TUGAS BERAT UNTUK JURUTERA Gempa

GEMPABUMI – TUGAS BERAT UNTUK JURUTERA

Mohd Zamri Bin Ramli

Fakulti Kejuruteraan Awam, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Johor

Email : mohdzamri@utm.my

ABSTRAK: Bahaya gempabumi mungkin asing bagi masyarakat kita pada ketika ini. Jika dilihat dari peta lingkaran aktif gempabumi, negara kita mungkin agak selamat dari bencana berkenaan. Tetapi kita harus faham bahawa ancama gempabumi bukanlah bencana setempat, tetapi ia adalah bencana global yang harus kita kaji tingkah lakunya. Golongan profesional perlu menyediakan satu suasana yang selesa untuk masyarakat mendiami negara tercinta ini. Disinilah terletaknya tanggungjawab seorang jurutera untuk memastikan struktur yang dibina mempunyai daya tahan terhadap gempabumi. Kertas kerja ini akan menyenaraikan keperluan merekabentuk struktur dengan mengambilkira bahaya gempa dan teknologi terkini dalam kejuruteraan gempabumi. Diharap dengan pendedahan yang diutarakan dalam kertas kerja ini, ia akan memberi gambaran awal kepada jurutera struktur sebelum satu garispanduan yang lengkap dan kod rekabentuk struktur dengan mengambilkira bahaya gempa dapat dihasilkan untuk digunapakai oleh mereka satu hari nanti.

Katakunci : gempabumi, struktur, kejuruteraan, kod rekabentuk, garispanduan

1. PENGENALAN

Gempabumi yang berlarutan di negara jiran terutamanya di Sumatera memberi pengajaran beharga kepada Malaysia. Masyarakat harus faham, keaktifan gempabumi di sesuatu kawasan mempunyai putarannya sendiri. Putaran tersebut mungkin berlaku dalam sela 80 tahun, 100 tahun, 150 tahun dan mungkin lebih lagi. Dalam zaman Malaysia moden kini, mungkin bempabumi pada 26 Disember 2004 yang lalu adalah adalah yang paling hebat pernah berlaku. Tapi kita tidak ada rekod terpeinci yang menyatakan gempa berkenaan adalah gempa paling hebat pernah memberi kesan kepada negara kita. Mungkin 100 tahun dahulu atau 200 ratus tahun dahulu kita pernah mengalami gempa yang lebih hebat daripada itu dan mungkin akan berulang pada satu masa nanti. Ancaman sedemikan rupalah yang perlu kita perhatikan.

26 Disember 2004 mula mengajar negara kita yang dikatakan bebas dari ancaman gempa bumi. Walaupun masyarakat kita banyak didedahkan dengan kesan ombak besar atau lebih dikenali sebagai tsunami, kita tidak seharusnya lupa dengan gegaran yang dialami oleh penduduk dikebanyakan negeri-negeri di Semenanjung. Terbaru pada 29 Mac 2005, tiga hari selepas tiga bulan bencana kemanusiaan menimpa 12 negara lautan hindi termasuk negara kita, berlaku satu lagi gempa yang paling hebat dalam tahun ini iaitu 8.7 pada skala Richter yang berpusat di Sumatera. Gempa ini didapati memberi impak gegaran lebih besar kepada bangunan-bangunan tinggi di negara ini kerana ia berpusat lebih hampir dengan Lembah Kelang iaitu berkedudukan hanya 535 km berbanding 700-800 km bagi pusat “gempa tsunami” yang lalu. Gempa ini juga  diletakkan dalam senarai gempa ke-8 terkuat semenjak tahun 1900.

1.1. GEMPABUMI - KESAN SEMASA KEATAS STRUKTUR DI MALAYSIA

Semenjak gempabumi di Sumatera beberapa bulan yang lalu, ia bukan kali pertama kita diberitakan dengan penghuni bangunan tinggi bergegas turun disebabkan gegaran gempa. Pada petang 21 Ogos 1997, beberapa kawasan di Semenanjung terutama di Pulau Pinang dan Alor Setar mengalami gegaran dipercayai kesan gempa bumi berukuran 6 pada skala richter di timurlaut bandar Meulaboh utara Sumatera menyebabkan ramai kakitangan pejabat dan penghuni bangunan tinggi bergegas turun untuk menyelamatkan diri terutama Pulau Pinang yang merupakan bandar besar di negara ini yang paling hampir dengan pusat gempa iaitu berkedudukan kira-kira 600 sehingga 650 km.

Kejadian serupa juga telah mengejutkan puluhan penduduk di Bandar Raya Kuala Lumpur, Pulau Pinang dan Johor Baharu. Beribu-ribu penduduk yang menghuni di bangunan tinggi tersedar dari tidur kira-kira pukul 1.30 pagi dan turun menyelamatkan diri setelah rumah mereka menerima gegaran sederhana kuat ekoran gegaran kuat berukuran 7.9 mengikut skala Richter melanda mukim Bengkulu, selatan pulau Sumatera pada 5 jun 2000. Johor Baharu merupakan bandar besar di negara ini yang paling hampir dengan pusat gempa iaitu berkedudukan 650 km.

 

Rajah 1: Penduduk rumah pangsa Bukit Cagar, Johor Bahru meninggalkan rumah masing-masing apabila bangunan tersebut bergegar ekoran gempa bumi yang berlaku di selatan Sumatera semalam. - Gambar RAJA JAAFAR ALI (UTUSAN 5 Jun 2000)

Rajah 2: Kedudukan pusat gempa berukuran 7.9 mengikut skala Richter di Bengkulu Sematera pada 5 Jun 2000

Walaupun peristiwa-peristiwa yang berlaku ini tidak menyebabkan kerosakan mahupun keruntuhan bangunan di negara kita setakat ini, kita perlu sedar bahawa kita benar-benar tidak terlepas dari ancaman gempa bumi. Penyelidik-penyelidik mengenai gempabumi kerap kali membentangkan kertas kerja sejak tahun 2000. Persoalan yang kerap dipersoalkan selepas pembentangan-pembentangan tersebut ialah “Ada ke gempa bumi di Malaysia?” Ternyata masyarakat kita belum benar-benar didedahkan dengan bencana ini.

1.2. Strategi Meningkatkan Kesedaran Bahaya Gempabumi

Dalam membincangkan mengenai kesedaran pelbagai golongan masyarakat mengenai bahaya gempabumi, terdapat beberapa peringkat yang boleh dijadikan garis panduan. Peringkat yang dimaksudkan adalah peringkat sebelum, semasa dan selepas gempabumi berlaku.

Peringkat pertama yang perlu dititikberatkan adalah peringkat sebelum berlakunya gempabumi. Penggunaan media elektronik, media cetak, taburan risalah, ceramah diperingkat sekolah dan mungkin ditetapkan hari kesedaran bencana perlu dilaksanakan bagi meningkatkan tahap kesedaran setiap golongan masyarakat di negara ini mengenai ancaman tersebut. Kesedaran awal adalah peringkat yang paling penting dalam mendidik masyarakat agar  segala tindakan susulan akan dapat diterima baik oleh mereka. Tidak berfungsi sesuatu sistem mahupun kecanggihan kelengkapan jika tidak mendapat sokongan dari masyarakat yang menjadi sebagai fokus utama. Golongan profesional terutama jurutera struktur, cabaran getir menanti mereka. Seorang pakar dari Jepun semasa lawatannya di Malaysia pernah berkata bahawa “gempabumi tidak membunuh, struktur adalah pembunuh”. Dikebanyakan negara yang terdedah terus dengan ancaman gempabumi, amalan merekabentuk struktur bangunan, jambatan, menara dan lain-lain lagi akan mengambil kira faktor gempabumi. Tetapi di negara kita amalan sedemikian rupa tidak diamalkan. Kesukaran untuk mengamalkannya adalah kerana Malaysia belum mempunyai satu kod pembinaan dan rekabentuk yang sesuai. Penyelidik di negara ini perlu menghasilkan peta zon risiko gempabumi yang sesuai untuk Malaysia. Keperluan kepada pembinaan peta berkenaan perlu  kepada kelengkapan yang lengkap bagi merekod dan analisis data gempa dalam jangka masa yang panjang. Golongan jurutera, kontraktor, arkitek dan jabatan kerajaan perlu dididik dengan rasa tangungjawab untuk menyediakan struktur yang selamat. Disamping itu juga satu pelan pengurusan bencana harus dibangunkan dengan baik.

Dalam peringkat semasa berlakunya gempabumi, masyarakat perlu dididik dengan pengetahuan “apa yang hendak dibuat” apabila gegaran berlaku terutama bagi pemeliharaan nyawa mahupun harta benda mereka. Didikan juga perlu diberi kepada organisasi yang akan mengurus bencana terutama dalam memperolehi maklumat yang tepat gempabumi yang berlaku bagi tujuan penyebaran maklumat dan pemantauan untuk tindakan seterusnya. Jabatan kajicuaca memainkan peranan yang penting dalam fasa ini.

Selepas gempabumi berlaku, apa yang perlu dititikberatkan adalah proses baikpulih dan menyelamat dimana ia memerlukan satu penyelarasan yang jitu. Media masa perlu memaparkan berita-berita yang terkini, tepat dan padat kerana dengan berita inilah orang ramai atau organisasi lain akan bertindak terutama dalam menghulur apa jua jenis bantuan. Proses mengenalpasti tahap keselamatan struktur, pembersihan, pembinaan semula dan baikpulih perlu dijalankan dengan segera dan terancang bagi mengelakkan masalah penempatan sementara yang berpanjangan. Tindakan kerajaan menyediakan rumah transit dalam bencana tsunami yang lalu adalah satu proses bijak. Disamping itu bekalan air, dan eletrik, pengurusan kumbahan dan komunikasi perlu di uruskan dengan baik bagi mengelakkan lahirnya bencana rentetan lain yang boleh membahayakan mangsa yang terlibat.

2. KEPERLUAN KEJURUTERAAN TERHADAP BAHAYA GEMPABUMI

Penyelidik dalam kejuruteraan gempabumi perlu menghasilkan peta pengaruh seismik yang sesuai untuk negara ini. Peta ini menggambarkan gegaran yang mungkin berlaku di batuan dasar di Malaysia disebabkan oleh gempa bumi. Peta pengaruh seismik ini sangat berguna bagi seorang jurutera untuk mereka bentuk bangunan di Malaysia. Dalam menghasilkan peta ini, kesukaran mungkin berlaku bagi memastikan gegaran sebenar yang berlaku pada sesuatu lokasi di negara ini. Kebiasaannya, alat yang bernama accelerograph diperlukan. Alat ini berupaya melihat kesan gegaran yang berlaku pada tempat ia diletakkan disebabkan gempa bumi yang terjadi dari mana-mana arah. Dengan adanya data daripada alat ini, maka perbandingan boleh dilakukan dengan peta yang disediakan. Alat ini adalah penting bagi penyelidik untuk mendapatkan pemahaman yang lebih jelas tentang kesan gempa bumi ke atas Malaysia. Ini dapat memberikan gambaran yang lebih baik dan membantu dalam membuat keputusan sama ada kita benar-benar perlu mempertimbangkan reka bentuk seismik di negara ini atau sebaliknya.

Rajah 3 menunjukkan peta pengaruh gempabumi untuk negara Indonesia. Peta ini sudah lama digunakan di Indonesia bagi tujuan merekabentuk struktur. Mungkin pengaruh gempabumi yang besar terhadap negara tersebut mendorong penyelidikan dalam menghasilkan peta tersebut lebih awal dilaksanakan berbanding negara kita yang difikirkan minima kesannya terhadap gempabumi. Sebenarnya kajian untuk menghasilkannya peta berkenaan telah dimulakan sejak dari tahun 2000 lagi. Rajah 4 menunjukkan hasil Peringkat awal pembangunan peta pengaruh gempabumi untuk Malaysia oleh penyelidik-penyelidik dari Kumpulan Penyelidik Kejuruteraan Struktur Gempabumi (SEER) berpusat di Universiti Teknologi Malaysia. Satu peta pengaruh gempabumi untuk Malaysia dijangka akan dapat dihasilkan dalam masa terdekat hasil sokongan Jabatan Kerja Raya (JKR), Institut Kerja Raya (IKRAM), Jabatan Kaji Cuaca Malaysia, CIDB, dan pelbagai pihak lagi.

Rajah 3: Peta pengaruh gempabumi untuk Indonesia

Rajah 4: Peringkat awal pembangunan peta pengaruh gempabumi untuk Malaysia

Bagi tujuan merekabentuk struktur seperti bangunan dan jambatan, jurutera struktur memerlukan satu kod rekabentuk struktur banguanan atau jambatan yang sesuai untuk Malaysia. Kod rekabentuk harus didatangi dengan prosedur analisis yang perlu dilaksanakan sebelum sesebuah struktur dibangunkan. Analisis struktur perlu dilaksanakan untuk semua projek pembinaan, bukan sahaja pembinaan yang melibatkan bangunan berbilang tingkat seperti bangunan berkembar petronas, malahan bangunan rendah juga perlu dianalisis. Hasil kajian daripada penyelidik terdahulu, bangunan tinggi kurang berisiko terhadap gempabumi, tetapi hangunan rendah lagi berisiko tinggi. Ia dapat dibuktikan semasa gempabumi di Taiwan dengan magnitude 7.3 pada September 1999. Dianggarkan lebih 9,909 bangunan runtuh sepenuhnya dan lebih dari 7,575 pula mangalami kerosakan yang besar. Hampir 80 peratus bangunan yang runtuh adalah bangunan bertingkat 1 hingga 3 dan 10 peratus bangunan bertingkat 4 hingga 7 (Rajah 5).

 

Rajah 5: Statistik kerosakan bangunan mengikut bilangan tingkat dan jenis struktur semasa gempabumi di Taiwan dengan magnitude 7.3 pada September 1999

Kajian juga menyatakan kegagalan struktur terutama bangunan dan jambatan adalah berpunca daripada kegagalan di bahagian bawah struktur. Ia berlaku adalah kerana arah gegaran yang terhasil daripada gempabumi datang daripada pelbagai arah, bukan sahaja arah pugak, malah pada arah ufuk. Struktur biasanya akan gagal atau tidak dapat menampung beratnya sendiri apabila gegaran berlaku pada dasarnya. Sifat struktur yang tegar akan membuatkan struktur bawah seperti tiang akan gagal sepertimana yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6: Kegagalan tiang bawah bangunan berbilang tingkat akibat gempabumi

3. KEJURUTERAAN GEMPABUMI – ALAS PENAPAK GEMPABUMI

Di Malaysia kajian berkenaan kejuruteraan gempabumi masih lagi dalam peringkat permulaan. Walaubagaimanapun sebilangan daripada penyelidik di negara ini aktif melaksanakan kajian mengenai bidang kejuruteraan ini. Kejuruteraan struktur dengan mengambil kira faktor gempabumi adalah amat penting dalam kehidupan manusia moden sekarang. Menteri Kerjaraya ada mengeluarkan kenyataan pada 11 April yang lalu dengan menyatakan supaya garis panduan reka bentuk asas tapak bangunan yang sedia ada dikaji semula dan dikemas kini supaya lebih kukuh dan mampu menahan gegaran akibat gempa bumi.Di kebanyakan negara maju seperti Amerika Syarikat dan Jepun, penggunaan alas penapak gempabumi (seismic base isolator) adalah sangat luas digunakan. Jepun contohnya telah menggunakan teknologi alas penapak gempabumi kepada hampri 99 peratus jambatan barunya selepas tragedi gempabumi di Kobe pada 1995.

Dalam kejuruteraan struktur gempa bumi, keluli dan getah merupakan komponen utama dalam alas pemisah untuk mengurangkan kesan gempa bumi keatas struktur.  Dengan lapisan getah asli dan keluli, alas pemisah akan tinggi kekukuhannya dalam arah tegak dan anjal dalam arah mengufuk bagi memastikan ia dapat menampung beban struktur itu sendiri dan menghadapi apa jua beban ufuk terutama apabila gempabumi berlaku.

Alas penapak gempabumi juga boleh diaplikasikan kepada struktur bangunan. Rajah 7 menunjukkan perbandingan simulasi kesan gegaran gempabumi terhadap bangunan konvensional dan bangunan beralas penapak. Lembaga Getah Malaysia (LGM) telah memainkan peranan penting kearah ini. Dr Kamaruddin Ab Malik salah seorang daripada penyelidik yang mengkaji sistem alas penapak gempabumi. Menurut beliau, kajian dan pembangunan alas penapak gempabumi adalah penting dan ia memberi kelebihan kepada Malaysia sebagai antara negara utama pengeluar getah asli dunia. Pada Oktober 1999, LGM dan Lembaga Kelapa Sawit Malaysia (MPOB) menandatangani memorandum kerjasama dalam pembinaan dua jenis bangunan konkrit 3 tingkat sebagai bangunan pejabat stesen penyelidikan MPOB di Lahad Datu. Salah sebuah bangunan yang dibina dipasang dengan alas penapak gempabumi manakala sebuah lagi dibina dengan kaedah biasa. Rajah 8 menunjukkan dua bangunan tersebut setelah siap pembinaannya, dan bangunan di sebelah kiri adalah bangunan yang diletakkan alas penapak gempabumi berkenaan.

Rajah 7: Perbandingan simulasi kesan gegaran gempabumi terhadap bangunan konvensional dan bangunan beralas penapak

Rajah 8: Bangunan contoh untuk alas penapak gempabumi di Lahad Datu, Sabah

 

KESIMPULAN

Dalam kajian kejuruteraan gempabumi, dapati kajian keatas keperluan-keperluan yang dinyatakan telah dan sedang dijalankan. Masalah yang timbul adalah penyelarasan terhadap pelbagai bidang yang terlibat dari pelbagai golongan pakar. Buat masa ini kebanyakan penyelidik bergerak sendiri tanpa digabungkan hasil kajian yang diperolehi. Pada tahun 2001, Lembaga Jurutera Malaysia (BEM) dengan kerjasama Menteri Kerjaraya telah menganjurkan Seminar Risiko Gempabumi. Ia dihadiri oleh pelbagai golongan pakar yang datang dari pelbagai negara termasuk Jepun, Amerika Syarikat, Turki, Singapura dan Indonesia. Satu kertas kerja lengkap telah disiapkan tetapi belum ada perlaksanaan yang menyeluruh dilaksanakan. Negara memerlukan satu badan menyelaras segala aktiviti yang berkaitan. Mungkin bencana tsunami yang lalu menyedarkan banyak daripada kita dan beberapa tindakan susulan sudah mula digerakkan kearah yang sepatutnya.

Semua pihak perlu berganding bahu bagi mewujudkan satu suasana yang selesa untuk kita dan mungkin anak cucu kita menjalankan kehidupan harian mereka. Semua golongan masyarakat tidak ingin melihat satu bencana yang diwar-warkan satu masa dahulu tidak akan berlaku dinegara ini meragut nyawa sebilangan daripada kita akibat kealpaan kita sendiri. Masyarakat perlu ingat bahawa dalam sejarah pernah direkodkan gegaran terkuat pernah direkodkan iaitu 9.5 mengikut skala Richter. Tetapi negara ini bernasib baik kerana ia berlaku di Negara Chili dan disana sekalipun mungkin belum ada struktur yang hebat kerana ia berlaku dalam tahun 1960. Bayangkan gegaran yang sama berlaku di jalur gempa yang berpotensi menghasilkan gegaran sebesar itu berpusat di sepanjang pulau Sumatera yang hanya berkedudukan 350km dari bandar-bandar utama di negara kita.

Golongan profesional hendaklah sentiasa rasa bertangungjawab untuk setiap tugas yang diberikan kepada mereka. Janganlah sampai bencana membongkar segala kelemahan mereka sepertimana gempabumi di Taiwan dengan magnitude 7.3 pada September 1999 telah membongkar keangkuhan sebilangan jurutera yang tidak bertangungjawab. Sebilangan bangunan yang runtuh adalah sangat rendah kualiti dan ada diantaranya didapati terdapat tin dan sampah didalam struktur utama bagi tujuan “mencuri konkrit” bagi mendapat keuntungan yang berlipat ganda (Rajah 9). Diharap perkara seperti ini tidak akan berlaku dinegara kita. Oleh itu pendidikan dan kesedaran mengenai bahaya ancaman gempabumi perlu diserap bermula dari golongan masyarakat biasa hinggalah golongan profesional dan pihak kerajaan.

Rajah 9: Aktiviti “mencuri konkrit” terbongkar apabila bencana berlaku

Jika dilihat dalam peta jalur lingkaran gempa bumi, negara akan berbanga kerana bebas dari ancamam tersebut. Rasa simpati akan timbul terhadap negara-negara jiran lain terutama Indonesia dan Filipina yang dilingkari dengan jalur “membunuh” tersebut. Tapi itu hanya diatas kertas, masyarakat perlu faham, bencana gempa bumi adalah bencana global. Ia bukan masalah setempat. Seperti kebakaran hutan, jika ia tidak dibendung atau menjadi tidak terkawal, masalah jerebu juga akan melanda negara-negara jiran. Samalah dengan masalah jerebu hasil ledakan gunung berapi. Mungkin masih segar dalam ingatan kita dengan bencana ledakan gunung berapi Pinatubo di Filipina pada May 1994 yang lalu.Masyarakat perlu didedahkan dengan kemahiran menghadapi bencana. Kalau dilihat dalam peta manusia moden sekarang, bandar-bandar hebat yang paling hampir dengan jalur gempa sepanjang Pulau Sumatera adalah milik negara kita dan jalur gempa itulah antara jalur gempa yang paling aktif dalam peta dunia. Kita juga belum diuji dengan gempa kuat dalam jarak 300 – 350 km yang mana ia berpotensi untuk berlaku bila-bila masa.

RUJUKAN

Azlan Adnan (1998). Low intensity earthquake effects on steel girder bridges. Ph.D. Thesis. Faculty of Civil Engineering. Universiti Teknologi Malaysia.

Haresh C Shah. WSSI and its global risk management efforts, Seismic Risk Seminar, Kuala Lumpur, Malaysia, 2001

Kamarudin A.M  &  Kamarul B.B. Natural Rubber Bearings for Earthquake Protection of Buildings, Seismic Risk Seminar, Kuala Lumpur, Malaysia, 2001

Mohd Rosaidi C.A. Earthquake Monitoring In Malaysia, Seismic Risk Seminar, Kuala Lumpur, Malaysia, 2001

T.C.Pan, Prof, 2001. Lesson To Be Learn : Taiwan Earthquake. Seismic Risk Seminar : Kuala Lumpur, Malaysia, 2001