Pengertian GempaPergerakan batuan menimbulkan akumulasi energi, yang kemudian dilepaskan dalam

bentuk gelombang.Begitu batuan retak, maka tenaga keterikan yang tersimpan akan menggerakkan

batuan yang patah tersebut menuju keadaan semula (Gempa susulan). Daerah Potensi Gempa1. Daerah bertopografi perbukitan atau pegunungan dengan

lerengcuram, atau kerucut - lereng gunungapi.2. Pada zona sesara aktif dan berkeaktifan potensial.3. Dekat dengan gunungapi aktif.4. Daerah berpantai landai, berbentuk teluk yang diapit bukit terjal.5. Pantai yang berhadap-hadapan dengan pusat gempa bumi di dasar laut

(zona penunjaman samudra): pantai barat Sumatera; pantai selatan Jawa - Bali - Lombok - Nusa Tenggara Timur - Irian Jaya - Banda; pantai utara Irian Jaya - Maluku dan Sulawesi.

Proses gempa tektonik secara diagramatis pertemuan dua lempengan mengalami subduksi yang menyebakan terjadinya gempa tektonik Empat golongan kerusakan utama akibat gempa

1. Ground shaking – Ini adalah gerakan tanah akibat gempa yang merupakan unsur utama penyebab keruntuhan struktur

2. Liquefaction – Kehilangan strength pada pasir yang jenuh air akibat pembebanan siklik. Kondisi ini menyebabkan penurunan dan pergerakan lateral dari pondasi. Yang perlu dilakukan adalah mengidentifikasi lokasi yang berpotensi liquefaction dengan menghindari pembangunan diatasnya, atau cara lain membuat fondasi dalam sehingga terhindar dari liquefaction

3. Bidang patahan (fault rupture) – Ini pergerakan patahan akibat gempa. Pergerakan dapat vertikal maupun horizontal.

4. Landslide – Sering kali terjadi sebagai akibat dari terjadinya gempa. Perlu dihindari pembangunan diatas lereng atau dikaki dari lereng.

Gambar 1 Proses Gempa Tektonik

Kepulauan Indonesia dianggap sebagai jalur yang lebar, merupakan produk dari pertemuan 3 lempeng besar (mega plates), yaitu :

1. Lempeng Samudera Hindia – Australia,bergerak ke utara.2. Lempeng Pasifik bergerak ke barat.3. Lempeng Asia Tenggara (Sunda) bergerak ke utara.

Tsunami

Pengertian Tsunami berasal dari bahasa Jepang yang artinya Tsu berati pelabuhan dan nami berarti gelombang. Kata ini secara mendunia sudah diterima dan secara harfiah yang berarti gelombang tinggi/besar yang menghantam pantai/pesisir. Tsunami sendiri terjadi akibat gempa tektonik yang besar dilaut ( lebih besar dari 7.5 skala Richter dan kedalaman episentrum lebih kecil dari 70 km) yang mengakibatkan terjadinya patahan/rekahan vertikal memanjang (kasus Aceh patahan mencapai ribuan kilometer) sehingga air laut terhisap masuk dalam patahan dan kemudian secara hukum fisika air laut tadi terlempar kembali setelah patahan tadi mencapai keseimbangan. Kecepatan air/gelombang yang sangat cepat terjadi. Pada kasus Tsunami di Aceh kecepatannya dapat mencapai ratusan kilometer per jam nya. Antara terjadinya gempa dan Tsunami ada jeda waktu yang dapat digunakan untuk memberikan peringatan dini pada masyarakat. Pengalaman di Aceh menunjukkan peringatan dini belum berjalan. Secara diagramatis terlihat pada Gambar 2 proses terjadinya Tsunami

*Gempa mengakibatkan pergerakan vertikal dari dasar laut yang memindahkan air laut

*Gelombang besar secara radial bergerak kesemua arah

Gambar 2 Proses terjadinya Tsunami

Mitigasi bencana gempa/Tsunami

Jepang telah membangun dinding penahan Tsunami setinggi 4,5 pada daerah pantai yang padat penduduk. Namun ketika gempa tahun 1993 menimpa Hokaido, tinggi gelombang Tsunami mencapai 30m. Dinding penahan terlampaui namun tetap dapat mengurangi

kecepatan dari Tsunami. Korban jiwa tetap tidak terhindarkan. Dinding semacam ini dapat digunakan di Aceh atau daerah lainnya (Pangandaran) yang rawan Tsunami, namun efektivitas dinding penahan tersebut perlu dilakukan penelitian. Pembuatan model dengan alat centrifuge dan melakukan uji di laboratorium dapat mensimulasikan tinggi gelombang yang dikehendaki.

Mitigasi harus memperhatikan semua tindakan yang diambil untuk mengurangi pengaruh dari bencana dan kondisi yang peka dalam rangka untuk mengurangi bencana yang lebih besar dikemudian hari. Karena itu seluruh aktivitas mitigasi difokuskan pada bencana itu sendiri atau bagian/elemen dari ancaman.

Beberapa hal untuk rencana mitigasi (mitigation plan) pada masa depan dapat dilakukan sebagai berikut:

1. Perencanaan lokasi (land management) dan pengaturan penempatan penduduk.2. Memperkuat bangunan dan infrastruktur serta memperbaiki peraturan (code) disain

yang sesuai.3. Melakukan usaha preventif dengan merealokasi aktiftas yang tinggi kedaerah yang

lebih aman dengan mengembangkan mikrozonasi.4. Melindungi dari kerusakan dengan melakukan upaya perbaikan lingkungan dengan

maksud menyerap energi dari gelombang Tsunami (misalnya dengan melakukan penanaman mangrove sepanjang pantai).

5. Mensosialisasikan dan melakukan training yang intensif bagi penduduk didaerah area yang rawan Tsunami.

6. Membuat early warning sistem sepanjang daerah pantai/perkotaan yang rawan Tsunami

Pada Gambar 6 disampaikan diagram dari mitigation planing proses (case study dari Regional all hazard mitigation Master Plan for Benton, Lane and Liin county, USA ) berupa 7 langkah yang perlu diantisipasi. Dimulai dari asesmen resiko bencana sampai dengan penyediaan dana untuk pembangunannya. Mitigasi pada langkah keempat dihentikan jika risk atau toleransi dapat diterima. Jika tidak rencana dilanjutkan sampai langkah ketujuh yang merupakan prioritas dari mitigasi proyek yang diperlukan yaitu menyediakan pendanaan untuk mewujudkan. Perkembangan terbaru untuk meramalkan terjadinya gempa adalah dengan adanya awan diatas daerah terjadinya gempa. Menurut Sarmoko (peneliti di LAPAN) awan misterius tersebut tercipta akibat pergumulan uap air panas yang muncul dari rekahan permukaan bumi dengan udara dingin di angkasa. Uap air panas yang bertekanan tinggi melesak dari tanah sebagai dampak aktivitas seismik tingkat tinggi diperut bumi Memang hasilnya baru sekitar 60% kecocokannya dengan gempa yang terjadi. Sebagai contoh ketika terjadi gempa di Kobe pada tahun 1995 terjadi awan berbentuk seperti angin tornado terlihat dikota Kobe sebelum gempa terjadi. Meski terbukti kebenarannya para peneliti belum menggunakan prediksi gempa lewat awan yang terjadi untuk konsumsi publik. Gempa dapat terjadi 4-5 hari setelah penampakan awan gempa bisa juga terjadi setelah 130 hari kemudian melihat pengalaman yang terjadi di Jepang, AS dan China. Pemantauan satelit awan gempa merupakan terobosan besar untuk mitigasi bencana gempa. Penelitian lanjutan masih terus dikembangkan dengan megklarifikasi lewat satelit.

Peranan Engineer Teknik Sipil dalam mitigasi gempa dan Tsunami

Ahli Teknik Sipil dapat berperan dalam menganalisa bangunan infrastruktur yang telah ada maupun yang akan dibangun dengan lebih memperhatikan masalah-masalah yang berkaitan dengan gempa dan Tsunami, terutama pada area yang secara jelas berpotensi terjadi gempa tektonik. Peranan ahli geotenik dan struktur dapat lebih di daya gunakan agar dapat mensimulasikan pengaruh gempa dan Tsunami yang mungkin terjadi pada bangunan infrastruktur. Melakukan modelliing adalah salah satu upaya yang banyak dilakukan. Beberapa uraian pada makalah ini mencoba memberikan gambaran yang bisa segera dilakukan oleh para ahli teknik Sipil untuk dapat berperan aktif dalam mitigasi gempa dan Tsunami.

Kerusakan pada Fondasi Dangkal akibat gempa Fondasi dangkal secara luas banyak digunakan didaerah-gempa untuk struktur skala kecil sampai skala menengah. Daya dukung fondasi dangkal berkurang pada waktu terjadinya momen akibat gaya horizontal ketika terjadi gempa. Mekanisme kegagalan yang terjadi dapat dimodelkan dengan dengan teknik Particle Image Velocimetry (PIV), yang banyak digunakan pada mekanika fluida untuk mengukur defleksi. Gambar 7 menunjukkan mekanisme keruntuhan menurut Prandtl. Pada Gambar 8 terlihat pengaturan model uji pondasi strip diatas lapisan pasir dengan menggunakan shaking table (Knappet et,all.,2004). Shaking table bekerja berdasarkan momentum sudut penyimpanan (storing angular momentum) dari motor roda penggerak, kemudian dikonversikan menjadi gerakan horizontal melalui sebuah motor dengan memberikan gerakan sinusoidal input pada frekwensi tunggal. Gambar 9 memperlihatkan displacement dibawah pondasi pada siklus yang pertama sampai dengan keempat. Hasil tes menunjukkan perilaku dinamis dari fondasi bervariasi diantara seperempat siklus dari input gerakan sinusoidal. Gambar 9a memperlihatkan mekanisme keruntuhan yang asimetrik terjadi pada bagian sebelah kiri dari fondasi dan struktur berputar dengan titik putar pada garis pusat (centerline). Terlihat juga hanya sedikit terjadi pergerakan

Gambar 7 Mekanisme keruntuhan Prandtl

Gambar 8 Shaking table

kesisi sebelah kanan dari region yang runtuh sehingga terjadi uplift. Gaya gempa yang diteruskan oleh shaking table mulai dari titik displacement maksimum dan juga maksimum akselerasi. Oleh karena itu selama seperempat siklus yang pertama akselerasi yang diterima struktur berkurang dari titik puncak ketika gempa terjadi. Besaran gaya inersia pada awalnya besar dan menimbulkan momen yang besar pada fondasi dan menyebabkan tanah runtuh seperti pada Gambar 7. Perilaku yang sama terlihat pada Gambar 9c, selama tigaperempat siklus juga diawali dengan akselerasi maksimum dan pada kasus ini terjadi perpindahan arah akselarasi juga didapati displacement lebih besar. Selama siklus kedua dan keempat fondasi berputar pada satu sudut memobilisasi wedge dari tanah dibawah fondasi. Keruntuhan yang terjadi sama dengan keruntuhan seperti pada Gambar 7 dimana besaran momen tidak diperhitungkan. Pada Gambar 10 dapat dilihat mekanisme keruntuhan kritis dari berbagai magnitude gempa. Terlihat pada Gambar 10 dengan meningkatnya kh akan meningkatkan average total settlement. Pada akhirnya memang dapat disimpulkan bahwa bearing capacity dari pondasi dangkal berkurang ketika fondasi menerima momen putar dan gaya horisontal ketika terjadinya gempa. Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat dilihat jika titik pusat masa berada di atas fondasi pengaruh dari momen amat signifikan karena mengurangi daya dukung fondasi akibat uplift. Mekanisme kegagalan berubah setiap siklus gempa, dengan titik putar bergerak dari ujung fondasi mengikuti titik percepatan maksimum.

Gambar 9 Displacement dibawah pondasi dari PIV pada test A2

Gambar 10 Efek magnitude gempa pada mekanisme kegagalan kritis

Centrifuge model tests

Gambar 11 memperlihatkan hubungan antara phisical modelling, numerical modelling dan data yang diperoleh dari model skala penuh dan aplikasinya pada desain. Randolph (2001) menunjukkan akan sangat menguntungkan jika melakukan uji moded fisik untuk mengevaluasi respon yang kompleks dari tanah, kompleksitas dari geometri atau konstruksi dan sekaligus dapat mempelajari phenomena baru.

Gambar 11 Kontribusi dari physical modelling terhadap disain (Randolph,2001)

Physical modelling

Physical modelling dapat digunakan untuk menguji secara komprehensif struktur bangunan untuk mengurangi kerusakan yang diakibatkan oleh gempa bumi maupun Tsunami. Di Jepang gempa bumi merupakan bencana alam yang menjadi prioritas tinggi untuk penanggulangan maupun mencegah efek yang lebih luas jika terjadi gempa. Shaking tables tests yang dilakukan dengan 1-g seringkali digunakan untuk mengevaluasi struktur dan respon elemen geoteknik akibat gempa bumi yang masif. Iai (2001) dari Port and Airport Research Institute (PARI) mengilustrasikan penggunaan shaking table yang besar untuk menguji respon dinamik dari wharf front structure (struktur depan dermaga) dari berbagai tingkat gerakan dari gempa bumi. Dia memperlihatkan pentingnya menggunakan hukum skala yang benar pada model untuk mendapatkan tes data yang akurat dari panjang, waktu, akselerasi, perpindahan, tegangan/tekanan dan regangan serta ekses tegangan pori. Akselerasi pada permukaan tanah (AV9) dan dibawah struktur (W2) dapat diobservasi sehingga dapat diketahui secara tepat kondisi dari struktur pada saat uji shaking Observasi tipikal mengenai struktur dermaga terhadap gempa bumi diilustrasikan pada Gambar 12. Hasilnya menunjukkan uji dengan menggunakan shaking table yang besar memberikan pengertian yang lebih baik dari perilaku struktur dermaga akibat beban gempa sehingga engineer dapat mendisain dengan lebih baik dan aman struktur dermaga. TSUNAMI ACEH 26 DESEMBER 2004

Bencana gempa bumi dan gelombang tsunami di provinsi Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) tanggal 26 Desember 2004, disusul bencana gempa bumi di wilayah Kepulauan Nias tanggal 28 Maret 2005, mengakibatkan lebih dari seratus ribu orang meninggal dan lebih dari delapan ratus ribu jiwa mengungsi dari daerah tersebut. Kerusakan hebat terjadi pada infrastruktur dan perumahan sehingga aktifitas masyarakat dan penduduk setempat mengalami kelumpuhan dalam berbagai bidang kehidupan.

Hal yang dapat dilakukan bangsa indonesia dalam menghadapi bahaya tsunami

“melawan” atau “melemahkan” bahaya alam dengan akal budi Bahaya alam tertentu tidak dapat dilawan, hanya bersiap menyelamatkan diri secara

sistematis guna mengurangi korban.

Tabel 1.2 Pengamanan terhadap daya rusak laut

Upaya perlindungan pantai dengan mangrove ( butuh struktur pelindung)

Penanaman bakau adalah upaya konservasi pantai yang sangat dianjurkan, namun tidak tepat bila dimaksudkan untuk tsunami.