geoteknik

PEMBEBANAN TERHADAP BAWAH TANAH

Kelompok 2

Universitas Gunadarma, Jurusan Teknik Sipil 2011

I.             ABSTRAK

Tanah mempunyai peranan penting pada pekerjaan konstruksi bangunan, salah satunya adalah sebagai pondasi pendukung di suatu bangunan. Mengingat hampir semua bangunan dibuat diatas tanah maka perlu dibuat pondasi yang mampu memikul beban-beban yang bekerja pada bangunan tersebut. Jika lapisan tanah cukup keras dan mampu untuk memikul beban bangunan, maka pondasi dapat dibangun secara langsung diatas permukaan tanah tersebut. Bila dikhawatirkan tanah tersebut akan rusak atau turun akibat gaya yang bekerja melalui permukaan tanah, maka kadang diperlukan suatu konstruksi seperti tiang pancang.

`Pembebanan bawah tanah  terdiri dari beban statis dan beban dinamis. Beban statis adalah beban yang tetap, baik besarnya (intensitasnya), titik bekerjanya dan arah garis kerjanya. Sedangkan beban dinamik adalah beban yang besarnya (intensitasnya) berubah-ubah menurut waktu. Beban dinamik dapat disebut sebagai beban yang bergerak. Sebuah bangunan akan menimbulkan sebuah beban tertentu terhadap bawah tanah. Oleh pondasi, suatu volume tanah tertentu akan mengalami tegangan tergantung dari beban pikul dan luas pondasinya. Pada tekanan yang sama, berlaku keadaan dimana semakin besar bidang pondasi, semakin dalam pula zona tanah yang menerima tegangan, tegangan akan berkurang sejalan dengan besarnya jarak sampai pada pondasi. Sebagai akibat dari terjadinya tegangan dalam bawah tanah, maka akan timbulah suatu deformasi (perubahan bentuk). Jadi, perilaku penurunan sebuah banguan tergantung dari geologi lahan bangunan itu sendiri dan dari beban pikul yang ditimbulkan oleh bangunan tersebut bangunan terhadap bawah tanah. Apabila sebuah beban ternyata terlampau besar bagi bawah tanah, maka massa tanah bisa kehilangan ketahanannya.

Kata kunci : Beban Statik, beban dinamik, geologi lahan, beban pikul.

II.          PENDAHULUAN

Dalam teknik sipil, pengetahuan dalam pembebanan bawah tanah sangatlah  penting mengingat aplikasi dari teknik sipil yaitu perancangan sebuah bangunan serta infrastruktur. Dimana sebelum merancang infrastruktur itu kita mesti membuat pondasi. Pondasi adalah sebagian bangunan bawah tanah dan daerah tanah/batuan yang berdekatan yang akan dipengaruhi kedua elemen bagian bangunan bawah tanah maupun beban-bebannya.

Pondasi dibangun untuk menahan bangunan dan beban di atasnya.  Seorang ahli pondasi harus memikirkan bagian-bagian konstruksi yang mempengaruhi pemindahan beban dari bagian bangunan atas tanah ke tanah sehingga stabilitas tanah yang dihasilkan dan deformasi yang diperkirakan masih dapat diizinkan. Pada umumnya pondasi bangunan dapat dibagi dalam 3 golongan utama, yaitu pondasi langsung dan pondasi plat, pondasi tiang dan pondasi sumuran.

Sebelum kita mendalami tentang pondasi, terlebih dahulu kita mesti tahu apa itu pembebanan bawah tanah. Pembebanan bawah tanah itu terdiri dari beban statis dan beban dinamis. Beban statis adalah baban tetap, baik besarnya (intensitasnya), titik bekerjanya dan arah garis kerjanya. Beban statis yang sangat berpengaruh terhadap reaksi massa tanah adalah bangunan.

Beban statis itu bisa terjadi pada pondasi di atas batuan, pondasi pada lapisan batuan di dalam bawah  tanah yang dalam, juga pondasi di atas tanah. Sedangkan beban dinamik adalah beban yang besarnya (intensitasnya) berubah-ubah menurut waktu, sehingga dapat dikatakan besarnya beban merupakan fungsi waktu. Dengan kata lain, beban dinamis adalah beban yang sifatnya bergerak. Beban dinamis yang sangat berpengaruh terhadap reaksi massa tanah adalah:

·           Gelombang

·           Gempa bumi

Pemberian beban statis dan dinamis dilakukan secara bertahap terhadap pondasi dengan variasi berat dan variasi frekuensi, yaitu 1.2 Hz, 1.9 Hz dan 2.3 Hz. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah mengalami perubahan parameter setelah menerima beban statis dan dinamis.  Pada kenyataannya, tanah bukanlah material yang kaku, tetapi merupakan material yang fleksibel. Jika tanah menerima suatu sistem pembebanan maka tanah tersebut dapat berubah bentuk (deformasi), akibatnya parameter tanahnya juga berubah.

Perubahan ini menyebabkan rendahnya daya dukung tanah, sehingga tanah dapat mengalami keruntuhan atau penurunan.  Dalam makalah ini akan dibahas lebih dalam tentang beban statis, beban dinamis, kemungkinan terjadinya beban statis di berbagai pondasi, serta penentuan besarna gempa bumi.

III.      PEMBAHASAN

Pembebanan bawah tanah

Dalam pembebanan bawah tanah terbagi menjadi beberapa bagian, diantaranya:

1.      Beban statis

Proyek-proyek sipil itu dapat dibagi dalam beberapa proyek, yaitu proyek konstruksi ringan dan proyek konstruksi berat. Contoh pada konstruksi ringan adalah bangunan gedung dari tingkat satu hingga tiga tingkat, toko kecil dan bangunan kantor.

TABEL 15.1. REAKSI TANAH TERHADAP PROSES EKNIS DAN PROSES ALAMI

	Pemebanan (7.2.)		Peniadaan penopang (7.3.)		Perubahan permukaan zat cair
PROSES TEKNS (hanya dapat terjadi sewaktu berlangsungnya pembangunan atau dapat  pula secara berkesinabunga).	Statis ·   Bendungan ·   Jembatan ·   Bangunan gedung	Dinamis ·       Getaran mesin ·       Ledakan ·       Lalu lintas	Penggalian permukaan ·    Pondasi ·    Galian ·    Torehan untuk jalan, rel kereta, dan kanal	Penggalian bawah tanah ·   Terowongan ·   Rongga bawah tanah ·   Lorong tambang	Pengambilan ·   Pemompaan dari sumber air, lorong tambang, terowongan, galian	Penambahan ·   Pemompaan ke dalam rservoar bawah tanah ·   Pengisian reservoir di permukaan tanah
KEMUNGKINAN HASILNYA	PENURUNAN ATAU KEHILANGAN KETAHANAN		KETIDAKSTABILAN LERENG Pnyemnuan pada galian lantai	PENURUNAN PERMUKAAN	·  Penurunan permukaan ·  Ketidak stabilan lereng ·  Perubahan kualitas air tanah	·   Gempa bumi ·   Ketidak stabilan lereng ·   Pencemaran air tanah
PROSES ALAMI (terjadi terus menerus)	Statis ·    Pengendapan sedimen, salju, es	Dinamis ·  Gempa bumi ·  Gelombang laut ·  Pasang laut	Permukaan ·  Perubahan sifat material dan ole pelapukan ·  Erosi sungai, laut, dan angin	Bawah-tanah ·   Terbentuknya gua karsa (batuan kapur, gipsum, garam)	Peniadaan ·     Kekeringan ·     Perubahan alur sungai	Penambahan ·    Pengisian reservoir alami oleh geseran tanah ·    Perubahan alur sungai ·    banjir
	Pembebanan (7.2.)		Peniadaan penopang (7.3.)		PERUBAHAN ZAT CAIR

Sedangkan contoh kostruksi berat adalah bangunan flat, kompleks industri, pelabuhan, sistem transportasi yang besar, dan bangunan bendungan.

Terlepas dari besarnya sebuah proyek, massa tanah akan dibebani oleh pondasi hendaknya memiliki sifat-sifat yang sedemikian rupa, sehingga proyek dapat dibangun dengan aman dan ekonomis serta struktur yang dihasilkan dapat berfungsi sebagaimana yang diharapkan. Sebelumnya sebuah pondasi kita pasang sering kali harus dilakukan penggalian (sub-bab 15.3.1). Dalam hal ini kita harus selalu memperhitungkan posisi drainase dan bahkan pemompaan perlu dilakukan sewaktu berlangsungnya pembangunan maupun sesudahnya.

Sebuah bangunan tertentu atau karya seni teknik sipil akan menimbulkan sebuah beban tertentu terhadap bawah tanah. Oleh pondasi, suatu volume tanah tertentu akan mengalami tegangan. Volume tanah yang akan mengalami tegangan tergantung dari beban pikul dan luas pondasinya. Pada tekanan yang sama, berlaku keadaan dimana semakin besar bidang pondasi, semakin dalam pula zona tanah yang menerima tegangan, gambar 15.1. tegangan akan berkurang sejalan dengan besarnya jarak sampai pada pondasi. Pada material anisotrop (batuan) tegangan bisa menjadi sangat anisotrop.

Gambar 15.2. sebuah ketentuan yang sering dijadikan pegangan adalah bahwa bawah tanah sampai pada kedalaman1 1,5 x diameter pondaasi akan selalu mengalami tegangan dan bahwa suatu studi geoteknis sampai pada kedalaman 2 x diameter pondasi akan mencakupi bagi sebuah penelitian terhadap pondasi. Tentu saja perkiraan-perkiraan seperti ini hendaknya kita gunakan secara hati-hati, gambar 15.3

 

 

 Gambar 15.1

Distribusi tegangan diabawah pondasi dalam medium isotop. Perhatikan pengaruh oleh besarnya pondasi

 

Gambar 15.2. pengaruh dari anisotropi terhadap distribusi tegangan. Garis-garis tegangan yang sama (bulbs of pressure) yang diperkirakan oleh Gaziev dan Erlikhman (1971) dari beberapa model.

Sebagai akibat dari terjadinya tegangan dalam bawah tanah, maka akan timbulah suatu deformasi (perubahan bentuk). Deformasi ini akan mengakibatkan suatu penurunan (settlement) tertentu terhadap bangunan yang bersangkutan. Besarnya penurunan maksimum yang dapat dialami oleh suatu bangunan tergantung dari beban pikul (berat bangunan dan beban pondasi. Beban-pikul maksimum (allowable bearing peasure) adalah tekanan yang dilakukan oleh pondasi bangunan tersebut terhadap massa tanah, dalam batas-batas yang masih dapat diterima.

Dengan demikian, beban pikul maksimum merupakan sebuah fungsi dari beban pikul dan perilaku deformasi dari bawah tanah. Setiap jenis tanah atau batuan mempunyai sebuah beban maksimum yang tertentu, gambar 15.4.dalam hal ini, penurunan akan berada dalam batas yang telah ditentukan bagi bangunan yang akan didirikan. Ini merupakan penyebab mengapa pada penelitian lapangan kita harus menentukan perilaku deformasi dari berbagai material geologis dan massa tanah penentuan modulus deformasi E (bab 11), nilai c dan

Gambar 15.3.

Pondasi adalah tidak mencukupi, karena  terdapat sebuah lapisan yang dapat dimampatkan didalam daerah tegangan yang signifikan. Untuk struktur ini harus digunakan pondasi B. (Tanda titik-titik: lapisan yang mempunyai gaya-pikul, putih : lapisan yang dapat dimampatkan).

 

Gambar 15.4.

Pondasi dengan baban-pikul F menyebabkan penurunan , dalam batuan A dan penurunan Z, dalam tanh B. Jika untuk sebuah bangunan telah ditentukan suatu penurunan maksimum sebesar X makastruktur tersebut bleh mempunyai sebuah beban-pikul D₁ diatas tanah B, namun beban pikul yang diperkenankan untuk batuan A adalah D_2.

nilai ϕ serta sifat konsilidasi. Pada suatu bawah tanah yang seragam, akan terjadi penurunan yang seragam atau normal. Akan tetapi, jika susunan tanah yang berada di sebuah bangunan ternyata bervariasi, terdapat kemungkinan terjadinya suatu penurunan diferensial, di mana penurunan akan bervariasi di sepanjang bangunan tersebut. Hal ini dapat mengakibatkan rusaknya bangunan itu. Jadi, perilaku penurunan sebuah banguan tergantung dari geologi lahan bangunan itu sendiri dan dari beban pikul yang ditimbulkan oleh bangunan tersebut bangunan terhadap bawah tanah.

Apabila sebuah beban ternyata terlampau besar bagi bawah tanah, maka massa tanah bisa kehilangan ketahanannya. Daya dukung maksimum (juga disebut daya pikul; ultimate bearing capacity) adalah tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh masa tanah tanpa kehilangan ketahanannya. Daya dukung awan (safe bearing capacity) adalah gaya pikul maksimum dibagi suatu faktor aman.

Karena untuk sebagian besar material geologis, tercapainya kekuatan dan perilaku deformasi dapat diketahui, maka utuk ini dapat kita terangkan sebuah “gaya pikul yang aman”. ”Angka-angka ini dapat kita gunakan untuk rencana awal dari sebuah bangunan. Nilai-nilai yang kita gunakan harus disesuaikan kemudian terhadap hasil yang diperoleh dari percobaan di lapangan maupun percobaan di laboratorium.

Tabel 15.2 Gaya pikul yang aman dimiliki massa tanah dan massa batuan dalam kPa.

		Daya dukung (kPa)
BATUAN	Batuan beku kuat atau gneiss kuat Batuan kapur kuat dan bat pasir Skis dan batu sabak Batu anau kuat atau batu lempung dan batu pasir lunak Batu lanau lunak atau batu lempung Kapur kuat dan batu kapur lunak	10000 4000 3000 2000 600 - 1000 6000
TANAH	Kerikil rapat atau pasir/kerikil Kerikil cukup rapat ata pasir/kerikil Kerikil lepas atau pasir/kerkil Pasir rapat Pasir cukup rapat Pasir lepas Lempung sangat kaku atau keras Lempung kaku Lempung kokoh Lempung lunak gabut dan sebagainya	>600 200 – 600 < 200 >300 100 – 300 >100 300 – 600 150 – 300 75 – 130 < 75

Tergantung dari situasi geologisnya, kita dapat membedakan kemungkinan-kemungkinan berikut bagi pondasi:

-          Batuan yang berada langsung atau tidak jauh di bawah permukaan tanah, sehingga bangunan yang bersangkutan dapat didirikan diatasnya.

-          Batuan dapat berada pada suatu kedalaman tertentu di bawah permukaan tanah, tetapi pada jarak yang sedemikian rupa sehingga beban bangun dapat dialihkan pada batuan.

-          Pondasi harus di pasang di atas tanah, karena permukaan batuan berada terlalu jauh di bawah permukaan tanah.

 

Pondasi harus dipasang diatas tanah, karena permukaan batuan berada terlalu jauh dibawah permukaan tanah.

a.                   Pondasi di atas batuan

Daya dukung yang aman dari material batuan ada kalanya sudah mencukupi bagi kebanyakan bangunan. Akan tetapi jika pelapukan juga turut berpengaruh di tempat pembangunan, sifat-sifat yang dimiliki material bisa berubah secara drastis, sehingga tidak mustahil bangunan yang bersangkutan akan ambruk.

Karena itu, waktu berlangsungnya penelitian lapangan, hendaknya ditentukan dengan cermat ke dalam dari zona pelapukan, table 15.3 sering kali perlu dilakukan penggalian agar kita dapat memasang pondasi di atas batuan bersih. Disamping itu, bebarapa jenis batuan bisa sedemikian pekanya terhadap pelapukan sehingga ketika pembangunan sedang berlangsung atau sesudah dapat terjadi pelapukan.

Batuan yang sangat peka terhadap pelapukan adalah batuan yang mengandung mineral lempung (serpih atau serbak) yang mengandung mika (skis). Oleh karena itu, perlindungan sebuah dinding batuan yang telah dibersihkan sering kali dilakukan dengan adukan semen, gunite, atau beton agar batuan tersebut tidak tercemar oleh udara basah, gambar 15.6.

Hal penting lainya pada pondasi di atas batuan adalah tentu saja orientasi dan sifat dari diskontinuitas (discontinuity) di dalam massa batuan. Ambruknya sejumlah konstruksi yang dibangun di atas batuan adalah akibat dari berbagai gerak dari patahan, dialas atau bidang lipatan. Karena itu, kita harus memperhatikan orientasi, gaya-geser dan kemungkinan terjadinya tekanan air di sepanjang suatu diskontinuitas (sub-bag. 15.3.2)

Pada batuan yang sepintas tampak kokoh dapat ditemukan rongga-rongga pada suatu kedalaman tertentu. Khususnya pada batu kapur, yang dapat mengandung lubang-lubang pelarutan dan sejumlah gua (batuan lain dengan gejala pelarutan adalah batu garam, gypsum, anidrit). Pada sebuah bendungan, hal tersebut dapat menimbulkan-disamping berbagai masalah yang berhubungan dengan pondasi-masalah kebocoran pada reservoir.

Di daerah pertambangan sering ditemukan lorong-lorong dan cemuk-cemuk tersebut harus dipasang pondasi, maka kita harus mengetahui lokasi lubang-lubang bawah tanah ini dan pondasi hendaknya dipasang pada batuan dibawah lubang-lubang tersebut, atau lubang-lubang tersebut harus dicor penuh dengan beton.

b.                  Pondasi pada lapisan batuan di dalam bawah tanah yang dalam.

Apabila dalam bawah tanah yang dangkal (hingga maksimum sekitar 75 m) terdapat suatu lapisan batuan (atau sebuah bidang yang terdiri dari batuan keras), maka sering kali di situlah pondasi dipasang, biasanya dengan batuan tiang-tiang pancang.

Berbagai kesulitan yamg umum terjadi pada batuan tentu saja disinipun bisa muncul. Yang penting di sini adalah penentuan kedalaman yang terdapat dan sifat dari permukaan batuan. Ada kalanya permukaan ini bisa sangat tidak beraturan dan kadang mengandung beberapa lembah sungai yang tersembunyi.

c.                   Pondasi di atas tanah

Umunya kota di dunia bertumpu pada pondasi atas tanah. Penyebabnya adalah lokasi kota kota tersebut yang terletak di tepi pantai di muara sungai, dan sebagainya. Penelitian lapangan cera mekanika tanah dengan batuan pensonderan, pemboran, dan cara-cara lainnya sangat diperlukan untuk dapat menentukan dengan baik berbagai kondisi bawah tanah. Kita dapat memilih pondasi berupa lapisan-lapisan yang tidak terkonsolidasi oleh konstruksi sebuah balok, atau pondasi pelat, gambar 15.9. Sebuah  kemungkinan lain adalah pembuatan pondasi diatas tiang-tiang, dimana struktur dipikul oleh lapisan kokoh pada kaki tiang atau rekatan antara tiang dan tanah sekelilingnya. Suatu pondasi permukaan dan pondasi tiang mempunyai distrbusi tegangan yang berbeda – beda di dalam bawah tanah.

VARIASI MATERIAL TERHADAP PELAPUKAN UNTUK DOLERIT DARI STIRLING, SKOTLANDIA

Tingkat Pelapukan	Kerapatan Kering (Mg/m3)	Kecepatan Gelombang Suara m/detik	Kuat Desak Bebas MN/m2	Kuat Tarik Bebas MN/m2	Porositas %	Modulus Deformasi MN/m2	Pantulan Palu Schmidt no.
Segar atau agak lapuk	2,86	4000 - 5000	160-180	42-48	0,4	165 x 103	64
Cukup lapuk	2,84	2500 - 4000	83-160	15-42	0,5	33 x 103	53
Sangat lapuk	2,75	1800 - 2500	58-83	11-15	1,0	---	45
Seluruhnya lapuk	2,67	1400 - 1800	24-58	2-11	3,2	---	25

TABEL 15.3.

 

A). Pelapukan kantung wol dalam granit dan dolerit. Peapukan jenis ini bisa embingungkan daam penelitian-lapangan. Lubang bor A memberikan sejumlah besar batuan yang masih utuh, yang dapat menjurus kepada suau penelitian yang keliru tentang kedalaman sampai ke permukaan batuan.

 

B). Pelapukan Diferensial dalam batuan yang berlapis-lapis.

C). Permukaan pelapukan yang tidak beraturan.

Sebuah garis geofisis (seismic atau elektromagnetik)

dapat menentukan ketidakberaturan tersebut.

Penelitian melalui lubang bor saja dapat

menghaslkan penilaian yang keliru.

Gambar 15.6.  Pelapukan

            Diagram instalasi konstruksi dan penyuntikan lubang-lubang untuk pengisian kembali lorong-lorong tambang

Gambar 15.7. Pengisian lorong-lorong tambang tua untuk pondasi

 

Tampak irisan sebuah bangunan kantor Mdern di Fridtjor Nansen’s Plass, Oslo, Norwegia, yang memperlihatkan variasi pada permukaan batuan pondasi. (Direproduksi atas izin the Norwegian Geotechnical Institute).

Gambar 15.8

Pondasi diatas permukaan batuan pada bawah tanah yang dalam. Perhatikan ketidakteraturan permukaan batuan.

2.                  Beban Dinamis

Sebuah beban jenis lain yang dapat bereaksi terhadap massa tanah adalah beban dinamis. Sejumlah getaran bisa ditimbulkan oleh masin-mesin, arus lalu lintas ketika berlangsungnya pendirian bangunan-bangunan teknik sipil oleh gelombang, dan oleh gempa bumi, adalah gempa bumi yang paling banyak menimbulkan kerusakan.

 

(a)

                                                                                               

                      (c)                                                        (b)

Beberapa Jenis Pondasi

Gambar 15.9.

Beberapa pondasi di atas tanah. (a) Pondasi pelat (“op staal”) dalam tanah yang memiliki daya pikul yang cukup besar. (b) Pondasi melalui tiang-tiang di atas tanah yang memiliki daya pikul cukup besar. (c) Pondasi kotak dalam tanah yang daya pikulnya kecil.

            Gempa bumi terutama sekali disebabkan oleh gerakan pada patahan di dalam kulit bumi misalnya pada zona subduksi atau pada patahan transversal di betulan tepi-tepi pelat besar bumi. Gerakan ini tidak berlangsung secara beraturan, melainkan menghentak-hentak (‘stickslip’). Tempat timbulnya gempa bumi kita namakan episentrum. Titik hiposentrum ditentukan melalui analisa saat munculnya gelombang-gelombang P dan S dalam berbagai stasiun ukur seismic. Jika S = jarak dari stasiun seismic ke hiposentrum, V_s  = kecepatan gelombang S ; V_p  = kecepatan gelombang P ; T = selisih saat pemunculan antara gelombang P dan gelombang S (V_p > V_s) maka:

T =  −  à S =

Dengan bantuan trigulasi atas berbagai jarak S yang dicatat oleh berbagai stasiun-ukur di dunia, lokasi hiposentrum dapat ditentukan. Sebuah pembagian gempa bumi atas dasar kedalaman, seperti yang diberlakukan di eropa dan amerika, adalah:

0-60 km	Dangkal
60-300	Cukup dalam
>300	dalam

Kebanyakan gempa bumi tidak hanya terbatas hanya terbatas hingga satu getaran saja. Setelah hentakan (shock) yang pertama biasanyaakan menyusul hentakan-hentakan lain, yang bisa berkekuatan lebih besar dan tidak selamanya mempunyai hiposentrum yang sama.

Setiap gempa bumi mempunyai suatu kekuatan atau besar M tertentu yang bersesuaian dengan banyaknya energi yang dilepaskan pada waktu terjadinya getaran. Kekuatan ini dapat dihitung dari amplitudo hasil seismic maksimum yang tercatat pada sebuah seismograf.

Richter telah mengembangakan sebuah metode untuk dapat membandingkan kekuatan gempa bumi. Amplitudo maksimum yang diukur dari sebuah getaran di sebuah getaran di sebuah stasiun tertentu harus dihitung balik ke amplitudo maksimum yang dicatat sebuah seismograf Wood Andresson pada jarak 100 km dari episentrum getaran. Jadi, kekuatan Richter adalah:

M= log A_maks

(M=skala Richter, A_maks. = amplitudo maksimum pada jarak 100 km dari episentrum)

Penentuan Besarnya Gempa bumi

 

Gambar 15.10.

Besarnya gempa bumi adalah sebuah ukuran tentang banyaknya energy yang dilepaskan oleh peristiwa tersebut, ditentukan dari sebuah stasiun di kejauhan. Jarak dari stasiun seismograf ke episentrum gempa bumi ditentukan dari saat kedatangan gelombang-gelombang  P dan S.  selisih waktunya akan bertambah besar dengan bertambahnya jarak, karena gelombang-gelombang P dan S melaju dengan kecepatan berbeda. Apabila jarak bertambah besar, amplitudo gelombang S akan bertambah besar pula. Karena amplitudo dari gelombang S berhubungan dengan energi dari gempa bumi, maka beratnya gempa bumi akan ditentukan dari hubungan anatara energi (amplitudo) dan jarak tempuh (selisih waktu). Energi yang dicatat pada seismograf di kembali ke lokasi gemba bumi berdasarkan jarak tempuhnya.

Skala kekuatan Richter bervarisi dari 1 hingga 9 dan mempunyai besaran logaritmis. Gampa yang paling ringan yang dapat dicatat oleh sebuah seismograf terletak sekitar M=2. Setiap tahun terjadi sekitar 20.000 getaran dengan M > 2,5. Energi yang terlepas pada sebuah getaran dapat kita hitung sebagai berikut:

Log E = 12,24 + 1,44 M

Dari sini diketahui bahwa sebuah getaran M = 8,6 akan melepaskan sekitar 10⁶ X jumlah energi seperti sebuah getaran M = 4,3.

Intensitas sebuah gempa bumi didasarkan pada banyaknya kerusakan yang ditimbulkan sebuah gempa pada permukaan bumi ketika berlangsungnya sebuah gempa, table 15,4.

Tugas seseorang insinyur geologi adalah memperkirakan kemungkinan terjadinya gempa di sebuah tempat tertentu dan kemungkinan kekuatanya. Ia dapat membuat perkiraan mengenai kekuatan maksimum dari gempa yang akan datang, dan perkiraan tentang besarnya gempa yang mungkin terjadi tersebut, misalnya yang bisa muncul sekali dalam seratus tahun. Perkiraan-perkiraan seperti ini dapat digunakan untuk perencanaan bangunan sipil yang harus tahan gempa. Dalam hal ini, ahli geologi tersebut dapat menggunakan peta-peta resiko seismik. Peta-peta ini dibuat oleh para ahli seismologi berdasarkan data-data yang dikumpulkan oleh seismograf dalam waktu seratus tahun terakhir. Data-data mengenai gempapada masa lalu harus berasal dari berbagai sumber sejarah (lihat gambar 14.36)

Sebuah rencana yang harus tahan gempa hendaknya memperhitungkan percepatan-percepatan dan getaran-getaran yang bisa timbul pada sebuah gempa bumi dengan kekuatan tertentu. Pada sebuah proyek seperti itu, seorang insinyur geologi harus dapat memberitakan sebuah rincian tentang perilaku material geologis bereaksi terhadap beban dinamis bisa sangat berbeda-beda.Amplitude dari percepatan horizontal dan percepatan vertical yaitu goyangan berhubungan langsung dengan sifat-sifat mekanis yang dimiliki material geologis, gambar 15.11.batuan yang massif dan kokoh memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan batuan lembek. Itulah sebabnya mengapa pada sebuah gempa dengan kekuata (tegangan) tertentu, amplitude (deformasi) pada material yang lebih lembek terbukti lebih besar.

Hendaknya baik sifat-sifat material batuan maupun sifat-sifat masa batuan telah ditinjau pada waktu menentukan berbagai percepatan di permukaan bumi, gambar 15.12  pada material tanah, pasir jenuh yang lepas mungkin akan meleleh (liquefaction) jika berada pada sebuah lereng, atau bahkan memdat jika material tersebut berada pada dalam sebuah situasi tertutup, gambar 15.13 . pada waktu air yang sangat tertekan keluar permukaan bumi ketika berlangsunya sebuah gempa, akan terbentuk geiser lumpur ataupun vulkan lumpur. Panurunan (settlement) massa pasir atau lanau lepas yang jenuh sewaktunya terjadinya pembebanan dinamis dapat menimbulkan banjir lumpur. Beban dinamis sewaktu berlangsunya sebuah gempa dapat berpengaruh besar terhadap gaya geser material geologis.

Percepatan Horizontal yang sejajar dengan suatu diskontinuitas (discontinuity) penting dalam sebuah lereng batuan bisa sangat mengarungi kohesi pada diskontinuitas yang bersangkutan. Pengurangan yang berkombinasi seperti ini dalam kohesi maupun dalam tegangan normal bisa mengurangi kohesi pada diskontinuitas yang bersangkutan. Pengurangan yang berkombinasi seperti ini dalam kohesi maupun dalam tegangan normal bisa mengurangi gaya geser sedemikian rupa sehingga dapat terjadi gerakan lereng.

Sifat-sifat geologis dan sifat-sifat massa dari massa tanah yang akan digunakan untuk pondasi sebuah bangunan teknik sipil bisa sangat berpengaruh terhadap percepatan yang akan dalami bangunan yang bersangkutan. Pondasi suatu struktur yang dipasang pada

Tabel 15.4 Besar dan intensitas gempa bumi

	Intensitas	Keterangan	Besarnya menurut Skala Richter	Perkiraan radius pengamatan
I	Instrumental	Hanya diketahui lewat seismograf
II	Lemah	Hanya terasa oleh orang yang sensitif (peka)	3,5 hingga 4,2	2 – 15 mil
III	Ringan	Mirip getaranyang ditmbulkan sebuah lori (truk) yang lewat; terasa oleh orang yang sedang santai, khusus nya dilantai atas
IV	Sedang	Terasa oleh orang yang sedang berjalan kaki; bergoyangnya benda-benda lepas, termasuk kendaraan yang seang diam	4,3 hingga 4,8	15 - 30 mil
V	Agak kuat	Pada umumnya terasa; orang yang sedang tidur akan terbangun dan lonceng-lonceng akan berdentang
VI	Kuat	Pepohonan bergoyang dan semua benda yang menggantung akan berayun-ayun; kerusakan akibat berjatuhannya benda-benda lepas	4,9 hingga 5,3	30 – 70 mil
VII	Sangat kuat	Orang mulai panic; dinding-dinding menjadi retak, plesteran terlepas	5,5 hingga 6,1	70 – 125 mil
VIII	Merusak	Para pengemudi kendaraan sangat terganggu; tembok retak-retak; cerobong asap runtuh; bangunan yang kurang kokoh banyak yang rusak	6,2 hingga 6,9	125 – 450 mil
IX	Merobohkan	Sejumlah rumah roboh ketika tanah mulai berderak; pipa-ppa pecah	7,0 hingga 7,3	250 – 450 mil
X	Menghancurkan	Tanah sangat retak; sejumlah bangunan hancur dan rel kereta membengkok; akan longsor lereng-lereng curam
XI	Sangat Menghancurkan	Hanya beberapa bangunan saja yang masih berdiri, jembatan-embatan hancur; sema prasarana (jalan kereta, jaringan pipa, dan kabel) tidak berfungsi; terjadi longsoran dan banjir besar	7,4 hingga 8,1	250 – 450 mil
XII	Malapetaka	Kehancuran total; berbagai obyek beterbangan keudara, tanah naik dan turun bergelombang	8,1 +	250 – 450 mil