STUDI PERCEPATAN GEMPA MAKSIMUM UNTUK ZONA PETA GEMPA INDONESIA DI

KOTA BANDA ACEH

Nama mahasiswa : Helda Yulia Sari Nrp : 3108 100 025 Jurusan : Teknik Sipil Dosen Konsultasi : Tavio, ST.,MT.,Ph.D. : Ir.Iman Wimbadi, M.S : Ir. Kurdian S., M.S

ABSTRAK

Secara geografis, kepulauan Indonesia berada di antara

6 LU dan 11 LS serta di antara 95 BT dan 141 BT dan

terletak pada perbenturan tiga lempeng kerak bumi dan

pertemuan dua jalur gempa utama. Hal inilah yang

menyebabkan kepulauan Indonesia berada di daerah

yang mempunyai aktivitas gempa bumi cukup tinggi.

Oleh karena itu, studi perhitungan percepatan gempa

maksimum di beberapa daerah di Indonesia menjadi

begitu penting sebagai bahan pertimbangan para

perencana struktur sebelum merencanakan struktur

gedung tahan gempa di Indonesia.

Peta percepatan gempa maksimum yang ada di

Indonesia telah disempurnakan sejak diterbitkan dalam

PPTI-UG 1983 hingga yang terakhir adalah Peta Revisi

Gempa Indonesia pada tahun 2010. Di dalam peta

tersebut, wilayah Indonesia dikelompokkan dalam

beberapa zonasi gempa dengan nilai percepatan gempa

maksimum (Peak Ground Acceleration / PGA) yang

berbeda pula. Beberapa studi Tugas Akhir belakangan

ini, telah meneliti dan meninjau perhitungan PGA

berdasarkan data gempa terbaru namun dalam

perhitungannya belum terintegrasi ke dalam sebuah

sistem yang terpadu.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis akan membahas serta

menjelaskan tentang cara perolehan nilai PGA di Kota

Banda Aceh berdasarkan data yang diperoleh dari

United States Geological Survey (USGS), menggunakan

beberapa metode: sepeti Metode Distribusi Gumble I dan

Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) ke dalam

sebuah software yang telah terintegrasi. Studi ini masih

jauh dari kesempurnaan oleh karena itu perlu diperbaiki

dan diharapkan dapat dikerjakan lebih detail dalam

studi selanjutnya.

Kata Kunci: Percepatan gempa, Gempa, USGS, PSHA,

PGA, Metode Gumble I

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan dengan intensitas gempa yang tinggi. Hal ini disebabkan karena Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik yang bergerak satu sama lainnya. Secara sepintas lokasi-lokasi gempa aktif sudah dapat dipastikan berada di perbatasan lempeng tektonik tersebut. Daerah aktif gempa bumi di Indonesia banyak terjadi di sepanjang pertemuan lempeng tektonik Eurasia dengan India-Australia yang membentuk busur dari Sumatera, Jawa, Bali, Nusa Tenggara sampai Maluku, tumbukan lempeng Osean Pasifik dengan Lempeng kontinen Australia di bagian utara Irian dan beberapa sesar lokal seperti sesar Sumatera, sesar Palu-Koro di Sulawesi dan beberapa sesar lokal lainya.

Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia pada wilayah rawan gempa. Daerah aktif gempa bumi di Indonesia salah satunya adalah Aceh, yang memiliki risiko tinggi terhadap terjadinya gempa bumi. Disini terbukti dengan terjadinya Gempa Tsunami di Aceh 26 Desember tahun 2004 yang lalu. Yang berkekuatan 9.0 SR. Gempa bumi bisa terjadi kapan pun, dan dimana pun tanpa ada yang bisa menundanya. Dampak dari gempa bumi sangat terpengaruh pada atenuasi (peluruhan energi gempa) dan geologi setempat. Peluruhan energi gempa sangat dipengaruhi oleh kekuatan gempa, jarak serta kedalaman pusat gempa, oleh karena itu pencatatan data gempa juga dibatasi oleh kekuatan gempa, jarak serta kedalaman pusat gempa untuk daerah yang akan ditinjau kejadian gempanya.

Atenuasi dapat dihitung melalui persamaan atenuasi yang telah dirumuskan oleh sejumlah ahli peneliti kegempaan yang telah melakukan penelitian di sejumlah tempat dan memperoleh persamaan untuk menghitung percepatan gempa setempat. Dari hasil pengolahan data dengan persamaan atenuasi tersebut dapat diperoleh data percepatan gempa yang dapat dipetakan ke dalam peta percepatan gempa maksimum. Peta percepatan gempa berisikan seluruh kejadian gempa yang telah diolah dan diperoleh percepatan maksimum gempanya.

Peta percepatan gempa maksimum di Indonesia telah mengalami penyempurnaan sejak muncul dalam PPTI-UG (Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung) – 1983 kemudian diperbaharui pada tahun 2002 dengan keluarnya Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung SNI 03-726-

2 2002 yang mengacu pada UBC 1997, dan kemudian pada tahun 2010 yang di usulkan oleh tim Revisi Gempa Indonesia.

Dalam studi ini berusaha untuk membahas serta menampilkan proses perhitungan percepatan gempa maksimum untuk wilayah Aceh dengan mempertimbangkan data-data yang diperoleh serta teori, perumusan geologi dan statistika yang selaras dengan perumusan peta percepatan gempa. Serta membuat suatu software yang dapat mempermudah proses perhitungan perencanaan gempa tahunan. Maka dengan diadakannya proses evaluasi percepatan gempa ini nantinya diharapkan dapat membantu pembelajaran dalam proses pengolahan data gempa serta menjelaskan mengenai peta percepatan gempa maksimum Indonesia.

1.2 Perumusan Masalah

Dengan penjelasan diatas, maka dalam penulisan Tugas Akhir ini terdapat permasalahan sebagai berikut :

1.2.1 Permasalahan utama

Bagaimana cara melakukan evaluasi percepatan gempa di suatu lokasi yang ditinjau secara terintegrasi menggunakan sebuah software?

1.2.2 Permasalahan detail

1. Bagaimana cara memperoleh data gempa di suatu daerah yang ditinjau?

2. Bagaimana cara mengolah serta melakukan analisa terhadap data gempa yang diperoleh?

3. Bagaimana cara memperoleh persamaan regresi dari data gempa?

4. Bagaimana cara memperoleh percepatan gempa maksimum di suatu daerah dengan menggunakan teori probabilitas?

5. Bagaimana cara penyusunan perhitungan percepatan gempa maksimum yang terintegrasi dan berbasis pada sebuah software?

1.3 Tujuan

Dari rumusan masalah diatas diharapkan mencapai tujuan sebagai berikut :

1. Dapat memperoleh data gempa. 2. Dapat mengolah data gempa. 3. Mendapatkan regresi dari data gempa. 4. Dapat memperoleh percepatan gempa maksimum

dengan teori probabilitas.

5. Dapat menyajikan perhitungan percepatan gempa maksimum yang telah terintegrasi dalam sebuah software

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Untuk menghindari munculnya penyimpangan terhapap permasalahan yang semakin meluas dalam Tugas Akhir ini, maka diberikan suatu batasan masalah sebagai berikut:

1. Data gempa yang diambil adalah data di Kota Banda Aceh dengan radius 500 km.

2. Regresi dilakukan untuk data gempa M > 5 3. Perhitungan hanya untuk memperoleh nilai

percepatan gempa maksimum untuk titik yang ditinjau dengan menggunakan metode Gumble I (DSHA) dan PSHA.

4. Dalam tugas akhir ini, kami menggunakan bahasa program bantu Microsoft Visual Basic 6.0

1.5 Manfaat

Manfaat dari tugas akhir ini adalah kita dapat memperoleh percepatan gempa yang telah disesuaikan dengan peraturan revisi gempa di Indonesia dan mewakili daerah di Kota Banda Aceh dengan program bantu Visual Basic 6.0 yang memudahkan perhitungan untuk mengetahui gempa tahunan. Kemudian dengan adanya proses evaluasi percepatan gempa di Banda Aceh ini dapat memberikan gambaran serta pembelajaran bagaimana cara memperoleh percepatan gempa maksimum di suatu daerah yang lain dan memberikan kemudahan dalam penggunaannya untuk semua jenis struktur bangunan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Gempa bumi merupakan suatu getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa bumi dapat ditimbulkan oleh pengaruh kegiatan tektonik atau biasa disebut dengan gempa tektonik, dan karena pengaruh aktivitas magma didalam bumi atau biasa disebut dengan gempa vulkanik. Gempa bumi telah menimbulkan banyak kerugian mulai dari kerusakan bangunan, memakan korban jiwa, serta membutuhkan biaya yang sangat mahal dalam proses rehabilitasinya (Irsyam 2010).

Kejadian gempa bumi berlangsung sangat singkat, dengan kekuatan gempa tertentu, waktu tertentu, dan tidak diduga-duga datangnya. Dengan sifat gempa bumi

3 yang demikian maka setiap daerah yang ditinjau akan diperoleh data yang berbeda-beda, baik ditinjau dari segi waktu dan tempatnya. Kekuatan gempa yang dirasakan berupa percepatan gempa di permukaan (Peak Ground

Acceleration/PGA). Percepatan gempa di permukaan dapat dinyatakan dalam “g” (percepatan akibat gravitasi bumi, setara dengan gaya gravitasi bumi) bak sebagai desimal atau prosentase, dalam m/s2 (1 g = 9,81m/s2); atau dalam “gal” , dimana 1 Gal sama dengan 0.01 m/s2 (1g=981 Gal).

2.2 Gempa

Gempa bumi merupakan getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa yang banyak dikenal terdiri atas 2 tipe, yaitu gempa tektonik dan gempa vulkanik

2.2.1 Sejarah kegempaan Indonesia

Indonesia menempati zona tektonik yang sangat aktif karena tiga lempeng besar dunia dan sembilan lempeng kecil lainnya saling bertemu di wilayah Indonesia dan membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap gempa bumi. Tingginya aktivitas kegempaan ini terlihat dari hasil pencatatan dimana dalam rentang waktu 1973-2011 terdapat lebih dari 5000 kejadian gempa dengan magnituda M > 5.0. Kejadian gempa-gempa utama (main shocks) dalam rentang waktu tersebut dapat dilihat dalam Gambar 2.1.

Dalam enam tahun terakhir telah tercatat berbagai aktifitas gempa besar dengan magnitude M>> 5.0 di Indonesia, yaitu Gempa Aceh disertai tsunami tahun 2004 (Mw = 9,0), Gempa Nias tahun 2005 (Mw = 8,7), Gempa Jogja tahun 2006 (Mw = 6,3), Gempa Tasik tahun 2009 (Mw = 7,4) dan terakhir Gempa Padang tahun 2009 (Mw = 7,6). Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban jiwa, keruntuhan dan kerusakan ribuan infrastruktur dan bangunan, serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi (Irsyam dkk. 2010).

Gambar 2.1 Data episenter di Indonesia untuk magnituda, M > 5.0 1879-2010. (Irsyam dkk.)

Terlihat dalam dalam gambar 2.2 kepulauan Indonesia merupakan tipe struktur busur kepulauan dengan busur tektonik serta terdapat rangkaian pegunungan muda, termasuk diantaranya garis lempeng tektonik yang menjadikan kepulauan Sumatra sebagai ring of fire

karena seringnya daerah sumatera dilanda gempa. Sebagian besar wilayah Indonesia terdapat pada tatanan tektonik yang rawan akan terjadinya gempa bumi.

Gambar 2.2 Tektonik utama Indonesia (Hasil Studi

Revisi Peta Gempa Indonesia 2010)

2.2.2 Sejarah kegempaan di kota Banda Aceh

Gempa bumi yang terjadi di lepas pantai barat Kota Banda Aceh, 26 Desember 2004 pukul 6:58:50 WIB, berkekuatan 9,0 SR (9,1 MW), berpusat di 3,298° LU dan 95,779° BT, pada kedalaman 30 kilometer. Gempa ini merupakan gempa bumi terdahsyat dalam kurun waktu 40 tahun terakhir ini yang menghantam Asia Tenggara dan Asia Selatan, yang berdampak hingga ke Benua Afrika.

Tsunami terjadi karena episentrum gempa berada di laut. Mekanismenya, ketika batas elastisitas batuan terlampaui, maka terjadilah hentakan seketika, berupa pelepasan energi. Hentakan inilah yang kita rasakan sebagai getaran gempa bumi. Hentakan ini dapat mengangkat lapisan kerak benua, dan menghentak kolom air yang terdapat di bagian atasnya, maka terbentuklah gelombang tsunami.

2.3 Studi Gempa untuk Provinsi Banda Aceh

2.3.1 Gempa rencana dan percepatan gempa

Pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Akibat pengaruh gempa rencana, struktur harus masih berdiri, walaupun sudah merada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadi terbatas pada 10% selama umur bangunan 50 tahun (SNI 03-1726-2002)

4 Dari data gempa yang disajikan di dalam SNI 03-1726-2002 bahwasanya percepatan gempa maksimum untuk Propinsi Aceh dengan periode ulang 500 berada pada wilayah gempa 6 dengan percepatan gempa maksimum pada pemukaan batuan berada pada kisaran 0.30g.

Gambar 2.3 Percepatan gempa maksimum di batuan dasar untuk periode ulang 500 tahun (SNI 03-1726-

2002)

2.3.2 Katalog gempa

Dalam membuat model statistik probabilitas dari suatu sumber gempa diperlukan katalog gempa dan data seismogenic. Data kejadian gempa historik yang pernah terjadi di wilayah Indonesia dan sekitarnya dikumpulkan dari berbagai sumber, seperti dari a) Nasional

Earthquake Information Center U.S. Geological Survey

(NEIC-USGS), dimana data ini merupakan gabungan dari katalog gempa yang dikeluarkan oleh The Bureau

Central International de Seismologie(BCIS),

International Seimological Summeries (ISS),

International Seimological Center (ISC)

2.3.3 Parameter kejadian gempa

Dengan memperoleh rekaman data gempa disuatu lokasi, maka resiko tercapai atau terlampauinya intensitas suatu pergerakan tanah setempat dapat diperkirakan melalui penerapan perumusan – perumusan matematika statistik. Perhitungan resiko gempa dilakukan dengan dasar informasi kegempaan dari suatu daerah. Informasi tersebut dapat berupa:

Pencatatan gempa yang pernah ada pada lokasi tersebut,

Sejarah kejadian gempa pada daerah sekitar lokasi.

Dalam melakukan analisa bencana kegempaan diperlukan suatu model perulangan (reccurence model) atau frekuensi suatu gempa dengan magnitudo yang bervariasi. Kemudian dengan menggunakan model

kemunculan gempa (Earthquake Occurence Model) yang dicetuskan oleh sejumlah ahli dan peneliti digunakan untuk memperkirakan besarnya risiko kemunculan suatu kejadian gempa pada suatu periode perulangan tertentu.

Model kejadian gempa yang digunakan dalam studi ini adalah Least Square Method (Gutenberg & Richter, 1954. Di antara pemodelan yang banyak digunakan adalah model hubungan magnitude versus frekuensi Gutenberg-Richter. Menurut Gutenberg-Richter,frekuensi terjadinya gempa dengan magnituda M ≥ m persatuan waktu, menurun secara ekponensial dengan meningkatnya magnitude gempa.

BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai tahapan perancangan perangkat lunak yang akan menjelaskan bagaimana sistem perangkat lunak database akan memasukkan input data gempa sampai menghasilkan data percepatan gempa tahunan sesuai dengan daerah yang ditinjau.

3.1 Program Utama Penelitian

mulai

Perancangan sistem database

Dan Metode Gumble I dan

PSHA

Studi literatur dan

Pengambilan data

USGS

Performansi sesuai dengan hasil

manual dengan program VB

selesai

Tidak

ya

Analisa dan pembahasan

Penyusunan laporan

Pengujian Data Gempa

Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian

Metedologi dalam penelitian ini, digambarkan dalam flowchart 3.1 di mana pada tahapan yang terlihat, dapat diuraikan dalam deskripsi sebagai berikut.

3.2 Studi Literatur dan Pengambilan Data 3.2.1 Studi literatur

Mempelajari literature-literatur sebagai berikut :

1. Penjelasan tentang percepatan gempa dalam SNI 1726-2002.

2. Tjokrodimuljo K., Buku Ajar Teknik Gempa Jurusan Teknik Sipil UGM.,1995.

5

3. Ir, Masyhur Irsya, MSE., Ph.D. Pengantar Rekayasa Gempa Departement Teknik Sipil ITB

4. Ringkasan Laporan revisi peta gempa Indonesia 2010

5. An Introduction to Probabilistic Seismic

Hazard Analysis

6. Buku serta paper penunjang lainnya.

3.2.2 Pengambilan data gempa USGS Pengambilan data dilakukan dengan metode point source

dengan radius pengambilan data gempa adalah 500 km pada Program USGS. Titik yang ditinjau adalah di pusat Kota Aceh, dengan koordinat :

Koordinat : 5°33`00`` Lintang Utara dan 95°19`00`` Bujur Timur

Radius Gempa ditinjau : 500km (Metode Pengambilan data circurant area )

Rentang Waktu: 01/01/1973 s/d 31/12/2011 Kekuatan Gempa: 1 - 9,9 SR Kedalaman Gempa: 1 – 200 km

3.3 Perancangan Sistem Database dengan Metode

Gumble I dan Metode PSHA

3.3.1 Konversi magnitude gempa Kejadian gempa direkan dengan sejumlah instrument yang mempunyai perbedaan metode dalam penentuan ukuran gempa. dalam catalog gempa terdapat ukuran surface wave magnitude (Ms), juga skala magnitude yang lain yaitu Richter local magnitude(ML), body wave

magnitude (mb), dan juga moment magnitude (Mw) dalam menentukan ukuran gempa. dengan adanya berbagai ukuran sekala tersebut maka diperlukan konversi kedalam skala magnitude yang sama untuk digunakan dalam analisa resiko gempa. untuk kejadian gempa yang terjadi di Indonesia, Irsyam dkk. (2010) memberikan korelasi korelasi skala magnitudo untuk wilayah Indonesia.

Korelasi Konversi

Mw = 0.143Ms2 – 1.051Ms + 7.285

Mw = 0.114mb2 – 0.556mb + 5.560

Mw = 0.787ME – 1.537

mb = 0.125ML2 – 0.389ML – 3.513

ML = 0.717MD + 1.003 3.3.2 Perhitungan jarak epicenter gempa Dalam studi ini untuk menghitung jarak epicenter gempa digunakan perumusan haversine yang diusulkan oleh sinnott dengan permodelan bola sederhana. Dengan rumusan haversine (R.W. Sinnott, "Virtues of the Haversine", Sky and Telescope, vol. 68, no. 2, 1984, hal. 159) adalah bebagai berikut:

Gambar 3.2 Garis Hubungan Pusat Bumi Dengan Titik-Titik yang Ditinjau

O merupakan center dari lingkaran Bumi dan A serta B merupakan titik dalam lingkaran. jika sudut AOB adalah ⌀ dan sudut AOC adalah ⌀

maka segmen AC = sin( ⌀

)

jadi panjang AB adalah 2 x sin( ⌀

) jika AC = √ ,

diperoleh Pythagoras :

OC = √ = √ Diperoleh tan < AOC = AC/OC = √ / √ atau: c = 2 x arctan (√ / √ )

dimana C adalah sudut AOB dan A = (Latitude 1, Longitude 1) dan B = (Latitude 2, Longitude 2)

dlong = long2 - long1 dlat = lat2 - lat1 a = sin2(dlat/2) + cos(lat1) x cos(lat2) *

sin2(dlong/2) c = 2 x arctan (sqrt(a)/sqrt(1-a)) d = R x c

secara sederhana rumusan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :

d = arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R

Dimana R adalah Radius jari-jari bumi = 6.371 km.

3.3.3 Perhitungan hiposenter Perhitungan jarak hiposenter dengan lokasi

struktur dapat dihitung dengan Teorema Pythagoras:

√

Dimana :

R = Jarak hiposenter D = Jarak dari episenter ke titik lokasi yang

ditinjau H = Jarak Episenter

Dapat pula digambarkan hubungan antara episenter, hiposenter dan jarak hiposenter:

1 1

√𝑎

√ 𝑎

(2.6)

6

Gambar 3.3 Garis Hubung Hiposenter, Episenter dan

Titik yang Ditinjau

Dimana :

D = Jarak Episenter ke lokasi struktur (distance)

H = Kedalaman Gempa R = Jarak Hiposenter

3.3.4 Fungsi atenuasi

Fungsi atenuasi merupakan suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah, dan magnitude, serta jarak dari suatu titik dalam daerah radius sumber gempa. Fungsi atenuasi telah dipublikasikan oleh sejumlah ahli dan peneliti dengan menggunakan data rekaman gempa untuk suatu daerah. Fungsi ini memberikan hubungan antara parameter gempa dengan factor-faktor yang mempengaruhi parameter tersebut seperti sumber gempa, jalur gempa, dan kondisi daerah setempat.

Sejumlah fungsi atenuasi pernah digunakan untuk malakukan perdekatan perhitungan percepatan gempa di Indonesia. Sejumlah perumusan atenuasi yang dapat digunakan adalah perumusan atenuasi Donovan, Matuschka, Cambell, Cloud, Esteva dll. Secara umum fungsi atenuasi tergantung pada faktor-faktor berikut:

tipe mekanisme sumber gempa daerah yang ditinjau,

jarak episenter, kondisi lapisan kulit bumi yang dilintasi oleh

gelombang gempa, dan kondisi tanah lokal di sekitar lokasi

Untuk Indonesia sendiri belum terdapat rumusan pasti tentang persamaan atenuasi, oleh karena itu persamaan atenuasi yang digunakan nantinya mengadopsi persamaan atenuasi yang telah digunakan oleh peneliti-peneliti sebelumnya.

Penelitian – penelitian mengenai perolehan persamaan atenuasi telah dilakukan oleh banyak ahli sebelumnya dan menghasilkan sejumlah persamaan atenuasi yang berbeda hasil serta keakuratannya, dalam studi ini akan digunakan persamaan atenuasi Matuscha.

Persamaan Matuscha (1980): a = 119.e0.81.M .(H+25)-1.15

Keterangan:

a = percepatan gempa (cm/dt2) e = bilangan natural M = besar gempa menurut skala Ritcher H = jarak hyposenter (km)

Dari perumusan diatas dipilih untuk dilakukan perbandingan keakuratan serta kesesuaiannya dengan daerah setempat mengingat Indonesia belum ada persamaan atenuasi yang mewakili untuk Indonesia sehingga digunakanlah persamaan atenuasi tersebut diatas.

3.4 Pengujian Data Gempa dengan Analisa Hazard Gempa

3.4.1 Resiko dan periode ulang kejadian gempa Besarnya resiko gempa untuk suatu periode ulang tertentu selama usia bangunan dapat dituliskan sebagai berikut:

RN = 1 – (1 – RA)t

Dimana:

Resiko gempa (RN) merupakan kemungkinan terjadinya gempa dalam periode dan dalam usia layan bangunan tertentu

Resiko tahunan (RA) adalah kemungkinan kejadian gempa dengan intensitas tertentu setiap tahunnya

t adalah umur rencana bangunan 3.4.2 Metode Deterministik (Distribusi Gumble I)

Pada studi ini untuk memperoleh percepatan gempa maksimum digunakan metode distribusi Gumbel dengan persamaan atenuasi yang digunakan yaitu Atenuasi Matuscha. Distribusi gumble dituliskan sebagai berikut:

Dimana :

α = jumlah gempa rata- rata pertahun β = parameter yang menyatakan hubungan

antara distribusi gempa dengan magnitude M = magnitude gempa

Dari bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi persamaan linear sebagai berikut:

Identik dengan : Y = A + BX Dimana: Y =

Α = eA β = -B X = M atau percepatan

7 Persamaan garis diatas terdiri atas titik – titik xj, yj dimana:

xj = Percepatan Gempa ke j j = nomor urut kejadian gempa yang disusun

dari nilai a terkecil. Harga untuk a terbesar = N

N = selang waktu pengamatan yj = ln(-lnG(M)) = ln(-ln(

))

A =

B =

Hubungan periode ulang (T) dan percepatan (a) a

Secara umum, berikut adalah alur/flowchart perhitungan analisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode Gumble I:

Gambar 3.4 Diagram alir perhitungan percepatan gempa dengan metode Gumble I berdasarkan Persamaan Atenuasi Matuscha.

3.4.3 Metoda Probabilistik (PSHA)

PSHA yang merupakan bagian dari SHA (Seismic

Hazard Analysis) lebih sering digunakan karena mempertimbangkan sejumlah permodelah untuk dijadikan sebagai pembanding dan barulah kemudian diolah dengan pendekatan probabilistik. Pendekatan probabilistic ditujukan agar diperoleh hasil yang dapat mendekati dengan gambaran dan kondisi daerah yang ditinjau dalam studi.

Metode PSHA telah dikembangkan oleh Cornell (1968), yang kemudian dilanjutkan oleh Merz dan Cornell (1973). Model dan konsep dari analisa ini terus digunakan hingga sekarang dan terus dikembangkan oleh Committee on Seismic Risk (1989) memiliki memiliki empat tahap (Gambar 3.4), yaitu a) identifikasi sumber gempa, b) karakterisasi sumber gempa, c) pemilihan fungsi atenuasi, dan d) perhitungan hazard gempa. Teori ini mengasumsikan magnituda gempa (M) dan jarak (R)sebagai variabel acak independen yang menerus.

R M

RRfMMfRMEQaccPGAPEQaccPGAP ).(.).(.),:|()|(

Gambar 3.5 PSHA untuk pergerakan tanah di batuan

dasar (Revisi Peta Gempa Indonesia, 2010).

Dimana nantinya dalam studi ini nantinya akan menggunakan analisa hazard dengan metode Deterministik (Distribusi Gumble I) dan PSHA. Secara umum, berikut adalah flow chart perhitungan analisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode PSHA:

Gambar 3.6 Diagram alir perhitungan PGA metode PSHA

START

Clustering data gempa dengan M >5

Pengambilan Data Gempa

Menghitung persamaan Guttenberg-Richter untuk mendapatkan regresi

perolehan b-line

Menghitung nilai fungsi probabilitas kerapatan magnitude gempa

Membuat hubungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian

PGA setiap 0.05 g

Membuat hubungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian

PGA setiap 0.05 g

Grafik Hazard Curve

FINISH

8

BAB IV PANDUAN PENGOPERASIAN PROGRAM

4.1 Umum

Pada studi Tugas Akhir ini, program bantu yang digunakan untuk menganalisa dan mengintegrasikan perhitungan percepatan gempa maksimum yaitu dengan dua metode, yaitu metode Gumble I dan Probabilistic

Seismic Hazard Analysis (PSHA) adalah dengan sistem perangkat lunak yang menggunakan bahasa program Visual Basic 6.0. Program analisa percepatan gempa maksimum ini diberi nama VBE (Visual Basic for

Earthquake ).

4.2 Komponen Program

Sebelum menggunakan program VBE, sebaiknya terlebih dahulu mengenal bagian-bagian programnya. Setelah program dibuka, akan muncul tampilan form utama VBE seperti gambar 4.1 yang merupakan menu bar.

Gambar 4.1 Tampilan form Utama VBE

4.2.1 Menu bar

Terdiri dari tiga menu utama, Gambar 4.1, yang terdiri dari File, Metode, dan Exit. masing-masing berisikan sub-menu yaitu:

Gambar 4.2. Komponen-komponen dari Menu bar

a. File

Terdiri dari pilihan: Lihat Data Gempa (bila ingin melihat database gempa bumi yang telah diprogram sebelumnya), dan Sortir Data (bila ingin menyortir kejadian gempa bumi berdasarkan skala magnitude tertentu).

Gambar 4.3. Komponen sub menu File

Menu File terdiri dari beberapa sub menu yang telah dijelaskan diatas:

Lihat Data Gempa (Gambar 4.4), berisi tentang rangkuman kejadian gempa yang telah disajikan sebagai database menurut suatu tempat tertentu.

Gambar 4.4. Komponen sub-menu Lihat Data Gempa

Sortir Data (Gambar 4.5), berisi tentang

rangkuman kejadian gempa yang telah dilakukan pengelompokan berdasarkan kekuatan magnitude yang diinginkan.

Gambar 4.5. Komponen sub menu Sortir Data

b. Metode

Terdiri dari pilihan Metode Gumble I ( bila ingin menganalisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode Gumble I dan PSHA (bila ingin menganalisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode

Probabilistic Seismic Hazard Analysis/PSHA).Berikut ini adalah penjelasan beberapa sub menu dari Metode:

Metode Gumble I, Secara umum berisi tentang beberapa pilihan perintah seperti yang tercantum pada Gambar 4.6

Gambar 4.6. Komponen tampilan sub menu Metode

GUMBLE I

Result tab

Tombol perintah

9

Tombol perintah

Hitung, ialah tombol untuk melakukan perintah menghitung hasil output data kejadian gempa yang telah dikelompokkan sebelumnya.

Grafik, ialah tombol untuk menampilkan grafik persamaan regresi atenuasi matuscha

Tabel Percepatan, ialah tombol untuk menampilkan tabel percepatan gempa dengan periode ulang yang direncanakan.

Back, ialah tombol untuk kembali ke menu jendela utama.

Result tab, ialah tabel hasil kesimpulan dari persamaan regresi atenuasi matuscha, yang terdiri atas variabel: A, B, α, β.

Metode PSHA, Secara umum berisi tentang beberapa pilihan perintah seperti yang tercantum pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7. Komponen tampilan sub menu PSHA

Tombol perintah

Grafik Histogram, ialah tombol untuk menampilkan distribusi kejadian gempa berdasarkan magnitude gempa.

Hitung, ialah tombol untuk menampilkan beberapa variabel yang tertera pada Result

Tabsesuai dengan pengelompokan magnitude gempa.

Grafik Guttenberg, ialah tombol untuk menampilkan persamaan garis regresi b-line Guttenberg-Richter, serta menampilkan beberapa variabel hasil regresi di dalam kotak Hasil Regresi.

Next, ialah tombol untuk menampilkan langkah dari perhitungan selanjutnya, yaitu yang terdiri atas: perhitungan fungsi kerapatan kejadian gempa; perhitungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian suatu percepatan (PGA); serta menampilkannya dalam suatu Hazard Curve dengan beberapa kemungkinan dalam periode ulang tertentu.

Back, ialah tombol untuk kembali.

Result tab, ialah tabel kesimpulan dari proses pengelompokan kejadian gempa berdasarkan magnitude tertentu.

Hasil regresi, ialah hasil kesimpulan yang terdiri dari beberapa variabel perhitungan persamaan regresi Guttenberg-Richter.

Output grafik, ialah hasil grafik persamaan regresi Guttenberg-Richter.

Gambar 4.8. Tampilan Nilai dan Grafik Probabilitas

Kerapatan Magnitude Gempa

Gambar 4.9. Tampilan Hazard Curve. c. Exit Digunakan apabila ingin keluar dari program VBE.

4.3 Pengoperasian Program Software VBE merupakan program bantu untuk teknik sipil yang membahas tentang analisa percepatan gempa maksimum yang telah dipilih sebelumnya. Dalam pengoperasian software ini ada beberapa tahapan utama yang harus dilakukan yaitu:

4.3.1 Proses input Ketika masuk menu utama dalam software VBE, user harus memiliki database catatan riwayat gempa dalam sebuah periode tertentu. Dalam hal ini, sumber yang digunakan adalah catatan gempa yang dimiliki oleh United States Geological Survey (USGS) dan dapat diunduh secara online oleh user atau pengguna internet lainnya. Langkah penting di dalam sub menu Lihat Data Gempa,

user harus memasukkan database kejadian gempa daerah tertentu yang telah dimiliki sebelumnya, untuk selanjutnya dianalisis menggunakan dua metode, yaitu Distribusi GUMBLE I dan PSHA yang tersedia dalam sub menu Metode program VBE ini.

Result tab Output Grafik

10

4.3.2 Proses running Setelah memasukkan database riwayat gempa, langkah selanjutnya adalah menganalisis percepatan gempa maksimum menggunakan dua metode (GUMBLE I dan PSHA). Sehingga pada akhirnya, user akan mendapatkan dan membandingkan hasil percepatan gempa maksimum yang diperoleh dari kedua metode tersebut dan menarik kesimpulan yang didapat. Hasil output dari proses analisa program VBE adalah berupa nilai percepatan gempa maksimum yang mewakili suatu daerah yang telah dipilih sebelumnya. Hasil tersebut yaitu dalam satuan g = m/s2.

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas tentang langkah-langkah pembuatan data perencanaan gempa tahunan dengan menggunakan software program Visual Basic 6.0. Dengan memasukkan data dari USGS sebagai database yang selanjutnya dihitung dengan Metode distribusi Gumble I dan PSHA untuk mencari nilai percepatan gempa dan membandingkan hasilnya dengan peta gempa Indonesia 2010. Tujuan dari tugas akhir ini adalah menganalisa nilai percepatan gempa di suatu daerah yang ditinjau dengan skala gempa tinggi dengan menggunakan software yang telah dibuat untuk memudahkan perhitungan. Berikut flow chart Visual Basic for Earthquake (VBE)

START

LIHAT DATA

PILIH DATA

SORTIR DATA

TAMBAH

DATA

PILIH

METODE

Gumble I

HASIL

PERHITUNGAN

MATUSCHA

HASIL

PERHITUNGAN

PERCEPATAN

METODE PSHA

PENGELOMPOKAN

DATA

Perhitungan b-line

Hail Probabilisti

Magnitude Gempa

Nilai PGA

Nilai Kemunculan

PGA

Pertambahan nilai

resiko peluang

gempa

Perhitungan

HAZARD berupa

grafik

END Gambar 5.1 Flowchart VBE

5.1 Pengumpulan Data Gempa

Pada studi ini menggunakan data dari catalog gempa yang disajikan oleh Nasional Eartquake Information Center U.S. Geological Survey (NEIC-USGS), catalog tersebut dapat diunduh dari alamat website http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/ epic_circ.php untuk data dari U.S. Geological Survey (USGS). Pada gambar 5.2 merupakan gambaran area pengambilan data yang dilakukan pada sumber gempa

dengan MW ≥ 5.0 dan radius ≤ 500 m pada titik tinjau berada di Kota Banda Aceh yang meliputi gempa subduksi dimana kedalaman sumber gempa yang ditinjau adalah ≤ 200 km.

Berikut adalah prose pengambilan data gempa dari catalog USGS:

Radius gempa yang ditinjau :500Km ( Metode pengambilan data circular area ) Rentang Waktu : 01/01/1973 s/d

31/12/2011 Kekuatan Gempa : 1- 9,9 SR Kedalaman Gempa : 1 – 200 Km Titik Tinjau : 5°33`00`` LU -

95°19`00``BT

Gambar 5.2 Radius pengambilan data gempa untuk

analisa percepatan gempa di Kota Banda Aceh (dimodifikasi dari Google Earth)

Berikut adala tampilan input data pada situs USGS :

Gambar 5.3 Input data batasan pencarian catalog

gempa dalam USGS

11 5.2 Pembuatan Database

Setelah memasukkan input kejadian gempa dalam periode tertentu seperti yang dilakukan sebelumnya, rekaman kejadian gempa dapat disimpan dalam bentuk notepad (terlampir) dan nantinya akan dijadikan sebuah database untuk dianalisa menggunakan perangkat lunak. Pada tahap pembuatan database hal pertama yang harus dilaukan adalah pengambilan data dari USGS tadi di pindah ke NotePad. Setelah itu di copy di Microsoft excel untuk penyusunan formatnya. Setelah itu data-datanya di filter ke Microsoft Acces sebagai database untuk di Program VB 6.0. Berikut tampilan datanya.

Gambar 5.4 Hasil Rekaman Gempa dari USGS di file

NotePad.

Gambar 5.5 Tampilan Data Gempa di Microsoft

Excel

Gambar 5.6 Tampilan Rekaman Gempa di Microsoft Access yang telah difilter dari Microsoft Excel yang

akan menjadi database di program VB 6.0

5.3 Pengolahan Data Gempa

Setelah data dari Microsoft Acces menjadi database sebagai pusat data untuk pengambilan data di program VB 6.0, dilanjutkan dengan mengolah data. Pada form pertama akan menjadi cover dan Judul Program. Berikut tampilannya:

Gambar 5.7 Tampilan Form Utama

Setelah itu untuk masuk ke form selanjutnya dengan memilih “FILE” dan “LIHAT DATA GEMPA”

Gambar 5.8 Form untuk mulai mengolah data

Form selanjutnya adalah tampilan untuk melihat data yang kita pilih. Data-data tersebut diambil dari database yang ada di Microsoft Acces tadi. Di form ini kita pilih “DATA HELDA”. Dari form tersebut kita bisa melihat semua data gempa yag pernah terjadi di Kota Banda Aceh mulai dari tahun 1973-2011.

Gambar 5.9 Record Data Gempa kejadian di Kota

Banda Aceh dari tahun 1973-2011

5.3.1 Konversi skala magnitude untuk kota Banda Aceh

Ketika kejadian gempa terekam oleh alat seismograf maka USGS akan mencatat dan merekapitulasi kejadian gempa setiap tahunnya. Dalam katalog gempa USGS, kejadian gempa yang tercatat memiliki referensi skala magnitude yang berbeda, seperti: surface wave

magnitude (Ms), richter local magnitude(ML), body

12 wave magnitude (mb), dan juga moment magnitude (Mw). Dengan adanya berbagai ukuran skala tersebut, maka diperlukan konversi ke dalam skala magnitude yang sama untuk menyeragamkan output dalam analisa resiko gempa. Untuk kejadian gempa yang terjadi di Indonesia memberikan korelasi konversi antara beberapa skala magnitude untuk wilayah Indonesia:

Tabel 5.1 Konversi Skala Magnitude Korelasi Konversi Mw = 0.143Ms

2 – 1.051Ms + 7.285 Mw = 0.114mb

2 – 0.556mb + 5.560 Mw = 0.787ME – 1.537 mb = 0.125ML

2 – 0.389ML – 3.513 ML = 0.717MD + 1.003

Berikut ini adalah contoh perhitungan konversi Magnitude gempa kota Banda Aceh :

Tabel 5.2 Kejadian gempa untuk perhitungan Konversi satuan gempa magnitude gempa

Y M D LAT LONG DEPTH MAG

1983 4 4 5.79 94.75 69 5.9 mbGS

1983 4 4 5.63 94.68 79 5 mbGS

1983 4 8 5.66 94.69 79 4.7 MBGS

1983 4 10 3.89 97.38 138 4.4 mbGS

Untuk menyeragamkan satuan magnitude gempa, maka perlu dilakukan perhitungan konversi kejadian gempa seperti contoh berikut:

Mw = 0.114mb2 – 0.556mb + 5.560

= 0.114(5,9)2-0.556(5,9)+ 5.560 = 6,248 Mw

Jadi 5,9 mbGS= 6,248 Mw Dari program VBE dengan data input yang sama diperoleh hasil seperti berikut :

Gambar 5.10 Output konversi magnitutude pada

program VBE

5.3.2 Perhitungan jarak epicenter gempa

Dalam studi ini untuk menghitung jarak epicenter gempa digunakan perumusan Haversine yang diusulkan oleh Sinnott dengan permodelan bola sederhana. Dengan rumusan haversine Dari (R.W. Sinnott, "Virtues of the Haversine", Sky and Telescope, vol. 68, no. 2, 1984, hal. 159) adalah bebagai berikut:

d = arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R

Dimana : Lat dan long dalam rad Titik 1 ialah kota yang ditinjau Titik 2 ialah letak sumber gempa R = Diameter Bumi = 6371 km.

Berikut ini, adalah contoh perhitungan jarak epicenter gempa daerah Kota Banda Aceh:

Tabel 5.3 Riwayat kejadian gempa untuk perhitungan jarak epicenter gempa

Berikut ini adalah contoh perhitungan manual jarak epicenter gempa di Kep. Banda Aceh:

Latitude Banda Aceh = 5°33‟00” = 5,55° = 0.097 radian Longitude Banda Aceh = 95°-19‟00” = 95.320 = 1.66 radian

Sedangkan letak gempa pada tahun 1983 adalah :

Latitude = -5.790 = 0.101 radian Longitude = 94.75 0 = 1.66 radian

Maka, d (epicentrum)

= arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R

= arcos (sin(0.097) . sin(0.101 ) + cos(0.097) .cos(0.101) . cos(1.66-166)) . 6371 km

= 67.293 km

Y M D LAT LONG DEPTH MAG 1983 4 4 5.79 94.75 69 5.9 mbGS 1983 4 4 5.63 94.68 79 5 mbGS 1983 4 8 5.66 94.69 79 4.7 mbGS 1983 4 10 3.89 97.38 138 4.4 mbGS

(2.6)

13 Dari program VBE dengan inputan yang sama diperoleh hasil :

Gambar 5.11 Output nilai epicentrum pada program

VBE

5.3.3 Perhitungan hiposenter

Perhitungan jarak hiposenter dengan lokasi struktur dapat dihitung dengan Teorema Pythagoras:

√ Dimana :

R = Jarak hiposenter D = Jarak dari episenter ke titik lokasi yang ditinjau H = Jarak Episenter

Dapat pula digambarkan hubungan antara episenter, hiposenter dan jarak hiposenter :

Gambar 5.12 Garis Hubung Hiposenter, Episenter,

Titik yang Ditinjau

Maka untuk nilai hiposenter (R)

√ √ = 96,381 km

Dari program VBE dengan data input yang sama, maka didapatkan hasil seperti gambar 5.12, dengan nilai hyposentrum = 96,381 km

Gambar 5.12 Output perhitungan Hyposentrum

gempa

5.4 Pengelompokan Data Gempa

Dari tahun 1973-2011 tercatat 5873 data gempa di Kota Banda Aceh dengan kejadian gempa terbanyak MW ≥ 5 Skala Richter. Berikut tampilan data gempa tersebut (Gambar 5.11)

Gambar 5.13 Grafik kejadian gempa Kota Banda Aceh dari tahun 1973-2011

Untuk tahap selanjutnya dipilih “SORTIR DATA” (Gambar 5.12) untuk merangkum kejadian gempa yang telah dilakukan pegelompkan berdasarkan kekuatan magnitude yang diinginkan

Gambar 5.14 Form Tampilan setelah data dipilih dan masuk ke sortir data

Setelah data gempa disortir,selanjutnya kita isi latitude dan longitude kota yang akan kita tinjau serta Nilai Skala Richter yang diinginkan. Disini kota yang akan kita tinjau adalah kota Banda Aceh dengan Koordinat 5°33`00`` - 95°19`00`` dan dipilih nilai skala Richter 5. Setelah itu kita klik “PILIH” dan Di form ini juga terdapat tombol “BACK” untuk kembali ke form judul apabila ingin mengubah data.

(3.1)

14

Gambar 5.15 Form Sortir Data Gempa

Setelah kita klik “OK” program akan menyortir data dengan mencari nilai MW ≥ 5 Skala Richter. Hasil yang di dapat ternyata ada 5731 data dengan MW ≥ 5Skala Richter.

5.5 Perhitungan Dengan Metode GUMBLE I.

Setelah diperoleh hasil data yang disortir yang ada di atas maka langkah selanjutnya ialah memasukan ke persamaan Gumble I, untuk memperoleh percepatan gempa maksimum dengan persamaan atenuasi Matuscha. Distribusi gumble dituliskan sebagai berikut:

Dimana :

α = jumlah gempa rata- rata pertahun β = parameter yang menyatakan hubungan

antara distribusi gempa dengan magnitude M = magnitude gempa

Dari bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi persamaan linear sebagai berikut:

Identik dengan : Y = A + BX

Dimana :

Y = Α = eA β = -B X = M atau percepatan

Persamaan garis diatas terdiri atas titik – titik xj, yj dimana:

xj = Percepatan Gempa ke j j = nomor urut kejadian gempa yang disusun

dari nilai a terkecil. Harga untuk a terbesar =

N N = selang waktu pengamatan yj = ln(-lnG(M)) = ln(-ln(

))

A =

B =

Hubungan periode ulang (T) dan percepatan (a)

a

Persamaan Matuscha di usulkan oleh Matuscha di tahun 1973. Berikut adalah hasil perhitungan dengan menggunakan perumusan Matuscha:

Gambar 5.16 Tampilan Perhitungan Persamaan

Atenuasi Matuscha.

Dari perhitungan tersebut dieroleh nilai :

A = 0,254 α = 1,289 B = -0,02 β = 0,02

Untuk melihat Regresi Persamaan Matuscha Hubungan antara nilai Atenuasi dan N, kita pilih “GRAFIK”

Gambar 5.17 Grafik Regresi Persamaan Matuscha

hubungan antara nilai Atenuasi dan N (Data)

15 Melalui persamaan regresi linier Matuscha,akan didapatkan beberapa variabel seperti A,B,α, dan β. Keempat variabel tersebut nantinya akan digunakan untuk pehitungan percepatn gempa dengan metode GUMBLE I.

Dari VBE kita bisa menentukan usia bangunan (t) 50 tahun dan 100 tahun berdasarkan periode yang ditentukan. Serta dari grafik kita bisa melihat perbandingan percepatan dan nilai Rn dari usia bangunan 50 dan 100 tahun.

Gambar 5.18 Tabel Percepatan dan Grafik Gumble I

5.5.1 Analisa Hasil Metode GUMBLE I

Berikut hasil nilai percepatan gempa di Kota Banda Aceh dengan metode GUMBLE I.

Tabel 5.4 Nilai Percepatan gempa metode Gumble I serta perbandingan umur bangunan 50 dan 100 tahun

Usia bangunan

(t) Rn (%) Periode Ulang

(T) a (g)

50 2 2475 0.412

100 10 950 0.363 5.6 Perhitungan dengan Metode PSHA

Metode PSHA terus berkembang dan yang terakhir dikembangkan oleh EERI Comitte on Seismic Risk (EERI, 1989) dimana teori ini mengasumsikan magnitude gempa M dan jarak R sebagai variabel acak independent yang menerus. Dalam bentuk umum teori probabilitas total ini dapat dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut

R M

RRfMMfRMEQaccPGAPEQaccPGAP ).(.).(.),:|()|(

Dimana v adalah annual exeedance rate (dengan nilai lebih tinggi dari nilai batas Mo) pada sumber gempa I, f(M) dan f(R) berturut-turut adalah fungsi kepadatan

probabilitas magnitude dan jarak. P[ PGA> acc│EQ] adalah perilaku probabilitas magnitude M pada jarak R yang mmberikan percepatan maksimum PGA di lokasi tinjauan dengan nilai yang lebih besar dari acc.

Pada pengolahan data gempa dalam PSHA adalah data gempa yang independent atau tidak saling bergantung satu dengan yang lain ( main event ). Untuk melakukan pemisahan antara gempa utama dengan gempa pendahulu dan gempa susulan, maka digunakan batuan software zmap. Proses pemisahan ini disebut sebagai declustering. Berikut tampilan form untuk memulai perhitungan Metode PSHA. Pilih “METODE lalu pilih „PSHA”.

Gambar 5.19 Tampilan untuk memulai perhitungan

Metode PSHA

Gambar 5.20 Tampilan Form untuk perhitungan

Metode PSHA

Dari proses declustering diperoleh gempa utama dengan total keseluruhan 5873 data. Dalam gambar 5.21 merupakan record keseluruhan data dan yang telah disortir dengan M> 5.

Gambar 5.21 Data Gempa Utama dan Gempa M>5

(5.8)

16 Dari data gempa yang telah dilakukan diatas dan diambil data gempa dengan Magnitude m>5. Kemudian dilakukan perhitungan statistika untuk data-data gempa berikut merupakan penyajian hasil pengolahan data untuk memperolah b-line.

Tabel 5.5 Gutenbergh Richter b-line Data

Setelah proses declusterin selesai, maka selanjutnya adalah melakukan proses perhitungan persaman regresi Guttenberg Richter untuk mencari nilai β.

Gambar 5.22 Regresi perolehan b-line Guttenberg

Richter

Dari data diatas diperoleh nilai : β = 0.8554. Dari nilai β tersebut kemudian dilakukan perhitungan menggunakan rumus fungsi tersebut dari magnitude

)( 0)( mM

m ecMf

)( 0max11

mMe

c

1,19891

1)( 0max

mMe

c

)5(8554,0)( 1,02553)( 0 MmM

m eecMf

Dari perhitungan diatas dapat dilihat dari Tabel 5.4 dengan selang kemunculan ΔM= 0.5

Tabel 5.6 Nilai fungsi Probabilitas Kerapatan Magnitude Gempa

Gambar 5.23 Kurva nilai fungsi probabilitas

kerapatan magnitude gempa

Dengan perhitungan tingkat kejadian :

Didapatkan nilai N(5) = 12.52717 Didapatkan nilai N ( 9.1 ) = 0.0019 Dan nili v = N(5) – N (8) = 12.52527

Dari data diperoleh rata-rata jarak gempa dengan membaginya pada empat perolehan jarak dengan yang merupakan rata-rata dari setiap untuk setiap kejadian gempa. Data jarak yang diambil adalah 73.53, 189,78, 320,84, 44627. Kemudian dari kemungkinan jarak yang terjadi dilakukan analisa prcepatan gempa dengan mnggunakan atenuasi Matuscha.

Berikut nilai percepatan gempa untuk kejadian dengan probabilitas kekuatan dan jarak tertentu.

Tabel 5.7 Nilai percepatan gempa untuk kejadian dengan probabilitas kekuatan dan jarak tertentu

Dari data dalam gambar kemudian dilakukan perhitungan probabilitas kejadian gempa terlampaui lebih besar dari x, dimana x adalah > 0,05 g.

(5.9)

17

)log(

)log()log(1),:|(PGA

PGAaccMREQaccPGAP

Dimana nilai dari standart deviasi untuk kejadian beruntun menurut (Nishenko dan Buland 1987) adalan = 0.205

0.3832826205.0

)0.0435log()05.0log(1)25.5,53.73:|05.0(

MREQaccPGAP

berikut adalah penyajian data peningkatan probabilitas tiap-tiap percepatan (acceleration) dalam Gambar 5.24 ini.

Pada perhitungan ini tersaji 28 kolom data untuk masing-masing peningkatan peluang kemunculan PGA dengan perbedaan tiap acceleration adalah 0.05. Berikut tampilan form untuk nilai P(PGA>acc=0.05g | EQ:R,M)

Gambar 5.24 Peningkatan peluang kemunculan PGA

dengan perbedaan acceleration 0.5

Dari keseluruhan nilai resiko diatas dapat digabungkan menjadi satu untuk kemudian dapat dilihat peningkatan nilai resikonya. Dalam gambar 5.25 berikut akan disajikan data peningkatan nilai percepatan x > 0.05 g. Ada 28 data PGA dalam pengolahan data ini.

Tabel 5.25 Pertambahan nilai resiko kemungkinan

pencapaian suatu percepatan (PGA)

Dari data diatas diplotkan dalam satu tabel untuk memperoleh kurva resiko, berikut adalah kurva resiko hasil plotting antara PGA > 0.05

Gambar 5.26 Grafik nilai Hazard T=2475 dan t=50

tahun

Dari hasil grafik Hazard dengan Usia Bangunan 50 tahun dan Periode Ulang (T) 2475 tahun di dapatkan nilai Rn 2 % dan nilai percepatan gempa ( a) = 0.3 g

Sedangkan untuk hasil grafik Hazard dengan usia bangunan 100 tahun dan periode ulang (T) 950 tahun di dapatkan nilai Rn 10 % dan nilai percepatan gempa (a) = 0.2 g

5.27 Grafik nilai Hazard dengan T = 950 dan t = 100 tahun

Tabel 5.8 Analisa Hasil Metode PSHA

Usia bangunan (t) Rn (%) Periode Ulang (T) a (g)

50 2 2475 0.3

100 10 950 0.2

Nilai diatas masih lebih rendah dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan oleh peta gempa 2010 terbaru. Dimana dalam peta gempa 2010 didapati nilai PGA untuk Kota Banda Aceh untuk kemungkinan nilai Rn 2% dalam 50 tahun (atau gempa 2475 tahun) adalah berkisar antara 0.5-0.6 g .Sedangkan untuk kemungkinan nilai Rn 10% dalam 100 tahun (atau gempa 950 tahun ) adalah berkisar antara 0.4-0.5 g dimana nilai untuk periode ulang ini memiliki perbedaan yang cukup jauh sekitar 50% lebih tinggi .

Hal ini dimungkinkan karena hasil perhitungan belum menggunakan logic tree dan juga persamaan atenuasi yang digunakan masih belum menggunakan NGA (Next

Generation Atenuation) seperti yang digunakan dalam perhitungan PSHA untuk peta gempa 2010 dimana dalam NGA terdapat sejumlah koefisien yang dimasukkan.

18

BAB VI PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Setelah membandingkan hasil perhitungan dari tugas akhir sebelumnya dengan Program Visual Basic for Earthquake (VBE) tersebut dan hitungan manual dalam beberapa kasus, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Karena sumber data tugas akhir sebelumnya kurang lengkap, maka kami hanya bisa menghitung dengan data gempa yang ada di USGS. Namun hasilnya sedikit berbeda karena sumbernya berbeda pula. Selain itu, hasil perhitungan telah di cek satu persatu dengan hitungan manual ternyata menghasilkan perhitungan yang sama persis.

2. Dengan penggunaan rumus pada program ini sudah teruji ke validannya baik secara manual atau pun secara komputasi.

3. Menurut kami kekurangannya Program Visual Basic for Earthquake (VBE) ialah dari segi fungsinya yakni masih terbatas terutama dalam pembuatan grafik dan simbol rumus yang masih belum ada aplikasinya.

4. Hasil perhitungan percepatan gempa untuk setiap atenuasi memiliki perbedaan, tergantung pada site (tempat) penelitian.

6.2 Saran

Setelah melakukan perhitungan percepatan gempa dengan VBE di atas maka penulis memberikan beberapa saran antara lain:

1. Penggunaan angka di belakang koma yang harus disepakati.

2. Perlu dilakukan update data setiap tahunnya, Sehingga apabila terdapat kejadian gempa yang cukup besar dikemudian hari dapat terhitung dalam analisa.

3. Penulis berharap nantinya pada studi selanjutnya dapat menggunakan persamaan atenuasi NGA (Next Generation Attenuation) yang lebih akurat karena telah memasukkan nilai faktor jenis tanah.

4. Perlu dikembangkannya lagi program ini sehingga menjadi suatu program yang dapat digunakan pada kondisi tanah apapun, sebab pada pengerjaan tugas akhir masih jauh dari kata sempurna.