Daftar Isi
Gelombang primer P merupakan gelombang longitudinal atau gelombang kompresional, gerakan partikelnya sejajar dengan arah perambatannya. Gelombang primer P merupakan Gelombang bodi menjalar melalui bagian dalam bumi dan biasa disebut free wave karena dapat menjalar ke segala arah di dalam bumi [1].
Gelombang Gempa Bumi Primer (P-Wave)
Mengapa Kecepatan Gelombang P Penting untuk Desain Struktur
Gelombang P adalah gelombang seismik yang paling cepat dan pertama kali tiba di lokasi gempa. Kecepatan tinggi ini berarti energi gempa tiba dengan delay waktu minimal, menghasilkan akselerasi tanah yang tajam di permukaan. Dalam desain struktur tahan gempa, pemahaman tentang karakteristik gelombang P (kecepatan, atenuasi, frekuensi dominan) mempengaruhi parameter desain: percepatan puncak tanah (PGA), respon spektrum desain, dan periode alami struktur yang kritis untuk resonansi.
Jika karakteristik gelombang P lokal tidak dipertimbangkan, estimasi gaya gempa desain bisa tidak sesuai kondisi aktual → risiko under-design atau over-design struktur. Pemahaman penjalaran gelombang P melalui lapisan bumi juga membantu engineer memperkirakan amplifikasi atau attenuasi gelombang berdasarkan kondisi geologi lokal.
Sifat penjalaran gelombang P yang langsung adalah bahwa gelombang ini akan menjadi hilang pada jarak lebih besar dari 130°, dan tidak terlihat sampai dengan jarak kurang dari 140°.
Hal tersebut disebabkan karena adanya inti bumi. Gelombang langsung P akan menyinggung permukaan inti bumi pada jarak 103° dan pada jarak yang akan mengenai inti bumi pada jarak 144°.
Gelombang P akan timbul kembali, yaitu gelombang yang menembus inti bumi dengan dua kali mengalami refraksi. Menghilangnya gelombang P pada jarak 103° memungkinkan untuk menghitung kedalaman lapisan inti bumi.
Guttenberg (1913) mendapatkan kedalaman inti bumi 2.900 km. Telah didapatkan pula bahwa batas mantel dengan inti bumi merupakan suatu diskontinuitas yang tajam.
Daerah antara 103° ‐ 144° disebut sebagai Shadow Zone, walaupun sebenarnya fase yang lemah dapat pula terlihat di daerah ini.
Walaupun gelombang bodi dapat menjalar ke segala arah di permukaan bumi, namun tetap tidak dapat menembus inti bumi sebagai gelombang transversal.
Keadaan ini membuktikan bahwa inti luar bumi berupa fluida. Untuk penelitian tetap diasumsikan keadaan homogen, yaitu bagian luar bumi dan inti bumi (dua media homogen yang berbeda).
Kadang ‐ kadang juga ditemui suatu fase yang kuat di daerah Shadow Zone sampai ke jarak kurang lebih 110°. Karena adanya fase inilah pada tahun 1930 ditemukan media lain, yaitu inti dalam.
Batas dari inti dalam ini terdapat pada kedalaman 5.100 km. Diperkirakan kecepatan gelombang seismik di inti dalam lebih tinggi daripada di inti luar. Untuk membedakan dan identifikasi, maka perlu pemberian nama untuk gelombang seismic yang melalui inti bumi luar dan dalam.
Kecepatan gelombang seismik bertambah dengan kedalaman, maka lintasan gelombang seismik akan berbentuk lengkungan cekung ke permukaan bumi. Seperti sudah dijelaskan di atas, kecepatan gelombang P (Vp) tergantung dari konstanta Lame (), rigiditas (), dan densitas () medium yang dilalui, seperti pada tabel 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]
Kecepatan Gelombang P di Lapisan Geologi Indonesia: Konteks Lokal
Gelombang primer (P) memiliki kecepatan paling tinggi di antara gelombang lainnya dan gelombang primer adalah gelombang yang pertama kali terdeteksi oleh seismograf. Kecepatan gelombang P antara 4–7 km/s di kerak bumi, lebih besar dari 8 km/s di dalam mantel dan inti bumi, lebih kurang 1,5 km/s didalam air dan lebih kurang 0,3 km/s di udara.
Kecepatan penjalaran gelombang P dapat ditulis dengan persamaan (Kayal, 2008) :
dengan adalah vp kecepatan gelombang P (m/s), k adalah modulus bulk (N/m2 ) , µ adalah modulus geser (N/m2 ), dan ρ adalah kerapatan material yang dilalui gelombang (kg/m3 ).
Implikasi Gelombang P untuk Estimasi Parameter Desain Gempa
Dalam praktik desain struktur, karakteristik gelombang P diterjemahkan menjadi parameter teknis: akselerasi puncak tanah (PGA), yang merupakan output dari analisis seismoteknik lokal. Jika investigasi seismoteknik tidak mempertimbangkan atenuasi dan amplifikasi gelombang P spesifik lokasi (berdasarkan kecepatan gelombang P di lapisan geologi lokal), estimasi PGA bisa meleset → risiko under-design yang mengancam keselamatan atau over-design yang meningkatkan biaya konstruksi tidak perlu.
Pemahaman kecepatan gelombang P juga membantu dalam interpretasi data seismik lokal: dengan mengetahui Vp lapisan geologi, engineer dapat memperkirakan amplifikasi gelombang pada lapisan sedimen lembek → parameter penting untuk keputusan lokasi proyek dan sistem penahan gaya gempa yang tepat.
REFERENSI
[1] Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, 2012. Gempa bumi Edisi Populer
[2] NMSOP, 2002, New Manual of Seismological Observatory Practice, revised version, electronically published 2009.
[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 seismik dan dampaknya pada desain struktur, ikuti daftar artikel lengkap dalam series berikut:
Artikel Terkait dalam Series:
- 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)
Investigasi Seismoteknik dan Analisis Kecepatan Gelombang untuk Parameter Desain Gempa
Kecepatan gelombang seismik (terutama gelombang P) di lapisan geologi lokal menentukan amplifikasi atau atenuasi gelombang gempa saat merambat ke permukaan. Estimasi yang akurat tentang parameter desain gempa (PGA, respon spektrum, gaya gempa nominal) memerlukan investigasi seismoteknik detail yang mengukur kecepatan gelombang P di lapisan geologi spesifik lokasi proyek.
Tim struktur kami membantu melakukan investigasi seismoteknik untuk: mengukur kecepatan gelombang P di lapisan kerak bumi lokal melalui survey geofisika, menganalisis karakteristik atenuasi dan amplifikasi gelombang berdasarkan kondisi geologi lokal, dan menterjemahkan data seismoteknik menjadi parameter desain gempa (PGA, respon spektrum) yang akurat sesuai SNI 1726:2012.
Layanan kami mencakup: survey geoteknik, analisis kecepatan gelombang P dan profil geologi bawah permukaan, evaluasi amplifikasi tanah pada lapisan sedimen, dan rekomendasi parameter desain gempa untuk kebutuhan proyek spesifik 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
📱 Konsultasi Investigasi Seismoteknik & Parameter Desain Gempa