PL3002 Aspek Kebencanaan
Laporan Studi
ANALISIS BAHAYA GEMPA BUMI Dosen: Ir. Djoko Santoso Abi Suroso M.PSt, Ph. D. ,
Dikerjakan Oleh: M. Addifa Yulman
(15006013)
I Gusti Ayu Andani
(15408008)
Putri Sugih Permatasari
(15408049)
Yunie Nurhayati
(15408072)
PROGRAM STUDI PERENCANAAN WILAYAH DAN KOTA SEKOLAH ARSITEKTUR PERENCANAAN DAN PENGEMBANGAN KEBIJAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2010
DAFTAR ISI DAFTAR DAFTAR ISI ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ............... ....................... ............ .... 2 DAFTAR DAFTAR TABEL TABEL ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ................ .................... .... 3 DAFTAR DAFTAR GAMBAR GAMBAR ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ................ ........................ ................ ........ ............... ................. 4 BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ...................... ............... .......... .. ......... ......... 5 1.1 Fenomena Fenomena Gempa Bumi ....................... ......... ........................ ........ ........................... ... 5 1.2 Data Data Kejadia Kejadian n Gempa Gempa Bumi ........................ ........ ......................... ....... ......................... 8 BAB II PENDEKATAN DAN TAHAPAN TAHAPAN-TAHAPAN -TAHAPAN ANALISIS ANALISIS BAHAYA ....................... ........ 9 2.1 Metoda Deterministik Deterministik (DSHA) ................................ ...................... .......... ...................... 9 2.2 Metoda Probabilistik Probabilistik (PSHA) ........................ ........ ........................ ........ ...................... 12 2.1.1 Input Input Data ..................... ............................. ........... ... ................ ....................... ............... .......... ............... ...................... ............... .......... .. ............ ............ 13 2.1.2 Model Model Atenuasi Atenuasi Gempa ....................... ......... ......................... ....... ....................... 13 2.1.3 Intensitas Intensitas Pada Batuan Batuan Dasar Dasar Keteknikan Keteknikan .................... ............ ........................... 14 2.1.4 Efek Amplifikasi Amplifikasi Gelombang Gelombang di Dekat Permukaa Permukaan n ....................... ......... ............... 14 2.1.5 Respon Struktur ........................ ........ .......................... ...... ............................. ... ... 15 2.1.6 Tampilan Tampilan Peta Probabilit Probabilitas as Goncangan Goncangan Gempa Gempa ...................... .......... .................. 15 BAB III DAERAH RAWAN RAWAN BENCANA GEMPA GEMPA DI DI INDONESIA ........................ ........ ......... 27 BAB IV KESIMPULAN ........................ ........ .......................... ...... ......................... ....... ......... 29 DAFTAR DAFTAR PUSTAKA....... PUSTAKA............... ............... ............... .......... .. ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ............. ............. 30
2
DAFTAR ISI DAFTAR DAFTAR ISI ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ............... ....................... ............ .... 2 DAFTAR DAFTAR TABEL TABEL ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ................ .................... .... 3 DAFTAR DAFTAR GAMBAR GAMBAR ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ................ ........................ ................ ........ ............... ................. 4 BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN ................ ........................ ................ ........ ............... ....................... ................ .......... ............... ...................... ............... .......... .. ......... ......... 5 1.1 Fenomena Fenomena Gempa Bumi ....................... ......... ........................ ........ ........................... ... 5 1.2 Data Data Kejadia Kejadian n Gempa Gempa Bumi ........................ ........ ......................... ....... ......................... 8 BAB II PENDEKATAN DAN TAHAPAN TAHAPAN-TAHAPAN -TAHAPAN ANALISIS ANALISIS BAHAYA ....................... ........ 9 2.1 Metoda Deterministik Deterministik (DSHA) ................................ ...................... .......... ...................... 9 2.2 Metoda Probabilistik Probabilistik (PSHA) ........................ ........ ........................ ........ ...................... 12 2.1.1 Input Input Data ..................... ............................. ........... ... ................ ....................... ............... .......... ............... ...................... ............... .......... .. ............ ............ 13 2.1.2 Model Model Atenuasi Atenuasi Gempa ....................... ......... ......................... ....... ....................... 13 2.1.3 Intensitas Intensitas Pada Batuan Batuan Dasar Dasar Keteknikan Keteknikan .................... ............ ........................... 14 2.1.4 Efek Amplifikasi Amplifikasi Gelombang Gelombang di Dekat Permukaa Permukaan n ....................... ......... ............... 14 2.1.5 Respon Struktur ........................ ........ .......................... ...... ............................. ... ... 15 2.1.6 Tampilan Tampilan Peta Probabilit Probabilitas as Goncangan Goncangan Gempa Gempa ...................... .......... .................. 15 BAB III DAERAH RAWAN RAWAN BENCANA GEMPA GEMPA DI DI INDONESIA ........................ ........ ......... 27 BAB IV KESIMPULAN ........................ ........ .......................... ...... ......................... ....... ......... 29 DAFTAR DAFTAR PUSTAKA....... PUSTAKA............... ............... ............... .......... .. ............... ....................... ................ .......... ............... ....................... ............... ......... .. ............. ............. 30
2
DAFTAR TABEL
Tabel I .1 Data Kejadian Kejadian Gempa Bumi di Indon Indonesia esia ...................... .......... ......................... ....... 8
3
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Epicenter gempa bumi yang disebabkan oleh Patahan .......................... ...... ......... 5 Gambar 2 Patahan dan Zona Subduksi ................................ ....................... ......... ................. 6 Gambar 3 Diagram Cara Membuat Peta Bahaya Goncangan Berdasarkan Metoda Determinisitik Standar ......................... ....... ................................ ......................... ....... ....... 9 Gambar 4 Peta Patahan Sumatera di wilayah Danau Toba .............................. .. ................. 11 Gambar 5 Peta Bahaya Goncangan Gempabumi Berdasarkan Analisis Deterministic Konvensional ................................ ................................ ................................ .................. 12 Gambar 6 Peta Probabilistik Bahaya Goncangan Gempa Untuk Wilayah Jepang ............... 15 Gambar 7 Peta Probabilistik Tingkat Bahaya Goncangan Gempa Di Sumatera Untuk ³10% Probability Of Exedance´.................. .............. ........................ ........ ........................... ..... . 16 Gambar 8 Peta Diagram Alur Kerja Kajian Bahaya Goncangan Gempa Dengan Metoda Probabilistik................................ ................................ ................................ ..................... 17 Gambar 9 Peta Pergerakan Lempeng Tektonik Aktif yang Mengapit Kepulauan Indonesia . 27 Gambar 10 Peta Tektonik Aktif Indonesia dan Gempa Bumi yang Terjadi Sejak Tahun 1973 ................................ ................................ ................................ ................................ ........ 28
4
a) Gempa vulkanis Gempa vulkanis adalah gempa yang terjadi akibat meletusnya gunung api. Apabila gunung api akan meletus, maka
timbullah tekanan gas dari dalam. Tekanan ini
menyebabkan terjadinya getaran yang disebut gempa bumi. Gempa vulkanis hanya terdapat di daerah gunung api yang akan, sedang, atau sesudah meletus. Bahaya gempa ini relatif kecil, tetapi sangat terasa di sekit arnya.
b) Gempa tektonik Gempa tektonik disebabkan oleh perlepasan tenaga yang dihasilkan dari geseran batuan sesar/patahan aktif sepanjang batuan sempadan plat tektonik. Tenaga dihasilkan oleh tekanan antara batuan dikenali sebagai kecacatan tektonik. Ke san ini adalah seperti gelang getah ditarik dan dilepaskan dengan tiba -tiba. Bahaya gempa ini sangat besar sekali sebab akibat gempa yang timbul, tanah dapat mengalami retakan, terbalik bahkan dapat bergeser. Patahan (fault) adalah gejala retaknya kulit b umi yang tidak plastis akibat pengaruh tenaga hori ontal dan tenaga vertikal. Daerah retakan seringkali mempunyai bagian -bagian yang terangkat atau tenggelam. Jadi, selalu mengalami perubahan dari keadaan semula, kadang bergeser dengan arah mendatar, bahka n mungkin setelah terjadi retakan, bagian bagiannya tetap berada di tempatnya.
Gambar 2 Patahan dan Zona Subduksi
Zona Subduksi
S
¢
¤
¡
£
:
§
¥
¦
lA ¨
£
©
B £
t
¨
D
©
6
¨
P t ¦
£
¨
i
¥
©
B
¡
i, 2008
. Zona subduksi terjadi ketika lempeng samudra bertabrakan dengan lempeng benua dan
menelusup
ke
bawah
lempeng
benua
tersebut
ke
dalam
astenosfer.
Lempeng litosfer samudra mengalami subduksi karena memiliki densitas yang lebih tinggi. Lempeng ini kemudian mencair d an menjadi magma. Suatu
ona subduksi yang paling
mungkin untuk ditemukan adalah pada suatu batas plat menyimpang.
c) Gempa runtuhan (terban) Gempa runtuhan dapat terjadi karena runtuhnya tanah di daerah tambang yang berbentuk terowongan atau pegunungan k apur. Pada umumnya di pegunungan kapur terdapat gua yang disebabkan oleh korosi. Jika gua atau lubang tersebut runtuh, maka timbullah gempa bumi. Namun, bahaya yang ditimbulkan gempa bumi ini relatif kecil.
d) Gempa Jatuhan Bumi merupakan salah satu plan et yang ada dalam susunan tata surya. Dalam tata surya kita terdapat ribuan meteor atau batuan yang bertebaran mengelilingi orbit bumi. Sewaktu-waktu meteor tersebut jatuh ke atmosfir bumi dan kadang -kadang sampai ke permukaan bumi. Meteor yang jatuh ini a kan menimbulkan getaran bumi jika massa meteor cukup besar. Getaran ini disebut gempa jatuhan, namun gempa ini jarang sekali terjadi.
7
1.2 Data Kejadian Gempa Bumi Berikut merupakan data kejadian gempa bumi yang kekuatannya lebih dari 5 skala richter yang mengguncang wilayah Indonesia selama periode 1815 ± 2009.
Tabel I.1 Data Kejadian Gempa Bumi di Indonesia No.
Tanggal
Korban jiwa
-
± 100.000 jiwa 36.417 jiwa 3.280 jiwa ± 5.000 jiwa ± 140.000 jiwa
10 April 1815
2 3 4 5 6 7 8 9 10
27 Agustus 1883 20 September 1899 20 Mei 1919 01 Februari 1923 02 Februari 1938 14 Agustus 1968 26 Juni 1976 19 Agustus 1977 12 Desember 1992
Selat Sunda Ambon, Maluku Blitar, Jawa Timur Laut Banda Pulau Banda fan Pulau Kai Sulawesi Utara Papua Kepulauan Sunda Pulau Flores
7.8 SR 8,5 SR 8.5 SR 7.8 SR 8.0 SR 7.5 SR
392 jiwa ± 9.000 jiwa ± 2.200 jiwa ± 2.100 jiwa
11 12 13 14 15 16 17 18 19
02 Juni 1994 Banyuwangi 04 Juni 2000 Bengkulu 06 Februari 2004 Nabire, Papua 12 November 2004 Alor 26 Desember 2004 Samudera Hindia 28 Maret 2005 Pulau Nias 27 Mei 2006 DI. Yogyakarta dan Klaten 17 Juli 2006 Ciamis dan Cilacap 11 Agustus 2006 Pulau Simeulue
7.2 SR 7.3 SR 6,9 SR 7.3 SR 9.3 SR 8.3 SR 5.9 SR 7.7 SR 6.0 SR
± 200 jiwa > 100 jiwa 26 jiwa ± 20 jiwa 131.028 jiwa 6.234 jiwa > 400 jiwa -
20 21 22 23 24 25 26 27
06 Maret 2007 12 September 2007 26 November 2007 17 November 2008 04 Januari 2009 02 September 2009 30 September 2009 01 Oktober 2009
Sumatera Barat Kepulauan Mentawai Sumbawa Sulawesi Tengah Manokwari Tasikmalaya dan Cianjur Sumatera Barat Kerinci
6.4 Mw 7.7 SR 6.7 SR 7.7 SR 7.2 SR 7.3 SR 7.6 Mw 6.6 Mw
> 60 jiwa ± 10 jiwa > 3 jiwa 4 jiwa 2 jiwa > 87 jiwa 1.115 jiwa 2 jiwa
28
9 November 2009
Pulau Sumbawa
6.7 SR
1 jiwa
Aceh
7.2 SR
-
S
07 April 2010
:
l i.c "
Pulau Sumbawa, NTB
Kekuatan
1
29
Area
!
8
BAB II PENDEKATAN DAN TAHAPAN-TAHAPAN ANALISIS BAHAYA
Bab ini akan membahas topik mengenai cara pendekatan dan tahapan dalam menganalisis bahaya gempa bumi. Pendekatan Analisis yang digunakan dalam penentuan analisis bencana gempa ada 2 buah yaitu secara deterministik ( Deterministic Seismic Ha ard Analysis(DSHA)) dan secara probabilistik (Probabilistic Seismic Ha ard Analysis (PSHA)). Berikut adalah penjelasan langkah ± langkah dari Masing ± masing metode Analisis yang diadopsi dari sumber Pedoman Analisis Bahay a Dan Risiko Bencana Gempabumi: Danny Hilman Natawidjaja, 2008.
2.1 Metoda Deterministik (DSHA) Prinsip memperkirakan besar goncangan dengan metoda
deterministic standa r
adalah dengan memakai rumus -rumus empiris atau formula hubungan antara besar kekuatan dan tipe sumber gempa dengan damp ak kerusakan berdasarkan data -data kerusakan gempa bumi di dunia. Kekurangan metoda ini adalah karena sam pai saati ini belum ada rumus-rumus empiris yang khusus dikembangkan untuk wilayah Indonesia. Oleh karena itu terpaksa harus mengambil rumus-rumus empiris yang dikembangkan berdasarkan data-data dari luar Indonesia, sehingga belum tentu cocok.
Gambar 3 Diagram Cara Membuat Peta Bahaya Goncangan Berdasarkan Metoda Determinisitik Standar
S
%
$
'
#
&
(
Sci c &
3
: Di
&
)
i
)
1
0
Di 1
(
3
1
(
i ³S i
)
'
1
(
ic H z
$
&
(
t P v ti -J '
&
'
&
&
3
0
3
(
l
)
'
(
2
5
(
3
(
3
#
(
, 2008
9
i ´ N t )
4
#
&
(
#
'
(
l R &
1
'
&
(
ch I tit t f 1
3
#
&
0
'
E th '
(
Contoh Analisis Goncangan Gempa dengan Me toda Deterministik Konvensional : Dalam analisis deterministik faktor probabilitas atau berapa besar kemungkinan terjadinya suatu gempa besar di suatu wilayah tertentu tidak dipentingkan. Yang dihitung adalah berapa besar goncangan yang mungkin terjadi di wilayah tersebut apabila gempa besar yang terjadi pada salah satu sumber gempa disekitarnya terjadi.
Jadi besar
goncangan yang terjadi adalah akibat dari suatu kejadian gempa. Biasanya diambil besari magnitude maximum ( worst-c se). Secara Sederhana model besar goncangan gempa dapat 6
dihitung sebagai be rikut. Akselerasi
gempa
(sebanding
dengan)
Besar
kekuatan/
magnitude
sumber
gempa/(berbanding terbalik dengan) jarak sumber ke lokasi peredaman gelombang gempa. Jadi besar goncangan ge mpa berbanding lurus dengan besar sumber gempa (magnitude) dan berbanding terbalik dengan jarak gempa(makin jauh/besar akan makin kecil) dan faktor peredaman gelombang. Pada contoh studi ini akan dihitung perkiraan potensi bahaya goncangan gempa dari Segmen Renun dari Patahan Sumatera di Wilayah Danau Toba. Patahan aktif ini dipetakan berdasarkan foto udara skala 1 : 100.000 dan peta topografi skala 1 : 50.000. Peta patahan aktif ini sudah cukup besar skalanya untuk bisa melakukan segmentasi patahan. D ari analsis segmentasi, diketahui bahwa panjang segmen patahan aktif Renun sekitar 170 km. Berdasarkan panjang patahannya maka dari formula empiris didapat perkiraan besar magnitude gempa maximum ( MC E = Maximum Credible Earthquake ) adalah Mw 7.6
10
Gambar 4 Peta Patahan Sumatera di wilayah Danau Toba
S 7
8
9
er : Si eh
B
@
A
N t w i j j , 2000 A
A
@
A
A
Patahan aktif ini dipet akan dari foto udara 1 : 100.000 dan topografi skala 1 :50.000 . Segmen patahan Renun panj angnya 170 km. Dibagian utara di batasi oleh diskontiniuitas jalur patahan berupa struktur Lembah Alas. Di bagian Selatannya dipisahkan dari segmen patahan Toru oleh perubahan arah jalur gempanya. Untuk model goncangan gempa dipakai formula empiris dari atenuasi g empa oleh Fukushima dan Tanaka (1990), sebagai berikut.
Dimana, A = rata ± rata ground peak acceleration -PGA (cm.sec2); R = jarak terdekat dari lokasi ke sumber gempa (km); Mw = skala magnitude momen.mbar
Berdasarkan input dan patahan aktif Segme n Renun pada gambar 4 dan formula atenuasi gelombang diatas maka didapat perkiraan besar goncangan gempa (dalam satuan PGA = Peak Ground Acceleration ±g =m/detik 2) seperti terlihat pada gambar 5 dibawah :
11
Gambar 5 Peta Bahaya Goncangan Gempabumi Berdasarkan Analisis Deterministic Konvensional
S C
D
E
er : F C
F
C
shi D
G
H
G
I
T G
I
G
F
G
. 1990
Gambar 5 merupakan Peta bahaya goncangan gempabumi (pada batuan dasar) berdasarkan analisis deterministic-konvensional dari patahan sumatera segmen Renum di wilayah Toba (MCE=Mw 7.6) dengan memakai formula empiris atenuasi gelombang dari Fukushima
dan
Tanaka
(1990).
Pada
gambar
tersebut
terlihat
pola goncangan
gempabuminya simetris, artinya dalam pemodelan ini tidak diperhitungkan faktor variasi arah propagasi dari perekahan patahan gempa dan juga kondisi tanah/batuan disekelilingnya diasumsikan homogeny. Pada kenyataannya besar goncangan gempa dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti kondisi geolo gi dan tanah didekat permukaan, konfigurasi stru ktur bawah permukaan dan lain -lain.
2.2 Metoda Probabilistik (PSHA) Analisis goncangan gempa bumi dengan cara probabilistik adalah cara yang paling umum dilakukan di dunia. Metoda ini tidak hanya memperhitun gkan satu sumber patahan gempa bumi saja tetapi menghitung semua efek gonc angan gempa dari semua sumber sumber gempa bumi pada dan sekitar wilayah studi. Metoda ini tidak men gasumsikan satu atau beberapa sk enario gempa pada setiap sumber (patahan) gempanya tetapi semua kemungkinan magnitudo gempa bumi yang dapat terjadi yaitu nilai perioda ulang atau frekuensi masing-masing. Umumnya metoda ini memakai pendekatan rumus -rumus empiris, mirip dengan yang dipakai dalam metoda deterministik standar tetapi diaplik asikan untuk banyak sumber gempa sekaligus memakai prinsip probabilstik bukan sk enario gempa.
12
2.1.1 Input Data Input data sumber gempa dipakai untuk metoda PSHA, yaitu : a) Patahan Aktif b) Area Sumber Gempa/ Seismik Latar Belakang Data patahan aktif adalah input data yang paling menentukan kualitas bagi hasil PSHA. Semakin komplit dan semakin baik kualitas data untuk input patahan aktifnya akan semakin baik juga hasil PSHA -nya. Untuk itu langkah pertama yang utama adalah mengumpulkan semua data patahan aktif yang su dah tersedia untuk kemudian analisis satu persatu untuk memeriksa kualitas dan akurasi datanya,kemudian bandingkan antara satu sumber dengan yang lainnya. Faktanya dibanyak tempat di dunia termasuk di Indonesia data patahan aktif ini masih terbatas sehingga input data area sumber gempa/seismik latar belakang menjadi sangat penting. Oleh karena itu untuk melakukan PSHA porsedur standar untuk mendesain input data seismic latar belakang ini perlu benar ± benar diperhatikan. Lebih jelasnya, data seismik latar belakang ini di analisis dan disintesiska n dari katalog gempabumi, yaitu : data rekaman seismik yang berisi informasi tentang lokasi episenter dan kedalaman sumber atau hiposenter, magnitudo, dan waktu terjad i gempa-gempa masa lalu. Tahapan-tahapan untuk mempersiapkan pangkal data katalog gempa yang baik adalah sebagai berikut : 1)
Kompilasi semua katalog gempa bumi yang ada dan pemilihan s erta eliminasi data yang sama (c ompl et eness naly si s ) P
2)
Agar datanya komplit
3)
Menyamakan skala magnitudo yang dipakai oleh berbagai katalog tersebut
4)
Melakukan proses ³declustering´, yaitu menghilangkan semua data ± data gempa yang termasuk kedalam gempa ± gempa pendahuluan dan gempa ± gempa susulan (karena yang diperlukan untuk PSHA hanya g empa ± gempa utama atau berdiri sendiri saja)
5)
Tahapan yang cukup sulit atau bahkan sering tidak bisa dilakukan adalah menyamakan kualitas dan keakuratan dari semua katalog semua gempa bumi yang dikompilasi untuk homogenisasi pangkal data seismiknya.
2.1.2 Model Atenuasi Gempa Formula empiris adalah hubungan kuantitatif/matematis/statistik antara dua atau leb ih parameter berdasarkan data -data kejadian yang melibatkan parameter -parameter tersebut. Secara umum rumus empiris atenuasi gelombang gempa adalah hub ungan antara sumber gempa, terutama magnitudonya, dengan tingkat kerusakan yang terjadi disekitarnya sebagai fungsi dari jarak (antara sumber gempa dan titik target). Lebih lanjut lagi, parameter lainnya 13
seperti sejenis mekanisme gempa (apakah patahan naik , turun, atau geser) dan lingkungan tektonik patahan gempanya (apakah patahan yang berada pada lempeng atau patahan di batas antar lempeng) juga dimasukkan sebagai parameter sumber ge mpa. Untuk kerusakan di target poin juga dimasukkan parameter tambahan s eperti efek amplifikasi pada poin tersebut yang tergantung pada jenis tanah/batuannya. Ada banyak formula empiris untuk atenuasi gelombang yang sudah dibuat untuk berbagai kondisi sumber gempa dan kondisi lokalnya. Sebagian formula empiris khusus dikembangkan untuk wilayah/ Negara tertentu yang tentunya juga berdasarkan data dari suatu wilayah/Negara tersebut. Sebagian lainnya dikembangkan lebih universal berdasarkan data dari seluruh dunia. Sampai sekarang belum ada formula empiris yang dikembangkan dari data Indonesia dan untuk Indonesia. Juga belum ada usaha yang lebih komprehensif untuk membuat koreksi dan penyesuaian terhadap berbagai formula yang sudah dikembangkan untuk bisa diterapkan lebih baik di Indonesia. Karena itu pemilihan formula empiris yang akan dipakai harus dengan kehati -hatian mengingat belum tentu benar -benar cocok. Lebih baik kalau memakai beberapa rumus empiris sekaligus sehingga bisa dibandingkan hasilnya untuk kemudian dipertimbangkan dengan sebaik -baiknya untuk menentukan nilai mana yang akan dipakai. Dengan akan tersedianya banyak data seismometer dan akselerometer di seluruh wilayah Indonesia dalam rangka keperluan TEWS
maka
dapat
dipastikan
bahwa
data
ini
nantinya
dapat
dipakai
untuk
membuat/mengkoreksi formula-formula empiris atenuasi gelombang gempa.
2.1.3 Intensitas Pada Batuan Dasar Keteknikan Nilai kecepatan atau percepatan gelombang gempa atau juga konversinya ke intensitas atau besarnya goncangan gempa dapat di perkirakan pada batuan dasarnya atau pada permukaan tanahnya. Yang disebut sebagai batuan dasar adalah batuan/tanah yang lebih kerass dan padat di bawah tubuh tanah yang lebih lunak dan tidak terkonsolidasi. Batuan dasar keteknikaan ( eng in eer in g edroc ) adalah batuan dasar yang menjadi fondasi Q
R
untuk struktur bangunan besar.
2.1.4 Efek Amplifikasi Gelombang di Dekat Permukaan Ketika gelombang gempa menjalar dari batuan dasar ke atas permukaan maka gelombang ini akan mengalami amplifikasi. Besarnya amplifikasi ini ditentukan oleh jenis atau sifat fisik tanahnya. Yang sekarang umum dipakai untuk standar besarnya amplifikasi adalah nilai kecepatan gelombang permukaan pada tubuh tanah dari permukaan sampai kedalamn 30 meter (Vs -30 m). Satuan goncangan untuk batuan dasar dan permukaan ini
14
bisa direpresentasikan sebagai Puncak Kecepatan/Percepatan Gelombang ( P eak
S
round
V el ocity/Acc el erati on. P V/P A ) S
S
2.1.5 Respon Struktur Selain besar goncangan gempa pada batuan dasar dan permukaan, potensi bencana juga ditentukan oleh respon struktur bangunan karena efek resonansi dari sturktur bangunan akan memperkuat gelombang gempa. Oleh karena itu dalam analisis goncangan perihal respon struktur bangunan ini diperhitungkan. Respon struktur pada gelombang gempa yang datang ini biasa disebut sebagai spektra respon ( response spect ra).
2.1.6 Tampilan Peta Probabilitas Goncangan Gempa Ada dua macam tampilan dari peta probabilit as bahaya goncangan gempa bumi: 1)
Peta besarnya probabilitas dari goncangan gempa yang melewati nilai goncangan yang ditentukan untuk perioda waktu yang ditentuk an ( the probability f or a fix ed ti me per io d and i nt ensity )
2)
Peta Probabilitas besarnya goncangan gempa yang melewati nilai yang tidak ditentukan untuk besar probabilitas dan perioda waktu yang ditentukan ( the i nt ensity f or a fix ed ti me per i od and probability )
3) Gambar 6 Peta Probabilistik Bahaya Goncangan Gempa Untuk Wilayah Jepang
Gambar diatas merupakan c ontoh 2 macam tampilan peta probabilistik bahaya goncangan gempa untuk wilayah Jepang : a) Peta kiri memperlihatka n perkiraan besar intensitas goncangan dengan tingkat kemungkinan 6% dalam 30 tahun ke depan. Peta kanan memperlihatkan perkiraan besar intensitas (dalam JMA) goncangan dengan tingkat kemungkinan 3 % dalam 30 tahun ke depan. b) Peta kiri memperlihatkan tin gkat 15
kemungkinan (probabilitas) goncangan gempa akan sama dengan atau melebihi intensitas 5 (skala JMA). Peta Kanan memperlihat kan tingkat kemungkinan (probabilitas) goncangan gempa akan sama dengan atau melebihi intensitas 6 (skala JMA)
Gambar 7 Peta Probabilistik Tingkat Bahaya Goncangan Gempa Di Sumatera Untuk ³10% Probability Of Exedance´
S umber : P et ersen et al, 2004
16
Gambar 8 Peta Diagram Alur Kerja Kajian Bahaya Goncangan Gempa Dengan Metoda Probabilistik
S umber : Di adopsi dar i ³S ei smic H az ard ³S ei smic H az ard and Ri sk Analy si s´ by R.K.
T
T
anual
U
ui de´, NRI -ESDP-J apan,2008 dan
cQui re, 2004
Contoh Perhitungan PSHA :
Pada suatu site akan dilakukan analisis resiko gempa dengan teori
probabilitas total (
McGuire, 1970). Diketahui bahwa di sekitar site terdapat sumber gempa subduksi; jarak terdekat dan terjauh anatara sesar dengan site adalah 230 km dan 270 km. Magnitude maksimum dari sesar tersebut adalah 7,5. Dengan data pencatatan ge mpa sebagai berikut :
17
Tabel 1.
No. 1 2 3 4 5 6
Magnitude 5 5.5 6 6.5 7 7.5
Data Pencatatan selama 80 tahun 45 32 20 14 5 2
Jumlah Kejadian > per tahun 1.475 0.9125 0.5125 0.2625 0.0875 0.025
Kejadian pertahun 0.5625 0.4 0.25 0.175 0.0625 0.025
Dan Data Probabilitas Jarak sebagai berikut :
Dengan
Menggunakan
fungsi
atenuasi
Youns,1997,
hitunglah
Probabilitas
bahwa
perccepatan sebesar 0.05g akan terlampaui. Gempa dengan Magnitude lebih kecil dianggap tidak mempunyai kontribusi terhadap resiko gempa.
A. Probabilitas Magnitude 1. Buat Persamaan Guttenberg-Richter Tabel 2. No.
Magnitude
Data Pencatatan selama 80 tahun
Kejadian pertahun
Jumla h Kejadian > per tahun
Log (Jumla h Kejadian > per tahun)
1
5
45
0.5625
1.475
0.16879202
2
5.5
32
0.4
0.9125
-0.039767127
3
6
20
0.25
0.5125
-0.29030613
4
6.5
14
0.175
0.2625
-0.580870692
5
7
5
0.0625
0.0875
-1.057991947
6
7.5
2
0.025
0.025
-1.602059991
18
Log
y = -0.697x + 3.789 R² = 0.962 Persamaan Guttenberg Richter Log lm = a - b M « Log (Jumlah 8 Kejadian > per
Guttenberg- Richter 1 Log (Jumlah Kejadian > per tahun
0 -1
5
6
-2
7
Magnitude
2. Mendapatkan Frekuensi kejadian dan Perioda Ulang
lm = frekuensi Kejadian Tiap tahun
T = Perioda ulang Dari persamaan hasil trendline didapatkan parameter untuk Guttenberg -Richter a= 3.789 b= 0.697 sehingga kita dapatkan = 0.697 x Ln (10) = 1.605
Untuk Model gempa dengan Magnitude 7.5 maka kita dapatkan
3. Probabilitas Magnitude dengan Magnitude 7.5
19
Probabilitas Magnitude
= Selang Magnitude, kita ambil antara 7.5 dan 7 sehingga selangnya = 0.5 Dengan Mmax = 7.5 dan Mmin = 5.0 dan Mo = Rata ± rata dari 7 sampai 7.5 adalah 7.25. Dan = 1.605 Kita dapatkan fm = 0.044 Sehingga didapatkan P M = 0.044 x 0.5 = 0.022
probabilitas Magnitude
B. Probabilitas Jarak Probabilitas jarak dapat dilihat dari data yang ada
Jadi jika jarak site (lokasi yang ditinjau) berjarak 230 km dari pusat gempa yang dimodelkan maka didapat probabilitas jarak = P
R
= 0.13
C. Probabilitas Atenuasi
Rumus atenuasi yang dipakai adalah Youngs (1997), untuk mencari PGA yaitu :
dan 20
y = PGA; dari data yang kita ingin cari M = 7.5 dan R = 230; H (kedalaman pusat gempa) kita modelkan pada kedalama n 10 km; Z t untuk mekanisme interface =0 dan untuk mekanisme interslab = 1, model yang diambil mekanisme interface sehinga Z
t
=
0. Maka Kita dapatkan
d Karena percepatan yang ingin kita lampaui adalah a* = 0.05 g
Maka kita harus cari parameter , , dulu dengan cara
Karena lPGA = 0.0142g ; a* = 0.05g ; dan
Untuk
= 1.45 ± 0.1 (7.5) = 0.7.
> 0 maka,
Probabilitas atenuasi = F ( -Z) Untuk
<0
Probabilitas atenuasi = 1 ± F( ) Karena
kita dapt besar dari 0 yaitu =1.78 maka dari tabel distribusi normal didapat
F(± ) = F(-1.78) = 0.0375= Probabilitas Atenuasi.
Setelah Kita mendapatkan Probabilitas untuk Magnitude 7. 5 = P(M=7.5) = 0.022 Probabiltas Jarak dengan jarak 230 km = P(R=230 km) = 0.13 Probabilitas Atenuasi yang melebihi a>0.05 g = (P a>0.05 g) = 0.0375 Maka Ptotal ( M=7.5, R = 230 km, a > 0.05 g ) = 0.022 x 0.13 x 0.0 375 = 0.0001 Ini baru untuk satu kejadian model gempa dimana gempa terjadi dengan Magnitude 7.5, Jarak dari Site ke pusat gempa 230 km, untuk melampaui percepatan 0.05 g. untuk kejadian ± kejadian gempa yang kita modelkan dengan magnitude yang berbeda, jarak sumber gempa model yang berbeda dan percepatan pada site yang melebihi 0.05 g akan memiliki probabilitas yang berbeda ± beda pula. Sehingga untuk 21
melengkapinya semua langkah 1 sampai 3 untuk mencari Probabilitas Magnitude, Probabilitas Jarak dan Probabi litas Atenuasi harus dicari dengan gempa ± gempa yang terjadi pada 80 tahun belakangan yang ada seperti pada data yang kita miliki di tabel 1 kita harus lakukan terus. Hingga didapatkan Probabilitas totalnya. Nilai F( ) didapat dari distribusi normal seper ti tabel berikut :
22
Contoh Hasil PSHA yang sudah dilakukan oleh ahli ± ahli gempa di Indonesia, seperti Prof. Masyhur Irsyam dan Dr. I Wayan Sengara menghasilkan Peta Makro onasi dan Peta Mikro onasi. Peta Makro onasi wilayah studinya luas ( contoh untuk Seluruh Indonesia). Peta Mikro onasi wilayah studinya diabatas ( contoh : kota Padang )
Peta Makrozonasi Gempa di Indonesia untuk SNI ( oleh Prof. Masyhur Irsyam, dkk ) 94 10
8
o
96
o
98
o
100
o
102
o
104
o
106
o
108
o
110
o
112
o
114
o
116
o
118
o
120
o
122
o
124
o
126
o
128
o
130
o
132
o
134
o
136
o
138
o
140
o
o
10
0
o
80
2 00
4 00
8
o
o
Kilometer
6
o
6
o
4
o
Banda Ac eh 1
2 3
4
4
5
6
5
4
3
o
2
1
2o
2o M anado Ter nate Pekanbaru
0
1
o Sama r inda
4
4
Bia k Palangkar aya
5
2o
5
4
3
o
3
M anok w ar i Sorong
Jam bi
5
6
2o
Palu
2
3
0
2
1 Padang
2
Jay apur a
6
1 Banjarm as in
Palembang
5
4
Bengkulu
o
Kendari
Ambo n
2
o 2
Jakarta
o
3
M akasar Tual
6
4
4 1 Bandarlam pung
6
1
o
Bandung Sukabum i
8
Sema r ang G ar ut Tas ik m al ay a Solo Jogj ak art a
o
Surabaya 3 Bli tar M alang
C ilac ap
Banyuw angi
D enpasar
M atar am
8
4
o
M erauke 5
6
10
o 5
Kupang
10
o
12
o
14
o
16
o
4
Wilayah
1
: 0,03 g
Wilayah
2
: 0,10 g
Wilayah
3
: 0,15 g
Wilayah
3 2
12
14
16
o
4
: 0,20 g
Wilayah
5
: 0,25 g
Wilayah
6
: 0,30 g
1
o
o
94
o
96
o
98
o
100
o
102
o
104
o
106
o
108
o
110
o
112
o
114
o
116
o
118
o
120
o
122
o
124
o
126
o
128
o
130
o
132
o
134
o
136
o
138
o
140
o
Gambar 2.1. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun
Peta Mikrozonasi Gempa untuk Wilayah Padang ( Dr. I Wayan Sengara, dkk )
23
PSHA didapat dari ko nsep Teorema Total Probabilitas. Teorema Total Probabilitas adalah Perkalian dari Probabilitas Magnitude dengan Probabilitas Jarak dengan Probabilitas Atenuasi. 1) Kita Memiliki catatan gempa dari gempa yang ter jadi dimasa lalu. 2) Kemudian Kita Urutkan besar magnitude gempa dari yang terbesar dan ke terkecil seperti terlihat pada gambar berikut : Contoh data gempa dan mencari probabilitasnya Data Pencatatan dlm 80 tahun Magnitude
Jumlah Kejadian
K ejadian/Tahun
Magnitude
Dalam 80 Tahun
.
V
W
.
112
W
.
X
.
`
W
.0
13.0
V
e
c
. c
6.0 6.
e
.0
+1.4+0.42 +0.112 +0.062 = 7 7.0 2.0 1.4+0.42 +0.112 +0.062 = 2
c
e
e
e
0.42 0 c
e
e
e
0.42 +0.112 +0.062 = 2 0.6 e
c
e
1.4
W
e
e
0.112 0.17 +0.062 =2 c
a
.
`
13+ +1.4+0.42 +0.112 20.0 +0.062 = 20 e
c
4
Y
V
b
e
4
W
Pe Tahun
W
. V
X
Jumlah Kejadian >
Pe Tahun d
1 4
W
V
Jumlah Kejadian
7.0
0.112
7.
0.062
c
e
e
0.0620.062 c
V
c
c
e
1200
1000
800
600
400
200
0 f
3)
.0
f
.
f
6.0
6. f
7.0
7. f
Kemudian Kita cari parameter Guttenberg -Richter . Dari data di langkah ke -2
24
4) Rumus Parameter Guttenberg -Richter adalah
5) Mencari Probabilitas Magnitude :
Probabilitas Magnitude = f(m) x ¨m ¨m = Rentang Magnitude
6) Probabilitas Jarak
25
PR = Probabilitas Jarak
7) Probabilitas Atenuasi Probabiliatas Atenuasi didapatkan dari Distribusi normal dengan rumus :
26
BAB III DAERAH RAWAN BENCANA GEMPA DI INDONESIA
Wilayah Indonesia berada di lokasi yang sangat unik, berada dalam sabuk µRing of fire¶ yang terkenal yaitu deretan gunung berapi aktif yang membentuk lingkaran di seputar samudera Pasifik dan Indonesia merupakan pertemuan lempengan dunia yang terus bergerak dan bergesekan untuk mencari keseimbangan. Seperti kita ketahui Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak Teori tektonik plate (plat tektonik) menjelaskan bahwa bumi terdiri dari beberapa lapisan batuan, sebagian besar area dari lapisan kerak itu akan hanyut dan mengapung di lapisan seperti salju Lapisan tersebut begerak perlahan sehingga berpecah-pecah dan bertabrakan satu sama l ainnya. Secara histografi, Indonesia merupakan wilayah yang sering mengalami gempa bumi dan tsunami. Berbagai daerah di Indonesia merupakan titik rawan bencana, terutama bencana gempa bumi, tsunami, banjir, dan letusan gunung berapi. Wilayah Indonesia dikepung oleh lempeng Eurasia, lempeng Indo -Australia, dan lempeng Pasifik. Sewaktu waktu lempeng ini akan bergeser patah menimbulkan gempa bumi. Selanjutnya, jika terjadi tumbukan antarlempeng tektonik dapat menghasilkan tsunami, seperti yang terjadi di Aceh dan Sumatera Utara. Catatan dari Direktorat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (DVMBG) Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral menunjukan bahwa ada 28 wilayah di Indonesia yang dinyatakan rawan gempa dan tsunami, diantaranya NAD, Sumatra Utara, Sumatra Barat, Bengkulu, Lampung, Banten, Jateng dan DIY bagian Selatan, Jatim bagian Selatan, Bali, NTB dan NTT. Kemudian Sulut, Sulteng, Sulsel, Maluku Utara, Maluku Selatan, Biak, Yapen dan Fak -Fak di Papua serta Balikpapan Kaltim.
Gambar 9 Peta Pergerakan Lempeng Tektonik Aktif yang Mengapit Kepulauan Indonesia
S umber : Draft 02 pedoman anali si s bahay a dan r i si ko benc ana gempa bumi ol eh Danny Hil man N at aw i dj a j a
27
Lempeng Lautan Hindia dan Australia bergerak ke Utara sekitar 50-70 mm/tahun dan menunjam di bawah Palung laut dalam Sumatra -Jawa sampai ke Barat Pulau Timor di NTT. Kemudian di sepanjang tepian Lempeng Kepulauan dari Pulau Timor ke arah Timur dan terus memutar ke Utara berlawanan arah jarum jam menuju wilayah perairan
Maluku,
Lempeng Benua Australia menabrak dengan kecepatan sekitar 70 mm/tahun. Jadi di wilayah ini yang terjadi bukan penunjaman lempeng lautan lagi tapi ona tumbukan lempeng benua terhadap lempeng Kepulauan. Di Utara Indonesia Timur, Lempeng Pasifik me nabrak sisi Utara Pulau Irian dan Pulau -pulau di Utara Maluku dengan kecepatan 120 mm/tahun, dua kali lipat lebih cepat dari kecepatan penunjaman Lempeng di bagian sisi Barat dan Selatan Indonesia.
Gambar 10 Peta Tektonik Aktif I ndonesia dan Gempa Bumi yang Terjadi Sejak Tahun 1973
S umber : Draft 02 pedoman anali si s bahay a dan r i si ko benc ana gempa bumi ol eh Danny Hil man N at aw i dj a j a
Pada peta di atas terdapat lima warna titik yang masing -masing menggambarkan episenter gempa pada kedalaman yang berbeda. Titik merah merupakan episenter gempa dengan kedalaman 0-30 Km, titik kuning adalah episenter gempa dengan kedalaman 33 -60 Km, titik oranye adalah episenter gempa dengan kedalaman 61 -90 Km, titik hijau adalah episenter gempa dengan kedalaman 91 -150, titik biru adalah episenter gempa dengan kedalaman lebih besar dari 151 km. Berdasarkan peta di atas terlihat bahwa hampir semua wilayah di kepulauan Indonesia memiliki potensi gempa bumi (dengan episenter yang berbeda-beda) kecuali Pulau Kalimantan.
28
BAB IV KESIMPULAN
Berdasarkan pemaparan materi di atas, dapat disimpulkan: 1.
Gempa
Bumi
disebabkan
oleh
beberapa
hal,
seperti
proses
tektonik
akibat
pergerakan kulit/ lempeng bumi, akti vitas sesar di permukaan bumi, pergerakan geomorfologi secara lokal, aktivitas gunung api, ledakan nuklir 2. Kejadian gempa bumi yang pernah terjadi di Indonesia tercatat setiap tahun 3. Metode analisis gempa bumi ada 2, yaitu DSHA (Deterministik Seismic Ha ar d Analysis) dan PSHA (Probabilistic Seismic Ha ard Analysis) 4. Di Indonesia, wilayah yang rawan terhadap bencana gempa bumi adalah sepanjang jalur subduksi dan patahan/sesar aktif, seperti wilayah barat pulau Sumatera, wilayah selatan Pulau Jawa, wilayah Uta ra Pulau Irian (Papua), dan sebagian wilayah Sulawesi.
29
