analisis seismic hazard berdasarkan data peak …lib.unnes.ac.id/26740/1/4211412037.pdf · untuk...
TRANSCRIPT
i
ANALISIS SEISMIC HAZARD BERDASARKAN DATA PEAK
GROUND ACCELERATION (PGA) DAN KERENTANAN
GEMPA MENGGUNAKAN METODE MIKROSEISMIK DI
DAERAH KAMPUS UNNES SEKARAN, GUNUNGPATI,
KOTA SEMARANG
Skripsi
disusun sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Fisika
Oleh
Hendri Sulistiawan
4211412037
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Motto:
Ikhlas dan totalitas dalam semua pergerakan
Mari membuat motto. (Suharto Linuwih)
Skripsi ini kupersembahkan kepada:
1. Alm. Bapak Sukarso dan Ibu Siti Rokhayah, terima
kasih atas doa dan kasih sayangnya serta pelajaran
hidup yang telah diberikan;
2. Dedy Kurniawan, S.Pd., terima kasih sudah menjadi
kakak yang bisa menjadi motivasi dan inspirasi bagi
penulis;
3. Tantri Permadani, S.KM., terima kasih untuk doa,
dukungan, motivasi dan keceriaannya;
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini guna memperoleh gelar Sarjana
Sains di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Semarang dengan judul Analisi Seismic Hazard Berdasarkan
Data Peak Ground Acceleration (PGA) dan Kerentanan Gempa Menggunakan
Metode Mikroseismik di Daerah Kampus Unnes Sekaran, Gunungpati, Kota
Semarang.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik
tanpa adanya partisipasi dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum., rektor Universitas Negeri Semarang;
2. Prof. Dr. Zaenuri, S.E., M.Si., Akt., dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang;
3. Dr. Suharto Linuwih, M.Si., ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang;
4. Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si., ketua Program Studi Fisika Universitas
Negeri Semarang;
5. Dr. Agus Yulianto, M.Si., selaku dosen wali yang selalu memberikan semangat
dan dukungan kepada penulis;
6. Prof. Dr. Supriyadi, M.Si., dosen pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan masukan dalam penyusunan skripsi;
7. Dr. Ian Yulianti, S.Si., M.Eng., dosen pembimbing II yang telah memberikan
arahan, motivasi kepada penulis;
vii
8. Dr. Ngurah Made Darma Putra, M.Si., kepala laboratorium fisika yang telah
memberikan fasilitas dalam melaksanakan penelitian;
9. Pengurus Hima Fisika angkatan 2012 yang telah menjadi sahabat yang baik
dan memberikan banyak pengalaman hidup bagi penulis;
10. Teman-teman KSGF Unnes yang telah membantu dan memberikan dukungan;
11. Pengurus KMJF 2015 yang sudah memberikan keceriaan bagi penulis;
12. Teman-teman program studi fisika angkatan 2012 yang sudah mengisi hari-hari
penulis selama melaksanakan studi;
13. Mohammad Tri Fitrianto, S.Si. alumni geofisika UGM angkatan 2011 yang
sudah menjadi teman sharing dan diskusi dalam penyusunan skripsi;
14. Teman-teman Jurusan Fisika 2012 yang telah membantu dan memberi
semangat.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu, kritik dan saran sangat diharapkan untuk kesempurnaan
penulisan selanjutnya. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis
pada khususnya, lembaga, masyarakat dan pembaca pada umumnya.
Semarang, 23 Agustus 2016
Penulis
viii
ABSTRAK
Sulistiawan, Hendri. 2016. Analisi Seismic Hazard Berdasarkan Data Peak
Ground Acceleration (PGA) dan Kerentanan Gempa Menggunakan Metode
Mikroseismik di Daerah Kampus Unnes Sekaran, Gunungpati, Kota Semarang.
Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Negeri Semarang. Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Supriyadi, M.Si.,
Dr. Ian Yulianti, S.Si., M.Eng.
Kata Kunci: Seismic Hazard, HVSR, Kerentanan Gempa, PGA, Ketebalan
Lapisan Sedimen
Mikroseismik merupakan getaran harmonik tanah yang terjadi secara terus
menerus dengan frekuensi yang rendah. Karakteristik mikroseismik
mencerminkan karakteristik dari lapisan tanah berdasarkan nilai frekuensi
naturalnya. Berdasarkan sejarah gempabumi daerah Semarang dan sekitarnya
pernah dilanda gempa dengan intensitas VII-VIII skala MMI pada tahun 1856,
1821, 1890 serta pada tahun 2015 dengan magnitudo 5 SR yang bersumber di
Jepara. Hal tersebut yang mendasari dilakukannya penelitian mikroseismik
didaerah Universitas Negeri Semarang sebagai informasi daerah rawan
gempabumi yang dapat digunakan untuk meminimalisir resiko dampak
gempabumi, sehingga dapat mengoptimalkan pembangunan infrastruktur dan
pengembangan tataruang. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan
seismometer 3 komponen pada 20 titik dengan jarak antar titik 250 m. Prosesing
data dilakukan dengan metode HVSR. Data yang diperoleh berupa nilai
perbandingan spektral horizontal terhadap vertikal (H/V), frekuensi dominan dan
amplifikasi. Nilai frekuensi natural dan amplifikasi dapat digunakan untuk
menentukan nilai ketebalan lapisan sedimen, kerentanan gempa dan percepatan
tanah maksimum. Dari hasil penelitian diperoleh ketebalan lapisan sedimen
berkisar antara 20-40 m yang secara umum terdiri dari lapisan alluvial berupa
batupasir dan batulempung. Nilai kerentanan gempa berkisar antara 0,2-7,5,
sementara itu nilai percepatan maksimum rata-rata berada pada rentang 10-24 gal
dengan rata-rata skala intensitas gempa IV skala MMI. Berdasarkan data-data
penelitian, secara umum seismic hazard di daerah Unnes relatif kecil. Namun,
terdapat daerah-daerah dengan kerentanan gempa yang tinggi yang perlu
diperhatikan yaitu berada di FMIPA, dan pemukiman warga di sebelah selatan
kampus Unnes. Pada daerah dengan kerentanan gempa tinggi tidak disarankan
untuk membuat bangunan. Pembangunan gedung pada daerah dengan kerentanan
gempa tinggi direkomendasikan dibangun dengan pondasi yang dalam dengan
bangunan gedung yang tidak terlalu tinggi.
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................
PERSETUJUAN PEMBIMBING ....................................................................
HALAMAN PERNYATAAN .........................................................................
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................
KATA PENGANTAR ......................................................................................
ABSTRAK .......................................................................................................
DAFTAR ISI ....................................................................................................
DAFTAR TABEL ............................................................................................
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................
BAB
1. PENDAHULUAN ........................................................................................
1.1 Latar Belakang .....................................................................................
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................
1.5 Batasan Masalah ...................................................................................
1.6 Sistematika Penulisan ...........................................................................
2. TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................................
2.1 Gelombang Seismik ...........................................................................
2.1.1 Gelombang Badan .......................................................................
2.1.1.1 Gelombang Primer ...............................................................
2.1.1.2 Gelombang Sekunder ...........................................................
2.1.2 Gelombang Permukaan ...............................................................
2.1.2.1 Gelombang Rayleigh ...........................................................
2.1.2.2 Gelombang Love ..................................................................
2.2 Gempa Bumi .........................................................................................
2.2.1 Parameter Sumber Gempa Bumi .................................................
2.2.1.1 Episenter ..............................................................................
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
xii
xiii
xiv
1
1
5
6
6
7
7
9
9
9
9
9
10
10
11
11
12
12
x
2.2.1.2 Hiposenter ............................................................................
2.2.1.3 Magnitudo Gempa ...............................................................
2.3 Metode Mikroseismik ...........................................................................
2.4 Analisis Metode Mikroseismik .............................................................
2.4.1 Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) ............................
2.4.2 Parameter Seismic Hazard ...........................................................
2.4.2.1 Ketebalan Lapisan Sedimen ................................................
2.4.2.2 Kerentanan Gempa ..............................................................
2.4.2.3 Percepatan Tanah Maksimum (PGA) ..................................
2.4.3 Geologi Regional .........................................................................
3. METODE PENELITIAN .............................................................................
3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................................
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................
3.2.1 Lokasi Penelitian .........................................................................
3.2.2 Waktu Penelitian .........................................................................
3.3 Perlengkapan Penelitian ........................................................................
3.4 Akuisisi Data .........................................................................................
3.5 Pengolahan dan Interpretasi Data ..........................................................
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................
4.1 Frekuensi Natural dan Amplifikasi .......................................................
4.1.1 Frekuensi Natural ........................................................................
4.1.2 Amplifikasi ..................................................................................
4.2 Ketebalan Lapisan Sedimen ..................................................................
4.3 Kerentanan Gempa ................................................................................
4.4 Percepatan Tanah Maksimum (PGA) ....................................................
4.4.1 Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa
Yogyakarta ..................................................................................
4.4.2 Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa
Jepara ..........................................................................................
4.4.3 Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa
Tegal ...........................................................................................
12
12
12
13
13
17
17
18
20
23
25
25
26
26
26
26
27
28
31
31
32
34
35
40
42
43
44
45
xi
4.4.4 Percepatan Tanah Maksimum Rata-Rata Kawasan Kampus
Unnes ..........................................................................................
4.5 Interpretasi Seismic Hazard di Daerah Unnes .......................................
5. PENUTUP ....................................................................................................
5.1 Simpulan ................................................................................................
5.2 Saran ......................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
LAMPIRAN-LAMPIRAN ...............................................................................
47
48
51
51
52
53
57
xii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1
2.2
2.3
3.1
Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi natural mikroseismik oleh
Kanai .........................................................................................................
Nilai regangan sifat dinamis tanah ...........................................................
Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak dan percepatan tanah
maksimum .................................................................................................
Kriteria ketepatan data ..............................................................................
16
20
22
29
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3.1
3.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Gelombang Primer dan gelombang Sekunder ..........................................
Gelombang Rayleigh dan gelombang Love ..............................................
Penggambaran metode HVSR ...................................................................
Model cekungan yang berisi material sedimen halus ...............................
Pergeseran dari permukaan tanah .............................................................
Peta geologi daerah penelitian ..................................................................
Diagram alir penelitian .............................................................................
Desain survei daerah penelitian ................................................................
Peta nilai frekuensi natural di kawasan Unnes .........................................
Kontur kedalaman lapisan sedimen berdasarkan kontur nilai frekuensi
natural .......................................................................................................
Peta nilai amplifikasi di kawasan Unnes ..................................................
Kontur lapisan sedimen bawah permukaan dan batas lapisan bedrock ....
Ploting sayatan lokasi penelitain ..............................................................
Sayatan 2D lapisan bawah permukaan .....................................................
Peta nilai kerentanan gempa di kawasan Unnes .......................................
Peta nilai max di kawasan Unnes dengan sumber gempa Yogyakarta .....
Peta nilai max di kawasan Unnes dengan sumber gempa Jepara ..............
Peta nilai max di kawasan Unnes dengan sumber gempa Tegal ...............
Peta nilai max rata-rata di kawasan Unnes ................................................
10
11
13
14
18
24
25
26
32
33
34
35
36
38
41
43
45
46
47
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1
2
3
4
5
Analisis Tingkat Ketepatan Data ..............................................................
Data Pengukuran .......................................................................................
Data Kecepatan Gelombang S ..................................................................
Hasil Pengolahan Data ..............................................................................
Dokumentasi Penelitian ............................................................................
57
62
63
64
65
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kepulauan Indonesia merupakan kepulauan yang mempunyai tingkat
kegempaan yang tinggi. Hal ini dikarenakan Indonesia terletak pada jalur Sirkum
Pasifik yang merupakan pertemuan tiga lempeng tektonik yaitu lempeng Eurasia
di bagian Utara, lempeng Pasifik di bagian Timur dan lempeng Indo - Australia di
bagian Selatan (Ibrahim & Subardjo, 2005). Berdasarkan data dari USGS, ISC
dan BMKG sejak tahun 1779 hingga 2010, hampir seluruh wilayah Indonesia
pernah mengalami gempa terutama daerah di dekat zona subduksi. Di Pulau Jawa
gempa bumi terjadi di daerah selatan dan utara Pulau Jawa dengan pusat gempa
berada dikedalaman kurang dari 100 km hingga 300 km dibawah permukaan laut
(Putra et al., 2012).
Sumber-sumber gempa yang terjadi di Pulau Jawa, khususnya kota
Semarang, lebih banyak berasal dari sesar-sesar aktif di Pulau Jawa. Sesar-sesar
aktif yang dapat memberikan pengaruh cukup besar bagi kota Semarang adalah
Sesar Opak (Yogyakarta), Sesar Lasem, Sesar Pati, dan Sesar Kaligarang (Partono
et al., 2015; Poedjoprajitno et al., 2008). Berdasarkan peta seismotektonik, Sesar
Opak berada di daerah Yogyakarta menerus dari Selatan ke Utara Yogyakarta
tepatnya di daerah Bantul, sedangkan Sesar Lasem dan Sesar Pati berada di daerah
Jepara dan Pati menerus dari timur laut ke barat daya menuju ke Kota Semarang
(Soehami et al., 2006). Jika salah satu dari sesar itu mengalami pergeseran maka
akan mempengaruhi pergeseran sesar-sesar yang lain yang dapat menimbulan
2
sesar-sesar minor. Aktifitas sesar-sesar ini dapat menimbulkan gempa bumi yang
merusak. Katalog gempa bumi di pulau Jawa menunjukan terdapat beberapa
gempa dengan episenter yang berada di sesar-sesar aktif ini. Kota Semarang pada
tahun 1856 pernah diguncang gempa dengan intensitas gempa mencapai VII
VIII MMI, yang artinya gempa dengan kekuatan diatas 5 SR. Pada tahun 1821
dan 1890, Jepara dan Pati juga pernah diguncang gempa yang cukup besar dengan
intensitas gempa mencapai VII MMI (Soetarjo et al., 1985). Gempa yang terakhir
terjadi karena aktivitas Sesar Lasem adalah gempa Jepara yang terjadi pada
tanggal 23 Oktober 2015 dengan magnitudo gempa sebesar 5 SR (BMKG, 2015).
Kota Semarang yang mempunyai luas wilayah 373,7 km2 mempunyai
daerah rawan gempa yang cukup tinggi, diantaranya kecamatan Gunungpati dan
Mijen (PVMBG, 2010). Daerah tersebut termasuk daerah yang rawan gempa,
dikarenakan morfologi daerah tersebut yang berbukit-bukit sehingga jika terjadi
gempa yang cukup besar akan berdampak pada pergerakan tanah yang dapat
menyebabkan longsor. Nakamura (2000) mengatakan bahwa dampak yang terjadi
akibat gempa bumi disebabkan karena intensitas gempa bumi, jarak dari sumber
gempa, skala gempa, ukuran zona patahan, energi yang dilepaskan batuan, jenis
geologi antara sumber gempa dan lokasi terdampak gempa, serta kondisi geologi
lokal. Nguyen et al. (2004) menambahkan bahwa tingkat kerusakan akibat gempa
bumi tidak hanya tergantung kepada besarnya magnitudo dan jaraknya dari pusat
gempa bumi saja, tetapi kondisi geologi lokal juga sangat mempengaruhi
kerusakan yang diakibatkan gempa bumi tersebut yang kemudian dikenal dengan
local site effect. Kondisi geologi lokal menyebabkan nilai percepatan perambatan
gelombang seismik yang disebabkan oleh gempa berbeda-beda. Semakin tinggi
3
nilai percepatannya maka semakin tinggi resiko gempanya karena dipengaruhi
oleh pergerakan tanah.
Berdasarkan peta zona kerentanan gerakan tanah PVMBG, daerah
Gunungpati, khususnya kelurahan sekaran termasuk kedalam daerah yang rawan
gerakan tanah (PVMBG, 2010). Kemiringan didaerah Sekaran agak terjal hingga
terjal sehingga sering terjadi longsor dan mengakibatkan daerah Sekaran juga
menjadi rentan lapisan tanahnya jika terkena gempa yang cukup besar.
Penggambaran fenomena yang diakibatkan gempa bumi yang memiliki potensi
untuk menyebabkan kerusakan disebut Seismic Hazard atau bahaya seismik
(Wang, 2006). Parameter-parameter yang diperlukan untuk menganalisis tingkat
Seismic Hazard pada suatu daerah dengan menggunakan metode geofisika yaitu
nilai kerentanan gempa dan percepatan tanah maksimum.
Nilai kerentanan gempa dan percepatan tanah maksimum dapat diketahui
dengan metode mikroseismik (Nakamura, 1989). Menurut Nakamura (2008)
kerentanan gempa merupakan nilai yang menggambarkan tingkat kerentanan
lapisan tanah permukaan terhadap deformasi saat terjadi gempa. Deformasi
lapisan tanah dipengaruhi oleh ketebalan lapisan sedimen, dimana ketebalan
lapisan sedimen menggambarkan ketebalan lapisan lapuk pada lapisan permukaan
tanah di atas batuan dasar. Ketebalan lapisan sedimen juga merepresentasikan
kedalaman dari batuan dasar. Menurut Mala et al. (2015) semakin dalam batuan
dasar maka lapisan tanah di atas batuan dasar akan semakin mudah terdeformasi
akibat gempa. Menurut Kanai & Tanaka (1961) percepatan tanah maksimum
merupakan nilai percepatana getaran tanah terbesar yang pernah terjadi disuatu
tempat yang diakibatkan oleh gelombang gempa bumi.
4
Mikroseismik merupakan metode geofisika yang sering digunakan untuk
survey pendahuluan eksplorasi minyak bumi, panas bumi, monitoring/pemantauan
aktivitas gunung api dan dapat juga digunakan untuk mendeteksi ketidakstabilan
lapisan batuan dengan memanfaatkan getaran kecil dari gelombang seismic yang
merambat melalui lapisan batuan (Blake et al., 1974). Mikroseismik termasuk
metode yang masih baru dan belum banyak digunakan untuk penelitian bidang
geofisika. Metode mikroseismik termasuk metode pasif sehingga berbeda dengan
metode seismik yang termasuk metode aktif yang membutuhkan sumber getaran
dalam pengambilan data. Mikroseismik merupakan metode yang relatif murah dan
ramah lingkungan, karena mikroseismik memanfaatkan vibrasi lemah di dalam
bumi yang berlangsung terus menerus akibat adanya sumber getar seperti gempa
mikro, aktivitas manusia, industri dan lalu lintas (Adib et al., 2015; Claprood et
al., 2011). Prinsip kerja dari metode mikroseismik sama dengan metode seismik
dimana sinyal dalam domain waktu yang diketahui untuk menghasilkan
gelombang seismik yang menempuh lapisan bawah permukaan direfleksikan atau
direfraksikan kembali ke permukaan dimana sinyal dapat dideteksi (Reynolds,
1997).
Menurut Warnana et al. (2011) metode mikroseismik sangat cocok untuk
menentukan nilai frekuensi natural yang dimiliki oleh lapisan tanah dan
kerentanan gempa di suatu wilayah. Hasilnya adalah semakin rendah nilai
frekuensi natural maka semakin tinggi tingkat kerentanan gempa di suatu wilayah.
Febriani et al. (2013) juga melakukan penelitan tentang analisis nilai percepatan
tanah maksimum dan kerentanan seismik di kota Bengkulu dengan menggunakan
metode mikroseismik. Dari hasil penelitian tersebut diperoleh peta nilai frekuensi
5
natural, peta PGA dan peta nilai kerentanan gempa di kota Bengkulu. Metode
Mikroseismik juga dapat digunakan untuk meneliti kondisi geologi bawah
permukaan (Ehsani et al., 2015). Hasil penelitian tersebut menjelaskan kedalaman
dari batuan dasar dan menggambarkan ketebalan lapisan sedimen atau lapisan
lapuk yang berada di atas batuan dasar. Semakin dalam batuan dasar maka nilai
kerentanan gempa semakin tinggi.
Di daerah kampus Unnes belum pernah dilakukan penelitian tentang
kerentanan gempa untuk menganalisis seismic hazard atau bahaya seismik.
Analisis seismic hazard sangat penting untuk memberikan gambaran umum
mengenai zona rawan gempa dan deformasi tanah akibat getaran yang terjadi
didalam bumi. Berdasarkan uraian tersebut, studi dan analisis seismic hazard
perlu dilakukan untuk menganalisis resiko gempa bumi berdasarkan nilai Peak
Ground Acceleration (PGA) atau percepatan tanah maksimum dan kerentanan
gempa dengan metode Mikroseismik sehingga dapat dijadikan informasi untuk
mitigasi bencana gempa bumi di daerah Kampus Unnes Kelurahan Sekaran
Kecamatan Gunungpati Kota Semarang.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah dalam
penelitian ini sebagai berikut.
1. Berapakah ketebalan lapisan sedimen di daerah Kampus Unnes Kelurahan
Sekaran Kecamatan Gunungpati Kota Semarang?
2. Berapakah nilai kerentanan gempa di daerah Kampus Unnes Kelurahan
Sekaran Kecamatan Gunungpati Kota Semarang?
6
3. Berapakah nilai percepatan tanah maksimum (PGA) di daerah Kampus Unnes
Kelurahan Sekaran Kecamatan Gunungpati Kota Semarang?
4. Bagaimana zona Seismic Hazard di daerah Kampus Unnes Kelurahan Sekaran
Kecamatan Gunungpati Kota Semarang?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Mengetahui nilai ketebalan lapisan sedimen di daerah Kampus Unnes
Kelurahan Sekaran Kecamatan Gunungpati Kota Semarang.
2. Mengetahui nilai kerentanan gempa di Kelurahan Sekaran daerah Kampus
Unnes Kecamatan Gunungpati Kota Semarang.
3. Mengetahui nilai percepatan tanah maksimum (PGA) di daerah Kampus Unnes
Kelurahan Sekaran Kecamatan Gunungpati Kota Semarang.
4. Mengetahui zona Seismic Hazard di daerah Kampus Unnes Kelurahan Sekaran
Kecamatan Gunungpati Kota Semarang.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Sebagai informasi zona Seismic Hazard di daerah kampus Unnes Sekaran,
Gunungpati Kota Semarang.
2. Data hasil penelitian dapat dijadikan acuan atau referensi dalam pengembangan
kawasan dan dalam pembuatan peta rawan gempa dan gerakan tanah.
7
1.5 Batasan Masalah
Batasan penelitian ini antara lain:
1. Lokasi penelitian berada di kampus Unnes Sekaran, Gunungpati Kota
Semarang dengan luas daerah penelitian 1200 m x 700 m.
2. Metode yang digunakan dalam pengolahan data adalah metode Horizontal to
Vertical Spektral Ratio (HVSR).
3. Data gempa yang digunakan dalam penentuan nilai percepatan tanah
maksimum adalah data gempa Yogyakarta tahun 2006 dengan magnitudo
gempa 5,9 SR, gempa Tegal tahun 2015 dengan magnitudo gempa 5,1 SR dan
gempa Jepara tahun 2015 dengan magnitudo gempa 5 SR.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penyusunan skripsi ini terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian
awal, bagian isi dan bagian akhir. Adapun bagian-bagiannya sebagai berikut.
1. Bagian Awal
Bagian awal berisi tentang halaman judul, pernyataan, pengesahan,
persembahan, motto, prakata, abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar,
dan daftar lampiran.
2. Bagian Isi
Bab isi terdiri dari 5 bab, yaitu:
a. Bab 1 Pendahuluan
Terdiri atas penjelasan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, dan sistematika penulisan.
8
b. Bab 2 Tinjauan Pustaka
Berisi tentang teori-teori dasar mengenai gelombang seismik, metode
mikroseismik, metode HVSR, ketebalan lapisan sedimen, kerentanan
gempa, percepatan tanah maksimum, dan geologi regional.
c. Bab 3 Metode Penelitian
Berisi tentang diagram alir penelitian, waktu dan lokasi penelitian,
perlengkapan penelitian, penjelasan akuisisi data lapangan, dan penjelasan
pengolahan data serta interpretasi data.
d. Bab 4 Hasil dan Pembahasan
Berisi hasil analisis dan pembahasannya yang disajikan dalam rangka
menjawab permasalahan dalam penelitian.
e. Bab 5 Penutup
Berisi kesimpulan dan saran.
3. Bagian Akhir
Bagian akhir berisi daftar pustaka dan lampiran.
9
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gelombang Seismik
Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang merambat dalam bumi.
Perambatan gelombang ini bergantung pada sifat elastisitas batuan. Gelombang
seismik ada yang merambat melalui interior bumi yang disebut body wave atau
gelombang badan dan ada juga yang merambat melalui permukaan bumi yang
disebut surface wave atau gelombang permukaan (Telford et al., 1976).
2.1.1 Gelombang Badan
Berdasarkan arah getarannya gelombang badan atau body wave dibedakan
menjadi dua, yaitu gelombang primer (gelombang P) dan gelombang sekunder
(gelombang S).
2.1.1.1 Gelombang Primer
Gelombang Primer atau gelombang P merupakan gelombang yang waktu
penjalarannya paling cepat. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.1, arah gerakan
partikel gelombang P searah dengan arah rambat gelombangnya (longitudinal). Hal
ini berarti bahwa partikel-partikel yang berada di dalam tanah memiliki vibrasi-
vibrasi sepanjang atau sejajar dengan arah perambatan energi dari gelombang yang
merambat tersebut.
2.1.1.2 Gelombang Sekunder
Gelombang Sekunder atau gelombang S merupakan gelombang yang waktu
penjalarannya lebih lambat daripada gelombang P. Arah gerakan partikel dari
gelombang S tegak lurus dengan arah rambat gelombangnya (transversal) seperti
10
terlihat pada Gambar 2.1. Gelombang S terdiri dari dua komponen yaitu gelombang
SV dan gelombang SH. Gelombang SV adalah gelombang S yang arah gerakan
partikelnya terpolarisasi pada bidang vertikal, sedangkan gelombang SH adalah
gelombang S yang gerakan partikelnya horisontal.
Gambar 2.1 Gelombang Primer (P) dan gelombang Sekunder (S)
(https://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/slinky/slinky4.htm)
2.1.2 Gelombang Permukaan
Berdasarkan arah getarannya gelombang permukaan atau surface wave
dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang Love.
2.1.2.1 Gelombang Rayleigh
Gelombang Rayleigh diperkenalkan oleh Lord Rayleigh pada tahun 1885.
Gelombang Rayleigh merambat pada permukaan bebas medium berlapis maupun
homogen. Gerakan dari gelombang Rayleigh adalah eliptik retograd seperti pada
Gambar 2.2. Terbentuknya gelombang Rayleigh adalah karena adanya interaksi
antara bidang gelombang SV dan P pada permukaan bebas yang kemudian
merambat secara paralel terhadap permukaan. Gerakan partikel gelombang
https://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/slinky/slinky4.htm
11
Rayleigh adalah vertikal, sehingga gelombang Rayleigh hanya ditemukan pada
komponen vertikal seismogram.
2.1.2.2 Gelombang Love
Gelombang Love diperkenalkan oleh Augustus Edward Hough Love pada
tahun 1911. Gelombang Love merambat pada permukaan bebas medium berlapis
dengan gerakan partikel seperti gelombang SH. Gelombang Love adalah
gelombang permukaan yang menyebabkan tanah mengalami pergeseran kearah
horisontal seperti terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Gelombang Rayleigh (R) dan gelombang Love (L)
(http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/images/Rayleigh_medium.jpg)
2.2 Gempa Bumi
Gempa bumi adalah pergerakan tiba-tiba permukaan bumi. Gempa bumi
bumi dapat diakibatkan oleh pergerakan lempeng tektonik atau aktivitas vulkanik
gunung berapi.
http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/images/Rayleigh_medium.jpg
12
2.2.1 Parameter Sumber Gempa Bumi
2.2.1.1 Episenter
Episenter adalah titik sumber gempa yang diproyeksikan ke atas permukaan
bumi.
2.2.1.2 Hiposenter
Hiposenter adalah kedalaman dari sumber gempa. Gempa bumi dengan
kedalaman dangkal terjadi pada kedalaman kurang dari 60 km dibawah
permukaan laut. Gempa bumi menengah terjadi pada kedalaman 60 sampai
dengan 100 km dibawah permukaan laut. Gempa bumi dalam terjadi pada
kedalaman lebih dari 100 km dibawah permukaan laut.
2.2.1.3 Magnitudo Gempa
Magnitudo gempa adalah besaran yang berhubungan dengan kekuatan
gempa dan sumbernya.
2.3 Metode Mikroseismik
Mikroseismik merupakan metode geofisika yang dapat menggambarkan
tingkat kerentanan lapisan tanah permukaan terhadap deformasi saat terjadi gempa
bumi (Nakamura, 2008). Kerentanan lapisan tanah bermanfaat untuk memprediksi
zona lemah saat terjadi gempa bumi (Saita et al., 2004; Gurler et al., 2000), dan
rekahan tanah akibat gempa bumi (Daryono, 2011). Kerawanan gempa dan
potensi longsor dapat diketahui berdasarkan frekuensi natural dan amplifikasi
batuan sehingga dapat ditentukan nilai kerawanan gempa, percepatan tanah
maksimum dan ketebalan lapisan lapuk. Nilai frekuensi natural dan amplifikasi
13
batuan dapat ditentukan dengan metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio
(HVSR).
2.4 Analisis Metode Mikroseismik
2.3.1 Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR)
Metode analisis HVSR pertama kali dikembangkan oleh Nakamura pada
tahun 1989. Metode HVSR digunakan untuk menghitung rasio spektrum dari
sinyal mikrotremor komponen horizontal terhadap komponen vertikalnya seperti
yang ditunjukan pada Gambar 2.3. Hasil analisis HVSR menunjukan suatu puncak
spektrum pada frekuensi predominan (Nakamura, 1989). Frekuensi natural dan
amplifikasi menggambarkan karakteristik dinamis tanah yang dihasilkan dari
analisis HVSR (Nakamura, 2000). Herak (2008) juga menjelaskan bahwa nilai
frekuensi natural dan amplifikasi pada permukaan suatu daerah berkaitan dengan
parameter fisik bawah permukaan daerah tersebut.
Teknik HVSR menyatakan adanya hubungan antara perbandingan spektrum
H/V sebagai fungsi frekuensi yang berhubungan erat dengan fungsi site transfer
Gambar 2.3 Penggambaran metode HVSR (Nakamura, 2008)
14
dari gelombang S (Nakamura, 1989). Site effect pada lapisan sedimen
dipermukaan biasanya digambarkan dengan cara membandingkan spektrum antara
komponen horisontal rekaman seismogram pada lapisan tanah sedimen atau
aluvial dengan komponen horisontal rekaman seismogram pada batuan keras.
Nakamura (2000) membagi gelombang mikroseismik menjadi dua yaitu
gelombang Rayleigh dan gelombang badan, dimana gelombang Rayleigh
termasuk kedalam gelombang permukaan yang merambat pada permukaan tanah
dan gelombang badan merambat melalui batuan dasar seperti pada Gambar 2.4.
Berdasarkan hal tersebut maka persamaan H/V dapat ditulis sebagai berikut.
Hf = Ah SHB + SHS (2.1)
Vf = Av SVB + SVS (2.2)
sehingga
H/V
(2.3)
dimana Hf dan Vf adalah komponen horisontal dan vertikal gelombang
mikroseismik, Ah dan Av faktor amplifikasi gelombang badan, SHB dan SVB adalah
spektrum gerak horisontal dan vertikal di batuan dasar, sedangkan SHS dan SVS
adalah spektrum gerak horisontal dan vertikal di permukaan tanah atau lapisan
sedimen.
Gambar 2.4 Model cekungan yang berisi material sedimen halus (Slob, 2007)
15
Menurut Nakamura (2000) site effect (Tsite) ditentukan berdasarkan
perbandingan faktor amplifikasi gerakan horisontal (Th) dan vertikal (Tv) dari
permukaan tanah yang terkena batuan dasar.
(2.4)
(2.5)
sehingga,
(2.6)
Dari persamaan (2.1) dan (2.2) site effect atau efek lokal sangat dipengaruhi oleh
perambatan gelombang mikroseismik yang dipengaruhi oleh kondisi geologi
setempat. Nakamura (2000) juga mengasumsikan bahwa data mikroseismik
tersusun atas beberapa jenis gelombang, tetapi utamanya adalah gelombang
Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen diatas batuan dasar. Efek
gelombang Rayleigh pada mikroseismik terdapat pada spektrum komponen
vertikal di lapisan sedimen permukaan, tetapi tidak terdapat pada spektrum
komponen vertikal di batuan dasar. Komponen vertikal mikroseismik tidak
teramplifikasi oleh lapisan sedimen (Av = 1) di permukaan tanah. Jika komponen
vertikal lebih besar daripada spektrum gerak vertikal di batuan dasar (Vf >> SVB)
maka berdasarkan persamaan (2.2) terdapat pengaruh gelombang Rayleigh di
lapisan sedimen. Daryono & Prayitno (2009) juga menambahkan efek gelombang
Rayleigh pada rekaman mikroseismik adalah ekuivalen untuk komponen yang
terekam. Untuk rentang frekuensi (0,2 20 Hz) rasio spektrum antara komponen
horisontal dan vertikal di batuan dasar mendekati nilai satu
. Pada
kondisi tersebut rasio spektrum antara komponen horisontal dan vertikal dari
16
gelombang mikrotremor yang terekam di permukaan memungkinkan efek
gelombang Rayleigh pada batuan dasar untuk dieliminasi, sehingga menyisakan
efek yang disebabkan oleh kondisi geologi lokal. Oleh karena itu, persamaan (2.6)
menjadi
(2.7)
Persamaan (2.7) sama dengan konsep dari persamaan (2.3), dimana
komponen horisontal dan komponen vertikal dipengaruhi oleh amplifikasinya.
Hasil dari kurva HVSR adalah frekuensi natural dan amplifikasi, dimana
frekuensi natural adalah frekuensi dominan yang terdapat pada daerah tersebut
dan amplifikasi adalah besarnya penguatan gelombang pada saat melalui medium
tertentu. Nilai frekuensi natural dapat merepresentasikan jenis tanah berdasarkan
tabel klasifikasi tanah yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tabel klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi natural
mikroseismik oleh Kanai yang dikutip dari Arifin et al. (2012)
Jenis
Tanah
Frekunsi
Natural (Hz)
Klasifikasi Kanai Deskripsi
Jenis IV 6,667 20 Batuan tersier atau lebih tua.
Terdiri dari batuan Hard
sandy, gravel, dll.
Ketebalan sedimen
permukaannya sangat
tipis, didominasi oleh
batuan keras
Jenis III 10 - 4 Batuan alluvial, dengan
ketebalan 5 m. Terdiri dari
batuan Hard sandy, gravel,
dll.
Ketebalan sedimen
permukaannya masuk
dalam kategori
menengah 5 10 m
Jenis II 2,5 - 4 Batuan alluvial, dengan
ketebalan > 5m. Terdiri dari
sandy-gravel, sandy hard
clay, loam, dll.
Ketebalan sedimen
permukaan masuk
dalam kategori tebal
10 20 m
Jenis I < 2,5 Batuan alluvial, yang
terbentuk dari sedimentasi
delta, top soil, lumpur, dll.
Dengan kedalaman 30 m
atau lebih.
Ketebalan sedimen
permukaan sangat
tebal.
17
2.3.2 Parameter Seismic Hazard
2.3.2.1 Ketebalan Lapisan Sedimen (h)
Ketebalan lapisan sedimen menggambarkan ketebalan lapisan yang lunak
atau lapuk pada lapisan permukaan tanah diatas batuan dasar. Ketebalan lapisan
sedimen mempengaruhi kecepatan dari penjalaran gelombang badan. Menurut
Nakamura (2008) ketebalan lapisan sedimen (h) berhubungan dengan frekuensi
natural (fo) dan kecepatan gelombang S pada permukaan (Vs), sehingga dapat
dirumuskan persamaan sebagai berikut.
(2.8)
Nilai kecepatan gelombang S (Vs) di permukaan ditentukan berdasarkan data
dari United Stade Geological Survey (USGS) dengan memasukan koordinat
pengambilan data (Putra et al., 2014). Menurut Nurrahmi (2015) gelombang S di
permukaan tanah merupakan gelombang geser yang terjadi hingga kedalaman 30
m (Vs30) yang dapat mendeformasikan lapisan batuan. Nilai kecepatan gelombang
geser hingga kedalaman 30 m dapat digunakan sebagai penentuan parameter
geoteknik dalam pembangunan infrastruktur (Roser & Gosar, 2010).
Menurut Zaharia et al. (2008) semakin kecil nilai frekuensi natural maka
semakin tebal lapisan lapuk sehingga kedalaman dari batuan dasar juga semakin
dalam. Lapisan sedimen yang tebal menyebabkan banyaknya gelombang yang
terjebak yang menimbulkan frekuensi dominan yang kecil yang kemudian disebut
dengan frekuensi natural (Mala et al., 2015). Jika frekuensi dari sebuah bangunan
sama dengan frekuensi natural dari lapisan tanah maka akan terjadi resonansi
gelombang yang dapat menyebabkan penguatan gelombang seismik sehingga
dapat menyebabkan kerusakan yang besar pada bangunan.
18
2.3.2.2 Kerentanan Gempa (Kg)
Kerentanan gempa merupakan nilai yang menggambaran tingkat kerentanan
lapisan tanah permukaan terhadap deformasi saat terjadi gempa (Nakamura,
2008). Kerentanan gempa bertujuan untuk mengukur tingkat kerentanan tanah
atau struktur dalam menerima gempa (Nakamura, 2001). Kerentanan gempa
bermanfaat untuk memprediksi zona lemah saat terjadi gempa bumi (Saita et al.,
2004; Gurler et al., 2000). Menurut Nakamura (2008) nilai kerentanan gempa
diperoleh dengan mengkuadratkan amplifikasi dibagi dengan frekuensi
naturalnya, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:
(2.9)
Persamaan kerentanan gempa pada dasarnya diperoleh berdasarkan nilai
pergeseran atau deformasi permukaan tanah dan percepatan gelombang seismik di
batuan dasar (Gambar 2.5).
Gambar 2.5 Pergeseran dari permuakaan tanah (Nakamura, 2008)
19
Menurut Nakamura (2008) parameter yang mempengaruhi nilai kerentanan
gempa (Kg) pada Gambar 2.5 adalah nilai regang-geser permukaan tanah () yang
disebabkan oleh deformasi lapisan permukaan () dan percepatan gelombang
seismik pada batuan dasar () yang mengalami penguatan jika merambat pada
medium yang densitasnya lebih rendah dalam hal ini adalah lapisan tanah
permukaan. Nilai regang-geser permukaan tanah dapat dituliskan dalam
persamaan sebagai berikut.
(2.10)
dimana A adalah amplifikasi, adalah deformasi lapisan tanah permukaan akibat
gempa (
), dan h adalah ketebalan lapisan lapuk. Hubungan antara nilai
kerentanan gempa (Kg) dan regang-geser ( ) dituliskan dalam persamaan:
(2.11)
Dimana Cb merupakan kecepatan gelombang seismik dibatuan dasar. Jika
persamaan (2.9) disubtitusikan kedalam persamaan (2.11), maka persamaan (2.11)
menjadi:
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)
(2.16)
Berdasarkan persamaan tersebut didapat hubungan antara nilai kerentanan
gempa dan nilai regang-geser permukaan tanah, semakin beser nilai kerentanan
20
gempa (Kg) maka semakin tinggi juga nilai regang-geser permukaan tanah ().
Menurut Nakamura (1997) nilai regang-geser pada permuakaan tanah perlu
diperhatikan. Pada umumnya, permukaan tanah yang mengalami regang-geser
diatas mulai mengalami deformasi non-linear. Sementara itu, jika nilai
regang-geser maka lapisan tanah akan mengalami deformasi runtuhan.
Tabel 2.2 menjelaskan fenomena yang terjadi pada tanah berdasarkan nilai
regang-geser tanah.
Tabel 2.2 Nilai regangan sifat dinamis tanah (Nakamura, 1997)
Besar nilai regang
Fenomena Gelombang,
Getaran
Retakan pada lapisan
tanah dan pemukiman
Longsor, Pemadatan tanah, Likuifaksi
Sifat Dinamis Elastisitas Plastisitas Elastis Jatuh
Efek Perulangan, Efek Kecepatan dari
Pembebanan
2.3.2.3 Percepatan Tanah Maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA)
Percepatan tanah maksimum (PGA) adalah nilai percepatan getaran tanah
terbesar yang pernah terjadi di suatu tempat yang diakibatkan oleh gelombang
gempa bumi. Percepatan tanah maksimum di suatu tempat disebabkan oleh
getaran seismik bergantung pada perambatan gelombang seismik dan karakteristik
lapisan tanah di tempat tersebut (Kanai & Tanaka, 1961). Sifat-sifat lapisan tanah
ditentukan oleh periode natural tanah dari lapisan tanah tersebut bila ada getaran
seismik. Periode getaran seismik (T) dan periode natural tanah (To) akan
mempengaruhi besarnya percepatan batuan pada lapisan batuan dasar dan pada
lapisan permukaan. Sedangkan perbedaan kecepatan perambatan gelombang
seismik pada batuan dasar dengan kecepatan perambatan gelombang seismik pada
permukaan tanah akan menentukan faktor perbesaran G(T) (Edwina et al., 2008).
21
Menurut Ozaki (1977) jika nilai periode getaran seismik (T) dan periode natural
tanah (To) sama maka akan terjadi resonansi, sehingga percepatan tanah akan
mengalami penguatan yang disebut dengan percepatan tanah maksimum.
Berdasarkan hal tersebut, Kanai (1966) memformulasikan persamaan empiris
percepatan tanah maksimum dalam Doughlas (2011) yang dirumuskan sebagai
berikut.
(2.17)
dengan
(
) (
) (2.18)
( (
) )
(
)
(2.19)
Bila terjadi resonansi (T = To) maka harga G(T) akan mencapai maksimum.
Gelombang yang melalui lapisan sedimen akan menimbulkan resonansi yang
disebabkan karena gelombang gempa mempunyai spektrum yang lebar sehingga
hanya gelombang gempa yang sama dengan periode natural tanah dari lapisan
sedimen yang akan diperkuat (Edwina et al., 2008). Pada kondisi resonansi, maka
persamaan (2.17) menjadi
(
) (
) (2.20)
dengan M adalah magnitudo gempa (Skala Richter) dan R adalah jarak hiposenter
gempa (km).
Menurut Gutenberg & Richter (1942) terdapat hubungan antara nilai
percepatan tanah maksimum dengan skala intensitas gempa ( dalam MMI
yang kemudian dirumuskan dengan persamaan empiris sebagai berikut.
(2.21)
22
Intensitas gempa menyatakan kekuatan gempa yang dirasakan di suatu tempat (di
permukaan) dan ditentukan dari efek langsung goncangan gempa, misalnya
terhadap topografi, bangunan, dan sebagainya. Besarnya nilai percepatan tanah
maksimum dan intensitas sangat bergantung pada besarnya magnitudo gempa,
jarak dari sumber gempa dan faktor dari geologi daerah terkena gempa, sehingga
nilainya relatif berbeda-beda di setiap daerah. Berdasarkan skala Modified
Mercalli atau skala MMI tingkat intensitas gempa dan dampaknya
diklasifikasikan menjadi beberapa tingkat seperti ditunjukkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak dan percepatan
tanah maksimum (USGS, 2016)
Intensitas Efek PGA (gal)
I Tidak terasa Kurang dari 1
II Dirasakan oleh orang yang beristirahat terutama di tingkat-
tingkat atas bangunan atau tempat tinggi
1-2
III Terasa di dalam rumah, seakan akan ada truk lewat tetapi
banyak yang tidak menyangka ada gempa bumi
2-5
IV Terasa di dalam rumah seperti ada truk lewat atau terasa
seperti ada barang berat yang menabrak dinidng rumah.
Barang-barang yang tergantung bergoyang-goyang, jendela
dan pintu bergetar, barang pecah belah pecah, gelas-gelas
gemerincing, dinding dan rangka rumah berbunyi
5-10
V Dapat dirasakan diluar rumah. Orang tidur terbangun,
cairan tampak bergerak-gerak dan tumpah sedikit. Barang
perhiasan rumah yang kecil dan tidak stabil bergerak atau
jatuh. Pintu-pintu terbuka tertutup, pigura-pigura dinding
bergerak, lonceng bandul berhenti atau mati atau tidak
cocok jalannya.
10-25
VI Terasa oleh semua orang. Banyak orang lari ke luar karena
terkejut. Orang yang sedang berjalan kaki terganggu.
Jendela berderit, gerabah, barang pecah-belah pecah,
barang-barang kecil dan buku jatuh dari raknya, gambar-
gambar jatuh dari dinding. Mebel-mebel bergerak atau
berputar. Plester dinding yang lemah pecah-pecah.
Lonceng-lonceng gereja berbunyi, pohon-pohon terlihat
bergoyang.
25-50
VII Dapat dirasakan oleh sopir yang sedang mengemudi mobil.
Orang yang sedang berjalan kaki sulit untuk berjalan
50-100
23
dengan baik, cerobong asap yang lemah pecah. Langit-
langit dan bagian-bagian konstruksi pada tempat yang
tinggi rusak. Tembok yang tidak kuat pecah, plester tembok
dan batu-batu tembok yang tidak terikat kuat jatuh. Terjadi
sedikit pergeseran dan lekukan-lekukan pada timbunan
pasir dan batu kerikil. Air menjadi keruh lonceng-lonceng
besar berbunyi, selokan irigasi rusak.
VIII Mengemudi mobil terganggu. Terjadi kerusakan pada
bangunan-bangunan yang kuat karena terdapat bagian-
bagian yang runtuh. Kerusakan terjadi pada tembok-
tembok yang dibuat tahan terhadap getaran-getaran
horisontal dan beberapa bagian tembok runtuh. Cerobong
asap, monumen-monumen, menara-menara, dan tangki air
yang berada di atas berputar atau jatuh. Rangka rumah
berpindah dari fondasinya. Dinding-dinding yang tidak
terikat baik jatuh atau terlempar. Ranting-ranting pohon
patah dari dahannya. Tanah yang basah dan lereng yang
curam terbelah
100-250
IX Publik menjadi panik. Bangunan yang tidak kuat hancur.
Bangunan yang kuat mengalami kerusakan berat. Fondasi
dan rangka bangunan rusak. Pipa dalam tanah putus. Tanah
merekah. Di daerah aluvium pasir dan lumpur keluar dari
dalam tanah.
250-500
X Pada umumnya semua tembok, rangka rumah dan fondasi
rusak. Beberapa bangunan dari kayu yang kuat dan
jembatan-jembatan rusak. Kerusakan berat terjadi pada
bendungan-bendungan, tanggul-tanggul dan tambak-
tambak. Terjadi tanah longsor yang besar. Air dalam
kolam, sungai dan danau tumpah/muncrat. Terjadi
perpindahan tempat secara horisontal di daerah pantai dan
di daerah-daerah yang permukaan tanahnya rata. Jalur-jalur
kereta api menjadi sedikit bengkok.
500-1000
2.3.3 Geologi Regional
Universitas Negeri Semarang merupakan salah satu perguruan tinggi negeri
di Kota Semarang, tepatnya di kelurahan Sekaran, Gunungpati dengan batas
wilayahnya berada pada 70322 7
0326 LS dan 110
02338 110
02425 BT.
Morfologi kampus Unnes termasuk kawasan perbukitan dengan kemiringan yang
bervariasi. Berdasarkan peta geologi Kota Semarang lembar Magelang-Semarang
24
(Gambar 2.6) wilayah penelitian disekitar kampus Unnes terletak di atas formasi
Kaligetas yang tersusun oleh breksi vulkanik hasil dari endapan gunung Ungaran
dan batulempung yang berselingan dengan batupasir. Formasi Kaligetas
berbatasan langsung dengan formasi Kerek yang tersusun dari lapisan Marine
yang terdiri dari batulempung dan batupasir. Ditemukan juga molusca dan koral-
koral koloni yang menandakan bahwa formasi Kerek berumur tua dan tersusun
dari endapan dibawah permukaan laut.
Gambar 2.6 Peta geologi daerah penelitian (Sumber : Peta geologi kota
Semarang lembar Magelang-Semarang)
51
BAB 5
PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan dapat
diambil beberapa kesimpulan, yaitu
(1) Ketebalan lapisan sedimen di daerah kampus Unnes Sekaran, Gunungpati,
Kota Semarang adalah 20-40 m yang terbentuk dari endapan alluvial berupa
batupasir dan batulempung.
(2) Nilai kerentanan gempa di daerah kampus Unnes Sekaran, Gunungpati, Kota
Semarang adalah 0-7,5. Daerah dengan kerentanan gempa yang cukup tinggi
berada di FMIPA, dan pemukiman warga di sebelah selatan kampus Unnes.
(3) Nilai percepatan tanah maksimum (PGA) rata-rata di daerah kampus Unnes
Sekaran, Gunungpati, Kota Semarang adalah 10-24 gal. Percepatan tanah
maksimum di daerah Unnes tergolong tidak terlalu tinggi.
(4) Seismic Hazard di daerah kampus Unnes Sekaran, Gunungpati, Kota
Semarang secara umum tergolong pada daerah dengan Seismic Hazard yang
tidak terlalu tinggi. Namun, pada daerah dengan kerentanan gempa tinggi
tidak disarankan untuk membuat bangunan. Pembangunan gedung pada
daerah dengan kerentanan gempa tinggi direkomendasikan dibangun dengan
pondasi yang dalam dengan bangunan gedung yang tidak terlalu tinggi.
52
5.2 Saran
Mengacu pada hasil akhir penelitian, penulis mengajukan beberapa saran
untuk penelitian berikutnya, diantaranya
(1) Pembahasan data mikroseismik dapat dibahas sampai dengan identifikasi
struktur bawah permukaan berdasarkan kecepatan gelombang seismik yang
merambat pada batuan.
(2) Pengukuran mikroseismik dilakukan pada tanah yang tidak terlalu padat dan
tidak terdapat noise dari kendaraan atau aktivitas manusia.
(3) Perlu dilakukannya penelitian lanjutan untuk menentukan bidang miring dan
bidang gelincir yang dapat dikorelasi dengan data mikroseismik.
53
DAFTAR PUSTAKA
Adib, A., P. Afzal, & K. Heydarzadeh. 2014. Site Effect Classification Based on
Microtremor Data Analysis Using a Concentration-Area Fractal Model.
Nonlinear Processes in Geophysics, 22, 53-63. Corpenicus Publications on
behalf of the European Geosciences Union and the American Geophysical
Union.
Arifin, S.S., B.S. Mulyanto, Marjiyono, & R. Setianegara. 2012. Penentuan Zona
Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi berdasarkan Analisis Nilai
Amplifikasi HVSR Mikrotremor dan Analisis Periode Dominan Daerah
Liwa dan Sekitarnya. Jurnal Geofisika Eksplorasi Vol. 2, No. 1.
Blake, W., F. Leighton, & W.I. Duvall. 1974. Microseismic Techniques for
Monitoring The Behavior of Rock Structures. United States Departement of
The Interior: Washington D.C.
BMKG. 2015. Data Gempa. http://inatews.bmkg.go.id/new/query_gmpqc.php.
Diakses : 12 Februari 2016.
Claprood, M., M. W. Asten, & J. Kristek. 2011. Using the SPAC Microtremor
Method to Identify 2D Effects and Evaluate 1D Shear-Wave Velocity Profile
in Valleys. Bulletin of the Seismological Society of American, Vol. 101, No.
2, pp. 826-847.
Daryono & B.S. Prayitno. 2009. Data Mikrotremor dan Pemanfaatannya untuk
Pengkajian Bahaya Gempabumi. Badan Meteorologi Klimatologi dan
Geofisika: Yogyakarta.
Daryono. 2011. Indeks Kerentanan Seismik Berdasarkan Mikrotremor pada
Setiap Satuan Bentuklahan di Zona Graben Bantul, Daerah Istimewa
Yogyakarta. Disertasi. Program Pascasarjana Fakultas Geografi. Universitas
Gadjah Mada. Yogyakarta.
Douglas, J. 2011. Ground-Motion Prediction Equations 1964-2010. BRGM/RP-
59356-FR.
Edwina, D., & S. Novita. 2008. Pemetaan Percepatan Tanah Maksimum dan
Intensitas Seismik Kota Padang Panjang menggunakan Metode Kanai.
Jurnal Teknik Sipil Universitas Andalas, Vol. 2, No. 29, ISSN: 0854-8471
Ehsani, N., M.R. Ghaemghamian, M. Faslavi, & E. Haghshenas. 2015. Estimation
of Subsurface Structure Using Microtremor in Karaj City Iran. 10th Asian
Regional Conference of IAEG.
Febriani, Y., I. Daruwati, & R.G. Hatika. 2013. Analisis Nilai Peak Ground
Acceleration dan Indeks Kerentanan Seismik berdasarkan Data
Mikroseismik pada Daerah Rawan Gempabumi di Kota Bengkulu. Jurnal
Ilmiah Edu Research. Vol. 2, No. 2.
http://inatews.bmkg.go.id/new/query_gmpqc.php
54
Gurler, E.D., Y. Nakamura, J. Saita, & T. Sato. 2000. Local site effect of Mexico
City based on microtremor measurement. 6thInternational Conference on
Seismic Zonation. Palm Spring Riviera Resort. California, USA, pp.65.
Gutenberg, B., & C.F. Richter. 1942. Earthquake Magnitude, Intensity, Energy,
and Acceleration. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.
32, No. 3.
Gutenberg, B. 1958. Microseisms. Advances in Geophysics 5, 5392.
Herak, M. 2008. ModelHVSR: a Matlab Tool to Model Horizontal-to-Vertical
Spectral Ratio of Ambient Noise. Computers and Geosciences 34, 1514
1526.
Ibrahim, G. & Subardjo. 2005. Pengetahuan Seismologi. Badan Meteorologi,
Klimatologi dan Geofisika. Jakarta.
Kanai K. & T. Tanaka. 1961. On Microtremors. VIII, Bull. Earth . Res. Inst.,
University of Tokyo, Japan.
Kanai, K. 1966. Improved empirical formula for characteristics of stray [sic]
earthquake motions. Pages 14 of: Proceedings of the Japanese Earthquake
Symposium. Not seen. Reported in Trifunac & Brady (1975).
Mala, H.U., A. Susilo & Sunaryo. 2015. Kajian Mikrotremor dan Geolistrik
Resistivitas di Sekitar Jalan Arteri Primer Trans Timor untuk Mitigasi
Bencana. Jurnal Natural B, Vol. 3, No. 1.
Nakamura, Y. 1989. A Method for Dynamic Characteristic Estimation of
Subsurface using Microtremor on The Ground Surface. Q.R. of RTRI. Vol.
30, No. 1, page 25-33.
Nakamura, Y. 1997. Seismic Vulnerability Indices for Ground and Structures
using Microtremor. World Congress on Railway Research: Florence.
Nakamura, Y. 2000. Clear Identification of Fundamental Idea of Nakamuras
Technique and Its Application. The 12nd Word Conference on Earthquake
Engineering. Tokyo, Japan.
Nakamura, Y. 2001. Inventory Development for Natural and Built Environments:
Use of Seismic Motion and Microtremor for Vulnerability Assessment. 4th
EQTAP Workshop in Kamakura.
Nakamura, Y. 2008. On The H/V Spectrum. The 14th World Conference on
Earthquake Engineering. Beijing, China.
55
Nguyen, F., H. Teerlynck, G. Van Rompaey, M. Van Camp, D. Jongmans, & T.
Camelbeeck. 2004. Use of microtremor measurement for assessing site
effects in Northern Belgium-interpretation of the observed intensity during
the Ms5.0. June 11, 1938 Earthquake. Journal of Seismology, 8(1) 41-56,
20.
Nurrahmi, R.E., & Sandra. 2015. Analisis Kecepatan Gelombang Geser Vs30
Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kelurahan Talise.
Jurnal Gravitasi Vol. 14, No. 1. ISSN : 1412-2375.
Ozaki, M., Y. Kitagawa, and S. Hattori. 1977. Study on Regional Distribution of
Maximum Eartquake Motions in Japan. Proceeding of Ninth Joint UJNR
Panel Conference Wind and Seismic Effect. Page V-14 V-44.
Partono, W., M. Irsyam, S.P.R. Wardani, & S. Maarif. 2015. Persepsi
Pengembangan Peta Rawan Gempa Kota Semarang melalui Penelitian
Hazard Gempa Deterministik. Jurnal Teknik Universitas Diponegoro, ISSN
0852-1697. Semarang.
Poedjoprajitno, S., J. Wahyudiono, & A. Cita. 2008. Reaktivitas Sesar Kaligarang
Semarang. Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 3, No. 3, halaman 129-138.
Putra, D.M.A., N.B. Wibowo, & D. Darmawan. 2014. Indeks Kerentanan Seismik
Kabupaten Kulon Progo Berdasarkan Data Mikrotremor. Prosiding
Seminar Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika, ISBN : 978-602-99834-6-3.
Yogyakarta.
Putra, R.R., J. Kiyono, Y. Ono, & H.R. Parajuli. 2012. Seismic Hazard Analysis
for Indonesia. Journal of Natural Disaster Science. Vol. 33, No. 2, Page 59-
70.
PVMBG. 2010. Peta Kawasan Rawan Bencana Gempabumi Provinsi Jawa
Tengah. Bandung.
PVMBG. 2010. Peta Kawasan Rawan Bencana Gerakan Tanah Kota Semarang.
Bandung.
Reynolds, M.J. 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics.
John Wiley & Sons Ltd. England.
Roser, J., & A. Gosar. 2010. Determination of VS30 for Seismic Ground
Classification in the Ljubljana Area, Slovenia. Acta Geotechnica. Slovenia.
Saita, J., M.L.P. Bautista, & Y. Nakamura. 2004. On Relationship Between The
Estimated Strong Motion Characteristic of Surface Layer and The
Earthquake Damage -Case Study at Intramuros, Metro Manila. Paper No.
905, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C.
Canada.
56
SESAME. 2004. Guidlines for The Implementation of H/V Spectral Ratio
Technique on Ambient Vibrations Measurements, Processing and
Interpretation. SESAME European Research Project. Project No. EVG1-
CT-2000-00026 SESAME
Slob, S., 2007, Micro Seismic Hazard Analysis, Earthquake Vulnerability and
Multi-Hazard Risk Assessment: Geospatial Tools for Rehabilitation and
Reconstruction Efforts, ITC The Netherlands.
Soehami A., Y. Sopyan, & Marjiyono. 2006. Peta Seismotektonik Daerah
Yogyakarta Semarang, skala 1:450.000. Pusat Survei Geologi. Bandung.
Soetardjo, M. Untung, E.P. Arnold, R. Soetadi, & E.K. Kertapati. 1985. Southeast
Asia Association of Seismology and Earthqueke Engineering SEASEE.
Series on Seismology, Vol. V. Indonesia.
Telford, M.W., L.P. Geldart, R.E. Sheriff. 1976. Applied Geophysic. Cambridge
University Press.
USGS. The Modified Mercalli Intensity Scale. http://earthquake.usgs.gov/learn/
topics/mercalli.php. Diakses: 3 Maret 2016.
USGS. Global Vs30
Map Server. http://earthquake.usgs.gov/hazards/apps/vs30/.
Diakses: 3 Maret 2016.
Wang, Z. 2006. Understanding Seismic Hazard and Risk Assessments: An
Example in the New Madrid Seismic Zone of the Central United States.
Proceedings of the 8th U.S. National Conference on Earthquake
Engineering. San Francisco, California, USA.
Warnana, D.D., R.A.A. Soemitro, & W. Utama. 2011. Application of
Microtremor HVSR Method for Assessing Site Effect in Residual Soil Slope.
International Journal of Basic & Applied Sciences IJBAS-IJENS. Vol. 11,
No. 04.
Zaharia, B., M. Rudulian, M. Popa, B. Grecu, A. Bala, & D. Tataru. 2008.
Estimation of the Local Response Using teh Nakamura Method for tha
Bucharest Area. Romanian Reports in Physics, 60(1): 131-144.
http://earthquake.usgs.gov/learn/http://earthquake.usgs.gov/hazards/apps/vs30/
COVER.pdfII-VIII NEW.pdfPERSETUJUAN PEMBIMBING.pdfPERNYATAAN.pdfPENGESAHAN.pdfii-viii.pdf
DAFTAR ISI.pdfBAB 1.pdfBAB 2.pdfBAB 3.pdfBAB 4 revisinew.pdfBAB 5.pdfDaftar Pustaka new.pdfLampiran 1.pdfLampiran 4.pdfLampiran 5.pdf