PENGGUNAAN DATA SIGNAL ACCELEROGRAPH SMR-4000 UNTUK MENENTUKAN HARGA PERCEPATAN TANAH

PADA STASIUN GEOFISIKA SANGLAH DENPASAR

Hapsoro Agung Nugroho Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar

soro_dnp@yahoo.co.id

Sukendro Sub Bidang Magnit Bumi dan Listrik Udara

sukendro05@yahoo.co.id

ABSTRAK

Accelerograph SMR-4000 is PMDs third generation digital recorder which has four channels. All channels have extensive signal conditioning, with 100 dB of analog and 130 dB of digital anti-alias filtering. The SMR-4000 is a low power portable, weatherized, fully synchronous multi channels seismic data acquisition system with 24 bit resolution. Sanglah Geophysical Station has operated on January 2004, the data analyzed using The DADiSP software to determination Pick Ground Acceleration. Ground Acceleration using for the concern of engineers to designing earthquake-resisted building construction. 1. PENDAHULUAN Gempa adalah pergeseran tiba-tiba dari lapisan tanah di bawah permukaan bumi. Ketika pergeseran ini terjadi, timbul getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang ini menjalar menjauhi fokus gempa ke segala arah di dalam bumi. Ketika gelombang ini mencapai permukaan bumi, getarannya bisa merusak atau tidak tergantung pada kekuatan sumber dan jarak fokus, disamping itu juga mutu bangunan dan mutu tanah dimana bangungan berdiri. Datangnya gempa bumi tidak dapat ditolak atau dihindari melainkan resiko bencananya diusahakan untuk dapat diminimalkan, salah satunya dengan memperhatikan konstruksi bangunan untuk perencanaan tata ruang kota di masa depan. Percepatan tanah yang merupakan turunan dari getaran gempa sangat penting dalam merancang bangunan tahan gempa. Besarnya gaya yang dialami oleh suatu bangunan yang disebabkan oleh getaran gempa ditentukan oleh beberapa faktor seperti koefisien seismik, berat bangunan, dan beberapa faktor koreksi lainnya. Sementara, koefisien seismik amat dipengaruhi oleh percepatan tanah maksimum dan periode predominan tanah. SMR-4000 mulai dioperasikan BMG pada awal tahun 2004 di Stasiun Geofisika yaitu Bandung, Kupang, Gowa, dan Sanglah. Data

yang didapat dari Accelerograph ini adalah real sesuai dengan keadaan daerah setempat, saat ini Stasiun geofisika Sanglah Denpasar telah dapat menentukan harga percepatan tanah dan analisa spektrumnya dengan menggunakan program DADiSP dalam penganalisaannya yang dapat dipergunakan untuk keperluan engineering. 2. LANDASAN TEORI Accelerograph atau Strong Motion Seismograph adalah instrument yang digunakan untuk merekam guncangan permukaan tanah yang sangat kuat yang mengukur percepatan permukaan tanah. Pada umumnya peralatan Accelerograph ditempatkan pada daerah-daerah perkotaan yang populasinya lebih padat akan penduduk, dimana diperuntukkan untuk investigasi variasi terhadap response guncangan/getaran karena struktur geologi setempat. Dengan adanya informasi dari accelerograph terhadap gempa-gempa kecil dan kuat dapat dicirikan karakteristik semua jenis permukaan tanah yang dapat digunakan untuk kontruksi bangunan. Daerah rawan gempabumi dapat dirancang konstruksi bangunannya sebelum gempabumi yang besar terjadi. Rekaman getaran tanah akan sangat berarti pembuatan Building code untuk keamanan bangunan.

1

Informasinya juga dapat dijadikan masukan/input terhadap pengambil keputusan dalam rencana pengembangan kota. Faktor pengaruh gempabumi terhadap bangunan :

1. Kekuatan gempa bumi (Mekanisme) 2. Hyposenter 3. Jarak dan medium yang dilalui

gelombang gempa 4. Faktor perbesaran getaran tanah oleh

lapisan tanah setempat 5. Orientasi bangunan 6. Resonansi antara tanah dan

bangunan 7. Durasi gelombang seismik 8. Konstruksi dan material bangunan

Accelerograph SMR-4000 adalah generasi ke-3 PMD digital recorder yang menggunakan 4 channel dan memiliki signal ektensif (tinggi) 100 dB analog dan 130 dB anti-alias filter. Recorder ini dapat bekerja sendiri atau berada di dalam jaringan, serta dapat dikonfigurasikan untuk menerima input dari satu sensor atau sensor yang berbeda-beda. SMR-4000 sangat portable yang membutuhkan power supply yang cukup kecil, mudah beradaptasi dengan keadaan cuaca, sistem resolusi 24 bit yang dapat disinkronkan dengan data seismik. 3. DATA 3.1 Format data Data yang terekam Accelerograph SMR-4000 dalam format CSS Ver. 2.8 dan SEED yang dapat dikonversikan ke dalam format lain yang lebih umum seperti SAC, dll. Dalam format CSS setiap filenya berbentuk : YDDDHHMMCCC

y : tahun, satu angka dari belakang. Contoh 4 = tahun 2004 ddd : tanggal / hari ke.... tiga angka. Contoh 288 = tanggal 14 Oktober hh : jam, dua angka. Contoh 04 = jam 04 GMT mm : menit, dua angka. Contoh 09 = jam 04.09 GMT ccc : signal komponen, untuk vertical, N-S, atau E-W. Untuk komponen vertikal = ACZ, komponen E-W = ACE, komponen N-S = ACN

3.2 Import data Data SMR-4000 dapat dipindahkan tanpa harus mematikan alat, yaitu dengan menggunakan LAN yang dihubungkan ke PC Analis atau laptop untuk kepentingan observasi di lapangan. Data dapat dicopy atau dipindahkan ke Hardisk pada PC Desktop Analis atau Laptop secara langsung dengan direktori DATA (D):\DATA\DATA-1 untuk keseluruhan signal. Selain itu juga dapat dilakukan dengan cara manual menggunakan Flash card dan dengan menggunakan modem (dial up) melalui saluran telepon.

4. ANALISA 4.1 Program DADiSP PC Desktop Analis yang berisi program DADiSP dibuka untuk menganalisa data yang sudah disimpan di Hard disk, dengan langkah-langkah :

1. Buka program DADiSP 2. Pilih Run in Browser Mode, klik OK 3. Akan muncul tampilan Program

DADiSP yang terdiri dari Datasets dan Worksheet, Datasets berisi satu atau lebih file data yang disebut series dan Worksheet untuk menampilkan dan menganalisa data.

Gambar 3.1 Program DADiSP 4.2 Data Pindahan

Data pindahan dari SMR-4000 ke PC Desktop Analis yang disimpan dalam suatu folder ( mis : nama folder DATA SMR )kita impor ke program DADiSP dengan langkah-langkah :

1. Pada tampilan Program DADiSP, pilih Data pada toolbars, pilih Import.

2. Pilihlah Folder tempat menyimpan data.

3. Akan muncul file data dengan format ydddhhmmccc

2

4. Jika file data tidak muncul pilih files of type, kemudian pilih All files, klik Open.

Gambar 3.2 Mengimport data

5. Akan muncul Kotak Dialog Data Impor yang berisi parameter-parameter pilihan sebelum menganalisa seperti :

File type Berisi pilihan tipe-tioe data

seperti ASCII, BYTE, DOUBLE, INTEGER, LONG, dll. Tergantung kita untuk memilih sesuai kebutuhan, disini kita memakai file type LONG.

Dataset name Memberikan nama file data yang kita import

Version number

Membedakan file data dengan memberikan nomor, disini kita gunakan ACE = 1, ACN = 2, ACZ = 3.

Series name Memberikan nama series pada file data, disini kita gunakan series name ACE = komponen E-W, ACN = komponen N-S, ACZ = komponen vertikal.

Sample rate Rata-rata data yang telah menjadi sample (jumlah sample per horizontal unit),

Date acquired Bulan, tanggal, tahun kita mengimpor file data

Time acquired

Jam, menit, detik kita mengimpor file data

Horizontal unit

Pilih satuan unit untuk sumbu-x, satuan unit bermacam-macam seperti Amp, sec, meters, joule, hertz, dll.

Vertical unit Pilih satuan unit untuk sumbu-y, satuan unit bermacam-macam seperti Amp, sec, meters, joule, hertz, dll.

Comments komentar atau pesan pada setiap series.

Gambar 3.2 Kotak Dialog Import Data 6. Klik OK. 7. Pada tampilan Pogram DADiSP,

tempatkan kursor pada Worksheet 1 (W1) yaitu bila warna pada kotak W1 terlihat terang.

8. Kemudian klik kanan, pilih Series, pilih Open Series atau tekan F8.

9. Muncul kotak Select a Datasets, pilih file data yang telah kita beri nama, klik OK

Gambar 3.3 Kotak Dialog Open Series

10. Muncul kotak Open series, pilih series name, klik OK

11. Pada W1 akan muncul signal dari data yang kita impor tadi.

3

Gambar 3.4 Signal data pada W1

Dengan langkah yang sama kita bisa juga mengimpor komponen yang lain untuk ditampilkan pada worksheet.

4.3 ANALISA DATA

pada toolbars, pilih Peak and Valleys, pilih Display min and max, pada Value akan terlihat harga maksimum dan minimumnya dan untuk memperlihatkan serta memberi tanda maksimum dan minimumnya pada signal, pilih Mark, pilih Show Numerical Value, pilih Mark Max, pilih Mark Min, klik OK.

6. Tekan F6 untuk menampilkan grid

Gambar 3.4 Signal data dengan harga PGA

S Data signal yang telah ditampilkan pada W1 dapat dianalisa sesuai kebutuhan kita, biasanya data ini dianalisa untuk mendapatkan harga Peak Ground Acceleration (gal) dan spektrum untuk mendapatkan frekuensi

dominannya (Hz). Pertama merubah satuan counts pada sumbu-y menjadi gal, sekaligus mencari harga a. Untuk merubahnya digunakan scale factor yaitu sensitivitas sensor. Scale factor ini bermacam-macam tergantung dari no. seri pada sensor x,y,dan z pada accelerograph, di Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar mempunyai scale factor :

Untuk merubah ke dalam satuan gal

gunakan worksheet 2 (W2) : 1. Tempatkan kursor pada W2, yaitu

bila warna kotak pada W2 terlihat terang.

2. Ketik formulanya pada kolom W2: ((W1-MEAN(W1))*conversion factor)*1000 .

3. Akan muncul di W2 signal hasil konversi ke satuan gal.

4. Tekan F5 untuk menampilkan satuan pada sumbu-x dan y, untuk merubah satuan menjadi gal klik kanan pilih Properties, pilih Label, kemudian ganti Vertical Labels menjadi gal, klik Apply, klik OK.

5. Untuk mendapatkan harga Pick Ground Acceleration, pilih Analysis

Data yang telah diubah ke dalam satuan gal, selanjutnya dianalisa dalam bentuk spektrum, untuk mendapatkan frekuensi dominannya. Untuk menganalisa gunakan worksheet 3 (W3) :

1. Tempatkan kursor pada W3 yaitu bila warna kotak pada W3 terlihat terang.

2. Pilih Analysis pada toolbars, pilih FFT/Spectral, pilih Spectrum. ENSOR KOMPONEN V/G

SCALE FACTOR

x E-W 5.020 2,37469E-07

y N-S 4.985 2,39136E-07

Z VERTIKAL 4.960 2,40341E-07

3. Muncul kotak dialog spectrum, pilih W3 untuk Input series, dan W3 untuk Destination. Klik OK.

4. Akan muncul pada kolom W3 Spectrum dari signal W2.

5. Untuk merubah satuan menjadi gal klik kanan pilih Properties, pilih Label, kemudian ganti Vertical Label menjadi Amp, klik Apply, klik OK

6. Kemudian ubah sumbu-x menjadi logaritmik dengan cara, klik kanan, pilih Properties, pilih Axes, pilih Log pada x-scale, klik Apply, klik OK.

7. Tekan F6 untuk menampilkan grid.

4

3. Data percepatan tanah diharapkan dapat berguna bagi keperluan engineering dalam perencanaan tata ruang kota dan konstruksi bangunan tahan gempa.

6. DAFTAR ACUAN Merdijanto, Untung.1999. Utilizing JISNET Digital Data for Geophysical Station. Bulletin BMG No.2 Juni 1999, Jakarta, hal : 20-26. Gambar 3. Spektrum Signal _______________, Portable Multi Channel Strong Motion Data Acquisition System Instruction Manual, PMD Scientific, Inc/eentec, St.Louis MO.

Dari ketiga data signal dapat dicari harga percepatan tanahnya namun harga yang diambil yaitu dari komponen horizontal dari nilai yang terbesar antara komponen E-W atau N-S.

_______________, The DADiSP TM Worksheet Data Analysis and Display Software User Manual, DSP Development Corporation, 1998.

5. KESIMPULAN

Prayitno, Bambang S. 2004, Accelerograph, Badan meteorologi Dan Geofisika, Jakarta.

1. Dengan adanya Accelerograph SMR-4000, Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar pada khususnya dan BMG pada umumnya sekarang memiliki data percepatan tanah yang real dengan akses data trigered event dan akses data yang cepat, tidak seperti sebelumnya hanya menggunakan rumus empiris.

Sarwidi, 2001. Perlunya Membangun Bangunan Tahan Gempa Pelajaran Dari Bencana Gempa Majalengka 2001 dan Gempa-gempa Merusak Lainnya, Jurnal BMG Vol.2 No.3 Jul-Sep 2001, Jakarta, Hal 48-65.

2. BMG diharapkan lebih banyak lagi memasang Accelerograph, terutama di daerah-daerah rawan gempa untuk keperluan lain seperti mendukung hasil jaringan seismograph dan indikator terjadinya tsunami.

Subardjo, 2001. Intensitas Seismik dan Percepatan Tanah Untuk Beberapa Kota di Indonesia, Jurnal BMG Vol.2 No.3 Jul-Sep 2001, Jakarta, Hal 37-41.

Lampiran 1. Accelerograph SMR-4000 Lampiran 2. Display dan LAN Accelerograph

5

Lampiran 3. Hasil Pengolahan Signal Accelerograph SMR-4000

Gempa tanggal 25 Nopember 2005

PGA : 3.43 gal

signal asli Harga PGA Spektrum signal

6

7