Gempa bumi adalah guncangan yang dirasakan di permukaan bumi 
akibat pergerakan antar lempeng-lempeng di lapisan bagian luar bumi, 
letusan gunung berapi dan juga ledakan yang dibuat oleh manusia. Dalam 
hubungannya dengan disain struktur, maka yang umum ditinjau adalah gempa
 yang terjadi akibat pergeseran antar lempeng-lempeng yang juga dikenal 
dengan istilah gempa tektonik.
Gambar 1. Kasus Keruntuhan Bangunan Akibat Gempa  
Gambar 2. Standar Zona Gempa
     Pusat gempa tektonik biasanya terletak pada kedalaman tertentu dari 
muka bumi. Lokasi ini disebut hiposenter (hypocenter). Sementara lokasi 
pada permukaan bumi tepat diatas hiposenter disebut episenter 
(epicenter). Lokasi-lokasi yang berpotensi menjadi pusat gempa telah 
diidentifikasi di seluruh dunia. Untuk itu umumnya setiap negara punya 
peta gempa.
    Karakteristik dari suatu gempa berbeda satu dengan lainnya, baik dari
 segi besarnya maupun gelombangnya. Besarnya kekuatan gempa biasanya 
diukur dalam skala Richter (Richter scale), yang adalah rasio antara 
amplitudo gelombang. Periode yang terjadi pada sebuah gempa bisa besar 
atau kecil, tergantung sumber gempanya. Kemudian, medium dimana 
gelombang gempa merambat juga bermacam jenisnya, ada batuan keras 
dan lunak, dan berbagai jenis tanah. Ketiga faktor ini, kekuatan gempa, 
gelombang gempa dan medium yang dilalui gempa mempengaruhi besarnya 
beban gempa yang diterima suatu struktur bangunan. Selain itu tingkat 
penurunan intensitas gempa yang berfrekuensi tinggi (periode rendah) 
adalah lebih cepat dibandingkan dengan gelombang gempa dengan frekuensi 
rendah (periodenya panjang). Walaupun tidak diketahui penyebabnya, 
tetapi fenomena ini memang terjadi.
Pengaruh keadaan tanah
Pergerakan gempa untuk mencapai permukaan tanah dipengaruhi oleh 
kondisi tanah setempat. Lapisan tanah di bawah permukaan yang menopang 
fondasi bangunan dapat meningkatkan besarnya beban gempa yang dialami 
oleh struktur bangunan. Hal ini dimungkinkan karena adanya kemungkinan 
bahwa periode alami dari lapisan tanah di bawah permukaan sama/ hampir 
sama dengan periode alami dari bangunan diatasnya. Gelombang gempa 
dengan frekuensi yang tinggi atau periode yang kecil akan merambat 
secara efisien dibatuan dasar yang keras dan tanah keras, yang 
sebaliknya akan mengurangi atau menghilangkan gelombang gempa yang 
mempunyai frekuensi rendah. Sebaliknya tanah yang lunak akan menjadi 
penghantar yang baik untuk gelombang gempa dengan frekuensi yang rendah 
(periodenya tinggi).
Pada umumnya, periode alami lapisan permukaan tanah berkisar antar 
0.5 sampai 1.0 detik. Sedangkan bangunan bertingkat rendah sampai 
menengah mempunyai periode alami antara 0.1 sampai 1.0 detik. Jelas 
disini bahwa adalah sangat mungkin untuk terjadi resonansi 
antara lapisan permukaan tanah dengan bangunan-bangunan diatasnya. 
Interaksi beban gempa dan struktur bangunan
Beban gempa adalah salah satu beban yang harus diperhitungkan jika 
kita mendesain suatu bangunan di daerah yang rawan gempa. Tidak seperti 
beban-beban tipe lainnya dimana besarnya tidak dipengaruhi oleh struktur
 bangunan yang terkena gempa, besarnya beban gempa sangat dipengaruhi 
oleh kondisi struktur bangunannya. Ini terjadi karena beban gempa 
bekerja melalui lapisan tanah yang bergerak siklis baik dalam arah 
horisontal maupun vertikal. Gerakan siklis ini akan menyebabkan bagian 
bawah suatu bangunan untuk ikut bergerak mengikuti gerakan lapisan tanah
 dimana bangunan tersebut berdiri. Karena bangunan memiliki massa, maka 
inersia massa dari bagian atas bangunan memberikan tahanan terhadap 
pergerakan. Gaya tahanan inilah yang kita kenal sebagai beban gempa. 
Dari sini jelas bahwa beban gempa sangat tergantung dari massa suatu 
bangunan. Selain itu beban gempa juga dipengaruhi oleh kekakuan dari 
struktur bangunan. Kalau kakakuan struktur dari bangunan itu sangat 
tinggi, maka bagian atas bangunan juga akan bergerak bersama-sama dengan
 bagian bawah, atau dengan kata lain periode dari struktur sama dengan 
periode dari gelombang gempa. Dalam hal ini, jika massa bangunan adalah m, dan percepatan gempa adalah a, maka beban/ gaya yang bekerja pada bangunan tersebut adalah F = m x a. Struktur
 jenis ini biasanya ditemui pada bangunan-bangunan rendah (bertingkat 
rendah). Sedangkan untuk bangunan bertingkat menengah, strukturnya 
mempunyai sedikit fleksibilitas sehingga biasanya gaya gempa F < m x a. Sedangkan
 untuk bangunan bertingkat tinggi, strukturnya biasanya mempunya periode
 alaminya yang besar. Sehingga jika dikenai gelombang gempa yang 
berkepanjangan, akan terjadi kemungkinan terkena gempa dengan periode 
gelombang yang hampir sama dengan periode alami dari struktur. Jika hal 
ini terjadi maka akan terjadi resonansi yang akan mengakibat goncangan 
yang besar pada struktur. Dalam hal ini maka beban gempa yang terjadi F > m x a. Jadi terlihat disini beban gempa yang terjadi di struktur suatu bangunan sangat bergantung pada konfigurasi dari strukturnya.
    Seperti  tingkat penurunan intensitas dari 
gempa yang mempunyai periode gelombang besar adalah rendah. Ini berarti 
bahwa gelombang gempa dengan periode tinggi akan mampu mencapai jarak 
yang jauh dari pusat gempa. Jika pada jarak yang jauh tersebut kita 
membangun gedung bertingkat tinggi (periode alami tinggi), maka efek 
dari gempa dengan pusat gempa yang jauh tersebut bisa menjadi besar 
karena terjadi resonansi. Gedung bertingkat tinggi biasanya mempunyai 
periode alami antara 1.0 sampai 5.0 detik. Beberapa saat setelah gempa 
terjadi, periodenya biasanya berkisar antar 0 sampai 0.5 detik, yang 
tidak berpengaruh terhadap gedung tinggi. Akan tetapi di saat-saat 
terakhir sebelum gempa berhenti, biasanya periodenya panjang dan ini 
bisa menyebabkan resonansi dengan gedung tinggi. Sebaliknya 
gedung-gedung rendah akan merasakan pengaruh yang besar akibat gempa 
jika terletak dekat dengan lokasi gempa.
Jadi dari uraian diatas kita bisa simpulkan faktor-faktor yang mempengaruhi beban gempa:
- Lokasi pusat gempa (jauh atau dekat)
- Kondisi tanah di lokasi bangunan yang ditinjau
- Karakteristik gempanya (intensitas, periodenya, lamanya
 
 
 
Tidak ada komentar:
Posting Komentar