Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas...
-
Upload
susan-rahayu-n -
Category
Documents
-
view
238 -
download
1
Transcript of Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas...
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
1/120
ANALISA PERCEPATAN GETARAN TANAH MAKSIMUM
SERTA HUBUNGAN PERCEPATAN GETARAN TANAH DENGAN
INTENSITAS DI PULAU JAWA MENGGUNAKAN METODE
GUTENBERG RICHTER DAN METODE MUPHY O’BREIN
SKRIPSI
Disusun Oleh :
Rahmat Nurhidayat
115.040.011
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
YOGYAKARTA
2011
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
2/120
ii
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISA PERCEPATAN GETARAN TANAH MAKSIMUM SERTA
HUBUNGAN PERCEPATAN GETARAN TANAH DENGAN INTENSITAS
DI PULAU JAWA MENGGUNAKAN METODE GUTENBERG RICHTER
DAN METODE MUR PHY O’BREIN
SKRIPSI
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Program S-1
Progam Studi Teknik Geofisika Fakultas Teknologi Mineral
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”
Yogyakarta
Oleh
Rahmat Nurhidayat
115.040.011
Yogyakarta, 13 April 2011
Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Agus Santoso, M.Si
19530816.198803.1.001
Nia Maharani, S.Si, M.Si
280101002891Mengetahui
Ketua
Jurusan Teknik Geofisika
Fakultas Teknologi Mineral
UPN “Veteran” Yogyakarta
Dr. Ir. H. suharsono, MT
19620923.199003.1001
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
3/120
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat danhidayah-Nya penulis diberi kesehatan serta kemampuan dalam menyelesaikan
skripsi ini sesuai dengan yang diharapkan. Atas tersusunnya Skirpsi ini penulis
mengucapkan terimakasih terimakasih kepada :
1. Bapak Dr.Ir.H. Suharsono, MT selaku Ketua Prodi Teknik Geofisika UPN
“Veteran” Yogyakarta.
2.
Bapak Ir. Agus Santoso, Msi selaku dosen pembimbing I dalam
penyusunan skripsi ini yang banyak memberikan masukan dan saran
kepada penulis
3. Ibu Nia Maharani, Msi selaku dosen pembimbing II dalam penyusunan
skripsi ini yang sudah meluangkan waktu serta memberikan masukan,
saran dan motivasi kepada penulis.
4. Seluruh Dosen Prodi Teknik Geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta yang
telah banyak membagi ilmunya kepada penulis selama dibangku kuliah.
5.
Staff Tata Usaha Prodi Teknik Geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta yang
telah banyak membantu penulis dalam urusan administrasi.
6. Teman-teman Geofisika 2004 Apin,Visi, Satria, Dedi, Banria, Memet,
Rico, Babe, dan temen-temen GF04 lainnya yang telah banyak
memberikan motivasi,dan dukungannya
7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi ini baik
secara langsung maupun tidak langsung.
Akhir kata penulis menyadari masih ada kekurangan dan kesalahan dalam
penulisan Skripsi ini. Oleh karena itu penulis mohon maaf apabila ada kekurangan
atau pihak yang merasa dirugikan dalam penulisan Skripsi ini. Semoga Skripsi ini
bisa bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, April, 2011
Penulis
Rahmat Nurhidayat
115.040.011
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
4/120
iv
ANALISA PERCEPATAN GETARAN TANAH MAKSIMUM
SERTA HUBUNGAN PERCEPATAN GETARAN TANAH DENGAN
INTENSITAS DI PULAU JAWA MENGGUNAKAN METODE
GUTENBERG RICHTER DAN METODE MUR PHY O’BREIN
Oleh :
Rahmat Nurhidayat
115.04.0011
Abstrak
Pulau Jawa merupakan bagian dari satuan seismotektonik busur sangat
aktif dan busur aktif. Guna mewaspadai bencana gempa bumi di kawasan ini perlu
dilakukan suatu kajian mendasar tentang analisa percepatan tanah maksimum,
serta menentukan wilayah-wilayah potensi gempa bumi serta bahaya yang
ditimbulkan. Terbatasnya peralatan jaringan accelerograf yang tidak lengkap dari
segi periode waktu maupun tempatnya menyebabkan penentuan nilai percepatan
getaran tanah maksimum lebih banyak menggunakan pendekatan formula empiris,
di antaranya yaitu dengan menggunakan Metode Guterberg Richter dan Metode
Murphy O’Brein.
Model berdasarkan titik pengukuran di setiap station pengukuran, grid
yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0.25° x 0.25° atau sekitar 27.75 Km x27.75 Km yang terdapat 615 titik pengukuran menggunakan data katalog gempa
dari USGS data gempabumi selama 37 tahun, yaitu dari tahun 1973 sampai
dengan tahun 2010 yang meliputi wilayah pulau jawa dan sekitarnya dengan
magnitudo lebih besar dan sama dengan 5.0 SR dengan kedalaman kurang dari 70
km serta dibatasi lintang 6.00° LS - 9.00° LS dan 105.00° BT - 115° BT.
Hasil yang diperoleh berupa peta percepatan getaran tanah maksimum dan
peta intensitas gempa di pulau jawa. Nilai percepatan getaran tanah maksimum
pada metode Guterberg Richter antara 0 -500 cm/sec2 dan pada metode Murphy
O’brein adalah 0 – 1200 Cm/Sec2. Sedangkan nilai intensitas maksimumnya
adalah antara I sampai dengan IX MMI pada metode Guterberg Richter dan IVsampai dengan XI MMI pada metode Murphy O’brein. Selain lebih besar nilai
percepatan getaran tanah dan intensitas maksimumnya pada metode Murphy
O’brein ini sifat maupun karakteristik atenuasinya cenderung lebih kecil dan lebih
stabil dibandingjan dengan peta yang diolah dengan menggunakan metode
Gutenberg Richter, sehingga pada metode Murphy O’brein penyebaran tingkat
resikonya lebih luas dibandingkan dengan metode Gutenberg Richter.
Kata Kunci : PGA (peak ground acceleration) , intensitas MMI, epicenter,
atenuasi, hubungan PGA dan MMI
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
5/120
v
THE ANALYSIS PEAK GROUND ACCELERATION AND
RELATIONSHIP OF THE INTENSITY WITH PEAK GROUND
ACCELERATION IN JAVA USING METHODS GUTENBERG RICHTER
AND MURPHY O'BRIEN
By:
Rahmat Nurhidayat
115.040.011
Abstract
Java Island is part of the arc seismotectonic unit is very active and active
arc. In order to be aware of the devastating earthquake in this region need to be a
fundamental review of the analysis of maximum peak ground acceleration, and
determine areas of potential earthquakes and the danger posed. The limited
equipments of network accelerograf incomplete in terms of time period or place
cause determination of the peak ground acceleration values more empirical
formula approach, among them is by using the method of Richter and Methods
Guterberg Murphy O'Brien.
Models based on the measurement point at each station of measurement,
the grid is used in this study were 0.25° x 0.25° or approximately 27.75 km x
27.75 km that there are 615 measurement points using the earthquake catalog datafrom the USGS earthquake data for 37 years, is that from 1973 to 2010 which
includes the island of Java and the surrounding area with magnitude greater and
equal to 5.0 SR with a depth of less than 70 km and is limited latitude S 6.00° –
9.00 ° S and 105.00 ° E – 115.00 ° E.
Results obtained in the form of PGA maps and map seismic intensity on
the island of Java. The maximum of peak ground acceleration values on the
Guterberg Richter method between 0 -500 cm/sec2 and on the method of Murphy
O'Brien is 0-1200 cm/sec2. While the value of maximum intensity is between I to
IX MMI on the Guterberg Richter method and IV to XI MMI on the method ofMurphy O'Brien. In addition to higher peak ground acceleration values and
maximum intensity on the method of Murphy O'Brien is the nature of its
attenuation characteristics tend to be smaller and more stable compared to maps
prepared by using the method of Gutenberg Richter, so that by the method of
Murphy O'Brien deployment risk level more broadly comparable with the method
of Gutenberg Richter.
Keywords: PGA (peak ground acceleration), MMI intensity, epicenter,
attenuation, the relationship PGA and MMI
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
6/120
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................ii
KATA PENGANTAR ......................................................................................iii
ABSTRAK ........................................................................................................iv
ABSTRACT ......................................................................................................v
DAFTAR ISI .....................................................................................................vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ix DAFTAR TABEL ............................................................................................xii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................xiii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Penelitian ................................................................1
1.2. Perumusan masalah ..........................................................................2
1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................2
1.4. Batasan Masalah...............................................................................2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kegempaan Pulau Jawa ....................................................................4
2.1. 1. Kondisi Tektonik Indonesia ................................................4
2.1.2. Tektonik Regional Pulau Jawa ............................................6
2.1.2.1. Tatanan Tektonik Jawa ............................................7
2.1.2.2. Kegempaan Regional Pulau Jawa ...........................10
2.1.2.3. Seismotektonik Regional Pulau Jawa ......................12
2.2. Penelitian Terdahulu ........................................................................13
BAB III. DASAR TEORI
3.1. Teori Gempa Bumi ...........................................................................18
3.1.1. Mekanisme Terjadinya Gempa ............................................19
3.1.2. Teori Tektonik Lempeng .....................................................20
3.1.3. Jenis-Jenis Gempabumi .......................................................22
3.1.4. Parameter Sumber Gempabumi ...........................................24
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
7/120
vii
3.1.4.1. Episenter................................................................24
3.1.4.2. Kedalaman Hiposenter ..........................................25
3.1.4.3. Magnitudo .............................................................25
3.1.4.4. Waktu kejadian gempa bumi (Origin time) ..........28
3.2. Gelombang Seismik .........................................................................28
3.1.1. Gelombang Badan ................................................................28
3.1.2. Gelombang Permukaan ........................................................31
3.1.2.1. Gelombang Love .....................................................31
3.1.2.2. Gelombang Rayleigh ...............................................33
3.3. Intensitas Gempa Bumi ...................................................................35
3.4. Seismisitas Gempa Bumi .................................................................37
3.5. Percepatan Getaran Tanah Maksimum.............................................37
3.5.1. Metode Mc. Guirre R.K. ........................................................38
3.5.2. Metode Kawashumi (1950) ....................................................39
3.5.3. Metode Gutenberg and Richter (1942 ,1956).........................39
3.5.4. Metode Murphy dan O’Brein .................................................40
3.5.5. Metode Kanai .........................................................................40
3.6. Hubungan Percepatan Getaran Tanah dengan Intensitas
Gempa .............................................................................................42
3.6.1. Gutenberg and Richter (1942 ,1956) ......................................42
3.6.2. Kawasumi (1951) ...................................................................42
3.6.3. Neuman (1954) .......................................................................43
3.6.4. Hershberger (1956) ................................................................43
3.6.5. Medvedev dan Sponhouer (1968) ..........................................43
3.6.6. Ambrasseys (1974) .................................................................433.6.7. Trifumac dan Brady (1975) ....................................................44
3.6.8. Metode Murphy dan O’Brein .................................................44
BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Daerah Penelitian .............................................................................45
4.2. Peralatan Penelitian ..........................................................................46
4.3. Deskripsi Data ..................................................................................46
4.4. Pengolahan Data ...............................................................................47
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
8/120
viii
4.4.1. Penyeragaman magnitudo gempa...........................................47
4.4.2. Perhitungan Intensitas Gempa Bumi ......................................48
4.4.3. Percepatan Getaran Tanah Maksimum ..................................49
4.4.4. Hubungan intensitas dengan percepatan getaran tanah
maksimum ...............................................................................50
4.5. Interpretasi ........................................................................................50
5.6. Diagram Alir Penelitian ...................................................................51
BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Percepatan Getaran Tanah Maksimum.............................................54
5.2. Intensitas Maksimum .......................................................................60
5.3. Perbedaan Pada Metode Gutenberg Richter dan Murphy O’brein ..64
5.3.1. Hubungan Nilai Percepatan Getaran Tanah
Dengan Intensitas ....................................................................64
5.3.2. Hungungan Intensitas Dengan Jarak Epicenter ......................66
5.3.3. Hubungan Percepatan Getaran Tanah Maksimum
Dengan Jarak Epicenter ..........................................................72
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan .......................................................................................74
6.2. Saran .................................................................................................75
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................76
LAMPIRAN .......................................................................................................80
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
9/120
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Peta tektonik Indonesia (BMG)........................................................ 4
Gambar 2.2.Tumbukan antar lempeng samudera dan lempeng benua ................ 5
Gambar 2.3 Komponen tektonik ideal pada penunjaman tepian
lempeng aktif ......................................................................................................... 6
Gambar 2.4.Tatanan tektonik regional Pulau Jawa .............................................. 8
Gambar 2.5.Blok diagram morfologi kedalaman gempa bumi lajur penunjaman selatan Jawa – Bali ........................................................................... 10
Gambar 2.6. Peta rawan bencana gempa bumi Indonesia .................................... 11
Gambar 2.7. Peta Seismotektonik Jawa dan Bali .................................................. 13
Gambar 2.8. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther
wilayah Jawa Bagian Tengah ................................................................................ 14
Gambar 2.9. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther
wilayah Jawa Bagian Timur .................................................................................. 15
Gambar 2.10. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther
wilayah Jawa Bagian Barat ................................................................................... 15
Gambar 2.11. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien
wilayah Jawa Bagian Tengah ................................................................................ 16
Gambar 2.12. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien
wilayah Bagian Timur ........................................................................................... 16
Gambar 2.13. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien
wilayah Jawa Bagian Barat ................................................................................... 17
Gambar 3.1 Proses deformasi batuan yang mengakibatkan terjadinya
gempa bumi ........................................................................................................... 18
Gambar 3.2 Penjalaran Gelombang P ................................................................... 29
Gambar 3.3 Penjalaran Gelombang S ................................................................... 30
Gambar 3.4 Penjalaran Gelombang Love ............................................................. 32
Gambar 3.5 Terbentuknya Gelombang Love ........................................................ 33
Gambar 3.6 Penjalaran Gelombang Reyleigh ....................................................... 33
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
10/120
x
Gambar 4.1 Peta daerah penelitian........................................................................ 45
Gambar 4.2 Peta sebaran episenter dan magnitudo gempa bumi......................... 47
Gambar 4.3 Peta kedalaman sumber gempa bumi ............................................... 47
Gambar 4.4 Posisi grid titik pengukuran .............................................................. 49
Gambar 4.5 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 52
Gambar 4.6 Diagram Alir Pengolahan Data ......................................................... 53
Gambar 5.1 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
menggunakan metode Gutenberg Richter ............................................................. 54
Gambar 5.2 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
menggunakan metode Muphy O’brein.................................................................. 55
Gambar 5.3: Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Tengah menggunakan metode Gutenberg Richter .................................... 55
Gambar 5.4 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Tengah menggunakan metode Murphy O’brein ....................................... 56
Gambar 5.5 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Barat menggunakan metode Gutenberg Richter ....................................... 57
Gambar 5.6 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Barat menggunakan metode Murphy O’brein .......................................... 57
Gambar 5.7 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Timur menggunakan metode Guthrnburg Richter .................................... 59
Gambar 5.8 Peta percepatan getaran tanah maksimum Pulau Jawa
Bagian Timur menggunakan metode Murphy O’brein ......................................... 59
Gambar 5.9 Peta intensitas maksimum dengan metode Gutenberg Richter
pada skala MMI Pulau Jawa ................................................................................. 61
Gambar 5.10 Peta intensitas maksimum dengan metode Murphy O’brein pada skala MMI Pulau Jawa ................................................................................. 61
Gambar 5.11 Grafik hubungan perceptan getaran tanah maksimum dengan
intensitas (MMI) ................................................................................................... 65
Gambar 5.12a. Grafik hubungan intensitas maksimum dengan
jarak epicenter pada intensitas 8 MMI .................................................................. 67
Gambar 5.12b. Grafik hubungan intensitas maksimum dengan
jarak epicenter pada intensitas 8 MMI .................................................................. 67
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
11/120
xi
Gambar 5.13. Komparasi hubungan intensitas maksimum dengan jarak
epicenter .............................................................................................................. 71
Gambar 5.14. Grafik hubungan PGA dengan jarak epicenter .............................. 73
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
12/120
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Magnitudo, Efek Karakteristik, Frekuensi Dan Skala MMI
Gempa Bumi .................................................................................................... 35
Tabel 4.1 Tingkat resiko gempa bumi.............................................................. 51
Tabel 5.1. Tingkat resiko gempa bumi berdasarkan nilai
intensitas dan PGA ........................................................................................... 63
Tabel 5.2. Hubungan Intensitas Dengan PGA ................................................. 66
Tabel 5.3. Koreksi Intensitas Terhadap Jarak .................................................. 70
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
13/120
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A DATA KATALOG GEMPA BUMI DARI USGS TAHUN
1973-2009
LAMPIRAN B PENYERAGAMAN MAGNITUDE GEMPA
MENGGUNAKAN MICROSOFT EXCEL 2007
LAMPIRAN C PERHITUNGAN PGA MENGGUNAKAN MICROSOFT
EXCEL 2007
LAMPIRAN D HASIL PENGOLAHAN DATA MENGGUNAKAN METODE
GUTENBERG RICHTER KE GRID 0.25° X 0.25°
LAMPIRAN E HASIL PENGOLAHAN DATA MENGGUNAKAN METODE
MURPHY O’BTRIN KE GRID 0.25° X 0.25°
LAMPIRAN F KOREKSI INTENSITAS MMI DENGAN JARAK
EPICENTER METODE MURPHY O’BREIN
LAMPIRAN G HASIL KOREKSI INTENSITAS MMI DENGAN JARAK
EPICENTER METODE MURPHY O’BREIN
LAMPIRAN H PETA SEISMISITAS PULAU JAWA TAHUN DATA USGS
1973-2010
LAMPIRAN I PETA KEDALAMAN GEMPA JAWA TAHUN DATA USGS
1973-2010
LAMPIRAN J TITIK STASIUN PENGUKURAN DI PULAU JAWA 0.25° X
0.25°
LAMPIRAN K PETA KONTUR PGA PULAU JAWA MENGGUNAKAN
METODE GUTENBERG RICHTER
LAMPIRAN L PETA KONTUR PGA PULAU JAWA MENGGUNAKANMETODE MUPHY O’BREIN
LAMPIRAN M PETA INTENSITAS MAKSIMUM PULAU JAWA
MENGGUNAKAN METODE GUTENBERG RICHTER
LAMPIRAN N PETA INTENSITAS MAKSIMUM PULAU JAWA
MENGGUNAKAN METODE MUPHY O’BREIN
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
14/120
xiv
LAMPIRAN O TABEL TINGKAT RESIKO GEMPA BUMI BERDASARKAN
NILAI INTENSITAS DAN PGA METODE GUTENBERG
RICTER
LAMPIRAN P TABEL TINGKAT RESIKO GEMPA BUMI BERDASARKAN
NILAI INTENSITAS DAN PGA METODE MURPHY
O’BREIN
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
15/120
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pulau Jawa merupakan wilayah Indonesia yang paling padat penduduk dan
infrastrukturnya. Berdasarkan tatanan seismotektoniknya, Pulau Jawa ini
merupakan bagian dari satuan seismotektonik busur sangat aktif dan busur aktif.
Guna mewaspadai bencana gempa bumi di kawasan ini perlu dilakukan suatu
kajian mendasar tentang analisa percepetan getaran tanah maksimum, serta
menentukan wilayah-wilayah potensi gempa bumi serta bahaya yang ditimbulkan.
Risiko bahaya gempa bumi sangat ditentukan oleh kepadatan penduduk dan
infrastruktur di suatu wilayah yang telah dinyatakan rawan bencana dan risiko
gempa bumi.
Dalam kegiatan analisa percepatan tanah ini terdapat dua kegiatan yaitu
pengambilan data dan pengolahan data. Kemajuan teknologi telah menghasilkan
data-data bawah permukaan yang dapat menampilkan gambaran bawah
permukaan dengan keakurasian yang tinggi berupa data-data seismisitas salah
satunya, sehingga dengan adanya data ini maka dapat digunakan untuk
mengetahui nilai percepetan tanah di wilayah Pulau Jawa.
Percepatan getaran tanah maksimum adalah nilai terbesar percepatan
tanah pada suatu tempat akibat getaran gempa bumi dalam periode waktu tertentu.
Percepatan getaran tanah maksimum merupakan salah satu parameter yang sering
digunakan dalam mengestimasi tingkat kerusakan tanah akibat goncangan gempa.
Percepatan tanah di suatu daerah dapat diukur langsung dengan accelerograf atau
strongmotion seismograf yang dipasang pada tempat tersebut atau dengan
pendekatan formula empiris. Terbatasnya peralatan jaringan accelerograf yang
tidak lengkap dari segi periode waktu maupun tempatnya menyebabkan penentuan
nilai percepatan getaran tanah maksimum lebih banyak menggunakan pendekatan
formula empiris, diantaranya yaitu dengan menggunakan Metode Gutenberg
Richter dan Metode Murphy O’Brein.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
16/120
2
1.2. Perumusan Masalah
Pulau Jawa merupakan bagian dari satuan seismotektonik aktif dan terletak
di jalur subduksi sehingga sangat berpotensi untuk terjadinya gempa bumi. Oleh
karena itu, dalam skripsi ini rumusan masalah yang dibahas adalah menentukan
besarnya nilai intensitas gempa bumi dan percepatan tanah maksimum di wilayah
Pulau Jawa dilihat dari besarnya nilai percepatan getaran tanah maksimum atau
PGA ( Peak Ground Acceleration) di daerah tersebut berdasarkan parameter
gempa bumi berupa episenter, hiposenter dan magnitudo, serta bagaimana
hubungan nilai percepatan getaran tanah maksimum terhadap intensitas gempa
bumi menggunakan Metode Gutenberg Richter dan Metode Murphy O’Brein.
1.3. Tujuan Penelitian
1.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai percepatan getaran
tanah maksimum di tiap-tiap daerah rawan gempa serta tingkat resiko
akibat gempa bumi di pulau Jawa dengan menggunakan metode Gutenberg
Richter dan metode Murphy O’brein,
2. Mencari hubungan nilai percepatan tanah maksimum dengan intensitas
dalam skala MMI (Modified Mercalli Intensity), dan
3.
Untuk menggali perbedaan pada kedua metode tersebut.
1.4. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa batasan masalah, yaitu:
1. Perhitungan PGA bersifat matematis dengan asumsi bahwa sumber gempa
bumi berupa point source, serta asumsi bahwa kondisi tanah adalah
bersifat homogen.
2.
Model berdasarkan katalog gempa bumi dari USGS data gempa bumi 37
tahun terakhir, yaitu dari tahun 1973 sampai dengan tahun 2010 yang
meliputi wilayah Pulau Jawa dan sekitarnya, dengan magnitudo lebih besar
dan sama dengan 5.0 SR, dengan kedalaman kurang dari 70 km serta
dibatasi lintang 6.00° LS - 9.00° LS dan 105.00° BT - 115° BT dengan
menggunakan metode Gutenberg Richter dan metode Murphy O’Brein.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
17/120
3
3. Meneliti dan menganalisa hubungan percepatan getaran tanah maksimum
dengan intensitas pada skala MMI (Modified Mercalli Intensity) dengan
pendekatan menggunakan rumus empiris pada kedua metode tersebut.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
18/120
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kegempaan Pulau Jawa
2.1.1. Kondisi Tektonik Indonesia
Indonesia merupakan jalur pertemuan tiga lempeng besar (triple junction
plate convergence) yaitu Lempeng Indo-Australia, yang relative bergerak ke
utara, Lempeng Eurasia, yang relatif bergerak ke selatan, dan Lempeng Pasifik
yang relatif bergerak ke Barat Laut (gambar 2.1). Pertemuan antar lempeng
menyebabkan sering terjadi gempa bumi karena tumbukan atau pergeseran
lempeng (gambar 2.2). Oleh karena itu, Indonesia merupakan daerah yang secara
tektonik bersifat labil (terutama di wilayah Indonesia tengah) dan merupakan
kawasan pingir benua yang paling aktif di dunia.
Gambar 2.1. Peta tektonik Indonesia (BMG)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
19/120
5
Gambar 2.2. Tumbukan antar lempeng samudera dan lempeng benua
(www.indogeoart.com).
Di bagian tengah kerak samudera India ini terbentuk suatu jalur lurus yang
disebut Mid Oceanic Ridge (Pematang Tengah Samudra), sedangkan di bagian
timurnya atau sebelah barat terbentuk jalur punggungan lurus utara – selatan yangdisebut Ninety East Ridge (letaknya hampir berimpit dengan bujur 90 timur)
merupakan daerah mineralisasi (Usman, 2006). Bagian yang dalam membentuk
cekungan kerak samudera yang terisi oleh sedimen yang berasal dari dataran India
membentuk Bengal Fan hingga ke perairan Nias dengan ketebalan sedimen antara
2.000 – 3.000 meter (Ginco, 1999). Daerah Pematang Tengah Samudra pada
Lempeng Indo-Australia merupakan implikasi dari proses Sea Floor Spereading
(Pemekaran Lantai Samudera) yang mencapai puncaknya pada Miosen Akhir
dengan kecepatan 6-7 cm/tahun, sebelumnya pada Oligosen awal hanya 5
cm/tahun (Katili, 2008).
Pada gambar 2.3 memperlihatkan bentuk ideal geomorfologi pada tepian
lempeng aktif adalah mengikuti proses-proses penunjaman yaitu palung samudera
(trench), prisma akresi (accretionary prism), punggungan busur muka ( forearc
ridge), cekungan busur muka ( forearc basin), busur gunungapi (volcanic arc), dan
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
20/120
6
cekungan busur belakang (backarc basin). Busur gunung api dan cekungan busur
belakang lazimnya berada di bagian daratan atau kontinen (Lubis et al, 2007).
Gambar 2.3. Komponen tektonik ideal pada penunjaman tepian lempeng aktif
(Hamilton, 1979)
2.1.2 Tektonik Regional Pulau Jawa
Tektonik regional wilayah Pulau Jawa dikontrol oleh tektonik tunjaman
selatan Pulau Jawa. Akibat tunjaman tersebut terbentuk struktur-struktur geologi
regional di wilayah daratan Pulau Jawa. Struktur tersebut dapat diamati di daratan
Pulau Jawa bagian barat hingga bagian timur, diantaranya Sesar Banten, Sesar
Cimandiri, Sesar Citarik, Sesar Baribis, Sesar Citanduy, Sesar Bumiayu, Sesar
Kebumen – Semarang - Jepara, Sesar Lasem, Sesar Rawapening, Sesar Opak,
Sesar Pacitan, Sesar Wonogiri, Sesar Pasuruan, dan Sesar Jember.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
21/120
7
2.1.2.1. Tatanan Tektonik Jawa
Perkembangan tektonik pulau Jawa dapat dipelajari dari pola-pola
struktur geologi dari waktu ke waktu. Struktur geologi yang ada di PulauJawa 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. Secara umum, ada tiga arah pola umum struktur yaitu
arah Timur Laut – Barat Daya (NE-SW) yang disebut pola Meratus, arah
Utara – Selatan (N-S) atau pola Sunda dan arah Timur – Barat (E-W).
Perubahan jalur penunjaman berumur kapur yang berarah Timur Laut –
Barat Daya (NE-SW) menjadi relatif Timur – Barat (E-W) sejak era
Oligosen sampai sekarang telah menghasilkan tatanan geologi Tersier di
Pulau Jawa yang sangat rumit, disamping mengundang pertanyaan
bagaimanakah mekanisme perubahan tersebut. Kerumitan tersebut dapat
terlihat pada unsur struktur Pulau Jawa dan daerah sekitarnya.
Pola meratus di bagian barat terekspresikan pada sesar cimandiri,
di bagian tengah terekspresikan dari pola penyebaran singkapan batuan pra-tersier di daerah karang sambung. Sedangkan di bagian timur
ditunjukkan oleh sesar pembatas cekungan pati, “florence” timur,
“central deep”. Cekungan tuban dan juga tercermin dari pola konfigurasi
tinggian karimun jawa, tinggian bawean dan tinggian masalembo. Pola
meratus tampak lebih dominan terekspresikan di bagian timur.
Pola Sunda berarah Utara-Selatan, di bagian barat tampak lebih
dominan sementara perkembangan ke arah timur tidak terekspresikan.
Ekspresi yang mencerminkan pola ini adalah pola sesar-sesar pembatas
Cekungan Asri, Cekungan Sunda dan Cekungan Arjuna. Pola Sunda pada
Umumnya berupa struktur regangan. Pola Jawa di bagian barat ini diwakili
oleh sesar-sesar naik seperti sesar Beribis dan sesar-sesar dalam Cekungan
Bogor. Di bagian tengah tampak pola dari sesar-sesar yang terdapat pada
zona Serayu Utara dan Serayu Selatan. Di bagian Timur ditunjukkan oleh
arah Sesar Pegunungan Kendeng yang berupa sesar naik. Dari data
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
22/120
8
stratigrafi dan tektonik diketahui bahwa pola meratus merupakan pola
yang paling tua. Sesar-sesar yang termasuk dalam pola ini berumur kapur
sampai paleosen dan tersebar dalam jalur tinggian Karimun Jawa menerus
melalui Karang Sambung hingga di daerah Cimandiri Jawa Barat. Sesar
ini teraktifkan kembali oleh aktivitas tektonik yang lebih muda. Pola
Sunda lebih muda dari pola Meratus. Data seismik menunjukkan Pola
Sunda telah mengaktifkan kembali sesar-sesar yang berpola meratus pada
eosen akhir hingga oligosen akhir.
Gambar 2.4. Tatanan tektonik regional Pulau Jawa
(www.lasonearth.files.wordpress.com)
Pola Jawa menunjukkan pola termuda dan mengaktifkan kembali seluruh
pola yang telah ada sebelumnya (Pulunggono, 1994). Data seismik menunjukkan
bahwa pola sesar naik dengan arah barat-timur masih aktif hingga sekarang.
Fakta lain yang harus dipahami ialah bahwa akibat dari pola struktur dan
persebaran tersebut dihasilkan cekungan-cekungan dengan pola yang tertentu
pula. Penampang stratigrafi yang diberikan oleh Kusumadinata, 1975 dalam
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
23/120
9
Pulunggono, 1994 menunjukkan bahwa ada dua kelompok cekungan yaitu
cekungan Jawa Utara bagian barat dan cekungan Jawa Utara bagian timur yang
terpisahkan oleh tinggian Karimun Jawa.
Kelompok cekungan Jawa Utara bagian barat mempunyai bentuk geometri
memanjang relative Utara-Selatan dengan batas cekungan berupa sesar-sesar
dengan arah utara selatan dan Timur-Barat. Sedangkan cekungan yang terdapat di
kelompok cekungan Jawa Utara Bagian Timur umumnya mempunyai geometri
memanjang timur-barat dengan peran struktur yang berarah timur-barat lebih
dominan.
Pada akhir cretasius terbentuk zona penunjaman yang terbentuk di daerah
Karang sambung menerus hingga pegunungan meratus di Kalimantan. Zona ini
membentuk struktur kerangka struktur geologi yang berarah timur laut-barat daya.
Kemudian selama tersier pola ini bergeser sehingga zona penunjaman ini berada
di sebelah selatan Pulau Jawa. Pada pola ini struktur yang terbentuk berarah
timur-barat.
Tumbukkan antara lempeng Asia dengan lempeng Australia menghasilkan
gaya utama kompresi Utara-Selatan. Gaya ini membentuk pola sesar geser
(oblique wrench fault) dengan arah barat laut-tenggara, yang kurang lebih searah
dengan pola pegunungan akhir cretasisus.
Pada periode Pliosen-Pleistosen arah tegasan utama masih sama, Utara-
Selatan. Aktifitas tektonik periode ini menghasilkan pola struktur naik dan lipatan
dengan arah timur-barat yang dapat dikenali di Zona Kendeng. Meskipun secara
regional seluruh Pulau Jawa mempunyai perkembangan tektonik yang sama,
tetapi karena pengaruh dari jejak-jejak tektonik yang lebih tua yang mengontrol
struktur batuan dasar, khususnya pada perkembangan tektonik yang lebih muda,
terdapat perbedaan antara Jawa Barat, Jawa Tengah dan Jawa Timur.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
24/120
10
2.1.2.2. Kegempaan Regional Pulau Jawa
Kegempaan regional wilayah Jawa dapat dibagi atas dua kelompok
kegempaan, yakni kegempaan lajur tunjaman selatan Jawa dan kegempaan lajursesar aktif Jawa. Gempa bumi lajur tunjaman Jawa dijumpai berkedalaman
dangkal hingga dalam (0 – 400 km) (Gambar 2.5).
Gambar 2.5. Blok diagram morfologi kedalaman gempa bumi Lajur penunjaman
selatan Jawa – Bali (Soehaimi, 2008).
Gempa bumi di lajur tunjaman ini umumnya tercatat berkekuatan >4 SR. Gempa
bumi berkekuatan besar di wilayah Jawa ini dapat mencapai 8,5 SR, terutama di
Jawa bagian barat, sedangkan yang berkekuatan 5 – 6 SR sering terjadi di wilayah
Jawa bagian selatan (NEIC, USGS, 2006). Wilayah Jawa ini merupakan daerah
rawan bencana gempa bumi Indonesia No. VI, VII, VIII, dan IX (Puslitbang
Geologi, 2004) (gambar 2.6). Gempa bumi lajur tunjaman ini umumnya
memperlihatkan mekanisme gempa bumi sesar naik, gempa bumi bermekanisme
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
25/120
11
sesar normal dapat juga terjadi pada lajur ini, terutama pada kedalaman >300 km
di sebelah utara Jawa. Gempa bumi dengan mekanisme normal tersebut
disebabkan oleh proses peregangan (extension) pada lajur di bawah rumpang
gempa bumi ( seismic gap).
Gambar 2.6. Peta rawan bencana gempa bumi Indonesia (Soehaimi, 2008).
Gempa bumi berkedalaman dangkal (
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
26/120
12
2.1.2.3. Seismotektonik Regional Pulau Jawa
Seismotektonik merupakan ilmu pegetahuan yang mempelajari tentang
hubungan antara tektonik, khususnya struktur geologi dengan kejadian gempa bumi (seismogenetik) serta bahaya yang diikutinya (Pavoni, 1987). Berdasarkan
kondisi hubungan antara tektonik dan kegempaannya, Pulau Jawa dapat dibagi
menjadi dua lajur seismotektonik, yakni lajur seismotektonik tunjaman selatan
Jawa dan lajur seismotektonik sesar sesar aktif daratan Jawa (Gambar 2.7).
Karakteristik lajur seismotektonik tunjaman selatan Jawa ini merupakan bagian
dari lempeng tektonik Samudra Hindia – Australia yang menunjam di bawah
bagian lempeng tektonik Benua Asia – Eropa. Berdasarkan penampakan
morfologi kedalaman kegempaannya, lajur tunjaman selatan Jawa ini dapat dibagi
atas enam lajur, yakni Lajur Selat Sunda, Lajur Jawa Barat Bagian Barat, Lajur
Jawa Barat Bagian Timur - Jawa Tengah Bagian Barat, Lajur Jawa Tengah Bagian
Timur-Jawa Timur Bagian Barat, Lajur Jawa Timur Bagian Timur - Madura, dan
Lajur Bali. Batas antara lajur satu dengan lajur lainnya diperlihatkan oleh
perbedaan sudut kemiringan tunjamannya dari satu tempat ke tempat lainnya dan
disebut sebagai rumpang gempa bumi mendatar. Dari wilayah Jawa bagian barat
hingga Jawa bagian timur sudut tunjaman tersebut makin tegak. Rumpang gempa
bumi tegak pada lajur tunjaman ini juga dapat ditemui pada kedalaman bervariasi
antara 250 - 350 km. Lajur seismotektonik sesar aktif daratan Jawa berkaitan erat
dengan keberadaan struktur sesar aktif, diantaranya lajur seismotektonik sesar
aktif Banten, lajur seismotektonik sesar aktif Cimandiri, lajur seismotektonik
sesar aktif Citarik, lajur seismotektonik sesar aktif Baribis, lajur seismotektonik
sesar aktif Citanduy, lajur seismotektonik sesar aktif Bumiayu, Lajur
seismotektonik Kebumen – Semarang - Jepara, lajur seismotektoniksesar aktif
Lasem, lajur seismotektonik sesar aktif Rawapening, lajur seismotektonik sesar
aktif Opak, lajur seismotektonik sesar aktif Pacitan, lajur seismotektonik sesar
aktif Wonogiri, lajur seismotektonik sesar aktif Pasuruan, dan lajur
seismotektonik sesar aktif Jember.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
27/120
13
Gambar 2.7. Peta Seismotektonik Jawa dan Bali (Soehaimi, 2005)
Skala 1 : 2.750.000
2.2. Penelitian Terdahulu
Perhitungan tingkat bahaya gempa bumi ditujukan untuk mengetahui
seberapa besar tingkat bahaya yang ditimbulkan jika terjadi gempa bumi
khususnya terhadap bangunan. Perhitungan ini melibatkan parameter-parameter
yang terkait dengan percepatan getaran tanah maksimum atau PGA ( PeakGround Acceleration), ataupun intensitas gempa bumi. Perhitungan yang
dilakukan bisa dengan metode deterministik maupun probabilistik.
Perhitungan tingkat bahaya gempa bumi dengan metode probabilistik
pertama kali diperkenalkan oleh Cornell (1968). Metode ini lalu berkembang
cukup pesat dan banyak digunakan untuk menghitung tingkat bahaya gempa bumi
pada daerah yang memiliki bangunan vital seperti pembangkit tenaga listrik,
bendungan dan lain-lain. Mc Guirre (1976) membuat program komputer EQRISK
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
28/120
14
untuk menghitung bahaya gempa berdasarkan paper Cornell (1968). Beberapa
peneliti menggunakan metode probabilistik untuk memetakan tingkat bahaya
gempa bumi pada suatu area tertentu, misalnya Adnan et al. (2005) yang
menghitung PGA di semenanjung Malaysia. Suckale et al.(2005) juga
menggunakan metode probabilistik untuk menghitung nilai PGA di kepulauan
Republik Vanuatu.
Penelitian mengenai tingkat bahaya gempa bumi untuk Indonesia dan
khususnya Jawa sebelumnya telah dilakukan oleh PT. Reasuransi Internasional
Indonesia dan peneliti dari Badan Meteorologi dan Geofisika (2001) yang telah
melakukan perhitungan percepatan getaran tanah secara empiris dengan
menggunakan beberapa metode yaitu metode O’brien, metode Ricther. Hasil dari
penelitian tersebut diantaranya untuk metode Richter mendapatkan nilai
percepatan getaran tanah maksimum wilayah Jawa Tengah dan DIY sekitar 100 –
400 cm/sec2 (gambar 2.8), dan untuk wilayah Jawa Timur 200 – 300 cm/sec2
(gambar 2.9), serta 100 – 600 cm/sec2 pada wilayah Jawa Barat (gambar 2.10).
Dan hasil untuk nilai percepatan getaran tanah dengan menggunakan metode
O’Brein didapatkan nilai percepatan tanah maksimum 100 – 400 cm/sec2 pada
wilayah Jawa bagian tengah (gambar 2.11), dan 100 – 900 cm/sec2 pada wilayah
Jawa bagian timur (gambar 2.12) dan 100 – 1000 cm/sec2 pada wilayah Jawa
bagian barat (gambar 2.13).
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
29/120
15
Gambar 2.8. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther wilayah
Jawa Bagian Tengah
(http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/richter/jateng.html)
Gambar 2.9. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther wilayah
Jawa Bagian Timur
(http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/richter/jatim.html)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
30/120
16
Gambar 2.10. Peta percepatan getaran tanah metode Gutenberg Ricther wilayah
Jawa Bagian Barat (http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/richter/jabar.html)
Gambar 2.11. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien wilayah
Jawa Bagian Tengah
(http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/obrien/jateng_obrien.html)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
31/120
17
Gambar 2.12. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien wilayah
Bagian Timur
(http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/obrien/jatim_obrien.html)
Gambar 2.13. Peta percepatan getaran tanah metode Murphy O’brien wilayah
Jawa Bagian Barat
(http://www.reindo.co.id/gempa/Percepatan/obrien/jabar_obrien.html)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
32/120
18
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1. Teori Gempa Bumi
Menurut Teori Elastic Rebound yang dinyatakan oleh Seismolog Amerika,
Reid, (Bullen, 1965; Bolt 1985) menyatakan bahwa gempa bumi merupakan
gejala alam yang disebabkan oleh pelepasan energi regangan elastis batuan, yang
disebabkan adanya deformasi batuan yang terjadi pada lapisan lithosfer.
Deformasi batuan terjadi akibat adanya tekanan ( stress) dan regangan ( strain)
pada lapisan bumi. Tekanan atau regangan yang terus-menerus menyebabkan
daya dukung pada batuan akan mencapai batas maksimum dan mulai terjadi
pergeseran dan akhirnya terjadi patahan secara tiba-tiba. Mekanisme gempa bumi
dapat dijelaskan secara singkat sebagai berikut:
Jika terdapat 2 buah gaya yang bekerja dengan arah berlawanan pada
batuan kulit bumi, batuan tersebut akan terdeformasi, karena batuan mempunyai
sifat elastis. Bila gaya yang bekerja pada batuan dalam waktu yang lama dan terus
menerus, maka lama kelamaan daya dukung pada batuan akan mencapai batas
maksimum dan akan mulai terjadi pergeseran. Akibatnya batuan akan mengalami
patahan secara tiba-tiba sepanjang bidang fault (gambar 3.1). Setelah itu batuan
akan kembali stabil, namun sudah mengalami perubahan bentuk atau posisi. Pada
saat batuan mengalami gerakan yang tiba-tiba akibat pergeseran batuan, energi
stress yang tersimpan akan dilepaskan dalam bentuk getaran yang kita kenal
sebagai gempa bumi.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
33/120
19
Gambar 3.1. Proses deformasi batuan yang mengakibatkan terjadinya
gempa bumi (Bolt 1985).
Garis putus-putus merupakan garis imajiner yang menunjukkan posisi batuan sebelum dan sesudah daya dukung batuan terlampaui. Garis merah
horizontal pada akhir proses deformasi merupakan bidang sesar yang terjadi (Bolt
1988).
3.1.1. Mekanisme Terjadinya Gempa
Gempa bumi tektonik terjadi dimulai dengan adanya proses akumulasi
energi yang diakibatkan oleh pergerakanm lempeng. Pada daearah pertemuan
lempeng timbul suatu tegangaan yang diakibatkan oleh tumbukan dan pergeseran
antar lempeng yang mempunyai sifat – sifat elastis batuan. Tegangan pada batuan
akan berkumpul terus – menerus sehingga pada suatu saat sesuai dengan
karekteristik batuannya akan sampai pada titik patah, pada saat tersebut energi yang
terkumpul selama terjadi proses tegangan akan dilepaskan berupa deformasi
batuan atau patahan. Energi yang dilepaskan ke segala arah berupa gelombanggempa bumi.
Pada umumnya gempa bumi terjadi pada batas lempeng dan pada daerah
patahan aktif. Suatu titik di sepanjang sesar tempat mulainya gempa disebut fokus
atau hyposenter dan tititk di permukaan bumi yang tepat di atasnya disebut
episenter.
Gempa bumi adalah rangkaian gelombang getaran atau kejutan ( shock
wave) yang berasal dari suatu tempat dalam mantel atau kerak bumi. Seorang
Seismolog Amerika, Reid (Bullen, 1965; Bolt 1985) mengemukakan suatu teori
yang menjelaskan mengenai bagaimana umumnya gempa bumi terjadi. Teori ini
dikenal dengan nama “ Elastic Rebound Theory”. Menurut teori ini gempa bumi
terjadi pada daerah atau area yang mengalami deformasi. Energi yang tersimpan
dalam deformasi ini berbentuk elastis strain dan akan terakumulasi sampai daya
dukung batuan mencapai batas maksimum, hingga akhirnya menimbulkan rekahan
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
34/120
20
atau patahan. Mekanisme gempa bumi dapat dijelaskan secara singkat sebagai
berikut:
Jika terdapat dua buah gaya yang bekerja dengan arah berlawanan pada batuan kulit bumi, batuan tersebut akan terdeformasi, karena batuan mempunyai
sifat elastis. Bila gaya yang bekerja pada batuan dalam waktu yang lama dan
terus menerus, maka lama kelamaan daya dukung pada batuan akan mencapai
batas maksimum dan akan mulai terjadi pergeseran. Akibatnya batuan akan
mengalami patahan secara tiba-tiba sepanjang bidang fault (gambar 3.1). Setelah
itu batuan akan kembali stabil, namun sudah mengalami perubahan bentuk atau
posisi. Pada saat batuan mengalami gerakan yang tiba-tiba akibat pergeseran
batuan, energi stress yang tersimpan akan dilepaskan dalam bentuk getaran yang
kita kenal sebagai gempa bumi.
Dari penjelasan di atas (gambar 3.1) syarat terjadinya gempa bumi antara lain:
1. Distribusi stress
2. Pembangunan stress
3. Adanya pergerakan relatif bumi
3.1.2. Teori Tektonik Lempeng
Teori Tektonik Lempeng berasal dari hipotesis continental drift yang
dikemukakan Alfred Wegener tahun 1912. Dan dikembangkan lagi dalam
bukunya The Origin of Continents and Oceans terbitan tahun 1915. Ia
mengemukakan bahwa benua-benua yang sekarang ada dulu adalah satu bentang
muka yang bergerak menjauh sehingga melepaskan benua-benua tersebut dari inti
bumi seperti 'bongkahan es' dari granit yang bermassa jenis rendah yang
mengambang di atas lautan basal yang lebih padat. Namun, tanpa adanya bukti
terperinci dan perhitungan gaya-gaya yang dilibatkan, teori ini dipinggirkan.
Mungkin saja bumi memiliki kerak yang padat dan inti yang cair, tetapi
tampaknya tetap saja tidak mungkin bahwa bagian-bagian kerak tersebut dapat
http://id.wikipedia.org/wiki/Teori_Continental_Drifthttp://id.wikipedia.org/wiki/Teori_Continental_Drifthttp://id.wikipedia.org/wiki/Alfred_Wegenerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Granithttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Basal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Basal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Granithttp://id.wikipedia.org/wiki/Alfred_Wegenerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Teori_Continental_Drift
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
35/120
21
bergerak-gerak. Di kemudian hari, dibuktikanlah teori yang dikemukakan geolog
Inggris Arthur Holmes tahun 1920 bahwa tautan bagian-bagian kerak ini
kemungkinan ada di bawah laut. Terbukti juga teorinya bahwa arus konveksi di
dalam mantel bumi adalah kekuatan penggeraknya.
Bukti pertama bahwa lempeng-lempeng itu memang mengalami
pergerakan didapatkan dari penemuan perbedaan arah medan magnet dalam
batuan-batuan yang berbeda usianya. Penemuan ini dinyatakan pertama kali pada
sebuah simposium di Tasmania tahun 1956. Mula-mula, penemuan ini
dimasukkan ke dalam teori ekspansi bumi, namun selanjutnya justeru lebih
mengarah ke pengembangan teori tektonik lempeng yang menjelaskan pemekaran
(spreading) sebagai konsekuensi pergerakan vertikal (upwelling) batuan, tetapi
menghindarkan keharusan adanya bumi yang ukurannya terus membesar atau
berekspansi (expanding earth) dengan memasukkan zona subduksi/hunjaman
(subduction zone), dan sesar translasi (translation fault). Pada waktu itulah teori
tektonik lempeng berubah dari sebuah teori yang radikal menjadi teori yang
umum dipakai dan kemudian diterima secara luas di kalangan ilmuwan. Penelitian
lebih lanjut tentang hubungan antara seafloor spreading dan balikan medan
magnet bumi ( geomagnetic reversal) oleh geolog Harry Hammond Hess dan
oseanograf Ron G. Mason menunjukkan dengan tepat mekanisme yang
menjelaskan pergerakan vertikal batuan yang baru.
Seiring dengan diterimanya anomali magnetik bumi yang ditunjukkan
dengan lajur-lajur sejajar yang simetris dengan magnetisasi yang sama di dasar
laut pada kedua sisi mid-oceanic ridge, tektonik lempeng menjadi diterima secara
luas. Kemajuan pesat dalam teknik pencitraan seismik mula-mula di dalam dan
sekitar zona Wadati-Benioff dan beragam observasi geologis lainnya tak lama
kemudian mengukuhkan tektonik lempeng sebagai teori yang memiliki
kemampuan yang luar biasa dalam segi penjelasan dan prediksi.
Penelitian tentang dasar laut dalam, sebuah cabang geologi kelautan yang
berkembang pesat pada tahun 1960-an memegang peranan penting dalam
pengembangan teori ini. Sejalan dengan itu, teori tektonik lempeng juga
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Arthur_Holmes&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Teori_ekspansi_bumi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Zona_subduksihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Seafloor_spreading&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Geomagnetic_reversal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Geomagnetic_reversal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Harry_Hammond_Hess&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Ron_G._Mason&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mid-oceanic_ridgehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zona_Wadati-Benioff&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Geologi_kelautanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Geologi_kelautanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zona_Wadati-Benioff&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mid-oceanic_ridgehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Ron_G._Mason&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Harry_Hammond_Hess&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Geomagnetic_reversal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Seafloor_spreading&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Zona_subduksihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Teori_ekspansi_bumi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Arthur_Holmes&action=edit&redlink=1
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
36/120
22
dikembangkan pada akhir 1960-an dan telah diterima secara cukup universal di
semua disiplin ilmu, sekaligus juga membaharui dunia ilmu bumi dengan
memberi penjelasan bagi berbagai macam fenomena geologis dan juga
implikasinya di dalam bidang lain seperti paleogeografi dan paleobiologi.
3.1.3. Jenis-Jenis Gempabumi
Menurut sumber terjadinya gempa, Hoernes (Subardjo, 2001)
mengelompokan menjadi :
1. Gempa bumi vulkanik (Volcanic Earthquake), ialah gempa bumi yang
terjadi karena adanya aktifitas vulkanik.
2. Gempa bumi terban/runtuhan (Collapse Earthquake), yaitu gempa bumi
yang terjadi karena adanya runtuhan atau longsoran dari massa batuan.
3. Gempa bumi buatan, yaitu gempa bumi yang terjadi karena adanya
ledakan dinamit atau ledakan nuklir.
4. Gempa bumi tektonik (Tectonic Earthquake), yaitu gempa bumi yang
terjadi karena adanya gejala tektonik alam misalnya adanya pergeseran
lempeng benua atau sesar.
Berdasarkan dalamnya sumber gempa, Howell (1969)
mengelompokan gempa bumi menjadi :
1. Gempa bumi dangkal, dengan kedalaman hiposenternya kurang dari
70 km di bawah permukaan bumi.
2. Gempa bumi menengah, dengan kedalaman hiposenter antara 70 –
300 km di bawah permukaan bumi.
3. Gempa bumi dalam, dengan kedalaman hiposenternya lebih dari 300 –
700 km di bawah permukaan bumi.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Paleogeografi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Paleobiologi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Paleobiologi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Paleogeografi&action=edit&redlink=1
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
37/120
23
Berdasarkan kekuatan, Hagiwara (Subardjo, 2001)
mengklasifikasikan gempa bumi menjadi:
1.
Gempa sangat besar, M > 8,0
2. Gempa besar, 7,0 < M < 8,0
3. Gempa sedang, 4,5 < M < 7,0
4. Gempa mikro, 1,0 < M < 4,5
5. Gempa ultra mikro, M < 1,0
Berdasarkan urutaan waktu terjadinya, Mogi (1967) membagi tipe
gempabumi menjadi 3 (tiga) jenis yaitu:
1. Tipe I
Yaitu gempa bumi utama dalam (mainshock) tanpa didahului gempa
permulaan (foreshock). Tetapi diikuti dengan banyak gempa bumi susulan
(aftershock). Gempa bumi tipe ini biasanya terjadi di daerah yangmempunyai medium homogen dengan (stress) yang bekerja hamper
merata (uniform) sebagian besar gempa bumi tektonik yang terjadi di bumi
tergolong jenis ini.
2. Tipe II
Yaitu gempa bumi utama (mainshock) didahului gempa-gempa
pendahuluan (foreshock) kemudian diikuti gempa susulan (aftershock)
yang cukup banyak jumlahnya. Gempa bumi tipe ini terjadi pada daerah
dengan struktur batuan yang tidak seragamdengan distribusi (stress) yang
bekerja tidak seragam.
3. Tipe III
Yaitu gempa bumi yang tidak terdapat gempa utama (mainshock), biasa
disebut gempa bumi “swarm”. Gempa bumi tipe ini terjadi dalam daerah
yang terbatas, biasanya terjadi di daerah gunung api. Gempa bumi ini
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
38/120
24
terjadi pada daerah yang struktur mediumnya tidak seragam dengan stress
yang bekerja terkonsentrasi pada area yang terbatas.
3.1.4.
Parameter Sumber Gempabumi
Hasil rekaman getaran permukaan tanah yang diakibatkan oleh
gempabumi baik analog maupun digital disebut seismograph. Hasil rekaman
tersebut dapat memberikan informasi parameter pokok mengenai gempabumi
yang terjadi di suatu tempat. Parameter pokok gempabumi tersebut meliputi:
1. Waktu kejadian gempabumi (origin time)
2. Posisi lintang dan bujur (latitude/longitude) episenter (titik pada
permukaan bumi yang terletak vertical diatas pusat gempa / hiposenter)
3. Kedalaman pusat gempabumi (kedalaman hiposenter). Sering disebut juga
dengan istilah focal depth.
4. Kekuatan gempabumi (magnitudo)
Parameter origin time, episenter, dan hiposenter disebut sebagai parameter
kinematik, karena untuk menentukannya hanya diperlikan waktu penjalaran
gelombang. Sedangkan parameter kekuatan gempa bumi (magnitudo) berkaitan
dengan energi yang dipancarkan oleh sumber gempa disebut sebagai parameter
dinamik, karena untuk menentukannya diperlukan pengukuran amplitudo dan
periode.
3.1.4.1. Episenter
Ada berbagai macam cara dalam penentuan posisi episenter yaitu:
1. Metode hiperbola. Metode ini menggunakan data waktu tiba gelombang P
ditiga stasiun. Parameter yang harus diketahui adalah kecepatan
gelombang harus konstan dan kedalamannya dianggap = 0 atau berada
dipermukaan.
2. Metode lingkaran. Metode ini menggunakan prinsip lingkaran untuk
menentukan posisi episenter, yaitu menggambar lingkaran dengan stasiun
sebagai pusatnya dan jarak episenter sebagai jari-jarinya. Dengan
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
39/120
25
menggunakan data waktu tiba dari tiga stasiun, maka akan didapatkan tiga
lingkaran yang berpotongan. Episenter didapatkan dari perpotongan antara
ketiga lingkaran tersebut disuatu titik.
3.
Metode Galitzin. Metode ini memungkinkan penentuan posisi episenter
hanya dengan menggunakan data dari satu stasiun. Data yang digunakan
adalah data komponen horisontal (Utara-Selatan dan Timur-Barat) dan
komponen vertikal serta selisih waktu tiba gelombang P dan gelombang S.
4. Metode Richter. Metode ini sangat kuantitatif karena menggunakan data
waktu tiba gelombang P dari banyak stasiun.
3.1.4.2. Kedalaman Hiposenter
Kedalaman gempa atau hiposenter dapat ditentukan dengan
berbagai cara, antara lain :
1. Perbandingan antara amplitudo gelombang S dan gelombang P,
atau perbandingan antara amplitudo gelombang permukaan yang
ditimbulkannya dengan amplitudo gelombang P (kedua parameter
ini makin kecil bila gempanya makin dalam). Perhitungan ini hanya
untuk memperkirakan atau membedakan gempa dangkal dangempa dalam.
2. Dengan mengukur beda waktu tiba antara fase gelombang P
dengan fase gelombang pP, yang sering disebut sebagai pP-P.
Metode ini kurang akurat untuk gempa kurang dari 100 km karena
ralatnya yang terlalu besar.
Dengan menggunakan fungsi parameter penerima gelombang yang
diterima dari berbagai stasiun. Fungsi ini bersifat empiris yaitu
hasil riset atau eksperimen.
3.1.4.3. Magnitudo
Magnitudo adalah ukuran untuk menyatakan kekuatan gempabumi
berdasarkan energi yang dipancarkan pada saat terjadinya gempabumi dan
dinyatakan dalam Skala Richter. Magnitudo pertama kali dihitung oleh
Richter pada tahun 1935 untuk gempa lokal di California dengan alat
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
40/120
26
Standart Wood Anderson yang memperhitungkan nilai pergerakan tanah
yang terletak pada jarak tertentu pada pusat gempa. Magnitudo gempa
dapat dibedakan atas:
1. Magnitudo Lokal ( MI ), Magnitudo lokal pertama kali diperkenalkan
oleh Richter (1935) berdasarkan pengamatan gempa bumi di
California Selatan yang direkam menggunakan seismograf Wood-
Anderson. Secara umum Magnitudo lokal dirumuskan:
MI= log A + 3 log Δ - 2,92 (3.1)
Dengan :
MI = magnitudo lokal,
A = amplitudo maksimum getaran tanah (μm) dan
Δ = jarak episenter dengan stasiun pengamat (km), Δ
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
41/120
27
3. Magnitudo Permukaan ( Ms), Magnitudo permukaan berdasarkan
amplitudo gelombang permukaan. Magnitudo ini digunakan untuk
menghitung kekuatan gempa dengan jarak lebih dari 600 km, periode 20
sekon, dan gempa dangkal (h
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
42/120
28
Dengan:
Md = magnitudo durasi,
τ = lamanya getaran (sekon),
Δ = jarak hiposenter (km), a,b,c adalah konstanta.
3.1.4.4. Waktu kejadian gempa bumi (Origin time )
Waktu kejadian gempa bumi adalah waktu saat terlepasnya akumulasi
regangan ( strain) yang berbentuk penjalaran gelombang gempa bumi dan
dinyatakan dalam hari, tanggal, bulan, tahun, jam , menit, detik dalam satuan
UTC (Universal Time Coordinated).
3.2. Gelombang Seismik
Gelombang seismik adalah gelombang elastic yang menjalar di dalam
medium bumi. Gelombang elastik yang menjalar di dalam medium seperti
gelombang suara, berdasarkan sifat-sifatnya, gelombang ini dapat dikategorikan
juga menjadi gelombang seismik. Gelombang seismik sering timbul akibat adanya
gempabumi atau ledakan. Gelombang seismik di ukur dengan mengunakan alat
seismometer. Gelombang seismik di bagi menjadi dua kelompok yaitu:
1. Gelombang badan .
2. Gelombang permukaan.
3.2.1. Gelombang Badan
Gelombang badan adalah gelombang yang merambat disela-sela
bebatuan di bawah permukaan bumi. Efek kerusakan yang ditimbulkan dari
gelombang ini cukup kecil. Gelombang badan di bagi menjadi dua bagian,
yaitu:
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
43/120
29
1. Gelombang P (Pressure Wave) atau Gelombang Longitudinal.
Gelombang ini dapat menjalar melalui segala medium (padat, cair dan
gas). Gerakan partikel medium yang dilewati gelombangini adalah
searah dengan arah penjalaran gelombang (Gambar 3.2). Karena
waktu penjalaran gelombang P lebih cepat diantara gelombang S,
maka gelombang P merupakan gelombang yang pertama tiba pada
detector gempa.
Gambar 3.2. Penjalaran Gelombang P (Bolt,1978)
Kecepatan penjalaran gelombang P dapat di kemukakan
dengan persamaan:
3
4
k
V p (3.6)
Dengan :
Vp = Kecepatan gelombang P
μ = Modulus geser
ρ = Densitas material yang dilalui gelombang
Қ = Modulus Bulk
2. Gelombang S (Shear Wave) disebut juga sebagai Gelombang
Sekunder atau Gelombang Transversal.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
44/120
30
Gelombang ini memiliki arah gerakan yang tegak lurus dengan
arah perambatan gelombang (Gambar 3.3). Gelombang S merambat
disela-sela bebatuan dan bergantung pada medium yang dilaluinya.
Gelombang ini hanya dapat mkenjalar melalui medium padat karena
cairan dan gas tidak punya daya elstisitas untuk kembali ke bentuk
asal. Waktu penjalaran gelombang S lebih lambat dari pada
gelombang P.
Gambar 3.3. Penjalaran Gelombang S (Bolt,1978)
Kecepatan gelombang S dapat diperlihatkan dengan persamaan:
Vs (3.7)
Dengan:
Vs = Kecepatan gelombang S
μ = Modulus geser
ρ = Densitas material yang dilalui gelombang
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
45/120
31
Gelombang S dibagi menjadi dua bagian yaitu gelombang SV dan
gelombang SH. Gelombang SV adalah gelombang S yang gerakan partikelnya
terpolarisasi pada bidang vertical. sedangkan gelombang SH adalah gelombang S
yang gerakan partikelnya horizontal.
Kegunaan gelombang P dan S dalam ilmu kegempaan adalah untuk
menentukan posisi episenter gempa. Amplitudo gelombang P juga digunakan
dalam perhitungan magnitudo gempa.
3.2.2. Gelombang Permukaan
Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat dipermukaan
bumi, tidak menetrasi kedalam medium bumi. Mempunyai frekuensi lebih rendah
dari gelombang badan, sehingga sifat gelombang tersebut merusak. Amplitudo
gelombang permukaan akan mengecil dengan cepat terhadap kedalaman. Hal ini
diakibatkan oleh adanya dispersi pada gelombang permukaan, yaitu penguraian
gelombang berdasarkan panjang gelombangnya sepanjang permbatan gelombang.
Gelombang permukaan dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:
1. Gelombang Love
2. Gelombang Reyleigh
3.2.2.1. Gelombang Love
Gelombang love adalah gelombang geser (S-wave) yang
terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan
vertical (Gambar 3.4) . Gelombang love diambil dari nama seorang
Geofisika Inggris Augustus Edward Hough Love (1863-1940). Gelombang
love merambat pada permukaan bebas medium berlapisdengan gerak
partikel seperti glombang SH. Kecepatan merambat gelombang love selalu
lebih kecil dari pada gelombang P, dan umumnya lebih lambat dari
gelombang S.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
46/120
32
Gambar 3.4. Penjalaran Gelombang Love (Bolt,1978)
Kecepatan penjalaran gelombang Love dapat dikemukakan dengan persamaan :
2
2
2
2
'
2
2
1
221
21 11
11
11tan
c
c H V L (3.8)
dengan :
V L = kecepatan gelombang Love (m/s)
H = ketebalan lapisan (m)
ω = frekuensi angular (rad/s)
c = kecepatan sesaat (m/s)
β 1 = kecepatan gelombang S pada medium 1 (m/s)
β 2 = kecepatan gelombang S pada medium 2 (m/s)
µ = rigiditas medium 1 (N/m2)
µ’ = rigiditas medium 2 (N/m2)
Gelombang Love terbentuk karena adanya interferensi konstruktif dari
gelombang SH pada permukaan bebas. Awal gelombang terbentuk ketika
gelombang SH yang datang membentur permukaan bebas pada sudut poskritis
sehingga energi terperangkap pada lapisan tersebut. Sebagian besar energi
kemudian direfleksikan kembali menuju permukaan (SHR ), sedangkan sebagian
kecil energi lainnya akan ditransmisikan melalui lapisan (SHT) seperti terlihat
pada Gambar 3.5.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
47/120
33
Gambar 3.5. Terbentuknya Gelombang Love (Widigdo, 2006)
3.2.2.2. Gelombang Reyleigh
Diambil dari nama fisikawan Inggris Lord Reyleigh (1842-1919).
Gelombang reyleigh adalah gelombang yang menjalar di permukaan bebas
medium berlapis maupun homogeny dengan pergerakan menyerupai ellip
(Gambar 3.7). Karena menjalar di permukaan bumi, maka amplitude gelombang
reyleigh akan berkurang dengan bertambahnya kedalaman. Pada saat gempabumi
besar, gelombang reyleigh terlihat pada permukaan tanah yang bergerak keatas
dan kebawah. Kecepatan merambat gelombang reyleigh lebih lambat dari pada
gelombang love.
Gambar 3.6. Penjalaran Gelombang Reyleigh (Bolt,1978)
Kecepatan penjalaran gelombang Rayleigh pada medium dapat diperlihatkan
dengan persamaan (3.9) :
SH
SH
SH
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
48/120
34
2
22
1
2
22
2
2
1142 s p s
RV
c
V
c
V
cV (3.9)
Dengan :
V R = kecepatan gelombang Rayleigh (m/s)
V p = kecepatan gelombang P (m/s)
V s = kecepatan gelombang S (m/s)
c = kecepatan sesaat (m/s)
Terbentuknya gelombang Rayleigh adalah karena adanya interaksi antara
bidang gelombang SV dan P pada permukaan bebas yang kemudian merambat
secara parallel terhadap permukaan.
Gerakan pertikel gelombang Rayleigh adalah vertikal, sehingga
gelombang Rayleigh hanya ditemukan pada komponen vertikal seismogram.
Karena gelombang rayleigh adalah gelombang permukaan, maka sumber yang
lebih dekat dengan permukaan akan menimbulkan gelombang Rayleigh yang
lebih kuat di bandingkan sumber yang terletak di dalam bumi (Lay dan
Wallace,1995). Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang dispersif dengan
periode yang lebih panjang akan mencapai material yang lebih dalam dan sampai
sebelum periode pendek. Hal ini menjadikan gelombang Rayleigh sebagai alat
yang sesuai untuk menentukan struktur keras atas suatu area.
Gelombang Rayleigh yang menjalar pada permukaan medium homogen
(tidak berlapis) tidak mengalami dispersi, yaitu pemisahan gelombang di
sepanjang penjalarannya karena kecepatan sebagai fungsi frekuensi atau panjang
gelombangnya. Dalam hal ini gelombang dengan frekuensi rendah menjalar lebih
lambat dari pada kecepatan gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi,
sehingga gelombang akan mengalami dispersi akan berubah bentuk sepanjang
penjalarannya.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
49/120
35
3.3. Intensitas Gempa Bumi
Intensitas gempa bumi adalah skala kekuatan gempa bumi berdasarkan
hasil pengamatan efek gempa bumi terhadap manusia, struktur bangunan, danlingkungan pada tempat tertentu. Parameter ini dinyatakan dengan skala intensitas
yang umumnya dalam MMI.
Intensitas merupakan hasil pengamatan visual pada suatu tempat,
sedangkan magnitudo adalah hasil pengamatan instrumental menggunakan
seismograf. Terdapat beberapa skala pengukuran intensitas. Skala tersebut adalah
skala intensitas Modified Mercalli Intensity (MMI) yang diakui sebagai standar
internasional, skala intensitas Medvedev-Sponheur-Karnik (MSK) yang sejak
1992 diubah menjadi European Macroseismic Scale (EMS) dan digunakan di
Eropa Timur, skala intensitas Japan Meteorological Agency (JMA) yang
digunakan di Jepang, dan skala intensitas Rossi-Forrel (RF) yang digunakan di
Cina. Besarnya intensitas gempa bumi di suatu tempat tidak hanya bergantung pada
kekuatan gempa bumi (magnitudo), namun juga kerusakan yang dirasakan.
Besarnya intensitas sangat tergantung dari besarnya magnitudo, jarak dari sumber
gempa, kondisi geologi, dan struktur bangunannya. Intensitas tinggi biasanyaterjadi pada daerah yang dekat sumber gempa dibandingkan tempat yang jauh dari
sumber gempa. Tingkat intensitas gempa bumi dapat dilihat pada Tabel 3.1
berikut ini.
Tabel 3.1. Magnitudo, efek karakteristik, frekuensi dan skala MMI gempa bumi
(Skinner dan Porter 1992)
Magnitudo(Skala
Richter)
Efek karakteristik
serta kerusakan yang ditimbulkan
Jumlah
per tahun
Skala Intensitas
Modified Mercalli
(MMI)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
50/120
36
4,3 - 4,8 Dirasakan oleh banyak orang 4.8 IV
4,9 - 5,4 Dirasakan oleh setiap orang 1.4 V
5,5 - 6,1 Kerusakan bangunan kecil 500 VI dan VII
6,2 - 6,9 Kerusakan banyak bangunan 100 VIII dan IX
7,0 - 7,3Kerusakan serius, jembatanjembatan
terpuntir, temboktembok retak15 X
7,4 - 7,9Kerusakan besar, bangunanbangunan
ambruk4 XI
>8,0Kerusakan total, gelombanggelombangterasa di permukaan tanah, benda-benda
terlempar
Satu kalidalam 5-
10 Tahun
XII
Intensitas terkuat terjadi di daerah episenter. Intensitas gempa bumi yang
paling banyak digunakan adalah skala Mercally yang biasa disebut MMI
( Modified Mercally Intensity). Skala ini mempunyai 12 tingkatan akibat gempa
bumi, dimulai dari yang lemah sampai yang kuat (Tabel 3.1). Untuk mengetahui
besarnya intensitas dapat menggunakan persamaan Gutenberg Richter yang
menyatakan hubungan antara intensitas gempabumi dan magnitude yaitu:
I = 1,5 (M-0,5) (3.10)
Dengan :
I : adalah intensitas (MMI),
M : magnitudo gempa bumi (SR)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
51/120
37
3.4. Seimisitas Gempa Bumi
Seismisitas adalah frekuensi dan distribusi gempa pada suatu daerah.
Seismisitas biasanya digambarkan pada peta dengan symbol-simbol tertentu pada peta yang menggambarkan frekuensi dan intensitas gempa pada lokasi yang di
gambarkan pada peta. Peta yang dimaksud disebut peta seismic.
3.5. Percepatan Getaran Tanah Maksimum
Percepatan adalah parameter yang menyatakan perubahan kecepatan mulai
dari keadaan diam sampai pada kecepatan tertentu. Untuk harga percepatan
terbagi menjadi 2 bagian yaitu percepatan tanah maksimum dan percepatan tanah
sesaat.
Percepatan tanah merupakan parameter yang perlu dikaji pada setiap
terjadinya gempabumi 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 adalah magnitudo gempa, kedalaman hiposenter, jarak episenter, kondisi
tanah.
Percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA)
adalah nilai terbesar percepatan tanah pada suatu tempat akibat getaran
gempabumi dalam periode waktu tertentu. Sedangkan untuk harga percepatan
tanah minimum adalah pada saat terjadi gempa pada suatu titik tertentu. Nilai
percepatan tanah yang akan diperhitungkan sebagai salah satu bagian dalam
perencanaan bangunan tahan gempa adalah nilai percepatan tanah maksimum.
Nilai percepatan tanah dapat dihitung langsung dengan seismograph
khusus yang disebut strong motion seismograph atau accelerograph. 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
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
52/120
38
gempa harga percepatan tanah dapat dihitung dengan cara pendekatan dari data
historis gempabumi.
Pengukuran percepatan tanah dengan cara empiris dapat dilakukandengan pendekatan dari beberapa rumus yang diturunkan dari magnitudo gempa
atau 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).
Beberapa metode dalam perhitungan percepatan getaran tanah maksimum
secara empiris dengan menggunakan data historis gempa bumi diantaranya adalah
antara lain :
3.5.1. Metode Mc. Guirr e R.K.
Log = 472,3 100,278 M (R+25)-1,301 (3.11)
Dengan :
= percepatan tanah pada permukaan (gal atau cm/sec2)
M = magnitudo permukaan atau Ms (SR)
R = jarak hiposenter (km)
∆ = jarak episenter (km)
h = kedalaman sumber gempa (km)
Pada model percepatan getaran tanah di atas menggunakan parameter-
parameter dasar gempa yaitu :
- Magnitudo (M)
- Kedalaman sumber gempa (h)
- Jarak Episenter (∆)
22 h R
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
53/120
39
3.5.2. Metode Kawashumi (1951).
43429.0
1.
100log)100(00084.045.5
R R M Log (3.12)
Dengan :
M = Magnitudo gempa.
R = Jarak Hyposenter.
= percepatan dalam gals.
Penggunaan rumus Kawashumi praktis, karena hubungan antara
percepatan permukaan setempat dan magnitudo.
Hal terpenting adalah, akibat yang ditimbulkan oleh gempa tidak sama
untuk setiap tempat, karena adanya faktor geometri dan struktur tanah. Untuk
daerah dengan struktur tanah yang lembek (perioda predominan besar dan faktor
pembesaran besar), akibat yang ditimbulkan semakin besar pula dibanding dengan
struktur tanah yang keras.
3.5.3. Metode Gutenberg and Ri chter (1942 ,1956)
log = I /3 – 0.5 (3.13)
Dengan:
M = magnitudo gempa bumi (SR)
I = Intensitas dalam MMI.
= percepatan tanah pada tempat yang dicari dalam satuan
cm/dt2 atau gal.
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
54/120
40
3.5.4. Metode Murphy dan O’Brein
log = 0.14 I MM + 0.24 M - 0.68 log R + β k (3.14)
Dengan:
β Western Ubited Satates = 0.60
β Japan = 0.69
β Southern Europe = 0.88
= percepatan tanah pada tempat yang akan dicari
I MM = intensitas gempa pada tempat yang akan dicari. ( dalam
standar MMI)
M = magnitudo
R = jarak episenter dalam km
βk = tetapan untuk sumber data dari stasiun pengukuran yang
terekam oleh seismograf (source data record)
2.5.5. Metode Kanai
Percepatan tanah di permukaan akibat gempa tergantung pada
karakteristik tanah di tempat tersebut. Besarnya percepatan tanah pada lapisan dan
permukaan tanah tergantung pada periode Predominan dan periode getaran
seismik. Model empiris percepatan tanah dari kanai adalah:
oaT G ).( (3.15)
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
55/120
41
Dengan:
)/83.1167.0(log)/60.366.1(61.010.
1 R R R Ms
T
a
(3.16)
22 )/(2,0
{)/(1{
1)(
o
o
o T T
T
T T
T G
(3.17)
222 )}]/(3.0
[{}])/{1{
1
1
11)(
o
o
o T T
T
T T
C
C
T G
(3.18)
dengan :
α = Percepatan tanah di lapisan permukaan (gal)
G(T) = Faktor perbesaran
T = Periode getaran seismik (detik)
T o = Periode predominan (detik)
C = I mpedensi antara lapisan permukaan dan lapisan dasar
e1 ,e2 = Konstanta elastik lapisan permukaan dan lapisan dasar
ρ1 , ρ2 = Rapat massa lapiasan permukaan dan lapisan dasar
ao = Percepatan tanah di lapisan dasar (gal)
Ms = Magnitudo gelombang di permukaan
R = Jarak hiposenter (km)
Faktor perbesaran G(T) tergantung dari rapat massa antara lapisan
itu. Apabila kontras antara kedua lapisan itu besar, maka besar pula faktor
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
56/120
42
perbesarannya. Percepatan tanah pada lapisan permukaan menjadi
maksimum apabila perioda getaran seismik yang merambat pada
permukaan sama dengan perioda predominan, harga periode predominan
tanah dapat dicari dengan melakukan pengukuran micro tremor
sehingga :
)/83.116 7.0(lo g)/60.366.1(61.0
105 R R R Ms
oT g
(3.19)
3.6. Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Gempa
Hubungan percepatan getaran tanah dengan intensitas gempa bumi dapat
di ketahui dengan pendekatan secara empiris mengunakan berapa metode di
bawah ini yang menyatan hubungan pecepatan getaran tanah dengan intensitas
dalam MMI.
3.6.1. Gutenberg and Richter (1942 ,1956)
log α = 0.333 I MM – 0.5 (3.20)
Dengan : α adalah percepatan tanah maksimum dan I MM adalah
Intensitas dalam MMI
3.6.2. Kawasumi (1951)
log α = 0.500 I JMA – 0.347 (3.21)
Dengan : α adalah percepatan tanah maksimum dan I JMA adalah
intensitas yang diukur dalam Agensi Meteorological Japanese
-
8/20/2019 Analisa Percepatan Getaran Tanah Maksimum Serta Hubungan Percepatan Getaran Tanah Dengan Intensitas Di Pu…
57/120
43
3.6.3. Neuman (1954)
Untuk jarak rata-rata 25 kilometer yaitu dengan persamaan :
log α max = 0.308 I MM – 0.0