Gelombang seismik terdiri dari beberapa tipe yang menyebabkan kerusakan berbeda pada struktur. Memahami klasifikasi gelombang seismik—gelombang badan vs permukaan, kecepatan, frekuensi, dan amplitudo—adalah fondasi untuk mengerti bagaimana gempa menyebabkan kerusakan konkrit di lokasi Anda. Setiap tipe gelombang memerlukan persyaratan desain struktur yang berbeda sesuai karakteristiknya.
Gempa bumi menimbulkan gelombang elastis dimana energy dipancarkan dari sumber Gempa bumi ke permukaan bumi.
Masyarakat yang tinggal dekat dengan pusat gempa seperti di Yogyakarta sewaktu terjadinya peristiwa naas tahun 2006 itu, melihat gelombang seismik muncul ke permukaan seperti gulungan karpet berjalan [1].
Gelombang Seismik
Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi akibat adanya lapisan batuan yang patah secara tiba-tiba atau adanya ledakan. Gelombang utama Gempa bumi terdiri dari dua tipe yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave) [2].
Dapat juga dianalogikan sebagai gelombang yang menjalar seperti pada suatu kolam air yang dijatuhkan di atasnya sebutir batu.
Air mengalami gangguan dan gelombangnya terpancar keluar dari pusat awalnya mencapai jarak terjauh kolam. Akan tetapi partikel air yang terganggu tersebut tak bergeser dalam arah pergerakan gelombang.
Implikasi untuk struktur: Dalam gempa, partikel tanah juga tidak bergeser mengikuti gelombang, melainkan berosilasi di tempat. Amplitudo dan frekuensi osilasi ini—terutama dari gelombang badan dan permukaan—menentukan gaya inersial yang bekerja pada struktur. Struktur yang tidak dirancang untuk beban dinamis osilasi ini akan mengalami kerusakan. Inilah mengapa desain tahan gempa harus mempertimbangkan amplitudo dan frekuensi dominan gelombang di lokasi proyek.
Gelombang seismik merambat dalam lapisan bumi sesuai dengan prinsip yang berlaku pada perambatan gelombang cahaya: pembiasan dengan koefisien bias, pemantulan dengan koefisien pantul, hukum‐hukum Fermat, Huygens, Snellius, dan lain‐lain.
Gelombang badan adalah gelombang yang menjalar melalui bagian dalam permukaan bumi dan bisa disebut free wave karena dapat menjalar ke segala arah di dalam bumi. Gelombang ini dibedakan menjadi dua yaitu gelombang primer dan gelombang skunder
a. Gelombang Primer
b. Gelombang Sekunder
Catatan desain: Gelombang badan tiba lebih awal (P-wave berkecepatan ~6 km/s, S-wave ~3-4 km/s), memberikan waktu singkat untuk respons inersial struktur. S-wave (lebih merusak) tiba sesudah P-wave dengan amplitudo lebih besar. Durasi gempa dan durasi osilasi gelombang badan berbeda-beda tergantung kedalaman hiposenter dan jarak epicenter. Investigasi lokasi gempa lokal (gempa dangkal vs dalam) menentukan durasi getaran yang harus dipertimbangkan dalam desain.
2. Gelombang permukaan (Surface Wave)
Gelombang permukaan merupakan salah satu gelombang seismik selain gelombang badan. Gelombang ini ada pada batas permukaan medium. Berdasarkan pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan merupakan gelombang yang kompleks dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang besar, yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan sifat elastik.
Jenis dari gelombang permukaan ada dua yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang Love.
a. Rayleigh Wave
b. Love Wave
Karakteristik dan risiko gelombang permukaan: Gelombang permukaan memiliki amplitudo besar dan frekuensi rendah (periode panjang), tiba terakhir setelah gelombang badan, dan menyebabkan getaran permukaan tanah yang terlihat jelas (seperti gulungan karpet). Periode panjang gelombang permukaan dapat beresonansi dengan struktur bertingkat yang fleksibel (periode natural panjang), menyebabkan kerusakan besar meskipun amplitudo percepatan tidak terlalu tinggi. Inilah alasan mengapa analisis respons spektrum dan periode natural struktur penting dalam desain tahan gempa. Artikel berikutnya akan menjelaskan karakteristik detail dari P-wave (artikel #8), S-wave (artikel #9), Rayleigh Wave (artikel #10), dan Love Wave (artikel #11).
REFERENSI
[1] Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, 2012. Gempa bumi Edisi Populer
[2] Kayal, J.R. (2008). Earthquakes and Seismic Waves of Microearthquake Seismology And Seismotectonics Of South Asia. New Mexico: Springer.
[3] Kato, K., Introduction to Strong Motion and Seismic Hazard, Kajima Corporation, Presentation for IISEE Lecture, Japan, 2006.
Penulis : Dr. Ir. Heri Khoeri, MT.
Untuk memperdalam pemahaman tentang gelombang seismik dan dampaknya terhadap desain struktur, ikuti daftar artikel lengkap dalam series berikut:
Daftar Tulisan Selengkapnya:
- Gempa Bumi
- Kekuatan (Magnitudo) Gempa Bumi
- Intensitas Gempa Bumi
- Penyebab Terjadinya Gempa Bumi
- Faktor Yang Mempengaruhi Besar Kecilnya Dampak Gempa Bumi
- Jenis Gempa Bumi
- Gelombang Seismik
- Gelombang Gempa Bumi Primer (P-Wave)
- Gelombang Gempa Bumi Sekunder (S-Wave)
- Rayleigh Wave
- Gelombang Cinta (Love Wave)
Konsultasi Analisis Respons Spektrum dan Periode Natural Struktur
Karakteristik gelombang seismik di lokasi proyek—terutama frekuensi dominan, amplitudo, dan durasi getaran—menentukan respons dinamis struktur Anda. Jika struktur bertingkat Anda memiliki periode natural yang beresonansi dengan gelombang permukaan lokal, kerusakan dapat terjadi meskipun percepatan tanah tidak tinggi. Tim struktur kami dapat melakukan analisis respons spektrum berdasarkan karakteristik gelombang seismik lokal dan mengevaluasi kesesuaian periode natural struktur untuk kondisi gempa spesifik lokasi proyek Anda.
Konsultasi mencakup: pengumpulan data gelombang seismik lokal, pembuatan respons spektrum desain berdasarkan SNI 1726, analisis periode natural struktur, dan evaluasi keselarasan antara periode struktur dan frekuensi dominan gelombang lokal.
PT Hesa Laras Cemerlang
Komplek Rukan Mutiara Faza RB 1
Jl. Condet Raya No. 27, Pasar Rebo, Jakarta Timur, Indonesia
- ✉️ Email: kontak@hesa.co.id
- ☎️ Telepon: (021) 8404531
- 📱 Hotline: 081291442210 / 08118889409