i
IDENTIFIKASI POTENSI PERGERAKAN TANAH
BERDASARKAN ANALISIS GROUND SHEAR STRAIN(GSS)
DI KAMPUNG CEMARA, DESA SUKOREJO,
KECAMATAN GUNUNGPATI, KOTA SEMARANG
Skripsi
diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Fisika
oleh
Nadia Aisa Pratiwi
4211416036
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2020
v
MOTO DAN PERSEMBAHAN
Motto
• “Raihlah ilmu. Dan dalam meraih ilmu, belajarlah untuk tenang dan sabar”.
(Umar Bin Khattab)
• Segala hal yang diniatkan untuk ibadah insyaallah akan mudah jalannya.
Skripsi ini kupersembahkan kepada:
1. Mama dan Bapak yang selalu mendukung dan mendoakan
disetiap kondisi dan situasi.
2. Kakak dan adik-adik saya yang selalu menjadi penyemangat dan
motivasi saya.
vi
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis
dapat menyelesaikan skripsi ini guna memperoleh gelar Sarjana Sains di Jurusan
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri
Semarang dengan judul “Identifikasi Potensi Pergerakan Tanah Berdasarkan
Analisis Ground Shear Strain(Gss) Di Kampung Cemara, Desa Sukorejo,
Kecamatan Gunungpati, Kota Semarang.”.
Dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan
dari banyak pihak. Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima
kasih banyak kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum., rektor Universitas Negeri Semarang;
2. Dr. Sugianto, M.Si., dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Negeri Semarang;
3. Dr. Suharto Linuwih, M.Si., ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang;
4. Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si., ketua Program Studi Fisika Universitas
Negeri Semarang;
5. Dr. Khumaedi, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, pengarahan, masukan dan motivasi dalam penyusunan skripsi;
6. Dra. Pratiwi Dwijananti, M.Si.selaku dosen wali yang telah memberi
banyak pengarahan selama kuliah di Unnes.
7. Prof. Dr. Supriyadi, M.Si., selaku dosen penguji I yang telah membimbing
dan memberikan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
8. Dr. Drs. M. Aryono Adhi, M.Si, selaku Penguji II yang telah membimbing
dan memberikan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
9. Teknisi Laboratorium Fisika: Rodhotul Muttaqin, S.Si., Natalia Erna S.,
S.Pd., dan Wasi Sakti Wiwit Prayitno, S.Pd yang telah membantu jalannya
penelitian.
10. Geoscience Indonesia Services (GIS) Yogyakarta yang telah membantu
dan memberi tempat selama perbaikan skripsi(revisi).
vii
11. Teman-teman KSGF Unnes yang telah membantu dan memberikan
semangat;
12. Teman-teman program studi fisika angkatan 2016 yang sudah saling
memberikan dukungan dan motivasi.
Diharapkan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya,
lembaga, masyarakat dan pembaca.
Semarang, 9 Oktober 2020
Penulis
viii
ABSTRAK
Pratiwi, Nadia Aisa. 2020. Identifikasi Potensi Pergerakan Tanah Berdasarkan
Analisis Ground Shear Strain(GSS) di Kampung Cemara, Desa Sukorejo,
Kecamatan Gunungpati, Kota Semarang. Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.
Pembimbing Dr.Khumaedi, M.Si.
Kata Kunci: Mikroseismik, HVSR, Kerentanan Seismik, PGA, GSS.
Kelurahan Sukorejo merupakan satu dari tiga kelurahan di Gunungpati yang
memiliki potensi bencana cukup tinggi terutama bencana tanah longsor. Desa
Sukorejo terdiri dari batuan batu pasir, batu lempung, konglomerat, tufan dan
napal. Batuan didominasi oleh batu pasir dan batu lempung. Batu pasir cenderung
dapat meneruskan dan menyimpan air, namun batu lempung cenderung kedap air
sehingga dapat menyebabkan batu pasir tidak dapat meneruskan air, hal ini juga
dapat menjadi salah satu faktor terjadinya gerakan tanah. Salah satu daerah di
Kelurahan Sukorejo yang sering mengalami bencana pergerakan tanah adalah
Kampung Cemara. Pergerakan tanah yang terjadi hingga menyebabkan robohnya
bangunan. Beberapa peristiwa lain menunjukkan retakan pada permukaan tanah.
Hal tersebut yang menjadi dasar dilakukan penelitian mikroseismik ini. Penelitian
mikroseismik dilakukan untuk mengetahui potensi pergerakan tanah di Kampung
Cemara berdasarkan analisis nilai Ground Shear Strain(GSS). Penelitin ini
menggunakan metode HVSR (Horizotal to Vertical Spectral Ratio). Akuisisi data
mikroseismik meliputi 20 titik pengukuran dengan menggunakan alat
seismometer Vibralog MAE tipe S3S. Nilai regang geser atau Ground Shear
Strain(GSS) yang diperoleh berkisar dari 4.54 x 10-3 sampai 1.59 x 10-2. Hal ini
menunjukkan bahwa Kampung Cemara berpotensi mengalami gerakan tanah
dengan dekripsi fenomena gerakan tanah yang dapat terjadi yaitu berupa longsor,
pemadatan tanah dan likuifaksi.
ix
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................................ i
PERNYATAAN .................................................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv
PRAKATA .............................................................................................................. vi
ABSTRAK ........................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................................. 3
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 4
BAB II ...................................................................................................................... 5
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 5
2.1 Gempa Bumi ...................................................................................................... 5
2.2 Parameter Sumber Gempa Bumi ....................................................................... 5
2.3 Gelombang ......................................................................................................... 6
2.3.1 Gelombang Seismik ........................................................................................ 6
2.3.1.1 Gelombang Badan (Body Wave) .................................................................. 7
2.3.1.1 Gelombang Permukaan ................................................................................ 8
2.4 Gerakan Tanah ................................................................................................... 9
x
2.4.1 Faktor-faktor Pemicu Gerakan Tanah ............................................................. 9
2.4.1.1. Faktor yang bersifat pasif .......................................................................... 10
2.4.1.2. Faktor yang bersifat aktif .......................................................................... 10
2.5 Mikroseismik ................................................................................................... 10
2.6 Metode HVSR .................................................................................................. 11
2.6.1 Amplifikasi(A0) ............................................................................................. 13
2.6.2 Frekuensi dominan(f0) ................................................................................... 14
2.6.3 Ketebalan Lapisan Sedimen(h) ..................................................................... 16
2.7 Indeks Kerentanan Gempa(Kg) ........................................................................ 16
2.8 Peak Ground Acceleration(PGA) .................................................................... 17
2.9 Ground Shear Strain ........................................................................................ 19
2.10 Susunan Stratigrafi Daerah Penelitian ........................................................... 21
BAB III .................................................................................................................. 22
METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................. 22
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 22
3.1.1 Waktu Penelitian ........................................................................................... 22
3.1.2 Tempat Penelitian ......................................................................................... 22
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................ 22
3.2.1 Alat Penelitian ............................................................................................... 22
3.2.2 Bahan Penelitian ........................................................................................... 23
3.3 Tahap Penelitian ............................................................................................... 23
3.3.1 Pembuatan Desain Survei ............................................................................. 23
3.3.2 Pengambilan Data Penelitian ........................................................................ 24
3.3.3 Pengolahan Data ........................................................................................... 24
3.4 Alur Penelitian ................................................................................................. 24
xi
BAB IV ................................................................................................................. 25
HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................. 26
4.1. Hasil Penelitian ............................................................................................... 26
4.1.1. Frekuensi Dominan(f0) dan Faktor Amplifikasi(A0) ................................... 26
4.1.1.1. Frekuensi Natural(f0) ................................................................................. 27
4.1.1.2. Amplifikasi(A0) ......................................................................................... 28
4.1.2 Ketebalan Sedimen(h) ................................................................................... 29
4.1.3 Indeks Kerentanan Gempa(Kg) ..................................................................... 30
4.1.4 Peak Ground Acceleration(PGA) atau Percepatan Tanah Maksimum ......... 31
4.1.5 Potensi gerakan tanah berdasarkan Nilai Ground Shear Strain(GSS) .......... 33
4.2 Bahasan ............................................................................................................ 34
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................... 37
5.1 Simpulan .......................................................................................................... 37
DAFTAR PUSTAKA RUJUKAN ........................................................................ 38
LAMPIRAN ........................................................................................................... 42
xii
DAFTAR TABEL
Tabel
2.1 Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan mikrotremor ......... 15
2.2 Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak percepatan tanah maksimum
................................................................................................................................ 18
2.3 Nilai Regangan Sifat Dinamis Tanah menurut Nakamura .............................. 20
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
1.1 Gelombang P ..................................................................................................... 7
2.2 Gelombang S ...................................................................................................... 8
2.3 Gelombang Reyleigh ......................................................................................... 9
2.4 Gelombang Love .............................................................................................. 10
2.5 Proses pengolahan metode HVSR .................................................................. 12
3.1 Peta Lokasi Penelitian ...................................................................................... 22
3.2 Diagram Alir ................................................................................................... 25
4.1 Raw-data titik N01 ........................................................................................... 26
4.2 Peta Kontur Frekuensi Natural(f0) Kampung Cemara ..................................... 37
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Kurva H/V .............................................................................................................. 33
Tabel pengolahan data ........................................................................................... 43
Dokumentasi .......................................................................................................... 44
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kota Semarang memiliki luas wilayah sebesar 373,67 km2 terdiri dari 16
kecamatan dan 177 kelurahan serta jumlah penduduk tercatat sebesar 1,653,035
jiwa. Kondisi Kota Semarang menunjukkan adanya berbagai kemiringan dan
tonjolan karena secara topografis terdiri dari daerah perbukitan, dataran rendah
dan daerah pantai (BPBD, 2016). Kondisi tersebut membuat Kota Semarang
rentan terhadap berbagai bencana, diantaranya adalah bencana banjir, tanah
longsor, kekeringan, abrasi, kebakaran lahan, dan potensi bencana lainnya.
Menurut Lembaga ESDM (2009) menyebutkan bahwa beberapa wilayah di Kota
Semarang tergolong kedalam zona kerentanan gerakan tanah yang tinggi. Apabila
saat gempa bumi terjadi, hal ini dapat menimbulkan gaya dinamis akibat getaran
atau rambatan dari pusat gempa sehingga terjadi slope atau ketidakstabilan lereng
(Ilyas, 2011). Daerah yang rentan terhadap gerakan tanah akan beresiko
mengalami kerusakan saat menerima getaran atau rambatan gempa. Bahaya
gempa tidak dapat dihindari namun dampaknya dapat dikurangi melalui kegiatan
penilaian karakteristik tanah pada titik-titik yang memiliki potensi resiko bencana.
Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh
Windraswara & Widowati (2010), terdapat tujuh dari enam belas Kecamatan di
Kota Semarang yang memiliki titik rawan longsor. Ketujuh kecamatan tersebut
adalah Manyaran, Gunungpati, Gajahmungkur, Tembalang, Ngaliyan, Mijen, dan
Tugu. Selain itu, berdasarkan data bencana tanah longsor BPBD Kota Semarang
disebutkan bahwa kecamatan Gunungpati memiliki potensi bencana cukup tinggi.
Wilayah Gunungpati berdasarkan keadaan geografisnya berada pada ketinggian
259 meter dari permukaan laut. Sebagian besar wilayah kecamatan Gunungpati
adalah dataran tinggi, yang terdiri dari daerah pertanian, tegalan, dan kebun serta
sebagian besar sebagai pemukiman. Kondisi topografi permukaan tanah di
Kecamatan Gunungpati bergelombang dan tanah curam/jurang pada beberapa
lokasi. Tiga kelurahan di kecamatan Gunungpati yang tercatat sering mengalami
2
bencana terutama longsor adalah kelurahan Sukorejo, kelurahan Sadeng dan
kelurahan Sekaran. Beberapa penelitian menyebutkan bahwa daerah Gunungpati
khususnya di Kelurahan Sukorejo memiliki potensi pergerakan tanah karena
kondisi topografinya yang miring. Struktur geologi Desa Sukorejo terdiri dari
batupasir, batu lempung, konglomerat, tufan dan napal. Strukturnya didominasi
oleh batu pasir yang cenderung dapat meneruskan dan menyimpan air, namun
batu lempung adalah batuan kedap air sehingga dapat menyebabkan batu pasir
tidak dapat meneruskan air, hal ini juga dapat menjadi faktor terjadinya gerakan
tanah (Sakinah, 2017). Pada tahun 2018 tepatnya tanggal 23 April telah terjadi
bencana tanah longsor hingga merobokan rumah di Dewi Sartika 02 Deliksari
Kampung Cemara Desa Sukorejo. Ini menyebabkan kerugian material dan
membahayakan keselamatan warga. Beberapa peristiwa pergerakan tanah di
Kampung Cemara juga mengakibatkan retakan pada permukaan tanah.
Tanah longsor adalah gerakan tanah berupa perpindahan massa tanah atau
batuan. Gerakan tanah dapat disebabkan adanya pengaruh gravitasi, arus air, dan
beban luar. Gerakan tanah terjadi karena adanya gangguan kesetimbangan tanah
meliputi gaya penahan (shear strength) dan gaya peluncur(shear stress) yang
bekerja pada suatu lereng (Indriani, Kusumayudha, & Purwanto, 2017).
Tingginya tingkat kerugian yang dialami oleh masyarakat selain karena
besarnya bencana, namun juga dapat disebabkan kurangnya informasi tentang
potensi bencana yang terjadi di daerahnya. Sehingga informasi mengenai potensi
gerakan tanah di suatu wilayah sangat diperlukan karena dapat sebagai pendidikan
dasar tanggap bencana bagi masyarakat sekitar.
Identifikasi potensi gerakan tanah dapat diketahui dari karakteristik lapisan
bawah permukaan berupa nilai regang geser tanah. Salah satu metode geofisika
yang dapat digunakan untuk menentukan nilai regang geser tanah adalah metode
mikroseismik. Mikroseismik merupakan salah satu metode geofisika pasif.
Metode mikroseismik pada dasarnya adalah merekam getaran tanah alami yang
dapat merefleksikan kondisi geologi suatu daerah. Salah satu teknik dalam
mikroseismik adalah teknik HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio). Teknik
HVSR pertama kali diperkenalkan oleh Noghosi dan Igarashi yang kemudian
3
disebarkan oleh Nakamura, sehingga metode ini biasa dikenal juga dengan teknik
Nakamura. Teknik HVSR secara luas dapat digunakan untuk studi efek lokal dan
mikrozonasi. Teknik HVSR didasarkan pada perbandingan spektral amplitudo
komponen horizontal terhadap komponen vertikal. Parameter penting yang
dihasilkan dari teknik HVSR adalah frekuensi natural (f0) dan amplifikasi (A0)
(Warnana et al., 2011).
Dari parameter tersebut dapat diperoleh nilai γ atau disebut dengan
Ground Shear Strain(GSS). Nilai ini yang dapat menginterpretasikan kemampuan
suatu material lapisan tanah untuk meregang dan bergeser apabila terjadi gempa
bumi, sehingga dapat menentukan daerah berpotensi pergerakan tanah berupa
longsor, likuifaksi, rekahan, getaran dan fenomena gerakan tanah lainnya.
Informasi mengenai karakteristik lapisan bawah permukaan pergerakan
tanah di Kampung Cemara, Sukorejo belum tersedia. Hal ini menjadi alasan
dilakukannya penelitian ini dengan harapan dapat memberikan informasi dan
masukan tentang karakteristik lapisan bawah permukaan pergerakan tanah di
Kampung Cemara dan sebagai data pendukung dalam upaya mitigasi bencana
tanah longsor.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan diatas maka dapat dirumuskan
permasalahan, bagaimana menentukan nilai potensi pergerakan tanah di Kampung
Cemara, Sukorejo dengan menggunakan metode mikroseismik.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini menggunakan metode mikroseismik dengan analisis Ground Shear
Strain(GSS) di Kampung Cemara.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi nilai potensi pergerakan
tanah berdasarkan karekteristik lapisan bawah permukaan dengan mengetahui
nilai Ground Shear Strain di Kampung Cemara.
4
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi dan gambaran
tentang pergerakan tanah yang terjadi di Kampung Cemara dengan menggunakan
bentuk mikrozonasi Ground Shear Strain. Selain itu juga dapat sebagai upaya
dalam mitigasi bencana sehingga pemerintah dapat melakukan pengelolaan lahan
pada daerah yang teridentifikasi rawan gempa bumi.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gempa Bumi
Gempa bumi adalah peristiwa bergetarnya bumi akibatppelepasan energi dari
dalam bumi secara tiba-tiba yang ditandai dengan patahnya lapisan batuan pada
kerak bumi. Menurut Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika(BMKG)
akumulasi energi penyebab terjadinya gempa bumi dihasilkan dari pergerakan
lempeng-lempeng tektonik. Energi yang dihasilkan dipancarkan ke segala arah
berupa gelombang gempa bumi sehingga efeknya dapat dirasakan sampai ke
permukaan bumi. Menurut Fowler (1990) gempa bumi dapat diklasifikasikan
berdasarkan kedalaman fokus yaitu yang pertama gempa dangkal dengan
kedalaman gempa kurang dari 70 km, gempa menengah dengan kedalaman gempa
kurang dari 300 km,gempa dalam dengan kedalaman gempa lebih dari 300 km.
Klasifikasi besarnya kekuatan gempa menurut Hagiwara (1964) berdasarkan
magnitudonya yaitu dikatakan gempa sangat besar (Great Earthquake) apabila
memiliki magnitude lebih dari 8.0, gempa besar (Major Earthquake) memiliki
magnitude amtara 7.0-8.0, gempa sedang (Moderate Earthquake) dengan
magnitude 5.0-7.0, gempa kecil (Small Earthquake) memiliki magnitude 3.0-5.0,
gempa mikro (Micro Earthquake) memiliki magnitude sebesar 1.0-3.0 sedangkan
gempa ultramikro (Ultramikro Earthquake) memiliki magnitude kurang dari 1.0.
2.2 Parameter Sumber Gempa Bumi
Beberapa parameter dasar gempabumi yang mempengaruhi terjadinya gempabumi
adalah:
1. Hiposenter, yaitu tempat terjadinya gempabumi atau pergeseran tanah di dalam
bumi.
2. Episenter, yaitu titik yang diproyeksikan tepat berada di atas hiposenter pada
permukaan bumi.
3. Batuan dasar, yaitu tanah keras tempat mulai bekerjanya gaya gempa.
4. Percepatan tanah, yaitu percepatan pada permukaan bumi akibat gempabumi.
6
5. Faktor amplifikasi, yaitu faktor pembesaran percepatan gempabumi yang
terjadi pada permukaan tanah akibat jenis tanah tertentu.
6. Skala gempa, yaitu ukuran kekuatan gempa yang dapat diukur secara kuantitatif
dan kualitatif. Pengukuran kekuatan gempabumi secara kuantitatif dilakukan
dengan skala Richter yang umumnya dikenal sebagai pengukuran magnitudo
gempabumi. Magnitudo gempabumi adalah ukuran mutlak yang dikeluarkan oleh
pusat gempabumi. Pendapat ini pertama kali dikemukakan oleh Richter dengan
besar antara 0 sampai 9. Selama ini gempa terbesar tercatat sebesar 8,9 skala
Richter terjadi di Columbia tahun 1906. Pengukuran kekuatan gempa secara
kualitatif yaitu dengan melihat besarnya kerusakan yang diakibatkan oleh
gempabumi. Ukuran tersebut disebut sebagai intensitas gempabumi.
2.3 Gelombang
2.3.1 Gelombang Seismik
Gelombang diartikan sebagaiGgangguan mekanis yang merambat melalui suatu
medium akibat dari sumber getaran. Disebut dengan gelombang seismik karena
dalam perambatannya melalui medium yang disebut bumi. Ada dua metode yang
dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang seismik, yaitu metode aktif dan
metode pasif. Metode aktif adalah metode pembangkitan gelombang seismik
secara aktif atau disengaja menggunakan gangguan yang dibuat oleh manusia,
biasanya digunakan dalam eksplorasi. Metode pasif adalah pembangkitan
gelombang akibat gangguan yang terjadi secara alamiah, contohnya gempa.
Gelombang seismik merupakan termasuk gelombang elastik karena medium yang
dilaluinya adalah bumi yang bersifat elastik. Sehingga sifat penjalaran gelombang
seismik itu bergantung pada elastisitas batuan yang dilewatinya. Di dalam bumi
tentu banyak terjadi pergerakan-pergerakan yang terjadi, adanya pergerakan dan
gaya pada bumi dapat menyebabkan batuan mengalami deformasi. Peristiwa
deformasi ini berkaitan erat dengan konsep tegangan (stress), dan regangan
(strain).
Gelombang seismik terdiri dari dua tipe, yaitu gelombang badan (body
wave) dan gelombang permukaan (surface wave).
7
2.3.1.1 Gelombang Badan (Body Wave)
Gelombang badan merupakan gelombang yang merambat atau menjalar dalam
media elastik dan arah rambatannya ke seluruh bagian di dalam bumi.
Berdasarkan gerak partikel, media, dan arah penjalarannya, gelombang dapat
dibedakan menjadi gelombang P (Primer) dan gelombang S (Sekunder).
Gelombang P ini disebut gelombang kompresi atau gelombang longitudinal.
Gambar 2.1 menunjukkan ilustrasi gerak gelombang P. Gelombang P memiliki
kecepatan perambatan paling besar dibandingkan dengan gelombang seismik yang
lain. Gelombang P dapat merambat melalui medium padat, cair maupun gas.
Kecepatan gelombang P antara 1,5 km/s sampai 8 km/s pada kerak bumi.
Kecepatan penjalaran gelombang P dapat dikemukakan dengan persamaan:
(2.1)
Dengan,
= Kecepatan gelombang P
µ = Modulus geser
ρ = Densitas material yang dilalui gelombang
κ = Modulus Bulk
Gambar 2.1 Gelombang P (Elsanhai dan Sarno, 2008)
Gelombang S disebut gelombang shear atau gelombang transversal.
Gelombang S memiliki kecepatan yang lebih lambat dibandingkan dengan
8
gelombang P. Gelombang ini hanya dapat merambat pada medium padat dan
tegak lurus terhadap arah rambatnya. Persamaan dari kecepatan Gelombang S
adalah sebagai berikut :
𝑽𝒑 = √𝝁
𝝆
Gambar 2.2 Gelombang S (Elnashai dan Sarno, 2008)
2.3.1.1 Gelombang Permukaan
Gelombang permukaan terdapat pada batas permukaan medium. Berdasarkan
pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan merupakan
gelombang yang kompleks yang memiliki frekuensi rendah dan amplitudo besar,
yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan sifat
elastik (Susilawati, 2008). Ada dua jenis dari gelombang permukaan yaitu
gelombang Reyleigh dan gelombang Love.
a. Gelombang Reyleigh memiliki orbit gerakan elips tegak lurus dengan
permukaan dan arah penjalarannya. Gelombang ini terjadi karena adanya
interferensi antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara konstruktif.
Persamaan dari kecepatan gelombang Reyleigh adalah sebagai berikut :
𝑉𝑅 = 0.92√𝑉𝑠
Gambar 2.3 Gelombang Reyleigh (Elnashai dan Sarno, 2008)
2.2
2.3
9
b. Gelombang Love merupakan gelombang permukaan yang menjalar dalam
bentuk gelombang transversal yang merupakan gelombang S horizontal yang
penjalarannya paralel dengan permukaannya (Gadallah and Fisher, 2009).
Gambar 2.4 Gelombang Love (Elnashai dan Sarno, 2008)
2.4 Gerakan Tanah
Menurut Varnes(1978), gerakan tanah yaitu perpindahan material pembentuk
lereng, berupa batuan, bahan timbunan, tanah atau material campuran tersebut
yang bergerak ke arah bawah dan keluar lereng. Ada dua macam lereng dalam
gerakan tanah yang terjadi yaitu lereng batuan dan lereng tanah. Gerakan tanah
yang terjadi pada dua lereng tersebut tidak dapat disamakan karena materialnya
berbeda. Dalamdkeadaanntidak ada gangguan, tanahhatau batuan umumnya
dalam keadaan seimbang terhadap gaya yang muncul dari dalam. Namunaapabila
mengalami perubahan pada keseimbangan, makaatanah atau batuan tersebut akan
berusahaauntuk mencapaii keadaan yang baru secara alami. Cara ini
berupaapengurangan beban, umumnya dapat dalam bentuk longsorannatau
gerakan lain sampai tercapai keadaan keseimbangannya yang baru.
2.4.1 Faktor-faktor Pemicu Gerakan Tanah
Faktor pemicu atau penyebab terjadinya peristiwa pergerakan tanah adalah
fenomena yang mengkondisikan suatu lereng menjadi berpotensi untuk bergerak
atau longsor. Lereng yang memiliki potensi bergerak akan mengalami pergerakan
apabila ada gangguan yang memicu terjadinya gerakan. Faktor umum
penyebabnya adalah fenomena alam, sedangkanggangguanppada lereng dapat
disebabkan dari proses alamiah, pengaruh dari kegiatan manusia ataupun dari
keduanya. Faktor yang dapat mempengaruhi longsoran pada tanah dikelompokan
menjadi dua macam, yaitu bersifat pasif dan aktif.
10
2.4.1.1. Faktor yang bersifat pasif
a) Litologi: material yang rentan dan mudah meluncur dikarenakan basah sebab
masuknya air ke dalam tanah.
b) Struktur geologi: jarak antara rekahan pada batuan, patahan, zona hancuran,
bidang foliasi dan kemiringan lapisan batuan yang besar.
c) Susunan batuan (Stratigrafi) : perlapisan batuan dan perselingan batuan antar
batuan keras atau perselingan antara batuan permeable dan batuan impermiable.
d) Topografi: lereng yang terjal atau vertikal.
e) Material organik : lebat atau jarangnya vegetasi.
2.4.1.2. Faktor yang bersifat aktif
a) Gangguan secara alami seperti adanya bencana gempa bumi
b) Gangguan akibat kegiatan manusia seperti aktivitas industri, pembukaan lahan,
pembangunan dll.
c) Kemiringan lereng menjadi terjal karena adanya aliran air.
d) Pengisian air ke dalam tanah yang melebihi batas kapasitas, sehingga
mengakibatkan tanah menjadi jenuh air.
e) Getaran tanah yang di akibatkan oleh seismisitas atau kendaraan berat.
2.5 Mikroseismik
Mikroseismik atau mikrotermor adalah getaran tanah yang sangat kecil dan terjadi
secara terus menerus yang disebabkan oleh aktivitas alam maupun buatan.
Aktivitas alam dihasilkan dari interaksi seperti angin, arus laut, dan gelombang
laut, sedangkan aktivitas buatan dihasilkan dari aktivitas manusia seperti lalu
lintas, industri, dan aktivitas manusia lainnya. Mikroseismik merupakan noise
dengan periode pendek yang berasal dari sumber artifisial. Noise tersebut
didominasi oleh gelombang permukaan. Menurut Nakamura (2000) gelombang
mikroseismik dibagi menjadi dua yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang
badan. Gelombang Rayleigh termasuk kedalam gelombang permukaan yang
merambat pada permukaan tanah dan gelombang badan merambat melalui batuan
dasar. Selain itu Nakamura mengasumsikan data mikroseismik terbentuk dari
beberapa jenis gelombang, namun yang paling utama merupakan gelombang
11
Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen diatas batuan dasar. Pengamatan
ini dapat memberi informasi tentang sifat dinamis di suatu lokasi seperti nilai
dominan dari periode dan amplitudo. Selain itu dapat mengetahui lebih detail
tentang kecepaan gelombang geser di suatu daerah.
2.6 Metode HVSR
Metode HVSR adalah penentuan rasio sinyal vertikal dengan sinyal horizontal
yang diperoleh dari pengukuran sinyal mikroseismik pada suatu lokasi untuk
mengetahui karakteristik dinamis lapisan permukaan (Nakamura, 1989).
Menerapkan metode rasio spektral horizontal ke vertikal(HVSR) pada ambient
noise dapat digunakan untuk memperkirakan efek resonansi yang disebabkan oleh
gerakan atau getaran seismik (Zhu, Pilz, & Cotton, 2020). Metode HVSR cukup
kuat dalam penilaian bahaya seismik dan memberikan penetapan atau latar
geologi pada target lokasi yang didefinisikan dengan baik (Setiawan, Jaksa,
Griffith & Love, 2018). Metode HVSR ini cukup efektif dalam memberikan
informasi terkait karakteristik dinamis lapisan tanah permukaan penyebab
terjadinya local site effect saat terjadi gempa bumi. Site effect pada lapisan
sedimen permukaan dapat digambarkan dengan membandingkan faktor
amplifikasi dari komponen horizontal dengan faktor amplifikasi dari komponen
vertikal seismogram.
12
Gambar 2.5 Proses pengolahan metode HVSR
Gelombang mikroseismik terbagi menjadi dua yaitu gelombang Rayleigh dan
gelombang badan. Gelombang Rayleigh merupakan gelombang permukaan yang
menjalar pada permukaan tanah dan gelombang badan menjalar pada batuan dasar
(Nakamura,2000).
Hf = Ah SHB + SHS (2.4 )
Vf = Av SVB + SVS (2.5)
Sehingga,
𝑯/𝑽 =𝑯𝒇
𝑽𝒇 =
𝑨𝒉𝑺𝑯𝑩 + 𝑺𝑯𝑺
𝑨𝒗𝑺𝑽𝑩 + 𝑺𝑽𝑺 (2.6)
Dimana Hf dan Vf adalah komponen spektral horisontal dan vertical dari
gelombang mikroseismik, Ah dan Av merupakan faktor amplifikasi dari
gelombang badan, SHB dan SVB adalah spektrum gerak horisontal dan vertikal di
batuan dasar, sedangkan SHS dan SVS adalah spektrum gerak horisontal dan
vertikal pada lapisan sedimen atau pada permukaan tanah. Gelombang Reyleigh
hanya merambat pada lapisan sedimen, gelombang ini dominan terdapat dalam
13
spektrum komponen vertikal. Untuk frekuensi dalam rentang 0,2 – 20 Hz, rasio
spektrum antara komponen horisontal dan vertikal di batuan dasar mendekati nilai
satu , 𝐒𝐇𝐁
𝐒𝐕𝐁 ≈ 𝟏 . Berdasarkan hal diatas, komponen horizontal dan komponen
vertikal pada lapisan batuan dapat dieleminasi. Sehingga persamaannya menjadi:
𝑯/𝑽 =𝑺𝑯𝑺
𝑺𝑽𝑺 =
√(𝑺(𝒃𝒂𝒓𝒂𝒕−𝒕𝒊𝒎𝒖𝒓))𝟐+(𝑺𝒖𝒕𝒂𝒓𝒂−𝒔𝒆𝒍𝒂𝒕𝒂𝒏)𝟐
𝑺𝑽𝒔
2.6.1 Amplifikasi(A0)
Amplifikasi merupakan perbesaran gelombang seismik yang terjadi karena adanya
perbedaan antar lapisan. Gelombang tersebut akan semakin besar apabila
merambat pada suatu medium ke medium lain yang lebih lunak dibandingkan
dengan medium awal yang dilaluinya. Semakin besar perbedaannya, maka
perbesaran yang dialami gelombang tersebut akan semakin besar. Nilai faktor
penguatan (amplifikasi) tanah berkaitan dengan perbandingan kontras impedansi
lapisan permukaan dengan lapisan di bawahnya. Bila perbandingan kontras
impedansi kedua lapisan tersebut tinggi maka nilai faktor penguatan juga tinggi,
begitu pula sebaliknya (Nakamura, 2000).
Menurut Nakamura(2000), site effect (Tsite) ditentukan berdasarkan perbandingan
faktor amplifikasi gerakan horisontal (Th) dan vertikal (Tv) dari permukaan tanah
yang terkena batuan dasar. Nilai amplifikasi bisa bertambah, jika batuan telah
mengalami deformasi (pelapukan, pelipatan atau pesesaran) yang mengubah sifat
fisik batuan. Pada batuan yang sama, nilai amplifikasi dapat bervariasi sesuai
dengan tingkat deformasi dan pelapukan pada tubuh batuan tersebut (Marjiyono,
2010). Nilai amplifikasi bisa bertambah, jika batuan telah mengalami deformasi
(pelapukan, pelipatan atau pesesaran) yang mengubah sifat fisik batuan. Pada
batuan yang sama, nilai amplifikasi dapat bervariasi sesuai dengan tingkat
deformasi dan pelapukan pada tubuh batuan tersebut.
(2.7)
14
2.6.2 Frekuensi dominan(f0)
Nilai frekuensi dominan berkaitan dengan kedalaman bidang pantul bagi
gelombang di bawah permukaan, dimana bidang pantul tersebut merupakan batas
antara sedimen lepas dengan batuan keras, sehingga semakin kecil frekuensi yang
terbentuk dari pemantulan gelombang tersebut menunjukkan bahwa semakin tebal
sedimennya atau semakin dalam bidang pantul gelombang tersebut. Frekuensi
dominan merupakan nilai frekuensi yang kerap muncul sehingga diakui sebagai
nilai frekuensi dari lapisan batuan di wilayah tersebut yang dapat menunjukkan
jenis dan karakteristik batuan tersebut. Perbandingan antara frekuensi resonansi
sedimen yang berasal dari pengukuran dengan frekuensi resonansi bangunan
memungkinkan untuk mengidentifikasi area dari kemungkinan resonansi struktur
tanah (Maresca, Nardone, Gizzi, & Potenza, 2018). Nilai frekuensi yang sangat
rendah meningkatkan kerentanan terhadap guncangan gempa bumi dengan
periode yang panjang (Putri, Purwanto, & Widodo, 2016). Kanai mengklasifikasi
jenis tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan yang ditunjukkan pada Tabel
2.1
15
Klasifikasi Tanah Frekuensi
Natural
(Hz)
Klasifikasi Kanai Deskripsi
Jenis I 6,67-20 Batuan tersier
yang lebih tua.
Terdiri dari batuan
pasir berkerikil
keras(hard sandy
gravel).
Ketebalan lapisan
sedimen permukaannya
tipis, didominisi oleh
batuan keras
Jenis II 4-6,67 Batuan alluvial
dengan ketebalan
5m. Terdiri dari
pasir berkerikil
(sandy gravel),
lempung keras
berpasir (hard
sandy clay), tanah
liat, lempung
(loam) dan
sebagainya
Ketebalan lapisan
sedimen permukaannya
masuk dalam katagori
menengah, yaitu 5-10
meter.
Jenis III 2.5-4 Batuan alluvial
yang hampir sama
dengan tanah jenis
II, hanya
dibedakan oleh
adanya formasi
yang belum
diketahui (buff
formation)
Ketebalan lapisan
sedimen permukaannya
masuk dalam katagori
tebal, yaitu 10-30 meter.
Jenis IV <2.5 Batuan alluvial
yang terbentuk
dari
sedimentasi delta,
top soil, lumpur,
tanah lunak
humus, endapan
delta
atau endapan
lumpur dll, yang
tergolong kedalam
tanah lembek,
dengan kedalaman
30m
Ketebalan sedimen
permukaannya sangatlah
tebal.
Tabel 2.1 Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan
mikrotremor oleh Kanai (Arifin, Mulyanto, Murjiyono, & Setianegara, 2014)
16
2.6.3 Ketebalan Lapisan Sedimen(h)
Ketebalan pada lapisan sedimen menunjukkan ketebalan lapisan yang lunak atau
lapuk pada lapisan permukaan tanah yang diatas batuan dasar. Nakamura (2008)
menyebutkan bahwa ketebalan lapisan sedimen ini berhubungan dengan frekuensi
dominan dan kecepatan gelombang pada permukaan. Nilai ketebalan lapisan
sedimen dapat mempengaruhi kecepatan saat gelombang menjalar. Adapun
persamaan dalam menentukan nilai ketebalan lapisan sedimen adalah sebagai
berikut:
𝒉 =𝑽𝒔𝟑𝟎
𝟒𝒇𝟎
Dimana,
h = ketebalan lapisan sedimen(m)
Vs30 = Kecepatan gelombang S
f0 = frekuensi dominan
Gelombang S(Shear) pada permukaan tanah adalah gelombang geser yang terjadi
hingga sampai kedalaman 30 meter atau dikenal dengan Vs30. Nilai kecepatan
gelombang geser sampai kedalaman 30 meter ini dapat digunakan sebagai penentu
parameter geoteknik dalam pembangunan infrastruktur (Roser & Gosar, 2010).
Nilai kecepatan gelombang S tersebut dapat diperoleh dari website USGS(United
States Geological Survey).
2.7 Indeks Kerentanan Gempa(Kg)
Menurut Nakamura (2008) kerentanan seismik atau kerentanan gempa (Kg)
merupakan nilai yang menggambarkan kerentanan permukaan tanah akibar
deformasi saat terjadinya gempa. Tujuannya untuk mengukur tingkat kerentanan
tanah disuatu tempat yang menerima gempa. Manfaat dari kerentanan seismic
adalah untuk mendeteksi zona – zona yang lemah atau rawan terhadap gempa
bumi. Nilai kerentanan gempa didapatkan dari kuadrat nilai amplifikas dibagi
dengan frekuensi natural tanah, atau dapat di rumuskan menjadi :
2.8
4
17
Kg = 𝑨𝟐
𝒇𝟎 (2.9)
Dimana,
Kg = Kerentanan Seismik/Gempa
A = Amplifikasi Gelombang
𝑓0 = Frekuensi dominan(Hz)
2.8 Peak Ground Acceleration(PGA)
Peak ground acceleration atau percepatan tanah maksimum adalah percepatan
geteran tanah maksimum atau terbesar yang terjadi di suatu daerah yang
disebabkan oleh gelombang gempa bumi. Percepatan tanah maksimum di suatu
daerah getaran seismik yang bergantung pada perambatan gelombang seismik dan
karakteristk lapisan tanah di suatu daerah tersebut (Kanai & Tanaka, 1961). Besar
percepatan pada batuan dasar dan pada lapisan permukaan ini dipengaruhi oleh
parameter periode getaran seismik (T) dan periode natural tanah (To). Apabila
nilai periode getaran seismik (T) dan periode natural tanah (To) memiliki nilai
yang sama, maka akan terjadi resonansi (Ozaki, Kitagawa. & Hattori, 1977).
Apabila terjadi resonansi(T = To), maka nilai percepatan akan mencapai
maksimum. Sehingga formulasi percepatan maksimum oleh Kanai (1966)
diperoleh:
𝜶 =𝟓
√𝑻𝒐𝟏𝟎
(𝟎.𝟏𝟔𝑴)−(𝟏,𝟔𝟔+𝟑.𝟔
𝑹) 𝐥𝐨𝐠 𝑹+(𝟎.𝟏𝟔−
𝟏.𝟖𝟕
𝑹) (2.10)
dimana:
α = Percepatan Tanah(m/s)
M = Magnitudo (Skala Richter)
T = Periode(Sekon)
R = Jarak Hiposenter Gempa(Km)
Nilai percepatan ini dapat menginterpretasikan bahwa semakin besar nilai
percepatannya semakin besar pula dampak dari resiko gempa yang mungkin
terjadi. Nilai percepatan tanah maksimum bergantung pada besar magnitudo
18
gempa, jarak sumber gempa(hiposenter) dan juga kondisi geologi daerah.
Parameter-parameter yang berpengaruh ini diperoleh dari USGS(United States
Geological Survey).
Tabel 2.2 Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak dan percepatan tanah
maksimum (USGS, 2016).
Intensitas Efek PGA(gal)
I Tidak terasa 1-2
II Dirasakan oleh orang yang beristirahat terutama di
tingkattingkat atas bangunan atau tempat tinggi
2-5
III Terasa di dalam rumah, seakan akan ada truk lewat
tetapi banyak yang tidak menyangka ada gempa bumi
5-10
IV Terasa di dalam rumah seperti ada truk lewat atau terasa
seperti ada barang berat yang menabrak dinidng rumah.
Barang-barang yang tergantung bergoyang-goyang,
jendela dan pintu bergetar, barang pecah belah pecah,
gelas-gelas gemerincing, dinding dan rangka rumah
berbunyi
10-25
V Dapat dirasakan diluar rumah. Orang tidur terbangun,
cairan tampak bergerak-gerak dan tumpah sedikit.
Barang perhiasan rumah yang kecil dan tidak stabil
bergerak atau jatuh. Pintu-pintu terbuka tertutup,
pigura-pigura dinding bergerak, lonceng bandul
berhenti atau mati atau tidak cocok jalannya
VI Terasa oleh semua orang. Banyak orang lari ke luar
karena terkejut. Orang yang sedang berjalan kaki
terganggu. Jendela berderit, gerabah, barang pecah-
belah pecah, barang-barang kecil dan buku jatuh dari
raknya, gambargambar jatuh dari dinding. Mebel-mebel
bergerak atau berputar. Plester dinding yang lemah
pecah-pecah. Lonceng-lonceng gereja berbunyi, pohon-
pohon terlihat bergoyang
VII Dapat dirasakan oleh sopir yang sedang mengemudi
mobil. Orang yang sedang berjalan kaki sulit untuk
berjalan dengan baik, cerobong asap yang lemah pecah.
Langitlangit dan bagian-bagian konstruksi pada tempat
yang tinggi rusak. Tembok yang tidak kuat pecah,
plester tembok dan batu-batu tembok yang tidak terikat
kuat jatuh. Terjadi sedikit pergeseran dan lekukan-
lekukan pada timbunan pasir dan batu kerikil. Air
menjadi keruh lonceng-lonceng besar berbunyi, selokan
irigasi rusak.
50-100
VIII Mengemudi mobil terganggu. Terjadi kerusakan pada
bangunan-bangunan yang kuat karena terdapat
bagianbagian yang runtuh. Kerusakan terjadi pada
100-250
19
temboktembok yang dibuat tahan terhadap getaran-
getaran horisontal dan beberapa bagian tembok runtuh.
Cerobong asap, monumen-monumen, menara-menara,
dan tangki air yang berada di atas berputar atau jatuh.
Rangka rumah berpindah dari fondasinya. Dinding-
dinding yang tidak terikat baik jatuh atau terlempar.
Ranting-ranting pohon patah dari dahannya. Tanah yang
basah dan lereng yang curam terbelah
IX Publik menjadi panik. Bangunan yang tidak kuat
hancur. Bangunan yang kuat mengalami kerusakan
berat. Fondasi dan rangka bangunan rusak. Pipa dalam
tanah putus. Tanah merekah. Di daerah aluvium pasir
dan lumpur keluar dari dalam tanah.
250-500
X Pada umumnya semua tembok, rangka rumah dan
fondasi rusak. Beberapa bangunan dari kayu yang kuat
dan jembatan-jembatan rusak. Kerusakan berat terjadi
pada bendungan-bendungan, tanggul-tanggul dan
tambaktambak. Terjadi tanah longsor yang besar. Air
dalam kolam, sungai dan danau tumpah/muncrat.
Terjadi perpindahan tempat secara horisontal di daerah
pantai dan di daerah-daerah yang permukaan tanahnya
rata. Jalur-jalur kereta api menjadi sedikit bengkok.
500-1000
2.9 Ground Shear Strain
Ground Shear Strain (GSS) atau regang geser (γ) menggambarkan kemampuan
material lapisan tanah untuk mengalami pergeseran saat terjadi gempa bumi
(Nakamura, 2008). Menurut Nakamura (2000) Kg dengan α berguna dalam
perhitungan nilai γ pada lapisan permukaan tanah. Gempa bumi yang memiliki
sifat merusak apabila batas regang-gesernya terlampaui maka peristiwa selanjutya
akan terjadi deformasi pada permukaan tanah suatu daerah. Nilai γ digunakan
untuk menentukan bagaimana keadaan tanah di daerah penelitian berkaitan
dengan longsor, likuifaksi, tanah retak, penurunan tanah, dan getaran (Setiawati,
Wibowo, & Dermawan, 2017). Nilai Kg mempengaruhi nilai γ yang terjadi akibat
δ, dan α yang mengalami penguatan apabila merambat pada medium yang lebih
rendah (Shaleha, Supriyadi, & Putra, 2016), sehingga nilai γ dapat ditulis dengan
persamaan:
𝜸 = 𝑨𝜹
𝒉
(2.11)
20
Dimana A merupakan nilai amplifikasi. δ merupakan deformasi lapisan tanah
permukaan akibat gempa ( 𝜹 = 𝑲𝒈𝛂
(𝟐𝝅𝒇𝟎)𝟐 ), dan h adalah ketebalan lapisan
sedimen. Hubungan nilai Kg dan γ dituliskan dalam persamaan:
𝜸 = 𝑲𝒈𝜶
𝝅𝟐𝑪𝑩
Dimana 𝑪𝑩 adalah kecepatan gelombang seismik pada batuan dasar. Apabila
persamaan (2.9) disubstitusikan ke dalam persamaan (2.12) maka persamaan
menjadi:
𝜸 =𝑨𝟐
𝒇𝟎.
𝛂
𝝅𝟐𝑪𝑩
𝜸 = 𝑨𝑨
𝒇𝟎.
𝛂
𝝅𝟐𝑪𝑩
𝜸 = 𝑨
𝑪𝑩𝟒𝒉𝒇𝟎
𝒇𝟎.
𝛂
𝝅𝟐𝑪𝑩
𝜸 = 𝑨.𝑪𝑩
𝟒𝐡.
𝟏
𝐟𝟎.
𝛂
𝝅𝟐𝑪𝑩
𝜸 =𝐀
𝐡.
𝛂
(𝟐𝝅𝒇𝟎)𝟐
Berdasarkan persamaan tersebut hubungan antara nilai Kg dan nilai γ
permukaan tanah, semakin besar nilai Kg maka semakin tinggi nilai γ permukaan
tanah (Shaleha, Supriyadi, & Putra, 2016). Menurut Nakamura (1997) nilai γ pada
permukaan tanah perlu diperhatikan. Tabel 2.3 menjelaskan fenomena yang
terajdi pada tanah berdasarkan nilai dari γ.
Tabel 2.4 Nilai Regangan Sifat Dinamis Tanah menurut Nakamura
Besar nilai regang 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
Fenomena Gelombang,
Getaran
Retakan pada lapisan
tanah dan pemukiman
Longsor, Pemadatan
Tanah, Likuifaksi
Sifat Dinamis Elastisitas Plastisitas-Elastis Jatuh
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)
(2.16)
(2.17)
Efek Perulangan, Efek
Kecepatan, dan Pembebanan
21
2.10 Susunan Stratigrafi Daerah Penelitian
Berdasarkan peta geologi lembar Magelang-Semarang, susunan stratigrafi kota
Semarang adalah Aluvium (Qa), Batuan Gunungapi Gajah mungkurr(Qhg),
Batuan Gunungapi Kaligesikk(Qpk), Formasi Jongkongg(Qpj), Formasi
Damarr(QTd), Formasi Kaligetass(Qpkg), Formasi Kalibengg(Tmkl), Formasi
Kerekk(Tmk) (Thanden, Sumadirja, & Richard, 1996).
Susunan Stratigrafi daerah Semarang Utara yang memiliki umur paling tua adalah
batuan sedimen fasies laut (Formasi Kalibiuk yang terdiri dari perselingan antara
napal batu pasir, tufaan dan batu pasir gampingan. Ini didominasi dengan lapisan
napal. Satuan batu pasir-Breksi vulkanik (Formasi Damar) terletak tidak selaras
di atas batuan napal-batupasir gampingan (Formasi Kalibiuk) dan terletak tidak
selaras dengan satuan batuan breksi vulkanik (formasi Notopuro) yang berada di
atasnya. Kemudian batuan yang paling muda terdiri dari endapan dataran delta,
endapan pasang surut dan endapan aluvial sungai (Marsudi, 2000).
Ditinjau dari peta geologi Kota Semarang, Struktur geologi Desa Sukorejo masuk
kedalam Formasi Damar(QTd) dan Formasi Kerek(TmK) (Sakinah, 2017).
1. Formasi Damar
Formasi Damar tersusun dari batuan batu pasir, tufaan, konglomerat, breksi
vulkanik. Batu pasir tufaan memiliki warna kuning kecoklatan berbutir halus-
kasar. Berumur Plio-Pliestocee. Konglomerat berwarna kuning kecoklatan hingga
kehitaman, komponen terdiri dari andesit, basalt, batu apung. Sedangkan breksi
vulkanik kemungkinan diendapkan dalam bentuk lahar, berwarna abu-abu
kehitaman terdiri dari bat andesit dan basalt.
2. Formasi Kerek terdiri dari perselingan antara batu lempung, napal, batu pasir
tufan, konglomerat, breksi vulkanik dan batu gamping. Berumur Miocene.
Batu lempung dengan warna kelabu muda hingga tua, gampingan sebagian
bersisipan dengan batu pasir. Lapisan tipis dari bat konglomerat terdapat dalam
batu lempung. Sedangkan batu gamping umumnya berlapis, kristalin & pasiran.
37
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh diatas dapat disimpulkan bahwa nilai
Ground Shear Strain(GSS) di Kampung Cemara Kelurahan Sukorejo Gunungpati
berkisar 4.54 x 10-3 sampai dengan 1.59 x 10-2. Nilai tertinggi terdapat pada titik
N08 sedangkan nilai terkecil terdapat pada titik N14. Berdasarkan tabel nilai
regangan sifat dinamis tanah oleh Nakamura (1997), nilai yang diperoleh pada
penelitian di Kampung Cemara masuk hingga kategori orde 1 x 10-2. Kategori
tersebut memiliki deskripsi fenomena gerakan tanah yang dapat terjadi berupa
longsor, pemadatan tanah dan likuifaksi. Berdasarkan nilai Ground Shear
Strain(GSS) dan klasifikasi dari tabel tersebut maka Kampung Cemara memiliki
potensi bencana tanah longsor yang cukup tinggi.
5.2 Saran
Mengacu dari hasil penelitian yang telah diperoleh, penulis mengajukan beberapa
saran, diantaranya:
1. Lebih disarankan penelitian dilakukan pada malam hari, tidak dekat dengan
pohon serta tidak dekat bangunan atau struktur tinggi untuk menghindari noise
yang terjadi.
2. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan metode lain seperti geolistrik sebagai
validasi penelitian sebelumnya.
38
DAFTAR PUSTAKA RUJUKAN
Arifin, S. S., Mulyanto, B. S., Murjiyono, & Setianegara, R. (2014). Penentuan
Zona Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi Berdasarkan Analisis
Nilai Amplifikasi HVSR Mikrotremor dan Analisis Periode Dominan
Daerah Liwa dan Sekitarnya. Jurnal Geofisika Eksplorasi 2(1): 30-40.
Badan Penanggulangan Bencana Daerah (BPBD) Kota Semarang. 2016. Data
Informasi Bencana Tanah Longsor. Kota Semarang: BPBD
Daryono. 2011. Indeks kerentanan seismik berdasarkan mikrotremor pada setiap
satuan bentuk lahan di zona Graben Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta.
Disertasi, Fakultas Geografi: Universitas Gadjah Mada.
Elsanhai, S. A., & Sarno, D. L. 2008. Fundamental of Earthquake Engineering.
Wiley. Hongkong.
Fowler, C. M. R. 1990. The solid earth: An Introduction to Global Geophysics.
Cambridge: Cambridge University Press.
Gadallah, R. M., & Fisher, R. 2009. Exploration Geophysics. Springer: Berlin.
Hagiwara, T., Karakama, I., Kayano, I., & Kaminuma, K. 1964. Foreshocks,
aftershocks and an earthquake swarm detected by the micro-earthquake
observation. Bull Earthquake. Res. Inst. Vol(41):659–680.
Indriani, Y. N., Kusumayudha, S. B., & Purwanto, H. S. (2017). Analisis Gerakan
Massa Berdasarkan Sifat Fisika Tanah Daerah Kali Jambe dan sekitarnya,
53 Kecamatan Bener, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah. Jurnal Mineral
Energi dan Lingkungan 1(2): 39-49.
Ilyas, Tomi. 2011. Tanah Longsor(Landslide). Bahan Ajar MPKT-B
Kanai, K., & Tanaka, T. 1961. On Microtremors. VIII, Bull. Earth. Res.Inst.,
University of Tokyo. Japan, 3:97-114.
Kanai, K. 1966. Improved empirical formula for characteristics of stray [sic]
earthquake motions. Proceedings of the Japanese Earthquake Symposium:
1-4.
Khalil, A, E., Anukwu, G. C., & Nordin, M. N. M. 2020. Testing the horizontal to
vertical spectral ratio technique as a tool for utility detection. Journal of
Applied Geophysics. Vol(173).
Maresca, R.., Nardone, L., Gizzi, F. T., & Potenza, M. R. 2018. Ambient noise
HVSR measurements in the Avellino historical centre and surrounding
area (southern Italy). Correlation with surface geology and damage caused
39
by the 1980 Irpinia-Basilicata earthquake. Measurement Journal Vol(130):
211-222.
Marjiyono. 2010. Estimasi Karakteristik Dinamika Tanah dari Data Mikrotremor
Wilayah Bandung. Thesis. Bandung: Institue Teknologi Bandung.
Marsudi, 2000. Prediksi Laju Amblesan Tanah di Dataran Alluvial Semarang-
Jawa Tengah. Disertasi Program Doktor Bandung: Institut Teknologi
Bandung.
Marwanti, R., Firdaus, L., & Farid, M. 2017. Penggunaan Data Mikrotremor Dan
Vs30 Untuk Mengetahui Hubungan Ketebalan Sedimen Terhadap
Produktivitas Kelapa Sawit Dan Implementasinya Dalam Pembelajaran
Fisika. Bengkulu: Universitas Bengkulu.
Nakamura, Y. 1997. Seismic Vulnerability Indices for Ground and Structure using
Microtremor. World Congress on Railway Research Florence.
Nakamura, Y. 1989. A Method for Dynamic Characteristic Estimation of.
Subsurface using Microtremor on The Ground Surface. Q.R. of RTRI
30(1) : 25-33.
Nakamura, Y. 2000. Clear Identification of Fundamental Idea of Nakamura’s
Technique and Its Application. The 12nd Word Conference on Earthquake
Engineering. Tokyo, Japan.
Nakamura, Y. 2008. On the H/V Spectrum. The 14th World Conference on
Earthquake Engineering Beijing, China.
Nurrahmi., Efendi, R., & Sandra. 2015. Analisis Kecepatan Gelombang Geser
Vs30 Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kelurahan
Talise. Jurnal Gravitasi 14(1) : 7-12.
Ozaki, M., Kitagawa, Y., & Hattori, S. 1977. Study on Regional Distribution of
Maximum Eartquake Motions in Japan. Proceeding of Ninth Joint UJNR
Panel Conference “Wind and Seismic Effect. Vol(5):14 – 44.
Pancawati, K. D. 2016. Identifikasi Kerentanan Dinding Bendungan dengan
Menggunakan Metode Mikroseismik (Studi Kasus Bendungan Jatibarang,
Semarang). Semarang: Universitas Negeri Semarang
Pratiwi, S., Legowo, B., & Koesuma, S. 2017. Penentuan Tingkat Kerawanan
Gempa Bumi Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kota
Surakarta. Indonesian Journal of Applied Physics Vol. 7(1):59.
40
Putra, D. M. A., Wibowo, N.B., & Darmawan, D. 2014. Indeks Kerentanan
Seismik Kabupaten Kulon Progo Berdasarkan Data Mikrotremor.
Prosiding Seminar Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika. Yogyakarta:
Universitas Negeri Yogyakarta, ISBN : 978-602-99834-6-3.
Putri, A., Purwanto, M. S., & Widodo, A. 2017. Identifikasi Percepatan Tanah
Maksimum (PGA) dan Kerentanan Tanah Menggunakan Metode
Mikrotremor di Jalur Sesar Kendeng. Jurnal Geosaintis ITS 3(2): 107-114.
Rahmad, H. H., Supriyadi., Nur, K., N., & Rohmaniyah, F. 2017. Percepatan
Tanah Berdasarkan Data Mikrosesimik Wisata Bantir Sumowono,
Semarang. UNNES Physics Journal. Vol(6).
Roser, J., & Gosar, A. 2010. Determination of Vs30 For Seismic Ground
Classifications in the Ljubljana Area, Slovenia. Acta Geotechnica
Slovenia. Vol(1):61-76.
Sakinah, A. F. 2017. Analisis Ground Shear Strain Untuk Identifikasi Potensi
Gerakan Tanah Dengan Metode Hvsr (Horizontal To Vertical Spectral
Ratio) Di Taman Puri Sartika Semarang. Skripsi. Jurusan Fisika. Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Negeri Semarang.
SESAME. 2004. Guidelines for The Implementations of H/V Spectral Ratio
Technique on Ambient Vibrations Measurements, Processing and
Interpretation. SESAME European Research Project. Project No.
EVGICT-2000-00026 SESAME.
Setiawati, Y., Wibowo, N. B., & Dermawan, D. (2017). Analisis GSS (Ground
Shear Strain) Dengan Metode HVSR Menggunakan Data Mikroseismik
Pada Jalur Sesar Opak. Jurnal fisika 6(2): 132-138
Setiawan, B., Jaksa, M.., Griffith, M., & Love, D. 2018. Seismic Site
Classification Based On Constrained Modeling Of Measured HVSR Curve
In Regolith Sites. Soil Dynamics and Earthquake Engineering Journal
Vol(110): 244-261.
Shaleha, A., Supriyadi., & Putra, N. M. D. 2016. Identifikasi Struktur Lapisan
Tanah Daerah Rawan Longsor di Kecamatan Banyu biru Kabupaten
Semarang Dengan Mengunakan Metode Horizontal To Vertikal Spectral
Ratio (HVSR). Unnes Physics Journal 5(2): 1-6.
Susilawati. 2008. Penerapan Penjalaran Gelombang Seismik Gempa pada
Penelaahan Struktur Bagian Dalam Bumi. Sumatra Utara: Universitas
Sumatra Utara.
41
Stankoa, D., Markusic, S., Strelec, S., & Gazdek, M. 2017. Soil Dynamics and
Earthquake Engineering HVSR analysis of seismic site effects and soil-
structure resonance in Varaždin city (North Croatia. Soil Dynamics and
Earthquake Engineering Journal Vol(92): 666-677.
Thanden, R. E., Sumadirja, H., & Warnana, D. D. 2013. Profiling Kecepatan
Gelombang Geser (Vs) Menggunakan Inversi Spektrum Horizontal to
Spectral Ratio (HVSR). Jurnal Teknik Pomits 1(1): 1-6
USGS. The Modified Mercalli Intensity Scale. http://earthquake.usgs.gov/learn/
topics/mercalli.php. Diakses: 5 Agustus 2020.
Varnes, D. J. 1978. Slope movement types and processes. In Special Report 176:
Landslides: Analysis and Control (Eds: Schuster, R. L. dan Krizek, R. J.).
Transportation and Road Research Board. National Academy of Science:
Washington D. C. (1)11-33.
Wangsadinata, W. 2006. Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Berdasarkan SNI
1726-2002. Shortcourse HAKI 2006:Jakarta.
Warnana, D. D., Soemitro, R. A. A., & Utama, W. 2011. Application of
Microtremor HVSR Method for Assessing Site Effect in Residual Soil
Slope. International Journal of Basic and Applied Sciences IJBAS-IJENS
11(4): 73-78.
Windraswara, R., & Widowati, E. 2010. Penerapan CBDP (Community Based
Disaster Preparadness) dalam mengantisipasi Bencana Tanah Longsor di
Kecamatan Gunungpati Kota Semarang. Jurnal Unnes Rekayasa Vol.8(2).
Zhu, C., Pilz, M., & Cotton, F. 2020. Evaluation of a novel application of
earthquake HVSR in site-specific amplification estimation. Soil Dynamics
and Earthquake Engineering. Soil Dynamics and Earthquake Engineering
Journal Vol(139).
Top Related