i

DEAGREGASI SEISMIC HAZARD KOTA SURAKARTA`

Deaggregation Seismic Hazard of Surakarta City

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

M. IRWIN KASWARA

I0112093

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

iv

PERSEMBAHAN

Alloh SWT yang telah memberikan nikmat sehat wal’afiat, nikmat islam dan

nikmat iman sehingga dapat mengerjakan tugas akhir ini dengan ikhlas dan

sabar

Bapak Irsan Yudinar yang telah membimbing saya menjadi orang yang

bertanggung jawab dalam setiap langkah kehidupan.

Ibu Suratmi yang ikhlas melahirkan dan membesarkan dengan penuh kasih

sayang sehingga tanpa doa-doanya saya tidak bisa menjadi seorang mahasiswa

seperti sekarang

Yuliawati dan Nila Kartika Sari yangs selalu mendukung langkah saya dan

memotivasi saya hingga saat ini.

Teman-teman teknik sipil 2012 yang memberikan dukungan hingga saya dapat

menyelesaikan tugas ini.

v

ABSTRAK

M. Irwin Kaswara, 2016.Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta. Skripsi,Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret.Surakarta.

Deagregasi merupakan metode probablistik yang digunakan untuk menentukankontribusi dari setiap mekanisme sumber gempa terhadap suatu lokasi. Kontribusitersebut menggambarkan parameter jarak dan kekuatan gempa yang berpengaruhterhadap suatu lokasi. Studi mengenai paramater tersebut belum pernah dilakukansebelumnya di kota Surakarta.

Studi ini akan mengunakan data rekam gempa yang terjadi di sekitar wilayah kotaSurakarta dalam kurun waktu 1900-2015. Data rekam gempa tersebut berasal dariU.S Geological Survey (USGS), International Seismological Centre (ISC) , datakatalog relokasi Engdahl et al. (EHB Bulletin, 2009), dan data katalog AdvancedNational Seismic System (ANSS). Data rekam gempa tersebut digunakan sebagaikatalog data gempa yang dibagi berdasarkan mekanisme sumber gempa yangterjadi.

Hasil deagregasi seismic hazard menggambarkan grafik distribusi hubunganantara jarak, kekuatan gempa, dan probabilistik. Hasil studi menunjukan bahwakontribusi sumber gempa yang berpengaruh terhadap kota Surakarata adalahsumber gempa benioff pada kedalaman sumber gempa 50 – 100 km dengan nilaikontribusi sebesar 45,54%. Nilai kekuatan gempa untuk periode ulang 500 tahunberada pada rentang 6,24 Mw – 7,69 Mw dan periode ulang 2500 tahun beradapada rentang 6,36 Mw – 7,66 Mw. Nilai jarak dari sumber gempa untuk periodeulang 500 tahun berada pada rentang 102,47 km – 243,01 km dan periode 2500tahun berada pada rentang 101,41 km – 240,73 km.

Kata Kunci: Deagregasi; Seismic hazard; Surakarta

vi

ABSTRACT

M. Irwin Kaswara, 2016. Deaggregation Seismic Hazard of Surakarta City.Skripsi, Program Studi Teknik Sipil. Universitas Sebelas Maret

Deaggregation is a probablistic method used to determine the contribution eachmechanism of the seismic source to a location. The Contribution describes theparameters of distance and magnitude that exert influence over a location. Thestudy of the paramater has not ever done in Surakarta

The study will use data record earthquake that occurred in the area of Surakarta inperiod 1900 – 2015. The data earthquake record derived from U.S GeologicalSurvey (USGS), International Seismological Centre (ISC), The Cataloguerelocating Engdahl et al. (EHB Bulletin, 2009), and the catalogue of AdvancedNational Seismic System (ANSS). The earthquake record used as catalogue ofdata record that alloted by seismic source mechanisms.

The Result of deaggregation seismic hazard obtained distribution graph therelationship between distance, magnitude, and probabilistic density. The resultsshowed that the contribution of seismic source affecting of Surakarta is benioffsource mechanism at a depth of seismic source 50 km – 100 km with thecontribution of 45,54%. The magnitude for return periode of 500 years in range6,24 Mw – 7,69 M and return periode of 2500 years in range 6,36 Mw – 7,66Mw. The distance from seismic source for return periode of 500 years in range102,47 km – 243,01 km and return periode of 2500 years in range 101,41 km –240,73 km.

Keyword: Deaggregation; Seismic Hazard; Surakarta

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat danhidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi/tugas akhir denganjudul “Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta”. Penulisan laporan studi inimerupakan salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik UniversitasSebelas Maret Surakarta pada tahun 2016.

Penulisan laporan studi ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati,pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih kepada:

1. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas SebelasMaret Surakarta.

2. Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD dan Ir. Noegroho Djarwanti.,M.T.dosen pembimbing skripsi.

3. Seluruh dosen dan staf di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas TeknikUniversitas Sebelas Maret Surakarta

4. Rekan-rekan mahasiswa S-1 Teknik Sipil Reguler maupun Non-reg.5. Semua pihak yang tidak bisa penyusun sebutkan satu persatu

Penyusun mengharap kritik dan saran untuk kemajuan studi berikutnya. Akhirnyapenyusun berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuankhususnya bidang teknik sipil.

Surakarta, 14 Juli 2015

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

hal

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN....................................................................... iii

PERSEMBAHAN ........................................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................... v

ABSTRACT..................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR.................................................................................... x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR NOTASI....................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN................................................................................. xiv

BAB 1PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang...................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah ..............................................................................4

1.3. Batasan Masalah ................................................................................4

1.4. Tujuan Studi.......................................................................................4

1.5. Manfaat Studi.....................................................................................5

BAB 2TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................6

2.2. Landasan Teori...................................................................................7

2.2.1 Gempa Bumi............................................................................. 13

2.2.2. Magnitude Gempa Bumi ........................................................... 16

2.2.3. Probablistic Seismic Hazard Analysis (PSHA).......................... 20

2.2.4. Katalog Data Gempa ................................................................. 22

2.2.5. Parameter Sismik Gempa Bumi................................................. 24

2.2.6. Pemodelan Sumber Gempa Bumi.............................................. 25

2.2.7. Fungsi Atenuasi ........................................................................ 28

ix

2.2.8. Deagregasi ................................................................................ 28

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Uraian Umum .................................................................................. 32

3.2. Pengumpulan Data ........................................................................... 32

3.3. Alat yang Digunakan........................................................................ 33

3.4. Tahapan Penelitian ........................................................................... 33

3.5. Diagram Alir Penelitian.................................................................... 37

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta ................ 38

4.1.1. Katalog Data Rekam Gempa................................................ 38

4.1.2. Declustering Data Gempa.................................................... 39

4.1.3. Analisis Kelengkapan Data Gempa...................................... 39

4.1.4. Parameter Seismik Gempa ................................................... 39

4.1.5. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard............................ 42

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 47

5.1.1. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard............................ 47

5.2. Saran................................................................................................ 47

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lempeng tektonik Indonesia................................................................... 1

Gambar 1.2 Jalur gunung api indonesia (Ring Of Fire)............................................. 2

Gambar 2.1 Rekaman modifikasi sumber gempa benioff ........................................... 7

Gambar 2.2 Rekaman modifikasi sumber gempa megathrust..................................... 7

Gambar 2.3 Rekaman modifikasi sumber gempa shallow crustal (sesar opak)........... 8

Gambar 2.4 Rekaman modifikasi sumber gempa megathrust...................................... 9

Gambar 2.5 Rekaman modifikasi sumber gempa benioff............................................. 9

Gambar 2.6 Rekaman modifikasi sumber gempa shallow crustal fault........................ 10

Gambar 2.7 Rekaman modifikasi sumber gempa background...................................... 10

Gambar 2.8 Peta deagregasi magnitude (M) pada periode ulang 2475 tahun............... 10

Gambar 2.9 Peta deagregasi distance (R) pada periode ulang 2475 tahun................... 11

Gambar 2.10 Hasil deagregasi periode ulang 2475 tahun untuk single site.................. 11

Gambar 2.11 Ilustrasi lapisan bumi............................................................................... 13

Gambar 2.12 Ilustrasi pergerakan lempeng................................................................... 14

Gambar 2.13 Tatanan tektonik utama Indonesia............................................................ 14

Gambar 2.14 Ilustrasi perambatan gelombang gempa................................................... 15

Gambar 2.15 Ilustrasi jenis patahan (a) normal fault (b) reverse fault (c) strike slip.... 16

Gambar 2.16 Ilustrasi surface rupture length, rupture area, dan maximum surface

displacement............................................................................................... 19

xi

Gambar 2.17 Alur penentuan PGA dan respon spektra................................................ 21

Gambar 2.18 Hasil declustering kurun waktu (1900-2015).......................................... 18

Gambar 2.19 Hasil Analisis Kelengkapan Data Gempa Kurun Waktu (1900-2015)..... 23

Gambar 2.20 a-b value subduksi jawa kurun waktu (1900-2015). ................................. 24

Gambar 2.21 Ilustrasi Sumber Gempa............................................................................. 25

Gambar 2.22 Ilustrasi zona subduksi......................................................................... 27

Gambar 2.23 Sebaran episenter sumber gempa subduksi jawa...................................... 27

Gambar 3.1 Peta Lokasi Balai Kota Surakarta............................................................. 33

Gambar 3.2 Diagram alir penelitian makro.................................................................... 36

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian......................................................................... 37

Gambar 4.1 Ilustrasi penampang melintang model sumber gempa subduksi................ 41

Gambar 4.2 Lokasi sumber gempa patahan dan subduksi Jawa..................................... 41

Gambar 4.3 Deagregasi hazard gempa dengan periode ulang 10% 500 tahun All Source 45

Gambar 4.4 Deagregasi hazard gempa dengan periode ulang 2% 2500 tahun All Source 45

Gambar 4.5 Grafik kontribusi pengaruh sumber gempa terhadap daerah tinjauan.......... 46

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Rangkuman hasil deagregasi untuk periode ulang 500 tahun.......................... 6

Tabel 2.2 Rangkuman hasil deagregasi untuk periode ulang 500 tahun.......................... 9

Tabel 2.3 Perkembangan Penelitian Kegempaan di Indonesia......................................... 12

Tabel 2.4 Korelasi konversi skala magnitude untuk wilayah Indonesia........................... 18

Tabel 2.5 Hubungan empiris antara moment magnituda dengan L, A dan D................... 19

Tabel 2.6 Hubungan Probabilitas Gempa, Usia Bangunan dan Periode Ulang Gempa

menurut NEHRP.............................................................................................. 21

Tabel 2.7 Parameter Sumber Gempa Patahan untuk daerah Jawa dan Sekitarnya.......... 26

Tabel 3.1 Parameter Sumber Gempa Patahan.................................................................. 35

Tabel 4.1 Rekapitulasi data Awal Katalog Gempa Rentang Tahun................................. 38

Tabel 4.2 Interval kelengkapan data gempa Surakarta.................................................... 39

Tabel 4.3 Parameter Seismik Sumber Gempa Subduksi............................................. 40

Tabel 4.4 Parameter Sumber Gempa Subduksi Top Trace......................................... 40

Tabel 4.5 Parameter Sumber Gempa Subduksi Bottom Trace..................................... 40

Tabel 4.6 Parameter Seismik Sumber Gempa Background.......................................... 42

Tabel 4.7 Hasil Analisis Deagregasi Hazard Gempa Kota Surakarta Periode Ulang 500

Tahun............................................................................................................... 44

Tabel 4.8 Hasil Analisis Deagregasi Hazard Gempa Kota Surakarta Periode Ulang 2500

Tahun............................................................................................................... 44

Tabel 4.9 Kontribusi pengaruh sumber gempa terhadap daerah tinjauan....................... 46

xii

xi

DAFTAR NOTASI

PGA : Peak Ground Acceleration

M : Magnitude

Mw : Momen Magnitude

Mmax : Magnitude Maksimum

Mmin : Magnitude Minimum

R : Jarak dari sumber

P : Probabilistik

Λ : Activity Rate

Dfix : Kedalaman rata-rata

T : Periode

L : Surface rupture length (km)

A : Rupture Area (km2)

D : Maximum Surface Displacement (m)

Φ : Fungsi Kumulatif Distribusi Normal

σ : Standar Deviasi

a : Perbandingan Probabilitas antara magnitude gempa besar dan gempa

kecil

b : Karakteristik Data Pengamatan

xiii

xi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A : Katalog Data Gempa

LAMPIRAN B : Input Program Ez Frisk 7.52

LAMPIRAN C: Grafik Output Deagregasi Setiap Mekanisme Gempa

LAMPIRAN D: Surat-surat Skripsi

xiv