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