laporan responsi mag 2

KEMENTERIAN DIKTI DAN RISTEKPROGRAM STUDI GEOFISIKA JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS GADJAH MADA

PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA IIRESPONSI METODE MIKROSEISMIK

DISUSUN OLEH :RIDHOTUL GHIAZ HADHARY12/331068/PA/14435

ASISTEN PRAKTIKUM : FATHUL MUBIN

YOGYAKARTAMEI2015

I. PENDAHULUAN1. Latar BelakangTanah merupakan dasar suatu struktur atau konstruksi, baik berupa konstruksi bangunan gedung, jalan, maupun konstruksi lainnya. Tanah memiliki sifat fisis (soil properties) dan sifat mekanik (Index Properties). Sifat sifat fisika tanah meliputi ukuran butir tanah, warna, bentuk butiran, dan kekerasan tanah. Sedangkan sifat sifat mekanis tanah meliputi sifat kohesi, plasitisitas, dan lainnya. Sifat fisis dan mekanik tanah ini memiliki pengaruh dalam karakteristik bawah permukaan. Hal ini nantinya akan dikorelasikan lagi dengan kondisi geologi wilayah penelitian. Karakteristik bawah permukaan tanah nantinya akan berhubungan dengan efek gempa bumi. Bahaya gempa bumi dalam skala local tidak hanya dipengaruhi oleh magnitude, jarak pusat gempa, dan periode perulangannya, tetapi juga dipengaruhi oleh geologi dan topografi wilayah penelitian (Towhata, 2008). Efek gempa bumi dapat berbeda - beda di masing masing tempat. Amplitude getaran gempa dikontrol oleh tebal lapisan sedimen dari basement. Lapisan sedimen ini akan mengontrol tinggi rendahnya frekuensi natural di daerah tersebut.Frekuensi natural memiliki arti frekuensi dasar suatu tempat dalam menjalarkan getaran atau gelombang, dalam hal ini getaran gempa bumi yang merambat pada geologi setempat. Daryono et al (2009) menyebutkan bahwa suatu daerah yang memiliki karakteristik frekuensi natural rendah, sangat rentan terhadap bahaya getaran gelombang gempa bumi periode panjang. Hal ini dapat mengancam kerusakan bangunan yang ada di atasnya.Sedangkan amplifikasi tanah adalah kontras parameter perambatan gelombang (densitas dan kecepatan) antara batuan dasar (bedrock) dan sedimen diatasnya. Nilai amplifikasi perambatan gelombang akan semakin bertambah apabila perbedaan antara kedua parameter semakin besar. Efek local, amplifikasi, dan frekuensi natural merupakan factor penting dalam mitigasi bencana suatu tempat (Nakamura, 1989). Dari analisa beberapa factor tadi, dapat diperoleh Peak Ground Acceleration (PGA) yang akan menunjukkan kerentanan tanah setelah divariasikan gempa yang terjadi dari berbagai sumber yang dapat dirasakan oleh daerah tersebut.Pada praktikum yang dilakukan kali ini adalah mencoba untuk menghitung nilai PGA dan mencari persebaran frekuensi natural dan amplifikasinya menggunakan metode yang disebut sebagai Metode HVSR atau Horizontal to Vertical Spectrum Ratio. Untuk menganalisa tersebut, diperlukan data mikroseismik yang telah diberikan, data tersebut biasanya diperoleh dari seismometer yang digunakan untuk mengukur gempa mikro yang berasal dari sumber alam.

2. TujuanBerikut ada beberapa tujuan dari penelitian ini adalah :1) Mencari frekuensi natural, nilai PGA gempa dan frekuensi dominan2) Menentukan akibat dari gempa yang ditimbulkan dari getaran gempa di lokasi penelitian3) Memenuhi tugas akhir / responsi Praktikum Metode Analisa Geofisika II

3. ManfaatManfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi berupa gambaran jelas mengenai kerentanan tanah di sekitar daerah penelitian.

II. DASAR TEORIBerdasarkan penyebabnya gempabumi dapat diklasifikasikan sebagai berikut :1) Gempabumi Vulkanik. Gempabumi ini bersumber dari tubuh gunungapi aktif, pada umumnya berkekuatan kecil (maksimum 2 SR) tidak terasa dan hanya dapat dicatat oleh peralatan saja2) Gempabumi Runtuhan. Gempabumi ini diakibatkan oleh runtuhan batuan. Runtuhan runtuhan tersebut menimbulkan getaran tanah. Kekuatan gempabumi ini tergantung dari volume dan jenis material runtuhan. Biasanya gempa ini hanya dapat dirasakan di sekitar terjadinya runtuhan dengan kekuatan getaran antara 2 3 SR.3) Gempabumi Tektonik. Gempa ini disebabkan aktifitas tektonik di zona batas antar lempeng dan patahan mengakibatkan getaran yang menyebar ke segala arah. Kekuatan gempabumi tektonik dapat mencapai skala besar 9,0 pada Skala Richter. Salah satu gempabumi tektonik dalam skala besar yang terjadi di Aceh pada tanggal 26 Desember 2004 menimbulkan Tsunami. Dalam pembahasan selanjutnya Gempabumi Tektonik akan disebut sebagai gempabumi.Kekuatan gempabumi adalah cerminan dari besar kecilnya energy gempabumi yang sebanding dengan dimensi dan perpindahan rata-rata sesar yang teraktifkan. Intensitas gempabumi adalah cerminan pengaruh goncangan gempabumi terhadap tingkat kerusakan sarana dan prasarana. Beberapa factor yang mempengaruhi rusaknya sarana dan prasarana adalah rekayasa bangunan, jarak dari pusat gempa, dan sifat batuan.Konstruksi bangunan sangat berpengaruh terhadap kekuatan bangunan dalam menahan goncangan gempabumi. Apabila kaidah bangunan tahan gempabumi maka bangunan tersebut akan semakin dapat bertahan terhadap goncangan gempabumi.Semakin jauh dari pusat gempabumi, goncangan gempabumi akan semakin lemah, sehingga semakin jauh dari pusat maka kerusakan pada bangunan akan semakin kecil.Bangunan yang didirikan di atas lahan yang bersifat kompak dan keras akan lebih tahan terhadap goncangan gempabumi dibandingkan dengan bangunan yang didirikan pada lahan dengan batuan yang lebih lunak.Peak Ground Acceleration (PGA) atau besar percepatan pergeseran tanah (displacement) pada lokasi tertentu akibat gempabumi tertentu di wilayah sekitarnya yang terjadi pada kurun waktu tertentu dengan memperhatikan besar magnitude, hiposenter, dan periode dominan tanah dimana titik tersebut berada. PGA dipetakan agar bisa menampilkan efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi.Percepatan gempa di permukaan dapat dinyatakan dalam g (percepatan akibat gravitasi bumi, setara dengan gaya gravitasi bumi dalam presentase), dalam m/s2 (1 g = 9,81 m/s2) atau dalam gal dimana 1 Gal = 0,01 m/s2 (1 g = 981 Gal).Di Indonesia, khususnya BMKG dalam melakukan perhitungan Magnitude biasanya menggunakan perhitungan magnitude local (ML) dan magnitude body (Mb). Sehingga perlu dilakukan konversi magnitude ke magnitude permukaan (Ms). Hubungan ketiga magnitude telah dirumuskan oleh Gutenberg;

Sehingga diperoleh hubungan antara ML dan Mb untuk mencari Ms :

Metode HVSR merupakan metode yang efektif, murah, dan ramah lingkungan yang dapat digunakan pada wilayah pemukiman. Metode HVSR biasanya digunakan pada pada seismic pasif (mikrotremor) tiga komponen. Parameter penting yang dihasilkan dari metode HVSR adalah frekuensi dominan dan amplifikasi. HVSR yang terukur pada tanah yang bertujuan untuk karakterisasi geologi setempat, frekuensi natural dan amplifikasi berkaitan dengan parameter fisik bawah permukaan (Herak, 2008).Selanjutnya untuk mengkarakteristik tanah dilakukan perhitungan Indeks Kerentanan Tanah (Funeability Index). Nakamura (2000) memberikan persamaan indeks kerentanan tanah (Kg) dan strain seperti pada persamaan berikut :

Dengan Kg adalah indeks kerentanan tanah, Am adalah amplifikasi tanah dan f0 adalah frekuensi natural. Indeks kerentanan tanah ini digunakan untuk mengidentifikasi suatu daerah yang rentan terhadap gerakan tanah yang kuat. Untuk menghitung ketebalan lapisan lapuk dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

Ada beberapa rumus empiris untuk menentukan nilai PGA atau indeks kerentanan tanah. Metode metode empiris tersebut adalah :1. Metode empiris Mc. Guirre

Dimana : : Percepatan tanahR: jarak hiposenterMs: Magnitude surfaceMb: Magnitude body

2. Metode empiris Donovan

Dengan mempertimbangkan porsi data dan diperoleh magnitude yang cenderung bertambah dengan bertambahnya jarak dari sumber dan semakin kecil akselerasi menambah perubahan magnitude. Magnitude dan jarak tersebut tidak dapat ditentukan oleh variabel bebas.

3. Metode empiris Esteva (1970)

Biasanya direkam dari tanah sebanding dengan stiff clay atau konglomerat padat. Dan direkam dari gempa dengan durasi yang menengah.

Skala Mercalli adalah satuan untuk mengukur kekuatan gempa bumi. Satuan ini diciptakan oleh seorang vulkanologis dari Italia yang bernama Giuseppe Mercalli pada tahun 1902. Skala Mercalli terbaagi menjadi 12 pecahan berdasarkan informasi dari orang-orang yang selamat dari gempa tersebutdan juga dengan melihat dan membandingkan tingkat kerusakan akibat gempa bumi tersebut. Oleh itu skala Mercalli adalah sangat subjektif dan kurang tepat dibanding dengan perhitungan magnitudo gempa yang lain.

III. METODOLOGIPertama kali yang perlu dipersiapkan adalah data microtremor yang merupakan data seismic pasif 3 komponen dalam format, N (utara-selatan), E (timur-barat), dan Z (atas-bawah) dalam format (*.msd). Kemudian, pengolahan data dilakukan menggunakan software Geopsy, yaitu yang dilakukan adalah mengimport sinyal terlebih dulu sebagai input data satu persatu untuk diolah pada proses selanjutnya. Setelah itu adalah windowing secara manual dengan meng-klik H/V toolbox. Pada tab windowing dipilih add untuk menambahkan window lalu pilih langsung pada graphic window yang diinginkan. Pada tab Processing digunakan sebagai proses smoothing menggunakan filter tipe Konno-Omachi dengan konstanta koefisien sebesar 40 dan horizontal component-nya dipilih squared-average. Setelah semua proses pemilihan window dan pengaturan parameter selesai maka dapat dilanjutkan dengan klik tombol start. Untuk memproses data dengan metode HVSR agar mendapatkan frekuensi natural dan amplifikasinya. Kemudian setelah frekuensi natural dan amplifikasi diperoleh selanjutnya adalah pengolahan menggunakan software Mc.Excel untuk mencari nilai PGA, yang memanfaatkan beberapa rumus empiris yang telah dijelaskan sebelumnya.

IV. HASIL DAN PEMBAHASANData yang diperoleh dengan rekaman seismometer memiliki 3 komponen, yang kemudian ketiganya diinputkan ke dalam software Geopsy. Kemudian data di filter menggunakan bandpass filter dengan frekuensi antara 0,5 50 Hz. Setelah itu sinyal dipotong untuk mencari sinyal yang sedikit noise atau S/N nya tinggi, dengan menggunakan File > Cut > kemudian pilih rentang waktu yang menandakan panjang sinyal yang akan diolah. Selanjutnya dengan menggunakan tool H/V untuk mendapatkan grafik HVSR yang kemudian diperoleh nilai frekuensi natural dan amplifikasinya pada persamaan yang terdapat pada grafik HVSR setelah dilakukan proses windowing.

1. Gambar untuk data titik D1











Gempa Jogja 2006xyMagnitudeDepth (km)Vs (m/s)

44026691198646.335314Mc Guirre

PembilangPenyebutHasil

NoTitikFrekuensi Dominan (Fo)Amplifikasi Maksimum (Ao)Indeks Kerentanan Gempa (SVI)Ketebalan Lapisan Lapuk (H)XYDXDYJarak EpisenterJarak Hiposenter ( R )472.3*10^0.278Ms(R+25)^1.301PGA (gal)

1D119.56012.437850.30383864.013271943896091450441306-2518025213.84643136.27326645.1361072155.12.4851942

2D246.02994.664940.47277241.70541324399609145044306-2518025181.85943117.58426645.1361071551.12.4865949

3D31.193712.934967.216149865.7613664409609145044-694-2518025189.56243122.08326645.1361071696.52.4862576

4D437.02882.909290.2285782.11997154419609145044-1694-2518025236.91843149.76326645.1361072591.12.484184

5D545.856811.78553.02895121.71185084429609145044-2694-2518025323.70543200.57926645.1361074233.82.4803852

6D60.7234811.469282.9838845108.503194439609145044-3694-2518025449.51943274.4526645.1361076622.82.4748813

7D732.59283.132080.30098442.40850744449609145044-4694-2518025613.78643371.25826645.1361079755.52.4677009

8D832.24454.296920.57260992.43452374459609145044-5694-2518025815.77143490.8526645.1361083628.42.4588814

9D938.28274.156040.45118732.05053464469609145044-6694-2518026054.59743633.03826645.1361088237.22.4484678

10D105.900914.638773.646587913.3030334479609145044-7694-2518026329.26243797.60326645.1361093576.92.4365124

11D110.9054462.651397.763984786.6976054489609145044-8694-2518026638.65743984.29326645.1361099641.82.4230741

Setelah diperoleh frekuensi natural dan amplifikasi dapat dicari Indeks Kerentanan Gempa (SVI) dan Ketebalan lapisan lapuk (H) yang dapat ditampilkan pada tabel dan grafik sebagai berikut :

Untuk mencari nilai PGA atau peak ground acceleration, yaitu mengikatnya pada data gempa yang terjadi paling dekat di daerah penelitian. Yang digunakan pada praktikum kali ini adalah data gempa Jogja 2006 dengan rincian sebagai berikut :Koordinat: 440266, 9119864Magnitude: 6.3 SRKedalaman: 35 kmVs: 314 m/sDengan menggunakan data diatas, akan diperoleh jarak titik dengan pusat gempa, yang berupa jarak episenter dan jarak hiposenter. Yang selanjutnya dapat digunakan untuk mencari nilai PGA dengan berbagai macam metode empiris.Berikut ini adalah hasil dari nilai PGA dengan menggunakan rumus empiris dari Mc Guirre yaitu :

Dari dasar teori diketahui bahwa lapisan sedimen mengontrol tinggi rendahnya nilai PGA, yang mengatakan bahwa daerah tinggian yang memiliki lapisan sedimen yang lebih tebal akan lebih rentan terhadap gempabumi yang berarti memiliki nilai PGA yang lebih besar dibandingkan dengan daerah yang lebih rendah serta memiliki lapisan sedimen tipis. Diketahui bahwa pada titik D1 sampai pada titik D11 Nilai PGA semakin mengecil, yang artinya bahwa kerentanan tanah seharusnya semakin kecil pula. Namun pada pengolahan ini tidak diperoleh hasil yang demikian, seperti yang dapat dilihat pada grafik indeks kerentanan gempa, dimana nilai PGA pada titik D11 makin yang paling kecil, sedangkan pada indeks kerentanan gempa nilainya yang paling besar. Dan yang dapat dilihat adalah nilai indeks kerentanan gempa dan ketebalan lapisan lapuk berfluktuasi dengan factor factor pengaruh tertentu.Berdasarkan informasi geologi, daerah Yogyakarta terdapat sesar aktif opak yang litologinya sebagian besar terdiri dari batuan vulkanik dan sebagian kars pegunungan Gunung Kidul. Hal ini memicu persebaran fluktuasi dari nilai indeks kerentanan gempa.

V. KESIMPULANKesimpulan yang diperoleh dari pengolahan data dan analisa Peak Ground Acceleration (PGA) dalam acara response praktikum Metode Analisa Geofisika II adalah sebagai berikut :1. Titik dengan kerentanan gempa paling tinggi adalah D112. Nilai indeks kerentanan gempa bernilai variatif dan fluktuatif yang kemungkinan disebabkan oleh keberadaan sesar aktif opak yang terdapat di daerah Yogyakarta3. Sedangkan nilai PGA tiap titik mulai dari titik D1 hingga D11 semakin menurun

VI. DAFTAR PUSTAKAWifayanti, Eka J., Sungkono, M.Si, 2013. Estimasi Indeks Kerentanan Tanah menggunakan Metode HVSR. Jurnal Sains dan Seni POMITS. Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. ITS

laporan responsi mag 2

Documents