Percepatan tanah puncak
Percepatan tanah puncak (bahasa Inggris: peak ground acceleration, disingkat PGA) adalah percepatan tanah maksimum yang terjadi ketika gempa bumi menggetarkan suatu lokasi. Nilai percepatan tanah puncak ini sama dengan amplitudo percepatan absolut terbesar yang terekam pada akselerogram di suatu tapak selama suatu gempa bumi berlangsung.[1] Getaran gempa bumi secara umum merambat ke tiga arah. Dengan demikian, percepatan tanah puncak seringkali dibagi ke dalam komponen horisontal dan vertikal. Percepatan tanah puncak arah horisontal pada umumnya lebih besar dari arah vertikal, tetapi pernyataan tersebut tidak selalu benar, terutama pada kondisi lokasi yang berdekatan dengan gempa besar. Percepatan tanah puncak merupakan parameter penting (dikenal juga sebagai besaran intensitas gempa) bagi rekayasa kegempaan.
Tidak seperti skala magnitudo Richter dan momen, percepatan tanah puncak bukan besaran yang mengukur energi total (magnitudo atau besar) gempa bumi, melainkan besaran yang mengukur seberapa kuat getaran tanah pada titik geografis tertentu. Berbeda dengan skala intensitas Mercalli yang menggunakan laporan dan observasi personal untuk mengukur intensitas gempa bumi, percepatan tanah puncak diukur oleh instrumen seperti akselerograf. Walaupun begitu, percepatan tanah puncak dapat memiliki korelasi dengan intensitas makroseismik pada skala Mercalli[2] meskipun korelasi ini memiliki ketidaktentuan yang besar.[3]
Percepatan horisontal puncak (bahasa Inggris: peak horizontal acceleration. disingkat PHA) merupakan percepatan tanah yang paling umum digunakan di dalam aplikasi kerekayasaan. Percepatan ini sering digunakan di dalam rekayasa kegempaan (seperti pada kode standar bangunan tahan gempa) dan pada umumnya diplot pada peta bahaya gempa.[4] Pada kejadian gempa bumi, kerusakan bangunan dan infrastruktur berkaitan lebih erat dengan gerak tanah yang diukur dalam percepatan tanah puncak dibandingkan dengan magnitudo gempa bumi itu sendiri. Pada gempa bumi berkekuatan menengah, percepatan tanah puncak menjadi penentu kerusakan. Sementara itu, pada gempa kuat, kerusakan lebih dipengaruhi oleh kecepatan tanah puncak.[2]
Geofisika
suntingEnergi gempa bumi terdispersi dalam bentuk gelombang dari hiposenter, menyebabkan pergerakan tanah ke segala arah, tetapi secara tipikal dimodelkan secara horisontal (pada dua arah) dan vertikal. Percepatan tanah puncak merekam percepatan (laju perubahan kecepatan) dari pergerakan ini, sementara kecepatan tanah puncak merupakan kecepatan terbesar (laju gerak) dan perpindahan puncak merupakan jarak perpindahan makismum yang dicapai oleh tanah.[5][6] Nilai percepatan ini bervariasi pada gempa bumi berbeda, bahkan pada lokasi yang berbeda untuk satu kejadian gempa bumi yang sama, bergantung pada sejumlah faktor. Faktor yang dimaksud meliputi panjang patahan atau sesar, magnitudo, kedalaman gempa, jarak titik lokasi pengukuran dari episenter gempa, durasi (lama siklus guncangan), dan kondisi geologi tanah (bawah permukaan). Gempa bumi dangkal terpusat membangkitkan guncangan (percepatan) yang lebih kuat dibandingkan gempa menengah dan dalam akibat pelepasan energi yang berdekatan dengan permukaan tanah.[7]
Percepatan tanah puncak dapat dinyatakan dalam fraksi g (percepatan standar terhadap gravitasi Bumi, ekuivalen dengan gaya g), baik dalam bentuk desimal maupun persentase dengan satuan m/s2 (1 g = 9,81 m/s2).[5] Percepatan tanah puncak juga dapat dinyatakan sebagai perkalian dari Gal, dengan 1 Gal sama dengan 0,01 m/s2 (1 g = 981 Gal).
Jenis tanah juga secara signifikan mempengaruhi percepatan tanah sehingga nilai percepatan puncak tanah dapat menunjukkan variabilitas yang sangat besar pada jarak beberapa kilometer, terutama pada gempa kekuatan menengah dan besar.[8] Variasi percepatan puncak tanah yang dihasilkan oleh gempa bumi dapat ditampilkan pada peta guncangan.[9] Akibat kompleksitas kondisi dan faktor yang mempengaruhi percepatan tanah puncak, gempa bumi dengan magnitudo serupa dapat menunjukkan hasil yang berbeda, bahkan banyak gempa bumi bermagnitudo menengah membangkitkan nilai percepatan tanah puncak yang secara signifikan lebih besar dibandingkan gempa bumi dengan magnitudo yang lebih besar.
Selama gempa bumi berlangsung, percepatan tanah diukur dalam tiga arah: secara vertikal (V atau UD, dari kata up-down atau naik-turun) dan dua arah horisontal yang tegak lurus (H1 dan H2), seringkali dalam arah utara–selatan (NS) dan timur–barat (EW). Puncak percepatan dari masing-masing arah ini direkam dan seringkali dilaporkan berdasarkan nilai tertinggi dari ketiga arah. Alternatifnya, nilai gabungan pada suatu stasiun pengamatan dicatat. Percepatan tanah puncak arah horisontal (PHA atau PHGA) dapat diperoleh dengan memilih nilai catatan tertinggi pada masing-masing arah dan dirata-ratakan, atau dengan menghitung penjumlahan vektor dari kedua komponen. Nilai dari ketiga komponen juga dapat diperoleh dengan mempertimbangkan komponen vertikal.
Perbandingan dengan Skala Mercalii
suntingSurvei Geologi Amerika Serikat mengembangkan skala Intensitas Instrumental, yang memetakan percepatan tanah puncak dan kecepatan tanah puncak pada skala intensitas yang mirip dengan skala intensitas Mercalli yang dirasakan. Nilai-nilai ini digunakan untuk membuat peta guncangan oleh ahli seismologi di seluruh dunia.
| Intensitas | Percepatan puncak (g) |
Velocity (cm/s) |
Guncangan | Kerusakan |
|---|---|---|---|---|
| I | < 0.000464 | < 0.0215 | Tidak dirasakan | Tidak ada |
| II–III | 0.000464 – 0.00297 | 0.135 – 1.41 | Lemah | Tidak ada |
| IV | 0.00297 – 0.0276 | 1.41 – 4.65 | Ringan | Tidak ada |
| V | 0.0276 – 0.115 | 4.65 – 9.64 | Sedang | Kerusakan ringan |
| VI | 0.115 – 0.215 | 9.64 – 20 | Kuat | Kerusakan sedang |
| VII | 0.215 – 0.401 | 20 – 41.4 | Sangat kuat | Kerusakan sedang |
| VIII | 0.401 – 0.747 | 41.4 – 85.8 | Parah | Kerusak berat |
| IX | 0.747 – 1.39 | 85.8 – 178 | Hebat | Kerusakan sangat berat |
| X+ | > 1.39 | > 178 | Ekstrem | Kerusakan total |
Gempa bumi terkenal
sunting| PGA arah tunggal (maks terekam) |
PGA total vektor (maks terekam) |
Magnitudo | Kedalaman | Korban jiwa | Nama |
|---|---|---|---|---|---|
| 3,23 g [10] | 7,8 | 15 km | 2 | Gempa bumi Kaikoura 2016 | |
| 2,93 g [11] | 3,54 g | 9,5 | 33 km | 1.000–6.000 | Gempa bumi Valdivia 1960 |
| 2,88 g [12] | 7,5 | 16 km | 401 | Gempa bumi Laut Jepang 2024 | |
| 2,73 g [13] | 2,99 g[14][15] | 9,1[16] | 30 km[17] | 19.759[18] | Gempa bumi dan tsunami Tōhoku 2011 |
| 2,212 g [19] | 7,8 | 10 km | 62.024 | Gempa bumi Turki–Suriah 2023 | |
| 1,92 g [20] | 7,7 | 8 km | 2.415 | Gempa bumi Chichi 1999 | |
| 1,82 g [21] | 6,7 | 18 km [22] | 57 | Gempa bumi Northridge 1994 | |
| 1,54 g | 7,5 | 10 km | 4.340 | Gempa bumi dan tsunami Sulawesi 2018 | |
| 1,51 g [23][24] | 6,2[25] | 5 km | 185 | Gempa bumi Christchurch 2011 | |
| 0,98 g [26] | 7,0 | 16,1 km | 118 | Gempa bumi Laut Aegea 2020 | |
| 0,91 g | 6,9 | 17,6 km | 5.502–6.434 | Gempa bumi besar Hanshin | |
| 0,71 g | 9,1–9,3 | 35 km | 227.898 | Gempa bumi dan tsunami Samudra Hindia 2004 | |
| 0,65 g [27] | 6,9 | 19 km | 63 | Gempa bumi Loma Prieta 1989 | |
| 0,5 g [28] | 7,0 | 13 km | 220.000–316.000 | Gempa bumi Haiti 2010 | |
| 0,34 g [29] | 6,4 | 15 km | 5.778 | Gempa bumi Yogyakarta 2006 | |
| 0,18 g [30] | 9,2 | 25 km | 131 | Gempa bumi Alaska 1964 | |
| 0,14 g | 5,6 | 10 km | 335–635 | Gempa bumi Cianjur 2022 |
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ Douglas, J (2003-04-01). "Earthquake ground motion estimation using strong-motion records: a review of equations for the estimation of peak ground acceleration and response spectral ordinates" (PDF). Earth-Science Reviews. 61 (1–2): 43–104. Bibcode:2003ESRv...61...43D. doi:10.1016/S0012-8252(02)00112-5.
- ^ a b "ShakeMap Scientific Background. Rapid Instrumental Intensity Maps". Earthquake Hazards Program. U. S. Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 23 June 2011. Diakses tanggal 22 March 2011.
- ^ Cua, G.; et al. (2010). "Best Practices" for Using Macroseismic Intensity and Ground Motion Intensity Conversion Equations for Hazard and Loss Models in GEM1 (PDF). Global Earthquake Model. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 27 December 2015. Diakses tanggal 11 November 2015.
- ^ European Facilities for Earthquake Hazard & Risk (2013). "The 2013 European Seismic Hazard Model (ESHM13)". EFEHR. Diarsipkan dari versi asli tanggal 27 December 2015. Diakses tanggal 11 November 2015.
- ^ a b "Explanation of Parameters". Geologic Hazards Science Center. U.S. Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 21 July 2011. Diakses tanggal 22 Maret 2011.
- ^ Lorant, Gabor (17 Juni 2010). "Seismic Design Principles". Whole Building Design Guide. National Institute of Building Sciences. Diakses tanggal 15 Maret 2011.
- ^ "Magnitude 6.6 – Near the west coast of Honshu, Japan". Earthquake summary. USGS. 16 July 2001. Diarsipkan dari versi asli tanggal 14 March 2011. Diakses tanggal 15 March 2011.
- ^ "ShakeMap scientific background. Peak acceleration maps". Earthquake Hazards Program. U. S. Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 23 June 2011. Diakses tanggal 22 March 2011.
- ^ "ShakeMap Scientific Background". Earthquake Hazards Program. U. S. Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 23 June 2011. Diakses tanggal 22 March 2011.
- ^ Goto, Hiroyuki; Kaneko, Yoshihiro; Young, John; Avery, Hamish; Damiano, Len (4 February 2019). "Extreme Accelerations During Earthquakes Caused by Elastic Flapping Effect". Scientific Reports. 9 (1): 1117. Bibcode:2019NatSR...9.1117G. doi:10.1038/s41598-018-37716-y. PMC 6361895
. PMID 30718810.
- ^ "M 9.5 - 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake)". USGS. Diakses tanggal 21 September 2023.
- ^ Schäfer, Andreas; Daniell, James; Skapski, Jens-Udo; Mohr, Susanna; Kunz, Michael (2024). "Noto Earthquake Japan (Jan. 2024)" (PDF). Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology CEDIM Forensic Disaster Analysis Group (FDA). doi:10.5445/IR/1000166937.
- ^ Erol Kalkan; Volkan Sevilgen (17 Maret 2011). "March 11, 2011 M9.0 Tohoku, Japan Earthquake: Preliminary results". United States Geological Survey. Diarsipkan dari versi asli tanggal 24 March 2011. Diakses tanggal 22 Maret 2011.
- ^ "平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震による強震動" [About strong ground motion caused by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake]. Kyoshin Bosai. Diakses tanggal 10 November 2021.
- ^ "2011 Off the Pacific Coast of Tohoku earthquake, Strong Ground Motion" (PDF). National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 24 March 2011. Diakses tanggal 18 Maret 2011.
- ^ "M 9.1 - 2011 Great Tohoku Earthquake, Japan - Origin". USGS. Diakses tanggal 10 November 2021.
- ^ "Archived copy of USGS Magnitude 7 and Greater Earthquakes in 2011". Diarsipkan dari versi asli tanggal 13 April 2016. Diakses tanggal 8 September 2017.
- ^ "平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）について（第162報）（令和4年3月8日）" [Press release no. 162 of the 2011 Tohuku earthquake] (PDF). 総務省消防庁災害対策本部. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2022-08-27. Diakses tanggal 23 September 2022. Page 31 of the PDF file.
- ^ "M 7.8 - Pazarcik earthquake, Kahramanmaras earthquake sequence". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-03-02. Diakses tanggal 7 April 2023.
- ^ "M 7.7 - 21 km S of Puli, Taiwan". USGS. Diakses tanggal 10 November 2021.
- ^ Yegian, M.K.; Ghahraman; Gazetas, G.; Dakoulas, P.; Makris, N. (April 1995). "The Northridge Earthquake of 1994: Ground Motions and Geotechnical Aspects" (PDF). Third International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics. Northeastern University College of Engineering. hlm. 1384. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 6 May 2013. Diakses tanggal 7 April 2021.
- ^ "M 6.7 - 1km NNW of Reseda, CA". USGS. Diakses tanggal 10 November 2021.
- ^ "Feb 22 2011 – Christchurch badly damaged by magnitude 6.3 earthquake". Geonet. GNS Science. 23 Februari 2011. Diarsipkan dari versi asli tanggal 4 March 2011. Diakses tanggal 24 Februari 2011.
- ^ "PGA intensity map". Geonet. GNS Science. Diarsipkan dari versi asli tanggal 31 May 2012. Diakses tanggal 24 Februari 2011.
- ^ "New Zealand Earthquake Report – Feb 22 2011 at 12:51 pm (NZDT)". Geonet. GNS Science. 22 Februari 2011. Diarsipkan dari versi asli tanggal 25 February 2011. Diakses tanggal 24 Februari 2011.
- ^ Mauricio Morales; Oguz C. Celik. "EERI PERW 2021 – Part 1: Aegean Sea Earthquake". slc.eeri.org. Institut Penelitian Rekayasa Gempa. Diarsipkan dari versi asli tanggal 27 June 2022. Diakses tanggal 12 Oktober 2021.
- ^ Clough, G. W.; Martin, J. R.; Chameau, J. L. II (1994). "The geotechnical aspects". Practical lessons from the Loma Prieta earthquake. National Academies Press. hlm. 29–46. ISBN 978-0309050302.
- ^ Lin, Rong-Gong; Allen, Sam (26 Februari 2011). "New Zealand quake raises questions about L.A. buildings". Los Angeles Times. Diakses tanggal 27 Februari 2011.
- ^ Elnashai et al. 2006, hlm. 18
- ^ National Research Council (U.S.). Committee on the Alaska Earthquake, The great Alaska earthquake of 1964, Volume 1, Part 1, National Academies, 1968 p. 285
Bibliografi
sunting- Murphy, J.R.; o'brien (1977). "The correlation of peak ground acceleration amplitude with seismic intensity and other physical parameters". Bulletin of the Seismological Society of America. 67 (3): 877–915. Bibcode:1977BuSSA..67..877M. doi:10.1785/BSSA0670030877.
- Campbell, K.W. (1997). "Empirical near-source attenuation relationships for horizontal and vertical components of peak ground acceleration, peak ground velocity, and pseudo-absolute acceleration response spectra". Seismological Research Letters. 68: 154–179. doi:10.1785/gssrl.68.1.154.
- Campbell, K.W.; Y. Bozorgnia (2003). "Updated near-source ground-motion (attenuation) relations for the horizontal and vertical components of peak ground acceleration and acceleration response spectra" (PDF). Bulletin of the Seismological Society of America. 93 (1): 314–331. Bibcode:2003BuSSA..93..314C. doi:10.1785/0120020029.
- Wald, D.J.; V. Quitoriano; T.H. Heaton; H. Kanamori (1999). "Relationships between peak ground acceleration, peak ground velocity, and modified Mercalli intensity in California". Earthquake Spectra. 15 (3): 557. doi:10.1193/1.1586058.