penentuan koefisien dan konstanta formula empiris ... awal dwi... · penentuan koefisien dan...
TRANSCRIPT
PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS
PERCEPATAN GETARAN TANAH
DI DAERAH DENPASAR
SKRIPSI
(Bidang Minat Fisika Kebumian)
DWI KARYADI PRIYANTO
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
i
PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS
PERCEPATAN GETARAN TANAH
DI DAERAH DENPASAR
SKRIPSI
(Bidang Minat Fisika Kebumian)
DWI KARYADI PRIYANTO
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
v
PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS
PERCEPATAN GETARAN TANAH
DI DAERAH DENPASAR
[SKRIPSI]
Karya Tulis ini tidak dipublikasikan
tetapi tersedia di perpustakaan di lingkungan Universitas Udayana,
diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus
menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah.
Karya Tulis ini merupakan hak milik intelektual
Universitas Udayana
vi
FAKTA INTEGRITAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi
dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Jimbaran, Juli 2016
Pembuat Fakta Integritas
Dwi Karyadi Priyanto
NIM. 1008205018
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu‟alaikum Wr. Wb,
Alhamdulillah hirobbil „alamin. Puji syukur saya haturkan ke hadirat Allah SWT
atas perkenan dan ridho–Nya yang senantiasa membukakan jalan kemudahan dan
kelancaran kepada penulis, sehingga tugas akhir yang berjudul “Penentuan Koefisien
dan Konstanta Formula Empiris Percepatan Getaran Tanah di Daerah Denpasar”
dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya.
Selama penyusunan proposal penelitian ini, penulis telah mendapatkan banyak
bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan yang baik ini penulis ingin
mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua serta saudara penulis, Bapak C. Priyanto Hadi, SP, ibunda
Enggelina Bakker, kakak Fajjar Hadi Muryana, SE, dan adik Tri Ashar Hadi
Priyanto serta istri tercinta Tri Rahayu S.Si atas dukungannya dalam segala hal
dan selalu mendoakan akan kesuksesan penulis.
2. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si selaku Kepala Jurusan Fisika FMIPA Universitas
Udayana dan juga selaku Pembimbing Akademik penulis atas segala bantuannya
dalam penyelesaian Tugas akhir ini.
3. Bapak Komang Ngurah Suarbawa, S.Si., M.Si selaku pembimbing I atas
bimbingan dan saran serta bantuannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
4. Bapak Ardhianto Septiadhi, S.Si selaku pembimbing II atas bimbingan dan
sarannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
5. Seluruh Dosen Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana.
6. Bapak A. Pudjo Hatmojo, S.Sos, Bapak Abu Haris Hasan, ST, Bapak H. Gatot
Subiyanto, SH, Bapak Syahnan, ST selaku mantan kepala Stasiun Geofisika
Sanglah Denpasar atas ijin, dukungan dan doa kepada penulis agar selalu
semangat mengejar cita-cita dan kesuksesan.
7. Bapak Hendra Suwarta S., S.Kom selaku Kepala Stasiun Geofisika Sanglah
Denpasar tempat penulis bekerja yang selalu memberikan dukungan dan nasihat
kepada penulis.
viii
8. Seluruh pegawai Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar atas dukungan dan
bantuannya.
9. Seluruh rekan-rekan Jurusan Fisika Universitas Udayana.
10. Semua pihak yang tidak bisa Penulis sebutkan satu persatu, penulis
mengucapakan banyak terima kasih atas semua doa, bantuan dan dukungannya
selama ini.
Penulis menyadari Tugas Akhir ini belum sempurna, untuk itu masukan dan
saran membangun sangat penulis harapkan. Semoga penulisan tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak khususnya kemajuan ilmu di bidang Geofisika dan
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana.
Bukit Jimbaran, Juli 2016
Penulis,
Dwi Karyadi Priyanto
ix
ABSTRAK
Percepatan getaran tanah merupakan salah satu parameter yang sangat berperan dalam
menentukan tingkat kerusakan tanah dan bangunan yang terjadi di permukaan bumi akibat
guncangan gempabumi. Belum adanya rumus empiris yang dikembangkan untuk wilayah
Denpasar serta kekhawatiran akan dampak gempabumi besar dan merusak, mendorong peneliti
untuk mengembangkan suatu rumusan fungsi atenuasi percepatan getaran tanah maksimum
yang tertuang dalam: “PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA
EMPIRIS PERCEPATAN GETARAN TANAH DI DAERAH DENPASAR”. Pada
penelitian ini, dilakukan penentuan model rumus empiris PGA berdasarkan rumusan empiris
umum Lin dan WU (2010) dengan menggunakan 62 data dari sensor accelerometer yang
bersesuaian dengan event gempabumi sekitar wilayah Bali dengan periode tahun 2008-2013.
Berdasarkan analisis regresi, maka diperoleh koefisien geometrical spreading a = -2,019 ,
koefisien magnitudo b = 0,894 , serta konstanta model rumus empiris c = 0,551 , Sehingga
diperoleh formula empiris PGA baru (Model) untuk daerah Denpasar, yaitu; . Hasil validasi nilai PGA (model) dengan nilai
PGA observasi dan nilai PGA dari rumus empiris lainnya menggunakan data accelerometer
tahun 2014 dimana terdapat 10 rekaman accelerometer yang bersesuaian dengan event
gempabumi sekitar wilayah Bali, menunjukkan bahwa formula empiris PGA (model) yang
diperoleh dari penelitian relatif baik dan lebih mendekati dengan hasil Nilai PGA observasi.
Verifikasi secara statistik juga menghasilkan nilai korelasi linear positif yang kuat/Erat sebesar
0,853 antara nilai PGA (model) dengan nilai PGA observasi dengan tingkat residual error yang
sangat kecil 0,035.
Kata kunci: koefisien geometrical spreading, koefisien magnitudo, konstanta, PGA
ABSTRACK
Peak ground acceleration (PGA) is one of the parameters that were instrumental in
determining the level of damage to the land and buildings that occur in the earth’s surface due
to earthquake shocks. Absence of empirical formula developed to the Denpasar as well as
concerns about the impact of large and destructive earthquakes encourage researchers to
develop a formulation of the attenuation function for peak ground acceleration contained in the
“DETERMINATION COEFFICIENT AND CONSTANTAS EMPIRICAL FORMULA of
PEAK GROUND ACCELERATION IN DENPASAR AREA”. In this research, made the
determination based on general model empirical formula from empirical formula Lin and Wu
2010 using 62 data from accelerometer that corresponds to event of earthquakes around Bali
with the period 2008-20013. Based on regression analysis, the obtained of geometrical
spreading coefficients a = -2,019 , magnitude coefficient b = 0,894 , and also constants models
PGA empirical c = 0,551 , Thus obtained the empirical formula PGA (Model) to Denpasar
area, as follows; . Results
validation PGA values (model) with observation PGA and PGA values of other empirical
formula using accelerometer data in 2014 where there are 10 recordings accelerometer
corresponding to the event of earthquakes around Bali, shows that the empirical formula PGA
(model) obtained from research are relatively good and closer to the results of observation
PGA Value. Statistical verification also produces value a strong positive linear correlation /
closely amounted to 0.853 between the PGA (model) with a value of PGA observations with the
level of residual error is very small 0.035.
Keywords: geometrical spreading coefficient, magnitude coefficient, constants, PGA
x
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DEPAN. .................................................................................... i
LEMBAR PRASYARAT GELAR .......................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ......................................... iii
LEMBAR PERSETUJUAN. .................................................................... iv
PEDOMAN PENGGUNAAN .................................................................. v
LEMBAR FAKTA INTEGRITAS .......................................................... vi
KATA PENGANTAR .............................................................................. vii
ABSTRAK ................................................................................................. ix
DAFTAR ISI ............................................................................................. x
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah .................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 5
2.1 Magnitudo Gempabumi .......................................................... 5
2.1.1 Magnitudo lokal (ML)..................................................... 6
2.1.2 Magnitudo gelombang badan (Mb)................................. 7
2.1.3 Magnitudo gelombang permukaan (MS) ........................ 8
2.1.4 Magnitudo momen (MW) ................................................ 8
2.1.5 Hubungan antar magnitudo ............................................ 10
2.2 Percepatan Getaran Tanah Maksimum.................................... 10
2.2.1 Accelerograph ................................................................ 12
2.2.2 Rumus empiris percepatan tanah .................................... 14
2.3 Analisis Regresi ....................................................................... 17
xi
2.4 Analisis Korelasi ..................................................................... 19
BAB III METODE PENELITIAN ......................................................... 22
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 22
3.2 Data dan Sumber Data ............................................................. 22
3.3 Tahap Penelitian ...................................................................... 23
3.3.1 Menentukan rumus empiris percepatan tanah ................ 24
3.3.2 Validasi ........................................................................... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................. 29
4.1 Menentukan Rumus Empiris Percepatan Getaran Tanah ........ 29
4.1.1 Pemilihan data katalog gempabumi di wilayah bali dan
sekitarnya ....................................................................... 29
4.1.2 Pemilihan data percepatan getaran tanah hasil analisis
observasi ......................................................................... 29
4.1.3 Menghitung jarak hiposenter terhadap sensor
accelerometer .................................................................. 30
4.1.4 Hasil penentuan rumus empiris percepatan getaran
tanah ................................................................................ 31
4.1.5 Perbandingan nilai PGA model dengan PGA
observasi ......................................................................... 32
4.2 Validasi Hasil PGA Model Dengan PGA Observasi ............... 33
4.2.1 Perbandingan nilai PGA model dengan nilai PGA
observasi ........................................................................ 33
4.2.2 Perbandingan nilai PGA model dengan metode PGA
lainnya ............................................................................. 35
4.2.3 Perbandingan fungsi atenuasi PGA model dengan metode
PGA lainnya .................................................................... 36
4.2.4 Verifikasi statistic nilai PGA model dengan metode
PGA lainnya .................................................................... 38
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 39
5.1 Kesimpulan ............................................................................. 39
5.2 Saran ........................................................................................ 40
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 41
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Tabel Interpretasi Koefisien Korelasi ......................................... 20
Tabel 3.1 Tabel Waktu Penelitian ............................................................... 22
Tabel 4.1 Tabel perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA
model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2014 ................. 33
Tabel 4.2 Hasil Verifikasi Tiap Fungsi Atenuasi terhadap Hasil
Observasi .................................................................................... 38
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Zona subduksi dan patahan naik busur belakang .................... 1
Gambar 2.1 Jenis - jenis accelerograph ..................................................... 13
Gambar 2.2 Alur peralatan accelerograph ................................................. 13
Gambar 2.3 Peta jaringan acceleroraph di Indonesia ................................. 14
Gambar 3.1 Peta distribusi gempabumi di Wilayah Bali dan sekitarnya
tahun 2008 – 2014 ................................................................... 23
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian. ........................................................... 28
Gambar 4.1 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA
model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2008-2013..... 32
Gambar 4.2 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA
model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2014. ............ 34
Gambar 4.3 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA
model (rumusan empiris) dan metode percepatan getaran
tanah lainnya menggunakan data tahun 2014. ............................ 35
Gambar 4.4 Grafik hasil fungsi atenuasi PGA observasi dan fungsi
atenuasi dari rumusan empiris lainnya, terhadap jarak
accelerometer <150 km untuk magnitudo 4.0 – 4.5 mB.. ...... 36
Gambar 4.5 Grafik hasil fungsi atenuasi PGA observasi dan fungsi
atenuasi dari rumusan empiris lainnya, terhadap jarak
accelerometer >150 km untuk magnitudo 4.6 – 5.2 mB.. ...... 37
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Katalog Parameter Gempabumi Tahun 2008-2013
Lampiran 2 Perhitungan Nilai PGA Observasi dan Data PGA Observasi
Lampiran 3 Menghitung Jarak Hiposenter
Lampiran 4 Perhitungan Regresi Linier
Lampiran 5 Data Hasil Pengolahan, Perbandingan Nilai PGA Hasil Observasi
dan Hasil Model Menggunakan Data Tahun 2008 – 2013
Lampiran 6 Data Validasi Penelitian, Perbandingan Nilai PGA Hasil Observasi
Dan Hasil Model Menggunakan Data Tahun 2014
Lampiran 7 Tabel Perbandingan Nilai PGA Model dengan Metode PGA lainnya
Lampiran 8 Tabel Perbandingan Fungsi Atenuasi PGA Model dengan Metode
PGA Lainnya.
Lampiran 9 Verifikasi Statistik Nilai PGA Model dengan Metode PGA Lainnya.