Tentang Peta Gempa Indonesia Terbaru Edisi SNI 1726 2012

Berawal dari komentar salah satu pengunjung blog pada postingan Apa itu Peta Gempa Indonesia, saya menjadi teringat untuk mengupdate tulisan di blog itu agar lebih relevan dengan standar perencanaan terkini. Dalam post ini saya ingin berbagi pemahaman saya dan berdiskusi dengan pembaca tentang pembaharuan dari Peta Gempa Indonesia edisi 2002 menjadi edisi 2010 yang diterbitkan kementrian PU pada tahun 2010 lalu. Peta gempa ini kemudian dilengkapi menjadi SNI 1726 tahun 2012 mengenai Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung . (Baca : Ringkasan Hasil Studi Revisi Peta Gempa 2010)

Peta Gempa Cover

Peta gempa, sebagaimana standar perencanaan desain teknik sipil lainnya, perlu diperbaharui berdasarkan perkembangan keilmuan dan pengalaman di lapangan. Peta gempa terbaru edisi 2010 dan dilengkapi kedalam SNI 1726 2012 diterbitkan dengan harapan mendapatkan prediksi beban gempa yang lebih akurat agar bangunan menjadi lebih handal (reliable) pada saat mengalami gempa rencana (Ibnu Rusydy : Dapatkah Gempa Diprediksi?). Gempa sendiri adalah fenomena alam yang belum sepenuhnya dipahami, sangat banyak variable yang bisa mempengaruhi beban gempa pada suatu gedung oleh karena itu tiap perkembangan ilmu dan informasi baru di lapangan sangat penting dalam menghasilkan desain bangunan yang lebih handal.

Baca juga : Pashima instant anti ribet

Meskipun peta ini diterbitkan 5 tahun lalu, saya rasa peta ini belum sepenuhnya diaplikasikan pada dunia perteknik-sipilan Indonesia oleh karena itu saya rasa tetap perlu untuk mengingatkan pentingnya mengikuti peta dan standar perencanaan gempa terbaru. Memang peta gempa dan standar perencanaan gempa pada SNI 1726 2012 terlihat lebih rumit jika dibandingkan dengan edisi 2002. Peta gempa SNI 1726 2012 dibuat setara dengan standar perencanaan ASCE 7-10 (hampir bisa disamakan dengan IBC2009) sedangkan peta gempa edisi 2002 dibuat setara dengan UBC-97. Untuk mencapai ASCE 7-10 (atau IBC 2009), standar perencanaan gempa dari UBC-97 mengalami paling tidak dua kali pembaharuan ASCE yaitu ASCE 7-05 dan ASCE 7-10, dan empat kali pembaharuan IBC yaitu 2000, 2003, 2006 dan 2009. Dalam pembaharuan dokumen-dokumen diatas tentunya banyak hal yang berubah dan mungkin menjadi lebih kompleks lagi.

Dalam tulisan ini, saya ingin memfokuskan bahasan pada perbedaan peta gempa SNI 1726 2012 dengan 2002 dalam hal konsep penurunan beban gempa akibat percepatan di batuan dasar (PGA). Saya akui bahwa tingkat pemahaman saya hanyalah sebatas praktisi dan bukan sampai tahapan pakar dalam bidang kegempaan jadi saya sangat menerima koreksi/masukan pembaca agar artikel ini bisa lebih akurat dan bermanfaat lagi bagi komunitas teknik sipil Indonesia. Saya juga akan memisahkan antara peta gempa 2010 dengan SNI 2012 karena pada awal diterbitkannya, peta gempa edisi 2010 belum mengadopsi konsep uniform risk seperti yang akan saya jelaskan pada tulisan ini. Peta gempa pada SNI 2012 lah yang merupakan penyempurnaan dari peta gempa 2010 dengan menambahkan konsep uniform risk.

Sebelumnya silahkan baca postingan saya sebelumnya berikut untuk mendapatkan gambaran singkat tentang apa itu peta gempa dan bagaimana peta gempa edisi SNI 1726 2002 diturunkan. (Achmadsya : Apa Itu Peta Gempa Indonesia???)

Berikut beberapa perbedaan Utama pada Peta Gempa Indonesia edisi edisi SNI 1726 2012 dengan edisi 2002.

1. Periode Ulang

Perbedaan pertama adalah pada periode ulang, SNI 2002 menetapkan resiko terjadinya gempa diatas gempa rencana (probability of exceedance) sebesar 10% dalam 50 tahun. Dengan persyaratan ini, periode ulang gempa yang berdasarkan Annual Probability of exceedance menjadi

10%/50 = 0.2 %. Dengan persamaan mencari probablity of exceedence berikut, R = 1-(1-1/T)^n maka didapat T = 475 tahun atau dibulatkan menjadi 500 tahun.

Pada SNI 2012, probability of exceedance diambil sebesar 2% dalam 50 tahun. Dengan persamaan yang sama, didapat periode ulang gempa sebesar 2.475 tahun atau dibulatkan menjadi 2500 tahun.

Perbedaan probability of exceedance merupakan faktor langsung terhadap berubahnya periode ulang. Semakin kecil probability of exceedance semakin besar periode ulang. Semakin kecil probability of exceedance, semakin kecil kemungkinan terjadi gempa diatas gempa rencana sehingga kita semakin terhindar dari kejadian gempa.

Perlu dipahami bahwa konsep ini adalah konsep probabilitas berdasarkan statistik. Periode ulang gempa 2500 tahun bukan berarti gempa hanya akan terjadi setiap 2500 tahun. Periode ulang ini digunakan untuk lebih mudah menjelaskan bahwa kemungkinan tahunan (annual probability) sesuatu adalah sebesar 1/2500 = 0.0004.

2. Pendekatan Deterministic

Jika pada peta gempa 2002 lebih menekankan pada konsep probabilistic dalam menentukan besaran gempa melalui Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA), edisi 2010 menambahkan satu konsep yang disebut Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA). Pada konsep ini, probabilitas gempa tidak hanya diturunkan dari statistic terjadinya gempa yang tercatat. Probabilitas juga diturunkan dengan mengidentifikasi adanya subduksi lapisan bumi dan sesar aktif (active faults) pada suatu wilayah.

Dari identifikasi subduksi dan sesar, para analis dapat mengestimasi berapa kemungkinan magnitude gempa maksimal dan dimana lokasinya berdasarkan pemahaman karakteristik subduksi dan sesar yang ditinjau. Hal ini bisa dilakukan karena para ahli geologi telah mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai karakteristik suatu subduksi/sesar (seperti kecepatan pergseseran, arah geser dan kondisi geologi) sehingga bisa membuat model yang bisa memprediksi besaran maksimum gempa yang terjadi.

Tim revisi peta gempa Indonesia tahun 2010 menyatakan bahwa konsep PSHA dan DSHA adalah saling melengkapi. Tim revisi menyatakan “Hasil DSHA dapat diverifikasi dengan PSHA untuk memastikan bahwa kejadian tersebut masih realistik atau mungkin terjadi. Sebaliknya, hasil analisis PSHA dapat diverifikasi oleh hasil analisis DSHA untuk memastikan bahwa hasil analisis tersebut rasional”. Prof Masyhur mengatakan dalam beberapa seminar yang dibawakannya bahwa pendekatan deterministic akan lebih baik dalam memberikan estimasi terjadinya gempa untuk daerah di sekitar subduksi atau sesar yang sudah teridentifikasi dengan baik. Pendekatan ini mungkin tidak tepat jika digunakan di daerah yang jauh dari subduksi dan sesar oleh karena itu digunakanlah pendekatan probabilistic. Peta gempa edisi 2010 menggunakan kedua konsep ini untuk memberikan percepatan gempa yang lebih representative dimana gempa rencana diambil berdasarkan nilai minimal dari hasil Deterministik dan Probabilistik.

3.Uniform Hazard vs Uniform Risk

Salah satu konsep yang baru diaplikasikan kedalam peta gempa SNI 1726 2012 adalah konsep building fragility (kerentanan). Saya belum sepenuhnya paham mengenai konsep ini tapi saya akan coba menjabarkan beberapa temuan yang saya dapat berdasarkan studi literature pada kode ASCE 7-10 dan paper-paper pendukungnya.

Peta gempa SNI 2002 berdasarkan pada konsep uniform hazard dimana beban gempa didasarkan pada potensi gempa yang sama untuk semua wilayah. (potensi disini maksudnya potensi 10% probability of exceedence dalam 50 tahun). Peta gempa SNI 1726 2012 mengadopsi konsep uniform risk yang artinya beban gempa didasarkan pada resiko keruntuhan bangunan yang sama yang disini diambil 1% resiko keruntuhan dalam 50 tahun. Oleh karena itu, percepatan gempa pada peta SNI 1726 2012 disebut sebagai Risk Targeted Ground Motion yaitu percepatan tanah yang sudah disesuaikan untuk mencapai target resiko keruntuhan 1 persen dalam 50 tahun.

Adanya konsep risk of collapse berawal dari pengamatan dari kejadian gempa di amerika serikat dimana tidak semua gedung yang terkena gempa rencana selamat / menunjukan performa sesuai desain. Pengamatan juga menunjukan tidak semua gedung yang terkena beban gempa diatas gempa rencana tidak selamat / menunjukan kegagalan struktur sesuai prediksi desain. Menurut Luco et al pada papernya berjudul “Risk-Targeted versus Current Seismic Design Maps for the Conterminous United States”, hal ini terjadi dikarenakan adanya ketidak pastian pada :

  1. Ketidak pastian pada ground acceleration yang direpresentasikan pada probabilitas hazard gempa.
  2. Ketidak pastian pada betuk gelombang gempa (wave form) yang disebut sebagai record-to-record variability. (Achmadsya’s note: mungkinkah ini alasan kenapa pada time history analysis dibutuhkan analysis terhadap 7 time history data??)
  3. Ketidak pastian dari variasi detailing struktur, kualitas material, susunan struktur dan lain-lain.

Adanya ketidak pastian diatas berujung pada studi dilakukan melalui ATC 63 Project dan didokumentasikan dalam FEMA P 695 yang bertujuan mengkuantifikasikan perfroma bangunan dan parameter-parameter response bangunan terhadap gempa. Studi ini salah satunya menghasilkan kurva collapse probability bangunan yang kemudian diaplikasikan oleh Luco et al dalam merumuskan persamaan probabilistik percepatan gempa yang memperhitungkan Probability of Exceedence dengan Collapse Probability untuk mendapatkan risk targeted ground motion.

Konsep kedua dirasa lebih tepat karena sesungguhnya kita ingin tahu performa bangunan kita saat terkena gempa rencana, bukan hanya besarnya gempa yang harus diperhitungkan sebagai gempa rencana.

Jika tertarik menelaah lebih dalam mengenai tentang risk targeted ground motion, silahkan baca referensi berikut :

4.Koefisien pada Response Spektra

Peta gempa SNI 2002 hanya memiliki satu koefisien yaitu PGA. Koefisien ini kemudikan diturunkan menjadi respon spektra melalui beberapa konstanta pengali yang diambil berdasarkan kondisi tanah yang ditinjau.

Peta gempa SNI 1726 2012 memberikan tambahan koefisien spektra berupa PGA (batuan dasar), 0.2 detik dan 1 detik. PGA digunakan untuk menentukan percepatan gempa pada desain pondasi. Koefisien 0.2 detik dan 1 detik digunakan untuk membuat respon spektra gedung. Penambahan koefisien-koefisien ini ditujukan untuk memberikan response spektra desain yang lebih representative berdasarkan perkembangan ilmu terkini.

Pembaca yang tertarik mengenal bagaimana cara membuat respon spektra berdasarkan peta gempa 2010 dan SNI 1726 2012 bisa berkunjung ke link dibawah.

Ringkasan Prosedur Menentukan Beban Gempa SNI 2010

 

Setelah kita melihat perbedaan dari segi metodologi penurunan peta gempa, lalu apa sebenarnya dampaknya pada percepatan gempa desain? Beberapa slide yang disajikan Prof. Masyhur Irsam dalam seminarnya di acara Institution of Civil Engineer (ICE) technical meeting memberikan gambaran perbedaan respon spektra Peta Gempa edisi 2002 dan edisi SNI 1726 2012 untuk daerah Aceh, Medan dan Jakarta.

Baca juga : Pashima instant anti ribet

Untuk wilayah Aceh, respon spektra peta gempa SNI 2012 umumnya memberikan akselerasi lebih besar untuk Hard Rock dan Medium soil class dibandingkan peta gempa SNI 2002. Akan tetapi, peta gempa SNI 2012 umumnya memberikan percepatan gempa lebih kecil dibanding SNI 2002 untuk soft soil.

Untuk wilayah Jakarta, peta gempa SNI 2012 memberikan percepatan gempa lebih besar pada Medium soil dibandingkan SNI 2002. Akan tetapi, percepatan gempa SNI 2012 untuk soft soil ternyata sedikit lebih kecil dibandingkan SNI 2002.

Kesimpulan dari pengamatan di atas adalah peta gempa SNI 1726 2012 belum tentu memberikan percepatan gempa yang lebih besar dibandingkan edisi SNI sebelumnya. Dalam mengassess kerentanan bangunan terhadap kode gempa SNI 1726 2012, kita perlu mempertimbangkan faktor tanah dan periode natural bangunan agar bisa menentukan perlu tidaknya perkuatan (retrofit) bangunan.

Spektra AcehSpektra Jakarta

Apa Itu Peta Gempa Indonesia???

UPDATE October 2015: Peta gempa Indonesia telah diperbaharui dengan peta gempa keluaran tahun 2010. Pada edisi terbaru ini, metode pembuatan peta gempa telah diperbaharui berdasarkan penemuan-penemuan terbaru. Selain itu metode penurunan Respon Spektra dari peta gempa juga telah diperbaharui agar setara dengan metode pada kode ASCE 7-10. Peta gempa 2010 bisa didapat dari link berikut : http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/

Artikel di blog ini tentang peta gempa terbaru tahun 2012 : https://achmadsya.wordpress.com/2015/11/07/tentang-peta-gempa-indonesia-terbaru-edisi-sni-1726-2012/

======================================================

Jika pada dua postingan sebelumnya saya membahas mengenai mekanisme rusaknya bangunan terhadap gempa dan pentingnya menaati standard perencanaan gedung, pada postingan ini saya akan membahas mengenai Peta Gempa yang merupakan salah satu elemen utama perencanaan bangunan. Peta ini sangat penting dalam memperkirakan besarnya gaya gempa yang akan menimpa bangunan yang kita rencanakan.

Peta gempa adalah peta wilayah yang menunjukan besaran percepatan tanah dasar akibat gempa rencana yang kemungkinan menimpa gedung yang kita bangun. Peta ini merupakan hasil analisis probabilitas dari data-data kejadian gempa yang ada di suatu wilayah. Artinya, data-data kejadian gempa yang ada diolah dan  dianalisis untuk menghasilkan niali peluang terjadinya suatu gempa pada masa yang akan datang.

Baca juga : Pashmina instan by ellumi_clo

Peta gempa di suatu negara selalu berbeda dengan peta gempa di negara lain. Hal ini terjadi karena karakteristik kegempaan suatu wilayah akan berbeda dengan wilayah lain. Selain itu, perbedaan metode analisis karakteristik gempa dan analisis probabilitas gempa pun mempengaruhi bentuk peta gempa yang terjadi. Dengan demikian, tidaklah mengherankan jika peta gempa Indonesia dan  peta gempa Jepang yang sama-sama termasuk daerah rawan gempa pun berbeda satu-sama lain. Karena sifatnya yang sangat spesifik terhadap wilayah ini, kita patut berbangga bahwa peta gempa Indonesia merupakan hasil nyata insinyur-insinyur dan peneliti-peneliti Indonesia meskipun masih terdapat kontribusi pihak asing didalamnya.

Peta gempa Indonesia berdasarkan SNI Perencanaan Ketahanan Gempa Gedung 1726 tahun 2002 dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Dalam peta ini, Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 Wilayah Gempa di mana Wilayah Gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan Wilayah Gempa 6 dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian Wilayah Gempa ini, didasarkan atas percepatan puncak batuan dasar akibat pengaruh Gempa Rencana dengan  perioda ulang 500 tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap Wilayah Gempa dapat dilihat pada Gambar dibawah.

-=-

Perlu digarisbawahi bahwa gempa yang diperhitungkan adalah gempa akibat pergeseran pelat tektonik saja dan tidak termasuk gempa vulkanik akibat letusan gunung berapi. Selanjutnya, percepatan ini hanya pada batuan dasar saja. Kecepatan di permukaan tanah dapat berbeda sesuai jenis lapisan tanah seperti data pada tabel dibawah.

-=-

Peta ini dibuat dengan memperhitungkan 10% kemungkinan terlampaui dalam 50 tahun. Artinya, masih tetap ada kemungkinan 10% percepatan gempa akan lebih besar dari yang terdapat di peta selama 50 tahun. Selanjutnya, periode ulang gempa adalah 500 tahun yang artinya gempa yang diperhitungkan dalam analisis probabilitas adalah gempa yang terjadi tiap 500 tahun sekali. Semakin lama periode ulangnya, semakin besar gempa yang terjadi.  Sebagai contoh, gempa Aceh 2004 lalu memiliki periode ulang selama 200 tahun yang artinya terjadi tiap 200 tahun. Periode ulang 500 tahun bukan berarti bahwa gempa akan terjadi tiap 500 tahun. Periode ulang digunakan untuk memberikan gambaran kemungkinan (probabiltias) terjadinya gempa yang artinya 1/500 (0.2% kemungkinan terjadi) dalam satu tahun. Dalam konteks peta gempa, tidak digunakan kemungkinan terjadi tetapi digunakan kemungkinan terlampaui. Artinya, pada peta gempa 500 tahunan, ada kemungkinan (probabilitas) sebesar 0.2% untuk terjadinya gempa yang nilai percepatannya lebih besar dari percepatan yang dituliskan pada peta gempa.

-=-

Selanjutnya, wilayah gempa terbagi menjadi 6 wilayah. Dari peta gempa Indonesia kita dapat melihat sebaran percepatan gempa di wilayah Indonesia. Daerah berwarna putih adalah daerah dengan percepatan gempa terkecil dan wilayah berwarna merah adalah daerah dengan percepatan gempa terbesar. Dari peta tersebut kita dapat melihat bahwa seluruh wilayah Indonesia kecuali sebagian besar daerah Kalimantan memiliki potensi terjadinya gempa dengan percepatan yang besar. Hal ini sudah terbukti dengan terjadinya gempa-gempa besar di Aceh, Padang, Jawa Barat, Yogyakarta, NTB, bahkan hingga ke Papua. Tidak mengherankan pula jika daerah Sumatra bagian pesisi barat sering dilanda gempa besar dalam beberapa dekade terakhir ini.

Baca juga : Pashmina instan by ellumi_clo

Bagaimana dengan jalur Jakarta hingga bandung dimana saya tinggal? Dari peta dapat kita lihat bahwa Jakarta berada pada zona 3 dengan percepatan gempa sebesar 0.15 g dan Bandung berada pada zona 4 dengan percepatan gempa sebesar 0.2 g. Artinya, untuk kondisi tanah yang sama, gaya gempa yang menimpa bangunan di Bandung harus direncanakan lebih besar dibanding bangunan di Jakarta. Selain itu untuk kondisi tanah yang sama, akan lebih mudah dalam membangun bangunan tingkat tinggi di Jakarta dibanding di Bandung karena gaya gempa rencana di Jakarta lebih kecil dari gaya gempa di Bandung.

-=-

Peta gempa ini seharusnya menjadi acuan dalam membangun suatu bangunan karena menyangkut beban rencana yang digunakan dalam merancang struktur bangunan. Dengan perhitungan beban gempa yang lebih akurat, keruntuhan bangunan akibat gempa dapat dihindari.

-=-

Special thank to Masrur Ghani for his References.

Referensi :

Mata Kuliah “Dinamika Tanah dan Rekayasa Gempa” oleh Prof. Masyhur Irsyam

-=-