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 rawan 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 setiap lokasi. Oleh sebab itu dilakukan praktikum mikroseismik untuk memetakan

mikrozonasi gempabumi pada daerah penelitian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui

hubungan nilai amplifikasi dan frekuensi natural terhadap kondisi geologi daerah penelitian

sehingga mikrozonasi gempabumi dapat menjelaskan nilai kerentanan gempabumi pada masing-

masing 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 (f0) dan amplifikasi (A0) 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 sehingga mempengaruhi pengukuran

(banyak event/noise).

4. Pengolahan dengan menggunakan software Geopsi untuk mendapatkan nilai frekuensi

natural serta faktor implikasi dari pengukuran 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 geologi 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 bahwa

gelombang seismik dapat direfleksikan dan direfraksikan pada bidang batas dua lapisan yang

berbeda densitasnya, kondisi tersebut dapat mempengaruhi pola gelombang seismik.

Perbedaan karakteristik lapisan dimana gelombang tersebut merambat dapat

mengindikasikan adanya variasi kecepatan gelombang seismik terhadap arah. 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 arah,

sedangkan pada material anisotropis kemungkinan gelombang akan merambat dengan

kecepatan yang tidak sama pada arah yang berbeda.

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 Velocity

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 UGM daerah sekip utara

Gambar 3.1.1 Lokasi Penelitian

3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan

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 (Horizontal 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 F0>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 F0, A0, Kg untuk F0 < 1Hz

Gambar 4.3 Tabel F0, A0, Kg untuk F0 > 1Hz

latitude longitude

(meter) (meter) (Hz)

M 1 431156 9141597 8.78235 2.32629 0.62

M 2 431249 9141574 35.7042 1.23309 0.04

M 3 431348 9141544 48.0848 1.36133 0.04

M 4 431435 9141503 23.0626 3.61714 0.57

M 5 431135 9141520 8.47816 2.20782 0.57

M 6 431215 9141597 18.6141 3.22361 0.56

M 7 431315 9141447 30.4087 2.5171 0.21

M 8 431402 9141398 21.1794 2.88243 0.39

M 9 431086 9141428 26.5251 5.06769 0.97

M 10 431174 9141391 36.8856 3.01513 0.25

M 11 431265 9141357 24.7484 2.23946 0.20

M 12 431362 9141318 23.9607 1.73333 0.13

Point

Vulnerability Index (10 Sekon time window)UTM - point

A0 Kgf0

Gambar 4.4 Tabel Ketebalan Lapisan Lapuk untuk F0 < 1Hz

Gambar 4.5 Tabel Ketebalan Lapisan Lapuk untuk F0 > 1Hz

latitude longitude Altitude

(meter) (meter) (meter) (m/s) (Hz) (meter) (meter)

M 1 431156 9141597 158 350 0.696204 125.6816 32.3184

M 2 431249 9141574 169 350 0.699934 125.0118 43.9882

M 3 431348 9141544 169 350 0.878628 99.5871 69.4129

M 4 431435 9141503 164 350 0.677562 129.1395 34.8605

M 5 431135 9141520 162 350 0.699433 125.1013 36.8987

M 6 431215 9141597 163 350 0.703238 124.4244 38.5756

M 7 431315 9141447 160 350 0.704942 124.1237 35.8763

M 8 431402 9141398 164 350 0.786917 111.1934 52.8066

M 9 431086 9141428 164 350 0.807922 108.3025 55.6975

M 10 431174 9141391 158 350 0.719805 121.5607 36.4393

M 11 431265 9141357 156 350 0.689298 126.9407 29.0593

M 12 431362 9141318 160 350 0.716965 122.0422 37.9578

Depth of the Weathered Layer

Point

UTM - pointVs f0 Thickness

Depth of Boundary

latitude longitude Altitude

(meter) (meter) (meter) (m/s) (Hz) (meter) (meter)

M 1 431156 9141597 158 350 8.78235 9.9632 148.0368

M 2 431249 9141574 169 350 35.7042 2.4507 166.5493

M 3 431348 9141544 169 350 48.0848 1.8197 167.1803

M 4 431435 9141503 164 350 23.0626 3.7940 160.2060

M 5 431135 9141520 162 350 8.47816 10.3206 151.6794

M 6 431215 9141597 163 350 18.6141 4.7007 158.2993

M 7 431315 9141447 160 350 30.4087 2.8775 157.1225

M 8 431402 9141398 164 350 21.1794 4.1314 159.8686

M 9 431086 9141428 164 350 26.5251 3.2988 160.7012

M 10 431174 9141391 158 350 36.8856 2.3722 155.6278

M 11 431265 9141357 156 350 24.7484 3.5356 152.4644

M 12 431362 9141318 160 350 23.9607 3.6518 156.3482

Point

Depth of the Weathered LayerUTM - point

Vs f0 Thickness Depth of

Boundary

Gambar 4.6 Korelasi Peta A0, F0, Lapisan Lapuk, PGA (untuk F0<1Hz)

Gambar 4.7 Korelasi Peta A0, F0, Lapisan Lapuk, PGA (untuk F0>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 F0<1Hz) namununtuk F0>1Hz daerah penelitian potensi kerusakan digolongkan

moderate-moderate to heavy. Hasilnya sangat jauh berbeda.

Gambar 4.8 Peta PGA untuk F0<1Hz

Gambar 4.9 Peta PGA untuk F0>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 F0<1Hz) dan 8 – 36 Hz (untuk F0>1Hz) dengan amplifikasinya kecil serta dari nilai

PGA digolongkan very light (untuk F0<1Hz) dan moderate-moderate heavy (untuk F0>1Hz) maka

dapat dikatakan daerah sekip utara kampus UGM merupakan daerah yang

5.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Berisi Data Lapangan

Agung

Handian

Fitra

Ninda

Diday

Fatia

Terakhir ngumpul hari minggu ke email niendha eaps atau ke diday jugak enggap apa – apa kug

Suhu

Model Letusan

Mikroseismik