Teknik gempa merupakan ilmu yang membahas tentang efek gempa
terhadap kehidupan masyarakat dan lingkungannya serta metode untuk mengurangi dampak
gempa tersebut. Teknik gempa merupakan ilmu yang masih baru, mengalami perkembangan
pesat selama 30 sampai 40 tahun. Teknik gempa merupakan bidang yang sangat
luas, mencakup aspek geologi, seismologi, geoteknik, struktur, analisis resiko,
dan bidang lain. Dalam pelaksanaannya juga membutuhkan perhatian terhadap aspek
sosial, ekonomi dan politik. Umumnya teknik gempa didalami oleh orang dengan
latar belakang rekayasa geoteknik atau rekayasa struktur, yang diaplikasikan dalam pelaksanaan rekayasa gempa.
1.2 Latar Belakang
Pengetahuan tentang gempa telah ada beberapa abad yang lalu,
rekaman gempa yang tercatat di Cina telah ada dari 3000 tahun yang lalu.
Sedangkan di Jepang dan Mediterania tercatat sekitar 1600 tahun, di Amerika
tercatat 350 tahun. Rekaman kejadian gempa di West Coast Amerika hanya sekitar
200 tahun. Dibandingkan dengan kejadian gempa yang telah berlangsung selama
jutaan tahun, pengalaman manusia tentang gempa sangatlah singkat.
Saat ini, ratusan juta orang di seluruh dunia, hidup dengan
resiko gempa terhadap nyawa dan harta benda mereka. Miliaran dolar infrastruktur secara terus menerus mengalami kerusakan akibat gempa.
Perekonomian lokal, regional bahkan nasional juga mendapat resiko gempa. Resiko
ini tidak hanya bagi Amerika, Jepang atau negara lainnya, tetapi merupakan fenomena dan
masalah global.
Gempa telah terjadi jutaan tahun yang lalu akan terus
berlanjut dan berulang pada masa depan sebagaimana yang telah terjadi di masa
lalu. Ada yang terjadi di daerah terpencil, atau tidak berpenghuni dimana
kerusakan yang terjadi diabaikan. Dan ada juga yang terjadi di daerah yang
pemukiman padat penduduk dan mengenai infrastruktur, tergantung pada kuatnya
goncangan. adalah tidak mungkin untuk mencegah terjadinya gempa, tetapi sangat mungkin
mengurangi dampak dari goncangan gempa: untuk mengurangi korban jiwa, luka-luka
dan kerusakan bangunan.
1.3 Hazard Gempa
Banyaknya kejadian fenomena alam yang terjadi seperti, gempa
bumi, badai, tornado dan banjir dapat menyebabkan kematian, luka-luka, dan
kerusakan harta benda. Natural hazard ini, menyebabkan kerusakan yang parah diseluruh
dunia tiap tahun. Hazard diterkaitkan dengan gempa biasanya disebut sebagai seismic hazard. Penerapan teknik kegempaan
mencakup identifikasi dan mitigasi seismic hazard.
1.3.1 Ground Shaking
Ketika terjadi gempa, gelombangnya akan menyebar dari
sumber dan merambat dengan cepat melalui lapisan kulit bumi. Ketika gelombang
ini mencapai permukaan tanah, maka mengakibatkan terjadinya goncangan selama
beberapa detik sampai menit. Kekuatan dan durasi goncangan pada suatu site
tergantung pada ukuran dan lokasi gempa serta karakteristik site tersebut. Pada
site yang dekat dengan gempa besar, goncangan tanah dapat menyebabkan kerusakan
sangat parah. Sehingga, goyangan tanah dapat dipertimbangkan menjadi hal yang
paling penting terhadap semua hazard gempa karena semua hazard diakibatkan oleh
goyangan tanah. Jika goyangan tanah lemah maka hazard gempa pun menjadi rendah
atau tidak ada, sedangkan strong ground
shaking dapat menghasilkan kerusakan yang parah dengan berbagai hazard gempa
lainnya.
Walaupun gelombang gempa merambat melalui batuan dasar,
namun mayoritas perjalanan mereka adalah dari sumber gempa sampai ke permukaan,
bagian akhir dari perjalanan tersebut seringkali melalui lapisan tanah dan karakteristik
tanah dapat memberi pengaruh yang besar terhadap goyangan dipermukaan tanah.
Lapisan tanah cenderung bekerja sebagai ‘filter’ terhadap gelombang gempa
dengan attenuasi motion (pengurangan)
pada frekuensi tertentu dan amplifikasi
(penambahan) pada yang lainnya. Karena struktur tanah seringkali sangat beragam
meskipun dengan jarak yang dekat, sehingga tingkat goyangan tanah juga dapat
beragam walaupun pada area yang kecil. Salah satu aspek yang paling penting
dari geotechnical earthquake engineering adalah penentuan dari efek kondisi
tanah lokal pada strong ground motion.
1.3.2 Hazard Struktur
gambaran
yang paling dramatis dan paling di ingat dari kerusakan akibat gempa adalah structural collapse. Dari prediksi keruntuhan
pasangan batu bata dan batako pada rumah tinggal di daerah yang tidak
berkembang diseluruh dunia sampai kehancuran yang mengejutkan pada bangunan
modern saat ini, kerusakan struktur menyebabkan kematian dan kerugian ekonomi
pada banyak gempa. Meskipun struktur yang tidak collapse pun dapat menyebabkan kematian dan kerusakan lainnya. Kejatuhan
benda seperti batu bata dan sandaran diluar struktur atau lukisan dinding yang
berat dan rak-rak dengan struktur yang berat dapat menyebabkan terjadi korban pada
setiap gempa. Fasilitas interior seperti perpipaan, pencahayaan, system
penyimpanan juga dapat mengalami kerusakan akibat gempa.
Meskipun perhitungan yang matang telah dibuat
dalam desain struktur yang tahan terhadap gempa dan desain gempa yang
digunakan dalam peraturan bangunan tetap harus diperbaiki secara-terus-menerus. Karena
desain tahanan terhadap gempa telah berpindah dari penekanan terhadap
kekuatan struktur menjadi penekanan terhadap kekuatan dan daktilitas, sehingga
kebutuhan untuk perkiraan ground motion
yang akurat perlu ditingkatkan.
1.3.3 Likuifaksi
Beberapa contoh kerusakan gempa yang menjadi pusat perhatian
adalah ketika tanah kehilangan kekuatannya dan muncul mengalir sebagai cairan,
fenomena ini disebut dengan likuifaksi. Kekuatan tanah berkurang sangat besar
sampai titik dimana tidak dapat menahan struktur atau kestabilannya. Karena hal
ini hanya terjadi pada tanah yang jenuh air, likuifaksi biasanya diamati dekat
sungai, teluk, atau area yang berair lainnya.
Istilah
likuifaksi biasanya terkait dengan beberapa fenomena, seperti flow failure dapat terjadi ketika kekuatan
tanah turun dibawah level yang dibutuhkan untuk menjaga stabilitas pada kondisi
static. Flow failure didorong oleh gaya gravitasi static yang dapat menyebabkan
pergerakan tanah yang besar, flow failure dapat menyebabkan keruntuhan dam
tanah, pada lereng, atau keruntuhan pondasi. Pada tahun 1971 gempa San Fernando
menyebabkan flow failure dibagian upstream slope pada San Fernando Dam yang
hampir saja menerobos dam. Lateral spreading merupakan fenomena terkait
yang dikarakterisasi dengan peningkatan displacement selama goyangan gempa. Tergantung
pada jumlah dan kekuatan dari tegangan pulsa yang melebihi kekuatan tanah, lateral
spreading dapat menghasilkan displacement dengan rentang sangat kecil sampai
sangat besar. Lateral spreading biasanya terjadi dekat jembatan dan
displacement yang dihasilkannya dapat merusak abutment, pondasi dan struktur
atas jembatan. Akhirnya fenomena tingkat likuifaksi tanah tidak meliputi
displacement lateral yang besar tetapi sangat mudah di identifikasi dengan
adanya sand boil yang dihasilkan oleh semburan air tanah ke permukaan. Walaupun
tidak merupakan bagian yang merusakkan, sand boil mengindikasikan tekanan air tanah
yang tinggi yang meskipun terdisipasi dapat menyebabkan subsidence dan kerusakan
perbedaan settlement.
1.3.4 Landslide
Gempa
kuat seringkali menyebabkan landslide, walaupun mayoritas landslide tersebut kecil,
gempa juga dapat menyebabkan slide yang besar. Pada kasus tertentu, gempa menyebabkan
landslide telah mengubur saluruh kota dan perkampungan. Biasanya kelongsoran
lereng akibat gempa menyebabkan kerusakan kerusakan bangunan atau menghalangi
jembatan atau fasililitas bangunan lainnya. Banyak gempa yang menyebabkan
kelongsoran lereng dari fenomena likuifaksi, tetapi kebanyakan secara sederhana
menggambarkan keruntuhan slope yang dalam batas stabil pada kondisi statik.
1.3.5 Keruntuhan Dinding Penahan
Sekat
angkur, dermaga, dan struktur panahan lainnnya sering mengalami kerusakan
akibat gempa. Kerusakan biasanya terjadi pada area perbatasan air dengan
dinding seperti pelabugan dan dermaga, karena fasilitas tersebut biasanya
dibutuhkan pergerakan barang yang diandalkan oleh perekonomian local, kehilangan
bisnis terkait dengan keruntuhan dapat menyebabkan kerugian yang lebih parah
diluar biaya untuk perbaikan rekonstruksinya.
1.3.6 Life Line Hazard
Jaringan fasilitas-fasilitas yang memberikan pelayanan yang
dibutuhkan untuk perdagangan dan kesehatan public dapat ditemukan secara
virtual disetiap negara berkembang. Jaringan-jaringan ini, meliputi tenaga
listrik dan telekomunikasi, transportasi, air dan pembuangan, distribusi minyak
dan gas, sistem penyimpanan limbah, secara umum disebut dengan lifeline. Sistem lifeline termasuk pembangkit listrik,
transmisi tower, penimbunan kabel listrik, jalan, jembatan, pelabuhan, bandara,
bangunan penyimpan air, reservoar dan tanki air, dan sistem didtribusi air yang
tertanam, tanki penyimpan cairan dan perpipaan minyak dan gas yang tertanam,
dan sampah perkotaan dan hazard limbah TPA. System lifeline dan fasilitas yang meliputinya menyediakan pelayanan yang
dapat dijamin yang dibutuhkan dalam areal industry modern. Kerusakan lifeline tidak hanya berakibat pada masalah
ekonomi tetapi juga memberikan efek negatif pada lingkungan dan kualitas hidup
manusianya.
Kerusakan
lifeline dapat menyebabkan gangguan
dan kerusakan ekonomi yang sangat besar melebihi biaya perbaikan fasilitas yang
dirusak langsung oleh gempa. Gempa Loma Prieta tahun 1989 dan Northridge 1994
menyebabkan kerugian ekonomi sekitar 8 miliar US dan 30 miliat US dinegara
California saja. Kerugian ini sangat parah di lokasi dan regional tetapi hanya
sedikit efek pada masyarakat U.S. Gempa Managua tahun 1972, disisi lain,
menyebabkan kerugian 2 miliar US, sekitar 40% dari produk negara Nicaragua pada
tahun itu. Biaya rekonstruksi yang tinggi menghasilkan hutang negara yang
memicu terjadinya inflasi, menambah pengangguran, dan bahkan berkontribusi
terhadap ketidakstabilan pemerintahan Nicaragua.
Kerusakan lifeline
dapat juga menghambat emergency response
dan usaha rescue karena kerusakan gempa. Kebanyakan kerusakan akibat gempa San
Fransisco tahun 1906 misalnya, disebabkan oleh api yang tidak bisa dilawan
dengan tepat karena kerusakan pipa induk saluran air. Delapan puluh tiga tahun
yang lalu, televisi telah mengizinkan dunia untuk menonton api yang lain di San
Fransisco yang mengikuti gempa Loma Prieta. Api ini disebabkan oleh kerusakan
pipa gas alam dan kembali pemadam kebakaran dihambat oleh rusaknya pipa induk
saluran air. Gempa Loma Prieta juga menyebabkan collapse dan hampir menyebabkan
collapse beberapa highway dan collapse San Fransisco-Oakland Bay Bridge.
Kehilangan lifeline transportasi ini
menyebabkan kemacetan diseluruh area. Beberapa elevasi highway masih belum bisa
digunakan setelah 5 tahun gempa.
Sumber: Steven L. Kramer Geotechnical Earthquake Engineering
Sumber: Steven L. Kramer Geotechnical Earthquake Engineering
0 komentar:
Posting Komentar