JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)

Abstrak— Telah dilakukan praktikum menggunakan metode HVSR untuk mengetahui frekuensi natural dan amplifikasi dalam menentukan indeks kerentanan tanah suatu geologi setempat dan mengidentifikasi sifat isotropi dan keanisotrropiannya. Metode ini berguna untuk mikrozonasi kerusakan bangunan akibat gempabumi dan sebagainya. Praktikum ini dilakukan dengan mengolah data mikrotremor menggunakan software geopsy, dengan H/V dan H/V Rotate. Dari hasil percobaan menunjukkan bahwa Daerah penelitian tergolong daerah yang rawan merusak bangunan dengan nilai sebaran frekuensi natural tanah (fo) antara 0.11 – 2,34 Hz, Amplifikasi (Am) antara 3,1 – 3,9, Indeks kerentanan tanah (Kg) antara 5,6 – 83,6. Dan tanah yang diukur rata-rata bersifat anisotropi.

Kata Kunci— HVSR, frekuensi natural, amplifikasi

I.TPENDAHULUAN

anah merupakan dasar suatu struktur atau konstruksi, baik itu konstruksi bangunan gedung, konstruksi jalan, maupun konstruksi lainnya. Tanah memiliki sifat fisis (Soil Properties) dan sifat mekanik (Index Properties). Sifat – sifat fisika tanah meliputi ukuran butiran tanah, warna, bentuk butiran, dan kekerasan tanah. Sedangkan sifat – sifat mekanis tanah meliputi sifat kohesi, plasitisitas dan lain sebagainya. Sifat fisik dan mekanik tanah ini memiliki pengaruh dalam karakterisasi bawah permukaan. Hal ini nantinya akan dikorelasikan lagi dengan kondisi geologi.

Frekuensi natural memiliki arti frekuensi dasar suatu tempat dalam menjalarkan getaran atau gelombang, dalam hal ini getaran gempa bumi yang merambat pada geologi setempat. Daryono et al (2009) menyebutkan bahwa suatu daerah yang memiliki karakteristik frekuensi natural rendah, sangat rentan terhadap bahaya getaran gelombang gempa bumi periode panjang. Hal ini dapat mengancam kerusakan bangunan yang ada di atasnya.

Sedangkan amplifikasi tanah adalah kontras parameter perambatan gelombang (densitas dan kecepatan) antara batuan dasar (bedrock) dan sedimen di atasnya. Nilai amplifikasi perambatan gelombang akan semakin bertambah

apabila perbedaan antara kedua parameter tersebut semakin besar. Efek lokal, amplifikasi dan frekuensi natural merupakan faktor yang penting dalam mitigasi bencana suatu tempat (Nakamura, 1989).

Dalam praktikum ini beberapa sifat fisis dan mekanis tanah yang menjadi pokok bahasan adalah nilai amplifikasi tanah, frekuensi natural, Kecepatan Gelombang Geser (Vs), Kecepatan Gelombang Kompresi ( Vp), densitas (ρ), Faktor Quasi gelombang P (Qp), dan Faktor Quasi Gelombang S (Qs).

Metode HVSR merupakan metode yang efektif, murah, dan ramah lingkungan yang dapat digunakan pada wilayah permukiman. Metode HVSR biasanya digunakan pada seismik pasif (microtremor) tiga komponen. Parameter penting yang dihasilkan dari metode HVSR ialah frekuensi natural dan amplifikasi. HVSR yang terukur pada tanah yang bertujuan untuk karakterisasi geologi setempat, frekuensi natural dan amplifikasi berkaitan dengan parameter fisik bawah permukaan (Herak, 2008).

Selanjutnya, untuk mengkarakteristik tanah dilakukan perhitungan Indeks Kerentanan Tanah (Furneability Index). Nakamura (2000) memberikan persamaan indeks kerentanan tanah (Kg) dan strain seperti pada persamaan berikut,

………………………………(1.1)

γ = Kg . α………………………............(1.2)

Dengan Kg adalah indeks kerentanan tanah, Am adalah amplifikasi tanah dan f0 adalah frekuensi natural. Indeks kerentanan tanah ini digunakan untuk mengidentfikasi suatu daerah yang rentan terhadap gerakan tanah yang kuat.

Untuk media bersifat isotropi dan anisotropi adalah dimana suatu medium yang memiliki harga tahanan jenis yang sama untuk arah X,Y,Z maka disebut medium isotropi, sedangkan bila medianya memiliki konduktivitas atau tahanan jenis yang berubah pada arah tertentu maka dikatakan bersifat anisotropi.

Estimasi Indeks Kerentanan Tanah menggunakan Metode HVSR

( Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio )Wifayanti, Eka J., Sungkono, M.Si

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesiae-mail: wifayanti.ekajaya@gmail.com

1

JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)

II.METODE PENELITIAN

Pertama yang dipersiapkan adalah data mikrotremor yang merupakan data passive seismic 3 komponen dalam format seed.Kemudian, pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software geopsy, kemudian mengimport signal sebagai inputan data satu persatu untuk diolah. Proses selanjutnya dalah windowing secara manual dengan mengklik H/V toolbox. Pada tab windowing kita pilih add untuk menambahkan window lalu pilih langsung pada graphic window yang diinginkan. Pada tab Processing digunakan sebagai proses smoothing menggunakan filter tipe konno omachi dengan konstanta koefisien sebesar 40 dan pada horizontal components-nya dipilih squared average.

Setelah semua proses pemilihan window dan pengaturan parameter selesai kita lakukan maka klik tombol start.untuk memproses data dengan metode HVSR untuk mendapatkan

frekuensi natural dan amplifikasinya. Kemudian untuk proses selanjutnya yakni menggunakan H/V Rotate toolbox untuk mengahasilkan figure yang digunakan untuk idetifikasi sifat ke isotropian atau anisotropi geologi setempat tersebut.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Salah satu hasil windowing akan nampak seperti berikut,

Gambar 3.1 grafik proses windowing

Kemudian untuk hasil pengolahan data menggunakan H/V akan didapatkan nilai frekuensi natural dan amplifikasinya dan untuk figure resultnya diberikan sebagai berikut, dimana kurva hitam mununjukkan rata rata dari kurva berwarna. 2 garis terpotong menunjukkan standar deviasi .dan Area berwarna abu abu sebagai frekuensi puncak rata-rata dan standar deviasinya.

Gambar 3.2 hasil proses H/V untuk data no.39

Gambar 3.3 kurva hasil proses H/V untuk data 40

Gambar 3.4 kurva hasil proses H/V untuk data no.41

2

JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)

Gambar 3.5 hasil proses H/V untuk data no.42

Untuk hasil pengolahan menggunakan H/V Rotate didapatkan gambar sebagai berikut yang kemudian bisa diidentifikasi sifat isotropi dan anisotropinya.

Gambar 3.6 hasil proses H/V Rotate untuk data no.39

Gambar 3.7 hasil proses H/V Rotate untuk data no.40

Gambar 3.8 hasil proses H/V Rotate untuk data no.41

Gambar 3.9 hasil proses H/V Rotate untuk data no.42

Dari hasil gambar dapat teridentifikasi bahwa rata-rata daerah pengamatan tanahnya bersifat anisotropi karena terlihat adanya ketidakmerataan pada arah dan nilai derajat azimutnya.

Dari hasil pengolahan data menggunakan HVSR tersebut akan didapatkan parameter frekuensi natural (fo) dan amplifikasinya (Am) yang diberikan dalam bentuk tabel 3.1 dan dengan menggunakan persamaan (1.1) didapatkan nilai indeks kerentanan tanah (Kg) dari data geologi setempat tersebut.

Tabel 3.1 Data hasil pengolahan HVSR dan perhitungannya

No. data fo Am Kg

39 2.34633 3.65377 5.68975

40 0.11498 3.10165 83.6636

41 0.83709 3.50701 14.6925

42 1.14041 3.94746 13.6638

Dari data tersebut kita dapatkan bahwa . Semakin rendah nilai frekuensi natural dan semakin tinngginya nilai amplifikasi maka akan semakin besar nilai kerentanan tanahnya sehinnga semakin besar nilai indeks kerentanan

3

JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)

tanahnya yang berarti semakin rentan untuk terjadi likuifaksi, dimana parameter amplifikasi yang dapat merusak bangunan berkisar antara >3 dan berasosiasi dengan frekuensi rendah.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diuraikan kesimpulan sebagai berikut : Dari analisa karakteristik tanah berdasarkan data tanah didapatkan beberapa parameter tanah berupa nilai sebaran frekuensi natural tanah (fo) antara 0.11 – 2,34 Hz, Amplifikasi (Am) antara 3,1 – 3,9, Indeks kerentanan tanah (Kg) antara 5,6 – 83,6. Daerah penelitian tergolong daerah yang rawan merusak bangunan karena amplifikasi berkisar antara >3 dan berasosiasi dengan frekuensi rendah dengan indeks kerentanan paling tinggi pada daerah pengambilan data nomer 40. Dan tanah yang diukur rata-rata bersifat anisotropi.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Budiono, K., Handoko., H., dan Godwin. 2010. Penafsira Struktur Geologi Bawah Permukaan di Kawasan Semburan Lumpur Sidoarjo, Berdasarkan Penampang Ground Penetratring Radar. Junal Geologi Indonesia, Vol. 5 No,3 September 2010: 187-195

[2] Daryono dkk., 2009, Efek Tapak Lokal (Local Site effect) di Graben Bantul Berdasarkan Pengukuran Mikrotremor. International Conference Earth Science And Technology. Yogyakarta 6-7 August 2009.

[3] Herak, M. (2008)., “ModelHVSR: a Matlab tool to model horizontal-to-vertical spectral ratio of ambient noise”, Computers and Geosciences, vol.34, hal. 1514–1526.

[4] Nakamura, Y., Sato, T., and Nishinaga, M., 2000. Local Site Effect Of Kobe Based On Microtremor Measurement. Proceedings of the Sixth International Conference on Seismic Zonation (6ISCZ) EERI, November 12-15, 2000/ Palm Springs. California.

[5] Nakamura Y, 1989, A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, Quarterly Report of the Railway Technology Research Institute, Japan ;30(1):25–33.

[6] Sungkono., 2011. Inversi Terpisah Dan Simultan Dispersi Gelombang Rayleigh Dan Horizontal to Vertical Ratio Menggunakan Algoritma Genetik. Thesis ITS. Surabaya. Thesis ITS

4