BESARAN UNTUK MENGUKUR GEMPA BUMI

BESARAN UNTUK MENGUKUR GEMPA BUMI

Besaran untuk mengukur gempa bumi, pada umumnya dipakai :

1. Magnitude,     adalah   ukuran   besar   energi   yang   dilepaskan   oleh fokus atau hypocentre.

Skala magnitude dari Richter sering dipakai dan skala ini berguna bagi para ahli seismologi.

2. Intensitas,   Adalah besar kecilnya getaran permukaan di tempat

konstruksi.

Secara   kuantitatif   intensitas   gempa   setempat   dinyatakan   dengan percepatan permukaan dengan satuan gal (cm/dt2_).

Skala ini digunakan bagi para inssinyur untuk pengaruhnya pada konstruksi.   Skala   yang   digunakan   adalah   skala  Modified Mercalli Intensity scale. (MMI)

Perkiraan   hubungan   kesetaraan   Richter   Mangnitude   (M)   dan

Modified Mercalli (MM). M

richter MM permukaan maxPercepatan pengaruhRadius 3

1. Besar energi yang dilepaskan sebagai gempa 2. Besar percepatan maximum permukaan tanah

Log E = 11,4 + 1,5 R =  11,4 + 1,5. 6 = 20,4

            E  = 1020,4 _{= 2,512. 10}20 _erg

Berapa energi untuk 7 skala Richter ?

79.4.1020 _erg

Berapa peningkatan energi untuk peningkatan 2 skala richter?

Pengaruh   gempa   dipermukaaan   tanah   tidak   hanya   di   tentukan   oleh besar   energi   yang   dilepaskan,   akan   tetapi   juga   oleh   kedalaman   atau jarak sumber gempa (hypocentre).

Hubungan Magnitudo Dan Frekuensi Gempa Yang Tejadi

Menurut Guttenberg­Richter : Log N = A – b . M  

N = frekuensi kejadian suatu gempa yang skala richternya M  untuk 1 tahun

Misal : dalam 1 tahun terjadi gempa dengan skala Richter sbb:   4 ; 5 ; 4 ; 3 ; 5 ; 2 ; 4

maka untuk magnitudo 4 pada skala richter jumlah kejadian gempa  adalah 3 kali, jadi N = 3

A dan b adalah konstanta gempa untuk suatu daerah gempa tertentu.  Misal : untuk pulau Jawa : A = 5.37 ,  b = 0.94

Jadi log N = 5.37 – 0.94 M

Hubungan A dan b dikemukakan oleh Kale dan Naran sbb: A = 6.35 b – 1.41

Catatan : untuk seluruh indonesia  log N = 7.30 – 0.94 M, jadi misalkan  kita menghitung frekuensi gempa dengan skala richter = 7, berarti : Log N = 7.3 – 0.94 (7) = 0.72

      N = 5.2 , ini berarti ada gempa kira­kira 5 kali dalam setahun dan  untuk gempa dengan skala richter diatas 7, frekuensi gempa adalah 2  kali setahun.

PERCEPATAN MAKSIMUM PERMUKAAN TANAH

Rumus hubungan besar energi dan percepatan permukaan tanah (a)  maksimum.

1. Donovan (1973) :     a = 1080.e   0,5R   _.(H+25)   ­1,32

2. Matuschka (1980) : a = 119.e   0,81R   _. (H+25)   ­1,15

a  = percepatan maksimum permukaan tanah (cm/det2₎

e  = bilangan natural (2,718) R = besar gempa skala Richter H = jarak Hypocentre (km)

Hubungan percepatan permukaan tanah (a) dengan intensitas lokal menurut skala MM (Modified Mercalli).

4 1 . 4 1 log 2

1 . 3 1

loga I atau a I 

a = cm/det2

Diketahui :

1.Menentukan jarak hypocenter 

861

2. Menentukan Percepatan (Donovan) : a = 1080.e0,5R_. (H+25)­1,32

   = 1080.e0,5.(6,8)_{. (46,861+25)}­1,32

   =  115 cm/det2

Menentukan Percepatan (Matuscha) : a = 119.e0,81R_. (H+25)­1,15

   = 119.e0,81. (6,8)_{. (46,851+25)}­1,15

   = 216 cm/det2

Besar / tingkat kerusakan (MM) berdasarkan percepatan : dari 

FOCUS (hypocenter)

Jarak hypocenter (H) ?

Maumere /Seismograf 30 km

Besar kerusakan (MM) berdasarkan percepatan : dari a (Matuscha)

 Menurut percepatan tanah dari Donovan 7 MM

 Menurut percepatan tanah dari Matuscha 8 MM

GELOMBANG GEMPA

Saat   terjadi   gempa,   tanah   permukaan   mengalami   gerakan   karena permukaan tanah bergelombang.

Gelombang utama :

1. Gelombang   Primer   (P),   merupakan   gelombang   yang   menjalar longitudinal.

Memampat   dan   menggembung   searah   rambatannya.  Kecepatan antara 1,4 – 6,4 km/det.

2. Gelombang   Sekunder   (S),   merupakan   gelombang   yang   menjalar tranversal.

Kecepatan ± 2_/

Kecepatan   dari   kedua   gelombang   berbeda,   dari   hasil   rekaman gempa   dapat   diperkirakan   jarak   sumber   gempa   berdasarkan selisih waktu tiba gelombang tersebut.

Perkiraan jarak sumber gempa

Apabila terukur jarak dari 3 tempat maka dapat ditentukan lokasi gempa (sumber).

.

A

Dua gelombang yang menjalar hanya dipermukaan tanah saja, 1. Gelombang Rayleigh

Butiran tanah bergerak ellips dengan gerak vertikal.

2. Gelombang Love Q

Butiran tanah bergerak tranversal pada bidang horisontal.

TINGKAT RISIKO GEMPA

P = (1 – e – L/T_{) x 100% = (1 – e}­50/10_{) x 100% = ­99.33%}

P = Probabilitas (kemungkinan) bangunan terlanda gempa yang lebih       besar dari gempa (dalam %)

L = umur rencana bangunan (tahun)

INTENSITAS, MANGNITUDE, KECEPATAN DAN ENERGI GEMPA

I 0 – 1,9 0,45 TNT Tidak   terasa   kecuali

menggunakan   alat   bantu pendeteksi gempa

Sangat besar

II 2 – 2,9 50 kg TNT Dirasakan   oleh   hanya

sedikit   orang   yang beristirahaat,   khususnya pada   lantai   atas   gedung,

benda­benda   yang

bergantung akan terayun.

300,00

III 3 – 3,9 Mulai   dirasakan

sebagaian   orang,

khususnya   pada   lantai atas   gedung,   tapi   banyak

orang   yang   tidak

menyadari   akan   adanya

gempa   tersebut.

Getarannya   seperti   truk yang sedang lewat. banyak   orang   dalam ruangan dan sedikit orang diluar   ruangan.   Pada malam   hari   beberapa orang   akan   terjaga   dari tidurnya.   Pintu   dan jendela   mulai   berbunyi;

dinding   mulai

menimbulkan   suara.   Ada getaran seperti truk besar lewat   dibawah   gedung. Mobil   yang   sedang   parkir dapat berpindah.

0,015g –

0,03g 4,00

V 4,5 – 4,9 2 – 5 Dirasakan   oleh   hampir

semua orang, bnyak orang terbangun   dari   tidurnya. Kaca jendela mulai pecah,

terjadi   keretakan

dibeberapa   plesteran

semen, benda tidak stabil akan terguling. Kerusakan pada   pohon,   tiang­tiang listrik,   dan   objek   tinggi lainnya.   Bandul   jam mungkin berhenti.

0,03g – 0,05g

1,20

VI 5 – 5,9 5 – 8 Dirasakan   oleh   semua

orang,   banyak   yang ketakutan dan lari keluar

ruangan.   Beberapa

furniture   berat   akan bergerak.   Plesteran   akan mulai   runtuh,   cerobong mulai retak.

0,05g –

0,07g 800

VII 6 – 6,3 8 – 20 1.109 _kg TNT

(1 bom hydrogen)

Semua   orang   lari   keluar ruangan. Dirasakan orang yang   mengendarai   mobil,

0,07g – 0,15g

bangunan   yang konstruksinya   kurang baik   akan   runtuh, cerobong akan runtuh.

VIII 6,4 – 6,6 20 – 30 Kerusakan   mulai   terjadi

pada   bangunan   dengan desain   baik.   Beberapa bangunan   akan   runtuh sebagian.   Panel   dinding akan   keluar   dari   rangka strukturnya.   Cerobong

tumbang,   tumpukan

material   pabrik   akan runtuh,   dinding,   kolom,

dinding,   monumen

runtuh.   Furniture   berat akan   tumbang.  Pasir  dan

lumpur   terlempar

sebagian.   Terjadi

perubahan   dalam   air sumur.  Pengendara   mobil akan tergangu. 

0,15g – 0,30g

35

IX 6,7 – 6,9 30 – 60 Kerusakan   akan   terjadi

pada   bangunan   dengan desain   baik,   struktur rangka   akan   miring,

sebagian   bangunan

runtuh, perubahan terjadi pula   pada   pondasi. Keretakan   tanah   terjadi, pipa bawah tanah rusak

0,30g –

0,60g 20

X 7 – 7,5 Lebih dari

60 10

11_kg TNT

(100 bom hydrogen)

Bangunan   konstruksi

kayu   mulai   rusak, sebagaian besar pasangan batu   rusak,   dan   struktur rangka   dan   pondasinya rusak. Tanah akan terjadi retakan   besar,   rel   kereta

bengkok,   kelongsoran

akar terjadi di tepi sungai dan   tebing­tebing   tanah. Pasir   dan   lumpur   sungai akan   bercampur.   Air berombak berdeburan.

Lebih dari

0,60 g 14

XI 7,6 – 7,9 Sangat   sedikit   bangunan

yang   masih   berdiri. Jembatan hancur. Terjadi retakan­retajkan   besar   di tanah   dan   jalan   aspal, pipa­pipa   bawah   tanah total   tidak   berfungsi. Terjadi   longsior   di sebagian besar tebing. Rel

Kerusakan   total.

Diambil dari “Introduction to Seismology” IISEE (2001) dan “Earthquake Mangnitude Comparisons” (2001).

SKALA INTENSITAS “ MODIFIED MERCALLI”

Skala

MM Deskripsi

I Tidak terasa orang, tercatat pada pencatat gempa.

II Terasa   oleh   orang   yang   istirahat,   terutama   di lantai dua.

III Benda­benda tergantung goyang,bergetar ringan.

IV Getaran   truck   lewat,   jendela,   pintu   dan   barang pecah belah beradu dan berbunyian.

V Terasa   oleh   orang   diluar   gedung,   orang   tidur terbangun , benda diatasnya bisa jatuh.

VI Terasa   oleh   semuanya,   bahkan   ketakutan   dan keluar rumah, plesteran tembok retak (mutu D). VII Sulit   berdiri,   terasa   oleh   pengendara   kendaraan,

tembok­tembok   rusak,   plesteran   lepas,   genteng jatuh, rawa dan kolam bergelombang.

VIII Tembok Mutu C rusak, runtuh, menara air rusak

gedung portal bergerak, tanah basah retak (mutu C)

IX Semua   orang   panik,   gedung   runtuh,   pipa­pipa dalam tanah rusak.

X Bangunan   kayu   rusak,   jembatan   rusak,   tanah longsor, air sungai/kolam gelombang tepi.

XI Rel kereta api rusak.

c = f(x) a

6,84

x z

PENENTUAN LETAK EPICENTRUM Metoda Kontur dan Extrapolasi

Kontur  :   Penandaan   daerah   gempa   yang   mempunyai   amplitude sama

Extrapolasi :   Perhitungan   linier   dari   suatu  titik   diluar   dua   titik   yang menjadi acuan

 

C = f (x) = a + (b – a) 

z x

Contoh  : Data rekaman beberapa seismograf sebagai berikut :

Seismograf Lokasiabsis (km)

Ordinat

(km) Amplitudomax (cm) A

B C D E F G

40 60 90 30 110

10 110

70 40 80 30 100

80 50

6,84 7,74 7,17 5,00 4,34 3,68 5,87

Tentukan  : koordinat dan amplitude maksimum dari epicenterum

P

Plot koordinat  dan  amplitude  tiap­tiap  seismograf  buat segitiga  lokasi epicentrum yang amplitudonya tertinggi.

(A, B, C)  Extrapolasi di titik (70, 60) Rumus : f (x) = a + (b – a) 

z x

Extrapolasi FA ; f (x) = 3,68 + (6,84 – 3,68) 6_3,,₁₆₂324 = 10

Extrapolasi EC ;  f (x) = 4,34 + (7,17 – 4,34) 5₂,_,656₈₂₈ = 10





20

34 , 4 17 , 7  

x y

 ;   40 5,66

20 ) 34 , 4 17 , 7 (

 

 x

y

y’ = 5,66 + 4,34 =10

TINGKAT RISIKO GEMPA

Rumus pendekata untuk probabilitas bangunan terlanda gempa yuang  lebih besar dari gempa rencana (%).

P = (1 – e –L/T _) x 100%

L = Umur rencana bangunan (th)

T = Jangka waktu ulang gempa rencana (tahun)

Misalkan Bangunan A :

L = 50 th T = 120 th 

P = (1 – e –50/120 _) x 100%

   = 34,08%

Tugas LATIHAN : 

1.  Gempa di Padang tanggal 17 Desember 2009 Besar gempa = 7.2 skala Richter

Kedalaman sumber gempa = 30 km dari muka tanah

Jarak epicenter dari Bukit tinggi (pusat pencatatan gempa) = 45 km

Ditanyakan :

1. Percepatan maksimum permukaan tanah Bukit tinggi ? 2. Besar kerusakan menurut skala MM ?

2.

Seismograf Absis_(km) Ordinat_(km) Amplitudo_Maks (cm)

B C D E F

100 60 130 110 30

110 60 40 140

40

8,84 8,39 6,34 5,68 4,74