Rekayasa gempa (ts 1440) CHAPTER 1 THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Revised : 07-September-2008 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

PENDAHULUAN

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Salah satu yang menyebabkan gempa bumi dipelajari dikarenakan dampak yang diakibatkan oleh gempa tersebut dimana yang paling utama dikarenakan oleh terjadinya korban jiwa dan kerusakan materil saat gempa bumi terjadi. Kehilangan jiwa yang dicatat oleh Hiroo Kanamori dapat dilihat pada Grafik dibawah. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Tujuan dari bab ini adalah untuk memberikan pengertian dasar tentang gempa bumi, distribusinya pada permukaan bumi, apa yang menyebabkan gempa bumi terjadi, mekanisme kerusakan yang ditimbulkan, pengukuran skala gempa dan usaha – usaha yang telah dilakukan untuk memprediksi pergerakan tanah dasar akibat gempa yang kuat. Distribusi Gempa Bumi Mekanisme Kerusakan Penyebab Gempa Bumi Prediksi Gempa Bumi Pengukuran Skala Gempa Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

SEISMICITY OF THE WORLD - Pelat Lempeng Yang Ada Didunia - Istilah – Istilah Dasar Pada Gempa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Distribusi gempa yang terjadi di dunia dapat dilihat pada gambar dibawah ini, distribusi tersebut diambil dari beberapa pembacaan seismograf yang ditempatkan diseluruh dunia sehingga letak gempa bumi dapat di kalkulasi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Saat terjadi gempa bumi, gelombang gempa akan menjalar dari suatu pusat dibawah permukaan bumi dan menyebar melalui medium batuan untuk mengurangi energi tekanan pada batuan. Titik ini disebut sebagai fokus gempa, sedangkan titik pada permukaan tanah yang tegak lurus diatas fokus gempa disebut epicentrum gempa. Epicentrum Permukaan Tanah Fokus Gempa (foci)/Hipocentrum Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Hiposenter adalah pusat gempa, yaitu tempat dari mana getaran – getaran gempa berasal. Letak fokus ditentukan dari pengamatan gerakan tanah oleh gempa pada titik – titk observasi, dari hasil pengamatan didapatkan Jarak dari stasiun ke pusat gempa, dan besar (magnitudo) gempa. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Pada umumnya frekuensi terjadinya gempa pada kedalaman lebih dari 200 km diabaikan, tetapi beberapa foci terjadi hingga kedalaman 680 km. gempa bumi dengan dalam foci 70 – 300 km dikategorikan sebagai fokus intermediate, lebih dari 300 km dikategorikan sebagai fokus dalam dan kurang dari 70 km dikategorikan sebagai fokus dangkal. 70 km (Shallow-Focus) 70-300 km (Intermediate-Focus) >300 km (Depth-Focus) Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Kebanyakan gempa dengan skala menengah hingga besar dengan fokus gempa dangkal biasanya diikuti oleh beberapa gempa susulan yang cukup banyak tetapi besarnya tidak terlalu besar hanya saja intensitasnya lebih banyak. Gempa ini disebut aftershocks (gempa susulan setelah terjadi gempa utama). Beberapa gempa utama juga biasanya diawali dengan gempa – gempa kecil yang terjadi sebelumnya dari asal daerahnya, biasanya gempa – gempa ini distudi sehingga dapat diprediksi kira – kira berapa besar gempa yang akan muncul dan asalnya dapat diprediksi juga. Fore Shock Main Earthquake After Shock Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

PENYEBAB TERJADINYA GEMPA DAN TIPE - TIPE GEMPA - Gempa Tektonik - Gempa Vulkanik - Dilatancy In The Crustal Rocks - Explosion - Gempa Akibat Keruntuhan (Collapse Earthquake) - Gempa Akibat Induksi Bendungan Yang Besar

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Gempa Tektonik Gempa tektonik terjadi dikarenakan oleh pergeseran lempeng pada muka bumi dimana lempeng tersebut sebagai pelat yang saling bertabrakan hingga salah satunya masuk kebawah (subduction) pelat yang lainnya (dipping zone). Pergeseran lempeng yang satu dengan yang lainnya mencapai 13 cm per tahunnya, pada gambar disamping dapat dilihat pelat lempeng india bergeser mulai dari 71 juta tahun yang lalu hingga saat ini. Gempa bumi yang terjadi pada daerah tektonik aktif (pertemuan lempeng) biasanya disebut gempa tektonik atau plate-edge Earthquake. Kebanyakan gempa bumi terjadi akibat terjadinya slip sepanjang patahan yang menghubungkan perpotongan antara pelat lempeng yang satu dengan yang lainnya. Daerah ini dimana pelat lempeng yang satu dengan yang lainnya terjadi slip disebut sebagai transform fault. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Pegunungan himalaya merupakan pertemuan antara lempeng yang muncul kedaratan (Continent To Continent Collisions). Teori pertemuan lempeng tersebut masih merupakan teori yang simple yang menjelaskan terjadinya gempa bumi dan gunung berapi, tetapi teori tersebut masih belum bisa menjelaskan terjadinya gempa bumi yang jauh dari daerah pertemuan lempeng dengan skala besar. Gempa ini disebut sebagai intra plate Earthquake. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Proses Tektonik Lempeng Meliputi : Subduction, Extrussion, Transcursion dan Akression Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Dilatancy In The Crustal Rocks Ketebalan kerak bumi pada benua kurang lebih mencapai 30 km tapi pada daerah pegunungan bisa mencapai hingga 50 km, pada daerah lautan ketebalannya hanya 5 km. Pada kedalaman 5 km tekanan pada litosphere (Akibat berat dari batuan diatasnya) sudah sama dengan kapasitas kekuatan batuan yang tidak retak pada temperatur 500 derajat celcius. Selama tidak ada faktor luar yang menganggu, gaya geser yang diperlukan hingga terjadinya kegagalan yang tiba – tiba maupun kegagalan friksi (slip) sepanjang retak tidak akan pernah tercapai. Permasalahan yang terjadi dalam hal ini disebabkan oleh adanya air yang menyebabkan terjadinya kegagalan secara tiba – tiba yang diakibatkan terjadinya pengurangan panjang bidang geser pada daerah retak. Pada saat batuan tertekan maka retak lokal akan terjadi dan volume dari batu tersebut akan meningkat dan membesar. Retak yang terjadi mengakibatkan air akan masuk kedalam pori – pori batuan. Pada saat terjadi retak tekanan pori batuan akan menurun sehingga kecepatan P-Wave akan berkurang sedangkan pada saat pori terisi air tekanan pori akan meningkat sehingga kecepatan P-Wave akan mengalami kenaikan. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Explosion Getaran pada tanah bisa disebabkan oleh terjadinya detonasi kimia atau peralatan nuklir. Pada saat peralatan nuklir diaktifkan pada sebuah lubang bor dibawah tanah, energi yang sangat besar dari nuklir dilepaskan. Beberapa percobaan nuklir yang dilakukan pada beberapa dekade ini menyebabkan terjadinya gempa hingga skala 6.0 Richter. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Gempa Vulkanik Gunung meletus dan gempa yang terjadi biasanya terjadi secara bersamaan terutama pada margin pertemuan lempeng di bumi. Seperti gempa bumi pada umumnya gunung berapi juga memiliki daerah intra plate seperti Hawai. Dari semua hubungannya dengan tektonik tidak ada bukti bahwa gempa menengah hingga besar semuanya berasal dari gempa tektonik, gempa tersebut yang berhubungan dengan gunung merapi dapat dibagi kedalam tiga kategori yaitu : 1.Letusan gunung merapi 2.Gempa dangkal yang terjadi akibat pergerakan magma. 3.Sympatetic Tectonic Earthquake Dari ketiga kategori tersebut yang paling jarang terjadi adalah kateogri ketiga dimana setelah terjadi gempa akibat pergeseran lempeng diikuti oleh terjadinya letusan gunung merapi. Kategori ketiga ini terjadi pada saat gempa besar pada tahun 1960 di Chilean sebuah gunung merapi (Puyehue di Andes) meletus 48 jam kemudian. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Gempa Akibat Keruntuhan (Collapse Earthquake) Gempa jenis ini terjadi pada saat keruntuhan pada gua – gua ataupun pada penggalian tambang, hal ini biasa terjadi pada saat tegangan pada batuan yang menunjang gua ataupun tambang sudah tidak kuat lagi menahan beban yang ada akan menyebabkan batuan tersebut meledak dan jatuh sambil mengeluarkan gelombang getaran. Gempa ini mencapai 4.5 skala Richter diikuti longsor pada tahun 1974 di sungai Montaru pada 25 April 1974. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Gempa Induksi Akibat Bendungan Yang Besar Air yang dibendung oleh bendungan akan memberikan tekanan tambahan kepada batuan dibawahnya, hal ini dapat menyebabkan gempa yang dikarenakan hancurnya batuan yang berada dibawahnya. Walaupun secara teoritis tekanan yang diberikan oleh air tersebut relatif kecil untuk menghancurkan batuan dibawahnya, sehingga salah satu teori yang menyebabkan terjadinya gempa ini adalah sebelumnya batuan dibawah air yang dibendung tersebut sudah tertekan terlebih dahulu oleh lempeng yang ada sehingga penambahan sedikit tekanan tersebut akan menyebabkan kehancuran pada batuan tersebut. Hal tersebut ditambah lagi dengan terisinya pori – pori batuan yang menyebabkan naiknya tekanan air pori dan menurunkan kekuatan dari patahan. Perilaku ini dapat dilihat pada bendungan Koyna dimana di catat gempa yang terjadi dan dihubungkan dengan ketinggian muka air pada bendungan. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa

CHAPTER 1 - THE NATURE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION Gempa Induksi Akibat Bendungan Yang Besar Hubungan antara ketinggian muka air dengan gempa lokal yang terjadi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kuliah Rekayasa Gempa (TS 1440) Created By :Mudji Irmawan , Bambang Piscesa