Gelombang sekunder (S-wave) adalah komponen gempa yang paling merusak struktur bangunan. Memahami karakteristik S-wave—arah perambatan, kecepatan, dan pola gerakannya—adalah fondasi untuk mengerti bagaimana gempa menyebabkan kerusakan konkrit di lapangan. Karakteristik ini langsung mempengaruhi persyaratan desain struktur tahan gempa yang akan dijelaskan di artikel-artikel berikutnya dalam series.
Implikasi praktis: Dua komponen S-wave ini menjelaskan mengapa gempa menyebabkan kerusakan multi-direktional. Gelombang SH mendorong struktur secara horizontal (dapat memutarkan kolom, merekah dinding), sementara SV mendorong secara vertikal (dapat melepas sambungan, runtuhkan lantai). Pendesain struktur harus mempertimbangkan kedua arah ini secara simultan dalam perhitungan gaya gempa.
Gelombang sekunder S merupakan gelombang transversal atau shear, gerakan partikelnya terletak pada suatu bidang yang tegak lurus dengan arah penjalarannya. Gelombang ini hanya dapat menjalar melalui medium padat karena medium cair dan gas tidak punya daya elasitas untuk kembali ke bentuk asal. Gelombang S terdiri dari dua komponen, yaitu gelombang SH dengan gerakan partikel horizontal dan gelombang SV dengan gerakan partikel vertikal [1].
Gelombang P mampu menembus lapisan inti bumi sedangkan gelombang S tidak bisa dikarenakan sifatnya yang tak bisa menembus media cair pada inti bumi. Seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gelombang Gempa Bumi Sekunder (S-Wave)
Kecepatan gelombang seismik bertambah dengan kedalaman, maka lintasan gelombang seismik akan berbentuk lengkungan cekung ke permukaan bumi. Kecepatan gelombang S (Vs) tergantung dari konstanta Lamda (), rigiditas (), dan densitas () medium yang dilalui, seperti pada table berikut:
Tabel Harga dari konstanta elastis, densitas batuan, Poisson’s ratio, kecepatan seismik untuk beberapa material sedimen dengan umur geologi berbeda. Harga granit sebanding dengan harga tekanan 200 Mpa pada kedalaman 8 km, basalt 600 Mpa pada kedalaman 30 km [2]
Catatan lapangan: Variasi kecepatan S-wave di berbagai material menunjukkan bahwa lokasi proyek dengan kondisi geologi berbeda akan mengalami percepatan gempa (ground acceleration) yang berbeda. Ini adalah alasan mengapa investigasi geologi lokal—bukan hanya data gempa regional—wajib dilakukan saat tahap studi kelayakan proyek.
Gelombang sekunder (S) memiliki kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan gelombang primer, sehingga terdeteksi oleh seismograf setelah gelombang primer. Menurut Poisson kecepatan gelombang P mempunyai kelipatan dari kecepatan gelombang S. Kecepatan gelombang S adalah 3-4 km/s di kerak bumi, lebih besar dari 4,5 km/s di dalam mantel bumi, dan 2,5-3 km/s di dalam inti bumi. Kecepatan gelombang S dapat di tunjukkan dengan persamaan berikut ini [3]:
Dengan Vs adalah kecepatan gelombang S (m/s), µ adalah modulus geser (N/m2),dan ρ adalah kerapatan material yang dilalui gelombang (kg/m3).
Untuk keputusan desain: Rumus di atas menunjukkan bahwa kecepatan S-wave sangat tergantung pada kekakuan material (µ). Material yang lebih kaku (seperti batuan, bukan tanah lunak) akan mentransmisikan gelombang S lebih cepat. Ini berarti gempa akan tiba lebih cepat dan dengan energi lebih tinggi di lokasi dengan fondasi di atas batuan dasar dibanding di atas tanah lembut. Konsekuensi: struktur di lokasi berbeda memerlukan margin keselamatan (safety factor) yang berbeda dalam perhitungan gaya gempa.
Ilustrasi gelombang S seperti ditunjukkan oleh gambar berikut:
Di bandingkan dengan gelombang P, gelombang S inilah yang paling merusak.Gelombang ini mampu mendorong lapisan tanah ke beberapa sisi dan membuatnya merekah.
Mengapa S-wave paling merusak: Gerakan dorong multi-direktional (horizontal SH dan vertikal SV secara bersamaan) menyebabkan distorsi sudut pada elemen struktur. Elemen yang dirancang hanya untuk beban vertikal (seperti kolom tradisional tanpa pengikat transversal) akan gagal saat S-wave datang. Itulah mengapa standar SNI 1726 mewajibkan desain struktur mempertimbangkan gaya geser S-wave, bukan hanya beban vertikal. Keputusan desain struktur tahan gempa harus didasarkan pada karakteristik S-wave di lokasi spesifik Anda, bukan asumsi umum.
Lanjutan dalam series: Artikel ini (#9) menjelaskan mekanisme S-wave sebagai dasar untuk memahami mengapa dampak gempa berbeda-beda di lokasi yang sama (akan dijelaskan di artikel #10 tentang Rayleigh Wave, dan lebih detail di artikel #5 tentang Faktor yang Mempengaruhi Dampak Gempa). Pemahaman S-wave juga merupakan dasar untuk artikel tentang desain respons spektrum dan perhitungan gaya gempa dalam standar SNI 1726.
REFERENSI
[1] Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, 2012. Gempa bumi Edisi Populer
[3] Kayal, J.R. (2008). Earthquakes and Seismic Waves of Microearthquake Seismology And Seismotectonics Of South Asia. New Mexico: Springer.
Penulis : Dr. Ir. Heri Khoeri, MT.
Untuk memperdalam pemahaman tentang gelombang gempa bumi, 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 Desain Struktur Tahan Gempa Berdasarkan Karakteristik Lokal
Pemahaman karakteristik gelombang gempa di lokasi spesifik—termasuk S-wave dan percepatan tanah lokal—adalah fondasi untuk desain struktur yang tepat. Jika Anda sedang merencanakan bangunan baru atau mengevaluasi kecukupan struktur existing dalam menghadapi beban gempa lokal, tim struktur kami dapat membantu menganalisis karakteristik seismik lokal dan menerjemahkannya ke persyaratan desain yang sesuai SNI 1726.
Pendampingan mencakup: investigasi geologi dan seismik lokal, analisis respons spektrum berdasarkan karakteristik gelombang lokal, penentuan parameter gaya gempa, dan telaah rasionalitas sistem penahan gaya gempa untuk kebutuhan proyek Anda.
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