STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(No. 36 Agustus 2012)
Publikasi Bersama Federasi Besi dan Baja Jepang dan
Masyarakat Konstruksi Baja Jepang
Versi Bahasa Indonesia
Versi Bahasa Inggris Steel Construction Today &Tomorrow diterbitkan tiga kali dalam setahun dan
disirkulasikan ke seluruh dunia kepada para eksekutif,
perusahaan perdagangan industri, dan organisasi
administratif yang berminat. Tujuan utama publikasi
ini adalah memperkenalkan standar dan spesifikasi
mengenai konstruksi baja, contoh-contoh proyek
konstruksi mutakhir, teknologi dan material konstruksi
mutakhir dan lainnya di bidang konstruksi bangunan
dan keteknik-sipilan.
Agar pembaca Indonesia dapat memahami artikel
yang ada, disiapkan versi Bahasa Indonesia yang berisi
teks saja, dan dilampirkan pada versi Bahasa Inggris.
Dalam versi Bahasa Indonesia, foto, gambar dan tabel
hanya ditampilkan judulnya saja. Oleh karenanya perlu
merujuk ke publikasi versi Bahasa Inggris untuk
melihat isinya. Juga, bila dibutuhkan konfirmasi teknis
ataupun rincian yang lebih teknis dari sebuah teks,
silakan merujuk ke publikasi versi Bahasa Inggris.

No. 36 Agustus 2012: Isi
Fitur Khusus
Gempa Bumi Besar Jepang Timur
Bagaimana Berinteraksi dengan dan Menyiapkan Diriuntuk Bencana Alam?
1
Fasilitas Pantai: Pelajaran dari Gempa dan
Tsunami3
Kerusakan terhadap Tanggul Sungai dan Langkah6
Langkah Restorasi dan Rekonstruksi
Kerusakan akibat Likuifaksi terhadap Rumah Rumah
dan Pipa Kabel Tanam
9
Pengolahan Debris dan Endapan Tsunami, dan
Pemanfaatan Efektifnya untuk Restorasi dan
Rekonstruksi
15
Teknologi Aplikasi Baja
Detil Dasar mengenai Korosi dan Perlindungan
Korosi18

Simposium mengenai Riset Struktur Baja
Teknik Sipil
Sampul Belakang
Versi Indonesia: ©Federasi Besi dan Baja Jepang 2012Federasi Besi dan Baja Jepang
3-2-10 Nihonbashi-Kayabacho, Chuo-ku, Tokyo
103-0025, Jepang
Fax: 81-3-3667-0245 Telpon: 81-3-3669-4815
Alamat surat: sunpou@jisf.or.jp
URL http://www.jisf.or.jp

1

Pada tahun 1952 area target diperluas menjadi seluruh
negara dan Undang-Undang Layanan Meterologi
diberlakukan. Tepat sebelum 1952, sistim sementara
peringatan tsunami berfungsi dengan baik pada saat
tsunami yang disebabkan oleh Gempa Bumi
Tokachi-Oki

Fitur Khusus: Gempa Bumi Besar
Jepang Timur 2011
(Hal 1~2)

Bagaimana Berinteraksi dengan dan
Menyiapkan Diri untuk Bencana Alam
Oleh Nobuo Shuto, Profesor Emeritus, Tohoku
University

Apakah Struktur Pencegahan-tsunami dapat
dipercaya?
Struktur penanggulangan-tsunami pertama kali
diuji-coba untuk penanggulangan utama di lapangan
pertama kali pada saat gempa bumi Valdivia di Chilepada tahun 1960. Tsunami ini mempengaruhi
keseluruhan panjang Jepang dari ujung selatan
Hokkaido hingga ke ujung selatan Okinawa;
jangkauannya mencapai 6 m pada daerah yang sangat
tinggi dan 3~4 m di daerah lainnya. Oleh karenanya
dampak tsunami dirasakan oleh struktur-struktur yangada di daerah tersebut. Undan-Undang Penanganan
Khusus menekankan bahwa “langkah-langkah
pencegahan tsunami perlu diterapkan dan
struktur–pencegah tsunami perlu di model ulang.”
Salah satu hasilnya adalah dibangunnya tanggul
raksasa pencegah tsunami di Ofunato dan struktur
raksasa lainnya. Di samping itu, sistim peringatan
tsunami internasional juga disiapkan. Kenyataannya,
pada masa tersebut orang masih meragukan struktur
pencegah-tsunami. Keraguan ini secara simbolik
ditunjukkan dengan tulisan pada berapa foto di
Laporan Tsunami Sanriku yang diterbitkan untuk
mengenang tsunami Valdivia (oleh Komite Survei Area
Sanriku). Tulisan tersebut berbunyi: “Apakah manusia
yang mengontrol alam? Atau, apakah alammenertawakan manusia?” Akan tetapi, begitu
pembangunan struktur pencegah tsunami selesai,
tsunami akibat Gempa Bumi Tokachi-Oki menyerangarea Sanriku. Karena tinggi tsunami ini tidak melebihitinggi tsunami Valdivia, efeknya hampir tidak terlihat.
Dari kasus ini, jelaslah bahwa tenaga alam darikekuatan yang terbatas dapat dikontrol denganpemanfaatan struktur buatan manusia seperti di atas,
dan pada gilirannya memperkuat konsep bahwa efek
tsunami maupun banjir bisa dihilangkan dengan
penggunaan struktur buatan manusia. Tentunya,sekalipun bangunan struktur dapat mengontrol tenaga
alam, namum tetap ada keterbatasan dalamkapasitasnya.Generasi yang membangun
struktur-struktur ini telah mempelajari efektifitas
struktur pencegah tsunami dengan melihat bagaimana

Peningkatan Teratur Infrastruktur Sosial
Di Jepang, inventarisasi infrastruktur sosial
termasuk struktur untuk penanganan bencana alammulai meningkat setelah 1960. Alasan utama
peningkatan ini adalah adanya skema penggandaan
penghasilan dan ketersediaan dana yang dibutuhkan
untuk peningkatan dan pengembangan infrastruktur
Lokasi konstruksi teknik sipil berubah. Tanah, kayu
dan batu yang semula merupakan material utama
dalam teknik sipil konvensional kemudian digantikan
oleh baja dan beton. Perancah kayu digantikan dengan
pipa-pipa baja. Vibrator kemudian mulai digunakan
dalam pengecoran beton. Demikian juga, penggunaan
mesin-mesin konstruksi secara besar-besaran
mempersingkat waktu konstruksi dan meningkatkan
reliabilitas struktural.
Sebelumnya, bahkan jalan raya nasional utama
sekalipun terbuat dari jalan batu, tetapi sekarang
bahkan jalan antar sawah di pertanian pun diberi
perkerasan. Tanggul-tanggul dan dam dibangun
sehingga jarang terjadi banjir. Sebagaimana pada Gb. 1,
jumlah kematian yang disebabkan oleh bencana alammenurun tajam setelah 1960
Persiapan Tsunami
Penanggulangan apa yang dilakukan menghadapi
tsunami? Sebelum Tsunami Showa Sanriku tahun 1933,
penanggulangan tsunami adalah dengan cara tinggal di
puncak bukit dan mencari perlindungan pada saat
tsunami menyerang, kecuali pada kasus-kasus tertentu.
Bahkan setelah 1933, penanggulangan utama yangdilakukan adalah dengan tinggal di puncak bukit. Akan
tetapi, di Kamishi, Taro dan tiga daerah urban lainnya
di Area Tohoku dimana tidak terdapat areal yang luas,
dibangun satu persatu tanggul pasang dan dinding laut.
Pada saat itu,ternyata radio dapat digunakan untuk
peringatan akan tsunami sehingga penggunaan radio
mulai meningkat. Pada tahun 1941, penggunaan radio
untuk sistim peringatan tsunami ditujukan untuk area
Sanriku (bagian paling timur pantai Pasifik Jepang).
2

menghancurkan semua struktur pencegah tsunami
Banyak contoh dalam tsunami ini yangmenunjukkan bahwa ketergantungan yang tinggi
terhadap struktur pencegah tsunami dan
ketergantungan terhadap informasi sesaat akan berakhir
pada penderitaan. Contohnya, sekalipun area Kirikari
di Kota Ozuchi di Prefektur Iwate dinyatakan berada diluar area banjir, dan juga telah dipindah puncak bukit
sejak tahun 1933, tingkat kematian di area ini adalahtertinggi di antara tempat-tempat yang terkena tsunami.
Di Touni-Hongo, Kota Kamaishi di Prefektur Iwate,
ada seorang nenek, yang mengalami Tsunami Showa
Sanriko tahun 1933, tinggal di puncak bukit dan
mengungsi ke tempat yang lebih tinggi lagi tepat
setelah gempa bumi. Putrinya, yang juga tinggal di
puncak bukit, juga mengungsi karena mereka sudah
sepakat untuk menyelamatkan diri apabila terjadi
gempa bumi. Cucu wanita tersebut yang berusia 40
tahun dan tinggal di dataran lebih rendah terjebaktsunami karena ia meyakini bahwa tanggul
anti-tsunami akan melindunginya. Setelah melihat
tsunami melampaui tanggul, ia menyelamatkan diridengan memacu mobilnya tetapi tetap terjebak
gelombang tsunami
Struktur pencegah tsunami yang terpasang saat ini
sangat mampu melindungi dari tsunami yang terjadi
beberapa puluh-tahunan, atau seratus-tahunan. Namun
demikian, saat ini banyak studi dilakukan untuk
mendapatkan struktur yang dapat diandalkan untuk
mencegah kerusakan akibat tsunami dengan skala yangjauh lebih besar.
Sekalipun demikian, nyawa manusia tidak dapat
sepenuhnya terlindungi hanya dengan struktur buatan
manusia. Yang lebih penting lagi adalah “tinggal di
puncak bukit, menilai situasi dengan mata sendiri, danmenyelamatkan diri dengan inisiatif sendiri.” Hanya
dengan demikian kita dapat melakukan mitigasi efek
bencana alam. Konsep dasar ini tidak akan pernahberubahstruktur-struktur tersebut menahan gaya luar; namun
mereka lupa bahwa tiap struktur akan mencapai
kapasitas batas. Generasi berikutnya merasa yakinbahwa gaya luar alam dapat dikontrol dengan
penggunaan bangunan struktur. Akan tetapi, mereka
lupa akan pentingnya mempersiapkan hal terbburuk.
Sikap ini tercermin dalam suatu ulasan baru-baru ini
dan prioritas program pemerintah yang dapat
dirangkum sebagai: “Tanggul untuk perlindungan
Tokyo terhadap banjir 200-tahunan dianggap tidak
perlu.”
Gempa Bumi Besar Jepang Timur 2011
Pada tanggal 11 Maret 2011, terjadi Gempa Bumi
Jepang Timur. Badan Meteorologi Jepang tidak mampu
memprediksi gempa tersebut secara akurat.
Berdasarkan teori stuktural wilayah gempa, yangdidasari atas 30 tahun pengamatan, ketiga blok
masing-masing akan bergerak independen; sementara
dalam kejadian gempa bumi ini, ketiga blok bergerak
serentak. Apabila lima milyar tahun telah berlalu sejakbumi lahir dan apabila masa hidup manusia adalah 50
tahun, maka 30 tahun pengamatan geologis ekivalen
dengan check-up manusia selama 10 detik. Kesalahandalam teori struktural wilayah gempa dapat ditimpakan
kepada asumsi bahwa segalanya dapat dimengerti
melalui pengamatan selama 30 tahun saja. Kesalahan
ini akan dikoreksi melalui observasi kontinyu selama
tiga atau empat tahun dan melalui studi mendalammengenai tsunami lain yang telah tejadi.
Bagaimana Mencegah atau Mitigasi Kerusakan
akibat Tsunami
Pada tahun 1983, “Pedoman Langkah-Langkah
Pencegahan Bencana di Area yang Sering Terancam
Tsunami (draf) dibuat bersama dengan Biro Sungai,
Kementrian Konstruksi, dan Dinas Perikanan. Pada
tahun1998, “Pedoman Penguatan Penanggulangan
Tsunami di daerah Rencana Setempat Pencegahan
Bencana” dipersiapkan dengan persetujuan tujuh dinas
pemerintah daerah tsunami. Kedua pedoman secara
jelas menyatakan bahwa tsunami besar dicegah dengan
struktur buatan manusia, dan bahwa kehidupan
manusia harus dilindungi dengan sistim
pencegahan-bencana, dan bahwa bencana harus
dikontrol dengan cara membangun kota yang tahan
tsunamai. Oleh karenanya, pada saat tsunami besar
seperti Gempa Bumi Besar Jepang Timur yang terjadi
sekali dalam satu milennium, sudah dapat diantisipasi
bahwa tsunami tersebut akan melimpahi atau

Gbr. 1 Tren yang Tewas dan Hilang akibat Bencana
Alam di Jepang
■

■

■

■

■

(Halaman 3~5)

Fasilitas Pantai: Pelajaran dari Gempa
dan Tsunami
Oleh Takahiro Sugano, Institut Riset Pelabuhan andPelabuhan Udara
3

gerakan gempa dan tsunami serta menyampaikan
pendapat saya tentang rupa konsep disain masa depan
terkait efek gempa dan tsunami
Salah satu fitur kerusakan yang diakibatkan oleh
gerakan tanah adalah isu deformasi dinding dermaga
ke arah laut dan tenggelamnya tanah di belakang
dinding dermaga. Deformasi dinding dermaga ke arahlaut sering menunjukkan bentuk lengkung gradual,
sekalipun cukup kecil dibandingkan dengan pergeseran
tepi dermaga, seperti pada foto 1. Banyaknya tanahyang tenggelam tepat di belakang dinding dermaga
mempunyai kecederungan bertambah sesuai dengan
besarnya pergerakan ke arah laut. Oleh karenanya
seringkali keseluruhan tempat sandar kapal tidak dapat
digunakan lagi.

Pengantar
Pada tanggal 11, 2011, gempa bumi terbesar yang
pernah tercatat di Jepang menghantam pantai wilayah
Tohoku Jepang dan oleh Badan Meteorologi Jepang
dinamakan “Gempa Bumi Lepas Pantai Tohoku 2011.”
Gempa bumi dengan Mw=9,0 menimbulkan gerakan
keras yang dapat dirasakan di pulau Honshu dari Teluk
Tokyo ke utara pulau, dan menimbulkan serangkaian
tsunami yang menghancurkan komunitas di seluruh
wilayah. Gempa susulan yang signifikan (Mw>7)terjadi dan menambah kerusakan di pantai Tohoku
selama dilakukan tanggap darurat dan upaya
pemulihan.
Laporan ini meringkas temuan-temuan tim penliti
dari Institut Riset Pelabuhan dan Pelabuhan Udara
setelah melakukan investigasi terhadap struktur pantai
sepanjang 600 km garis pantai, serta percobaan dananalisa lanjutan. Fitur karakteristik gerakan tanah yangterlihat adalah komponen durasi panjang dan frekuensi
tinggi. Inilah yang mengakibatkan tingkat kerusakan
fasilitas pantai akibat gerakan tanah cukup kecil.
Luasnya cakupan observasi memungkinkan interpretasi
pola kerusakan di seluruh wilayah yang terdampak
gempa bumi, dengan membedakan kerusakan struktur
pantai akibat guncangan keras permukaan tanah dan
efek sekunder (yaitu likuifaksi, keruntuhan permukaan
tanah, penurunan tanah) yang diakibatkan oleh banjir
tsunami.

Foto 1 Kerusakan Dinding Dermaga Turap Baja di
Pelabuhan Hokkaido selama Gempa Bumi
Hokkaido-Nansei-Oki pada tahun 1993
Sekarang, perhatian ditujukan pada kerusakan turap
baja dinding dermaga di Pelabuhan Soma akibat
Gempa Bumi Tohoku di lepas pantai Pasifik padatahun 2011, seperti pada foto 2. Dapat dikatakan bahwa
kerusakan dinding dermaga terjadi sebagai akibat darigerakan tanah dan tsunami yang timbul. Akan tetapi,
dalam investigasi pasca-bencana, terdapat banyak jejak
kerusakan yang disebabkan oleh gerakan tanah yangtidak dapat dipisahkan dari tsunami. Oleh sebab itu
berdasarkan perbedaan yang diakibatkan oleh gerakan
tanah dan oleh tsunami, akan dapat ditentukan yangmenjadi penyebab kerusakan. Perbedaan antara foto 1
dan 2 adalah, sekalipun terjadi tingkat kerusakan yangsama pada kedua dermaga, semua bentuk kerusakan
terjadi pada dinding dermaga pada foto 1. Sebaliknya,
di pelabuhan Soma, kerusakan hanya terjadi pada sudut
dan pada sekitar 30m dari keseluruhan dinding
dermaga, sedangkan bagian lainnya cukup baik. Detil
proses kegagalan pada saat tersebut tidak diketahui.
Saya berencana untuk melakukan upaya untuk
menjelaskan proses kegagalan melalui percobaan dananalisa numerik.

Kerusakan Struktur Pantai
Sering kali kondisi struktur yang diperiksa selama
investigasi kami merupakan efek gabungan dari gempa
bumi dan tsunami, dan tidak mungkin menentukan
urutan kerusakan yang terjadi maupun masing-masing
pengaruh beban tsunami dan seismik di lapangan
Pendugaan dilakukan berdasarkan penilaian teknik
secara kolektif, diimbuh pengalaman langsung dalamstruktur pantai dan gempa seluruh dunia serta hasil
analisa studi (seperti investigasi “kriminal”) berbagai
kasus serupa.
Dalam laporan ini banyak interpretasi mengenai
mode kegagalan yang merupakan opini yang di
kemudian hari akan diperbaiki apabila diperoleh datayang lebih lengkap dari lokasi kejadian. Temuan dan
rekomenasi dalan laporan awal ini ditujukan untuk
mengulang diskusi komunitas teknik pelabuhan,meningkatkan upaya riset, yang diharapkan membawa
kearah peningkatan pengetahuan dan penerapan
terbaiknya.
Dalam laporan ini, saya ingin mendikusikan
mengenai kerusakan tipikal akibat kombinasi efek

Foto 2 Kerusakan pada dinding dermaga turap baja di
Pelabuhan Soma selama Gempa Bumi Besar Jepang
Timur 2011
Ide Konsep Disain Baru yang Mempertimbangkan
Efek dari Gempa Bumi dan TsunamiStandar disain untuk fasilitas pelabuhan di Jepang
mengalami revisi pada tahun 2001. Fitur yang paling
menonjol dari standar disain baru ini adalah bahwa
4diringkas dalam Tabel 1, dan kombinasi pembebanan
yang tepat perlu dirancang. Dalam hal pemecah
gelombang yang kokoh,persyaratan kinerjanya
dirangkum dalam Tabel 1. Dalam hal tsunami terbesar,
sulit menginterpretasi persyaratan kinerja seperti“dapat dikerjakan” dan “dapat diperbaiki” sebagai
kriteria kinerja, dan dalam kondisi sekarang sulit
memverifikasi disan dengan akurasi kuantitatif.
Saat ini, kita dapat “mendisain” dengan tsunami
yang paling sering terjadi. Sebaliknya, dalam kasus
tsunami terbesar, kami hanya mengusulkan “konsep
disain.” Setelah belajar dari gempa bumi
Hyogoken-Nambu tahun 1995, diperkenalkan konsep
gerakan gempa Level 1 dan Level 2, dan dibutuhkanbeberapa tahun untuk memperkenalkan ide disain
gempa dengan gerakan tanah dua level ini. Dengan
demikian, mungkin dibutuhkan beberapa tahun untuk
memperkenalkan konsep disain baru tentang aksi
kombinasi gempa bumi dan tsunami kepada
pemangku kepentingan seperti disainer, pegawai
konstruksi, administrator dan lainnya.

disain ini seluruhnya berdasarkan ide “metodologi
disain berdasarkan kinerja.” Pada saat bersamaan,
standar baru ini didisain untuk peka terhadap
kemajuan-kemajuan baru dalam bidang seismologi dan
teknik gempa. Berdasarkan standar disain saat ini,
lebih baik melakukan investigasi dan mengevaluasi
kerusakan dengan mempertimbangkan pembebanan
akibat gerakan gempa bumi dan gelombang tsunami
selama Gempa Bumi Tohoku lepas pantai Pasifik 2011serta juga dengan memperbaiki standar disain yangada.
Ide “metodologi disain berdasarkan kinerja” inimenjadi cikal-bakal standar disain yang baru. Tahap‘Objektif dari fasilitas’ merupakan tahap pertamadalam proses disain. Kemudian, ‘persyaratan kinerja’ditentukan dalam “peraturan menteri” untuk mencapai
objektif dari fasilitas ini dengan bahasa sederhanasehingga dapat dimengerti oleh pembayar pajak.
Ketiga, ‘kriteria kinerja’ ditujukan untuk mencapai
persyaratan kinerja dengan menggunakan istilah teknis
sehingga dapat diinterprestasikan dengan tepat oleh
para insinyur. Akhirnya, kinerja dari fasilitas ini
diverifikasi dengan menggunakan ‘metode verifikasi.’
Dari sisi pandang geoteknik, bila kita berfikir
bahwa kerusakan fasilitas berulang disebabkan oleh
gempa bumi dan tsunami, maka kerusakan yang terjadi
dapat disimpulkan sbb.:a) Akselerasi respons tinggi, deformasi besar,
degradasi material seperti likuifaksi, danbertambahnya retak yang terjadib) Gaya gelombang tsunami, gaya hidrolis aliranseperti gaya dorong, apung, tumbukan
benda-benda melayang selama hantaman tsunami.
Khususnya selama tsunami ke arah laut,destabilisasi tekanan air pori tanah akan terjadi,seperti fenomena anjlok, seperti digambarkan padaGbr. 1 (bawah)

■

■

■

■

■

(Halaman 6~8)

Kerusakan pada Tanggul Sungai dan
Langka-Langkah Restorasi dan
Rekonstruksi
Oleh Ikuo Towhata, Profesor, Dept. Teknik Sipil,
Universitas Tokyo
Pengantar
Filosofi konvensional disain gempa untuk tanggul
sungai di Jepang sebelumnya hanya berdasarkan
konsep faktor keamanan lebih besar dari satu, hampirsama dengan disain struktur lainnya. Akan tetapi, ada
dua faktor penting yang perlu dipertimbangkan dalamtanggul sungai. Yang pertama adalah isu finansial
bahwa dana yang tersedia untuk perbaikan gempa persatuan panjang terbatas karena keseluruhan panjang
tanggul sungai rawan gempa dan substansial. Yangkedua adalah bahwa pertimbangan lebih kecil dari satu
tidak berarti langsung terjadi bencana atau limpahan air
karena probabilitas terjadinya gempa bumi dan banjir
secara simultan dianggap kecil. Akibatnya, faktor
keselamatan lebih besar daripada satu tidaklah wajib.
Alternatifnya, kemungkinan kerusakan tanggul
sungai diupayakan diperbaiki dalam waktu singkatyang biasanya 14 hari. Untuk tujuan ini, perlu
diperkenalkan prinsip disain gempa berdasarkan

Gbr. 1 Perkiraan Mekanisme Hancurnya Pemecah
Gelombang
Saat ini, penyebab kerusakan dan mekanisme
kerusakan aktual akibat tsunami belum jelas. Kami
sedang meningkatkan percobaan-percobaan dan riset
numerik untuk menjelaskan mekanisme kerusakan
akibat aksi kombinasi gempa bumi dan tsunami.
Untuk menghasilkkan konsep disain baru untuk
struktur pantai dengan “disain kokoh” terhadap aksi
kombinasi gempa bumi dan tsunami, perlu ditentukan
kondisi pembebanan, persyaratan kinerja, kriteria
kinerja dan metode verifikasi. Kondisi pembebanan
5Gbr. 2 Ilustrasi Skematis Mekanisme Likuifaksi di dalam
Tanggulkinerja dimana kemungkinan distorsi sebuah tanggul
diperiksa berdasarkan gempa disain yang ditentukan,
membandingkannya dengan distorsi ijin, dan, apabilayang diperiksa melampaui batas ijin, periksa efek darilangkah-langkah mitigasi. Dalam sudut pandang ini,
artikel singkat ini menyampaikan pengalaman dengan
tanggul sungai dan kasus-kasus mitigasi kerusakan
yang berhasil.

Mitigasi yang Berhasil terhadap Kerusakan Tanggul
akibat Likuifaksi
Karena besarnya kekhawatiran akan keselamatantanggul dalam dekade terakhir, telah dilakukan
beberapa langkah-langkah mitigasi. Gempa Bumi
Besar Jepang Timur pada tahun 2011 merupakan
kesempatan baik untuk melakukan validasi efek
mitigasi. Perlu dicatat bahwa upaya mitigasi ditujukan
untuk gempa bumi disain Level-1 dimana pengulangan
kejadian terjadi sekitar 50 hingga 70 tahun. Sekalipun
instalasi drainasi kerikil berhasil di Omigawa, Sungai
Tone, dan tiang pasir padat terbukti efektif di
Shimo-Nakanome, Sungai Naruse (Gbr. 1), tidak
semua detil dapat disampaikan disini karena
keterbatasan halaman; lihat Towhat (2012)3) .
Di Sakae, Ibaraki, tanggul Sungai Tone diperkuat
dengan turap baja bawah tanah (untuk mengurangi
rembesan air) dan ditambah berm di sisi sungai.
Selama gempa bumi, tidak terjadi distorsi pada sisi
sungai (Foto 3 ). Sebaliknya, sisi darat tanggul
mengalami distorsi akibat likuifaksi tanah fondasi
dimana muka air tanah hanya sekitar 50 cm daripermukaan (observasi penulis pada bulan April, 2012).
Bagian yang rusak direstorasi dengan instalasi turap
baja 8-m sepanjang kaki lereng (Foto 4). Lubang padaturap baja memungkinkan rembesan air tanah sehingga
muka air tanah pada tanggul dapat diturunkan pada saat
muka air di sungai tinggi.

Kerusakan Seismik Tanggul Sungai pada Tahun
2011
Gambar 1 menunjukkan lokasi sungai dan tanggul
yang akan didiskusikan dalam artikel ini. Pertama,tanggul Sungai Tone di Sawara (Foto 1) menunjukkan
kerusakan tipikal tanggul atau tanggul yang berada ditanah dasar yang mengalami likuifaksi; subsiden padabagian atas dan retak memanjang yang diakibatkanpenyebaran lateral. Seperti banyak kejadian, lokasi
sebelumnya merupakan bagian di saluran sungai, yang
ditimbun dengan tanah kepasiran secara buatan ataupun
alami, sehingga kondisi tanah dasar rawan likuifaksi.
Salah satu kasus yang patut dicatat terlihat pada Foto 2
dimana terjadi distorsi hebat sekalipun tanah dasarnya
berlempung dan karenanya tidak terlikuifaksi. Karena
deformasi yang dihasilkan berupa subsiden di puncak danpenyebaran lateral yang merupakan kondisi alami
deformasi akibat likuifaksi pada suatu tanggul, kerusakan
yang ditunjukkan pada Foto 2 dikatakan diakibatkan olehlikuifaksi di dalam badan tanggul. Mekanisme ide baru
ini digambarkan seperti di bawah ini, menurut studi yangdilakukan Sasaki et al. (1994)1) dan Kaneko et al. (1996)2)
pada kasus Sungai Tokachi dan Kushiro pada tahun 1993
(Gbr. 3):
1) Suatu tanggul Sungai menunjam ke dalam tanah dasar
belempung disebabkan konsolidasi
2) Bagian yang menunjam memiliki sistim drainasi
buruk sehingga terjadi infiltrasi air hujan danperesapan air tanah karena elevasinya lebih rendah
dari muka tanah, sedangkan tanah sekitarnya adalah
lempung yang kurang meluluskan air, dan
3) Prosedur subsiden dan ekspansi lateralnya mungkindiikuti penggemburan tanah dan berkurangnya
ketahanan likuifaksi
Masalah terkait dengan likuifaksi internal meliputi
hal-hal seperti kesulitan deteksi tanggul yang rawan
likuifaksi dan drainasi air dari tipe tanggul ini.

Foto 3 Sisi sungai tanggul Sungai Tone di Sakae tanpa
kerusakan (restorasi tanggul secara menyeluruh
berlangsung pada bulan April 2012)
Foto 4 Rekonstruksi sisi darat tanggul Sungai Tone
dengan instalasi dinding turap baja dengan lubang
Analisa Numerik
Penulis mengusulkan model viskos pasir likuifaksi
untuk penilaian kinerja (deformasi) struktur akibat
guncangan kuat (Towhata et al., 199 dan 2010)4)5) dan
mengembangkan sebuah program numerikal. Gbr. 3
adalah sebuah model tanggul untuk analisis contoh,
dimana kinerja (penurunan puncak) dimitigasi dengan
dinding turap baja tanam, berm pengimbang beban atau
keduanya (Gbr. 4). Hasil analisa aliran seperti padaGbr.5 menunjukkkan bahwa gabungan turap baja danberm pengimbang beban dapat mengurangi subsiden
puncak hingga kurang dari 50% setelah guncangan

Gbr. 1 Lokasi Kerusakan Tanggul yang Dipelajari
Foto 1 Distorsi tanggul Sungai Tone yang signifikan
Foto 2 Distorsi signifikan tanggul Hinume6

ternyata ada beberapa distrik kecil yang tidak
mengalami likuifaksi karena tanahnya sudah diperbaiki
dengan metoda pemadatan pasir atau metoda lainnyayang akan disebut berikutnya. Sehingga keseluruhan
dibutuhkan sekitar sepuluh hari untuk melakukan
investigasi seluruh area dari Odaiba di Tokyo hingga
Kota Chiba melalui kota-kota Urayasu, Ichikawa dan
Narashino. Pada tahap awal investigasi ini dibuat peta
tentative zona likuifaksi (Yasuda dan Harada, 2011)
Karena seriusnya kerusakan bangunan, alur sungai,
jalan, pipa kabel dan pelabuhan, Biro Pengembangan
Wilayah Kanto, Kementrian Pertanahan, Infrastruktur,
Transport dan Pariwisata bermaksud melakukan riset
bersama denan JGS untuk mengidentifikasi lokasi
likuifaksi. Gbr. 2 adalah peta zona likuifaksi yangdiperkirakan, yang sedikit dimodifikasi dari peta
tentatif.

besar dan aliran tanah selama 20 detik.
Gbr. 3 Model Tanggul dengan Likuifaksi pada Pondasi
untuk Analisa Kinerja
Gbr. 4 Dinding Turap Baja dan Berm Pengimbang
Beban sepagai Upaya Mitigasi
Kesimpulan
Artikel ini mengupas kerusakan seismik tanggul
selama Gempa Bumi Besar Jepang 2012.
Kemungkinan terjadinya likuifaksi di dalam tanggul
merupakan salah satu isu penting yang baru. Namun
demikian, juga beberapa langkha-langkah mitigasi
berhasil baik, seperti dinding turap baja tanam.
Akhirnya, penilaian kinerja tanggul akibat likuifaksi
sangat mungkin dilakukan dengan menggunakanmodel cairan viskos.
■

■

■

■

Gbr. 1 Metode untuk Menentukan Zona Likuifaksi dan
Non-Likuifaksi
Gbr. 2 Area Likuifaksi dari Odaiba di Tokyo ke Kota
Chiba

■

(Halaman 9~14)

Kerusakan akibat Likuifaksi terhadap
Gedung dan Pipa Kabel Tanam

Kondisi Tanah di Area Likuifaksi
Sebagaimana ditunjukkan dalam Gbr. 2, arealikuifaksi yang parah akibat gempa bumi adalah dari
Shinkiba di Tokyo ke Kota Chiba melalui kota-kota
Urayasu, Ichikawa, Funabashi dan Narashino diPrefektur Chiba. Lahan reklamasi di area ini dibangun
sesudah tahun 1966. Dalam pekerjaan reklamasi,
dilakukan penimbunan tanah hasil keruk dari dasar lautke ketinggian sekitar muka laut. Kemudian permukaan
timbunan ditutup dengan pasir bukit. Gbr. 3
menggambarkan proses pengerukan. Tanah dari dasar
laut diekskavasi dengan alat penggali (cutter), disedot
dengan air dengan menggunakan sebuah pompa,
diangkut dengan pipa berjalan, kemudian dikeluarkan
dari exit. Karena tanah keruk mengandung banyak air,butiran tanah kasar dan butiran tanah halus, maka ada
kecenderungan untuk mengendap dekat mulut pipa
ataupun jauh dari exit. Lebih jauh lagi, posisi exit
berpindah-pindah, dan menghasilkan ketinggian yangtidak homogen. Setelah penimbunan dengan tanah
keruk dan penutupan dengan pasir bukit, tidak
dilakukan pekerjaan perbaikan kecuali beberapa area
khusus dimana diterapkan metoda-metoda tiang pasir
padat atau tiang drainasi kerikil metoda lainnya untuk
mencegah likuifaksi
Dengan diterbitkannya tiga set data base oleh JGS,
Prefektur Chiba dan Pemerintah Kota Metropolitan

Oleh Susumu Yasuda, Profesor, dan Keisuke Ishikawa,
Asisten, Dept. Teknik Sipil, Unversitas Tokyo Denki
Gempa Bumi Besar Jepang Timur 2012 dengan
kekuatan Mw=9,0 terjadi di Lautan Pasifik sekitar 130
km timur laut lepas pantai daratan pulau utama Jepang
pada bulan Maret 2011. Likuifaksi terjadi di area
reklamasi yang luas sepanjang Teluk Tokyo sekalipun
jarak episentrum cukup jauh, sekitar 380 hingga 400 km.
Banyak tanah yang direklamasi di Teluk Tokyo sejak
abad ke tujuh belas. Likuifaksi sudah terjadi saat
gempa bumi sebelumnya, seperti Gempa Bumi Kanto
1923 dan Gempa Bumi Chibaken-toho-oki 1987. Akan
tetapi, Gempa Bumi Besar Jepang Timur adalah yangpertama dalam catatan yang mengakibatkan likuifaksi
pada area yang luas dan membuat gedung-gedung,
pipa-pipa kabel dan jalan-jalan rusak parah.
Investigasi Lokasi Likuifaksi
Penulis mulai melakukan investigasi area Teluk
Tokyo sehari setelah gempa bumi karena semua kereta
di Teluk Tokyo tidak berfungsi begitu terjadi gempa
bumi hingga tengah malam. Dalam investigasi, jalan
dimana terlihat maupun tidak terlihat pasir buih (boiledsand) ditandai di peta (Gbr. 1). Zona yang dikelilingi
garis merah berarti mengalami likuifaksi, namun743.8 %. Akan tetapi, Indeks Plastisitasnya, IP, tidak
tinggi walaupun fines contentnya besar. N1 lapisan F
jelas lebih rendah dari pada lapisan AS. Sampel
tak-terganggu diambil di sembilan lokasi untuk
mendapatkan kuat geser siklis dan modulus geser.
Distribusi frekuensi rasio tegangan geser yangmengakibatkan likuifaksi dalam 20 siklus diuji dengan
uji triaksial siklis, RL (NL=20, DA=5%) untuk lapisan F
dan AS, ditunjukkan dalam Gbr. 6. Nilai RL dominan
untuk lapisan F dan AS adalah masing-masing 0,25
hingga 0,30 dan 0,30 hingga 0,40 sekalipun datanya
sangat menyebar di lapisan F. Oleh karenanya, dapat
dikatakan bahwa tanah pada lapisan F lebih mudah
terlikuifaksi dibandingkan dengan tanah pada lapisan
ASTokyo di daerah likuifaksi, penulis membuat pekiraan
potongan melintang tanah sepanjang 11 jalur yang tegaklurus dengan garis pantai berdasarkan data ini. Gbr. 4
menunjukkan perkiraan potongan melintang sepanjang
sebuah jalur di Urayasu 3-3’ bersama dengan zona
dimana ditemukan sand boiling. Zona dimana terjadi
sand boiling bertepatan dengan area lahan reklamasiyang merupakan sisi laut dari dinding laut lama. Dalam
zona reklamasi, suatu lapisan timbunan yang terdiri daripasir bukit (B) dan sebuah lapisan timbunan tanah keruk
kepasiran (F) dengan N-values SPT sebesar 2 sampai 8
diendapkan dengan ketebalan 6 hingga 9 m. Di dasarnya
terdapat lapisan alluvial dengan N-values sebesar10
sampai 20 dengan ketebalan 4 hingga 5 m. Satu lapisan
lempung alluvial yang sangat halus (Ac) diendapkan di
bawah lapisan As dengan ketebalan 10 hingga 40 m,
dengan meningkatkan ketebalan ke arah laut. Di
bawahnya, terdapat lapisan kepasiran Diluvial yangpadat (Ds) dengan N-value SPT lebih dari 50. Muka air
tanah dangkal karena GL −0.5 m to −3 m dan semakinkea rah laut kedalamnya berkurang. Sebaliknya, di zona
dimana tidak terlihat sand boiling, lapisan AS
mengendap dari permukaan tanah. Oleh karena itu dapat
diestimasi bahwa lapisan AS pada dasarnya tidak
terlikuifaksi waktu Gempa Bumi Besar Jepang Timur
2011 walaupun bagian lepas (loose) mungkinterlikuifaksi di daerah reklamasi, dan sebagian tanah
keruk kepasiran di bawah muka air tanah mungkinterlikuifaksi. Pada 10 potongan melintang lainnya
komposisi lapisan tanah serupa, sekalipun ketebalannya
berbeda.
Sebuah komite teknis di bawah Pemerintah Kota
Urayasu yang diketuai oleh Prof. K. Ishihara melakukan
insvestigasi tanah secara detil di musim panas dengan
pengeboran, SPT, CPT, PS logging dan sampel
tak-terganggu, uji triaksial siklik dan lainnya, danmelaporkan perolehan data pentingnya pada bulan
Desember 2011. Distribusi frekuensi normalized SPT
N-values, N1 dan isi butiran halus (fines content), Fc
lapisan F dan lapisan AS dibandingkan di Gbr. 5 (1)sampai (4). Fines content lapisan F sangat tersebar dan
lebih besar daripada fines content lapisan AS, sekalipun
lapisan F pada dasarnya diambil dari lapisan AS.
Perbedaan ini pastilah sebagai akibat kurangnya tanahalluvial kepasiran untuk reklamasi. Karena zona keruk
berada tepat di atas sebuah delta yang terbentuk oleh
Sungai Edo, tanah kepasiran tidak mencukupi untuk
penimbunan sehingga kemudian digali tanah lempung
dan dicampur dengan tanah alluvial kepasiran. Nilai
rata-rata fines content lapisan F sangat tinggi mencapai

Gbr. 3 Proses Pekerjaan Pengerukan
Gbr. 4 Estimasi Potongan Melintang Tanah
Gbr. 5 Distribusi Frekuensi N1 dan Fc untuk Tanah
Keruk dan Pasir Aluvial
Fig. 6 Distribusi Frequency Shear Stress Ratio yang
Menyebabkan Likuifaksi
Proses Likuifaksi
Karena gempa bumi terjadi pada jam 14:46 Jumat
sore, banyak foto dan film yang diambil sepanjang
lokasi di Teluk Tokyo yang dapat digunakan untuk
dipelajari. Di antaranya adalah sejumlah foto yangdiambil di 3-chome di Kota Urayasu oleh Mr. Katsunori
Ogawa tepat setelah gempa yang ditunjukkan dalam
Foto 1 (A~D):<<< Guncangan akibat gempa utama mulai pukul
14:47 di Urayasu>>>
A <14:56>: Muntahan air berlumpur bermula kearah
timur laut. Diperlukan beberapa menit untuk mulai
berbuih setelah gempa utama selesai
B <15:01>: Air lumpur berbuih perlahan-lahan
menyebar dan menutupi jalan<<<Sebuah gempa susulan menghantam Urayasu pada
pukul 15:16>>>
C <15:21>: Jalan barat daya tertutup penuh oleh air
berlumpur. Pipa air terlihat mulai pecah.
D <15:22>: Banyak rumah anjlok dan miring dan
moil-mobil tenggelam dalam air lumpur berbuih.
Para penulis mengirimkan kuesioner ke sekitar 30
penduduk di distrik Irifune yang juga berada di Kota
Urayasu untuk menanyakan waktu boiling dan tinggi air
lumpur berbuih. Jawaban yang diterima diringkas dalamGbr. 7. Sekitar 1/3 orang mengamati boiling air
berlumpur sesaat setelah gempa utama, namum 1/3
8

detik, yang dapat mengakibatkan likuifaksi di lokasi
K-NET. Dan perlu dicatat guncangan masih
berlangsung untuk waktu lama setelah likuifaksi.
Dengan mengacu kepada akselerograf di K-NET
Urayasu, guncangan pada muka tanah di Inage berlanjut
3 menit setelah likuifaksi.
Salah satu dampak terhadap muka tanah adalah
guncangan setelah gempa susulan. Akselerasi puncak
selama gempa susulan besarnya hampir setengah
akselerasi selama gempa utama di Teluk Tokyo seperti
digambarkan dalam Gbr. 8. Namun demikian,sebagaimana disebut di atas, di beberapa lokasi boilingterjadi setelah gempa susulan. Oleh karena itu, alasan
utama terjadinya likuifaksi parah semestinya
merupakan efek durasi guncangan yang panjang selama
gempa utama dan gempa susulan. Penulis mencoba uji
geser torsi siklis dan analisa sederhana untuk
mengevaluasi efek lama guncangan terhadap terjadinya
likuifaksi. Dua jenis gelombang geser diberikan padaspecime; gelombang sinus dengan 20 siklus dangelombang gempa yang terrekam selama gempa utama
dan gempa susulan di K-NET Urayasu. Dalam hal
gelombang gempa, tekanan air pori ekses meningkat
bertahap terhadap tegangan geser seperti digambarkan
pada Gbr. 10. Kemudian, hubungan antara rasio
tegangan R (τd/σ’) untuk gelombang sinus atau Rmax
(τmax/σ’) untuk gelombang gempa dan tekanan air poriekses residual u/σc’ diplot di Gbr. 11. Karena R=0.27
untuk u/σc’=1.0 dan Rmax=0.31 untuk u/σc’=1.0, faktor
koreksi Cw berdasarkan standar JRA (2002) menjadi
0.82. Kemudian faktor keamanan terhadap likuifaksi FL
dan potensial likuifaksi PL dievaluasi dengan untuk
tiapa data boring yang digunakan untuk estimasi 11
brief soil cross section, dengan kondisi Cw=0.82 dan 1.0.
Dalam estimasi, RL diestimasi dari SPT N-values dan Fc,
dengan menggunakan rumus yang diusulkan oleh
komite teknis Kota Urayasu. Gbr. 12 menunjukkan
nilai evaluasi FL untuk data boring di Urayasu dimana
terjadi likuifaksi. Bila Cw diasumsikan 1.0, semua FL
diestimasi lebih besar daripada 1.0 dimana FL lebih
kecil daraipada bila Cw diasumsikan 0.82. Gbr. 13
membandingkan PL untuk semua data boring denganasumsi Cw=0.82 dan Cw=1.0. Bila Cw=0.82, PL untuk
lokasi terlikuifaksi dihitung lebih besar dari pada sekitar
10 dan keparahan likuifaksi dapat ditampilkan.

orang mengenali mutahan air berlumpur 5 hingga 9
menit setelah gempa utama. Orang-orang lainnya
menyaksikan air berlumpur pada waktu yang berbeda.
Tinggi air berlumpur tidaklah tinggi karena biasanya
kurang dari 9 cm setelah gempa utama. Sekitar 2/3
orang menyatakan bahwa boiling air berlumpur
berlanjut hingga gempa susulan, dan sekitar 3/4 orangmengamati air menutupi hingga gempa susulan.
Sebaliknya, sekitar 3/4 orang menyaksikan lontaran air
berlumpur tepat setelah gempa susulan dan ketinggian
airnya jelas lebih besar dibandingkan ketinggian setelah
gempa utama. Ini berarti proses boiling meningkat
akibat gempa susulan dan likuifaksi pada beberapa
lokasi terjadi lebih parah selama gempa susulan.
Pertanyaan mengenai waktu penurunan rumah
merupakan pertanyaan yang sulit untuk dijawab. Akan
tetapi, 1/3 orang dan 1/3 orang lagi menjawab bahwa
penurunan rumahnya adalah nol dan10 hingga 19 cm,
masing-masing setelah gempa utama. Dan, banyak
penduduk yang baru menyadari penurunan rumahnya
keesokan harinya.
Berdasarkan hasil dengar pendapat di distrik
Imagawa, beberapa penduduk bersaksi bahwa boilingtidak terjadi selama gempa utama tetapi setelah gempa
susulan.
Foto 1 Foto urutan kejadianGbr. 7 Kuesioner bagi Pendududk di Irifune
Efek Panjang Durasi Gempa terhadap Likuifaksi
Gbr. 8 menunjukkan akselerasi permukaan tanahselama gempa utama dan gempa susulan. Akselerasi
permukaan tidak tinggi karena sebesar160 cm/s2
hingga 230 cm/s2 sekalipun terjadi likuifaksi parah.
Akselerograf, yang direkam di K-NET Inage di Chiba
dimana terlihat sand boiling sangatlah penting karena
dapat digunakan untuk menentukan waktu likuifaksi
dari gelombang yang terrekam. Gbr. 9 menunjukkan
akselerograf di Inage bersama dengan yang di K-NET
Urayasu yang direkam di atas tanah yang tidak
mengalami likuifaksi. Kedua rekaman mulai hampir
bersamaan; 14:46:16 di Inage dan 14:46:15 di Urayasu.
Pada gelombang Urayasu, frekuensi tidak berubah
drastis setelah akselerasi puncak yang timbul setelah
sekitar 118 detik. (14:48:13). Sebaliknya, frekuensi
berubah ke angka rendah setelah dua puncak pada detik
120. (14:48:16) dan detik 126. (14:48:22). Oleh karena
itu, dapat ditentukan bahwa likuifaksi terjadi sekitar
14:48:16 ke 14:48:22 di K-NET Inage. Ini berarti
banyak siklus tegangan geser, sekitar 20 siklus dari 110

Gbr. 8 Perbandingan Akselerasi selama Gempa Utama
dan Gempa Susulan oleh K-NET
Gbr. 9 Perbandingan Akselerasi yang Terrekam di
K-NET Inage and Urayasu
9struktur eksisting.masalahnya adalah biaya dan teknik
pengolahan yang bisa diterapkan.Sebelumnya
pengembangan penanganan yang ekonomis dan efektifterhadap likuifaksi untuk rumah kayu telah dilakukan
oleh beberapa organisasi. Sementara ini sedang dikaji
beberapa penerapan penanganan khusus dengan
penurunan muka air tanah untuk perbaikan areal.

Gbr. 10 Time History Tegangan Geser, Regangan Geser
dan Tekanan Air Pori Ekses
Gbr. 11 Hubungan antara Rasio Tegangan Geser dan
Tekanan Air Pori Ekses
Gbr. 12 Analisis FL di Imagawa di Kota Urayasu
Gbr. 13 Efek CW terhadap PL
Penurunan dan Pemiringan Rumah
Berdasarkan hasil keseluruhan dari Kementrian
Pertanahan, Infrastruktur dan Pariwisata, sekitar 27.000
rumah rusak akibat likuifaksi (Tabel 1). Foto 2 (1~2)
menunjukkan sebuah rumah yang rusak yang diambil
dari luar dan dalam rumah. Rumah tersebut turun dan
miring sekitar 40/1.000. Dalam rumah yang miringparah, penghuni merasa pusing dan mual dan sulit
tinggal di dalam rumah mereka setelah gempa bumi.
Akan tetapi, rumah yang rusak akibat likuifaksi dinilai
mengalami kolaps atau rusak parsial hanya selama
gempa bumi yang lalu karena tidak ada kerusakan padadinding dan jendela, walaupun tetap diperkirakan ada
penurunan dan pemiringan.
Kemudian, di bulan Mei, Kabinet Jepang
mengumumkan standar evaluasi yang baru untuk
kerusakan rumah berdasarkan kedua faktor; penurunan
dan pemiringan, seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.
Jumlah rumah rusak di Kota Urayasu menurut standaryang baru dimasukkan dalam list Tabel 3 bersama
dengan jumah yang dihitung dengan metoda lama (Kota
Urayasu, 2011). Jumlah rumah yang rusak sebagianmaupun rusak total meningkat drastis, dan jumlahrumah rusak lebih parah dari pada hancur sebagian
meningkat menjadi 3.680.
Seperti disebut di atas, terjadinya likuifaksi tentunya
dipengaruhi oleh gempa susulan. Bukan hanya
terjadinya likuifaksi tetapi juga penurunan dan
pemiringan yang dipengaruhi oleh gempa susulan.
Tinggi muka air tanah meningkat setelah gempa utama
dan air lumpur berbuih menutupi permukaan tanahsetelah gempa susulan pada beberapa lokasi. Kemudian,penurunan rumah-rumah terjadi selama gempa susulan
walaupun amplitudo guncangan lebih kecil daripada
selama gempa utama seperti ditunjukkan pada Gbr. 14
secara skematis.
Banyak penduduk sepanjang Teluk Tokyo
menghadapi masalah serius, bagaimana merestorasi
rumahnya yang rusak. Problem akan menjadi rumit bila
terjadi re-likuifaksi selama gempa susulan atau gempa
bumi masa depan.Yang perlu dilakukan tidak hanya
restorasi saja tetapi juga penerapan langkah-langkah
menghadapi likuifaksi ulang, dan untuk tanah dengan

Tabel 1 Jumlah Rumah Rusak akibat Likuifaksi
Foto 2 Rumah-rumah yang mengalami penurunan dan
pemiringan yang parah di Kota Uraysu.
Tabel 2 Standar Evaluasi Baru untuk Kerusakan
Rumah
Tabel 3 Jumlah Rumah Rusak di Kota Urayasu
berdasarkan Standar Lama dan Baru
Gbr. 14 Efek yang Mungkin dari Gempa Susulan
terhadap Penurunan Rumah
Kerusakan Saluran Limbah dan Lurang akibat
Sloshing Tanah Likuifaksi
Fenomena ajaib, heaving, tekuk atau thrust terjadi dibeberapa jalan setapak dan gang Teluk Tokyo seperti
pada Foto 3. Gbr. 16 menunjukkan terangkatnya jalan
setapak atau gang di Kota Urayasu dan garis kontur
ketebalan lapisan F di bawah muka air tanah. Dapat
dikatakan bahwa heaving terjadi di lokasi dimana dasar
lapisan F yang terlikuifaksi menjadi miring.
Implikasinya adalah, kemungkinan terjadi tekuk
horizontal permukaan lapisan akibat konsentrasi
tegangan tekan horizontal seperti digambarkan padaGbr. 15 (2). Akan tetapi, masih dibutuhkan banyak studi
mengenai mekanisme tekuknya.
Dalam hal fasilitas pembuangan limbah, pipa-pipa
membengkok, sambungan terlepas dn pipa terisi air
berlumpur. Banyak lurang yang terbelah pada arahhorizontal dan terisi dengan air berlumpur dan beberapa
lurang juga terangkat. Walaupun mekanisme kerusakan
unik ini masih dipelajari, salah satu pemikiran penulis
dituangkan dalm Gbr. 17. Seperti disebut di atas,sloshing tanah likuifaksi dapat terjadi akibat durasi lama
guncangan dan menyebabkan thrust pada jalan. Dengan
gerakan yang sama pada tanah, pipa dapat membengkok
serampangan pada arah horizontal, yang mengakibatkan
terputusnya atau terlepasnya sambungan, dan akhirnya
air berlumpur masuk ke dalam pipa. Lurang dapat
terbelah akibat gaya horizontal dan air berlumpur
bertekanan masuk ke dalam lurang. Untungnya, atausialnya, masuknya air berlumpur ked lam pipa limbah
dan lurang dapat mencegah gaya angkat (uplift).
10

sambungan tercerabut dari tanah, dan pipa terisi dengan
air belumpur. Banyak lurang yang terbelah horizontal
dan terisi air berlumpur, sedangkan beberapa lurang
terangkat. Kerusakan besar pada pipa tanam dan lurangmungkin terjadi akibat sloshing permukaan tanahlikuifaksi

Foto 3 Heaving pada jalan setapak di Takahama,Ichikawa
Gbr. 15 Dua Mekanisme Heaving yang Mungkin
Gbr. 16 Jalan Setapak atau Gang yang Terangkat di
Kota Urayasu dan Garis Kontur Ketebalan Lapisan F dibawah Muka Air Tanah
Gbr. 17 Kerusakan Unik pada Lurang dan Pipa

Ucapan Terima Kasih
Beberapa hasil yang dikutip dalam teks ini diambil
dari laporan Komite Teknik Penanganan Likuifaksi
yang diketuai oleh Prof. K. Ishihara dibawah
Pemerintah Kota Urayasu. Mr. K. Ogawa memberikan
kami foto-foto penting. Para penulis mengucapkan
penghargaan yang tinggi kepada mereka.

Masalah Lalu Lintas akibat Boiled Sand dan
Subsiden
Pada area likuifaksi terjadi banyak erupsi pasir dan
subsiden besar muka tanah. Ketebalan maksimum pasir
erupsi dan subsiden permukaan maksimum yangteramati oleh penulis adalah masing-masing sekitar 30
cm dan 50 cm. Ini merupakan pengalaman pertama bagi
para penulis melihat endapan boiled sand yang begitu
tebal di Jepang. Akan tetapi, salah satu penulis pernah
melihat erupsi serupa dan subsiden besar di
Christchurch selama gempa utama pada September
2010 dan gempa susulan pada Februari 2011. Gbr. 18
membandingkan kurva distribusi ukuran butiran tanaherupsi di Christchurch selama gempa utama denganyang di Teluk Tokyo selama gempa bumi ini. Isi butiran
halus di Christchurch dan Teluk Tokyo serupa. Olehkarenanya diperkirakan bahwa pada pasir sangat halus,keluarnya air berlangsung lama karena premeabilitas
tanah likuifaksi yang rendah di ke dua area. Lebih lagi,
partikel halus tanah mudah terangkat ke atas permukaan
tanah dengan keluarnya air. Pembuangan tanah endapan
oleh penduduk mempercepat penurunan permukaantanahFoto 4 menunjukkan sebuah gang yang tertutup
oleh boiled sand. Sulit untuk bergerak di atas endapan
pasir basah dengan mobil ataupun sepeda. Terlebih
penurunan tanah yang besar di sekitar bangunan tidak
memungkinkan untuk ke luar ke parkiran.

■

■

■

■

■

(Halaman 15~17)

Pengolahan Debris dan Endapan
Tsunami, dan Pemanfaatan Efektifnya
untuk Restorasi dan Rekonstruksi
Oleh Takeshi Katsumi, Professor, Universitas Kyoto
Sekolah Tinggi Studi Lingkungan Global
Gempa Bumi Besar Jepang Timur pada Bulan
Maret 2011 membangkitkan tsunami yangmenghasilkan debris dan endapan, oleh karenanya
pengolahan yang tepat merupakan tugas utama dalam
rekonstruksi dan restorasi area bencana. Di tiga
prefektur yang terkena bencana Iwate, Miyagi dan
Fukushima, material ini melebihi 22 juta ton. Di
Prefektur Iwate, contohnya, dikatakan bahwa limbahyang dihasilkan dalam sekali gempa bumi ekivalen
dengan akumulasi normal 11 tahun. Foto 1~3
menunjukkan endapan tsunami yang ditumpuk diladang padi, penyimpanan sementara terutama untuk
endapan tsunami dan tempat untuk limbah campur.

Gbr. 18 Perbandingan Kurva Distribusi Ukuran Butir
Boiled Sands di Tokyo dan Christchurch

Foto 1 Endapan Tsunami (courtesy: T. Yasutaka)
Foto 2 Lokasi penyimpanan sementara terutama untuk
endapan tsunami
Foto 3 Lokasi penyimpanan sementara untuk limbah
bencana campuran

Kesimpulan
Likuifaksi parah terjadi di area Teluk Tokyo padasaat Gempa Bumi Besar Jepang Timur 2011. Intensitas
seismik di zona likuifaksi tidak tinggi, sekalipun
permukaan tanah likuifaksi tertutup oleh boiled sands.
Durasi yang sangat panjang gempa utama dan gempa
susulan 29 menit kemudian tentunya telahmengakibatkan likuifaksi parah. Banyak rumah yangturun banyak dan sangat miring akibat likuifaksi. Pipa
pembuangan limbah berbelok-belok atau patah,

Pedoman untuk Pengolahan dan Daur Ulang Debris
dan Endapan Tsunami
Pengolahan debris dan endapan tsunami perlu
dilakukan dari dua perspektif: kapasitas proses
pengolahan area terkena bencana dan struktur
masyarakat yang berorientasi daur-ulang yang sedang
11dari ladang padi pada Desember 2011. Kandungan
Klorida dari dua per tiga 38 spesimen adalah 2 mg/g
atau kurang, sementara jumlah spesimen yangmengandung Klorida 1 mg/g atau kurang ada padasepertiga, atau 13 spesimen1). Secara konvensional,
kandungan klorida material pekerjaan tanah dibatasi
1mg/g atau kurang untuk mencegah korosi pada tiang
pancang pipa baja dan produk baja lainnya yangdipasang di bawah tanah. Pedoman untuk
PenimbunanMaterial dalam Pengembangan Petak
Gedung mengikuti arahan ini. Akan tetapi, bila
endapan tsunami ini dipertimbangkan untuk digunakan
untuk menaikkan tanah yang tenggelam sepanjang
pantai, maka penggunaan tanah dan pasir yangmengandung klorida lebih dari yang ditentukan
menjadi rasional karena tingginya salinitas air dibawahnya. Pedoman ini menyiratkan aplikasi
demikian.

ditingkatkan di Jepang. Dengan demikian ada dua jalur
utama pengolahan yang diikuti: yang pertama adalah
pemisahan dan proses terkait yang dibutuhkan untuk
mendaur-ulang serta pemanfaatan efektif debris danendapan tsunami yang sayangnya tidak dapat
didaur-ulang. Kedua cara ini dituangkan dalamkebijakan nasional segera setelah gempa bumi terjadi,
Peran sektor konstruksi dan rekonstruksi-operasi
menjadi penting dalam meningkatn pemanfaatn efektif
debris dan endapan tsunami.
Dalam hal ini, dua pedoman sudah dibuat oleh
Kementrian Pertanahan, Infrastruktur, Transport dan
Pariwisata dimana penulis turut berperan serta—yaitu,”Pedoman Teknis mengenai Perbaikan Taman
dan Jalur Hijau yang Termasuk dan Rekonstruksi
Terkait Gempa Bumi Besar Jepang
Timur,”dan”Konsep Dasar untuk Penggunaan
Material Daur-Ulang untuk Timbunan dalam
Pengembangan Petak Gedung: Material Kondusif
untuk Rekonstruksi dan Restorasi Segera (Pedoman
untuk PenimbunanMaterial dalam Pengembangan
Petak Gedung. Kedua pedoman ini menawarkan
konsep dasar untuk perbaikan taman dan untuk
menaikkan tanah yang tenggelam dengan penggunaan
optimum berragam material daur-ulang dari limbah
bencanaGbr. 1 Endapan Tsunami yang Dikumpulkan di Ladang
Padi (atas) dan Endapan Tsunami dan Tanah yang
Diangkut dan Ditumpuk di Lokasi Penyimpanan
Sementara (bawah)
Gbr. 2 Salinitas Endapan Tsunami
Debris dan Limbah
Seperti ditunjukkan dalam Gbr. 3, debris dan limbah
harus melalui pemilahan kasar awal, dan kemudian ke
pengolahan sekunder yang terdiri dari proses
penghancuran, pemurnian, pemisahan basah atau
kering, dan pemilahan manual. Uji dilakukan padaspesimen tanah dan pasir pada beberapa lokasi
sementara dan lokasi pemilahan sekunder. Hasil uji
menunjukkan bahwa kinerja pemadatan yang tinggi
dapat dihasilkan bila dilakukan pembersihan daripotongan kayu dan kotoran lainnya (Gbr. 4)2). Hasil ini
menunjukkan bahwa keberadaan bahan organik harus
diverifikasi agar berada dalam batas ijin, mengingat
potensi terjadinya subsiden jangka panjang yangakibatkan oleh dekomposisi bahan organik, dan juga
pengolahan sekunder harus dilakukan dengan benar.
Karena penerapan pengolahan mutakhir akanmeningkatkan kualitas, adalah beralasan untuk
menerapkan secara selektif tingkat pengolahan yangtepat untuk mencapai kualitas yang disyaratkan untuk
volume tertentu. Dalam hal ini, kami sudah
mengusulkan pendekatan pengolahan strategis seperti
ditunjukkan dalan Gbr. 53).

Endapan Tsunami
Diantara berbagai jenis debris dan material limbahyang dihasilkan bencana terdapat sejumlah besar tanah
dan pasir yang disebut endapan tsunami. Karenanya,apabila endapan ini akan digunakan untuk material
konstruksi dan rekonstruksi, perlu memisahkan tanah,
pasir dan endapan serupa dari material lainnya. Banyak
jenis endapan tsunami dengan properti fisik yangberragam. Contohnya, distribusi butiran endapan
tsunami yang menumpuk di ladang padi memiliki
kandungan lanau yang tinggi, dan mengakibatkan level
distribusi berada di luar rentang butiran yang sesuai
seperti ditunjukkan dalam Manual untuk Pekerjaan
Tanah di Sungai yang sering digunakan. Tetapi,
distribusi butiran tanah dan pasir yang terkandung
dalam endapan tsunami yang ditumpuk dalam tempat
penyimpanan sementara dapat diterima (Gbr. 1)1),2).
Satu hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasi
praktis tanah/pasir endapan tsunami adalah salinitas.
Gbr. 2 menunjukkan hasil pengukuran kandunganklorida dalam endapan tsunami di ladang padi sebuah
komunitas pantai setempat di Prefektur Fukushima.
Pengukuran dilakukan dengan mengambil 38 spesimen

Gbr. 3 Alur Tipikal Pengolahan Limbah Bencana
12

logam dipaparkan pada lingkungan berbeda selama
penggunaanya.
Korosi diklasifikasikan ke dalam dua jenis: korosi
kering dan korosi basah. Korosi kering terjadi ketika
suatu material logam terkena temperature tinggi dalamkondisi kurang lembab dan timbul terutama karenainteraksi dengan satu gas atau lebih. Korosi basah
timbul karena ionisasi logam dalam kondisi dimana
terdapat kelembaban. Di samping korosi yangdiakibatkan ionisasi alami, korosi basah juga meliputi
korosi yang disebabkan oleh arus listrik bebas.
Lebih jauh lagi, korosi juga diklasifikasikan sebagai
korosi umum atau korosi setempat. Korosi umum ,menunjukkan bahwa material logam tersebut terkorosi
secara merata dan terjadi dalam kasus-kasus dimana
kondisi lingkungan hampir identik diseluruh
permukaan logam. Sebaliknya, korosi setempat
menunjukkan bahwa korosi tidaklah seragam, bahwa
ada korosi lubang dalam yang dalam atau korosi
beralur,dan bahwa penyebab korosi adalah tidak
meratanya distribusi faktor lingkungan, tidak
seragamnya kualitas material, atau aksi galvanis(kontak dengan logam lain).
Foto 1 menunjukkan korosi setempat yang terjadi
pada turap baja dan tiang pancang pipa baja yangdigunakan untuk struktur pelabuhan. Struktur yangmengalami korosi setempat berada dalam situasi
bahaya.

Gbr. 4 Karakteristik Pemadatan Tanah TerpisahGbr. 5 Gambar Pendekatan Pengolahan Strategis
dengan Pertimbangan Kualitas yang Dibutuhkan untuk
Tujuan Aplikasi dan Jumlah Aplikasi Efektif
Utilisasi Efektif Limbah Bencana
Keberadaan logam berat alami di area Tohoku,
tempat terjdinya gempa bumi, telah dibicarakansebelumnya. Dari survei yang kami lakukan,
ditemukan bahwa endapan tsunami melarutkan arsenik
dan fluorin dengan kecepatan melebihi standar
lingkungan (Tabel 1)4). Dengan kenyataannya bahwa
endapan-endapan ini mengandung tanah dan pasir yangtidak umum bagi tanah setempat, dibutuhkan
penanganan yang sesuai berdasarkan asesmen resikoyang tepat untuk pemanfaatan endapan tsunami ini.
Tugas lainnya adalah bagaimana menanggapi bahan
asbestos dan bahan bahaya lainnya yang terdapat
dalam struktur yang hancur dan juga bahan radioaktif.
Sementara itu, teknologi pelacakan, yangmenggunakan electronic toll collection system (ETC)dan terminal informasi ponsel, tengah diterapkan
dalam pengontrolan limbah. Untuk dapat
memanfaatkan limbah bencana secara efektif,
aplikasinya perlu dipromosikan di lokasi-lokasi publik
dan pada saat yang sama juga perlu didiskusikan
pengolahannya dan utilisasi efektifnya berdasarkan
penilaian yang cermat mengenai resiko sejalan dengan
konsensus sosial. Dengan sains dan teknologi sangat
diharapkan kondisi iklim dapat dicermati secara
optimal dan sumberdaya yang terbatas dapat digunakan
dengan efektif dan bijak.

Foto 1 Korosi setempat yang terjadi pada struktur
pelabuhan: turap baja (kiri) dan tiang pancang pipa
baja (kanan)Tabel 1 Contoh Properti Endapan Tsunami
■

■

■

■

Mekanisme Korosi
Observasi mikro permukaan produk-produk baja
menunjukkan bahwa terdapat ketidak-seragaman dalamhal kualitas produk baja, seperti ketidak-seragaman
ukuran pabrik dan kekasaran permukaan. Lebih jauh
lagi, potensial listrik pada permukaan produk baja
mungkin tidak seragam akibat kondisi lingkungan yangtidak merata pada permukaan baja, seperti perbedaandalam hal kondisi kelembaban (mengeringkan dan
membasahi). Sebagai akibatnya, area anodik dan
katodik terbentuk pada permukaann (Gbr. 1). Rumus
kimia reaksi korosi baja dinyatakan sbb.:
 Reaksi anodik
Fe → Fe2++2e(1)2+
Fe +2(OH) → Fe(OH)2(2)
4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3 (3) Reaksi Katodik■(Halaman 18)

Teknologi Aplikasi Baja
Detil Dasar tentang Korosi dan Proteksi
KorosiOleh Hidenori Hamada, Profesor, Dep. Teknik Sipil
dan Struktur, Universitas Kyushu
Korosi
Korosi material logam merupakan fenomena yangterjadi dimana terjadi perubahan permukaan akibat
reaksi kimia atau reaksi elektrokimia ketika material13

2H++2e- → 2H → H2 (dalam larutan asam) (4)2H++1/2O2 → H2O (dalam lauran mengandung
Oksigen) (5)
1/2O2+H2O+2e- → 2OH- (dalam larutan netral)(6)
Dalam kondisi dimana terdapat air dan oksigen
bersamaan, ion besi (Fe++) melarut akibat reaksi anodic(Rumus 1), sementara ion hidroksida (OH−) dihasilkan
akibat reaksi katodik (Rumus 4~6). Ini merupakan
tahap pertama pembentukan sel korosi. Berikutnya,
Fe++ dan OH− saling mengikat (Rumus 2) dan
membentuk Fe(OH)2, yang kemudian teroksidasi
dengan oksigen terlarut untuk menghasilkan karat(korosi) (Rumus 3).
Untuk mendemonstrasikannya, benda uji baja (A1,
B1, A2, B2 dan C) ditempatkan dalam dua lingkungan
berbeda: lempung dan pasir (lhat Gbr. 2). Ketika benda
uji A1 dan B1 ditanam seperti dalam gambar, area
anodik dan katodik akan segera terlihat padapermukaan dan kemudian akan terbentuk sel korosi
mikro. Dalam hal ini, area anodik dan katodik yangmembentuk sel korosi mikro terus berubah posisinyasejalan dengan kemajuan reaksi korosi dan padaakhirnya menghasilkan korosi yang umum terjadi padabaja. Sebaliknya, ketika yang ditanam adalah benda uji
tunggal yang dipaparkan serentak pada dua lingkungan
berbeda (pasir dan lempung) seperti benda uji C, atau
ketika dua benda uji dalam lingkungan berbeda
terhubung listrik (benda uji A2 dan B2 dalam gambar),terbentuk sel korosi makro. Dalam pembentukan sel
korosi dalam lingkungan berbeda, maka lingkungan
dengan konsentrasi oksigen terlarut yang relatif tinggi,
seperti lingkungan pasir (benda B1 dan C), cenderungmenjadi lokasi katodik, sementara lingkungan dengan
konsentrasi oksigen terlarut rendah, seperti lingkungan
lempung (A2 dan C), cenderung untuk menjadi anodik.
Korosi, tidak hanya pada baja tetapi juga padamaterial logam lainnya, merupakan perubahan keadaanyang terjadi secara spontan di alam. Pengontrolan, atau
pengecekkan kecepatan perubahan merupakan tujuan
proteksi karat. Penyelidikan dilakukan dengan cara
berbeda tergantung dari bagaimana korosi itu diteliti,
apakah dalam perspektif makro ataukah mikro. Dariperspektif mikro, pembentukkan area anodik dan
katodik dipelajari dengan teori elektrokimia, dantingkat korosi diperiksa dengan menggunakan arus
korosi. Demikian juga, dari perspektif makro, struktur
dan bagian struktur merupakan topik studi dan tingkat
korosinya diperiksa dengan menggunakan kehilangankorosi dan area korosi. Dalam kasus manapun, tugas

penting dalam teknik sipil adalah melakukan penilaian
dengan akurat tingkat kekuatan struktur ataupun
tingkat degradasi struktural.
Gbr. 1 Struktur Sel Korosi
Gbr. 2 Uji Model untuk Pembentukan Sel Korosi
■

■

■

■

■

(Halaman 19: Sampul belakang)
Simposium FBBJ

Simposium mengenai Riset Struktur
Baja Teknik Sipil
Simposium ini dilaksanakan tiap tahun sejak tahun
2005 dengan tujuan diseminasi hasil-hasil penelitian
dari “Program Subsidi Riset/Pendidikan Struktur Baja”
oleh FBBJ. Simposium ke 16 in difokuskan khususnya
pada “Kerusakan akibat Gempa Bumi Besar Jepang

Timur dan Upaya Restorasi dan Rekonstruksinya”,
kuliah khusus oleh individu-induvidu terkenal
dalam bidang teknik sipil di Jepang dan diketuai
oleh Prof. Yozo Fujino dari Sekolah Tinggi dari
University of Tokyo
Program kuliah menyampaikan laporan mengenai
berragam bidang teknik sipil yang terkait dengan
laporan kerusakan dan langkah-langkah
restorasi/rekonstruksi: struktur pelabuhan, struktur
jalan rel, tanggul sungai, struktur jalan raya, deposit
dan debris tsunami dan likuifaksi tanah. (Untuk detil,
lihat program kuliah di bawah ini. Ada beberapa
presentasi yang secara partial dimasukkan di dalamterbitan sekarang)
Prof. Emeritus Nobuo Shuto dari Universitas
Tohoku, peneliti ternama dalam bidang tsunami di
Jepang, menyampaikan kuliah khusus tahunan dengan
judul “Bersama Tsunami selama 50 tahun.” Cakupan
tema-tema khususnya menunjukkan pengetahuannya
yang sangat bernilai yang diperoleh dari 50 tahun
meneliti tsunami, dan tipe-tipe kerusakan yangdiakibatkan oleh tsunami, perlunya fasilitas pencegah
tsunami, dan persiapan untuk bencana alam termasuk
kegunaan software penanggulangan.

14