BAB I PENDAHULUAN
1.1. Pendahuluan Daerah penelitian berada di area kampus UGM tepatnya di daerah sekip utara. Penelitian dilakukan karena perlu memperkirakan bahaya seismik yang mungkin terjadi dengan mikrozonasi daerah setempat, yang memberikan analisa bahaya seismik dasar dari daerah setempat serta memberikan batas-batas wilayah yang yang rawan terhadap terhadap efek lokal. Selain itu, juga untuk latihan akuisisi metode mikroseismik dan sekaligus memenuhi syarat lulus mata kuliah praktikum fisika gunung api. Penelitian ini memanfaatkan survey mikrotremor untuk mikrozonasi bahaya gempa bumi daerah sekip utara UGM. Mikrozonasi akan dapat menjelaskan nilai-nilai kerentanan gempabumi yang ada pada pada setiap lokasi. Oleh sebab itu dilakukan dilakukan praktikum mikroseismik mikroseismik untuk memetakan mikrozonasi gempabumi pada daerah penelitian.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui mengetahui
hubungan nilai amplifikasi dan frekuensi natural terhadap kondisi geologi daerah penelitian sehingga mikrozonasi gempabumi dapat menjelaskan nilai kerentanan gempabumi pada masingmasing daerah sekip utara UGM 1.2. Tujuan Maksud dari penelitian/praktikum ini adalah : 1. Menganalisa tingkat kerawanan gempa pada daerah sekip utara UGM 2. Menentukan nilai frekuensi natural (f 0) dan amplifikasi (A 0) sehingga indeks kerentanan (kg) dan peak ground acceleration, serta ketebalan lapisan lapuk dapat ditentukan melalui suatu persamaan. 3. Memetakan distribusi frekuensi natural, amplifikasi, indeks kerentanan dan peak ground acceleration, serta ketebalan lapisan lapuk 1.3. Batasan Masalah 1. Penelitian hanya dilakukan sebatas daerah sekip utara kampus UGM 2. Akuisis data dilakukan dengan geophone 3 komponen 3. Analisa mikrotremor dibutuhkan untuk memperkirakan suatu daerah terhadap kerentanan akibat gempabumi. Pada saat pengukuran mikrotremor di lapangan berada pada daerah kampus UGM dimana banyak aktivitas manusia walaupun sudah diminimalisir dengan melakukan
pengukuran dilakukan tengah malam malam sehingga mempengaruhi pengukuran
(banyak event/noise). 4. Pengolahan dengan menggunakan software Geopsi untuk mendapatkan nilai frekuensi natural serta faktor implikasi dari p engukuran mikrotremor. 5. Data mikrotremor yang sudah diolah menghasilkan kurva H/V yang memberikan informasi berupa nilai frekuensi natural dan nilai amplifikasi suatu daerah sehingga indeks kerentanan
(kg) dan peak ground acceleration, serta ketebalan lapisan lapuk dapat ditentukan melalui suatu persamaan. BAB II DASAR TEORI 2.1. Teori Dasar Gelombang Seismik Gelombang gempa disebut juga gelombang seismik terjadi karena beberapa proses atau aktifitas g eologi yang terjadi pada sekitar sumber panas bumi. Kecepatan perambatan gelombang
seismik
ditentukan
oleh karakteristik
lapisan
dimana
gelombang
tersebut
merambat. Kecepatan gelombang seismik dipengaruhi oleh rigiditas (kekakuan) dan kerapatan lapisan sebagai medium bagi perambatan gelombang, hal ini ditinjau dari segi lapisan yang dilaluinya. Adapun dilihat dari segi perambatan gelombang seismiknya, diketahui b ahwa gelombang seismik dapat direfleksikan dan direfraksikan pada bidang batas dua lapisan yang berbeda densitasnya, kondisi tersebut dapat mempengaruhi pola ge lombang seismik. Perbedaan mengindikasikan
karakteristik adanya
variasi
lapisan
dimana
kecepatan
gelombang
gelombang
tersebut
merambat
seismik terhadap
arah.
dapat Adanya
perbedaan kecepatan gelombang terhadap arah ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, seperti konfigurasi susunan mineral, rekahan, pori-pori, dan konfigurasi kristalografi mineral pada batuan (Priyono, 2006).
Gambar 2.1.1 Ilustrasi variasi kecepatan pada karakteristik material yang berbeda. (a) material homogen isotropis; (b) material anisotropis (Abdullah, 2008) Titik merah
ditengah pada
gambar diatas
(Gambar 2.1.1)
merupakan sumber
gelombang seismik dan tanda panah menunjukkan arah pergerakan gelombang. Pada material homogen isotropis, gelombang akan merambat dengan kecepatan yang sama ke semua a rah, sedangkan pada
material anisotropis
kemungkinan gelombang
kecepatan yang tidak sama pada a rah yang berbeda.
akan
merambat dengan
2.2. Jenis-Jenis Gelombang Seismik Gelombang seismik atau gelombang elastik terdiri atas dua jenis, yaitu gelombang badan (body wave), yaitu gelombang longitudinal (gelombang P), gelombang transversal (gelombang S) dan gelombang permukaan (surface wave), yaitu berupa gelombang Rayleigh dan gelombang Love.
Gambar 2.2.1 Mulai dari fokus (sumber) dari gempa bumi di kerak bumi, gelombang Pdan gelombang S bergerak melalui lapisan dalam bumi. (www.daviddarling.info) 2.3. Gempa Bumi Gempa bumi merupakan hasil dari pelepasan energi secara tiba-tiba di dalam kerak bumi, berupa gelombang seismik yang menjalar ke segala arah (Wikipedia, 2013).
Gambar 2.3.1 Penggolongan Gempa Bumi berdasarkan Penyebab
Gambar 2.3.2 Penampakkan Gempa pada Seismogram 2.3. Metode HVSR Teknik ini pertama diusulkan oleh Nogoshi dan Iragashi (1971) dan dipublikasikan oleh Nakamura (1989). Metode ini didasari dari asumsi bahwa rasio dari spektrum Horisontal dan vertikal dari sumber tremor merupakan perkiraan dari fungsi transfer. Keakuratan dari metode ini dibuktikan dengan menggunakan observasi hasil mikrotemor pada beberapa titik (Nakamura, 1989). Metode pasif berdasarkan investigasi spektral dari gangguan
ambient seismic
atau gempa
kecil sangat umum digunakan karena bersifat aplikatif dan cenderung praktis. Ongkos yang rendah dan waktu yang singkat (Oros, 2008). Mikrozonasi merupakan suatu mekanisme yang dapat menjelaskan gejala amplifikasi seismik di suatu daerah, yaitu terjebaknya gelombang gempa bumi di dalam perlapisan sedimen (Aisyah dkk, 2011). Proses terjebaknya gelombang gempa bumi mengikuti pola resonansi yang frekuensinya mengikuti persamaan:
= /4 f = resonance frequency Vs = Shear wave V elocity H = depth of the sediments layer
Gambar 2.3.1 Konsep Dasar HVSR; Rasio Nilai maksimum antara Komponen Horisontal dan Vertikal dari Data Gempa Bumi (Nakamura, 199):
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian Lokasi daerah penelitian terletak di area kampus UG M daerah sekip utara
Gambar 3.1.1 Lokasi Penelitian
3.2. Alat dan Bahan yang Dig unakan Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan seperangkat alat mikrotremor portable yang terdiri dari alat Portable Digital Seismograph 3 komponen (2 komponen horizontal EW-NS dan 1 komponen vertikal) dengan sensor serta dilengkapi digitizer. Adapun alat-alat pendukung lainnya seperti laptop + charger, kabel sensor, GPS, aki, mox a + kabel, kabel penghubung mox a dengan laptop, kabel GPS dan kebel charger aki, serta alat navigasi seperti kompas, peta, GPS handy. 3.3. Langkah Pengerjaan Penelitian diawali dengan design survei sehingga didapatkan gambaran rinci terkait dengan akuisisi yang akan dilakukan seperti terlihat pada gambar 3.1.1. Tahap selanjutnya adalah akuisisi
mikrotremor pada titik akuisisi yang telah didesaign sebelumnya.
Data akuisisi dilakukan
pengolahan data untuk mendapatkan frekuensi natural dan nilai implikasi.
Pengolahan data
tersebut digunakan analisis data HVSR (Ho rizontal to Vertical Spectral Ratio). Data mikrotremor tanah pada software Geopsy dilakukan pemilihan windows yang stasioner antara 10-20 detik non overlapping. Kemudian analisis spektrum Fourier dilakukan untuk mengubah data awal akuisisi yang berupa domain waktu menjadi domain frekuensi. Hasil FFT dilakukan smooting Konno Ohmachi.
Pengolahan dilanjutkan dengan analisis HVSR untuk
memperoleh nilai HVSR yang ditunjukkan dengan puncak tertinggi HVSR dianggap sebagai frekuensi natural tanah serta diperoleh juga amplifikasi. Setelah memperoleh nilai frekuensi natural tanah serta amplifikasinya dihitung nilai indeks kerentanan, peak ground acceleration serta ketebalan lapisan lapuk melalui suatu persamaan. Langkah terakhir adalah memetakan distribusi frekuensi natural, amplifikasi, indeks kerentanan dan peak ground acceleration, serta ketebalan lapisan lapu
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dari analisis HVSR didapatkan frekuensi natural tanah dan amplifikasi pada 12 titik pengukuran di daerah sekip utara kampus UGM. Nilai frekuensi tanah berkisar 0.6 – 0.9 Hz (untuk F0<1Hz) dan 8 – 36 Hz (untuk F 0>1Hz) dengan peta frekuensi natural disajikan dalam gambar 4.6 dan 4.7. Sehingga dapat diindikasikan bahwa daerah sekip utara kampus UGM merupakan wilayah dengan kondisi geologi berupa endapan sedimen karena memiliki frekuensi natural kecil.
Gambar 4.1 Kurva HVSR M1-M6
Gambar 4.2 Tabel F 0, A0, Kg untuk F 0 < 1Hz Vulnerability Index (10 Sekon time window) Point M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M 10 M 11 M 12
UTM - point latitude longitude (meter)
(meter)
431156 431249 431348 431435 431135 431215 431315 431402 431086 431174 431265 431362
9141597 9141574 9141544 9141503 9141520 9141597 9141447 9141398 9141428 9141391 9141357 9141318
f0
A0
Kg
(Hz) 8.78235
2.32629
0.62
35.7042
1.23309
0.04
48.0848
1.36133
0.04
23.0626
3.61714
0.57
8.47816
2.20782
0.57
18.6141
3.22361
0.56
30.4087
2.5171
0.21
21.1794
2.88243
0.39
26.5251
5.06769
0.97
36.8856
3.01513
0.25
24.7484
2.23946
0.20
23.9607
1.73333
0.13
Gambar 4.3 Tabel F 0, A0, Kg untuk F 0 > 1Hz
Depth of the Weathered Layer UTM - point longitude
Altitude
(meter)
(meter)
(meter)
431156 431249 431348 431435 431135 431215 431315 431402 431086 431174 431265 431362
9141597 9141574 9141544 9141503 9141520 9141597 9141447 9141398 9141428 9141391 9141357 9141318
158 169 169 164 162 163 160 164 164 158 156 160
Point
latitude
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M 10 M 11 M 12
Vs (m/s)
f0 (Hz)
Thickness (meter)
Depth of Boundary (meter)
350
0.696204
125.6816
32.3184
350
0.699934
125.0118
43.9882
350
0.878628
99.5871
69.4129
350
0.677562
129.1395
34.8605
350
0.699433
125.1013
36.8987
350
0.703238
124.4244
38.5756
350
0.704942
124.1237
35.8763
350
0.786917
111.1934
52.8066
350
0.807922
108.3025
55.6975
350
0.719805
121.5607
36.4393
350
0.689298
126.9407
29.0593
350
0.716965
122.0422
37.9578
Gambar 4.4 Tabel Ketebalan Lapisan Lapuk untuk F0 < 1Hz
Depth of the Weathered Layer UTM - point Point M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M 10 M 11 M 12
latitude
longitude
Altitude
(meter)
(meter)
(meter)
431156 431249 431348 431435 431135 431215 431315 431402 431086 431174 431265 431362
9141597 9141574 9141544 9141503 9141520 9141597 9141447 9141398 9141428 9141391 9141357 9141318
158 169 169 164 162 163 160 164 164 158 156 160
Vs
f0
Thicknes s
Depth of Boundary
(m/s)
(Hz)
(meter)
(meter)
350
8.78235
9.9632
148.0368
350
35.7042
2.4507
166.5493
350
48.0848
1.8197
167.1803
350
23.0626
3.7940
160.2060
350
8.47816
10.3206
151.6794
350
18.6141
4.7007
158.2993
350
30.4087
2.8775
157.1225
350
21.1794
4.1314
159.8686
350
26.5251
3.2988
160.7012
350
36.8856
2.3722
155.6278
350
24.7484
3.5356
152.4644
350
23.9607
3.6518
156.3482
Gambar 4.5 Tabel Ketebalan Lapisan Lapuk untuk F0 > 1Hz
Gambar 4.6 Korelasi Peta A0, F0, Lapisan Lapuk, PGA (untuk F 0<1Hz)
Gambar 4.7 Korelasi Peta A 0, F0, Lapisan Lapuk, PGA (untuk F 0>1Hz) Peak Ground Acceleration adalah ukuran bagaimana permukaan bumi bergetar (accelerated) di suatu daerah tertentu. Secara umum Peak Ground Acceleration ini dapat diartikan
sebagai akselerasi maksimum yang dirasakan suatu partikel/lapisan ketika terjadi gerakan gempa. Berdasarkan skala Mercalli daerah sekip utara kampus UGM potensi kerusakan digolongkan very light (untuk F 0<1Hz) namununtuk F 0>1Hz daerah penelitian potensi kerusakan digolongkan moderate-moderate to heavy. Hasilnya sangat jauh berbeda.
Gambar 4.8 Peta PGA untuk F 0<1Hz
Gambar 4.9 Peta PGA untuk F 0>1Hz
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari analisis data dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa frekuensi natural berkisar 0.6 – 0.9 Hz (untuk F 0<1Hz) dan 8 – 36 Hz (untuk F 0>1Hz) dengan amplifikasinya kecil serta dari nilai PGA digolongkan very light (untuk F 0<1Hz) dan moderate-moderate heavy (untuk F 0>1Hz) maka dapat dikatakan daerah sekip utara kampus UGM merupakan daerah yang 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Berisi Data Lapangan
Agung Suhu Handian Fitra Model Letusan Ninda Diday Mikroseismik Fatia
Terakhir ngumpul hari minggu ke email niendha eaps atau ke diday jugak enggap apa – apa kug
