikan faktor lapangan dan faktor bangunan, struktur kayu harus tetap mampu berdiri untuk menahan beban-beban sebagai berikut : (Jakarta, tanah lunak)

*

Rangka kayu kenyal : 0,05 *) x 1,7 = 0,085
*

Dinding geser kayu : 0,05 *) x 2,5 = 0,125
*

Konstruksi rangka kayu yang diperkuat dengan batang pengaku diagonal: 0,05 *) x 3 = 0,15

Keterangan :

*) Faktor ini mempunyai harga maksimum 0,13 pada zone I dan 0 pada zone 6.

Hal ini berarti, misalnya suatu dinding geser yang terbuat dari plywood atau particle board, harus dapat menerima gaya horisontal sebesar 0,125 x berat total dari bagian struktur yang membebani dinding tersebut.

Meskipun suatu bangunan direncenakan dengan harga pembebanan yang benar, mungkin bangunan. tersebut mengalami kerusakan akibat gempa jika sebagian dari prinsip-prinsip utamanya tidak dipenuhi.

PRlNSlP-PRlNSIP UTAMA KONSTRUKSI TAHAN GEMPA

1. Denah yang sederhana dan simetris

Penyelidikan kerusakan akibat gempa menunjukkan pentingnya denah bangunan yang sederhana dan elemen-elemen struktur penahan gaya horisontal yang simetris. Struktur seperti ini dapat menahan gaya gempa Iebih baik karena kurangnya efek torsi dan kekekuatannya yang lebih merata.

2. Bahan bangunan harus seringan mungkin

Seringkali, oleh karena ketersedianya bahan bangunan tertentu. Arsitek dan Sarjana SipiI harus menggunakan bahan bangunan yang berat, tapi jika mungkin sebaiknya dipakai bahan bangunan yang ringan.

Hal ini dikarenakan besarnya beban inersia gempa adalah sebanding dengan berat bahan bangunan.

Sebagai contoh penutup atap genteng diatas kuda-kuda kayu menghasilkan beban gempa horisontal sebesar 3 x beban gempa yang dihasilkan oleh penutup atap seng diatas kuda-kuda kayu. Sama halnya dengan pasangan dinding bata menghasiIkan beban gempa sebesar 15 x beban gempa yang dihasilkan oleh dinding kayu.

3. Perlunya sistim konstruksi penahan beban yang memadai

Supaya suatu bangunan dapat menahan gempa, gaya inersia gempa harus dapat disalurkan dari tiap-tiap elemen struktur kepada struktur utama gaya honisontal yang kemudian memindahkan gaya-gaya ini ke pondasi dan ke tanah.

Adalah sangat penting bahwa struktur utama penahan gaya horizontal itu bersifat kenyal. Karena, jika kekuatan elastis dilampaui, keruntuhan getas yang tiba-tiba tidak akan terjadi, tetapi pada beberapa tempat tertentu terjadi Ieleh terlebih dulu.

Suatu contoh misalnya deformasi paku pada batang kayu terjadi sebelum keruntuhan akibat momen lentur pada batangnya.

Cara dimana gaya-gaya tersebut dialirkan biasanya disebut jalur Iintasan gaya.

Tiap-tiap bangunan harus mempunyai jalur lintasan gaya yang cukup untuk dapat menahan gaya gempa horisosontal.

Untuk memberikan gambaran yang jelas, disini diberikan suatu contoh rumah sederhana dengan tiga hal utama yang akan dibahas yaitu struktur atap, struktur dinding dan pondasi.

sumber (zulfikri)

PERHITUNGAN KERANGKA PETA

A.   KERANGKA HORIZONTAL

Poligon Tertutup

1.  Poligon tertutup dimana sudut yang diukur adalah sudut dalam

Lihat gambar 1.

v  Syarat sudut

Jumlah sudut dalam = Sb = b₁+b₂+b₃…..b_n

Syarat :                        Sb - (n-2) x 180^o = 0

Dimana :         n          = jumlah titik poligon

                Sb    = jumlah sudut hasil pengukuran

Bila          Sb - (n-2) x 180^o ¹ 0

Cari koreksi f(a) dengan rumus :      

                f(a) = Sb - (n-2) x 180^o

Koreksikan f(a) kepada masing-masing sudut hasil ukuran dengan rumus:

               

Koreksi dilakukan dengan menambahkan pada masing-masing sudut dengan tanda berlawanan dengan Da, sebaiknya sisi pendek dikoreksi lebih besar daripada sisi panjang (koreksi tiap sudut boleh berbeda-beda).

v  Asimut awal

Asimut awal dapat dihitung dengan menggunakan titik tetap yaitu dengan cara poligon diikatkan pada titik tetap tersebut.

Apabila tidak ada titik ikat, maka asimut awal yang digunakan adalah asimut matahari yaitu asimut yang dihitung dengan pertolongan matahari.

Apabila tidak ada titik ikat (titik tetap) dapat menggunakan asimut kompas.

v  Menghitung asimut masing-masing garis

Asimut masing-masing garis, dihitung dengan  rumus :

           

Dimana           n          = nomer titik poligon

              b_n+D    = sudut hasil ukuran ± Da (b_n± Da)

a       = asimut

Koreksi hasil hitungan azimut dengan :

              Sb = asimut awal – asimut akhir + 180^o x (n-2)

Contoh :

             

v  Syarat sisi

Sd sin a   = 0

Sd sin a   = hasil proyeksi pada sumbu x

Bila          f(x) = Sd sin a ¹ 0  

Koreksikan kesalahan penutup jarak tersebut f(x) pada masing-masing absis titik poligon dengan rumus:

               

dimana :  DX_i    = koreksi masing-masing absis / ordinat

                f(x) = korreksi salah penutupjarak pada ordinat

                Sd    = jumlah jarak semua sisi poligon

d_i    = jarak sisi poligon, pemberian koreksi dengan tanda berlawanan

Sd cos a  = 0

Sd cos a  = hasil proyeksi pada sumbu y

Bila          f(y) = Sd cos a ¹ 0 

Koreksikan kesalahan penutup jarak tersebut f(y) pada masing-masing absis titik poligon dengan rumus:

               

dimana :  DY_i    = koreksi masing-masing absis / ordinat

                f(y) = koreksi salah penutupjarak pada ordinat

                Sd    = jumlah jarak semua sisi poligon

d_i    = jarak sisi poligon, pemberian koreksi dengan tanda berlawanan

v  Hitung koordinat terkoreksi masing-masing titik polygon dengan rumus :

 

2.    Poligon tertutup dimana sudut yang diukur adalah sudut luar

Lihat gambar 2.

v  Syarat sudut

Jumlah sudut dalam = Sb = b₁+b₂+b₃…..b_n

Syarat :                     Sb - (n+2)x180^o = 0

Dimana :         n          = jumlah titik poligon

                Sb    = jumlah sudut hasil pengukuran

Bila          Sb - (n+2) x 180^o ¹ 0

Cari koreksi f(a) dengan rumus :      

                f(a) = Sb - (n+2) x 180^o

Koreksikan f(a) kepada masing-masing sudut hasil ukuran dengan rumus:

               

Koreksi dilakukan dengan menambahkan pada masing-masing sudut dengan tanda berlawanan dengan Da, sebaiknya sisi pendek dikoreksi lebih besar daripada sisi panjang (koreksi tiap sudut boleh berbeda-beda).

v  Asimut awal

Asimut awal dapat dihitung dengan menggunakan titik tetap yaitu dengan cara poligon diikatkan pada titik tetap tersebut.

Apabila tidak ada titik ikat, maka asimut awal yang digunakan adalah asimut matahari yaitu asimut yang dihitung dengan pertolongan matahari.

Apabila tidak ada titik ikat (titik tetap) dapat menggunakan asimut kompas.

           

v  Menghitung asimut masing-masing garis

Asimut masing-masing garis, dihitung dengan  rumus :

Dimana       n  = nomer titik poligon

              b_n+D    = sudut hasil ukuran ± Da (b_n± Da)

a       = asimut

Koreksi hasil hitungan azimut dengan :

              Sb = asimut awal – asimut akhir + 180^o x (n+2)

Contoh :

           

v  Syarat sisi

Sd sin a   = 0

Sd sin a   = hasil proyeksi pada sumbu x

Bila          f(x) = Sd sin a¹ 0   

Koreksikan kesalahan penutup jarak tersebut f(x) pada masing-masing absis titik poligon dengan rumus:

               

dimana :  DX_i    = koreksi masing-masing absis / ordinat

                f(x) = korreksi salah penutupjarak pada ordinat

                Sd    = jumlah jarak semua sisi poligon

d_i    = jarak sisi poligon, pemberian koreksi dengan tanda berlawanan

Sd cos a  = 0

Sd cos a  = hasil proyeksi pada sumbu y

Bila          f(y) = Sd cos a ¹ 0 

Koreksikan kesalahan penutup jarak tersebut f(y) pada masing-masing absis titik poligon dengan rumus:

               

dimana :  DY_i    = koreksi masing-masing absis / ordinat

                f(y) = koreksi salah penutupjarak pada ordinat

                Sd    = jumlah jarak semua sisi poligon

d_i    = jarak sisi poligon, pemberian koreksi dengan tanda berlawanan

v  Hitung koordinat terkoreksi masing-masing titik polygon dengan rumus :

 

Poligon Tebuka

3.    Poligon terbuka dimana sudut poligon yang diukur adalah sudut yang berada di sebelah kanan jalur pengukuran.

Gambar 3.

v  Syarat Sudut

Jumlah sudut =  = a _AB - a _CD + (n+2) x 180^o

Dimana :             = jumlah sudut hasil ukuran

                          a _AB     = asimut awal

                          a _CD       = asimut akhir

                          n          = jumlah titik poligon yang diukur titik sudutnya

v  Perhitungan asimut awal dan asimut akhir

Asimut awal dan asimut akhir dihitung berdasarkan koordinat titik tetap (A,B,C dan D diketahui titik koordinatnya)

Asimut dihitung dengan  rumus :

, dimana

A dan B adalah titik tetap (diketahui koordinatnya). Kordinat titik A (X_A,Y_A) dan B (X_B,Y_B)

v  Perhitungan asimut masing-masing sisi poligon

Asimut masing-masing sisi poligon (garis), dapat dihitung dengan rumus :

dimana :    n      = nomer titik poligon

                  a      = asimut

                  bn    = sudut hasil ukuran pada titik n

Contoh :    ,   dst

v  Syarat Sisi

Sd sin a   = X _akhir – X _awal

Sd sin a   = hasil proyeksi pada sumbu x

X _akhir         = absis titik akhir

X _awal          = absis titik awal

Sd cos a  = Y _akhir – Y _awal

Sd cos a  = hasil proyeksi pada sumbu Y

Y _akhir         = ordinat titik akhir

Y _awal          = ordinat titik awal

4.    Poligon terbuka dimana sudut poligon yang diukur adalah sudut yang berada di sebelah kiri jalur pengukuran.

Gambar 4.

v  Syarat Sudut

Jumlah sudut =  = a _CD - a _AB -+ (n+2) x 180^o

Dimana :             = jumlah sudut hasil ukuran

                          a _AB     = asimut awal

                          a _CD       = asimut akhir

                          n          = jumlah titik poligon yang diukur titik sudutnya

v  Perhitungan asimut awal dan asimut akhir

Asimut awal dan asimut akhir dihitung berdasarkan koordinat titik tetap (A,B,C dan D diketahui titik koordinatnya)

Asimut dihitung dengan  rumus :

, dimana

A dan B adalah titik tetap (diketahui koordinatnya). Kordinat titik A (X_A,Y_A) dan B (X_B,Y_B)

v  Perhitungan asimut masing-masing sisi poligon

Asimut masing-masing sisi poligon (garis), dapat dihitung dengan rumus :

dimana :    n      = nomer titik poligon

                  a      = asimut

                  bn    = sudut hasil ukuran pada titik n

Contoh :    ,   dst

v  Syarat Sisi

Sd sin a   = X _akhir – X _awal

Sd sin a   = hasil proyeksi pada sumbu x

X _akhir         = absis titik akhir

X _awal          = absis titik awal

Sd cos a  = Y _akhir – Y _awal

Sd cos a  = hasil proyeksi pada sumbu Y

Y _akhir         = ordinat titik akhir

Y _awal          = ordinat titik awal

Untuk memudahkan hitungan dapat dilakukan dengan bantuan tabel

Titik	Sudut (b)	Asimut (a)	Jarak (d  m)	d.sina S d.sina	d.cosa S d.cosa	Koordinat
						X	Y
0	95 10’ 50”           Da	40 12’ 12”	100	59,037 DXi	80,714 DYi	0,000 50,037+DXi	0,000 80,714+DYi
1	dst
						0,000	0,000