eel laporan pkl2
Post on 24-Jul-2015
125 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ANALISIS DATA PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM UNTUK WILAYAH PULAU JAWA DENGAN METODE MC. GUIRRE R.K
LAPORAN PKL
(PRAKTEK KERJA LAPANGAN )
SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2011/2012
Lailatul Khusnah (NIM. 09640033)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEHNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2012
1
ANALISIS DATA PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM UNTUK WILAYAH PULAU JAWA DENGAN METODE MC. GUIRRE R.K
LAPORAN PKL
(PRAKTEK KERJA LAPANGAN )
SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2011/2012
Oleh:Lailatul Khusnah (NIM. 09640033)
Telah disetujui dan disahkanPada tanggal: ….,………...,2012
Pembimbing Fakultas,
Imam Tazi, M.SiNIP.19761003 200312 1004
Pembimbing Lapangan,
Muhammad Aji PermanaNIP.19880710 200911 1001
2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan wilayah yang dilalui oleh tiga lempeng tektonik dunia
yaitu lempeng Eurasia, lempeng Indo-Australia, dan lempeng Pasifik. Lempeng
Indo–Australia dan lempeng Eurasia bertemu di sepanjang barat Sumatra, selatan
Jawa, selatan Nusa Tenggara, dan berakhir di Laut Banda. Sedangkan lempeng
Eurasia dan lempeng Pasifik bertemu di sepanjang Laut Maluku dan berakhir di Laut
Banda. Selain 3 lempeng tersebut, di Indonesia juga banyak terdapat sesar atau
patahan lokal aktif yang sering menimbulkan gempa bumi. Tatanan tektonik yang
demikian menyebabkan Indonesia menjadi salah satu negara yang mempunyai
aktifitas seismik yang tinggi. Karena sumber gempa biasanya terletak pada batas
antara dua lempeng yang bergerak relatif satu dengan yang lain.
Benturan atau subduksi antara dua lempeng dapat menyebabkan terbentuknya
deretan gunung berapi dan parit samudra. Interaksi lempeng tersebut juga dapat
berakibat timbulnya gempa, tsunami, dan meningkatnya kenaikan magma ke
permukaan. Hal inilah yang menyebabkan sebagian (keseluruhan) daerah di
Indonesia sering mengalami peristiwa gempa bumi.
Wilayah Indonesia yang mengalami gempa bumi dengan frekuensi tinggi
adalah wilayah Indonesia yang berdekatan dengan zona subduksi lempengan yang
aktif yang biasa disebut zona seismik. Zona seismik merupakan kawasan yang rawan
gempa bumi dengan hazard seismisitas yang tinggi karena letaknya yang berada
disekitar perbatasan lempeng atau di daerah sesar aktif.
Setiap gempa yang terjadi akan menimbulkan satu nilai percepatan tanah pada
suatu tempat (site). Nilai Percepatan tanah yang akan diperhitungkan pada
perencanaan bangunan adalah nilai percepatan tanah maksimum.
3
Meskipun gempabumi yang kuat tidak sering terjadi tetapi tetap sangat
membahayakan kehidupan manusia. Salah satu hal yang penting dalam penelitian
seismologi adalah mengetahui kerusakan akibat getaran gempabumi terhadap
bangunan-bangunan di setiap tempat. Hal ini diperlukan untuk menyesuaikan
kekuatan bangunan yang akan dibangun di daerah tersebut.
Bangunan-bangunan yang mempunyai kekuatan luar biasa dapat saja dibuat,
sehingga bila terjadi gempabumi yang bagaimanapun kuatnya tidak akan mempunyai
tanggapan / reaksi yang tidak sama terhadap kekuatan gempabumi. Nilai percepatan
tanah dapat dihitung langsung dengan seismograf khusus yang disebut strong motion
seismograph atau accelerograf. Namun karena begitu pentingnya nilai percepatan
tanah dalam menghitung koefisien seismik untuk bangunan tahan gempa, sedangkan
jaringan accelerograf tidak lengkap baik dari segi periode waktu maupun tempatnya,
maka perhitungan empiris sangat perlu dibuat. Oleh sebab itu untuk keperluan
bangunan tahan gempa harga percepatan tanah dapat dihitung dengan cara
pendekatan dari data historis gempabumi.
Perkembangan tektonik pulau Jawa dapat dipelajari dari pola-pola struktur
geologi dari waktu ke waktu. Struktur geologi yang ada di pulau Jawa memiliki pola-
pola yang teratur. Secara geologi pulau Jawa merupakan suatu komplek sejarah
penurunan basin, pensesaran, perlipatan dan vulkanisme di bawah pengaruh stress
regime yang berbeda-beda dari waktu ke waktu. Pulau Jawa berada di tepi tenggara
Daratan Sunda (Sundaland). Pada Daratan Sunda ini terdapat dua sistem
gerak lempeng; Lempeng Laut Cina Selatan di utara dan Lempeng Samudera Hindia
di selatan. Lempeng Laut Cina Selatan bergerak ke tenggara sejak Oligosen (Longley,
1997), sedangkan Lempeng Samudera Hindia yang berada di selatan bergerak ke
utara sejak Mesozoikum dan menunjam ke bawah sistem busur kepulauan Sumatra
dan Jawa.
Untuk Pulau Jawa, yang terbesar pengaruhnya adalah sistem gerak Lempeng
Samudera Hindia. Oleh karena itu dalam mempelajari evolusi tektonik Pulau Jawa
4
perlu dipahami perkembangan pemekaran lantai Samudera Hindia dari waktu ke
waktu.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini adalah meneliti besarnya nilai percepatan
tanah maksimum di wilayah Pulau Jawa dan sekitarnya dengan menggunakan model
empiris Mc. Guirre R.K dan menggambarkan hasil kontur percepatan tanah.
1.3 Tujuan Masalah
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mendapatkan gambaran tentang harga
percepatan tanah maksimum pada struktur permukaan di wilayah Pulau Jawa dan
sekitarnya serta mengetahui daerah daerah yang rawan terhadap bencana khususnya
gempabumi.
1.4 Batasan masalah
Pada laporan kerja lapangan ini, penulis hanya membatasi masalah untuk
membuat peta kontur percepatan tanah gempabumi dengan menggunakan software
GIS yang disebabkan oleh beberapa gempa yang terjadi pada tahun 2001-2010 di
wilayah Pulau Jawa dan sekitarnya dengan batas wilayah 4.5˚ LU – 4.5˚ LS dan 105˚
BT - 115˚ BT .
1.5 Manfaat penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan akan memberikan informasi kepada
masyarakat tentang berapa besarnya nilai percepatan tanah maksimum di wilayah
Pulau Jawa dan sekitarnya serta memberikan informasi tentang daerah-daerah yang
rawan terhadap bencana khususnya gempa bumi.
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Kerangka Tektonik Pulau Jawa
Pulau jawa merupakan pulau terbesar ke-13 dunia dari pulau-pulau yang
terpadat di dunia, kondisi geografis Pulau Jawa hampir seluruhnya berasal dari
vulkanik, mengandung 38 pegunungan, beberapa dari mereka adalah gunung berapi
aktif. Secara garis besar perkembangan tektonik Pulau Jawa tidak berbeda banyak
dengan perkembangan Pulau Sumatra. Hal ini disebabkan disamping keduanya masih
merupakan bagian dari batas tepi lempeng Mikro Sunda, juga karena masih berada
dalam sistim yang sama, yaitu interaksi konvergen antara lempeng India-Australia
dan Lempeng Eurasia demgam lempeng Mikro Sunda.
Perbedaan utama dalam pola interaksi ini terletak pada arah mendekatnya
lempeng India-Australia ke lempeng Sunda. Di Jawa, arah tersebut hadir hampir
tegak lurus. Unsur-unsur tektonik yang membentuk Pulau Jawa adalah:
1. Jalur subduksi Kapur-Paleosen yang memotong Jawa Barat, Jawa Tengah dan
terus ke timur laut menuju Kalimantan Tenggara.
2. Jalur magma kapur di bagian utara Pulau Jawa.
3. Jalur magma Tersier yang meliputi sepanjang pulau terletak agak ke bagian
selatan.
4. Jalur subduksi Tersier yang menempati punggungan bawah laut di selatan
pulau Jawa.
5. Palung laut yang terletak di selatan pulau Jawa dan merupakan batas dimana
lempeng/ kerak samudra menyusup ke bawah pulau Jawa (jalur subduksi
sekarang).
6
Secara geografis Indonesia terletak di daerah khatulistiwa dengan morfologi
yang beragam dari daratan sampai pegunungan tinggi. Keragaman morfologi ini
banyak dipengaruhi oleh faktor geologi terutama dengan adanya aktifitas pergerakan
3 batas pertemuan lempeng besar tektonik aktif (triple junction plate convergence) di
sekitar perairan Indonesia, diantaranya adalah lempeng Eurasia yang bergerak relatif
ke tenggara, lempeng Indo-Australia yang bergerak relatif ke utara dan lempeng
Dasar Samudera Pasifik (lempeng Pasifik) yang bergerak relatif ke barat. Pergerakan
lempeng-lempeng tektonik tersebut menyebabkan terbentuknya jalur gempabumi,
rangkaian gunung api aktif serta patahan-patahan geologi yang merupakan zona
rawan bencana gempabumi dan tanah longsor.
2.2 GEMPABUMI
Gempabumi merupakan suatu patahan yang terjadi tiba – tiba pada suatu
kedalaman tertentu didalam bumi kemudian menghasilkan gelombang elastic yang
menjalar didalam bumi yang akan menggetarkan permukaan bumi dan bangunan
7
yang ada di atasnya. Seorang seismolog Amerika, Reid (Bullen, 1965 ; Bolt, 1998)
mengemukakan suatu teori yang menjelaskan mengenai bagaimana umumnya
gempabumi terjadi. Teori ini dikenal dengan nama “Elastic Rebound Theory”.
Menurut teori ini gempabumi terjadi pada daerah yang mengalami deformasi. Energi
yang tersimpan dalam deformasi berbentuk elastis strain dan akan terakumulasi
sampai daya dukung batuan mencapai batas maksimum, hingga akhirnya
menimbulkan rekahan atau patahan.
Gambar 2.2 mekanisme gempa bumi
Gempa bumi juga memiliki pengertian umum sebagai sentakan asli dari bumi
yang bersumber di dalam bumi yang merambat melalui permukaan bumi dan
menembus bumi. Gempa bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi
(lempeng bumi).
Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak, dan gempa bumi terjadi apabila
tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah terlalu besar untuk dapat
ditahan.Terdapat dua teori yang menyatakan proses terjadinya atau asal mula gempa
yaitu pergeseran sesar dan teori kekenyalan elastis. Gerak tiba tiba sepanjang sesar
merupakan penyebab yang sering terjadi.
Namun demikian gempa yang seringkali terjadi dan menimbulkan banyak
kerusakan karena skalanya yang besar adalah gempa bumi tektonik. Gempa ini terjadi
akibat adanya pergerakan lempeng tektonik di bagian kulit bumi yang tersusun atas
material kaku, bergerak dengan arah dan kecepatan yang berbeda. Sedangkan
pergerakan lempeng tersebut diakibatkan oleh adanya arus konveksi yang terjadi
karena proses termal dan gravitasional.
8
Gambar 2. Teori arus konveksi pada lempeng tektonik
Apabila dua buah lempeng tektonik bertumbukan, maka terjadi tegangan di
daerah perbatasan tersebut. Efek dari teori elastisitas berawal dari peristiwa ini, yakni
jika tegangan tersebut melampaui batas ketahanan kulit bumi, maka akan terjadi
patahan pada kulit bumi di daerah terlemah, sehingga terjadi pelepasan energy
sebagian atau seluruhnya untuk kembali ke keadaan semula. Peristiwa pelepasan
energi inilah yang nantinya menjalar sampai ke permukaan bumi sebagai gelombang
gempa bumi.
2.2.1 Teori Lempeng Tektonik
Menurut teori Lempeng Tektonik, lapisan terluar bumi kita terbuat dari suatu
lempengan tipis dan keras yang masing-masing saling bergerak relatif terhadap yang
lain. Gerakan ini terjadi secara terus-menerus sejak bumi ini tercipta hingga sekarang.
Teori Lempeng Tektonik muncul sejak tahun 1960-an, dan hingga kini teori ini telah
berhasil menjelaskan berbagai peristiwa geologis, seperti gempa bumi, tsunami, dan
meletusnya gunung berapi, juga tentang bagaimana terbentuknya gunung, benua, dan
samudra.
9
Lempeng tektonik terbentuk oleh kerak benua ataupun kerak samudra, dan
lapisan batuan teratas dari mantel bumi. Kerak benua dan kerak samudra, beserta
lapisan teratas mantel ini dinamakan litosfer. Kepadatan material pada kerak samudra
lebih tinggi dibanding kepadatan pada kerak benua. Demikian pula, elemen-elemen
zat pada kerak samudra lebih berat dibanding elemen-elemen pada kerak benua.
Di bawah litosfer terdapat lapisan batuan cair yang dinamakan astenosfer.
Karena suhu dan tekanan di lapisan astenosfer ini sangat tinggi, batu-batuan di
lapisan ini bergerak mengalir seperti cairan (fluid). Litosfer terpecah ke dalam
beberapa lempeng tektonik yang saling bersinggungan satu dengan lainnya. Berikut
adalah nama-nama lempeng tektonik yang ada di bumi, dan lokasinya bisa dilihat
pada Peta Tektonik.
Berdasarkan arah pergerakannya, perbatasan antara lempeng tektonik yang
satu dengan lainnya terbagi dalam 3 jenis, yaitu divergen, konvergen, dan transform.
Selain itu ada jenis lain yang cukup kompleks namun jarang ditemukan, yaitu
pertemuan simpang tiga (triple junction) dimana tiga lempeng kerak bertemu.
1. Batas Divergen
Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai / saling
menjauh. Ketika sebuah lempeng tektonik pecah, lapisan litosfer menipis dan
terbelah, membentuk batas divergen. Pada lempeng samudra, proses ini menyebabkan
pemekaran dasar laut. Sedangkan pada lempeng benua, proses ini menyebabkan
terbentuknya lembah retakan akibat adanya celah antara kedua lempeng yang saling
menjauh tersebut. Pematang Tengah-Atlantik adalah salah satu contoh divergensi
yang paling terkenal, membujur dari utara ke selatan di sepanjang Samudra Atlantik,
membatasi Benua Eropa dan Afrika dengan Benua Amerika.
2. Batas Konvergen
Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan ke arah kerak bumi, yang
mengakibatkan keduanya bergerak saling menumpu / saling mendekat satu sama lain
Wilayah dimana suatu lempeng samudra terdorong ke bawah lempeng benua atau
lempeng samudra lain disebut dengan zona tunjaman. Di zona tunjaman inilah sering
10
terjadi gempa. Pematang gunung-api (volcanic ridges) dan parit samudra (oceanic
trenches) juga terbentuk di wilayah ini.
3. Batas Transform
Terjadi bila dua lempeng tektonik bergerak saling menggelangsar / bergerak
salah satu relatif secara horizontal, yaitu bergerak sejajar namun berlawanan arah.
Keduanya tidak saling memberai maupun saling menumpu. Batas transform ini juga
dikenal sebagai sesar ubahan-bentuk (transform fault). Jadi jelas bahwa pada batas
konvergenlah yang sangat menunjang terjadinya gempa tektonik yang sangat sering
melanda Indonesia. Oleh karena hanya pada batas inilah kedua lempeng tektonik
dapat saling bertumbukan dan menimbulkan gelombang gempa.
Negeri kita tercinta berada di dekat batas lempeng tektonik Eurasia dan Indo-
Australia. Jenis batas antara kedua lempeng ini adalah konvergen. Lempeng Indo-
Australia adalah lempeng yang menunjam ke bawah lempeng Eurasia. Selain itu di
bagian timur, bertemu 3 lempeng tektonik sekaligus, yaitu lempeng Philipina, Pasifik,
dan Indo-Australia yang disebut sebagai triple junction.
2.2.2 Jenis – Jenis Gempabumi
1) Menurut proses terjadinya gempabumi, gempabumi dapat digolongkan menjadi
empat jenis, yaitu :
a. Gempabumi Vulkanik ( Gunung Api )
Gempa bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi
sebelum gunung api meletus. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan
menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempabumi.
Gempabumi tersebut hanya terasa di sekitar gunung api tersebut.
b. Gempabumi Tektonik
Gempabumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas tektonik, yaitu pergeseran
lempeng lempeng tektonik secara mendadak yang mempunyai kekuatan dari yang sangat
kecil hingga yang sangat besar. Gempabumi ini banyak menimbulkan kerusakan atau
bencana alam di bumi, getaran gempa bumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian
bumi.
11
c. Gempabumi Runtuhan
Gempabumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah
pertambangan, gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal.
d. Gempabumi Buatan
Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari
manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke permukaan
bumi.
2) Menurut kedalaman sumber gempa, gempabumi dapat digolongkan atas :
Gempa dangkal, yaitu gempabumi dengan kedalaman ( h ) 0 – 60 km
Gempa menengah, yaitu gempabumi dengan kedalaman ( h ) 60 – 300 km
Gempa dalam, yaitu gempabumi dengan kedalaman ( h ) > 300 km
2.2.3 Parameter Gempabumi
Parameter dasar gempabumi antara lain :
a. Origin Time
Origin Time merupakan waktu kejadian gempabumi, yaitu waktu terlepasnya
akumulasi tegangan yang berbentuk penjalaran gelombang gempabumi.
b. Magnitude
Magnitude yaitu ukuran kekuatan gempabumi, berdasarkan energi yang
dilepaskan dipusat gempabumi (hiposenter) dan merupakan hasil rekaman
seismograf. Magnitude dinyatakan dalam Skala Richter.
c. Jarak Episenter dan Hiposenter
Hiposenter adalah daerah di dalam lapisan kulit bumi, dimana deformasi /
patahan terjadi. Sedangkan episenter merupakan titik pada permukaan bumi yang
merupakan proyeksi tegak lurus dari titik pusat gempabumi (hiposenter). Di peta
biasanya digambar dengan sebuah titik koordinat, tetapi sebenarnya adalah suatu
kawasan yang cukup luas.
12
d. Kedalaman sumber gempa (h)
Kedalaman sumber gempa (h) adalah jarak dari titik fokus gempa (hiposenter)
dengan permukaan diatas fokus (episenter).
2.3 GELOMBANG SEISMIK
2.3.1 Tipe Dasar Dan Sifat Utama
Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang menjalar ke seluruh
bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi, akibat adanya lapisan batuan yang
patah secara tiba – tiba atau adanya suatu ledakan. Gelombang utama gempa bumi
terdiri dari dua tipe yaitu gelombang body (Body Wave) dan gelombang permukaan
(Surface Waves).
Gelombang Body (Body Waves)
Gelombang body merupakan gelombang yang menjalar melalui bagian dalam
bumi dan biasa disebut free wave karena dapat menjalar ke segala arah di dalam
bumi. Gelombang body terdiri atas gelombang primer dan gelombang sekunder.
Gelombang primer merupakan gelombang longitudinal atau gelombang
kompresional, gerakan partikelnya sejajar dengan arah perambatannya. Sedang
gelombang sekunder merupakan gelombang transversal atau gelombang shear,
gerakan partikelnya terletak pada suatu bidang yang tegak lurus dengan arah
penjalarannya. Gelombang kompresional disebut gelombang primer (P) karena
kecepatannya paling tinggi diantara gelombang yang lain dan tiba pertama kali.
Gambar 2.3 Gelombang Primer
13
Sedang gelombang shear disebut gelombang sekunder (S) karena tiba yang
kedua setelah gelombang P. Gelombang sekunder terdiri dari dua komponen, yaitu
gelombang SH dengan gerakan partikel horizontal dan gelombang SV dengan
gerakan partikel vertikal.
Gambar 2.4 Gelombang Sekunder
Gelombang Permukaan (Surface Waves)
Gelombang permukaan merupakan gelombang elastik yang menjalar
sepanjang permukaan bumi dan biasa disebut sebagai tide waves. Karena gelombang
ini terikat harus menjalar melalui suatu lapisan atau permukaan.
Gelombang permukaan terdiri dari:
1. Gelombang Love (L) dan gelombang Rayleigh (R), yang menjalar melalui
permukaan bebas dari bumi. Gelombang L gerakan partikelnya sama dengan
gelombang SH dan memerlukan media yang berlapis. Gelombang R lintasan
gerak partikelnya merupakan suatu ellips. Bidang ellips ini vertikal dan
berimpit dengan arah penjalarannya. Gerakan partikelnya ke belakang (bawah
maju atas mundur). Gelombang R menjalar melalui permukaan media yang
homogen.
2. Gelombang Stonely, arah penjalarannya seperti gelombang R tetapi menjalar
melalui batas antara dua lapisan di dalam bumi.
3. Gelombang Channel, yaitu gelombang yang menjalar melalui lapisan yang
berkecepatan rendah (low velocity layer) di dalam bumi. Gelombang
permukaan yang banyak tercatat pada seismogram adalah gelombang Love
dan gelombang Rayleigh.
14
Dari hasil pengamatan diperoleh dua ketentuan utama yang menunjukkan
bahwa bagian bumi berlapis-lapis dan tidak homogen,
yaitu :
Adanya gelombang Love ; gelombang ini tidak dapat menjalar
padanpermukaan suatu media yang kecepatannya naik terhadap kedalaman.
Adanya perubahan dispersi kecepatan (velocity dispersion).
Gambar 2.5 (a) Gelombang Rayleigh, (b) Gelombang Love, (c) Gelombang
Rayleigh dan Gelombang Love
Gelombang L dan R tidak datang bersama-sama pada suatu stasiun, tetapi gelombang
yang mempunyai periode lebih panjang akan datang lebih dahulu. Dengan kata lain
gelombang yang panjang periodenya mempunyai kecepatan yang tinggi.
2.4 TEORI PERCEPATAN TANAH
2.4.1 Percepatan Tanah
Parameter getaran gelombang gempa yang dicatat oleh seismograf umumnya
adalah simpangan kecepatan atau velocity dalam satuan kine (cm/dt). Selain velocity
tentunya parameter yang lain seperti displacement (simpangan dalam satuan
micrometer) dan acceleration (percepatan dalam satuan gal atau cm/dt2) juga dapat
ditentukan. Parameter percepatan gelombang seismik atau sering disebut percepatan
15
tanah merupakan salah satu parameter yang penting dalam seismologi teknik atau
earthquakes engineering. Besar kecilnya percepatan tanah tersebut menunjukkan
resiko gempa bumi yang perlu diperhitungkan sebagai salah satu bagian dalam
perencanaan bangunan tahan gempa.
Perpindahan materi dalam penjalaran gelombang seismik biasa disebut
displacement. Jika kita lihat waktu yang diperlukan untuk perpindahan tersebut, maka
kita bisa tahu kecepatan materi tersebut. Sedangkan percepatan adalah parameter
yang menyatakan perubahan kecepatan mulai dari keadaan diam sampai pada
kecepatan tertentu. Jadi percepatan tanah merupakan perubahan kecepatan gelombang
gempa yang sampai dipermukaan bumi.
Pada bangunan yang berdiri di atas tanah memerlukan kestabilan tanah
tersebut agar bangunan tetap stabil. Percepatan gelombang gempa yang sampai di
permukaan bumi disebut juga percepatan tanah, merupakan parameter yang perlu
dikaji untuk setiap gempa bumi, kemudian dipilih percepatan tanah maksimum atau
Peak Ground Acceleration (PGA) untuk dipetakan agar bisa memberikan pengertian
tentang efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya nilai percepatan tanah pada
suatu tempat, antara lain :
magnitude gempa
kedalaman hiposenter
jarak episenter
kondisi tanah
Semakin besar magnitude suatu gempa berarti besar energi yang dipancarkan
dari sumber gempa tersebut semakin besar, sehingga percepatan permukaan tanah
yang timbul juga semakin besar pula. Semakin dalam hiposenter dan semakin jauh
jarak episenter maka percepatan permukaan tanah yang timbul menjadi semakin
kecil. Faktor lain yang juga menentukan besarnya percepatan permukaan tanah yaitu
tingkat kepadatan tanah di tempat tersebut. Jadi, percepatan permukaan tanah yang
16
timbul berbanding lurus dengan magnitude dan berbanding terbalik dengan jarak
episenter, kedalaman hiposenter, dan kepadatan tanah.
2.4.2 Percepatan Tanah Maksimum
Setiap gempa yang terjadi akan menimbulkan satu nilai percepatan tanah pada
suatu tempat (site). Nilai Percepatan tanah yang akan diperhitungkan pada
perencanaan bangunan adalah nilai percepatan tanah maksimum. Percepatan tanah
maksimum adalah nilai terbesar percepatan tanah pada suatu tempat akibat getaran
gempa bumi dalam periode waktu tertentu. Meskipun gempa bumi yang kuat tidak
sering terjadi tetapi tetap sangat membahayakan kehidupan manusia. Salah satu hal
yang penting dalam penelitian seismologi adalah mengetahui kerusakan akibat
getaran gempa bumi terhadap bangunan-bangunan di setiap tempat. Hal ini
diperlukan untuk menyesuaikan kekuatan bangunan yang akan dibangun di daerah
tersebut.
Semakin besar nilai PGA yang pernah terjadi disuatu tempat, semakin besar
risiko gempabumi yang mungkin terjadi. Nilai percepatan tanah yang akan
diperhitungkan adalah nilai percepatan tanah maksimum. Efek primer pada kejadian
gempabumi adalah kerusakan struktur bangunan baik gedung bertingkat, fasilitas
umum, jembatan dan infrastruktur struktur lainnya, yang diakibatkan oleh getaran
yang ditimbulkannya. Secara garis besar, tingkat kerusakan yang mungkin terjadi
tergantung dari kekuatan dan kualitas bangunan, kondisi geologi daerah tersebut,
geotektonik lokasi bangunan, dan percepatan tanah di lokasi dimana terjadi getaran
suatu gempabumi.
Pengukuran percepatan tanah dengan cara empiris dapat dilakukan dengan
pendekatan dari beberapa rumus yang diturunkan dari magnitude gempa atau / dan
data intensitas. Perumusan ini tidak selalu benar, bahkan dari satu metode ke metode
lainnya tidak selalu sama, namun cukup memberikan gambaran umum tentang
percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA).
17
2.4.3 Perhitungan Percepatan Tanah
Untuk mendapatkan nilai percepatan tanah pada suatu daerah dapat dilakukan
dengan beberapa cara, diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Pengukuran Langsung dengan Accelerograph
Accelerograph merupakan instrumen yang terdiri dari accelerometer dan
accelerogram. Accelerometer adalah sensor yang digunakan untuk mengukur
percepatan tanah dari gelombang seismik, sedangkan accelerogram merupakan
rekaman dari percepatan tersebut. Accelerograph dipasang pada lokasi pengamatan
untuk mengukur percepatan tanah yang diakibatkan oleh gempabumi di sekitar lokasi
tersebut. Namun, jaringan accelerograph di Indonesia belum efektif dan jumlahnya
masih terlalu sedikit bila dibandingkan dengan negaranegara lain seperti Jepang,
Amerika dan Cina.
2. Perhitungan Menggunakan Metode Empiris
Pengukuran percepatan tanah menggunakan metode empiris dapat dilakukan
dengan pendekatan dari beberapa rumus yang diturunkan dari parameter-parameter
gempabumi, rumus -rumus tersebut antara lain :
Rumus Richter
I 0 = 1.5 (M - 0.5)
log α = I / 3 - 0.5…………………………………………….…(2.4-1)
Dimana M adalah magnitude, O I adalah intensitas pada tempat yang akan dicari dan
a adalah percepatan tanah pada tempat yang dicari dalam satuan cm/dt 2 atau gal.
Rumus Murphy dan O’Brein
log a = 0.14 I + 0.24M - 0.68 log ∆ + 0.7…………………....…(2.4-2)
Dimana a adalah percepatan tanah pada tempat yang akan dicari, I adalah intensitas
gempa pada tempat yang akan dicari, M adalah magnitude dan ∆ adalah jarak
episenter dalam km.
Rumus Donovan
α = 1080(exp0,5M ) /(r+25)1.32………………………………......(2.4-3)
18
Di mana a adalah percepatan, M adalah magnitude dan r adalah jarak hiposenter
dalam satuan km.
Rumus Esteva
α = 5600(exp0,5M)/(r+40)2 ………………….............................(2.4-4)
Di mana a adalah percepatan, M adalah magnitude dan r adalah jarak hiposenter
dalam satuan km.
Rumus Mc.Guirre R.K (1963)
α = 472.3 × 100,278 M/(R+25)1.301……………………….…..(2.4-5)
dengan :
α = percepatan tanah pada permukaan (gal)
M = magnitude permukaan (SR)
R = jarak hiposenter (km)
R = √∆2+h2
∆ = Jarak episenter (km)
h = kedalaman sumber gempa (km)
Metode Kawashumi (1950)
Logα = M -5.45-0.00084(R-100) +(Log100/ R)×(1/0.4342)……...(2.4-6)
dengan :
α = percepatan tanah pada permukaan (gal)
M = magnitudo gelombang permukaan (SR)
R = jarak hiposenter (km)
R = √∆2+h2
∆ = jarak episenter (km)
h = kedalaman sumber gempa (km)
Bila magnitude gelombang permukaan (Ms) tidak diketahui dan hanya diketahui
magnitude gelombang bodi (mb), Ms dapat dihitung dengan menggunakan rumusan
empiris hubungan antara Ms dan mb.
Ms = 1.59mB – 3.97………………………………….…...….(2.4-7)
dimana:
19
Ms = magnitudo gelombang permukaan
mb = magnitudo gelombang body
Dalam penulisan laporan kerja ini penulis hanya menggunakan rumus empiris Mc.
Guirre R.K. (1963), yaitu :
α=472.3 ×100.278 Ms
¿¿ ..............................................(2.4-8)
dimana:
α = percepatan tanah permukaan (gal)
Ms = magnitudo gelombang permukaan
R = jarak hiposenter (km)
2.4.4 Pengaruh Percepatan Tanah Maksimum Terhadap Bangunan
Ketika terjadi gempabumi, timbul getaran yang disebut gelombang seismic
yang menyebabkan tanah mengalami percepatan, maka benda-benda di atasnya
mengalami percepatan pula. Dan karena setiap benda memiliki massa, maka benda
tersebut akan menerima gaya sebesar massa dikalikan percepatannya. Gaya inilah
yang disebut gaya gempa.
20
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian
Penelitian tentang analisis data gempa untuk pembuatan zona intensitas
wilayah jawa barat ini dilaksanakan di BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi
dan Geofisika) Sawahan Nganjuk yang berlokasi di JL. Raya Pesanggrahan No. 10
Nganjuk Jawa Timur.
3.2 Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama satu bulan yaitu dari tanggal 9 Januari 2011
sampai 9 Pebruari 2011.
3.3 Jenis Data
Data diperoleh dari data historis gempa bumi yang diambil dari PGN dengan
periode dari tahun 2001-2010 berdasarkan pembatasan wilayah daerah pulau jawa
dan sekitarnya. Dengan memilih magnitude ≥ 5.0 SR dengan kedalaman ≤ 100 km serta
dengan batasan wilayah 4.5˚ LU – 4.5˚ LS dan 105˚ BT - 115˚ BT .
3.4 Metode Perhitungan dan Pengolahan Data
Perhitungan percepatan tanah maksimum diawali dengan membagi daerah
Pulau Jawa dengan jarak masing-masing grid 1 derajat. Langkah-langkah dalam
menghitung nilai percepatan tanah maksimum adalah sebagai berikut :
1) Menyusun data historis gempabumi pada daerah Pulau Jawa dan sekitarnya
periode 2001 – 2010 berdasarkan latitude, longitude, magnitude dan
kedalaman dengan batasan wilayah 4.5˚ LU – 4.5˚ LS dan 105˚ BT - 115˚ BT,
diambil data gempa bumi diatas 5 SR dan digambar peta episenter:
21
Gambar 3.1 peta episenter Pulau Jawa.
2) Membagi pulau jawa menjadi beberapa grid, masing-masing grid 1 derajat
dengan menggunakan ArcViewGIS 3.3.
Gambar 3.2 Pembagian Grid Pulau Jawa
22
3) Menghitung jarak episenter dengan rumus :
Cos ∆ = Sin φ1Sin φ2+¿ Cos φ1Cosφ2Cos(λ1−¿ λ 2¿)
dimana :
∆ = jarak episenter
φ1 = lintang posisi episenter
φ2 = lintang stasiun pengamat
λ1 = bujur posisi episenter
λ2 = bujur stasiun pengamat
4) Menghitung jarak hiposenter dengan menggunakan rumus :
R = √∆2+h2
dimana :
R = jarak hiposenter
∆ = jarak episenter
h = kedalaman sumber gempa
5) Menghitung harga percepatan tanah maksimum di tiap titik grid
pengamatan dengan menggunakan model empiris Mc Guirre, RK sebagai berikut :
α=472.3 ×100.278 Ms
¿¿
dimana:
α = percepatan tanah permukaan (gal)
Ms = magnitudo gelombang permukaan
R = jarak hiposenter (km)
6) Kemudian pada setiap tempat (titik grid) diambil harga maksimumnya
sehingga diperoleh harga percepatan maksimum pada tempat tersebut.
Membuat peta kontur percepatan tanah maksimum dengan program ArcViewGIS 3.3
23
3.5 Diagram alir
24
MULAI
KATALOG GEMPABUMI PERIODE2000-2010
SORTIR DATA DENGAN BATASAN WILAYAH4.5˚ LU – 4.5˚ LS dan 105˚ BT - 115˚ BT
MEMBAGI WILAYAH PULAU JAWA MENJADIGRID DENGAN UKURAN 0,5 X 0,5 DERAJAT
MENGHITUNG JARAK EPICENTERDAN HIPOSENTER
KONVERSI MAGNITUDEMB→MS
MENGHITUNG NILAI PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM PADASETIAP GRID DENGAN METODA MC. GUIRRE. R.K
(MENGGUNAKAN PROGRAM MS. EXCEL)
MEMBUAT PETA KONTUR PERCEPATAN TANAH PULAUSUMATERA DAN SEKITARNYA (MENGGUNAKAN
PROGRAM ARCVIEW GIS 3.2
HASIL DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN
SARAN
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Perhitungan
Dari hasil perhitungan pada setiap grid yang diplot pada lintang 4.5˚ LU –
4.5˚ LS dan 105˚ BT - 115˚ BT diperoleh nilai percepatan tanah maksimum yaitu
sebesar 335.661178 gal terletak pada -9.5 LU 107.5 BT , yaitu didaerah selatan Jawa
Barat. Dan nilai percepatan minimumnya sebesar 8.672376311 pada peta pembagian
grid terletak pada daerah A11 yaitu pada daerah Utara Laut Jawa, dengan keluaran
berupa peta percepatan tanah
Gambar 4.1 Nilai percepatan maksimun Pulau Jawa
25
Gambar 4.2 Percepatan maksimum Pulau Jawa
4.2 Pembahasan
Percepatan tanah suatu daerah dapat diketahui dengan menggunakan
persamaan yang bermacam-macam. Pada penelitian kali ini data di olah
menggunakan model empiris Mc Guirre, RK karena lebih mudah dan praktis. Data
diperoleh dari data historis gempa bumi yang diambil dari PGN dengan periode dari
tahun 2001-2010, dari data tersebut nilai percepatan maksimum dan minimum suatu
daerah dapat diketahui, dapat dilihat pada lampiran peta kontur pulau jawa, dimana
pada daerah yang nilai percepatan maksimumnya tinggi yaitu pada daerah selatan
Jawa Barat sebesar 335.661178 gal terletak pada -9.5 LU 107.5 BT. Hal ini
menunmjukkan bahwa aktifitas daerah tersebut jika terjadi gempa, maka
menyebabkan nilai percepatan tanah yang semakin tinggi.
Bila suatu gelombang melalui suatu lapisan sedimen maka akan timbul suatu
resonansi. Ini disebabkan karena gelombang gempa mempunyai spektrum yang lebar
26
sehingga hanya gelombang gempa yang sama dengan periode dominan dari lapisan
sedimen yang akan diperkuat. Bangunan-bangunan yang berada diatasnya akan
menerima getaran-getaran tersebut, dimana arahnya dapat diuraikan menjadi dua
komponen yaitu : komponen vertikal dan komponen horizontal. Untuk getaran yang
vertikal, pada umumnya kurang membahayakan sebab searah dengan gaya gravitasi.
Sedangkan untuk komponen horizontal menyebabkan keadaan bangunan seperti
diayun. Bila bangunan itu tinggi, maka dapat diumpamakan seperti bandul yang
mengalami getaran paksaan (force vibration), ini sangat membahayakan sekali.
Untuk mendirikan bangunan tahan gempa, harus diperhatikan percepatan
tanah maksimum di daerah tersebut dan bangunan harus di desain sedemikian hingga
dapat menahan percepatan tanah tersebut. Bila suatu bangunan konstruksinya lebih
lemah dari yang diperkirakan, maka bangunan disebut under design, ini sangat
membahayakan dan dapat disebut bangunan tidak tahan gempa (non earthquake
resistance). Hal-hal diatas perlu diperhatikan dan masalah percepatan tanah
memegang peranan penting.
Setiap gempa yang terjadi akan menimbulkan satu nilai percepatan tanah pada
suatu tempat (site). Karena Semakin besar nilai percepatan tanah maksimum yang
pernah terjadi disuatu tempat, semakin besar resiko gempabumi yang mungkin
terjadi. Jika suatu daerah sering mengalami peristiwa Gempabumi maka percepatan
tanahnya akan semakin cepat, Hal ini memberikan gambaran dan manfaat bagi
masyarakat jika ingin membangun sebuah gedung- gedung yang menjulang tinggi
atau membangun perusahaan, juga rumah mewah tidak berada pada daerah yang
percepatan tanahnya tinggi, karena akan sering terjadi gempa. Seperti pada daerah
selatan Jawa Barat. Pada daerah Yogyakarta juga sering terjadi gempa dan dapat
dilihat pada peta kontur pulau jawa daerah Yogyakarta nilai percepatan
maksimumnya juga besar.
Pada bangunan yang berdiri di atas tanah memerlukan kestabilan tanah
tersebut agar bangunan tetap stabil. Percepatan gelombang gempa yang sampai di
permukaan bumi disebut juga percepatan tanah, merupakan parameter yang perlu
27
dikaji untuk setiap gempa bumi, kemudian dipilih percepatan tanah maksimum atau
Peak Ground Acceleration (PGA) untuk dipetakan agar bisa memberikan pengertian
tentang efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi.
Semakin besar magnitude suatu gempa, maka semakin besar energi yang
dipancarakan dari sumber gempa tersebut, sehingga percepatan permukaan tanah
yang timbul juga semakin besar pula. Maka gambaran dari peta kontur percepatan
tanah dapat diamati pada lampiran dua dan tiga menunjukkan pada Laut Selatan
Daerah Jawa Barat terjadi gempa dalam sebesar dan dekat dengan daerah yang terjadi
gempa, sehingga karena gempa dalam dan dekat dengan daerah jawa barat, sehingga
nilai percepatan pada daerah Jawa barat sangat besar 335.661178 gal.
Laut utara jawa tidak sering terjadi adnya gempa yang merusak, mungkin
hanya terjadi gempa dalam dan juga laut utara jawa tidak berada di antara pertemuan
dua lempeng, karena yang terjadi pertemuan dua lempeng terdapat pada laun selatan
jawa yaitu pertemuan antara lempeng tektonik indo-australia dan lempeng tektonik
Eurasia, dimana kedua lempeng tersebur saling bertumbukan, dan yang terjadi pada
peta percepatan maksimum pulau jawa, pada wilayah laut selatan sering terjadi
gempa dangkal yang sangat besar, sehingga pada daratan pulau jawa menimbulkan
nilai percepatan tanah yang semakin tinggi, seperti yang terjadi di daerah Jawa Barat.
28
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Untuk mendirikan bangunan tahan gempa, harus diperhatikan percepatan
tanah maksimum di daerah tersebut dan bangunan harus di design sedemikian hingga
dapat menahan percepatan tanah tersebut. Bila suatu bangunan konstruksinya lebih
lemah dari yang diperkirakan, maka bangunan disebut under design, ini sangat
membahayakan dan dapat disebut bangunan tidak tahan gempa (non earthquake
resistance).
Bila suatu bangunan konstruksinya lebih kuat dari yang diperkirakan, maka
bangunan disebut over design. Ini merupakan pemborosan biaya, maka apabila ingin
membangun bangunan tahan gempa, hal-hal diatas perlu diperhatikan dan masalah
percepatan tanah memegang peranan penting.
Dengan adanya penelitian ini dapat diketahui jika ingin membuat bangunan,
maka dipilih tempat yang tidak sering terjadi gempa, baik gempa dalam, dangkal dan
gempa menengah. Dapat dilihat pada kontur tanah yang diteliti yaitu pada sekitar
daerah Yogyakarta dan daerah Selatan Jawa Barat sering terjadi gempa, dan gempa
yang sering terjadi gempa dangkal dan besar kekuatannya, sehingga nilai percepatan
tanahnya juga besar, jadi tidak baik membangun gedung-gedung bertingkat tinggi
disana.
5.2 Saran
penelitian dapat di ambil dengan jangka waktu yang lebih lama dalam jangka
100 tahun atau lebih dari itu, agar hasil kontur percepatan tanah lebih maksimal.
29
DAFTAR PUSTAKA
Ibrahim Gunawan dan Subardjo. 2004 . Pengetahuan Seismologi. Badan Meteorologi
dan Geofisika: Jakarta.
Ismail, Sulaiman. 1989. Pendahuluan Seimologi I . Badan Diklat Meteorologi dan
Geofisika : Jakarta.
Murjaya, J., G. Ibrahim, M. Said, 1997. Pembagian Wilayah Intensitas Gempabumi
diIndonesia . Procceding PIT-22 HAGI: Bandung.
Heryandoko Nova, 2006 . Perhitungan Intensitas dan Percepatan Tanah Maksimum
pada Struktur Permukaan di Daerah Jawa Tengah dan Daerah
Istimewa Yogyakarta . Akademi Meteorologi dan Geofisika : Jakarta.
Gustian, Arif, 2009. Analisa Percepatan Tanah Maksimum Wilayah Pulau Sumatera
dan Sekitarnya dengan Metode mc. guirre r.k . Akademi Meteorologi
dan Geofisika : Jakarta.
30
LAMPIRAN
TABEL HASIL PERHITUNGAN NILAI PERCEPATAN TANAHMAKSIMUM WILAYAH PULAU JAWA DAN SEKITARNYA
grid lintang bujur Α (gal)A1 -4.5 105.5 19.92177062A2 -4.5 106.5 17.1176857A3 -4.5 107.5 17.58286438A4 -4.5 108.5 16.9761934A5 -4.5 109.5 15.73728088A6 -4.5 110.5 14.1389161A7 -4.5 111.5 12.49085101A8 -4.5 112.5 12.24304245A9 -4.5 113.5 13.73745909A10 -4.5 114.5 11.682961A11 -4.5 115.5 8.672376311B1 -5.5 105.5 45.46574074B2 -5.5 106.5 25.29943594B3 -5.5 107.5 26.89143872B4 -5.5 108.5 23.47654465B5 -5.5 109.5 19.91368796B6 -5.5 110.5 17.14825581B7 -5.5 111.5 14.57966561B8 -5.5 112.5 21.33800435B9 -5.5 113.5 30.09986517B10 -5.5 114.5 19.11221716B11 -5.5 115.5 11.2066384C1 -6.5 105.5 103.0477381C2 -6.5 106.5 42.76496294C3 -6.5 107.5 49.90209817C4 -6.5 108.5 36.35192905C5 -6.5 109.5 26.03556077C6 -6.5 110.5 29.36104805C7 -6.5 111.5 23.22589819C8 -6.5 112.5 29.99976878C9 -6.5 113.5 80.28713574
31
C10 -6.5 114.5 25.15393787C11 -6.5 115.5 16.42322766D1 -7.5 105.5 44.2046946D2 -7.5 106.5 74.99268817D3 -7.5 107.5 128.9272473D4 -7.5 108.5 52.86713143D5 -7.5 109.5 42.38324851D6 -7.5 110.5 92.20894066D7 -7.5 111.5 38.54505157D8 -7.5 112.5 19.51620714D9 -7.5 113.5 24.66048439D10 -7.5 114.5 44.46682093D11 -7.5 115.5 20.19012834E1 -8.5 105.5 48.64122507E2 -8.5 106.5 88.81790797E3 -8.5 107.5 136.5090566E4 -8.5 108.5 79.75701127E5 -8.5 109.5 44.82178254E6 -8.5 110.5 80.68892555E7 -8.5 111.5 57.76948131E8 -8.5 112.5 37.48401116E9 -8.5 113.5 32.55986762E10 -8.5 114.5 30.42450753E11 -8.5 115.5 21.75480132F1 -9.5 105.5 52.98768317F2 -9.5 106.5 115.5997906F3 -9.5 107.5 335.661178F4 -9.5 108.5 126.9581488F5 -9.5 109.5 57.09637263F6 -9.5 110.5 70.30492492F7 -9.5 111.5 49.36741626F8 -9.5 112.5 48.90418393F9 -9.5 113.5 47.58422454F10 -9.5 114.5 36.64986404F11 -9.5 115.5 17.69453138G1 -10.5 105.5 75.81163714G2 -10.5 106.5 68.71451901
32
G3 -10.5 107.5 87.32878468G4 -10.5 108.5 97.06926097G5 -10.5 109.5 55.98095289G6 -10.5 110.5 103.2317007G7 -10.5 111.5 51.91362266G8 -10.5 112.5 26.83513191G9 -10.5 113.5 69.885454G10 -10.5 114.5 33.67294086G11 -10.5 115.5 16.9288263
33
top related