Mikrozonasi Potensi Likuifaksi Akibat Gempa Bumi Di Kota Surakarta
-
Upload
unwanus-saadah -
Category
Documents
-
view
138 -
download
27
description
Transcript of Mikrozonasi Potensi Likuifaksi Akibat Gempa Bumi Di Kota Surakarta
MIKROZONASI POTENSI LIKUIFAKSI
AKIBAT GEMPA BUMI
DI KOTA SURAKARTA
Microzonation of Liquefaction Potential due to Earthquake in Surakarta
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Disusun oleh:
UNWANUS SA’ADAH
I0109101
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
iv
MOTTO
Man jadda wajada (Rasulullah SAW)
Iman tanpa ilmu bagaikan lentera di tangan bayi. Namun ilmu tanpa iman,
bagaikan lentera di tangan pencuri (Buya Hamka)
Kalau hidup sekadar hidup, babi hutan juga hidup. Kalau kerja sekadar kerja,
kera juga kerja (Buya Hamka)
Hidup tanpa tujuan laksana kapal tanpa nahkoda ditengah lautan, yang siap
karam diterjang gelombang
Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang tidak menyadari betapa
dekatnya mereka dengan keberhasilan, saat mereka menyerah (Thomas Alfa
Edison)
Peliharalah waktu. Waktu laksana sebilah pedang. Jika Engkau tidak
menebaskannya, ia yang akan menebasmu. Sejatinya, segala cita dapat digapai
dengan memanfaatkan waktu sebaik mungkin. (Mutiara Kalam Al Habib Abu
Bakar)
v
PERSEMBAHAN
Orang tua dan saudara-saudaraku, terima kasih atas cinta, semangat, dukungan
serta doanya
Ustadz dan Ustadzah Madrasah Diniyah Tsanawiyah serta Madrasah Diniyah
Aliyah yayasan Pondok Pesantren Miftakhul Hidayah, Bakalan, Kalinyamatan
Jepara, terima kasih atas ilmu dan kesabaran dalam membimbing murid yang
nakal ini.
vi
ABSTRAK
Gempa merupakan bencana alam yang tak dapat dicegah yang menimbulkan
banyak kerusakan. Salah satu kerusakan yang ditimbulkan akibat gempa adalah
likuifaksi. Likuifaksi merupakan keadaan dimana tanah mengalami kehilangan
daya dukung akibat naiknya tekanan air pori, sehingga menjadikan tanah berubah
perilaku menjadi cair. Pada umumnya likuifaksi ditemui pada tanah pasir lepas
dengan gradasi buruk yang jenuh.
Evaluasi potensi likuifaksi dilakukan di Kota Surakarta dan di beberapa titik di
Kabupaten Sukoharjo. Analisis potensi likuifaksi dilakukan dengan Metode
Simplifikasi Seed dan Idriss dengan cara membandingkan antara nilai 𝐶𝑅𝑅 (cyclic
resistance ratio) dan 𝐶𝑆𝑅 (cyclic stress ratio) untuk menghasilkan faktor
keamanan. Likuifaksi akan terjadi bila faktor keamanan kurang dari atau sama
dengan satu. Evaluasi potensi likuifaksi menggunakan data 𝑁𝑆𝑃𝑇 (number of
standard penetration test), dengan mempertimbangkan percepatan puncak gempa
dari Fungsi Atenuasi Boore et al. (1997) dan Youngs et al. (1997), magnitudo
gempa 7,6 SR serta muka air tanah pada masing-masing titik tinjau.
Hasil evaluasi menunjukkan bahwa potensi likuifaksi tidak ditemukan di Kota
Surakarta. Potensi likuifaksi hanya ditemukan di empat titik tinjau di Kabupaten
Sukoharjo, yaitu pada titik B60, B61, B62 dan B66. Potensi likuifaksi terjadi pada
kedalaman bervariasi antara 11,5 m dan 17,0 m dengan jenis tanah pasir dan tanah
pasir kelanauan.
Kata kunci: gempa bumi, atenuasi, likuifaksi
vii
ABSTRACT
Earthquake is a natural disaster that can not be prevented that causing damages.
One of earthquake effects is liquefaction. Liquefaction is a condition which soil has
lost of capacity because of excess pore pressure that made soil look like a liquid.
Mostly, liquefaction occurs in poor gradation of saturated lose sand.
Liquefaction potential evaluation was conducted in Surakarta city by Seed and
Idriss simplification methode by comparing between CRR value (cyclic resistance
ratio) and CSR (cyclic stress ratio) to result safety factor. Liquefaction can be
happened whether safety factor is equal or less than one. Liquefaction potential
evaluation uses NSPT (number of standard penetration test), by considering peak
ground acceleration of Boore et al (1997) and Youngs et al (1997) attenuation
function, 7,6 SR earthquake magnitude and ground water level at each observation
point.
Evaluation result shows that liquefaction does not found in Surakarta city.
Liquefaction potenstial only found at four observation poins in Sukoharjo regency,
at B60, B61, B62 and B66 poins with varies depth between 11,5 m and 17,0 m of
sand and silty sand soil layer.
Key words: earthquake, attenuation, liquefaction
viii
KATA PENGANTAR
Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga
penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah
satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S1 di Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, maka banyak
kendala hingga terselesaikannya penyusunan laporan skripsi ini. Pada kesempatan
ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Y. Muslih Purwana, ST, MT, Ph.D sebagai Dosen Pembimbing I dan Ir.
Noegroho Djarwanti, MT sebagai Dosen Pembimbing II.
2. Dr. Niken Silmi Surjandari ST, MT selaku Ketua Laboratorium Mekanika
Tanah UNS.
3. Ir. Bambang Santosa, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil UNS dan Ir.
Solichin MT selaku dosen pembimbing akademis.
4. Edy Purwanto ST, MT dan Raden Harya Dananjaya Hesti I, ST, M.Eng selaku
dosen penguji.
5. Ir. M. Ridwan, Dipl. E. Eng, Litbang Pemukiman PU, yang telah berkenan
berbagi ilmu kegempaan kepada saya.
6. Rekan-rekan EEC FT UNS, Mawapres UNS 2013 dan Asisten Laboratorium
Mekanika Tanah UNS
7. Mas Hendra, mas Fa’i, mas Wandri, kang Agro dan mba Nadia yang berkenan
berbagi ilmu, serta mas Didin yang selalu memberi pencerahan.
8. Rekan-rekan PT. Stadin Strukturindo Konsultan.
9. Rekan-rekan angkatan 2009.
Penyusun menyadari skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penyusun
mengharap kritik saran yang membangun. Semoga skripsi ini dapat memberikan
manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya.
Surakarta, September 2014
Penyusun
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii
MOTTO ........................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ............................................................................................ v
ABSTRAK ....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xix
BAB 1 PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang.......................................................................... 1
1.2. Identifikasi Masalah ................................................................. 4
1.3. Batasan Masalah ....................................................................... 5
1.4. Tujuan Penelitian ...................................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian .................................................................... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ........................ 6
2.1. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 6
2.2. Landasan Teori ......................................................................... 7
2.2.1. Gempa Bumi ................................................................. 12
2.2.2. Risiko Gempa ............................................................... 17
2.2.3. Standard Penetration Test (SPT) ................................... 31
2.2.4. Tegangan Efektif Tanah ............................................... 36
2.2.5. Likuifaksi pada Tanah .................................................. 39
2.2.6. Analisis Potensi Likuifaksi ........................................... 41
BAB 3 METODE PENELITIAN.................................................................... 46
3.1. Uraian Umum ........................................................................... 46
3.2. Pengumpulan Data Sekunder ................................................... 46
x
3.2.1. Data SPT di Kota Surakarta dan Sekitarnya ................. 46
3.2.2. Data Rekam Gempa ...................................................... 48
3.3. Alur Penelitian .......................................................................... 53
3.3.1. Analisis Karakteristik Tanah ........................................ 55
3.3.2. Analisis Percepatan Gempa di Permukaan ................... 55
3.3.3. Analisis Potensi Likuifaksi ........................................... 67
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................ 69
4.1. Hasil Analisis Karakteristik Tanah ........................................... 69
4.2. Hasil Analisis Percepatan Gempa di Permukaan ..................... 70
4.3. Hasil Analisis Potensi Likuifaksi Metode Simplifikasi............ 81
4.3.1. Nilai CSR (Seed and Idriss, 1971) ................................ 81
4.3.2. Nilai CRR (Youd and Idriss, 2001) ............................... 81
4.3.3. Faktor Keamanan (SF) .................................................. 84
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 86
5.1. Kesimpulan ............................................................................... 86
5.1.1. Hasil Analisis Karakteristik Tanah ............................... 86
5.1.2. Hasil Analisis Percepatan Gempa di Permukaan.......... 86
5.1.3. Hasil Analisis Potensi Likuifaksi Metode Simplifikasi 87
5.2. Saran ......................................................................................... 88
LAMPIRAN
xi
DAFTAR NOTASI
𝐶1 = Koefisien Youngs et al. (1997), tabel 2.4
𝐶2 = Koefisien Youngs et al. (1997), tabel 2.4
𝐶3 = Koefisien Youngs et al. (1997), tabel 2.4
𝐶4 = Koefisien Youngs et al. (1997), tabel 2.4
𝐶5 = Koefisien Youngs et al. (1997), tabel 2.4
𝐶𝐵 = Faktor koreksi untuk diameter lubang bor, tabel 2.12
𝐶𝐸 = Faktor koreksi untuk rasio energi hammer, tabel 2.12
𝐶𝑁 = Faktor koreksi untuk tegangan overburden tanah, persamaan 2.35, 2.36
dan 2.37
𝐶𝑅 = Faktor koreksi untuk panjang batang, tabel 2.12
𝐶𝑅𝑅 = Cyclic resistant ratio, nilai ketahanan suatu lapisan tanah terhadap
tegangan cyclic
𝐶𝑅𝑅7.5 = CRR untuk gempa dengan magnitude Mw 7,5
𝐶𝑅𝑅𝑀𝑤 = CRR untuk gempa dengan magnitude Mw (Mw ≠ 7,5)
𝐶𝑆𝑅 = Cyclic stress ratio, perbandingan antara tegangan geser rata-rata yang
diakibatkan oleh gempa dengan tegangan vertical efektif pada tiap
lapisan
𝐹𝑃𝐺𝐴 = Koefisien amplifikasi situs untuk PGA, tabel 2.7
𝐻 = Kedalaman gempa dengan mekanisme subduction, antara 10 – 500 km
𝑀, 𝑀𝑤 = Momen magnitude gempa M ≥ 5
𝑀𝑆𝐹 = magnitude scale factor, persamaan 2.53 dan 2.54
𝑃 = Koefisien pada persamaan Fungsi Atenuasi Joyner dan Boore (1981,
1988), bernilai nol bila kemungkinan terlampaui sebesar 50 %, dan
bernilai 1 bila kemungkinan terlampaui sebesar 84%
𝑃𝐺𝐴 = Peak Ground Acceleration, percepatan puncak gempa di batuan dasar
𝑅 = Radius jari-jari bumi
𝑆𝐹 = Safety Factor/ faltor keamanan
𝐶𝑆 = Faktor koreksi untuk metode pengambilan sampel, tabel 2.12
𝐾 = faktor koreksi untuk tegangan efektif tanah
xii
𝐾𝑎 = Faktor koreksi untuk kemiringan lereng
𝑉𝐴 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑍𝑇 = Tipe sumber gempa, bernilai 0 untuk interface dan 1 untuk interslab
𝑎𝑚𝑎𝑥 = Percepatan horizontal di permukaan tanah akibat gempa bumi
𝑏1𝐴𝐿𝐿 = Koefisien tanah Boore et al (1997), untuk gempa yang mekanismenya
tidak diketahui, tabel 2.4.
𝑏1𝑅𝑆 = Koefisien tanah Boore et al (1997), untuk gempa dengan mekanisme
reverse-slip eartquakes, tabel 2.4.
𝑏1𝑆𝑆 = Koefisien tanah Boore et al (1997) untuk gempa dengan mekanisme
strike-slip eartquakes, tabel 2.4.
𝑏2 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑏3 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑏5 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑏𝑣 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑑𝑖 = Tebal tiap lapisan
𝑟𝑑 = Koefisien pengurangan stress, persamaan 2.46, 2.47, 2.48 dan 2.49
𝑟𝑗𝑏 = Jarak terdekat pada proyeksi vertikal akibat fault rupture, d ≤ 80 km
𝑟𝑟𝑢𝑝 = Jarak terdekat ke rupture, dalam km
𝑠𝑖 = Kecepatan gelombang geser pada lapisan i
𝑣𝑠𝑖 = Kecepatan gelombang geser pada lapisan i
𝑥𝑗, 𝑎𝑗 = Percepatan gempa ke-j
ℎ = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1
ℎ = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai 3,714E-0,6
ℎ = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4.
𝑎 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1.
𝑎 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai 0,0480
𝑏 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1.
𝑏 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai -0,1248
𝑐 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1.
𝑐 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai -0,004721
𝑐 = Kohesi tanah
xiii
𝑑 = Jarak episenter, dalam km
𝑑 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1.
𝑑 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai 0,009578
𝑒 = Koefisien pada persamaan 2.50 yang bernilai 0,0006136
𝑓 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai -0,0003285
𝑔 = percepatan gravitasi
𝑔 = Koefisien persamaan 2.50 yang bernilai -1,673E-0,5
𝑗 = nomor urut kejadian
𝑘 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1.
𝑚 = Koefisien Idriss dan Boulanger (2008), persamaan 2.38
𝑟, 𝑟0 = jarak hiposenter (km)
𝑠 = Koefisien Joyner dan Boore (1988) pada tabel 2.1
𝑢 = Tekanan air pori, disebut juga dengan tekanan netral, yaitu tekanan
yang bekerja ke segala arah sama besar, yaitu tekanan air yang mengisi
rongga di antara butiran padat.
𝑥 = (N1)60, persamaan 2.50 dan 2.51
𝑧 = kedalaman
1 = Tegangan geser yang terjadi pada bidang horisontal
(𝑁1)60 = Koreksi NSPT lapangan terhadap energi sebesar 60%
�̅�𝑐ℎ = Tahanan penetrasi standar rata-rata tanah non kohesif di dalam lapisan
30 m paling atas
𝑆�̅� = Kuat geser niralir rata-rata di dalam lapisan 30 m paling atas
�̅�𝑠 = Kecepatan rambat gelombang geser rata-rata pada regangan geser yang
kecil, di dalam lapisan 30 m paling atas, persamaan 2.21
�̅� = Tahanan penetrasi standar rata-rata di dalam lapisan 30 m paling atas
𝛾′ = Berat volume apung tanah, atau berat volume efektif atau berat volume
tanah terendam.
𝛾𝑠𝑎𝑡 = Berat volume tanah jenuh.
𝜎ln 𝑌 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4
𝜎′𝑣𝑜 = Tekanan overburden vertikal efektif
𝜎1 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4
𝜎𝑐 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4
xiv
𝜎𝑒 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4
𝜎𝑟 = Koefisien tanah Boore et al (1997), tabel 2.4
𝜎𝑣 = Tegangan vertikal total merupakan tegangan normal pada bidang
horizontal pada kedalaman z.
𝜎𝑣′ = Tegangan vertikal efektif merupakan tegangan efektif yang bekerja
pada tanah pada kedalaman z.
𝜎𝑣𝑜 = Tekanan overburden vertikal total
φ = Sudut geser dalam
𝛼 = Jumlah gempa rata-rata per tahun
𝛽 = Parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan
magnitude
𝛾 Berat volume tanah
𝜎 Tegangan normal total, tegangan pada suatu bidang di dalam massa
tanah, yaitu tegangan akibat berat tanah total termasuk air dalam ruang
pori, per satuan luas yang arahnya tegak lurus.
𝜎′ = Tegangan normal efektif, tegangan pada suatu bidang di dalam massa
tanah, yaitu tegangan yang dihasilkan dari beban berat butiran tanah per
satuan luas bidang.
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Koefisien Joyner dan Boore (1988) untuk tanah dengan rasio redaman
sebesar 5% .......................................................................................... 23
Tabel 2. 2 Koefisien tanah Boore et al. (1997)dengan rasio redaman 5% .......... 25
Tabel 2. 3 Kecepatan gelombang geser rata-rata ................................................ 27
Tabel 2. 4 Koefisien Youngs et al. (1997) untuk tanah dengan rasio redaman
sebesar 5% .......................................................................................... 28
Tabel 2. 5 Koefisien Youngs et al. (1997) untuk batuan dengan rasio redaman
sebesar 5% .......................................................................................... 29
Tabel 2. 6 Klasifikasi jenis tanah ........................................................................ 30
Tabel 2. 7 Nilai faktor amplifikasi FPGA untk percepatan puncak di permukaan
tanah ................................................................................................... 31
Tabel 2. 8 Konsistensi tanah berdasarkan nilai NSPT ........................................... 32
Tabel 2. 9 Korelasi berat jenis tanah berdasarkan NAFAC 7.01 ........................ 34
Tabel 2. 10 Korelasi antara NSPT dengan berat isi (), sudut geser dalam (), dan
kepadatan tanah granular .................................................................... 34
Tabel 2. 11 Korelasi antara NSPT dengan berat isi (), sudut geser dalam (), dan
kepadatan tanah kohesif. .................................................................... 34
Tabel 2. 12 Faktor koreksi NSPT ............................................................................ 36
Tabel 3. 1 Sebaran titik bor dalam di Kota Surakarta dan sekitarnya ................. 47
Tabel 3. 2 Sebaran titik bor dalam di Kota Surakarta dan sekitarnya (lanjutan) 48
Tabel 3. 3 Data rekam gempa tahun 1926 – 2014 ............................................... 52
Tabel 3. 4 Data rekam gempa tahun 1926 – 2014 (lanjutan) .............................. 53
Tabel 3. 5 Koordinat titik tinjau PGA di Kota Surakarta ..................................... 56
Tabel 3. 6 Stratifikasi shear wave velocity pada B26 ......................................... 58
Tabel 3. 7 Hasil perhitungan regresi linier metode Gumbel dengan (PGA) ̅....... 62
Tabel 3. 8 Hasil perhitungan regresi linier metode Gumbel dengan PGAmax ...... 65
Tabel 4. 1 Stratifikasi tanah pada titik B26 ......................................................... 69
Tabel 4. 2 Stratifikasi berat volume tanah B26 ................................................... 70
Tabel 4. 3 Stratifikasi shear wave velocity pada B26.......................................... 71
xvi
Tabel 4. 4 Nilai shear wave velocity pada keseluruhan titik bor ......................... 72
Tabel 4. 5 Nilai shear wave velocity pada keseluruhan titik bor (lanjutan) ........ 73
Tabel 4. 6 Hasil perhitungan PGA....................................................................... 75
Tabel 4. 7 Hasil perhitungan regresi linear metode Gumbel dengan 𝑃𝐺𝐴.......... 78
Tabel 4. 8 Hasil perhitungan regresi linear metode Gumbel dengan PGAmax ..... 79
Tabel 4. 9 Hasil perhitungan CSR gempa kala ulang 500 tahun dan 2500 tahun
untuk titik B26 .................................................................................... 82
Tabel 4. 10 Hasil perhitungan CRR gempa kala ulang 500 tahun dan 2500 tahun
untuk titik B26 .................................................................................... 83
Tabel 4. 11 Faktor keamanan potensi likuifaksi titik tinjau B26 .......................... 84
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Proses densifikasi tanah granular .................................................. 8
Gambar 2. 2 Pergerakan tanah pada saat sebelum (a) dan sesudah (b) gempa
(After Youd, 1984b, dalam Kramer 1996) .................................... 9
Gambar 2. 3 Dampak likuifaksi pada pondasi tiang (Kramer, 1996) ................. 9
Gambar 2. 4 Kerusakan bendungan akibat likuifaksi (gambar kiri:
http://0pwt0.blogspot.com/2014/03/likuifasi.html) dan sand boiling
di Bandara Adi Sucipto pada gempa Yogyakarta tahun 2006
(gambar kanan:
http://himatgUNSyiah.blogspot.com/2013/11/kuliah-tamu-
lukuifaks ........................................................................................ 11
Gambar 2. 5 Lateral spreading (gambar kiri) sepanjang sungai Jukken-gawa
(Tsukamoto et. al, 2012) dan Sand boiling (gambar kanan) di
Sungai Tonegar (Tokimatsu et. al, 2012) pada gempa bumi tahun
2011 di Tohoku.............................................................................. 11
Gambar 2. 6 Lempeng tektonik utama, bubungan tengah lautan dan transformasi
patahan dari bumi (Kramer 1996) ................................................. 13
Gambar 2. 7 Interrelasi antara bubungan melebar, zona subduksi dan batas
patahan lempeng (Kramer, 1996) .................................................. 14
Gambar 2. 8 Patahan normal (normal fault) dan patahan terbalik (reverse fault),
(Kramer, 1996) .............................................................................. 15
Gambar 2. 9 Strike-slip (Kramer, 1996) ............................................................. 15
Gambar 2. 10 Letak hypocenter dan epicenter saat terjadi gempa bumi ............. 16
Gambar 2. 11 Deformasi yang diakibatkan oleh body waves, (a) P-waves dan (b)
SV-waves (Kramer, 1996) ............................................................. 17
Gambar 2. 12 Ilustrasi hubungan antara episenter, hiposenter dan titik tinjau .... 20
Gambar 2. 13 Pemodelan garis hubungan pusat bumi dengan titik tinjau ........... 21
Gambar 2. 14 Prosedur pengujian NSPT secara manual (Kovacs et al, 1981) .... 32
Gambar 2. 15 Distribusi sebaran butiran tanah yang memiliki potensi likuifaksi
(Towhata, 2008) ............................................................................ 41
xviii
Gambar 2. 16 Kurva simplifikasi CRR untuk gempa magnitude Mw 7,5 dengan
data SPT dan beberapa derajat kelolosan yang diberikan (Youd
Idriss, 2001) ................................................................................... 43
Gambar 3. 1 Proses pengambilan data rekam gempa dari situs USGS
http://earthquake.usgs.gov/earthquake/search ............................... 49
Gambar 3. 2 Output data rekam gempa
http://earthquake.usgs.gov/earthquake/map .................................. 50
Gambar 3. 3 Output data rekam gempa dalam bentuk file google earth ............ 51
Gambar 3. 4 Alur penelitian ............................................................................... 54
Gambar 3. 5 Sebaran acak titik tinjau PGA di Kota Surakarta .......................... 57
Gambar 4. 1 Plotting hasil analisis potensi likuifaksi ........................................ 85
xix
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A : HASIL ANALISIS POTENSI LIKUIFAKSI GEMPA
KALA ULANG 500 TAHUN
LAMPIRAN B : HASIL ANALISIS POTENSI LIKUIFAKSI GEMPA
KALA ULANG 2500 TAHUN
LAMPIRAN C : PETA POTENSI LIKUIFAKSI
LAMPIRAN D : BERKAS KELENGKAPAN SKRIPSI
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kota Surakarta merupakan salah satu kota dengan perkembangan yang cukup pesat
di sektor pembangunan. Terbukti banyak sekali high rise building seperti mall,
hotel dan apartment yang terus berkembang hingga sekarang.
Dalam perencanaan bangunan di Indonesia, hal yang tidak boleh luput adalah
ketahanan bangunan terhadap gempa. Hal ini disebabkan Indonesia merupakan
wilayah yang rawan gempa, karena terletak di antara pertemuan tiga lempeng
tektonik, yaitu Lempeng Eurasia, Lempeng Pasifik dan Lempeng Australia.
Lempeng-lempeng yang masih aktif tersebut membentuk zona tunjaman dan
tumbukan, serta sesar aktif, sehingga mengakibatkan beberapa wilayah di Indonesia
sering mengalami gempa dengan magnitudo yang cukup besar.
Beberapa gempa besar yang terjadi dalam dekade terakhir di Indonesia yaitu Gempa
Bengkulu 2000 (𝑀𝑤 7,8), Gempa Aceh-Andaman yang diikuti Tsunami 2004 (𝑀𝑤
9,2), Gempa Nias-Simelue 2005 (𝑀𝑤 8,7), Gempa Yogyakarta 2006 (𝑀𝑤 6,3),
Gempa Pangandaran 2006 yang diikuti tsunami (𝑀𝑤 6,8), Gempa Bengkulu (𝑀𝑤
8,4 dan 7,9), Gempa Padang 2009 (𝑀𝑤 7,6), Gempa Mentawai/Sumatera Barat
2010 (𝑀𝑤 7,2) dan Gempa Simeulue-Aceh 2012 (𝑀𝑤 8,9).
2
Gempa merupakan fenomena alam yang tak dapat dicegah. Gempa menimbulkan
banyak kerusakan, baik pada bangunan, maupun pada tanah. Beberapa kerusakan
yang terjadi pada tanah akibat gempa misalnya fault rupture, kelongsoran dalam
skala besar, gocangan pada tanah, serta dapat mengakibatkan munculnya fenomena
likuifaksi. Kerusakan-kerusakan pada tanah biasanya terjadi karena faktor tertentu,
misalnya karena adanya permasalahan pada lapisan tanah. Lapisan tanah yang
bermasalah biasanya terjadi pada jenis tanah gambut, lempung organik, lempung
ekspansif, atau pada tanah pasir lepas. Jika tanah memiliki masalah dalam
lapisannya, maka diperlukan perlakuan khusus dan analisis geoteknik sebelum
mendirikan bangunan di atasnya. Analisis geoteknik ini bertujuan untuk
memperkecil risiko terjadinya kerusakan paska pembangunan, baik kerusakan
akibat kesalahan desain maupun akibat bencana alam.
Salah satu kerusakan akibat gempa bumi yang sedang ramai dibicarakan adalah
fenomena likuifaksi. Likuifaksi merupakan keadaan dimana tanah mengalami
perubahan perilaku menjadi cair (liquid). Hal ini terjadi karena tanah kehilangan
kekuatan dan kekakuan akibat menerima beban siklik, yang biasanya akibat gempa
bumi. Goncangan akibat gempa bumi umumnya terjadi dalam waktu yang singkat,
sehingga dalam waktu yang pendek tersebut tidak memungkinkan air untuk keluar
dari tanah (undrained), yang mengakibatkan air terjebak di dalam tanah yang
akhirnya membuat tekanan air pori meningkat.
Meningkatnya tekanan air pori mengakibatkan tanah kehilangan kekuatan geser.
Keadaan inilah yang mengakibatkan tanah berperilaku seperti benda cair. Sehingga
tanah akan mengalami penurunan daya dukung, pergerakan tanah lateral, semburan
3
pasir (sand boiling), beda penurunan (differential settlement) serta dapat
mengakibatkan longsornya bendungan.
Pada umumnya fenomena likuifaksi terjadi di daerah yang memiliki jenis tanah
pasir lepas (loose sand) dengan muka air tanah yang tinggi seperti di wilayah yang
berdekatan sungai, daerah bekas aliran sungai, danau atau daerah bekas danau.
Dengan demikian, fenomena likuifaksi dapat terjadi di Kota Surakarta, mengingat
Kota Surakarta merupakan salah satu daerah yang berdekatan dengan sumber air
(Sungai Bengawan Solo) dan memiliki muka air tanah yang tinggi. Selain itu,
terdapat beberapa wilayah yang memiliki lapisan tanah pasir yang memungkinkan
adanya potensi likuifaksi.
Walaupun likuifaksi hanya terjadi pada kondisi-kondisi khusus dan lapisan tanah
tertentu, namun dampak yang dihasilkan sangatlah serius. Sehingga perlu dilakukan
kajian tentang analisis potensi likuifaksi untuk menghindari dan meminimalkan
dampak yang mungkin terjadi.
Analisis potensi likuifaksi merupakan salah satu penyelidikan tanah terkait
kegempaan. Dalam analisis tersebut, biasanya data yang digunakan diperoleh dari
lapangan, seperti hasil pengujian tahanan konus (𝐶𝑃𝑇), pengukuran cepat rambat
gelombang geser (shear wave velocity), maupun 𝑁𝑆𝑃𝑇.
Pada penelitian ini, analisis potensi likuifaksi dilakukan dengan menggunakan data
yang bersumber pada pengujian 𝑁𝑆𝑃𝑇 di lapangan serta nilai cepat rambat
gelombang (shear wave velocity). Nilai 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang digunakan merupakan 𝑁𝑆𝑃𝑇
(𝑁1)60, yaitu nilai 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang sudah dikoreksi terhadap tegangan overburden efektif
4
100 kPa dan efisiensi tenaga hammer sebesar 60%. Sementara besarnya nilai 𝑉𝑠
(shear wave velocity) yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari korelasi
antara 𝑆𝑃𝑇 dengan 𝑉𝑠. Dengan berdasar pada 𝑁𝑆𝑃𝑇 dan 𝑉𝑠, analisis potensi likuifaksi
dilakukan dengan menggunakan Metode Simplifikasi Seed dan Idriss (1971).
Fenomena likuifaksi dewasa ini menjadi studi yang sangat menarik. Akan tetapi
penelitian ini masih sangat terbatas. Sejauh ini, belum dilakukan penelitian potensi
likuifaksi di Kota Surakarta. Sehingga penelitian ini akan membahas potensi
likuifaksi di Kota Surakarta, dengan harapan dapat diketahui ada tidaknya potensi
likuifaksi di kota tersebut. Apabila memang ditemukan potensi likuifaksi, maka
dapat diketahui wilayah mana saja yang memiliki potensi likuifaksi tersebut.
Sehingga akan menghasilkan peta mikrozonasi potensi likuifaksi, yang nantinya
dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam mitigasi likuifaksi akibat
gempa bumi.
1.2. Identifikasi Masalah
Likuifaksi menimbulkan dampak yang cukup serius. Untuk menghindari dan
meminimalkan dampak yang ditimbulkan oleh likuifaksi, maka diperlukan analisis
geoteknik tentang likuifaksi. Dengan demikian, dapat diketahui ada tidaknya
potensi likuifaksi di Kota Surakarta.
5
1.3. Batasan Masalah
Agar lebih terarah dan mendalam, maka di dalam penelitian ini diberikan batasan-
batasan masalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini menggunakan data sekunder dari pengujian 𝑁𝑆𝑃𝑇 (Number of
Standart Penetration Test) di Kota Surakarta dan sekitarnya, yang diperoleh
dari Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Data rekam gempa yang digunakan berasal dari situs USGS, dengan radius
300 km dari Balai Kota Surakarta.
3. Penelitian ini menggunakan magnitude gempa terbesar 𝑀𝑤 7,6
4. Analisis potensi likuifaksi menggunakan Metode Simplifikasi Seed dan Idriss
(1971) yang berbasis pada nilai 𝑁𝑆𝑃𝑇 tanah.
1.4. Tujuan Penelitian
Melihat dari latar belakang yang ada, maka penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui ada tidaknya potensi likuifaksi di Kota Surakarta. Apabila di dalam
penelitian ditemukan potensi likuifaksi, maka diharapkan melalui penelitian pula,
dapat dipetakan wilayah mana saja serta seberapa besar potensi likuifaksi yang
dimiliki dalam bentuk peta potensi likuifaksi.
1.5. Manfaat Penelitian
Diharapkan, penelitian ini dapat menjadi rujukan oleh instansi maupun pihak lain
yang akan melakukan penelitian lebih lanjut tentang likuifaksi. Selain itu, apabila
ditemukan adanya potensi likuifaksi, maka penelitian ini dapat membantu dalam
pemetaan potensi likuifaksi di Kota Surakarta.
6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Likuifaksi adalah proses berkurangnya tegangan efektif pada tanah akibat beban
siklik (biasanya muncul ketika terjadi bumi), yang mengakibatkan hilangnya
kekuatan geser tanah dan menjadikan tanah berperilaku cair (liquid), sehingga tanah
tidak mampu menopang beban yang ada di atasnya. Pada umunya likuifaksi terjadi
pada tanah yang berpasir lepas (loose sand) dalam keadaan jenuh (Towhatta, 2008).
Penelitian tentang potensi likuifaksi di suatu wilayah sudah pernah di lakukan
sebelunmya. Diantaranya adalah penelitian yang dilakukan oleh Muntohar dan
Wardani (2010) di sekitar kampus terpadu UMY dengan menggunakan 6 titik bor
dalam. Pada penelitian tersebut, dari pengujian awal analisis dilakukan dengan
menggunakan hasil uji distribusi ukuran partikel tanah, dan didapatkan bahwa
lokasi merupakan area yang rentan terhadap potensi terjadi likuifaksi. Analisis
mendalam dilakukan dengan menggunakan Metode Simplifikasi Seed dan Idriss
(1971), dengan cara membandingkan antara nilai 𝐶𝑅𝑅 dengan 𝐶𝑆𝑅, yang berdasar
pada nilai percepatan gempa di permukaan. Dari analisis ini, potensi likuifaksi
ditemukan pada kedalaman 5 meter hingga 20 meter dari permukaan tanah dengan
probabilitas antara 5% hingga 90%.
7
Penelitian serupa juga dilakukan oleh Soebowo et al. (2009) di zona Patahan Opak,
Patalan Bantul, Yogyakarta. Analisis potensi likuifaksi dilakukan dengan
menggunakan hasil uji 𝐶𝑃𝑇, 𝐶𝑃𝑇𝑢 dan 𝑁SPT dengan nilai 𝑃𝐺𝐴 sebesar 0,25 g dan
skala gempa bumi 𝑀w 6,2 dengan jarak daerah studi terhadap pusat gempa kurang
lebih 10 km, dengan memperhitungkan muka air tanah setempat. Analisis potensi
likuifaksi menggunakan Metode Seed dan Idriss (1971) yang telah dimodifikasi
(Youd, 1996), dan dengan menggunakan Software LIQIT.
Soebowo et al. (2010) juga telah melakukan penelitian likuifaksi serupa di daerah
Anyer, Banten. Penelitian yang dilakukan ini juga menggunakan data lapangan dari
uji 𝐶𝑃𝑇 dan 𝑁SPT. Analisis potensi likuifaksi menggunakan Metode Robertson dan
Wride (1989) dengan menggunakan gempa 𝑀w 7,0 dan 𝑃𝐺𝐴 sebesar 0,25 g. Dari
penelitian yang dilakuan di daerah Anyer ini, diperoleh bahwa di Anyer bagian
utara merupakan daerah dengan potensi likuifaksi tertinggi, dengan kemungkinan
terjadi likuifaksi pada kedalaman antara 0,2-12,8 m.
2.2. Landasan Teori
Potensi likuifaksi umumnya dijumpai pada tanah granuler bergradasi buruk (sandy
poor), berbutir seragam, dengan ukuran partikel 𝐷50 pada rentang 0,1 mm hingga
1 mm, atau pada tanah dengan kepadatan relatif kurang dari 70%. Potensi likuifaksi
juga dapat ditentukan oleh kombinasi sifat-sifat tanah, antara lain modulus geser
tanah, redaman (damping), porositas, karakteristik butiran dan kepadatan relatif,
juga faktor lingkungan seperti riwayat pembentukan tanah, riwayat geologis,
koefisien tekanan tanah lateral dan confining stress serta karakteristik gempa seperti
intensitas getaran, lama getaran, besar dan arah getaran.
8
Saat terjadi gempa bumi, tanah pasir yang jenuh air akan mengalami penyusutan
volume tanah (Gambar 2. 1) karena proses pemadatan akibat getaran selama gempa
bumi berlangsung.
Gambar 2. 1 Proses densifikasi tanah granular
Peningkatan tekanan air pori dapat mengakibatkan kuat geser tanah menurun.
Lapisan tanah yang rentan terhadap likuifaksi (liquefied soil), yang tadinya relatif
kaku di awal guncangan gempa, akan mengalami penurunan sehingga menjadi
lemah karena pergerakan butir tanah. Pada kasus yang lebih ekstrim, peningkatan
tekanan air pori yang sangat tinggi, akan mengakibatkan munculnya batuan dasar
(bedrock) ke permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena tekanan air pori yang
sangat tinggi mampu melawan gaya gravitasi, sehingga dapat menurunkan
kekakuan dan kekuatan tanah pada lapisan yang tebal sekalipun, yang
mengakibatkan terangkatnya benda masif di dalam lapisan tanah menuju ke
permukaan.
Walaupun pada umumnya likuifaksi terjadi pada tanah yang hampir seluruh lapisan
tanahnya berupa tanah pasir. Likuifaksi ternyata juga dapat terjadi pada tanah yang
memiliki potensi likuifaksi (liquefied soil), yang berada di antara tanah yang tidak
memiliki potensi likuifaksi (nonliquefied soil). Pada kasus yang demikian, dapat
Loose Floatation Dense
9
mengakibatkan retaknya nonliquefied soil yang disertai dengan munculnya sand
boiling ke atas permukaan tanah. Hal ini diilustrasikan oleh Gambar 2. 2.
Gambar 2. 2 Pergerakan tanah pada saat sebelum (a) dan sesudah (b) gempa
(After Youd, 1984b, dalam Kramer 1996)
Selain itu, jika ada pondasi tiang yang menembus liquefied soil diantara unliquified
soil, dapat mengakibatkan patahnya pondasi tersebut, akibat besarnya bending
moment yang diterima. Hal ini seperti dalam ilustrasi Gambar 2. 3.
Gambar 2. 3 Dampak likuifaksi pada pondasi tiang (Kramer, 1996)
Fenomena likuifaksi pada umumnya dapat dikategorikan dalam dua macam, yaitu
likuifaksi akibat beban non siklik (flow liquefaction) dan likuifaksi akibat beban
10
siklik (cyclic mobility). Walaupun mekanisme terjadinya flow liquefaction dan
cyclic mobility berbeda, namun sulit untuk membedakannya, karena dampak yang
diakibatkan tidak jauh berbeda.
Menurut Kramer (1996), flow liquefaction terjadi ketika tegangan geser statik
(tegangan geser yang dibutuhkan untuk keseimbangan statik massa suatu tanah)
lebih besar daripada kuat geser tanah pada saat tanah dalam kondisi cair. Berbeda
dengan flow liquefaction, cyclic mobility terjadi ketika tegangan geser statik lebih
kecil dari pada kuat geser tanah saat tanah dalam kondisi cair.
Fenomena likuifaksi dapat merusak bangunan, jembatan, jaringan perpipaan di
dalam tanah dan bangunan struktur lainnya dengan cara yang berbeda-beda.
Likuifaksi juga dapat menghasilkan pergerakan tanah permukaan. Flow
liquefaction dapat menyebabkan tanah masif menggelincir yang dapat membuat
struktur yang berdiri di atasnya menjadi miring atau tenggelam. Selain itu, flow
liquefaction dapat menyebabkan terangkatnya struktur ringan yang ditanam di
dalam tanah, hingga menyebabkan kerusakan pada struktur penahan. Berbeda
dengan flow liquefaction, cyclic mobility dapat meruntuhkan lereng, penurunan
bangunan, pergerakan tanah lateral (lateral spreading), kerusakan pada dinding
penahan tanah, penurunan permukaan tanah dan sand boiling. Beberapa peristiwa
likuifaksi yang terjadi di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 2. 4 dan Gambar 2.
5.
11
`
Gambar 2. 4 Kerusakan bendungan akibat likuifaksi (gambar kiri:
http://0pwt0.blogspot.com/2014/03/likuifasi.html) dan sand boiling di Bandara
Adi Sucipto pada gempa Yogyakarta tahun 2006 (gambar kanan:
http://himatgUNSyiah.blogspot.com/2013/11/kuliah-tamu-lukuifaks
Gambar 2. 5 Lateral spreading (gambar kiri) sepanjang sungai Jukken-gawa
(Tsukamoto et. al, 2012) dan Sand boiling (gambar kanan) di Sungai Tonegar
(Tokimatsu et. al, 2012) pada gempa bumi tahun 2011 di Tohoku
12
2.2.1. Gempa Bumi
Gempa bumi merupakan getaran yang tejadi di bumi yang diakibatkan oleh
pelepasan energi gelombang seismik secara tiba-tiba. Peristiwa ini diakibatkan
adanya deformasi lempeng tektonik yang terjadi pada kerak bumi.
a. Jenis Gempa Bumi
Berdasarkan proses terjadinya, peristiwa gempa bumi dapat dikategorikan dalam
dua macam, yaitu:
1. Gempa Tektonik
Gempa tektonik merupakan gempa yang diakibatkan oleh pergerakan lempeng
tektonik. Gempa ini terjadi akibat adanya akumulasi energi dari pertemuan dua
lempeng bumi yang saling menekan, sehingga mengakibatkan goncangan pada
bumi. Apabila terdapat lempeng yang tidak kuat menerima tekanan saat
pertemuan dua lempeng, maka akan timbul retakan lempeng yang disebut
sebagai patahan atau sesar. Namun tidak selamanya sesar muncul sebagai
akibat dari gempa, karena pergerakan lempeng merupakan gerakan seismic,
yaitu pergerakan yang kontinyu namun lambat. Adapun sebaran peta lempeng
dunia dapat dilihat pada Gambar 2. 6, sedangkan jenis pergerakan lempeng ada
tiga jenis, seperti yang terlihat pada Gambar 2. 7.
2. Gempa Vulkanik
Gempa vulkanik merupakan gempa yang terjadi akibat meningkatnya aktivitas
gunung api. Hal ini disebabkan karena naiknya magma dari perut bumi menuju
permukaan bumi. Magma inilah yang kemudian mendesak batuan-batuan yang
berada di atasnya sehingga menimbulkan getaran di bumi.
13
Tanda panah menunjukkan arah dari pergerakan lempeng
Gambar 2. 6 Lempeng tektonik utama, bubungan tengah lautan dan transformasi patahan dari bumi (Kramer 1996)
14
Gambar 2. 7 Interrelasi antara bubungan melebar, zona subduksi dan batas
patahan lempeng (Kramer, 1996)
b. Patahan
Bidang patahan dapat dikategorikan menjadi dua macam, yaitu akibat geometri
(fault geometry) dan akibat pergerakan lempeng (fault movement). Dari bentuk
geometri, patahan terbagi atas tunjaman (dip) atau tabrakan (strike). Sedangkan
bidang patahan akibat pergerakan terbagi atas pergerakan menunjam (dip slip
movement) dan pergerakan tabrakan (strike-slip movement). Dip slip movement
dibagi ke dalam 2 jenis, yaitu patahan normal (normal fault) seperti dalam ilustrasi
Gambar 2. 8a , dan patahan terbalik (reverse fault) seperti dalam ilustrasi Gambar
2. 8b.
15
(a) (b)
Gambar 2. 8 Patahan normal (normal fault) dan patahan terbalik (reverse fault),
(Kramer, 1996)
Strike-slip movement biasanya menghasilkan gerakan yang besar. Pergerakan ini
dapat terjadi ke arah kanan (right lateral strike-slip faulting) maupun ke arah kiri
(left lateral strike-slip faulting). Bila pengamat berada pada di dekat right lateral
strike-slip faulting, maka pengamat akan melihat pergerakan ke arah kanan. Begitu
pula sebaliknya. Strike-slip movement diilustrasikan oleh Gambar 2. 9.
Gambar 2. 9 Strike-slip (Kramer, 1996)
c. Gelombang Gempa
Besar kecilnya getaran yang ditimbulkan saat terjadi gempa bumi, tergantung pada
letak kedalaman hypocenter. Hypocenter merupakan pusat gempa di dalam bumi
yang menjadi titik awal sumber gempa bumi. Proyeksi pusat gempa di permukaan
16
bumi atau jarak terdekat dari hypocenter ke permukaan bumi disebut epicenter,
seperti yang terlihat pada ilustrasi Gambar 2. 10.
Gambar 2. 10 Letak hypocenter dan epicenter saat terjadi gempa bumi
Saat terjadi gempa bumi, ada dua gelombang gempa yang dihasilkan, yaitu
gelombang badan (body waves) dan gelombang permukaan (surface waves). Body
waves dibagi menjadi dua, yaitu P-waves (primary waves) dan S-waves (secondary
waves). P-waves (Gambar 2. 11a), gelombang utama, gelombang kompresi atau
gelombang membujur merupakan gelombang seismik yang arah perambatannya
menyebabkan material yang dilaluinya menjadi rapat. S-waves merupakan
gelombang seismik yang arah pergeserannya menyamping yang menyebabkan
material yang dilaluinya mengalami deformasi geser. Gelombang ini dapat
mengakibatkan kerusakan pada bangunan non-struktur. S-waves dibagi menjadi
dua, yaitu gelombang yang arah rambatannya vertikal terhadap bidang
pergerakannya (SV-waves, Gambar 2. 11b) dan gelombang yang arah rambatannya
horisontal terhadap bidang pergerakannya (SH-waves).
17
Gambar 2. 11 Deformasi yang diakibatkan oleh body waves, (a) P-waves dan (b)
SV-waves (Kramer, 1996)
Sedangkan surface waves atau gelombang permukaan, merupakan gelombang
seismik yang terjadi di permukaan bumi. Gelombang ini memiliki pergerakan yang
memutar yang dapat mengakibatkan kerusakan pada bangunan, termasuk
diantaranya yang dapat menyebabkan fenomena likuifaksi.
2.2.2. Risiko Gempa
Gempa merupakan peristiwa acak yang tidak dapat diperkirakan kapan terjadinya,
baik waktu, besar magnitudo maupun lokasinya. Analisis risiko gempa hanya dapat
dilakukan dengan memperkirakan probabilitas terjadinya gempa di suatu daerah
dengan intensitas tertentu dan periode ulang tertentu.
18
2.2.3. Probabilitas Risiko Gempa Metode Gumbel
Metode Gumbel merupakan teorema probabilitas yang berkaitan dengan nilai
ekstrim. Metode ini dapat digunakan untuk melakukan pendekatan nilai percepatan
puncak gempa di batuan dasar untuk berbagai periode ulang. Dalam metode ini,
tiap kejadian gempa diasumsikan memiliki pengaruh terhadap titik yang ditinjau.
Pendekatan risiko gempa dilakukan dengan menggunakan Fungsi Atenuasi.
𝐺(𝑀) = 𝑒(−∝(−𝛽𝑀)) ; 𝑀 ≥ 0 (Skripsi Damar Kurnia, 2011) ................... 2. 1
𝛼 = jumlah gempa rata-rata per tahun
𝛽 = parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan
magnitudo
𝑀 = magnitudo gempa
Persamaan 2. 1 dapat disederhanakan menjadi persamaan garis lurus berikut:
𝑙𝑛 𝐺(𝑀) = −∝ 𝑒−𝛽𝑀 ............................................................................... 2. 2
𝑙𝑛 (−𝑙𝑛 𝐺(𝑀)) = 𝑙𝑛 ∝ −𝛽𝑀 ................................................................... 2. 3
Dimana:
𝑦 = 𝑙𝑛 (−𝑙𝑛 𝐺(𝑀))
𝛼 = 𝑒𝐴
𝛽 = −𝐵
Persamaan 2. 3 identik dengan Persamaan Linear 2. 4 yang membentuk garis lurus.
Sehingga untuk menentukan nilai yang lebih tepat, digunakan pendekatan kuadrat
terkecil dengan menggunakan Persamaan 2. 5 dan Persamaan 2. 6.
19
𝑦 = 𝐴 + 𝐵𝑥 ................................................................................................. 2. 4
𝐴 =∑ 𝑦𝑗.∑ 𝑥𝑗
2−∑ 𝑥𝑗 ∑(𝑥𝑗.𝑦𝑗)
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2−(∑ 𝑥𝑗)2 ............................................................................. 2. 5
𝐵 =𝑛 ∑(𝑥𝑗.𝑦𝑗)− ∑ 𝑥𝑗. ∑ 𝑦𝑗
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2−(∑ 𝑥𝑗)2 ................................................................................. 2. 6
𝑦𝑗 = 𝑙𝑛(− ln 𝐺(𝑀)) = 𝑙𝑛 (− ln (𝑗
𝑁+1)) ..................................................... 2. 7
Dimana:
𝑥 = percepatan
𝑥𝑗 = 𝑎𝑗 = percepatan gempa ke-j
𝑗 = nomor urut kejadian
𝑁 = selang waktu pengamatan
Untuk menghitung periode ulang, dapat dilakukan dengan menggunakan
pendekatan pada Persamaan 2. 8 yang merupakan hubungan antara periode ulang
(𝑇) dengan percepatan (𝑎).
𝑎 =ln(𝑇.∝)
𝛽 .................................................................................................... 2. 8
2.2.4. Fungsi Atenuasi
Apabila dalam suatu lokasi yang ditinjau tidak memiliki data rekam gempa, maka
analisis risiko gempa dapat menggunakan Fungsi Atenuasi untuk memperkirakan
besarnya percepatan puncak gempa di batuan dasar, yang selanjutnya disebut
sebagai 𝑃𝐺𝐴. Fungsi Atenuasi merupakan fungsi yang menggambarkan korelasi
antara intensitas (𝑖) gerakan tanah setempat, magnitude gempa (𝑀) dan jarak (𝑅)
dari sumber gempa yang telah ada, seperti dalam ilustrasi Gambar 2. 12.
20
Gambar 2. 12 Ilustrasi hubungan antara episenter, hiposenter dan titik tinjau
Fungsi Atenuasi dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut:
a. Mekanisme Gempa.
Pada umumnya gempa terjadi karena pergeseran lempeng tektonik yang tiba-tiba
sehingga mengakibatkan terlepasnya energi yang sangat besar. Pergeseran lempeng
tektonik ini bisa terjadi pada daerah subduction maupun pada daerah patahan.
Gempa pada daerah subduction biasanya mempunyai frekuensi yang berbeda
dengan gempa dangkal, karena merupakan gempa dalam dengan gelombang
permukaan yang sedikit. Oleh karena itu sebagaimana yang diusulkan oleh Idriss
(1991), rumus-rumus atenuasi untuk gempa subduction harus dipisahkan dari
gempa strike-slip.
b. Jarak Episenter.
Respon spektrum dari gempa yang tercatat pada batuan mempunyai bentuk yang
berbeda tergantung jarak episenternya (near, mid dan far field). Gempa near field
memberikan respon tinggi pada periode yang rendah tapi mengecil secara drastis
Hiposenter
Jarak episenter
Titik tinjau
Jarak hiposenter
Jarak episenter
Episenter
21
A
O
B
√(1 − 𝑎)
a
1
dengan bertambahnya periode. Sebaliknya, gempa far field pada periode rendah
memberikan respon yang terlihat konstan hingga periode sekitar satu detik. Hal ini
menunjukan adanya perubahan frekuensi gempa dengan makin jauhnya daerah
yang ditinjau ke episenter.
Untuk menghitung jarak episenter, dapat menggunakan perumusan Haversine yang
diusulkan oleh Sinnot. Perumusan tersebut dimodelkan dengan pemodelan bola
sederhana seperti pada ilustrasi Gambar 2. 13 berikut.
Gambar 2. 13 Pemodelan garis hubungan pusat bumi dengan titik tinjau
Dalam ilustrasi pemodelan Gambar 2. 13, titik 𝑂 merupakan pusat dari bumi, 𝐴 dan
𝐵 merupakan titik dalam lingkaran dan 𝐴𝑂𝐵 membentuk sudut secara sederhana
dapat dituliskan dengan Persamaan 2. 9 sebagai berikut.
𝑟 = cos−1(sin(𝑙𝑎𝑡 1) × sin(𝑙𝑎𝑡 2) + cos(𝑙𝑎𝑡 1) × cos(𝑙𝑎𝑡 2) × cos(𝑙𝑜𝑛𝑔 2 −
𝑙𝑜𝑛𝑔 1)) × 𝑅 ..................................................................................... 2. 9
Dimana:
𝑅 = Radius jari-jari bumi = 6.378,1 km.
22
c. Kondisi Tanah Lokal.
Kondisi tanah memiliki peran yang sangat penting dalam menentukan respon suatu
daerah terhadap gelombang gempa. Respon gempa yang tiba di batuan dasar bisa
diperkuat, diperlemah atau berubah frekuensinya karena tersaringnya getaran
berfrekuensi tinggi.
Ada beberapa Fungsi Atenuasi yang telah dikembangkan, antara lain Fungsi
Atenuasi Joyner & Boore (1981, 1988), Crouse (1991), Youngs et al. (1997) dan
lain-lain. Fungsi Atenuasi tersebut diturunkan berdasarkan data pengamatan
kegempaan dimasa lalu dengan memakai metode penyesuaian kuadrat terkecil
terhadap data pengamatan tersebar.
1. Joyner & Boore (1981, 1988)
Fungsi Atenuasi yang diperoleh oleh Joyner & Boore adalah Fungsi Atenuasi untuk
percepatan horizontal maksimum, kecepatan horizontal maksimum. Fungsi ini
menggunakan data gempa yang terjadi di Imperial Valley, California. pertama kali
dipublikasikan pada tahun 1981 Persamaan 2. 10, kemudian disempurnakan tahun
1988 Persamaan 2. 12.
𝐿𝑜𝑔 𝐴 = −1,02 + 0,249𝑀 − log 𝑟 − 0,0025 𝑟 + 0,26𝑃 .......................... 2. 10
𝑟 = √𝑑2 + 7,32 .................................................................................. 2. 11
Dimana:
𝑀 = momen magnitude gempa, dalam g (5,0 ≤ M ≤ 7,7)
𝑟 = jarak hiposenter (km)
𝑑 = jarak terdekat pada proyeksi vertikal akibat fault rupture, dalam km
23
𝑃 = bernilai nol bila kemungkinan terlampaui 50 %, dan bernilai 1 bila
kemungkinan terlampaui 84%
Tahun 1988, Persamaan 2. 10 disempurnakan menjadi Persamaan 2. 12 berikut:
𝐿𝑜𝑔 𝑦 = 𝑎 + 𝑏(𝑀 − 6) + 𝑐(𝑀 − 6)2 + 𝑑 log 𝑟 + 𝑘 𝑟 + 𝑠 ........................ 2. 12
𝑟 = √𝑟02 + ℎ2 .................................................................................... 2. 13
𝑠 = 𝑒 𝑙𝑜𝑔𝑉𝑆
𝑉𝑆0 ...................................................................................... 2. 14
Dimana:
𝑀 = momen magnitude gempa 5,0 ≤ M ≤ 7,7
𝑟 = jarak hiposenter (km)
𝑟0 = jarak terdekat pada proyeksi vertikal akibat fault rupture, dalam km
𝑉𝑠 = kecepatan gelombang geser rata-rata
Dengan nilai a, b, c, d, k, s dan h yang diberikan pada Tabel 2. 1.
Tabel 2. 1 Koefisien Joyner dan Boore (1988) untuk tanah dengan rasio redaman
sebesar 5% Period (s) a b c h d k s VS0 e logy
Pseudovelocity response
0.10 2.16 0.25 -0.06 11.3 -1.00 -0.0073 -0.02 0.28
0.15 2.40 0.30 -0.08 10.8 -1.00 -0.0067 -0.02 0. 28
0.20 2.46 0.35 -0.09 9.6 -1.00 -0.0063 -0.01 0. 28
0.30 2.47 0.42 -0.11 6.9 -1.00 -0.0058 0.04 590 -0.28 0. 28
0.40 2.44 0.47 -0.13 5.7 -1.00 -0.0054 0.10 830 -0.33 0.31
0.50 2.41 0.52 -0.14 5.1 -1.00 -0.0051 0.14 1020 -0.38 0.33
0.75 2.34 0.60 -0.16 4.8 -1.00 -0.0045 0.23 1410 -0.46 0.33
1.00 2.28 0.67 -0.17 4.7 -1.00 -0.0039 0.27 1580 -0.51 0.33
1.50 2.19 0.74 -0.19 4.7 -1.00 -0.0026 0.31 1620 -0.59 0.33
2.00 2.12 0.79 -0.20 4.7 -1.00 -0.0015 0.32 1620 -0.64 0.33
3.00 2.02 0.85 -0.22 4.7 -0.98 0.00 0.32 1550 -0.72 0.33
4.00 1.96 0.88 -0.24 4.7 -0.98 0.00 0.29 1450 -0.78 0.33
Peak acceleration
0.43 0.23 0.0 8.0 -1.0 -0.0027 0.0 0.28
Peak velocity
2.09 0.49 0.0 4.0 -1.0 -0.0026 0.17 1190 -0.45 0.33
24
Dengan demikian, Persamaan 2. 12 dapat ditulis menjadi Persamaan 2. 15:
𝐿𝑜𝑔 𝑦 = 0,49 + 0,23(𝑀 − 6) − log 𝑟 − 0,0027 𝑟 .................................... 2. 15
2. Boore, Joyner dan Fumal (Boore et al, 1997)
Fungsi Atenuasi pada Persamaan 2. 10 merupakan fungsi yang diperoleh
berdasarkan data rekam gempa sebelum tahun 1981 di Amerika Utara bagian barat,
dengan magnitudo gempa antara 5,3-7,7. Persamaan 2. 12 diperoleh berdasarkan
pada data gempa Amerika Utara bagian barat dan data gempa di California (1989
Loma Prieta, 1992 Petrolia dan 1992 Landers). Dengan adanya tambahan data-data
di atas, maka Persamaan 2. 12 mengalami perbaikan, yaitu dengan
memperhitungkan nilai kecepatan gelombang geser rata-rata hingga pada
kedalaman 30 m.
ln 𝑌 = 𝑏1 + 𝑏2(𝑀 − 6) + 𝑏3(𝑀 − 6)2 + 𝑏5 ln 𝑟 + 𝑏𝑣𝑙𝑛𝑉𝑆
𝑉𝐴 ....................... 2. 16
𝑟 = √𝑟𝑗𝑏2 + ℎ2 ...................................................................................... 2. 17
𝑏1𝑆𝑆 untuk strike-slip eartquakes
𝑏1 = 𝑏1𝑅𝑆 untuk reverse-slip earthquakes
𝑏1𝐴𝐿𝐿 jika mekanisme gempa tidak diketahui
Dimana:
𝑀 = momen magnitude gempa 5,0 ≤ M ≤ 7,7
𝑟 = jarak hiposenter (km)
𝑟𝑗𝑏 = jarak terdekat pada proyeksi vertikal akibat fault rupture, d ≤ 80 km
𝑉𝑠 = Shear wave velocity (kecepatan gelombang geser rata-rata)
Adapun koefisien b1SS, b1RV, b1ALL, b2, b3, b5, bV, VA, h, 1, c, r, e, lnY dapat
dilihat pada Tabel 2. 2.
25
Tabel 2. 2 Koefisien tanah Boore et al. (1997) dengan rasio redaman 5% Period b1SS b1RV b1ALL b2 b3 b5 bV VA h 1 c r e lnY
0.10 1.006 1.087 1.059 0.753 -0.226 -0.934 -0.212 1112 6.27 0.440 0.189 0.479 0.000 0.479
0.11 1.072 1.164 1.130 0.732 -0.230 -0.937 -0.211 1291 6.65 0.437 0.200 0.481 0.000 0.481
0.12 1.109 1.215 1.174 0.721 -0.233 -0.939 -0.215 1452 6.91 0.437 0.210 0.485 0.000 0.485
0.13 1.128 1.246 1.200 0.711 -0.233 -0.939 -0.221 1596 7.08 0.435 0.216 0.486 0.000 0.486
0.14 1.135 1.261 1.208 0.707 -0.230 -0.938 -0.228 1718 7.18 0.435 0.223 0.489 0.000 0.489
0.15 1.128 1.264 1.204 0.702 -0.228 -0.937 -0.238 1820 7.23 0.435 0.230 0.492 0.000 0.492
0.16 1.112 1.257 1.192 0.702 -0.226 -0.935 -0.248 1910 7.24 0.435 0.235 0.495 0.000 0.495
0.17 1.090 1.242 1.173 0.702 -0.221 -0.933 -0.258 1977 7.21 0.435 0.239 0.497 0.000 0.497
0.18 1.063 1.222 1.151 0.705 -0.216 -0.930 -0.270 2037 7.16 0.435 0.244 0.499 0.002 0.499
0.19 1.032 1.198 1.122 0.709 -0.212 -0.927 -0.281 2080 7.10 0.435 0.249 0.501 0.005 0.501
0.20 0.999 1.170 1.089 0.711 -0.207 -0.924 -0.292 2118 7.02 0.435 0.251 0.502 0.009 0.502
0.22 0.925 1.104 1.019 0.721 -0.198 -0.918 -0.315 2158 6.83 0.437 0.258 0.508 0.016 0.508
0.24 0.847 1.033 0.941 0.732 -0.189 -0.912 -0.338 2178 6.62 0.437 0.262 0.510 0.025 0.511
0.26 0.764 0.958 0.861 0.744 -0.180 -0.906 -0.360 2173 6.39 0.437 0.267 0.513 0.032 0.514
0.28 0.681 0.881 0.780 0.758 -0.168 -0.999 -0.381 2158 6.17 0.440 0.272 0.517 0.039 0.518
0.30 0.598 0.803 0.700 0.769 -0.161 -0.893 -0.401 2133 5.94 0.440 0.276 0.519 0.048 0.522
0.32 0.518 0.725 0.619 0.783 -0.152 -0.888 -0.420 2104 5.72 0.442 0.279 0.523 0.055 0.525
0.34 0.439 0.648 0.540 0.794 -0.143 -0.882 -0.438 2070 5.50 0.444 0.281 0.526 0.064 0.530
0.36 0.361 0.570 0.462 0.806 -0.136 -0.877 -0.456 2032 5.30 0.444 0.283 0.527 0.071 0.532
0.38 0.286 0.495 0.385 0.820 -0.127 -0.872 -0.472 1995 5.10 0.447 0.286 0.530 0.078 0.536
0.40 0.212 0.423 0.311 0.831 -0.120 -0.867 -0.487 1954 4.91 0.447 0.288 0.531 0.085 0.538
0.42 0.140 0.352 0.239 0.840 -0.113 -0.862 -0.502 1919 4.74 0.449 0.290 0.535 0.092 0.542
0.44 0.073 0.282 0.169 0.852 -0.108 -0.858 -0.516 1884 4.57 0.449 0.292 0.536 0.099 0.545
0.46 0.005 0.217 0.102 0.863 -0.101 -0.854 -0.529 1849 4.41 0.451 0.295 0.539 0.104 0.549
0.48 -0.058 0.151 0.036 0.873 -0.097 -0.850 -0.541 1816 4.26 0.451 0.297 0.540 0.111 0.551
0.50 -0.122 0.087 -0.025 0.884 -0.090 -0.846 -0.553 1782 4.13 0.454 0.299 0.543 0.115 0.556
0.55 -0.268 -0.036 -0.176 0.907 -0.078 -0.837 -0.579 1710 3.82 0.456 0.302 0.547 0.129 0.562
0.60 -0.401 -0.203 -0.314 0.928 -0.069 -0.830 -0.602 1644 3.57 0.458 0.306 0.551 0.143 0.569
0.65 -0.523 -0.331 -0.440 0.946 -0.060 -0.823 -0.622 1592 3.36 0.461 0.309 0.554 0.154 0.575
0.70 -0.634 -0.452 -0.555 0.962 -0.053 -0.818 -0.639 1545 3.20 0.463 0.311 0.558 0.166 0.582
0.75 -0.737 -0.562 -0.661 0.979 -0.046 -0.813 -0.653 1507 3.07 0.465 0.313 0.561 0.175 0.587
0.80 -0.829 -0.666 -0.760 0.992 -0.041 -0.809 -0.666 1476 2.98 0.467 0.315 0.564 0.184 0.593
0.85 -0.915 -0.761 -0.851 0.006 -0.037 -0.805 -0.676 1452 2.92 0.467 0.320 0.567 0.191 0.598
0.90 -0.993 -0.848 -0.933 0.018 -0.035 -0.802 -0.685 1432 2.89 0.470 0.322 0.570 0.200 0.604
0.95 -1.066 -0.932 -1.010 0.027 -0.032 -0.800 -0.692 1416 2.88 0.472 0.325 0.573 0.207 0.609
1.00 -1.133 -1.009 -1.080 0.036 -0.032 -0.798 -0.698 1406 2.90 0.474 0.325 0.575 0.214 0.613
1.10 -1.249 -1.145 -1.208 0.052 -0.030 -0.795 -0.706 1396 2.99 0.477 0.329 0.579 0.226 0.622
1.20 -1.345 -1.265 -1.315 0.064 -0.032 -0.794 -0.710 1400 3.14 0.479 0.334 0.584 0.235 0.629
1.30 -1.428 -1.370 -1.407 0.073 -0.035 -0.793 -0.711 1416 3.36 0.481 0.338 0.588 0.244 0.637
1.40 -1.495 -1.460 -1.483 0.080 -0.039 -0.794 -0.709 1442 3.62 0.484 0.341 0.592 0.251 0.643
1.50 -1.552 -1.538 -1.550 0.085 -0.044 -0.796 -0.704 1479 3.92 0.486 0.345 0.596 0.256 0.649
1.60 -1.598 -1.605 -1.605 0.087 -0.051 -0.798 -0.697 1524 4.26 0.488 0.348 0.599 0.262 0.654
1.70 -1.634 -1.668 -1.652 0.089 -0.058 -0.801 -0.689 1581 4.62 0.490 0.352 0.604 0.267 0.660
1.80 -1.663 -1.718 -1.689 0.087 -0.067 -0.804 -0.679 1644 5.01 0.493 0.355 0.607 0.269 0.664
1.90 -1.685 -1.763 -1.720 0.087 -0.074 -0.808 -0.667 1714 5.42 0.493 0.359 0.610 0.274 0.669
2.00 -1.699 -1.801 -1.743 0.085 -0.085 -0.812 -0.655 1795 5.85 0.495 0.362 0.613 0.276 0.672
Peak acceleration
-0.313 -0.117 -0.242 0.527 0.000 -0.778 -0.371 1396 5.57 0.430 0.226 0.486 0.184 0.520
26
Dengan demikian, Persamaan 2. 16 dapat dibagi menjadi 3 persamaan, tergantung
dari mekanisme gempa yang terjadi.
𝑙𝑛 𝑌 = −0.313 + 0,527(𝑀 − 6) − 0,778 𝑙𝑛 𝑟 − 0,371 𝑙𝑛𝑉𝑠
1396................. 2. 18
𝑙𝑛 𝑌 = −0.117 + 0,527(𝑀 − 6) − 0,778 𝑙𝑛 𝑟 − 0,371 𝑙𝑛𝑉𝑠
1396................. 2. 19
𝑙𝑛 𝑌 = −0.242 + 0,527(𝑀 − 6) − 0,778 𝑙𝑛 𝑟 − 0,371 𝑙𝑛𝑉𝑠
1396................. 2. 20
Persamaan 2. 18 digunakan untuk mekanisme gempa strike-slip. Persamaan 2. 19
digunakan untuk mekanisme gempa reverse-slip. Sedangkan Persamaan 2. 20
digunakan jika mekanisme gempa belum diketahui dengan jelas.
Kecepatan gelombang geser dicari dengan cara menggunakan rata-rata berbobot
(weight average) dari kecepatan gelombang geser pada titik yang ditinjau. Nilai ini
dicari dengan menggunakan Persamaan 2. 21 berikut.
�̅�𝑠 = ∑ 𝑑𝑖
𝑛𝑖=1
∑𝑑𝑖
�̅�𝑠𝑖
(SNI 1726 tahun 2012) ......................................................... 2. 21
Dimana:
�̅�𝑠 = Kecepatan gelombang geser rata-rata
𝑑𝑖 = Tebal tiap lapisan
𝑠𝑖 = Kecepatan gelombang geser pada lapisan i
𝑣𝑠𝑖 = Kecepatan gelombang geser pada lapisan i
Besarnya 𝑣𝑠𝑖 dapat dicari melalui korelasi antara 𝑁𝑆𝑃𝑇 dan shear wave velocity.
Beberapa persamaan korelasi 𝑉𝑠 dengan 𝑁𝑆𝑃𝑇 antara lain:
27
𝑉𝑠 = 350 ∗ 𝑁0,314 (fps) (Imai dan Tonouchi, 1982) ............................... 2. 22
𝑉𝑠 = 85,3 ∗ 𝑁0,341(Ohta dan Gohto) ....................................................... 2. 23
𝑉𝑠 = 105,64 ∗ 𝑁0,32 (Lee) ...................................................................... 2. 24
𝑉𝑠 = 107,6 ∗ 𝑁0,36 (Athanasopoulos) .................................................... 2. 25
𝑉𝑠 = 2,89𝑁 + 167,84 (Nayan) ............................................................... 2. 26
𝑉𝑠 = 90 ∗ 𝑁0,309 (Hasancebi dan Ulusay) .............................................. 2. 27
𝑉𝑠 = 60 ∗ 𝑁0,336 (Dikmen) ..................................................................... 2. 28
𝑉𝑠 = 61,4 ∗ 𝑁0,5 (Seed dan Idriss) .......................................................... 2. 29
Dimana:
𝑁 = Nilai SPT (𝑁𝑆𝑃𝑇)
Boore et al. menyarankan nilai kecepatan gelombang geser rata-rata pada Tabel 2. 3
Tabel 2. 3 Kecepatan gelombang geser rata-rata
Site Class Vs (m/s)
NEHRP site class B 1070
NEHRP site class B 520
NEHRP site class B 250
Rock 620
Soil 310
Sumber: Boore et al, 1997
3. Youngs et. al (1997)
Fungsi Atenuasi Youngs et al. dikembangkan berdasarkan data gempa subduksi,
dengan magnitudo M ≥ 5 dan jarak titik tinjau ke sumber gempa sejauh 10-500 km.
Youngs et. al membagi Fungsi Atenuasi menjadi 2, yaitu Fungsi Atenuasi untuk
tanah Persamaan 2. 30 dan Fungsi Atenuasi untuk batuan Persamaan 2. 31.
28
ln 𝑌 = −0,6687 + 1,438𝑀 + 𝐶1 + 𝐶2(10 − 𝑀)3 + 𝐶3𝑙𝑛(𝑅 + 1,097𝑒0,617𝑀) +
0,00648𝐻 + 0,3643𝑍𝑇 ................................................................... 2. 30
ln 𝑌 = 0,2418 + 1,414𝑀 + 𝐶1 + 𝐶2(10 − 𝑀)3 + 𝐶3𝑙𝑛(𝑟𝑟𝑢𝑝 + 1,7818𝑒0,554𝑀) +
0,00607𝐻 + 0,3846𝑍𝑇 ................................................................... 2. 31
Adapun koefisien 𝐶1, 𝐶2, 𝐶3, 𝐶4 dan 𝐶5 dapat dilihat Tabel 2. 4 dan Tabel 2.5.
Tabel 2. 4 Koefisien Youngs et al. (1997) untuk tanah dengan rasio redaman
sebesar 5%
Period (s) C1 C2 C3 C4* C5*
Response Spectral Acceleration
0.075 2.400 -0.0019 -2.697 1.45 -0.1
0.10 2.516 -0.0019 -2.697 1.45 -0.1
0.20 1.549 -0.0019 -2.464 1.45 -0.1
0.30 0.793 -0.0020 -2.327 1.45 -0.1
0.40 0.144 -0.0020 -2.230 1.45 -0.1
0.50 -0.438 -0.0035 -2.140 1.45 -0.1
0.75 -1.704 -0.0048 -1.952 1.45 -0.1
1.00 -2.870 -0.0066 -1.785 1.45 -0.1
1.50 -5.101 -0.0114 -1.470 1.45 -0.1
2.00 -6.433 -0.0164 -1.290 1.45 -0.1
3.00 -6.672 -0.0221 -1.347 1.45 -0.1
4.00 -7.618 -0.0235 -1.272 1.45 -0.1
Peak Acceleration
-2.552 1.45 -0.1
29
Tabel 2. 5 Koefisien Youngs et al. (1997) untuk batuan dengan rasio redaman
sebesar 5%
Period (s) C1 C2 C3 C4* C5*
Response Spectral Acceleration
0.075 1.275 -2.707 1.45 -0.1
0.10 1.188 -0.0011 -2.655 1.45 -0.1
0.20 0.722 -0.0027 -2.528 1.45 -0.1
0.30 0.246 -0.0036 -2.454 1.45 -0.1
0.40 -0.115 -0.0043 -2.401 1.45 -0.1
0.50 -0.400 -0.0048 -2.360 1.45 -0.1
0.75 -1.149 -0.0057 -2.286 1.45 -0.1
1.00 -1.736 -0.0064 -2.234 1.45 -0.1
1.50 -2.634 -0.0073 -2.160 1.45 -0.1
2.00 -3.328 -0.0080 -2.107 1.45 -0.1
3.00 -4.511 -0.0089 -2.033 1.45 -0.1
Peak Acceleration
-2.552 1.45 -0.1
Dengan demikian, Persamaan 2. 30 dan Persamaan 2. 31 dapat ditulis menjadi:
ln 𝑌 = −0,6687 + 1,438 𝑀 − 2.329 𝑙𝑛(𝑅 + 1,097𝑒0,617𝑀) + 0,00648𝐻 +
0,3643𝑍𝑇 ......................................................................................... 2. 32
ln 𝑌 = 0,2418 + 1,414𝑀 − 2.552 𝑙𝑛(𝑟𝑟𝑢𝑝 + 1,7818𝑒0,554𝑀) + 0,00607𝐻 +
0,3846𝑍𝑇 ......................................................................................... 2. 33
Dimana:
𝑀 = momen magnitude gempa 𝑀𝑤 ≥ 5
𝑟𝑟𝑢𝑝 = jarak terdekat ke rupture, dalam km
𝐻 = kedalaman antara 10-500 km
𝑍𝑇 = tipe sumber gempa, 0 untuk interface, 1 untuk interslab
𝐶4 + 𝐶5𝑀 = Standar deviasi (untuk 𝑀𝑤 ≥ 8, standar deviasi bernilai sama
dengan 𝑀𝑤 = 8)
30
2.2.5. Percepatan Puncak Gempa di Permukaan Tanah
Percepatan puncak gempa di permukaan adalah nilai akhir dari cepat rambat
gelombang gempa dari 𝑃𝐺𝐴 menuju ke permukaan. Ada berbagai cara yang dapat
digunakan untuk mendapatkan nilai percepatan puncak gempa di permukaan tanah.
Namun, dalam penelitian ini, nilai percepatan gempa di permukaan tanah dicari
dengan mengalikan 𝑃𝐺𝐴 dengan faktor amplifikasi percepatan 𝐹𝑃𝐺𝐴 pada titik yang
ditinjau.
Besarnya 𝐹𝑃𝐺𝐴 tergantung dari klasifikasi jenis tanah yang didasarkan pada Tabel
2. 6. Sedangkan nilai 𝐹𝑃𝐺𝐴 ditentukan dari Tabel 2. 7
Tabel 2. 6 Klasifikasi jenis tanah
Soil Classification �̅�𝑺 �̅� 𝒂𝒕𝒂𝒖 �̅�𝒄𝒉 �̅�𝒖
SA (batuan keras) > 1500 N/A N/A
SB (batuan) 750 – 1500 N/A N/A
SC (tanah keras, sangat
padat dan batuan lunak) 350 – 750 > 50 ≥ 100
SD (tanah sedang) 175 – 350 15 – 50 50 – 100
SE (tanah lunak) < 175 < 15 < 50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah
dengan karakteristik sebagai berikut:
1. Indeks plastisitas PI > 20
2. Kadar air w ≥ 40% dan kuat geser niralir �̅�𝒖< 25 kPa
SF (tanah khusus yang
membutuhkan investigasi
geoteknik spesifik dan
analisis respon spesifik)
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari
karakteristik berikut:
1. Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa
seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah
tersementasi lemah.
2. Lempung sangat organik dan/ atau gambut (ketebalan H > 3 m)
3. Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 dengan
indeks plastisitas PI > 75)
4. Lapisan lempung lunak medium kaku dengan ketebalan H > 35
m dengan �̅�𝒖< 25 kPa
Sumber: SNI 1726: 2012
31
Tabel 2. 7 Nilai faktor amplifikasi 𝐹𝑃𝐺𝐴 untk percepatan puncak di permukaan
tanah
Soil Classification PGA
≤ 0.1 0.2 0.3 0.4 ≥ 0.5
SA (batuan keras) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
SB (batuan) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
SC (tanah keras, sangat
padat dan batuan lunak) 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0
SD (tanah sedang) 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0
SE (tanah lunak) 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9
SF (tanah khusus yang
membutuhkan investigasi
geoteknik spesifik dan
analisis respon spesifik)
SS SS SS SS SS
Sumber: SNI 1726: 2012
2.2.6. Standard Penetration Test (𝑺𝑷𝑻)
Standard Penetration Test (𝑆𝑃𝑇) merupakan salah satu cara yang dapat digunakan
untuk menentukan kapasitas dukung tanah di lapangan. Pengujian 𝑆𝑃𝑇 dilakukan
saat melakukan pengeboran inti pada lapisan tanah yang sedang diuji. Nilai 𝑆𝑃𝑇
diperoleh dari hasil uji 𝑁𝑆𝑃𝑇 di lapangan yang didefinisikan sebagai jumlah pukulan
yang dibutuhkan untuk memasukkan silinder sedalam 45 cm pada setiap pengujian.
Uji ini dilakukan dengan cara penumbukan tabung ke dalam tanah sedalam 45 cm
ke arah vertikal. Beban yang digunakan untuk penumbukan seberat 63,5 kg dengan
tinggi jatuh 0,76 m. Pelaksanaan pengujian dilakukan dalam tiga tahap, dengan
masing-masing pemukulan 15 cm tabung ke dalam tanah pada setiap tahapnya.
Tahap yang pertama dicatat sebagai dudukan, sementara jumlah penetrasi pada
tahap kedua dan ketiga dijumlahkan untuk memperoleh nilai 𝑁𝑆𝑃𝑇. Ilustrasi 𝑆𝑃𝑇
ditunjukkan Gambar 2. 14.
32
Gambar 2. 14 Prosedur pengujian 𝑁𝑆𝑃𝑇 secara manual (Kovacs et al, 1981)
𝑁𝑆𝑃𝑇 yang diperoleh tergantung dari jenis tanah dan konsistensinya. Pada umumya,
tanah terbagi menjadi dua jenis, yaitu kohesif dan granuler. Umumnya, variabel
yang dilihat pada tanah kohesif adalah kekakuannya, sedangkan pada tanah
granuler adalah kerapatannya. Tabel 2. 8 menunjukkan konsistensi tanah
berdasarkan 𝑁𝑆𝑃𝑇.
33
Tabel 2. 8 Konsistensi tanah berdasarkan nilai 𝑁𝑆𝑃𝑇
Granular Cohesive
𝑁𝑆𝑃𝑇 Consistency 𝑁𝑆𝑃𝑇 Consistency
0 – 4 Sangat Lepas < 2 Sangat Lunak
4 – 10 Lepas 2 – 4 Lunak
10 – 30 Sedang 4 – 8 Sedang
30 – 50 Padat 8 – 15 Kaku
> 50 Sangat Padat 15 – 30 Sangat Kaku
- - > 30 Keras
Sumber: Peck (1974); Das (1994)
Pada umumnya suatu lokasi memiliki deposit tanah yang terdiri dari beberapa jenis
lapisan tanah dengan perbedaan karakteristik pada setiap kedalaman. Parameter-
parameter tanah tersebut dapat berupa berat jenis, berat volume, derajat kejenuhan,
sudut geser dalam, penggolongan jenis tanah dan lain sebagainya. Tanah dengan
parameter yang berbeda, akan memiliki karakteristik yang berbeda pula. Untuk
mengetahui parameter-parameter tanah, maka terlebih dahulu harus dilakukan suatu
pengujian. Pengujian tersebut dapat berupa pengujian lapangan maupun pengujian
laboratorium.
Melalui pengujian 𝑆𝑃𝑇, dapat diperoleh tipe tanah pada lapisan tertentu, serta 𝑁𝑆𝑃𝑇.
Melalui tipe tanah, dapat diperoleh parameter berat volume tanah dengan cara
mengkorelasikannya dengan Tabel 2. 9 .Selain dari tipe tanah, berat jenis tanah
dapat diperoleh melalui korelasi dengan 𝑁𝑆𝑃𝑇 pada Tabel 2. 10 dan Tabel 2. 11.
34
Tabel 2. 9 Korelasi berat jenis tanah berdasarkan NAFAC 7.01
Soil Type (kN/m3)
Range Middle
Sand: clean, uniform, fine or medium 13.196 21.366 17.281
Silt; uniform, anorganic 12.725 21.366 17.046
Silty sand 13.825 22.308 18.067
Sand; well graded 13.511 23.251 18.381
Silty sand and gravel 14.139 24.351 19.245
Sandy or silty clay 15.710 23.094 19.402
Silty clay with gravel; uniform 18.067 23.722 20.895
Well-graded gravel, sand, silt and clay 19.638 24.504 22.071
Clay 14.767 20.894 17.831
Colloidal Clay 11.154 20.109 15.632
Organic Silt 13.668 20.580 17.124
Organic Clay 12.725 19.638 16.182
Tabel 2. 10 Korelasi antara 𝑁𝑆𝑃𝑇. dengan berat isi (), sudut geser dalam (), dan
kepadatan tanah granular
SPT
(blows/foot)
(kN/m3)
(...°) Density
0 - 10 12 - 16 25 - 32 Loose
11 - 30 14 - 18 28 - 36 Medium Dense
31 - 50 16 - 20 30 - 40 Dense
>50 18 - 23 > 35 Very Dense
Sumber: Bowles, 1991
Tabel 2. 11 Korelasi antara 𝑁𝑆𝑃𝑇 dengan berat isi (), sudut geser dalam (), dan
kepadatan tanah kohesif.
SPT
(blows/foot)
(kN/m3)
(...°) Density
< 4 14 - 18 < 25 Very Soft
4 - 6 16 - 18 28 - 36 Soft
6 - 15 16 - 18 29 - 36 Medium Stiff
15 - 25 16 - 18 30 - 40 Stiff
> 25 > 20 > 35 Hard
Sumber: Bowles, 1991
Terkadang pengujian 𝑆𝑃𝑇 dapat menghasilkan 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang berbeda-beda. Hal ini
tergantung dari penggunaan tipe hammer dan sistem penjatuhan saat pelaksanaan.
35
Sehingga sangat dianjurkan untuk menggunakan 𝑁𝑆𝑃𝑇 terkoreksi untuk analisis
potensi likuifaksi. Seed et al (1984) mengusulkan agar 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang digunakan adalah
(𝑁1)60, yaitu 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang telah dikoreksi terhadap energi 60%. (𝑁1)60 dapat dihitung
dengan persamaan Robertson dan Wride (1997) sebagai berikut:
(𝑁1)60 = 𝑁 ∗ 𝐶𝑁 ∗ 𝐶𝐵 ∗ 𝐶𝑅 ∗ 𝐶𝐸 ∗ 𝐶𝑆 ....................................................... 2. 34
Dimana:
(N1)60 = koreksi 𝑁𝑆𝑃𝑇 lapangan terhadap energi sebesar 60%
𝐶𝑁 = faktor koreksi untuk tegangan overburden tanah
𝐶𝐵 = faktor koreksi untuk diameter lubang bor
𝐶𝑅 = faktor koreksi untuk panjang batang
𝐶𝐸 = faktor koreksi untuk rasio energi hammer
𝐶𝑆 = faktor koreksi untuk metode pengambilan sampel
Untuk tegangan overburden tanah, dapat menggunakan faktor koreksi dari
persamaan sebagai berikut:
𝐶𝑁 = (𝑃𝑎
𝜎′𝑣)
1
2 ≤ 1,7 Liao dan Whiteman (1986) ................................ 2. 35
𝐶𝑁 =2,2
1,2+𝜎′𝑣𝑝𝑜
Kayen et al (1992) .............................................. 2. 36
𝐶𝑁 = (𝑃𝑎
𝜎′𝑣)
𝑚
≤ 1,7 Idriss dan Boulanger (2008) ............................. 2. 37
𝑚 = 0,784 − 0,0768√(𝑁1)60 .............................................................. 2. 38
Dimana 𝑃𝑎 adalah tekanan atmosfer sebesar 1 atm (100 kPa) dan ′𝑣 dalam kPa.
36
Tabel 2. 12 Faktor koreksi NSPT
Factor Equipment variable Term Correction
Overburden
pressure - 𝐶𝑁 (
𝑃𝑎
𝜎′𝑣)
1
2
≤ 1,7
Energy Ratio
Donut hammer 𝐶𝐸 0,5 – 1,0
Safety hammer 𝐶𝐸 0,7 – 1,2
Automatic-trip
Donut-type hammer
𝐶𝐸 0,8 – 1,3
Borehole
Diameter
65 – 115 mm 𝐶𝐸 1,0
150 mm 𝐶𝐸 1,05
200 mm 𝐶𝐸 1,15
Rod Length
< 3 m 𝐶𝑅 0,75
3 – 4 m 𝐶𝑅 0,8
4 – 6 m 𝐶𝑅 0,85
6 – 10 m 𝐶𝑅 0,95
10 – 30 m 𝐶𝑅 1,0
Sampling
Methode
Standart sampler 𝐶𝑆 1,0
Sample without liners 𝐶𝑆 1,1 – 1,3
Sumber:Youd Idriss, 2001
2.2.7. Tegangan Efektif Tanah
Apabila tanah mendapatkan beban di atasnya, maka tanah akan mengalami
pemampatan yang dapat mengakibatkan berkurangnya angka pori. Bila tanah
berada di bawah muka air, maka tanah akan menerima gaya angkat ke atas akibat
tekanan air hidrostatis. Berat tanah yang berada di bawah muka air inilah yang
disebut sebagai berat tanah efektif. Sedangkan tegangan yang terjadi pada tanah
disebut sebagai tegangan efektif. Tegangan efektif inilah yang mempengaruhi kuat
geser dan perubahan volume atau penurunan tanah.
Tegangan efektif tanah adalah tegangan yang terjadi akibat berat tanah efektif di
dalam tanah itu sendiri. Tegangan efektif mempengaruhi kuat geser dan perubahan
volume atau penurunan pada tanah. Ketika tegangan efektif tanah menurun, secara
37
otomatis modulus geser tanah mengalami penurunan dan dapat bernilai nol, yang
artinya tidak ada gaya-gaya yang bekerja pada butir tanah.
Dalam satu kesatuan, tanah terdiri dari tiga komponen, yaitu pori udara, air dan
butir tanah itu sendiri. Pada tanah kering, hanya ada dua komponen, yaitu butir-
butir tanah dan pori-pori udara. Sedangkan pada tanah jenuh, hanya terdapat butir-
butir tanah dan air pori. Besarnya bidang kontak antara butiran tanah yang satu
dengan yang lainnya tergantung pada bentuk dan susunan butiran tanah. Sedangkan
tegangan yang terjadi pada bidang kontak antar butiran akan dipengaruhi oleh
tekanan air pori.
Dalam komponen tanah, yang dapat menahan tegangan geser adalah butir-butir
tanah. Tegangan ini ditahan oleh gaya-gaya yang berkembang pada bidang
singgung antar butiran tanah. Tegangan normal yang bekerja pada tanah ditahan
melalui penambahan gaya antar butir tanah. Saat tanah dalam keadaan jenuh
sempurna, air pori juga dapat memberikan sumbangan gaya dalam menahan
tegangan normal, yang dapat mengakibatkan naiknya tekanan air pori.
Tekanan air pori adalah tekanan air yang bekerja pada tanah. Pada umumnya, nilai
tekanan air pori relatif rendah agar terjadi kondisi seimbang (equilibrium) bersama
dengan tegangan vertikal total tanah. Namun demikian, dalam beberapa kasus, nilai
tekanan air pori dapat meningkat yang dapat menyebabkan kondisi kelebihan
tekanan air pori (excess pore water pressure). Misalnya pada kasus likuifaksi,
dimana terjadi peningkatan tekanan air pori pada kondisi tak terdrainase
(undrained) karena air tidak dapat keluar.
38
Terzaghi (1923) memberikan prinsip tegangan efektif yang bekerja pada tanah
jenuh sempurna sebagai berikut:
a. Tegangan normal total (𝜎) pada suatu bidang di dalam massa tanah, yaitu
tegangan akibat berat tanah total termasuk air dalam ruang pori, per satuan luas
yang arahnya tegak lurus.
b. Tekanan air pori (𝑢) disebut juga dengan tekanan netral yang bekerja ke segala
arah sama besar, yaitu tekanan air yang mengisi rongga di antara butiran padat.
c. Tegangan normal efektif (𝜎′) pada suatu bidang di dalam massa tanah, yaitu
tegangan yang dihasilkan dari beban berat butiran tanah per satuan luas bidang.
Hubungan dari ketiganya dapat dituliskan pada persamaan berikut:
𝜎 = 𝜎′ + 𝑢 2. 39
Tegangan vertikal total merupakan tegangan normal pada bidang horizontal pada
kedalaman z. Dapat pula diartikan sebagai berat keseluruhan material (padat+cair)
per satuan luas.
𝜎𝑣 = 𝛾𝑠𝑎𝑡 . 𝑧 2. 40
Dengan z adalah kedalaman yang ditinjau, dan 𝛾𝑠𝑎𝑡 adalah berat volume tanah
jenuh. Tekanan air pori pada sembarang kedalaman akan berupa tekanan
hidrostatis, karena ruang pori yang berada di antara butiran akan saling
berhubungan. Karena itu, pada kedalaman z, tekanan air pori (u) akan bernilai:
𝑢 = 𝛾𝑤 . 𝑧 2. 41
Sedangkan tegangan vertikal efektif merupakan tegangan efektif yang bekerja pada
tanah pada kedalaman z.
39
Dengan demikian, tegangan efektif pada kedalaman z adalah:
𝜎𝑣′ = 𝛾𝑠𝑎𝑡 . 𝑧 2. 42
= 𝛾𝑠𝑎𝑡 . 𝑧 − 𝛾𝑤 . 𝑧
= (𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤 ). 𝑧
= 𝛾′. 𝑧 2. 43
Dengan 𝛾′ adalah berat volume apung tanah, atau berat volume efektif atau berat
volume tanah terendam.
2.2.8. Likuifaksi pada Tanah
Tanah merupakan himpunan mineral organik maupun anorganik, dan endapan-
endapan lepas yang berasal dari pelapukan batuan baik secara fisik maupun kimia,
yang terletak di atas batuan dasar (bedrock). Pada umumnya, tanah terdiri dari tiga
komponen, yaitu pori udara, air dan butir tanah itu sendiri. Pada tanah kering, hanya
ada dua komponen, yaitu butir-butir tanah dan pori-pori udara. Sedangkan pada
tanah jenuh, hanya terdapat butir-butir tanah dan air pori.
Secara umum tanah dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tanah kohesif dan tanah
granuler. Fenomena likuifaksi biasanya ditemui pada tanah granuler dengan tingkat
kepadatan yang rendah dan disertai dengan adanya muka air tanah yang tinggi. Hal
ini disebabkan tanah granuler yang tingkat kepadatannya rendah memiliki
kecenderungan memadat saat menerima getaran gempa bumi. Pada waktu yang
bersamaan, terjadi kenaikan tekanan air pori, sehingga mendorong lapisan tanah di
atasnya dan mengakibatkan tanah kehilangan kekuatan serta berubah perilaku
menjadi cair (liquid). Itulah mengapa, pada daerah yang memiliki lapisan tanah
40
dominan pasir dengan muka air tanah yang cukup tinggi, lebih rentan terhadap
fenomena likuifaksi.
Tanah pasir merupakan tanah yang tidak memiliki kohesi (𝑐 = 0). Pada kondisi tak
terdrainase, nilai tekanan air pori akan meningkat karena air tidak dapat keluar.
Dengan demikian, tanah akan kekurangan kekuatan geser akibat berkurangnya
tegangan efektif pada tanah. Bila tekanan air pori melebihi tegangan efektif pada
tanah, maka tanah akan kehilangan kekuatan geser. Akibatnya tanah akan
berperilaku menjadi cair (liquid) dan tidak akan mampu menopang benda apapun
yang berada di atasnya. Kondisi ini dapat dinyatakan dalam Persamaan 2.44.
𝜏 = 𝑐 + (𝜎 − 𝑢) 𝑡𝑎𝑛 𝜑 2. 44
Dimana:
𝑐 = kohesi
𝜎 = tegangan vertikal tanah
𝑢 = tekanan air pori
𝜑 = sudut geser dalam
Menurut Towhata (2008), baik tanah pasir bergradasi baik maupun seragam,
keduanya memiliki kecenderungan terlikuifaksi. Secara umum, diameter tanah
yang rentan terhadap likuifaksi adalah tanah pasir yang memiliki ukuran partikel
D50 pada rentang 0,1 m hingga 1 mm, atau tanah dengan kepadatan relatif kurang
dari 70%.
41
Gambar 2. 15 Distribusi sebaran butiran tanah yang memiliki potensi likuifaksi
(Towhata, 2008)
2.2.9. Analisis Potensi Likuifaksi
Ada beberapa metode yang dapat digunakan dalam melakukan analisis potensi
likuifaksi. Namun dalam penelitian ini, analisis potensi likuifaksi menggunakan
metode simplifikasi yang dicetuskan oleh Seed dan Idriss (1971) yang berbasis pada
𝑁𝑆𝑃𝑇 tanah.
Metode simplifikasi membandingkan antara nilai 𝐶𝑆𝑅 akibat beban siklik dan nilai
𝐶𝑅𝑅 yang dimiliki oleh tanah sebagai tahanan tanah terhadap likuifaksi.
𝐶𝑆𝑅 merupakan nilai perbandingan antara tegangan geser rata-rata yang
diakibatkan oleh gempa dengan tegangan vertikal efektif pada tiap lapisan.
Sedangkan 𝐶𝑅𝑅 merupakan nilai ketahanan suatu lapisan tanah terhadap tegangan
siklik.
Untuk mencari nilai 𝐶𝑆𝑅 dapat menggunakan rumus dari Seed dan Idriss (1971)
sebagai berikut:
42
𝐶𝑆𝑅 = (𝜏𝑎𝑣𝑔
𝜎′𝑣𝑜) = 0,65 (
𝑎𝑚𝑎𝑥
𝑔) (
𝜎𝑣𝑜
𝜎′𝑣𝑜) 𝑟𝑑 ..................................................... 2. 45
𝑟𝑑 = 1,0 – 0,00765𝑧 𝑓𝑜𝑟 𝑧 ≤ 9,15 𝑚 ................................................. 2. 46
𝑟𝑑 = 1,174 – 0,0267𝑧 𝑓𝑜𝑟 9,15 ≤ 𝑧 ≤ 23 𝑚 .................................... 2. 47
𝑟𝑑 = 0,744 – 0,008𝑧 𝑓𝑜𝑟 23 ≤ 𝑧 ≤ 30 𝑚 ........................................ 2. 48
𝑟𝑑 = 0,5 𝑓𝑜𝑟 𝑧 > 30 𝑚 ........................................................................ 2. 49
Dimana:
𝑎𝑚𝑎𝑥 = percepatan horizontal di permukaan tanah akibat gempa bumi
𝑔 = percepatan gravitasi
𝑣𝑜 = tekanan overburden vertikal total
′𝑣𝑜 = tekanan overburden vertikal efektif
𝑟𝑑 = koefisien pengurangan stress
𝑧 = kedalaman
Berdasarkan Seed dan Idriss (1971) dan Seed et al (1985), untuk gempa dengan
magnitude Mw 7,5 nilai 𝐶𝑅𝑅 dapat dicari dengan menggunakan kurva hubungan
antara 𝐶𝑆𝑅 dan 𝑁’ untuk beberapa derajat kelolosan (fine content) yang diberikan
pada Gambar 2. 16. Adapun dalam kurva tersebut, derajat kelolosan yang diberikan
adalah 5%, 15% dan lebih besar dari 35% dengan magnitude gempa 𝑀𝑤 7,5 shingga
hasil yang diperoleh merupakan 𝐶𝑅𝑅7,5
43
Gambar 2. 16 Kurva simplifikasi 𝐶𝑅𝑅 untuk gempa magnitude 𝑀𝑤 7,5 dengan
data 𝑆𝑃𝑇 dan beberapa derajat kelolosan yang diberikan (Youd Idriss, 2001)
Dalam melakukan pendekatan terhadap kurva pada Gambar 2. 16 di atas, Youd dan
Idriss (2001) menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝐶𝑅𝑅7.5 = 𝜏1
𝜎′𝑣𝑜=
𝑎+𝑐𝑥+𝑒𝑥2+𝑔3
1+𝑏𝑥+𝑑𝑥2+𝑓𝑥3+ℎ𝑥4 ........................................................ 2. 50
Dimana:
𝐶𝑅𝑅7.5 = 𝐶𝑅𝑅 untuk gempa dengan magnitude 𝑀𝑤 7,5
1 = tegangan geser yang terjadi pada bidang horisontal
′𝑣𝑜 = tegangan vertikal efektif
𝑥 = 𝑁60
𝑎 = 0,0480
44
𝑏 = -0,1248
𝑐 = -0,004721
𝑑 = 0,009578
𝑒 = 0,0006136
𝑓 = -0,0003285
𝑔 = -1,673E-0,5
ℎ = 3,714E-0,6
Persamaan 2. 50 di atas hanya berlaku untuk nilai 𝑁60 kurang dari 30. Untuk 𝑁60
yang bernilai lebih dari 30, maka 𝐶𝑅𝑅7,5 akan bernilai 1,2. Sedangkan untuk tanah
dengan derajat kelolosan kurang dari 5%, Youd dan Idriss (2001) merumuskan
perhitungan 𝐶𝑅𝑅7,5 sebagai berikut:
𝐶𝑅𝑅7.5 = 1
34−𝑥+
𝑥
135+
50
(10𝑥+45)2 − 1
200 ................................................. 2. 51
Dimana:
𝐶𝑅𝑅7.5 = 𝐶𝑅𝑅 untuk gempa dengan magnitude 𝑀𝑤 7,5
𝑥 = 𝑁60
Sedangkan untuk menghitung 𝑁60, digunakan rumus Robertson dan Wride (1997)
pada Persamaan 2. 34
Untuk menghitung nilai 𝐶𝑅𝑅 dengan magnitude gempa selain 𝑀𝑤 7,5 dapat
menggunakan persamaan Youd dan Idriss (2001) sebagai berikut:
𝐶𝑅𝑅𝑀𝑤 = 𝐶𝑅𝑅7,5 ∗ 𝑀𝑆𝐹 ∗ 𝐾𝜎 ∗ 𝐾𝑎 ......................................................... 2. 52
45
Dimana:
𝐶𝑅𝑅𝑀𝑤 = CRR untuk gempa dengan magnitude 𝑀𝑤 (𝑀𝑤 ≠ 7,5)
𝑀𝑆𝐹 = magnitude scale factor
𝐾 = faktor koreksi untuk tegangan efektif tanah
𝐾𝑎 = faktor koreksi untuk kemiringan lereng
Variabel 𝐾 dan 𝐾𝑎 dalam perhitungan biasanya hanya dilakukan dalam kasus-
kasus tertentu saja. Dalam penelitian ini, 𝐾 dan 𝐾𝑎 bernilai 1. Sedangkan besarnya
𝑀𝑆𝐹 untuk gempa batas bawah (𝑀𝑤 < 7,5) dan gempa batas bawah (𝑀𝑤 > 7,5)
berturut-turut ditunjukkan dengan persamaan berikut ini:
𝑀𝑆𝐹 = 102,24
𝑀𝑤2,56 untuk 𝑀𝑤 < 7,5 ................................................... 2. 53
𝑀𝑆𝐹 = (𝑀𝑤
7,5)
−2,56
untuk 𝑀𝑤 > 7,5 ................................................... 2. 54
Setelah diperoleh nilai 𝐶𝑆𝑅 dan 𝐶𝑅𝑅, selanjutnya dilakukan perbandingan antara
nilai 𝐶𝑆𝑅 dan 𝐶𝑅𝑅 untuk memperoleh nilai safety factor (𝑆𝐹).
Apabila nilai 𝑆𝐹 < 1, maka tanah memiliki potensi terlikuifaksi. Sebaliknya, bila
nilai 𝑆𝐹 > 1, maka tanah tidak memiliki potensi likuifaksi.
46
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Uraian Umum
Penelitian ini merupakan penelitian teoritis dari data-data sekunder yang sudah ada.
Analisis potensi likuifaksi menggunakan metode simplifikasi berdasarkan rumus
Seed Idriss (1971). Penelitian ini menggunakan data uji 𝑁𝑆𝑃𝑇 dan data rekam gempa
yang terjadi sejak tahun 1900-2014. Data uji 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang digunakan merupakan data
𝑁𝑆𝑃𝑇 untuk wilayah Kota Surakarta dan sekitarnya. Data ini diperoleh dari
Laboratorium Mekanika Tanah, Fakutas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta. Sedangkan data rekam gempa yang digunakan merupakan rekam gempa
pada radius maksimal 300 km dari titik tinjau. Data rekam gempa diperoleh dari
http://earthquake.usgs.gov.
3.2. Pengumpulan Data Sekunder
3.2.1. Data SPT di Kota Surakarta dan Sekitarnya
Penelitian ini menggunakan data 𝑁𝑆𝑃𝑇 yang berasal dari hasil uji bor dalam di Kota
Surakarta dan sekitarnya. Data ini diperoleh dari Laboratorium Mekanika Tanah
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Sebaran titik deep boring dalam data ini tersebar dalam beberapa wilayah yang
ditunjukkan oleh Tabel 3. 1 dan Tabel 3. 2 serta pada Gambar 3. 1
47
Tabel 3. 1 Sebaran titik bor dalam di Kota Surakarta dan sekitarnya
No. Bore Log Lat
(...° S)
Long
(...° E)
1 B1 - Jl. Adisucipto 60, Surakarta (BH 1) 7.555 110.803
2 B2 - Jl. Adisucipto 60, Surakarta (BH 2) 7.555 110.802
3 B3 - MTA mangkunegaran (BH 1) 7.567 110.817
4 B4 - MTA mangkunegaran (BH 2) 7.566 110.817
5 B5 - Jln slamet riyadi 437 , Purwosari (BH 3) 7.567 110.815
6 B6 - Jln slamet riyadi 437 , Purwosari (BH 1) 7.568 110.815
7 B7 - Gedung TTC telkomsel, Purwosari (BH 1) 7.563 110.796
8 B8 - Gedung TTC telkomsel, Purwosari (BH 2) 7.563 110.796
9 B9 - Gedung TTC telkomsel, Purwosari (BH 3) 7.563 110.796
10 B10 - Gedung TTC telkomsel, Purwosari (BH 4) 7.563 110.796
11 B11 - Kanggotan Residence, purwodiningratan (BH 1) 7.566 110.835
12 B12 - Kanggotan Residence, purwodiningratan (BH2) 7.566 110.835
13 B13 - Hotel Vanda, Jl. Slamet Riyadi Surakarta (BH 1) 7.566 110.819
14 B14 - Hotel Vanda, Jl. Slamet Riyadi Surakarta (BH 2) 7.566 110.819
15 B15 - Hotel Acacia, Jajar 7.553 110.787
16 B16 - Hotel Asia Mangkunegaran (BH 1) 7.560 110.836
17 B17 - Hotel Asia Mangkunegaran (BH 2) 7.560 110.836
18 B18 - Ratu luwes pasar legi (BH 1) 7.561 110.824
19 B19 - Ratu luwes pasar legi (BH 2) 7.561 110.824
20 B20 - Asrama Mahasiswa UNS, Ngoresan 7.555 110.866
21 B21 - Jl. Yosodipuro 62 Surakarta 7.563 110.814
22 B22 - Grand Solo Hotel, Jl. Slamet Riyadi (BH 1) 7.569 110.816
23 B23 - Grand Solo Hotel, Jl. Slamet Riyadi (BH 2) 7.569 110.817
24 B24 - Hotel The Palma, Jl. Urip Sumoharjo, Surakarta 7.565 110.834
25 B25 - Pusdiklat UNS 7.563 110.856
26 B26 - Hotel Timuran (BH 1) 7.566 110.818
27 B27 - Hotel Timuran (BH 2) 7.564 110.819
28 B28 - Ciputra Sun Mall, Banjarsari 7.542 110.813
29 B29 - Isi Mojosongo (BH 1) 7.544 110.861
30 B30 - Isi Mojosongo (BH 2) 7.544 110.860
31 B31 - Isi Mojosongo (BH 3) 7.545 110.860
32 B32 - RS dr. Oen (BH 1) 7.555 110.838
33 B33 - RS dr. Oen (BH 2) 7.555 110.838
34 B34 - RS dr. Oen (BH 3) 7.555 110.838
35 B35 - Gedung LPPKS Indonesia, Mojosongo 7.517 110.513
36 B36 - Toserba luwes pasar legi (BH 1) 7.560 110.824
37 B37 - Toserba luwes pasar legi (BH 2) 7.561 110.824
48
Tabel 3. 2 Sebaran titik bor dalam di Kota Surakarta dan sekitarnya (lanjutan)
Sumber: Laboratorium Mekanika Tanah UNS, 2014
3.2.2. Data Rekam Gempa
Sebelum melakukan analisis potensi likuifaksi, terlebih dahulu harus diketahui
besarnya percepatan maksimum di permukaan tanah. Nilai percepatan maksimum
di permukaan tanah dihitung dengan mengalikan percepatan tanah di batuan dasar
No. Bore Log Lat
(...° S)
Long
(...° E)
38 B38 - SMA Warga 7.560 110.832
39 B39 - Gereja El Shaddai (BH 1) 7.703 110.835
40 B40 - Gereja El Shaddai (BH 2) 7.704 110.834
41 B41 - Perluasan Prodia, Jl. Ronggowarsito Surakarta (BH 1) 7.568 110.826
42 B42 - Perluasan Prodia, Jl. Ronggowarsito Surakarta (BH 2) 7.568 110.826
43 B43 - Pusat Bisnis UNS, Purwosari 7.562 110.793
44 B44 - Eks Rumah Makan Sari, Purwosari (BH 1) 7.561 110.804
45 B45 - Eks Rumah Makan Sari, Purwosari (BH 2) 7.561 110.804
46 B46 - RSU Dr Moewardi 7.558 110.842
47 B47 - Rs. Kasih Ibu, Laweyan, Surakarta (BH 1) 7.563 110.802
48 B48 - Rs. Kasih Ibu, Laweyan, Surakarta (BH 2) 7.563 110.802
49 B49 - Jl. Brigjen Slamet Riyadi 297 Surakarta (BH 1) 7.568 110.815
50 B50 - Jl. Brigjen Slamet Riyadi 297 Surakarta (BH 2) 7.569 110.815
51 B51 - Jl. Veteran No. 154, Kratonan, Serengan, Surakarta 7.577 110.820
52 B52 - Rs. Orthopedi Pabelan Kartasura (BH 1) 7.556 110.775
53 B53 - Rs. Orthopedi Pabelan Kartasura (BH 2) 7.556 110.774
54 B54 - Rs Pendidikan UNS (BH 1) 7.559 110.774
55 B55 - Rs Pendidikan UNS (BH 2) 7.559 110.774
56 B56 - Rs Pendidikan UNS (BH 3) 7.559 110.773
57 B57 - Rs Pendidikan UNS (BH 4) 7.560 110.774
58 B58 - Rs Pendidikan UNS (BH 5) 7.560 110.774
59 B59 - Hotel Tosan, Solo Baru, Sukoharjo (BH 1) 7.621 110.821
60 B60 - Hotel Tosan, Solo Baru, Sukoharjo (BH 2) 7.621 110.821
61 B61 - The Brothers Hotel, Solo Baru, Sukoharjo 7.621 110.821
62 B62 - Luwes Gentan, Songgolangit, Sukoharjo (BH 1) 7.578 110.783
63 B63 - Luwes Gentan, Songgolangit, Sukoharjo (BH 2) 7.578 110.783
64 B64 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 1) 7.552 110.795
65 B65 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 2) 7.552 110.629
66 B66 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 3) 7.552 110.795
49
(𝑃𝐺𝐴) yang diperoleh dari Fungsi Atenuasi, dengan faktor amplifikasi 𝐹𝑃𝐺𝐴.
Penelitian ini menggunakan Fungsi Atenuasi dikarenakan lokasi penelitian tidak
memiliki data rekam gempa. Sehingga untuk memperkirakan besarnya percepatan
gempa yang terjadi, harus melakukan pendekatan, salah satunya dengan
menggunakan Fungsi Atenuasi.
Analisis Fungsi Atenuasi membutuhkan data rekam gempa yang pernah terjadi di
sekitar titik tinjau. Gambar 3. 1 merupakan gambaran cara pengambilan data yang
dilakukan dari situs http://earthquake.usgs.gov.
Gambar 3. 1 Proses pengambilan data rekam gempa dari situs USGS
http://earthquake.usgs.gov/earthquake/search
50
Berikut adalah input dalam pengambilan data rekam gempa dari situs USGS.
Rentang waktu : 01/01/1900 s/d 01/07/2014
Kekuatan gempa : 5,0 – 9,0 SR
Kedalaman gempa : 0 – 500 km
Titik tinjau : 7° 33’ 11” S dan 110° 48’ 20” E
Outside radius : 300 km
Sedangkan Gambar 3. 2 dan Gambar 3. 3 adalah output dari data yang diperoleh.
Gambar 3. 2 Output data rekam gempa
http://earthquake.usgs.gov/earthquake/map
Pengambilan data rekam gempa dilakukan pada radius 300 km dari Balai Kota
Surakarta yang berada pada koordinat 7° 33’ 11” LS dan 110° 48’ 20” BT. Data
gempa yang diambil pada penelitian ini adalah gempa dengan 𝑀𝑤 > 5,5. Gambar
3.3 merupakan gambaran area pengambilan data rekam gempa dari USGS.
R = 300 km
Lat = 110° 48’ 20” E
Long = 7° 33’ 11” S
52
Di dalam penelitian ini, data gempa yang dipakai untuk mekanisme gempa
subduction adalah gempa dengan kedalaman ≤ 500 km. Sedangkan untuk gempa
mekanisme sesar, hanya gempa dengan kedalaman ≤ 80 km saja yang dipakai.
Adapun data gempa yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3. 3 dan Tabel 3. 4.
Tabel 3. 3 Data rekam gempa tahun 1926-2014
No. Date Sense Mechanism MW Depth
(km)
Lat
(...° S)
Long
(...° E) Reference
1 23-Jul-43 Subduction-interface 7.6 65.00 8.546 109.760 USGS
2 11-Sep-16 Subduction-interslab 7.1 100.00 9.000 113.000 USGS
3 27-Sep-37 Subduction-interslab 7.0 35.00 9.027 110.802 USGS
4 10-Sep-26 Subduction-interslab 7.0 35.00 9.152 110.701 USGS
5 19-Jun-50 Subduction-interslab 6.6 0.00 6.250 112.000 USGS
6 14-Sep-44 Subduction-interslab 6.6 0.00 8.500 108.500 USGS
7 27-Mei-06 Strike-slip 6.3 19.70 7.960 110.340 USGS
8 07-Sep-09 Subduction-interslab 6.2 23.00 10.198 110.628 USGS
9 25-Jan-14 Subduction-interslab 6.1 66.00 7.986 109.265 USGS
10 16-Apr-80 Subduction-interslab 6.1 64.00 8.046 108.741 USGS
11 22-Sep-06 Subduction-interslab 6.0 25.00 9.090 110.390 USGS
12 09-Jun-92 Subduction-interslab 6.0 73.90 8.457 111.021 USGS
13 20-Nov-03 Subduction-interslab 5.9 18.50 10.050 111.100 USGS
14 20-Feb-67 Subduction-interslab 5.9 97.60 9.170 112.955 USGS
15 08-Jul-13 Subduction-interslab 5.8 77.30 8.753 113.057 USGS
16 19-Jan-07 Subduction-interslab 5.8 25.00 9.993 109.672 USGS
17 19-Jan-07 Subduction-interslab 5.8 25.00 9.993 109.672 USGS
18 08-Sep-03 Subduction-interslab 5.8 55.90 8.460 110.200 USGS
19 20-Jul-03 Subduction-interslab 5.8 54.20 8.710 111.140 USGS
20 14-Okt-01 Subduction-interslab 5.8 72.80 8.590 110.550 USGS
21 06-Jan-00 Subduction-interslab 5.8 33.00 9.195 109.592 USGS
22 14-Mar-81 Subduction-interslab 5.8 56.80 8.775 110.386 USGS
23 17-Mei-11 Subduction-interslab 5.7 28.00 9.203 112.585 USGS
24 18-Jul-06 Subduction-interslab 5.7 20.00 9.301 108.753 USGS
25 06-Mei-95 Subduction-interslab 5.7 77.70 8.739 111.049 USGS
26 04-Apr-88 Subduction-interslab 5.7 40.90 9.398 112.787 USGS
27 09-Jul-85 Subduction-interslab 5.7 58.90 8.503 110.306 USGS
28 14-Des-81 Subduction-interslab 5.7 82.60 9.348 111.761 USGS
53
Tabel 3. 4 Data rekam gempa tahun 1926-2014 (lanjutan)
No. Date Sense Mechanism MW Depth Lat
(...°)
Long
(...°) Reference
29 16-Apr-80 Subduction-interslab 5.7 77.30 8.087 108.714 USGS
30 02-Jan-77 Subduction-interslab 5.7 110.00 7.928 108.909 USGS
31 27-Okt-75 Subduction-interslab 5.7 70.00 9.357 110.827 USGS
32 01-Mar-64 Subduction-interslab 5.7 126.80 8.562 112.652 USGS
33 26-Apr-11 Subduction-interslab 5.6 95.40 8.081 108.477 USGS
34 21-Des-10 Subduction-interslab 5.6 54.60 8.700 111.197 USGS
35 18-Jul-06 Subduction-interslab 5.6 13.50 9.355 108.779 USGS
36 26-Sep-96 Subduction-interslab 5.6 33.00 9.295 108.725 USGS
37 21-Mei-90 Subduction-interslab 5.6 27.50 8.137 109.043 USGS
38 01-Nov-89 Subduction-interslab 5.6 33.00 9.306 112.050 USGS
39 01-Nov-89 Subduction-interslab 5.6 33.00 9.219 111.962 USGS
40 12-Sep-89 Subduction-interslab 5.6 33.00 9.017 110.503 USGS
41 14-Agu-83 Subduction-interslab 5.6 59.60 8.663 111.146 USGS
42 16-Apr-83 Subduction-interslab 5.6 35.50 10.188 110.804 USGS
43 25-Des-80 Subduction-interslab 5.6 63.00 8.955 112.041 USGS
44 07-Agu-79 Subduction-interslab 5.6 69.00 8.714 108.856 USGS
45 15-Feb-76 Subduction-interslab 5.6 102.00 8.103 108.623 USGS
46 21-Nov-92 Subduction-interslab 5.5 47.90 8.643 110.423 USGS
47 12-Sep-89 Subduction-interslab 5.5 48.30 9.011 110.521 USGS
48 18-Nov-87 Subduction-interslab 5.5 65.50 8.094 108.793 USGS
49 03-Mei-84 Subduction-interslab 5.5 85.60 8.569 111.338 USGS
50 10-Jan-76 Subduction-interslab 5.5 79.10 7.843 108.155 USGS
51 26-Agu-90 Subduction-interslab 5.5 33.00 9.152 110.765 USGS
Sumber: http://earthquake.usgs.gov
3.3. Alur Penelitian
Analisis potensi likuifaksi dilakukan untuk mengetahui apakah suatu wilayah
memiliki potensi fenomena likuifaksi saat terjadi gempa bumi. Analisis dalam
penelitian ini berbasis pada data 𝑁𝑆𝑃𝑇. Sebelum dilakukan analisis potensi
likuifaksi, terlebih dahulu dilakukan analisis Fungsi Atenuasi sebagai pendekatan
pencarian nilai percepatan tanah dasar. Apabila dalam penelitian ini ditemukan
54
adanya potensi likuifaksi di Kota Surakarta, maka akan dilakukan pemetaan di
wilayah mana saja yang memiliki potensi terjadinya likuifaksi. Langkah-langkah
pengerjaan penelitian ini daapat dilihat pada Gambar 3. 4.
Gambar 3. 4 Alur penelitian
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA
Bore log
(koordinat, 𝑁𝑆𝑃𝑇 , deposit)
Data rekam gempa
(episenter, lokasi, magnitude)
INTERPRETASI DATA
Penentuan karakteristik tanah
(b, sat)
Menghitung nilai percepatan gempa di
batuan dasar dengan fungsi atenuasi
Menghitung nilai percepatan gempa di
permukaan tanah
Menghitung 𝐶𝑆𝑅, 𝐶𝑅𝑅 dan 𝑆𝐹
ANALISIS DATA
MULAI
𝑆𝐹 > 1
No liquefaction
Tidak
Ya
KESIMPULAN DAN SARAN
DESK STUDY LITERATUR
SELESAI
Plotting peta potensi
likuifaksi
55
3.3.1. Analisis Karakteristik Tanah
Dari bore log data pengujian bor dalam, akan dibuat stratifikasi jenis tanah.
Stratifikasi jenis tanah dibuat berdasarkan data bore log yang diperoleh dari
Laboratorium Mekanika Tanah UNS. Selanjutnya, dari stratifikasi jenis tanah, akan
dicari nilai berat volume untuk masing-masing jenis tanah.
Berat volume diperoleh dengan cara mengkorelasikan jenis tanah pada titik tinjau
dengan jenis tanah berdasarkan NAFAC 7.01 pada Tabel 2. 9. Selain itu, nilai berat
volume tanah juga diperoleh dengan cara mengkorelasikannya dengan hasil 𝑁𝑆𝑃𝑇,
berdasarkan pada Tabel 2. 10 dan Tabel 2. 11. Setelah diperoleh nilai berat volume
dari masing-masing korelasi, selanjutnya akan dicari nilai berat volume rata-rata
dari dua korelasi tersebut. Nilai berat volume inilah yang nantinya akan digunakan
dalam analisis. Dalam penelitian ini, contoh perhitungan akan dilakukan dengan
menggunakan data bore log pada titik B26. Hasil perhitungan yang lain, akan
diberikan dalam halaman lampiran.
3.3.2. Analisis Percepatan Gempa di Permukaan
Ada berbagai cara yang dapat digunakan untuk memperoleh nilai percepatan
puncak gempa di permukaan tanah. Dalam penelitian ini, nilai percepatan puncak
gempa di permukaan tanah dicari dengan cara mengalikan nilai 𝑃𝐺𝐴 untuk kala
ulang 500 tahun dan 2500 tahun dengan 𝐹𝑃𝐺𝐴 dari Tabel 2. 7 dengan cara interpolasi
linier. Besarnya nilai 𝐹𝑃𝐺𝐴 ini tergantung dari klasifikasi jenis tanah yang ditinjau.
Dalam penelitian ini, klasifikasi tanah dilakukan dengan menggunakan parameter
nilai gelombang geser rata-rata (�̅�𝑺) dan 𝑁𝑆𝑃𝑇 rata-rata (�̅�).
56
Telah disebutkan sebelumnya bahwa dalam melakukan analisis Fungsi Atenuasi,
harus memperhatikan mekanisme gempa yang terjadi, jarak episenter serta kondisi
tanah lokal. Melihat dari data rekam gempa yang digunakan dalam penelitian ini,
maka Fungsi Atenuasi yang dipakai adalah Fungsi Atenuasi dari Boore et al. (1997)
pada Persamaan 2. 18, untuk mekanisme gempa strike-slipe dan Fungsi Atenuasi
Youngs et al. (1997) pada Persamaan 2. 32 untuk mekanisme gempa subduction.
Sedangkan nilai gelombang geser rata-rata 𝑉𝑠 yang digunakan dalam penelitian ini
diambil dari nilai rata-rata hasil perhitungan 𝑉𝑠 pada Persamaan 2. 22 dan 2. 23.
sedangkan perhitungan jarak episenter akan digunakan Persamaan 2. 9.
Pendekatan percepatan gempa di batuan dasar di Kota Surakarta dilakukan dengan
cara membagi secara acak titik tinjauan. Dalam penelitian ini, Kota Surakarta akan
dibagi acak dalam tujuh titik, seperti yang terlihat pada Gambar 3. 5 dengan
koordinat yang disajikan pada Tabel 3. 5. Pada masing-masing titik akan dicari nilai
𝑃𝐺𝐴 sebagai pendekatan
Tabel 3. 5 Koordinat titik tinjau PGA di Kota Surakarta
No. Lat
(...°S)
Lat
(DMS)
Long
(...°E)
Long
(DMS)
1 7.537 7° 32' 12.84" 110.805 110° 48' 16.43"
2 7.537 7° 32' 11.85" 110.842 110° 50' 31.08"
3 7.553 7° 33' 12.09" 110.782 110° 46' 53.48"
4 7.571 7° 34' 15.43" 110.803 110° 48' 12.27"
5 7.568 7° 34' 05.54" 110.857 110° 51' 23.72"
6 7.590 7° 35' 24.89" 110.830 110° 49' 48.33"
7 7.558 7° 33' 27.73" 110.829 110° 49' 44.16"
57
Gambar 3. 5 Sebaran acak titik tinjau 𝑃𝐺𝐴 di Kota Surakarta
Setelah diperoleh nilai 𝑃𝐺𝐴 di titik-titik tersebut, selanjutnya akan dicari nilai 𝑃𝐺𝐴
untuk kala ulang tertentu. Pada penelitian ini memakai kala ulang 500 tahun dan
2500 tahun dengan Metode Gumbel. Untuk lebih jelasnya, contoh analisis untuk
lapisan pertama pada titik B26 dilakukan dengan cara sebagai berikut:
𝑉𝑠1 = 85,3 ∗ 𝑁0,341
𝑉𝑠2 = 85,3 ∗ 140,341
𝑉𝑠2 = 222,155 mt/dt
𝑉𝑠2 = 350 ∗ 𝑁0,314
𝑉𝑠1 = 350 ∗ 140,314
𝑉𝑠1 = 209,787 m/dt
�̅�𝑠 =(222,155 + 209,787)
2= 215,971 m/dt
58
Tabel 3. 6 Stratifikasi shear wave velocity pada B26
No. 𝑵𝑺𝑷𝑻 Thickness
(𝒅𝒊)
Shear Vave Velocity 𝒅𝒊
�̅�𝒔𝒊
Imai &
Tonouchi
Ohta
& Gohto
�̅�𝒔
(m/dt)
1 14 2.0 222.155 209.787 215.971 0.009
2 8 1.5 186.355 173.342 179.848 0.008
3 22 1.5 256.031 244.746 250.388 0.006
4 6 1.5 170.259 157.144 163.702 0.009
5 7 1.5 178.703 165.626 172.164 0.009
6 3 1.5 136.958 124.064 130.511 0.011
7 7 1.5 178.703 165.626 172.164 0.009
8 14 1.5 222.155 209.787 215.971 0.007
9 21 1.5 252.318 240.894 246.606 0.006
10 19 1.5 244.512 232.811 238.662 0.006
11 16 1.5 231.668 219.560 225.614 0.007
12 29 1.5 279.232 268.922 274.077 0.005
13 19 1.5 244.512 232.811 238.662 0.006
14 30 1.5 282.220 272.049 277.135 0.005
15 39 1.5 306.455 297.510 301.982 0.005
16 50 1.5 331.321 323.816 327.568 0.005
Setelah diperoleh nilai 𝑉𝑠 dari masing-masing lapisan tanah, kemudian akan dicari
nilai �̅�𝑠 pada titik B26 dengan menggunakan Persamaan 2. 21 dengan cara sebagai
berikut:
�̅�𝑠 = ∑ 𝑑𝑖
𝑛𝑖=1
∑𝑑𝑖
�̅�𝑠𝑖
=24,50
0.114= 214.25 m/dt
Setelah diperoleh nilai �̅�𝑠, analisis selanjutnya adalah mencari nilai 𝑃𝐺𝐴 dengan
menggunakan Fungsi Atenuasi. Dalam analisis ini, nilai 𝑉𝑠 yang disarankan untuk
klasifikasi jenis tanah sedang adalah 250 m/dt (Tabel 2. 3). Maka nilai 𝑉𝑠 yang
digunakan adalah sebesar 250 m/dt. Untuk lebih jelasnya, contoh analisis dilakukan
dengan cara berikut ini.
59
1. Perhitungan 𝑃𝐺𝐴 titik tinjau pertama dengan data rekam gempa ke tujuh
(strike-slip)
𝐻 = 19,70 km (kedalaman focus gempa)
𝑀𝑤 = 6,3 SR (magnitude gempa)
𝐿𝑎𝑡1 = 7,960° (Latitude data rekam gempa)
𝐿𝑜𝑛𝑔1 = 110,340° (Longitude data rekam gempa)
𝐿𝑎𝑡2 = 7,537° (Latitude titik tinjau)
𝐿𝑜𝑛𝑔2 = 110,805° (Longitude titik tinjau)
a. Jarak episenter
𝑟 = cos−1(sin(𝑙𝑎𝑡 1) × sin(𝑙𝑎𝑡 2) + cos(𝑙𝑎𝑡 1) × cos(𝑙𝑎𝑡 2) ×
cos(𝑙𝑜𝑛𝑔 2 − 𝑙𝑜𝑛𝑔 1)) × 𝑅
𝑟 = cos−1(sin(7,960) × sin(7,537) + cos(7,960) × cos(7,537) ×
cos(110,805° − 110,340°)) × 6.378,1
𝑟 = cos−1(0,9999) × 6.378,1
𝑟 = 69,60 km
b. Jarak hiposenter
𝑟 = √𝐷2 + 𝐻2
𝑟 = √69,602 + 19,702
𝑟 = 72,33 km
60
c. PGA
𝑙𝑛 𝑌 = −0.313 + 0,527(𝑀 − 6) − 0,778 𝑙𝑛 𝑟 − 0,371 𝑙𝑛𝑉𝑠
1396
𝑙𝑛 𝑌 = −0.313 + 0,527(6,3 − 6) − 0,778 𝑙𝑛 72,33 − 0,371 𝑙𝑛250
1396
𝑙𝑛 𝑌 = −2,8477
𝑌 𝑌 = 0,0580 gal
2. Perhitungan PGA titik tinjau pertama dengan data rekam gempa pertama
(subduction-interface)
𝐻 = 65,00 km (kedalaman focus gempa)
𝑀𝑤 = 7,6 SR (magnitude gempa)
𝐿𝑎𝑡1 = 8,546° (Latitude data rekam gempa)
𝐿𝑜𝑛𝑔1 = 109,760° (Longitude data rekam gempa)
𝐿𝑎𝑡2 = 7,537° (Latitude titik tinjau)
𝐿𝑜𝑛𝑔2 = 110,805° (Longitude titik tinjau)
a. Jarak episenter
𝑟 = cos−1(sin(𝑙𝑎𝑡 1) × sin(𝑙𝑎𝑡 2) + cos(𝑙𝑎𝑡 1) × cos(𝑙𝑎𝑡 2) ×
cos(𝑙𝑜𝑛𝑔 2 − 𝑙𝑜𝑛𝑔 1)) × 𝑅
= cos−1(sin(8,546) × sin(7,537) + cos(8,546) × cos(7,537) ×
cos(110,805° − 109,760°)) × 6.378,1
= cos−1(0,9997) × 6.378,1
= 173,49 km
61
b. Jarak hiposenter
𝑟 = √𝐷2 + 𝐻2
𝑟 = √173,492 + 65,002
𝑟 = 160,86 km
c. 𝑃𝐺𝐴
𝑙𝑛 𝑌 = −0,6687 + 1,438 𝑀 − 2.329 𝑙𝑛(𝑅 + 1,097𝑒0,617𝑀) +
0,00648𝐻 + 0,3643𝑍𝑇
𝑙𝑛 𝑌 = −0,6687 + (1,438 × 7,6) − 2.329 𝑙𝑛(160,86 +
1,097𝑒(0,617×7,6)) + (0,00648 × 65,00) + (0,3643 × 0)
𝑙𝑛 𝑌 = −2,5463
𝑌 𝑖 = 0,0784 gal
Selanjutnya akan dicari nilai 𝑃𝐺𝐴 rata-rata dan 𝑃𝐺𝐴 maksimum untuk analisis
pendekatan risiko gempa kala ulang 500 tahun dan 2500 tahun. Perbedaan nilai
𝑃𝐺𝐴 yang digunakan dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar perbedaan
yang diperoleh. Pendekatan ini dianalisis dengan Metode Gumbel dengan
menggunakan Persamaan 2. 4 sampai Persamaan 2. 8.
Pada Tabel 3. 7 dan Tabel 3. 8 terdapat tujuh kolom. Kolom [b] merupakan nomor
urut kejadian dari data yang dipakai. Kolom [c] berisi nilai 𝑃𝐺𝐴, diurutkan dari
nilai 𝑃𝐺𝐴 terendah hingga tertinggi. Kolom [d] berisi hasil analisis dengan
persamaan 2.7. Kolom [e] adalah hasil kuadrat kolom [c]. Kolom [f] berisi hasil
kuadrat kolom [d]. Sedangkan kolom [g] berisi hasil perkalian kolom [c] dan kolom
[d].
62
Tabel 3. 7 Hasil perhitungan regresi linier Metode Gumbel dengan (𝑃𝐺𝐴)̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅
No. j 𝑃𝐺𝐴̅̅ ̅̅ ̅̅
(Xj) Yj Xj
2 Yj2 XjYj
[a] [b] [c] [d] [e] [f] [g]
1 1 0.0033 1.3740 0.000011 1.8880 0.0045
2 2 0.0037 1.1811 0.000014 1.3951 0.0044
3 3 0.0040 1.0482 0.000016 1.0988 0.0042
4 4 0.0040 0.9419 0.000016 0.8872 0.0038
5 5 0.0043 0.8509 0.000018 0.7241 0.0037
6 6 0.0045 0.7699 0.000020 0.5927 0.0035
7 7 0.0046 0.6958 0.000022 0.4842 0.0032
8 8 0.0046 0.6269 0.000022 0.3930 0.0029
9 9 0.0052 0.5619 0.000027 0.3157 0.0029
10 10 0.0058 0.5000 0.000034 0.2500 0.0029
11 11 0.0060 0.4404 0.000036 0.1940 0.0027
12 12 0.0064 0.3828 0.000041 0.1465 0.0024
13 13 0.0065 0.3266 0.000042 0.1067 0.0021
14 14 0.0065 0.2717 0.000042 0.0738 0.0018
15 15 0.0068 0.2177 0.000046 0.0474 0.0015
16 16 0.0070 0.1644 0.000048 0.0270 0.0011
17 17 0.0074 0.1116 0.000054 0.0124 0.0008
18 18 0.0077 0.0591 0.000059 0.0035 0.0005
19 19 0.0078 0.0068 0.000061 0.0000 0.0001
20 20 0.0078 -0.0455 0.000061 0.0021 -0.0004
21 21 0.0082 -0.0979 0.000067 0.0096 -0.0008
22 22 0.0084 -0.1506 0.000071 0.0227 -0.0013
23 23 0.0091 -0.2036 0.000083 0.0415 -0.0019
24 24 0.0094 -0.2572 0.000088 0.0662 -0.0024
25 25 0.0094 -0.3115 0.000089 0.0970 -0.0029
26 26 0.0103 -0.3665 0.000107 0.1343 -0.0038
27 27 0.0111 -0.4225 0.000122 0.1785 -0.0047
28 28 0.0111 -0.4796 0.000122 0.2300 -0.0053
29 29 0.0114 -0.5379 0.000130 0.2894 -0.0061
30 30 0.0120 -0.5978 0.000144 0.3573 -0.0072
31 31 0.0123 -0.6592 0.000152 0.4346 -0.0081
32 32 0.0131 -0.7226 0.000172 0.5221 -0.0095
33 33 0.0164 -0.7880 0.000270 0.6210 -0.0129
34 34 0.0176 -0.8559 0.000309 0.7326 -0.0150
35 35 0.0183 -0.9266 0.000336 0.8586 -0.0170
36 36 0.0187 -1.0004 0.000349 1.0008 -0.0187
37 37 0.0201 -1.0779 0.000405 1.1618 -0.0217
38 38 0.0210 -1.1595 0.000443 1.3443 -0.0244
39 39 0.0214 -1.2459 0.000458 1.5523 -0.0267
40 40 0.0215 -1.3380 0.000460 1.7903 -0.0287
41 41 0.0232 -1.4369 0.000539 2.0646 -0.0334
42 42 0.0237 -1.5438 0.000561 2.3832 -0.0366
43 43 0.0250 -1.6605 0.000625 2.7573 -0.0415
44 44 0.0272 -1.7894 0.000742 3.2021 -0.0487
45 45 0.0283 -1.9339 0.000798 3.7400 -0.0546
46 46 0.0347 -2.0988 0.001205 4.4050 -0.0729
47 47 0.0421 -2.2917 0.001770 5.2518 -0.0964
48 48 0.0501 -2.5252 0.002506 6.3766 -0.1264
49 49 0.0569 -2.8231 0.003237 7.9697 -0.1606
50 50 0.0582 -3.2386 0.003381 10.4882 -0.1883
51 51 0.0786 -3.9416 0.006179 15.5358 -0.3098
= 0.8427 -27.9963 0.026612 0.026612 -1.3398
63
Dari Tabel 3. 7 akan dihitung probabilitas risiko gempa sebagai berikut:
𝑁 = 51
𝐴 =∑ 𝑦𝑗 . ∑ 𝑥𝑗
2 − ∑ 𝑥𝑗 ∑(𝑥𝑗 . 𝑦𝑗)
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2 − (∑ 𝑥𝑗)2
𝐴 =(−27,9963) × 0,0266 − 0,8427 × (−1,3398)
51 × 0,0266 − (0,8427)2
𝐴 = 0,5935
= eA
= e0,5935
= 1,8104
𝐵 =𝑛 ∑(𝑥𝑗 . 𝑦𝑗) − ∑ 𝑥𝑗. ∑ 𝑦𝑗
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2 − (∑ 𝑥𝑗)2
𝐵 =51 × (−1,3398) − 0,8427 × (−27,9963)
51 × 0,0266 − (0,8427)2
𝐵 = −69,1423
= -B
= 69,1423
Untuk kala ulang T = 500 tahun
𝑎 =ln(𝑇. ∝)
𝛽
𝑎 =ln(500 × 1,8104)
69,1423
𝑎 = 0,0985 gal < 1,00 gal, maka diambil FPGA minimum = 1,6 (Tabel 2. 7)
64
amax = a x FPGA
= 0,0985 x 1,6
= 0,16 gal
Untuk kala ulang 𝑇 = 2500 tahun
𝑎 =ln(𝑇. ∝)
𝛽
𝑎 =ln(2500 × 1,8104)
69,1423
𝑎 = 0,1217 gal > 1,00 gal,
Dengan menggunakan cara interpolasi linier berdasarkan 𝐹𝑃𝐺𝐴 pada Tabel 2. 7,
maka diperoleh 𝐹𝑃𝐺𝐴 = 1,5565, sehingga:
amax = a x 𝐹𝑃𝐺𝐴
= 0,1217 x 1,5565
= 0,19 gal
65
Tabel 3. 8 Hasil perhitungan regresi linier Metode Gumbel dengan 𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥
No. j PGAmax
(Xj) Yj Xj
2 Yj2 XjYj
[a] [b] [c] [d] [e] [f] [g]
1 1 0.0034 1.3740 0.000011 1.8880 0.0046
2 2 0.0038 1.1811 0.000014 1.3951 0.0045
3 3 0.0040 1.0482 0.000016 1.0988 0.0042
4 4 0.0041 0.9419 0.000017 0.8872 0.0038
5 5 0.0044 0.8509 0.000020 0.7241 0.0038
6 6 0.0046 0.7699 0.000021 0.5927 0.0036
7 7 0.0047 0.6958 0.000022 0.4842 0.0033
8 8 0.0047 0.6269 0.000022 0.3930 0.0030
9 9 0.0054 0.5619 0.000029 0.3157 0.0030
10 10 0.0060 0.5000 0.000036 0.2500 0.0030
11 11 0.0062 0.4404 0.000039 0.1940 0.0027
12 12 0.0065 0.3828 0.000043 0.1465 0.0025
13 13 0.0067 0.3266 0.000044 0.1067 0.0022
14 14 0.0067 0.2717 0.000045 0.0738 0.0018
15 15 0.0070 0.2177 0.000049 0.0474 0.0015
16 16 0.0072 0.1644 0.000051 0.0270 0.0012
17 17 0.0076 0.1116 0.000058 0.0124 0.0008
18 18 0.0080 0.0591 0.000064 0.0035 0.0005
19 19 0.0080 0.0068 0.000064 0.0000 0.0001
20 20 0.0080 -0.0455 0.000064 0.0021 -0.0004
21 21 0.0085 -0.0979 0.000072 0.0096 -0.0008
22 22 0.0086 -0.1506 0.000074 0.0227 -0.0013
23 23 0.0094 -0.2036 0.000088 0.0415 -0.0019
24 24 0.0097 -0.2572 0.000094 0.0662 -0.0025
25 25 0.0097 -0.3115 0.000095 0.0970 -0.0030
26 26 0.0106 -0.3665 0.000113 0.1343 -0.0039
27 27 0.0114 -0.4225 0.000130 0.1785 -0.0048
28 28 0.0114 -0.4796 0.000130 0.2300 -0.0055
29 29 0.0118 -0.5379 0.000139 0.2894 -0.0063
30 30 0.0124 -0.5978 0.000154 0.3573 -0.0074
31 31 0.0127 -0.6592 0.000160 0.4346 -0.0083
32 32 0.0135 -0.7226 0.000183 0.5221 -0.0098
33 33 0.0170 -0.7880 0.000287 0.6210 -0.0134
34 34 0.0182 -0.8559 0.000332 0.7326 -0.0156
35 35 0.0190 -0.9266 0.000362 0.8586 -0.0176
36 36 0.0195 -1.0004 0.000381 1.0008 -0.0195
37 37 0.0210 -1.0779 0.000441 1.1618 -0.0226
38 38 0.0217 -1.1595 0.000473 1.3443 -0.0252
39 39 0.0222 -1.2459 0.000494 1.5523 -0.0277
40 40 0.0223 -1.3380 0.000496 1.7903 -0.0298
41 41 0.0239 -1.4369 0.000573 2.0646 -0.0344
42 42 0.0247 -1.5438 0.000611 2.3832 -0.0382
43 43 0.0258 -1.6605 0.000666 2.7573 -0.0428
44 44 0.0280 -1.7894 0.000784 3.2021 -0.0501
45 45 0.0292 -1.9339 0.000855 3.7400 -0.0566
46 46 0.0355 -2.0988 0.001258 4.4050 -0.0744
47 47 0.0438 -2.2917 0.001917 5.2518 -0.1003
48 48 0.0515 -2.5252 0.002657 6.3766 -0.1302
49 49 0.0587 -2.8231 0.003448 7.9697 -0.1658
50 50 0.0599 -3.2386 0.003590 10.4882 -0.1940
51 51 0.0802 -3.9416 0.006430 15.5358 -0.3161
= 0.8690 -27.9963 0.0282 0.028218 -1.3803
66
Dari Tabel 3. 8 akan dihitung probabilitas risiko gempa sebagai berikut:
𝑁 = 51
𝐴 =∑ 𝑦𝑗 . ∑ 𝑥𝑗
2 − ∑ 𝑥𝑗 ∑(𝑥𝑗 . 𝑦𝑗)
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2 − (∑ 𝑥𝑗)2
𝐴 =(−27,9963) × 0,0282 − 0,8690 × (−1,3803)
51 × 0,0282 − (0,8690)2
𝐴 = 0,5987
= eA
= e0,5987
= 1,8197
𝐵 =𝑛 ∑(𝑥𝑗 . 𝑦𝑗) − ∑ 𝑥𝑗. ∑ 𝑦𝑗
𝑛 ∑ 𝑥𝑗2 − (∑ 𝑥𝑗)2
𝐵 =51 × (−1,3803) − 0,8690 × (−27,9963)
51 × 0,0282 − (0,8690)2
𝐵 = −67,3528
= -B
= 67,3528
Untuk kala ulang 𝑇 = 500 tahun
𝑎 =ln(𝑇. ∝)
𝛽
𝑎 =ln(500 × 1,8197)
67,3528
𝑎 = 0,1012 gal > 1,00 gal,
Dengan menggunakan cara interpolasi linear berdasarkan 𝐹𝑃𝐺𝐴 pada Tabel 2. 7,
maka diperoleh 𝐹𝑃𝐺𝐴 = 1,5977 sehingga:
67
amax = a x 𝐹𝑃𝐺𝐴
= 0,1012 x 1,5977
= 0,17 gal
Untuk kala ulang 𝑇 = 2500 tahun
𝑎 =ln(𝑇. ∝)
𝛽
𝑎 =ln(2500 × 1,8197)
67,3528
𝑎 = 0,1251 gal > 1,00 gal,
Dengan menggunakan cara interpolasi linear berdasarkan 𝐹𝑃𝐺𝐴 pada Tabel 2. 7
maka diperoleh 𝐹𝑃𝐺𝐴 = 1,5499 sehingga:
amax = a x 𝐹𝑃𝐺𝐴
= 0,1251 x 1,5499
= 0,20 gal
Karena terdapat perbedaan hasil akhir nilai percepatan gempa di permukaan, maka
akan dipilih nilai yang paling maksimum. Sehingga dalam penelitian ini akan
dipakai 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,17 gal untuk gempa kala ulang 500 tahun, dan 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,20 gal.
3.3.3. Analisis Potensi Likuifaksi
Dalam melakukan analisis potensi likuifaksi, penelitian ini menggunakan metode
simplifikasi Seed dan Idriss (1971). Nilai 𝐶𝑆𝑅 yang dipakai dalam penelitian ini
diperoleh berdasarkan pada Persamaan 2. 45. Besarnya koefisien pengurangan
stress 𝑟𝑑 dicari dengan menggunakan Persamaan 2. 46 sampai dengan Persamaan
2. 49, tergantung dari kedalaman pengeboran tanah pada lokasi yang ditinjau.
68
Berdasarkan data rekam gempa yang ada, magnitude gempa terbesar yang pernah
terjadi dalam radius 300 km dari titik tinjau adalah 𝑀𝑤 = 7,6. Dengan demikian,
maka untuk mencari nilai 𝐶𝑅𝑅, penelitian ini menggunakan menggunakan
Persamaan 2. 51 dan Persamaan 2. 52. Faktor koreksi magnitudo gempa dicari
dengan menggunakan Persamaan 2. 54.
69
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Analisis Karakteristik Tanah
Seperti yang telah disebutkan dalam bab sebelumnya, dalam pengujian bor dalam
dapat diketahui tipe tanah pada lapisan-lapisan tertentu. Dalam bab ini akan
ditampilkan hasil analisis untuk titik B26. Hasil analisis titik bor selain B26, akan
ditampilkan tersendiri dalam lampiran. Adapun stratifikasi tipe tanah pada titik B26
terlihat pada Tabel 4. 1 berikut.
Tabel 4. 1 Stratifikasi tanah pada titik B26
No. Depth
(m)
Thickness
(m)
GWL
(m) Condition NSPT Description
1 -2.0 2 -0,80 submerged 14 Gravelly silt
2 -3.5 1.5 submerged 8 Clayey silt
3 -5.0 1.5 submerged 22 Silt
4 -6.5 1.5 submerged 6 Silty sand
5 -8.0 1.5 submerged 7 Clayey silt
6 -9.5 1.5 submerged 3 Clayey silt
7 -11.0 1.5 submerged 7 Clayey silt
8 -12.5 1.5 submerged 14 Clayey silt
9 -14.0 1.5 submerged 21 Silt
10 -15.5 1.5 submerged 19 Clayey silt
11 -17.0 1.5 submerged 16 Silty clay
12 -18.5 1.5 submerged 29 Silty clay
13 -20.0 1.5 submerged 19 Silt
14 -21.5 1.5 submerged 30 Silt
15 -23.0 1.5 submerged 39 Silt
16 -24.5 1.5 submerged 50 Silt
Sumber: Laboratorium Mekanika Tanah UNS
70
Sedangkan untuk berat jenis tanah, diperoleh dengan cara mengkorelasikan tipe
tanah dengan berat jenis yang dikeluarkan oleh NAFAC 7.01 (Tabel 2. 9) seperti
terlihat pada Tabel 4. 2 berikut.
Tabel 4. 2 Stratifikasi berat volume tanah B26
No. Depth
(m)
Soil
Description Condition NSPT
(kN/m3)
1 -2.0 Gravelly silt submerged 14 18.997
2 -3.5 Clayey silt submerged 8 17.533
3 -5.0 Silt submerged 22 16.523
4 -6.5 Silty sand submerged 6 16.033
5 -8.0 Clayey silt submerged 7 17.533
6 -9.5 Clayey silt submerged 3 17.033
7 -11.0 Clayey silt submerged 7 17.533
8 -12.5 Clayey silt submerged 14 17.533
9 -14.0 Silt submerged 21 16.523
10 -15.5 Clayey silt submerged 19 17.533
11 -17.0 Silty clay submerged 16 18.201
12 -18.5 Silty clay submerged 29 19.951
13 -20.0 Silt submerged 19 16.523
14 -21.5 Silt submerged 30 16.523
15 -23.0 Silt submerged 39 17.523
16 -24.5 Silt submerged 50 19.273
4.2. Hasil Analisis Percepatan Gempa di Permukaan
Seperti pada yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, untuk mekanisme gempa
strike-slipe, akan digunakan Persamaan 2. 18 (Boore et al, 1997). Sedangkan untuk
mekanisme gempa subduction, akan digunakan Persamaan 2. 32 (Youngs et al.,
1997).
Nilai shear wave velocity (𝑉𝑠) merupakan salah satu parameter penting. Nilai ini
dapat diperoleh dari pengujian langsung di lapangan atau dari korelasi 𝑁𝑆𝑃𝑇.
Dengan menggunakan Persamaan 2. 22 dan 2. 23, diperoleh nilai 𝑉𝑠 pada masing-
71
masing deposit. Nilai 𝑉𝑠 pada masing-masing deposit pada titik B26, ditampilkan
pada Tabel 4. 3 berikut.
Tabel 4. 3 Stratifikasi shear wave velocity pada B26
No. NSPT Thickness
(𝒅𝒊)
Shear Vave Velocity 𝒅𝒊
�̅�𝒔𝒊
Imai &
Tonouchi
Ohta
& Gohto
�̅�𝒔
(m/dt)
1 14 2.0 222.155 209.787 215.971 0.009
2 8 1.5 186.355 173.342 179.848 0.008
3 22 1.5 256.031 244.746 250.388 0.006
4 6 1.5 170.259 157.144 163.702 0.009
5 7 1.5 178.703 165.626 172.164 0.009
6 3 1.5 136.958 124.064 130.511 0.011
7 7 1.5 178.703 165.626 172.164 0.009
8 14 1.5 222.155 209.787 215.971 0.007
9 21 1.5 252.318 240.894 246.606 0.006
10 19 1.5 244.512 232.811 238.662 0.006
11 16 1.5 231.668 219.560 225.614 0.007
12 29 1.5 279.232 268.922 274.077 0.005
13 19 1.5 244.512 232.811 238.662 0.006
14 30 1.5 282.220 272.049 277.135 0.005
15 39 1.5 306.455 297.510 301.982 0.005
16 50 1.5 331.321 323.816 327.568 0.005
Setelah diketahui nilai 𝑉𝑠 pada di tiap deposit tanah, selanjutnya dicari nilai �̅�𝑠
dengan cara mencari rata-rata berbobot (weight average) pada titik tersebut, dengan
menggunakan Persamaan 2. 21. Nilai �̅�𝑠 untuk seluruh titik bor tinjauan di Kota
Surakarta dan sekitarnya, ditampilkan pada Tabel 4. 4 dan Tabel 4. 5.
72
Tabel 4. 4 Nilai shear wave velocity pada keseluruhan titik bor
No. Bore Hole �̅�𝒔
1 B1 - Jl. Adisucipto 60, Surakarta (BH 1) 281.67
2 B2 - Jl. Adisucipto 60, Surakarta (BH 2) 283.24
3 B3 - Mta Mangkunegaran (BH 1) 303.21
4 B4 - Mta Mangkunegaran (BH 2) 265.65
5 B5 – Jl. Slamet Riyadi 437, Purwosari (BH 3) 253.56
6 B6 – Jl. Slamet Riyadi 437, Purwosari (BH 1) 280.35
7 B7 - Gedung Ttc Telkomsel, Purwosari (BH 1) 314.47
8 B8 - Gedung Ttc Telkomsel, Purwosari (BH 2) 314.96
9 B9 - Gedung Ttc Telkomsel, Purwosari (BH 3) 317.75
10 B10 - Gedung Ttc Telkomsel, Purwosari (BH 4) 242.85
11 B11 - Kanggotan Residence, Purwodiningratan (BH 1) 307.13
12 B12 - Kanggotan Residence, Purwodiningratan (BH2) 315.31
13 B13 - Hotel Vanda, Jl. Slamet Riyadi Surakarta (BH 1) 274.86
14 B14 - Hotel Vanda, Jl. Slamet Riyadi Surakarta (BH 2) 268.71
15 B15 - Hotel Acacia, Jajar 239.25
16 B16 - Hotel Asia Mangkunegaran (BH 1) 312.63
17 B17 - Hotel Asia Mangkunegaran (BH 2) 315.85
18 B18 - Ratu Luwes Lasar Legi (BH 1) 314.23
19 B19 - Ratu Luwes Pasar Legi (BH 2) 317.50
20 B20 - Asrama Mahasiswa UNS, Ngoresan 291.88
21 B21 - Jl. Yosodipuro 62 Surakarta 300.40
22 B22 - Grand Solo Hotel, Jl. Slamet Riyadi (BH 1) 249.89
23 B23 - Grand Solo Hotel, Jl. Slamet Riyadi (BH 2) 247.37
24 B24 - Hotel The Palma, Jl. Urip Sumoharjo, Surakarta 262.05
25 B25 - Pusdiklat UNS 327.57
26 B26 - Hotel Timuran (BH 1) 214.25
27 B27 - Hotel Timuran (BH 2) 230.92
28 B28 - Ciputra Sun Mall, Banjarsari 303.10
29 B29 - Isi Mojosongo (BH 1) 268.77
30 B30 - Isi Mojosongo (BH 2) 315.65
31 B31 - Isi Mojosongo (BH 3) 323.77
32 B32 - RS Dr. Oen (BH 1) 327.57
33 B33 - RS Dr. Oen (BH 2) 324.20
34 B34 - RS Dr. Oen (BH 3) 264.51
35 B35 - Gedung Lppks Indonesia, Mojosongo 300.60
36 B36 - Toserba Luwes Pasar Legi (BH 1) 322.41
37 B37 - Toserba Luwes Pasar Legi (BH 2) 267.63
38 B38 - SMA Warga 286.95
73
Tabel 4. 5 Nilai shear wave velocity pada keseluruhan titik bor (lanjutan)
No. Bore Hole �̅�𝒔
39 B39 - Gereja El Shaddai (BH 1) 303.89
40 B40 - Gereja El Shaddai (BH 2) 304.91
41 B41 - Perluasan Prodia, Jl. Ronggowarsito Surakarta (BH 1) 253.67
42 B42 - Perluasan Prodia, Jl. Ronggowarsito Surakarta (BH 2) 230.60
43 B43 - Pusat bisnis UNS, Purwosari 264.88
44 B44 - Eks rumah makan sari, Purwosari (BH 1) 251.10
45 B45 - Eks rumah makan sari, Purwosari (BH 2) 256.39
46 B46 - RSU dr Moewardi 291.65
47 B47 - RS. Kasih Ibu, Laweyan, Surakarta (BH 1) 262.84
48 B48 - RS. Kasih Ibu, Laweyan, Surakarta (BH 2) 242.50
49 B49 - Jl. Brigjen Slamet riyadi 297 Surakarta (BH 1) 238.12
50 B50 - Jl. Brigjen Slamet riyadi 297 Surakarta (BH 2) 256.39
51 B51 - Jl. Veteran no. 154, Kratonan, Serengan, Surakarta 253.62
52 B52 - RS. Orthopedi Pabelan Kartasura (BH 1) 265.65
53 B53 - RS. Orthopedi Pabelan Kartasura (BH 2) 260.39
54 B54 - RS Pendidikan UNS (BH 1) 278.31
55 B55 - RS Pendidikan UNS (BH 2) 298.24
56 B56 - RS Pendidikan UNS (BH 3) 280.61
57 B57 - RS Pendidikan UNS (BH 4) 273.89
58 B58 - RS Pendidikan UNS (BH 5) 315.66
59 B59 - Hotel Tosan, Solo Baru, Sukoharjo (BH 1) 251.78
60 B60 - Hotel Tosan, Solo Baru, Sukoharjo (BH 2) 216.01
61 B61 - The Brothers hotel, Solo baru, Sukoharjo 220.57
62 B62 - Luwes Gentan, Songgolangit, Sukoharjo (BH 1) 244.67
63 B63 - Luwes Gentan, Songgolangit, Sukoharjo (BH 2) 246.15
64 B64 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 1) 251.60
65 B65 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 2) 218.26
66 B66 - Hotel Solo Baru, Sukoharjo (BH 3) 238.64
�̅�𝑠 Kota Surakarta 276.12
Berdasarkan perhitungan pada Tabel 4. 4 dan Tabel 4. 5 diperoleh nilai 𝑉𝑠 untuk
Kota Surakarta sebesar 276,12 m/dt. Dengan demikian, tanah di Kota Surakarta
masuk dalam klasifikasi jenis tanah sedang, seperti yang tercantum pada Tabel 4.
6.
74
Walaupun dalam penelitian ini diperoleh nilai �̅�𝑠 = 276,12 m/dt (klasifikasi jenis
tanah sedang), untuk keamanan, Boore et al. (1997) menyarankan penggunaan �̅�𝑠 =
250 m/dt dalam Fungsi Atenuasi untuk klasifikasi jenis tanah sedang. Sehingga
dalam penelitian ini digunakan �̅�𝑠 = 250 m/dt.
Setelah diperoleh nilai �̅�𝑠, selanjutnya dilakukan analisis Fungsi Atenuasi untuk
memperoleh besarnya 𝑃𝐺𝐴 pada titik tinjau yang sudah ditentukan. Seperti yang
sudah disinggung pada bab sebelumnya, penggunaan Fungsi Atenuasi disesuaikan
dengan mekanisme gempa yang terjadi. Dalam penelitian ini, untuk mekanisme
gempa sesar, digunakan Fungsi Atenuasi Boore et al. (1997), yaitu Persamaan 2.
18. Sedangkan untuk subduction, digunakan Fungsi Atenuasi Youngs et al. (1997),
dengan Persamaan 2. 32. Hasil analisis 𝑃𝐺𝐴, ditampilkan pada Tabel 4. 6.
75
Tabel 4. 6 Hasil perhitungan 𝑃𝐺𝐴
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [a] [b] [c] [d] [e] [f] [g]
[11] [12] [8] [9] [10] [8] [9] [10] [8] [9] [10] [8] [9] [10] [8] [9] [10] [8] [9] [10] [8] [9] [10]
1 23-Jul-43 7.6 65.0 S-if 8.55 109.76 160.86 173.49 0.078 163.85 176.28 0.077 157.76 170.62 0.080 158.14 170.97 0.080 162.65 175.16 0.077 158.84 171.62 0.080 161.20 173.81 0.078 0.080 0.079
2 11-Sep-16 7.1 100.0 S-is 9.00 113.00 291.58 308.25 0.034 288.19 305.04 0.035 292.67 309.28 0.034 289.57 306.36 0.035 284.87 301.91 0.035 285.93 302.92 0.035 288.05 304.92 0.035 0.035 0.035
3 27-Sep-37 7.0 35.0 S-is 9.03 110.80 165.88 169.53 0.056 165.97 169.62 0.056 164.06 167.75 0.057 162.09 165.82 0.058 162.50 166.23 0.057 159.97 163.75 0.059 163.59 167.29 0.057 0.059 0.057
4 10-Sep-26 7.0 35.0 S-is 9.15 110.70 180.15 183.52 0.049 180.49 183.85 0.049 178.18 181.59 0.050 176.36 179.80 0.051 177.14 180.56 0.050 174.43 177.91 0.052 178.03 181.44 0.050 0.052 0.050
5 19-Jun-50 6.6 0.0 S-is 6.25 112.00 194.87 194.87 0.023 192.07 192.07 0.024 197.95 197.95 0.023 197.76 197.76 0.023 193.65 193.65 0.024 197.42 197.42 0.023 194.78 194.78 0.023 0.024 0.023
6 14-Sep-44 6.6 0.0 S-is 8.50 108.50 275.73 275.73 0.012 279.54 279.54 0.012 272.67 272.67 0.013 274.15 274.15 0.013 279.70 279.70 0.012 276.07 276.07 0.012 277.32 277.32 0.012 0.013 0.012
7 27-Mei-06 6.3 19.7 S-S 7.96 110.34 69.60 72.33 0.058 72.71 75.33 0.056 66.49 69.35 0.060 66.99 69.83 0.060 71.76 74.41 0.057 67.94 70.74 0.059 70.10 72.82 0.058 0.060 0.058
8 07-Sep-09 6.2 23.0 S-is 10.20 110.63 296.87 297.76 0.008 297.20 298.08 0.008 294.88 295.78 0.008 293.08 293.98 0.008 293.82 294.72 0.008 291.14 292.05 0.008 294.75 295.64 0.008 0.008 0.008
9 25-Jan-14 6.1 66.0 S-is 7.99 109.27 177.02 188.92 0.022 180.99 192.65 0.021 174.06 186.16 0.022 175.86 187.83 0.022 181.60 193.22 0.021 178.15 189.98 0.021 178.96 190.75 0.021 0.022 0.021
10 16-Apr-80 6.1 64.0 S-is 8.05 108.74 234.54 243.12 0.013 238.56 246.99 0.013 231.63 240.31 0.014 233.52 242.13 0.013 239.31 247.72 0.013 235.91 244.44 0.013 236.60 245.11 0.013 0.014 0.013
11 22-Sep-06 6.0 25.0 S-is 9.09 110.39 178.82 180.56 0.016 179.94 181.67 0.016 176.41 178.17 0.017 175.12 176.90 0.017 177.03 178.79 0.016 173.85 175.63 0.017 177.29 179.05 0.016 0.017 0.016
12 09-Jun-92 6.0 73.9 S-is 8.46 111.02 105.17 128.54 0.041 104.34 127.86 0.041 104.00 127.58 0.041 101.51 125.56 0.042 100.59 124.82 0.043 98.75 123.34 0.044 102.32 126.22 0.042 0.044 0.042
13 20-Nov-03 5.9 18.5 S-is 10.05 111.10 281.64 282.25 0.006 281.22 281.83 0.006 280.12 280.73 0.006 277.89 278.50 0.006 277.57 278.18 0.006 275.42 276.04 0.006 279.04 279.65 0.006 0.006 0.006
14 20-Feb-67 5.9 97.6 S-is 9.17 112.96 298.57 314.11 0.008 295.33 311.04 0.008 299.47 314.98 0.008 296.37 312.02 0.008 291.89 307.78 0.008 292.72 308.56 0.008 295.02 310.75 0.008 0.008 0.008
15 08-Jul-13 5.8 77.3 S-is 8.75 113.06 282.72 293.10 0.007 279.13 289.63 0.007 284.08 294.41 0.007 281.03 291.47 0.007 276.01 286.63 0.007 277.42 287.99 0.007 279.25 289.75 0.007 0.007 0.007
16 19-Jan-07 5.8 25.0 S-is 9.99 109.67 300.46 301.50 0.005 302.22 303.25 0.005 297.75 298.79 0.005 296.96 298.01 0.005 299.74 300.78 0.005 296.26 297.31 0.005 299.48 300.53 0.005 0.005 0.005
17 19-Jan-07 5.8 25.0 S-is 9.99 109.67 300.46 301.50 0.005 302.22 303.25 0.005 297.75 298.79 0.005 296.96 298.01 0.005 299.74 300.78 0.005 296.26 297.31 0.005 299.48 300.53 0.005 0.005 0.005
18 08-Sep-03 5.8 55.9 S-is 8.46 110.20 122.48 134.63 0.027 124.79 136.74 0.026 119.56 131.99 0.028 119.24 131.70 0.028 122.86 134.98 0.027 119.16 131.62 0.028 122.05 134.24 0.027 0.028 0.027
19 20-Jul-03 5.8 54.2 S-is 8.71 111.14 135.72 146.14 0.023 134.69 145.18 0.023 134.68 145.18 0.023 132.11 142.80 0.024 130.88 141.66 0.024 129.24 140.15 0.025 132.77 143.41 0.024 0.025 0.024
20 14-Okt-01 5.8 72.8 S-is 8.59 110.55 120.54 140.82 0.028 121.60 141.72 0.027 118.19 138.81 0.028 116.83 137.65 0.029 118.66 139.21 0.028 115.49 136.52 0.029 118.96 139.46 0.028 0.029 0.028
21 06-Jan-00 5.8 33.0 S-is 9.20 109.59 227.82 230.20 0.008 230.28 232.64 0.008 224.85 227.26 0.009 224.68 227.09 0.009 228.45 230.82 0.008 224.73 227.14 0.009 227.54 229.92 0.008 0.009 0.008
22 14-Mar-81 5.8 56.8 S-is 8.78 110.39 145.34 156.04 0.021 146.73 157.34 0.020 142.81 153.69 0.021 141.71 152.67 0.021 144.00 154.80 0.021 140.67 151.71 0.022 144.03 154.83 0.021 0.022 0.021
23 17-Mei-11 5.7 28.0 S-is 9.20 112.59 269.90 271.35 0.005 266.94 268.41 0.005 270.50 271.94 0.005 267.40 268.86 0.005 263.34 264.83 0.005 263.78 265.26 0.005 266.35 267.82 0.005 0.005 0.005
24 18-Jul-06 5.7 20.0 S-is 9.30 108.75 299.33 300.00 0.004 302.47 303.13 0.004 296.21 296.89 0.004 296.75 297.43 0.004 301.43 302.09 0.004 297.61 298.28 0.004 299.85 300.52 0.004 0.004 0.004
25 06-Mei-95 5.7 77.7 S-is 8.74 111.05 136.50 157.07 0.021 135.78 156.44 0.021 135.24 155.97 0.021 132.81 153.87 0.022 132.05 153.21 0.022 130.13 151.57 0.022 133.72 154.65 0.021 0.022 0.021
26 04-Apr-88 5.7 40.9 S-is 9.40 112.79 300.94 303.70 0.004 297.99 300.78 0.005 301.53 304.29 0.004 298.43 301.22 0.004 294.38 297.21 0.005 294.81 297.63 0.005 297.39 300.19 0.005 0.005 0.005
27 09-Jul-85 5.7 58.9 S-is 8.50 110.31 120.77 134.37 0.025 122.73 136.13 0.024 117.99 131.88 0.025 117.35 131.30 0.026 120.46 134.09 0.025 116.88 130.88 0.026 119.98 133.66 0.025 0.026 0.025
28 14-Des-81 5.7 82.6 S-is 9.35 111.76 227.46 241.99 0.009 225.61 240.25 0.009 227.03 241.59 0.009 224.16 238.90 0.009 221.74 236.63 0.010 220.89 235.83 0.010 224.17 238.90 0.009 0.010 0.009
29 16-Apr-80 5.7 77.3 S-is 8.09 108.71 238.55 250.76 0.008 242.55 254.57 0.008 235.63 247.98 0.008 237.48 249.74 0.008 243.24 255.23 0.008 239.82 251.97 0.008 240.57 252.68 0.008 0.008 0.008
30 02-Jan-77 5.7 110.0 S-is 7.93 108.91 213.58 240.24 0.011 217.63 243.85 0.011 210.72 237.70 0.011 212.70 239.46 0.011 218.53 244.65 0.011 215.21 241.69 0.011 215.75 242.17 0.011 0.011 0.011
31 27-Okt-75 5.7 70.0 S-is 9.36 110.83 202.63 214.38 0.011 202.65 214.40 0.011 200.84 212.69 0.011 198.84 210.80 0.011 199.15 211.10 0.011 196.67 208.76 0.011 200.30 212.18 0.011 0.011 0.011
32 01-Mar-64 5.7 126.8 S-is 8.56 112.65 233.42 265.64 0.010 229.85 262.51 0.010 234.76 266.81 0.010 231.70 264.12 0.010 226.71 259.76 0.011 228.08 260.96 0.011 229.94 262.59 0.010 0.011 0.010
33 26-Apr-11 5.6 95.4 S-is 8.08 108.48 263.75 280.47 0.007 267.77 284.26 0.006 260.85 277.75 0.007 262.77 279.55 0.007 268.56 285.00 0.006 265.19 281.82 0.006 265.84 282.44 0.006 0.007 0.006
34 21-Des-10 5.6 54.6 S-is 8.70 111.20 136.51 147.02 0.018 135.29 145.89 0.018 135.61 146.19 0.018 132.96 143.73 0.019 131.46 142.34 0.019 129.99 140.99 0.020 133.47 144.21 0.019 0.020 0.019
35 18-Jul-06 5.6 13.5 S-is 9.36 108.78 301.17 301.47 0.003 304.25 304.55 0.003 298.06 298.36 0.003 298.53 298.84 0.003 303.13 303.43 0.003 299.32 299.62 0.003 301.62 301.92 0.003 0.003 0.003
36 26-Sep-96 5.6 33.0 S-is 9.30 108.73 301.23 303.03 0.004 304.39 306.18 0.004 298.11 299.93 0.004 298.68 300.50 0.004 303.38 305.17 0.004 299.57 301.38 0.004 301.78 303.58 0.004 0.004 0.004
37 21-Mei-90 5.6 27.5 S-is 8.14 109.04 205.43 207.26 0.008 209.34 211.14 0.007 202.43 204.29 0.008 204.10 205.94 0.008 209.78 211.57 0.007 206.25 208.08 0.008 207.24 209.05 0.008 0.008 0.008
38 01-Nov-89 5.6 33.0 S-is 9.31 112.05 239.98 242.24 0.006 237.68 239.96 0.006 239.95 242.21 0.006 236.95 239.24 0.006 233.86 236.18 0.006 233.50 235.82 0.006 236.55 238.84 0.006 0.006 0.006
39 01-Nov-89 5.6 33.0 S-is 9.22 111.96 226.52 228.91 0.007 224.25 226.67 0.007 226.45 228.84 0.007 223.46 225.89 0.007 220.43 222.88 0.007 220.02 222.49 0.007 223.09 225.52 0.007 0.007 0.007
40 12-Sep-89 5.6 33.0 S-is 9.02 110.50 168.08 171.29 0.012 168.97 172.16 0.012 165.80 169.05 0.012 164.34 167.62 0.012 165.92 169.17 0.012 162.86 166.17 0.012 166.37 169.61 0.012 0.012 0.012
41 14-Agu-83 5.6 59.6 S-is 8.66 111.15 130.88 143.81 0.019 129.79 142.82 0.020 129.89 142.91 0.020 127.29 140.56 0.020 125.98 139.36 0.021 124.39 137.93 0.021 127.91 141.11 0.020 0.021 0.020
42 16-Apr-83 5.6 35.5 S-is 10.19 110.80 295.12 297.25 0.004 295.18 297.31 0.004 293.30 295.44 0.004 291.33 293.48 0.004 291.69 293.84 0.004 289.19 291.37 0.004 292.82 294.96 0.004 0.004 0.004
43 25-Des-80 5.6 63.0 S-is 8.96 112.04 208.51 217.82 0.009 205.86 215.28 0.009 208.80 218.10 0.009 205.73 215.16 0.009 202.13 211.72 0.009 202.17 211.76 0.009 205.00 214.46 0.009 0.009 0.009
44 07-Agu-79 5.6 69.0 S-is 8.71 108.86 251.55 260.85 0.006 255.10 264.26 0.006 248.43 257.83 0.007 249.48 258.85 0.006 254.70 263.88 0.006 250.94 260.25 0.006 252.66 261.91 0.006 0.007 0.006
45 15-Feb-76 5.6 102.0 S-is 8.10 108.62 248.71 268.81 0.007 252.71 272.52 0.007 245.78 266.11 0.008 247.64 267.82 0.007 253.41 273.17 0.007 249.99 270.00 0.007 250.73 270.68 0.007 0.008 0.007
46 21-Nov-92 5.5 47.9 S-is 8.64 110.42 130.11 138.65 0.017 131.53 139.98 0.017 127.57 136.27 0.018 126.49 135.26 0.018 128.83 137.45 0.017 125.49 134.32 0.018 128.83 137.45 0.017 0.018 0.018
47 12-Sep-89 5.5 48.3 S-is 9.01 110.52 167.04 173.89 0.011 167.89 174.70 0.011 164.78 171.72 0.011 163.30 170.29 0.012 164.81 171.74 0.011 161.78 168.84 0.012 165.30 172.21 0.011 0.012 0.011
48 18-Nov-87 5.5 65.5 S-is 8.09 108.79 230.35 239.48 0.007 234.33 243.32 0.006 227.41 236.65 0.007 229.23 238.40 0.007 234.98 243.94 0.006 231.54 240.63 0.006 232.33 241.39 0.006 0.007 0.006
49 03-Mei-84 5.5 85.6 S-is 8.57 111.34 129.06 154.87 0.018 127.27 153.38 0.018 128.63 154.51 0.018 125.76 152.13 0.018 123.40 150.18 0.019 122.49 149.44 0.019 125.78 152.15 0.018 0.019 0.018
50 10-Jan-76 5.5 79.1 S-is 7.84 108.16 294.27 304.72 0.004 298.38 308.68 0.004 291.54 302.08 0.004 293.72 304.19 0.004 299.59 309.86 0.004 296.43 306.80 0.004 296.68 307.04 0.004 0.004 0.004
51 26-Agu-90 5.5 33.0 S-is 9.15 110.77 179.84 182.85 0.009 180.02 183.02 0.009 177.97 181.00 0.009 176.05 179.12 0.010 176.60 179.65 0.009 174.00 177.10 0.010 177.62 180.66 0.009 0.010 0.009
76
Adapun penjelasan Tabel 4. 6 adalah sebagai berikut:
[1] = Nomor urut data gempa
[2] = Tanggal terjadinya gempa
[3] = Magnitudo gempa
[4] = Kedalaman gempa
[5] = Mekanisme gempa, S-if untuk mekanisme gempa Subduction-interface,
S-is untuk mekanisme gempa Subduction-interslab dan S-S untuk
mekanisme gempa Strike-slip
[6] = Latitude (dalam derajat)
[7] = Longitude (dalam derajat)
[8] = Jarak episenter
[9] = Jarak hiposenter
[10] = Hasil analisis PGA
[11] = 𝑃𝐺𝐴𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎
[12] = 𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥
[a] = Titik tinjau 1 (Latitude = 7,537°, Longitude = 110,805°)
[b] = Titik tinjau 2 (Latitude = 7,537°, Longitude = 110,842°)
[c] = Titik tinjau 3 (Latitude = 7,553°, Longitude = 110,782°)
[d] = Titik tinjau 4 (Latitude = 7,571°, Longitude = 110,803°)
[e] = Titik tinjau 5 (Latitude = 7,568°, Longitude = 110,857°)
[f] = Titik tinjau 6 (Latitude = 7,590°, Longitude = 110,830°)
[g] = Titik tinjau 7 (Latitude = 7,558°, Longitude = 110,829°)
77
Setelah diperoleh nilai 𝑃𝐺𝐴 pada masing-masing titik tinjau dengan data rekam
gempa yang ada, selanjutnya dilakukan analisis probabilitas risiko kegempaan. Ini
bertujuan untuk memperkirakan kejadian yang mungkin terjadi.
Analisis risiko kegempaan dilakukan dengan menggunakan Distribusi Gumbel.
Pada penelitian ini akan dilakukan analisis yang sama dengan menggunakan dua
data yang berbeda. Analisis pertama, dilakukan dengan menggunakan 𝑃𝐺𝐴𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎
(Tabel 4. 6), sedangkan analisis yang kedua dilakukan dengan menggunakan
𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥 (Tabel 4. 6). Tujuannya adalah untuk melihat adakan perbedaan yang yang
cukup signifikan pada hasil analisis, mengingat dalam setiap perencanaan, haruslah
memperhitungkan kemungkinan terburuk yang mungkin terjadi. Tabel 4. 7 dan
Tabel 4. 8 memperlihatkan hasil analisis probabilitas risiko kegempaan Metode
Gumbel.
78
Tabel 4. 7 Hasil perhitungan regresi linier Metode Gumbel dengan 𝑃𝐺𝐴̅̅ ̅̅ ̅̅
No. j 𝑃𝐺𝐴̅̅ ̅̅ ̅̅
(Xj) Yj Xj
2 Yj2 XjYj
[a] [b] [c] [d] [e] [f] [g]
1 1 0.0033 1.3740 0.000011 1.8880 0.0045
2 2 0.0037 1.1811 0.000014 1.3951 0.0044
3 3 0.0040 1.0482 0.000016 1.0988 0.0042
4 4 0.0040 0.9419 0.000016 0.8872 0.0038
5 5 0.0043 0.8509 0.000018 0.7241 0.0037
6 6 0.0045 0.7699 0.000020 0.5927 0.0035
7 7 0.0046 0.6958 0.000022 0.4842 0.0032
8 8 0.0046 0.6269 0.000022 0.3930 0.0029
9 9 0.0052 0.5619 0.000027 0.3157 0.0029
10 10 0.0058 0.5000 0.000034 0.2500 0.0029
11 11 0.0060 0.4404 0.000036 0.1940 0.0027
12 12 0.0064 0.3828 0.000041 0.1465 0.0024
13 13 0.0065 0.3266 0.000042 0.1067 0.0021
14 14 0.0065 0.2717 0.000042 0.0738 0.0018
15 15 0.0068 0.2177 0.000046 0.0474 0.0015
16 16 0.0070 0.1644 0.000048 0.0270 0.0011
17 17 0.0074 0.1116 0.000054 0.0124 0.0008
18 18 0.0077 0.0591 0.000059 0.0035 0.0005
19 19 0.0078 0.0068 0.000061 0.0000 0.0001
20 20 0.0078 -0.0455 0.000061 0.0021 -0.0004
21 21 0.0082 -0.0979 0.000067 0.0096 -0.0008
22 22 0.0084 -0.1506 0.000071 0.0227 -0.0013
23 23 0.0091 -0.2036 0.000083 0.0415 -0.0019
24 24 0.0094 -0.2572 0.000088 0.0662 -0.0024
25 25 0.0094 -0.3115 0.000089 0.0970 -0.0029
26 26 0.0103 -0.3665 0.000107 0.1343 -0.0038
27 27 0.0111 -0.4225 0.000122 0.1785 -0.0047
28 28 0.0111 -0.4796 0.000122 0.2300 -0.0053
29 29 0.0114 -0.5379 0.000130 0.2894 -0.0061
30 30 0.0120 -0.5978 0.000144 0.3573 -0.0072
31 31 0.0123 -0.6592 0.000152 0.4346 -0.0081
32 32 0.0131 -0.7226 0.000172 0.5221 -0.0095
33 33 0.0164 -0.7880 0.000270 0.6210 -0.0129
34 34 0.0176 -0.8559 0.000309 0.7326 -0.0150
35 35 0.0183 -0.9266 0.000336 0.8586 -0.0170
36 36 0.0187 -1.0004 0.000349 1.0008 -0.0187
37 37 0.0201 -1.0779 0.000405 1.1618 -0.0217
38 38 0.0210 -1.1595 0.000443 1.3443 -0.0244
39 39 0.0214 -1.2459 0.000458 1.5523 -0.0267
40 40 0.0215 -1.3380 0.000460 1.7903 -0.0287
41 41 0.0232 -1.4369 0.000539 2.0646 -0.0334
42 42 0.0237 -1.5438 0.000561 2.3832 -0.0366
43 43 0.0250 -1.6605 0.000625 2.7573 -0.0415
44 44 0.0272 -1.7894 0.000742 3.2021 -0.0487
45 45 0.0283 -1.9339 0.000798 3.7400 -0.0546
46 46 0.0347 -2.0988 0.001205 4.4050 -0.0729
47 47 0.0421 -2.2917 0.001770 5.2518 -0.0964
48 48 0.0501 -2.5252 0.002506 6.3766 -0.1264
49 49 0.0569 -2.8231 0.003237 7.9697 -0.1606
50 50 0.0582 -3.2386 0.003381 10.4882 -0.1883
51 51 0.0786 -3.9416 0.006179 15.5358 -0.3098
= 0.8427 -27.9963 0.026612 0.026612 -1.3398
79
Tabel 4. 8 Hasil perhitungan regresi linier metode Gumbel dengan 𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥
No. j 𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥
(Xj) Yj Xj
2 Yj2 XjYj
[a] [b] [c] [d] [e] [f] [g]
1 1 0.0034 1.3740 0.000011 1.8880 0.0046
2 2 0.0038 1.1811 0.000014 1.3951 0.0045
3 3 0.0040 1.0482 0.000016 1.0988 0.0042
4 4 0.0041 0.9419 0.000017 0.8872 0.0038
5 5 0.0044 0.8509 0.000020 0.7241 0.0038
6 6 0.0046 0.7699 0.000021 0.5927 0.0036
7 7 0.0047 0.6958 0.000022 0.4842 0.0033
8 8 0.0047 0.6269 0.000022 0.3930 0.0030
9 9 0.0054 0.5619 0.000029 0.3157 0.0030
10 10 0.0060 0.5000 0.000036 0.2500 0.0030
11 11 0.0062 0.4404 0.000039 0.1940 0.0027
12 12 0.0065 0.3828 0.000043 0.1465 0.0025
13 13 0.0067 0.3266 0.000044 0.1067 0.0022
14 14 0.0067 0.2717 0.000045 0.0738 0.0018
15 15 0.0070 0.2177 0.000049 0.0474 0.0015
16 16 0.0072 0.1644 0.000051 0.0270 0.0012
17 17 0.0076 0.1116 0.000058 0.0124 0.0008
18 18 0.0080 0.0591 0.000064 0.0035 0.0005
19 19 0.0080 0.0068 0.000064 0.0000 0.0001
20 20 0.0080 -0.0455 0.000064 0.0021 -0.0004
21 21 0.0085 -0.0979 0.000072 0.0096 -0.0008
22 22 0.0086 -0.1506 0.000074 0.0227 -0.0013
23 23 0.0094 -0.2036 0.000088 0.0415 -0.0019
24 24 0.0097 -0.2572 0.000094 0.0662 -0.0025
25 25 0.0097 -0.3115 0.000095 0.0970 -0.0030
26 26 0.0106 -0.3665 0.000113 0.1343 -0.0039
27 27 0.0114 -0.4225 0.000130 0.1785 -0.0048
28 28 0.0114 -0.4796 0.000130 0.2300 -0.0055
29 29 0.0118 -0.5379 0.000139 0.2894 -0.0063
30 30 0.0124 -0.5978 0.000154 0.3573 -0.0074
31 31 0.0127 -0.6592 0.000160 0.4346 -0.0083
32 32 0.0135 -0.7226 0.000183 0.5221 -0.0098
33 33 0.0170 -0.7880 0.000287 0.6210 -0.0134
34 34 0.0182 -0.8559 0.000332 0.7326 -0.0156
35 35 0.0190 -0.9266 0.000362 0.8586 -0.0176
36 36 0.0195 -1.0004 0.000381 1.0008 -0.0195
37 37 0.0210 -1.0779 0.000441 1.1618 -0.0226
38 38 0.0217 -1.1595 0.000473 1.3443 -0.0252
39 39 0.0222 -1.2459 0.000494 1.5523 -0.0277
40 40 0.0223 -1.3380 0.000496 1.7903 -0.0298
41 41 0.0239 -1.4369 0.000573 2.0646 -0.0344
42 42 0.0247 -1.5438 0.000611 2.3832 -0.0382
43 43 0.0258 -1.6605 0.000666 2.7573 -0.0428
44 44 0.0280 -1.7894 0.000784 3.2021 -0.0501
45 45 0.0292 -1.9339 0.000855 3.7400 -0.0566
46 46 0.0355 -2.0988 0.001258 4.4050 -0.0744
47 47 0.0438 -2.2917 0.001917 5.2518 -0.1003
48 48 0.0515 -2.5252 0.002657 6.3766 -0.1302
49 49 0.0587 -2.8231 0.003448 7.9697 -0.1658
50 50 0.0599 -3.2386 0.003590 10.4882 -0.1940
51 51 0.0802 -3.9416 0.006430 15.5358 -0.3161
= 0.8690 -27.9963 0.0282 0.028218 -1.3803
80
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 4. 7, probabilitas risiko kegempaan yang
diperoleh adalah 𝑃𝐺𝐴 = 0,0985 gal untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑃𝐺𝐴 = 0,1217
gal untuk kala ulang 2500 tahun. Untuk mendapatkan percepatan gempa di
permukaan tanah 𝑎max, maka 𝑃𝐺𝐴 harus dikalikan dengan 𝑃𝐺𝐴 pada Tabel 2. 7.
sehingga didapatkan nilai 𝑎max = 0,16 gal untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑎max =
0,19 gal untuk kala ulang 2500 tahun.
Sedangkan berdasarkan hasil analisis pada Tabel 4. 8, probabilitas risiko
kegempaan yang diperoleh adalah 𝑃𝐺𝐴 = 0,1012 gal untuk kala ulang 500 tahun
dan 𝑃𝐺𝐴 = 0,1251 gal untuk kala ulang 2500 tahun. Dengan cara yang sama,
didapatkan nilai 𝑎max = 0,17 gal untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑎max = 0,20 gal
untuk kala ulang 2500 tahun.
81
4.3. Hasil Analisis Potensi Likuifaksi Metode Simplifikasi
4.3.1. Nilai 𝑪𝑺𝑹 (Seed and Idriss, 1971)
Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, perhitungan nilai 𝐶𝑆𝑅
dilakukan dengan menggunakan Persamaan 2. 45. Sedangkan koefisien
pengurangan stress 𝑟d dicari dengan menggunakan Persamaan 2. 46 sampai
Persamaan 2. 49. Analisis nilai 𝐶𝑆𝑅 dilakukan pada setiap lapisan tanah.
Dalam penelitian ini, percepatan gempa maksimum di permukaan tanah ditinjau
untuk dua probabilitas kejadian, yaitu gempa dengan kala ulang 500 tahun dan 2500
tahun. Sehingga akan diperoleh dua nilai 𝐶𝑆𝑅, yaitu akibat gempa 500 tahun dan
akibat gempa 2500 tahun. Untuk gempa kala ulang 500 tahun, digunakan nilai 𝑎max
= 0,17 gal. Sedangkan untuk gempa dengan kala ulang 2500 tahun, digunakan nilai
𝑎max = 0,20 gal. Hasil perhitungan 𝐶𝑆𝑅 diperlihatkan pada Tabel 4. 9.
4.3.2. Nilai 𝑪𝑹𝑹 (Youd and Idriss, 2001)
Perhitungan nilai 𝐶𝑅𝑅 dalam penelitian ini menggunakan Persamaan 2. 51 dan
Persamaan 2. 52. Karena momen magnitude dalam titik tinjau lebih besar dari 7,5
(𝑀𝑤 = 7,6), maka akan digunakan magnitude scale factor (𝑀𝑆𝐹) yang dihitung
dengan menggunakan persamaan 2. 54. Hasil perhitungan nilai 𝐶𝑅𝑅 pada titik B26
diperlihatkan pada Tabel 4. 10.
82
Tabel 4. 9 Hasil perhitungan CSR gempa kala ulang 500 tahun dan 2500 tahun untuk titik B26
500 years amax/g = 0.0173
2500 years amax/g = 0.0204
No. Depth
(m)
Thick-
ness
Soil
Description Condition 𝑵𝑺𝑷𝑻
sat ' V (kPa)
'V (kPa)
rd CSR
kN/m3 kN/m3 kN/m3 500 yrs 2500 yrs
1 -2.0 2.0 Gravelly silt submerged 14 18.997 20.499 10.689 41.04 21.42 0.9847 0.021 0.025
2 -3.5 1.5 Clayey silt submerged 8 17.533 19.767 9.957 70.69 36.35 0.9732 0.021 0.025
3 -5.0 1.5 Silt submerged 22 16.523 19.261 9.451 99.58 50.53 0.9618 0.021 0.025
4 -6.5 1.5 Silty sand submerged 6 16.033 18.017 8.207 126.60 62.84 0.9503 0.022 0.025
5 -8.0 1.5 Clayey silt submerged 7 17.533 18.767 8.957 154.75 76.27 0.9388 0.021 0.025
6 -9.5 1.5 Clayey silt submerged 3 17.033 18.017 8.207 181.78 88.58 0.9204 0.021 0.025
7 -11.0 1.5 Clayey silt submerged 7 17.533 18.767 7.723 209.93 100.17 0.8803 0.021 0.024
8 -12.5 1.5 Clayey silt submerged 14 17.533 19.767 7.723 239.58 111.75 0.8403 0.020 0.024
9 -14.0 1.5 Silt submerged 21 16.523 19.261 6.713 268.47 121.82 0.8002 0.020 0.023
10 -15.5 1.5 Clayey silt submerged 19 17.533 19.767 7.723 298.12 133.41 0.7602 0.019 0.023
11 -17.0 1.5 Silty clay submerged 16 18.201 20.101 8.391 328.27 145.99 0.7201 0.018 0.021
12 -18.5 1.5 Silty clay submerged 29 19.951 20.976 10.141 359.73 161.20 0.6801 0.017 0.020
13 -20.0 1.5 Silt submerged 19 16.523 19.261 6.713 388.63 171.27 0.6400 0.016 0.019
14 -21.5 1.5 Silt submerged 30 16.523 19.261 6.713 417.52 181.34 0.6000 0.016 0.018
15 -23.0 1.5 Silt submerged 39 17.523 19.761 7.713 447.16 192.91 0.5600 0.015 0.017
16 -24.5 1.5 Silt submerged 50 19.273 20.636 9.463 478.11 207.11 0.5000 0.014 0.017
83
Tabel 4. 10 Hasil perhitungan 𝐶𝑅𝑅 gempa kala ulang 500 tahun dan 2500 tahun untuk titik B26
No. Depth
(m)
Thick-
ness
Soil
Description Condition NSPT
'V (kPa)
CN CB CR CE CS (N1)60 CRR7.5 MSF Ks Ka CRR7.6
1 -2.0 2.0 Gravelly silt submerged 14 21.377 1.70 1.00 0.75 0.70 1.00 12.50 0.091 0.967 1.00 1.00 0.103
2 -3.5 1.5 Clayey silt submerged 8 36.312 1.66 1.00 0.80 0.70 1.00 7.43 0.046 0.967 1.00 1.00 0.048
3 -5.0 1.5 Silt submerged 22 50.489 1.41 1.00 0.85 0.70 1.00 18.42 0.152 0.967 1.00 1.00 0.147
4 -6.5 1.5 Silty sand submerged 6 62.799 1.26 1.00 0.95 0.70 1.00 5.03 0.027 0.967 1.00 1.00 0.023
5 -8.0 1.5 Clayey silt submerged 7 76.234 1.15 1.00 0.95 0.70 1.00 5.33 0.030 0.967 1.00 1.00 0.025
6 -9.5 1.5 Clayey silt submerged 3 88.544 1.06 1.00 0.95 0.70 1.00 2.12 0.008 0.967 1.00 1.00 0.007
7 -11.0 1.5 Clayey silt submerged 7 100.129 1.00 1.00 1.00 0.70 1.00 4.90 0.026 0.967 1.00 1.00 0.020
8 -12.5 1.5 Clayey silt submerged 14 111.714 0.95 1.00 1.00 0.70 1.00 9.27 0.062 0.967 1.00 1.00 0.048
9 -14.0 1.5 Silt submerged 21 121.783 0.91 1.00 1.00 0.70 1.00 13.32 0.099 0.967 1.00 1.00 0.077
10 -15.5 1.5 Clayey silt submerged 19 133.368 0.87 1.00 1.00 0.70 1.00 11.51 0.082 0.967 1.00 1.00 0.064
11 -17.0 1.5 Silty clay submerged 16 145.954 0.83 1.00 1.00 0.70 1.00 9.27 0.062 0.967 1.00 1.00 0.048
12 -18.5 1.5 Silty clay submerged 29 161.166 0.79 1.00 1.00 0.70 1.00 15.99 0.125 0.967 1.00 1.00 0.098
13 -20.0 1.5 Silt submerged 19 171.235 0.76 1.00 1.00 0.70 1.00 10.16 0.070 0.967 1.00 1.00 0.054
14 -21.5 1.5 Silt submerged 30 181.304 0.74 1.00 1.00 0.70 1.00 15.59 0.121 0.967 1.00 1.00 0.095
15 -23.0 1.5 Silt submerged 39 192.873 0.72 1.00 1.00 0.70 1.00 19.66 0.166 0.967 1.00 1.00 0.128
16 -24.5 1.5 Silt submerged 50 207.067 0.69 1.00 1.00 0.70 1.00 24.32 0.234 0.967 1.00 1.00 0.173
84
4.3.3. Faktor Keamanan (𝑺𝑭)
Faktor keamanan (𝑆𝐹) adalah perbandingan nilai 𝐶𝑅𝑅 dengan 𝐶𝑆𝑅. Apabila nilai
𝑆𝐹 lebih besar dari satu, maka tanah dianggap mampu menahan beban siklik,
sehingga tidak akan terjadi potensi likuifaksi. Sedangkan bila 𝑆𝐹 bernilai kurang
dari sama dengan 1, maka akan terjadi likuifaksi karena tanah tidak mampu
menahan beban siklik. Tabel 4. 11 berikut menunjukkan besarnya 𝑆𝐹 pada titik
tinjau B26 akibat gempa 500 tahun dan 2500 tahun.
Tabel 4. 11 Faktor keamanan potensi likuifaksi titik tinjau B26
No. Depth
(m)
Soil
Description Condition NSPT
CSR CRR
SF
500 yrs 2500 yrs 500 yrs 2500 yrs
1 -2.0 Gravelly silt submerged 14 0.021 0.025 0.088 4.13 3.50
2 -3.5 Clayey silt submerged 8 0.021 0.025 0.045 2.09 1.78
3 -5.0 Silt submerged 22 0.021 0.025 0.146 6.86 5.83
4 -6.5 Silty sand submerged 6 0.022 0.025 0.026 1.22 1.04
5 -8.0 Clayey silt submerged 7 0.021 0.025 0.029 1.33 1.13
6 -9.5 Clayey silt submerged 3 0.021 0.025 0.008 0.39 0.32
7 -11.0 Clayey silt submerged 7 0.021 0.024 0.025 1.22 1.03
8 -12.5 Clayey silt submerged 14 0.020 0.024 0.060 2.94 2.50
9 -14.0 Silt submerged 21 0.020 0.023 0.095 4.80 4.07
10 -15.5 Clayey silt submerged 19 0.019 0.023 0.079 4.13 3.50
11 -17.0 Silty clay submerged 16 0.018 0.021 0.060 3.27 2.78
12 -18.5 Silty clay submerged 29 0.017 0.020 0.121 7.08 6.01
13 -20.0 Silt submerged 19 0.016 0.019 0.067 4.11 3.49
14 -21.5 Silt submerged 30 0.016 0.018 0.117 7.52 6.39
15 -23.0 Silt submerged 39 0.015 0.017 0.161 10.99 9.33
16 -24.5 Silt submerged 50 0.014 0.017 0.226 15.88 13.49
Dari Tabel 4. 11 terlihat bahwa tidak ditemukan potensi likuifaksi di titik tinjau
B26. Selain itu, potensi likuifaksi tidak terjadi pada lapisan ke empat hingga lapisan
ke tujuh, walaupun pada ketiga lapisan tersebut memiliki nilai SF < 1,00 dan
mendekati satu. Hal ini dikarenakan jenis tanah pada lapisan tersebut merupakan
85
tanah lanau kelempungan. Sedangkan fenomena likuifaksi pada umumnya terjadi
pada tanah pasir atau tanah pasir kelanauan yang memiliki gradasi seragam.
Hasil analisis potensi likuifaksi diplot dalam peta Surakarta, yang terlihat pada
Gambar 4. 1 berikut. Untuk plotting peta potensi likuifaksi di Kota Surakarta
dengan periode ulang 500 tahun dan 2500 tahun, diberikan pada halaman lampiran.
Gambar 4. 1 Plotting hasil analisis potensi likuifaksi
86
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.1.1. Hasil Analisis Karakteristik Tanah
Berdasarkan data bore log yang ada, Kota Surakarta merupakan kota yang memiliki
muka air tanah yang cukup tinggi. Selain itu, Kota Surakarta memiliki jenis tanah
dominan lanau (silt), pasir (sand), lanau kepasiran (sandy silt) dan lanau
kelempungan (clayey silt). Ditemukan juga beberapa deposit tanah lempung (clay),
lempung kepasiran (sandy clay) dan lempung berkerikil (gravelly clay). Namun
deposit tanah jenis ini tidaklah banyak. Untuk tanah-tanah di atas, Kota Surakarta
termasuk wilayah dengan klasifikasi jenis tanah sedang, dengan nilai �̅�𝑠 = 276,12
m/dt.
5.1.2. Hasil Analisis Percepatan Gempa di Permukaan
Berdasarkan hasil analisis probabilitas risiko kegempaan dengan menggunakan
𝑃𝐺𝐴 rata-rata (𝑃𝐺𝐴̅̅ ̅̅ ̅̅ ), diperoleh 𝑃𝐺𝐴 = 0,0985 gal untuk kala ulang 500 tahun dan
𝑃𝐺𝐴 = 0,1217 gal untuk kala ulang 2500 tahun. Dengan mengalikan hasil 𝑃𝐺𝐴
dengan 𝐹𝑃𝐺𝐴, diperoleh percepatan gempa di permukaan tanah 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,16 gal
untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,19 gal untuk kala ulang 2500 tahun.
Berdasarkan hasil analisis probabilitas risiko kegempaan dengan menggunakan
𝑃𝐺𝐴𝑚𝑎𝑥, diperoleh 𝑃𝐺𝐴 = 0,1012 gal untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑃𝐺𝐴 =
0,1251 gal untuk kala ulang 2500 tahun. Dengan cara yang sama, didapatkan nilai
87
𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,17 gal untuk kala ulang 500 tahun dan 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 0,20 gal untuk kala ulang
2500 tahun.
5.1.3. Hasil Analisis Potensi Likuifaksi Metode Simplifikasi
Analisis potensi likuifaksi dilakukan dengan menggunakan nilai percepatan gempa
di permukaan tanah 𝑎max = 0,17 gal untuk gempa 500 tahun dan 𝑎max = 0,20 gal
untuk gempa 2500 tahun. Analisis ini dilakukan terhadap 66 titik bor di Kota
Surakarta dan sekitarnya, dengan perincian 51 titik bor di Kota Surakarta dan 15
titik yang tersebar di Kerten, Pabelan dan Solo Baru yang masuk dalam wilayah
Kabupaten Sukoharjo.
Dari 51 titik di Kota Surakarta, tidak ditemukan potensi likuifaksi. Potensi
likuifaksi hanya ditemukan di wilayah Kabupaten Sukoharjo, di empat titik. Antara
lain titik B60, B61, B62 dan B66. Pada titik B60, B61, B62 dan B66, potensi
likuifaksi terjadi pada gempa 500 tahun dan 2500 tahun dengan perincian sebagai
berikut.
a. Titik B60 pada kedalaman 12,5 – 14,0 m, dengan jenis tanah lanau (silt).
Potensi juga ditemukan di kedalaman 15,5 – 17,0 m dengan jenis tanah lanau
kepasiran (sandy silt).
b. Titik B61 pada kedalaman 12,5 – 14,0 m, dengan jenis tanah lanau (silt).
c. Titik B62 pada kedalaman 11,5 – 13,0 m, dengan jenis tanah pasir (sand).
d. Titik B66 pada kedalaman 12,5 – 14,5 m, dengan jenis tanah pasir kelanauan
(silty sand).
88
5.2. Saran
Dalam penelitian, seringkali terjadi kebingungan dan kesalahan analisis.hal itu bisa
disebabkan karena referensi yang kurang sesuai, kesalahan pemilihan data
sekunder, serta kurang teliti dalam interpretasi data. Hal ini pun tak luput dari
penelitian ini. Sehingga apabila hendak melakukan penelitian yang serupa, peneliti
disarankan:
a. Dalam penentuan jenis tanah dari bore log, sesuaikan deskripsi tanah dengan
grain size analysis di kedalaman yang sama pada titik tinjau tersebut. Hal ini
dikarenakan pendeskripsian tanah di bore log dilakukan di lapangan, sehingga
hanya mengandalkan kepekaan dari tangan. Sehingga terdapat kemungkinan
terjadi perbedaan antara deskripsi tanah di bore log dengan deskripsi tanah dari
grain size analysis.
b. Pastikan data bore log dilengkapi dengan koordinat untuk memudahkan
plotting di peta. Karena terkadang, laboran lupa untuk mencantumkan
koordinat saat melakukan pengeboran. Apabila ditemui hal seperti ini, cobalah
tanyakan pada laboran yang bersangkutan.
c. Perhatikan posisi muka air tanah (ground water level), seperti pada
permasalahan koordinat. Laboran terkadang juga lupa mencantumkan posisi
muka air tanah. Apabila ditemui hal seperti ini, cobalah untuk survei di
lapangan melalui sumur penduduk setempat, atau dapat juga melakukan
interpolasi dari posisi muka air tanah di bore log lain yang berdekatan dengan
bore log tinjauan.
89
d. Dalam analisis Fungsi Atenuasi, sesuaikan persamaan yang dipakai dengan
mekanisme gempa yang terjadi. Untuk mekanisme gempa subduction, gunakan
persamaan Fungsi Atenuasi yang dibuat untuk gempa subduction, begitu pula
untuk mekanisme gempa sesar (slip). Selalu gunakan persamaan yang paling
terbaru sebagai referensi. Hal ini disebabkan analisis seismic hazard selalu
mengalami perkembangan dan pembaharuan.
e. Untuk data yang digunakan dalam analisis, sebaiknya tidak hanya mencari dari
satu instansi saja, sehingga dapat diperoleh data yang lebih banyak, dengan
sebaran yang lebih merata. Dengan demikian, hasil yang diperoleh pun akan
menjadi lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Aldiamar, F., Ridwan, M., Asrurifak, M. & Irsyam, M., 2010. Analisis dan Evaluasi
Faktor Amplifikasi Percepatan Puncak Gempa di Permukaan Tanah, s.l.:
s.n.
ASCE, 2010. Minimum Design Loads for Building and Other Structure. Virginia:
American Society of Civil Engineers.
Asrurifak, M., 2014. Peta Gempa Indonesia untuk Perencanaan Struktur Banguna
Tahan Gempa. Padang: Seminar HAKI-HATTI.
Asrurifak, M., Irsyam, M. & Budiono, B., 2009. Peta Hazard Sumatera di
Permukaan untuk BErbagai Kondisi TAnah dengan Model Sumber Gempa
3D dan FAktor Amplifikasi MEngikuti IBC-2009, Bali: PIT XII HATTI.
Asrurifak, M. et al., 2010. Peta Spektra Hazard Indonesia dengan Menggunakan
Model Gridded Seismicity untuk Sumber Gempa Background, Bandung:
Institut Teknologi Bandung.
Bandung, P. M. B. I. T., 2010. Laporan Akhir Pendayagunaan Peta Mikrozonasi
Gempa di DKI Jakarta, Bandung: Pusat Mitigasi Bencana Institut
Teknologi Bandung.
Boore, D. M., Joyner, W. B. & Fumal, T. E., 1997. Equations for Estimating
Horizontal Response Spectra and Peak Acceleration from Western North
America Earthquakes: A Summary of Recent Work. Seismological
Research Letters, pp. 128-153.
Boulanger, R. W., 2009. Soil Liquefaction During Earthquake-The Cliffs Notes
Version. California: Seminar for California Geoprofessionals Association.
Boulanger, R. W. & Idriss, I. M., 2004. Evaluating the Potential for Liquefaction
or Cyclic Failure of Silts and Clays, California: Department of Civil and
Environmental Engineering, University of California.
Budiono, A. D. A., 2011. Evaluasi Peak Ground Acceleration untuk Peta Gempa
Indonesia di Kota Padang, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
Nopember.
Budiono, B., 2011. Konsep SNI Gempa 1726-201X. Semarang: HAKI.
Das, B. M., 2010. Principles of Geotechnical Engineering. 7th ed. Stamford:
Cengage Learning.
Handayani, G., 2011. Mitgasi Bencana Alam. Bandung, Seminar Kontribusi Fisika
2011.
Hutapea, B. M. & Mangape, I., 2009. Analisis Hazard Gempa dan Usulan Ground
Motion pada Batuan Dasar untuk Kota Jakarta. Jurnal Teknik Sipil: Jurnal
Teoritis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil, pp. 121-132.
Idriss, I. M. & Boulanger, R. W., 2010. SPT-Based Liquefaction Triggering
Procedures, California: Department of Civil Environmental Engineering,
University of California.
Ikhsan, R., 2011. Analisis Potensi Likuifaksi dari Data CPT dan SPT dengan Studi
Kasus PLTU Ende Nusa Tenggara, Depok: Universitas Indonesia.
Indonesia, S. N., 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
BAngunan Gedung dan Non gedung, s.l.: Bandar Standarisasi Nasional.
Indonesia, T. R. P. G., 2010. Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa
Indonesia 2010, Bandung: s.n.
Indra, F., Wahyudi & Sambodho, K., 2010. Analisa Soil Liquefaction akibat Gempa
Bumi berdasar Data SPT di Wilayah Pesisir Pacitan, Surabaya: Institut
Teknologi Sepuluh Nopember.
Irsyam, M. et al., 2008. Usulan Ground Motion untuk Batuan Dasar Kota Jakarta
dengan Periode Ulang 500 Tahun untuk Analisa Site Specific Response
Spectra, Jakarta: Seminar dan Pameran HAKI 2008.
Jananda, A. S., Fadillah, P., Partono, W. & Hardiyati, S., 2014. Pengembangan Peta
Kecepatan Gelombang Geser dan Peta Tahanan Penetrasi Standar di
Semarang. Jurnal Karya Teknik Sipil, III(1), pp. 167-176.
Joyner, W. B. & Boore, D. M., 1981. Peak Horizontal Acceleration and Velocity
from Strong Motion Records Including Records from the 1979 Imperial
Valley, California Earthquake. Bulletin of Seismological Society America,
pp. 2011-2038.
Joyner, W. B. & Boore, D. M., 1988. Measurement, Characterization and
Prediction of Strong Ground Motion. Utah, s.n., pp. 1-60.
Kramer, S. L., 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. London: Prentice Hall
International.
Kurnia, D., 2011. Evaluasi Percepatan Gempa untuk Peta Gempa Indonesia di
Kepulauan Mentawai, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Mabrur, M., 2009. Analisa Potensi Likuifaksi pada Area Apron Bandar Udara
Medan Baru, Medan: Universitas Sumatera Utara.
Muntohar, A. S. & Wardani, S. P. R., 2010. Liquefaction Potential Post-Earthquake
in Yogyakarta. Taiwan, The Seventeenth Southeast Asian Geotechnical
Conference.
Pawirodikromo, W., 2012. Seismologi Teknik dan Rekayasa Kegempaan.
Yogyakarta: Pustaka Pelajar.
Ramadhan, A., 2011. Analisis Penggunaan Stone Column pada Derah BErpotensi
Likuifaksi Studi Kasus Proyek Airstrip Tanjung Ulie, Halmahera, Maluku
Utara, Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Seed, et al., 2001. Recent Advantages in Soil Liquefaction Engineering and Seismic
Site Response Evaluation. California, Fourth International Conference on
Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil
Dynamics and Symposium in Honor of Professor W. D. Liam Finn.
Situmorang, A. N. & Iskandar, R., 2009. Analisis Potensi Likuifaksi pada
Pembangunan Jembatan Sei Batang, Serangan-Langkat, Skripsi:
Universitas Sumatera Utara.
Soebowo, E., Sarah, D., Syahbana, A. J. & Kumoro, Y., 2009. Potensi Likuifaksi
berdasarkan Data CPT dan SPT di Daerah Anyer, Banten. Buletin Geologi
Tata Lingkungan, Volume 19, pp. 117-124.
Soebowo, E., Tohari, A. & Sarah, D., 2007. Sudi Potensi Likuifaksi di Daerah Zona
Patahan Opak Patalan-Bantul, Jojakarta. Bandung, Seminar
Geoteknologi Kontribusi Ilmu Kebumian dalam Pembangunan
Berkelanjutan.
Soebowo, E., Tohari, A. & Sarah, D., 2009. Potensi Likuifaksi akibat Gempa Bumi
berdasarkan Data CPT dan N-SPT di Daerah Patalan BAntul, Yogyakarta.
Jurnal Riset Geologi dan Pertambangan, Volume 19, pp. 85-97.
Towhata, I., 2008. Geotechnical Earthquake Engineering. Tokyo: Springer.
Tsukamoto, Y., Kawabe, S. & Kokusho, T., 2012. Soil Liquefaction Observed at
the Lower Stream of Tonegawa River during the 2011 of the Pacific Coast
of Tohoku Earthquake. Soils and Foundation, Volume 52, pp. 987-999.
Youd, et al., 2001. Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the
1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshop on Evaluation of
Liquefaction Resistance of Soils. Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental Engineering, pp. 817-833.
Youngs, R. R., Chiou, S. J. & Humphrey, J. R., 1997. Strong Ground Motion
Attenuation Relationship for Subduction Zone Earthquakes. Seismological
Research Letters, pp. 58-73.
Yunita, W., 2011. Mikrozonasi Gempa Jakarta dengan Periode Ulang 500 Tahun,
Bandung: Institut Teknologi Bandung.