Artikel Golberina q.n

Identifikasi Zona Lemah Pada Area Pengembangan Gedung Fakultas Ilmu Sosial Universitas Negeri Malang Dengan Ground Penetrating Radar (GPR)Golberina Qorik Nurera1, Daeng Achmad Suaidi 2, Nasikhudin 31Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang2Dosen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang3Dosen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri MalangEmail: [email protected] Zona lemah pada lapisan bawah permukaan tanah merupakan lapisan bawah permukaan tanah yang terdiri dari material material yang tingkat kerentanannya lemah. Material yang dimaksudkan adalah tanah liat basah, tanah liat kering, pasir kering, air dan rongga udara bawah permukaan tanah. Berdasarkan informasi yang didapat dari ketua Unit Layanan Perencanaan Barang dan Jasa UM, UM akan melakukan pengembangan pada gedung FIS UM. Berdasarkan informasi ini, maka diperlukan identifikasi zona lemah di area pengembangan gedung FIS UM. Gedung FIS UM yang lama masih berdiri, sehingga dalam melakukan penelitian tidak disarankan untuk menggunakan alat yang bersifat merusak gedung FIS UM. Maka dari itu digunakan alat Ground Penetrating Radar(GPR). GPR merupakan alat pendeteksi material material yang terkubur di bawah permukaan tanah tanpa dilakukan penggalian tanah. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kondisi zona lemah pada area pengembangan gedung FIS UM berdasarkan radargram Ground Penetrating Radar (GPR). Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode penelitian lapangan dengan menggunakan Ground Penetrating Radar (GPR). Hal pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengambilan data dengan 11 lintasan pada area pengembangan gedung FIS UM dengan menggunakan GPR. Kemudian data penelitian diolah dengan menggunakan software GeoScan 32. Data yang sudah diolah kemudian diinterpretasikan berdasarkan konstanta dielektrisitas sebuah material. Sehingga dapat diketahui jenis material yang terkandung pada lapisan bawah permukaan pada area pengembangan gedung FIS UM. Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan pada penelitian ini, maka dapat disimpulkan bahwa pada area penegembangan gedung FIS UM terdapat beberapa lokasi titik - titik yang merupakan bagian dari zona lemah. Zona lemah yang terkandung pada area pengembangan gedung FIS UM adalah tanah liat, udara, pasir dan air. Tanah liat terdapat di 41 titik, pasir terdapat di 37 titik, udara di 26 titik, air di 1 titik. Penelitian menggunakan GPR ini merupakan penelitian awal tentang zona lemah pada area pengembangan gedung FIS UM. Penelitian ini belum sempurna, sehingga dibutuhkan penelitian menggunakan alat lain untuk dapat mengkolaborasikan hasil penelitiannya menjadi lebih akurat.Kata Kunci: Zona Lemah, Ground Penetrating Radar, GeoScan 32.

I. PendahuluanZona lemah adalah zona dimana terdapat lapisan batuan bawah permukaan tanah yang tingkat kerapatannya rendah. Tingkat kerapatan jenis batuan di bawah permukaan tanah bergantung terhadap jenis material pembentuk tanah [1]. Identifikasi zona lemah sangat penting terhadap proses pembangunan gedung bertingkat. Pondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang berfungsi untuk meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan yang berada di bawahnya [2]. Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan metode yang dirancang untuk mendeteksi objek yang terkubur di dalam tanah dan mengevaluasi kedalaman objek tersebut tanpa merusak permukaan tanah yang akan diteliti [3]. Area pengembangan gedung Fakultas Ilmu Sosial Universitas Negeri Malang terdiri dari beberapa gedung yang masih aktif untuk perkuliahan, sehingga diperlukan metode penelitian tanah tanpa penggalian tanah. GPR dianggap sebagai alat yang tepat dalam penelitian ini.

II. TeoriII.1. TanahTanah dapat diartikan dalam berbagai macam pengertian. Hal ini bergantung terhadap minat dan kepandaian seseorang terutama dalam sangkut pautnya dengan keperluan tanah. Pengertian tanah ditinaju dari beberapa segi bidang, antara lain[4]:a. Ahli kimia J.J. Berzelius mendefinisikan tanah sebagai laboratorium kimia di alam, dimana berbagai proses dekomposisi dan reaksi kimia berlangsung.b. Ahli Fisika Bumi A.D. Thaer menyatakan bahwa permukaan planet kita terdiri dari bahan yang remah dan lepas lepas yang dinamakan tanah.c. Ahli Geoligi, Fiedrich Fallon menyatakan tanah adalah lapisan Bumi teratas yang terbentuk dari batuan yang lapuk.II.2. Gelombang ElektromagnetikMenurut Maxwell energi yang tersimpan dalam bentuk medan magnet dapat berubah menjadi energi dalam bentuk medan listrik. Pembentukan ini dapat terjadi sebaliknya energi yang tersimpan dalam bentuk medan listrik dapat berubah menjadi medan magnet. Pembentukkan ini dapat terjadi bolak balik dan saling mempengaruhi dalam bentuk pancaran energi yang dinamakan gelombang elektromagnetik [5]. Berdasarkan sifat gelombang elektromagnetik yang pertama yaitu gelombang elektromagnetik dapat merambat tanpa membutuhkan medium, sehingga gelombang elektromagnetik dapat merambat pada segala medium. Gelombang elektromagnetik dapat merambat pada medium udara, medium konduktor dan medium non konduktor. Nilai rasio kecepatan gelombang elektromagnetik di udara terhadap kecepatan gelombang elektromagnetik medium non konduktor, yang disebut dengan indeks bias, n maka menjadi persamaan (1) [6]. (1)Dimana adalah permitivitas relatif sebuah medium yang dilewati oleh gelombang. Daftar nilai permitivitas relatif dan kecepatan gelombang elektromagnetik dalam berbagai medium berbeda beda terdapat dalam tabel 1.Tb. 1. Daftar Nilai Permitivitas Relatif atau Konstan dielektrik dan Kecepatan Gelombang Elektromagnetik dalam Berbagai Mineral Geologi [4]MineralKecepatan (mm/ns)

Udara1300

Air (bersih)8133

Air (laut)8133

Salju kutub1,4 3194 252

Es Kutub3 3,15168

Es Hangat3,2167

Es murni3,2167

Danau Air Tawar yang membeku4150

Laut Beku2,5 878 - 157

Petrmafrost1 8106 - 300

Pasir Pantai (Kering)1095

Pasir (Kering)3 6120 170

Pasir (Basah)25-3055 60

Silt (Basah)1095

Tanah Liat (Basah)8 1586 110

Tanah Liat (Kering)3173

Rawa1286

Dataran agrikultur1577

Dataran kepastoran1383

Rata rata Lahan1675

Granit5 8106 120

Batu gamping7 9100 113

Dolomite6,8 8106 115

Basalt (Basah)8106

Serpihan Batu (basah)7113

Batu Pasir (basah)6112

Batu bara4-5134 - 150

Kwarsa4,3145

Beton6-3055 112

Aspal3 5134 173

PVC, Epoxy, Polyesters3173

II.3. Ground Penetrating Radar (GPR)GPR merupakan teknik eksplorasi geofisika yang menggunakan gelombang elektromagnetik, yang digunakan untuk mendekteksi objek objek yang terkubur di dalam tanah. Ground Penetrating Radar memiliki komponen yang penting yaitu antena. Antena merupakan komponen yang penting untuk memancarkan dan menerima sinyal gelombang elektromagnetik. Secara praktis antena tidak mengumpulkan sinyal tunggal tetapi banyak sinyal. Sinyal yang tampak dibentuk dari gelombang sinus dan cosinus. Kemampuan penetrasi GPR bergantung pada frekuensi sinyal sumber, efisiensi radiasi antena dan sifat dilektrik material. Sinyal radar dengan frekuensi yang tinggi akan menghasilkan resolusi yang tinggi, tetapi kedalaman penetrasi terbatas. Atenuasi juga berpengaruh terhadap Ground penetrating Radar. Material kering mempunyai atenuasi sinyal yang lebih kecil daripada material basah [7].II.4. Prinsip Kerja Ground Penetrating Radar (GPR)Ground Penetrating Radar (GPR) memiliki cara kerja yang sama dengan radar konvensional. GPR mengirim sinyal energi antara 10 1000MHz ke dalam tanah oleh antena pemancar lalu mengenai suatu lapisan objek dengan suatu konstanta dielektrik (permitivitas) berbeda selanjutnya sinyal akan dipantulkan kembali dan diterima oleh antena penerima. Dalam prinsipnya, faktor yang mendominasi untuk mempengaruhi jalannya sinyal GPR adalah sifat listriknya, sedangkan variasi magnetnya sangat kecil. Medan listrik yang merambat pada sebuah material ditentukan oleh pergerakan arus listrik yang terdiri dari arus konduksi dan arus pergeseran[7].Keberhasilan dari metode GPR adalah bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang ditransmisikan. Penelitian ini dilakukan dengan mengidentifikasi variasi material bawah permukaan dengan menggunakan GPR. Penjalaran gelombang elektromagnetik yang melewati medium ditentukan oleh beberapa sifat dari material tersebut. Diantara sifat sifat material yang mempengaruhinya adalah konstanta permitivitas , permeabilitas dan konduktivitas . Permitivitas dielektrik berkaitan dengan kemampuan medium untuk mempolarisasikan dan mengontrol kecepatan gelombang elektromagnetik yang berjalan melalui medium tersebut[8].III. MetodeIII.1. Rancangan PenelitianRancangan penelitian deskriptif yang dilakukan dengan menggunakan Ground Penetrating Radar dimulai dengan studi literatur, yaitu mempelajari tentang teori teroi dari Ground Penetrating Radar yang berhubungan dengan zona lemah pada sebuah area tanah. Dilanjutkan dengan survei lapangan di daerah Fakultas Ilmu Sosial serta menentukan lintasan pengukuran. Kemudian melakukan pengambilan data di lapangan selanjutnya pengolahan data hasil penelitian. Setelah mendapatkan hasil pengolahan data menggunakan software GeoScan 32, dilakukan interpretasi data.

III.2. Prosedur Penelitian1. Persiapan Penelitiana. Melakukan observasi terhadap lokasi yang akan dilakukan penelitian, supaya pada saat pengambilan data dilakukan lapangan penelitian dalam kondisi stabil dan siap untuk penelitian.b. Melakukan pengecekkan terhadap alat yang akan digunakan dalam penelitian, supaya alat dalam kondisi yang baik. Hal ini dilakukan sehari sebelum pengambilan data.c. Menentukan lintasan untuk pengambilan data, ditunjukkan dalam gambar 1.

Gb.1. Sketsa Lintasan untuk Pengambilan Data2. Pengambilan Dataa. Merangkai alat Ground Penetrating Radar.b. Menjalankan alat dengan cara didorong.c. Ketika didorong, program Geoscan 32 dijalankan.

3. Pengolahan DataPenelitian ini dilakukan untuk menentukan jenis material di bawah permukaan tanah. Tahap pengolahan data Ground Penetrating Radar ini sesuai dengan tujuan dari penelitian. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software GeoScan 32.III.3. Teknik Akuisisi DataSebelum melakukan pengambilan data, terlebih dahulu harus diketahui parameter lapangan. Hal ini dikarenakan parameter lapangan sangat berpengaruh terhadap kualitas data yang akan diperoleh. Parameter lapangan yang harus diketahui sebelum melakukan pengambilan data menggunakan GPR adalah frekuensi antenna GPR. Aplikasi GPR sangat dipengaruhi oleh besarnya frekuensi yang digunakan. Semakin besar frekuensi yang digunakan maka semakin dangkal kedalaman sebuah struktur bawah permukaan yang dapat dideteksi. Sebaliknya semakin rendah frekuensi yang digunakan maka semakin dalam struktur bawah permukaan yang dapat dideteksi. Maka sebelum melakukan pengambilan data perlu diperhatikan frekuensi yang tepat untuk kedalaman struktur bawah permukaan tanah yang akan dideteksi.III.4. Tekhnik Analisis dan Interpretasi DataSecara teoritis interpretasi data Ground Penetrating Radar dimulai dari adanya hasil data yang berupa gambar hasil rekaman dari Ground Penetrating Radar di notebook PC. Hasil data / gambar rekaman terdapat variasi bentuk, yaitu berbentuk datar dan ada yang berbentuk hiperbola. Hal ini dikarenakan adanya sebuah material yang berbeda-beda di bawah permukaan tanah yang dilewati oleh GPR. Dari pola pola yang di dapatkan, maka kita dapat mencari epsilon epsilon dengan cara mengolah data menggunakan software GeoScan 32. Epsilon epsilon ini menunjukkan nilai permitifitas atau konstanta dielektrik sebuah material. Nilai konstanta dielektrik dan kecepatan gelombang pada masing masing medium berbeda beda sesuai dengan tabel 1. Ketika epsilon dan kecepatan masing masing titik sudah didapatkan dan dicocokan dengan tabel 1, maka akan dapat dilihat jenis material tanah yang terkandung pada sepanjang lintasan penelitian.

IV. Hasil Penelitian dan PembahasanIV.1. Hasil PenelitianPada dasarnya pada bab empat ini disajikan data hasil penelitian serta pembahasan tentang hasil penelitian tersebut. Dalam penelitian ini dilakukan terhadap 11 lintasan. Setiap lintasan akan didapatkan permitivitas serta kecepatan gelombang yang melewati material. Material dalam setiap lintasan memiliki variasi yang berbeda beda, sehingga dilakukan beberapa titik material pada setiap satu meter panjang lintasan yang diolah dalam pengolahan data pada kedalaman 5 meter. Maka dari itu, setiap satu lintasan terdapat beberapa material yang teridentifikasi berdasarkan radargram dari software GeoScan 32.Berdasarkan pengolahan data dan interpretasi data, maka hasil penelitian dikemukakan dalam tabel 2.

Tb.2. Tabel Hasil PenelitianLintasanJarak (m)PermitivitasJenis Mterial

12 - 72,5 4,9Pasir Kering

13 - 170,5 1,0Udara

18 193,6 4,4Pasir kering

202,6Tanah liat kering

22 350,5 1,4Udara

231,3Udara

53,8Pasir kering

7 81,1 1,4Udara

103,2Pasir kering

11 140,5 -1,3Udara


188,8Tanah liat basah

19 3,9Pasir kering

233,9Pasir kering

27 - 280,9 -1,1Udara

310,9Udara






165,5Pasir kering

18 260,5 1,4Udara

29 302,9 3,2Tanah liat kering

315,0Udara

34 380,5 1,0Udara




8 - 92,5 3,1Tanah liat kering





1084Air


12 - 134,6 6,1Pasir kering

16 190,5 0,7Udara

61 90,5 1,3Udara

123,2Tanah liat



17 185,1 6,4 Pasir kering

19 218,6 9,4Tanah liat basah

22 250,7 1,1Udara

73 110,5 1,3Udara

15 163,1 3,3Tanah liat kering

174,1Pasir kering


19 - 201,2 1,4Udara



279,8Tanah liat Basah

28 - 300,9 1,3Udara


LintasanJarak (m)PermitivitasJenis Material


37 - 387,7 10,2Tanah liat basah

394,5Pasir kering

40 - 417,0 11,9Tanah liat Basah

420,5Udara

84 - 140,5 1,4Udara

192,6Tanah Liat kering



25 - 290,8 1,4Udara


344,6Pasir kering

40 - 434,1 11,7Tanah liat basah


3 - 90,6 1,4Udara








289,7Tanah liat Basah


314,1Pasir Kering






101 - 90,5 1,4Udara






208,7Tanah Liat basah

21- 400,5Udara

111 - 21,0 1,5Udara


56,3Pasir kering

73,6Pasir kering

8 - 100,9 1,5Udara

123,6Pasir kering


14 - 170,7 1,4Udara




29 - 310,6 1,3Udara

IV.2. PembahasanBerdasarkan pengolahan data dengan menggunakan software GeoScan 32 didapatkan hasil penelitian pada tabel 2. Pengolahan data yang dilakukan pada kedalaman 5 meter di bawah permukaan tanah. Hal ini mengacu pada informasi bahwa pada kedalaman tersebut terdapat material material tanah yang mengandung tanah dengan tingkat kerentanan tanah yang rendah. Berdasarkan tabel 2 didapatkan informasi bahwa area pengembangan gedung FIS UM terdiri dari beberapa zona lemah. Kandungan material zona lemah di area pngembangan gedung FIS UM adalah tanah liat, pasir, air serta udara. Area yang mengandung tanah liat pada area pengembangan gedung FIS UM ada 41 titik. Tanah liat ini terlihat dalam software GeoScan dengan ditemukannya nilai nilai permitivitas antara 8 15 dan 3. Berdasarkan tabel 2 terlihat bahwa nilai permitivitas yang teridentifikasi sebagai tanah liat adalah tidak tepat pada nilai nilai rentang tanah liat sesuai tabel 1. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan pada saat pengambilan data dilakukan. Selain itu juga disebabkan oleh karena adanya material material lain yang dilewati oleh gelombang elektromagnetik tersebut menyebabkan atenuasi tidak sempurna. Nilai permitivitas yang terlihat pada tabel 2 tentang tanah liat jika dibandingkan dengan tabel 1 tentang tanah liat memiliki selisih yang tidak terlalu jauh. Sehingga dapat diidentifikasi bahwa material yang diteliti merupakan material tanah liat.Area yang mengandung pasir pada area pengembangan gedung FIS UM ada 37 titik. Pasir ini terlihat dalam software GeoScan dengan ditemukannya nilai nilai permitivitas antara 3 -6 dan 10. Berdasarkan tabel 2 terlihat bahwa nilai permitivitas yang teridentifikasi sebagai Pasir adalah tidak tepat pada nilai nilai rentang tanah liat sesuai tabel 1. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan pada saat pengambilan data dilakukan. Selain itu juga disebabkan oleh karena adanya material material lain yang dilewati oleh gelombang elektromagnetik tersebut menyebabkan atenuasi tidak sempurna. Nilai permitivitas yang terlihat pada tabel 2 tentang pasir jika dibandingkan dengan tabel 1 tentang pasir memiliki selisih yang tidak terlalu jauh. Sehingga dapat diidentifikasi bahwa material yang diteliti merupakan material pasir.Area yang mengandung udara pada area pengembangan gedung FIS UM ada 26 titik. Udara ini terlihat dalam software GeoScan dengan ditemukannya nilai nilai permitivitas sekitar 1. Berdasarkan tabel 2 terlihat bahwa nilai permitivitas yang teridentifikasi sebagai udara adalah tidak tepat pada nilai nilai permitivitas udara sesuai tabel 1. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan pada saat pengambilan data dilakukan. Selain itu juga disebabkan oleh karena adanya material material lain yang dilewati oleh gelombang elektromagnetik tersebut menyebabkan atenuasi tidak sempurna. Nilai permitivitas yang terlihat pada tabel 2 tentang udara jika dibandingkan dengan tabel 1 tentang udara memiliki selisih yang tidak terlalu jauh. Sehingga dapat diidentifikasi bahwa material yang diteliti merupakan material udara.Area yang mengandung air pada area pengembangan gedung FIS UM ada 1 titik.Air ini terlihat dalam software GeoScan 32 dengan ditemukannya nilai nilai permitivitas sekitar 81. Berdasarkan tabel 2 terlihat bahwa nilai permitivitas yang teridentifikasi sebagai air adalah tidak tepat pada nilai nilai permitivitas air sesuai tabel 1. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan pada saat pengambilan data dilakukan. Selain itu juga disebabkan oleh karena adanya material material lain yang dilewati oleh gelombang elektromagnetik tersebut menyebabkan atenuasi tidak sempurna. Nilai permitivitas yang terlihat pada tabel 2 tentang air jika dibandingkan dengan tabel 1 tentang air memiliki selisih yang tidak terlalu jauh. Sehingga dapat diidentifikasi bahwa material yang diteliti merupakan material airV. KesimpulanBerdasarkan hasil penelitian dan pembahasan pada penelitian ini, maka dapat disimpulkan bahwa pada area penegembangan gedung FIS UM terdapat beberapa lokasi titik - titik yang merupakan bagian dari zona lemah. Zona lemah yang terkandung pada area pengembangan gedung FIS UM adalah tanah liat, udara, pasir dan air. Berdasarkan analisis dan pembahasan maka dapat dsimpulkan bahwa tanah liat terdapat 41 titik, pasir terdapat 37 titik, udara 26 titik, air terdapat 1 titik.

VI. DAFTAR PUSTAKA[1] Wardoyo, Setyo, dkk. 2007. Penilaian Kelas Kerentanan Gerakan Massa Tanah di Pringsurat Temanggung. Jurnal Tanah dan Air. Vol 8, No 1, 2007: 16 26.[Online]. Tersedia: http://agriculture.upnyk.ac.id. [ 14 Mei 2013.[2] Martini. Pengaruh Tingkat Kepadatan Tanah Terhadap Daya Dukung Tanah. SMARTek, Vol. 7, No. 2, Mei 2009: 69-81.[3] Arisona. 2009. Migrasi Data Georadar dengan Metode Pergeseran Fasa. Jurnal Aplikasi Fisika. Vol 5, No 1.[4] Indriasari, Devi Nurwidya Yhuswita. 2010. Kalibrasi Ground Penetrating Radar (georadar) untuk Mendeteksi Jenis Tanah berdasarkan Sifat Kelistrikannya. Malang: Universitas Negeri Malang.[5] Handayani, Sri. Damari, Ari. 2009. Fisika untuk SMA dan MA kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan.[6]Supriyanto. 2007. Perambatan Gelombang Elektromagnetik.Depok: Universitas Indonesia.[7] Syahril. 2007. Studi Rekahan Pada Terowongan Kereta Api dengan Metode Ground Penetrating Radar (GPR) (Studi Kasus di Daerah Sasaksaat) Padalarang Jawa Barat. Jurnal Geliga Sains.Vol 1, no 2, halaman 36 44. [8] Maghfiroh, Imrotul. 2010. Studi Potensi Longsor Plengsengan di Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas Kelurahan Oro Oro Dowo Kecamatan Klojen Kota Malang dengan Menggunakan Ground Penetrating Radar (GPR).

Artikel Golberina q.n

Documents

Transcript of Artikel Golberina q.n