Laporan Kelompok 7 Prak. MAG II

1 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II

KEMENTERIAN DIKTI DAN RISTEK

PROGRAM STUDI GEOFISIKA JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II

TUGAS KELOMPOK

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 7

ASISTEN PRAKTIKUM :

FATHUL MUBIN

YOGYAKARTA

2015


Anggota Kelompok 7 :

1. Alfian Romadhoni 11/316738/PA/13865 Koordinator

2. Dian Rizqa 12/334682/PA/14915

3. Ahmad Reza 12/334658/PA/14891

4. Cendra Januari 12/331336/PA/14602

5. Agung Budi Prabowo 12/334731/PA/14963

6. Muhammad Imam Faisal 12/331249/PA/14531

7. Setyaningsih 12/331039/PA/14428

8. Try Antika 12/331185/PA/14484


A. PENDAHULUAN

Daerah penelitian kemungkinan berada di sekitar Provinsi Jawa Tengah.

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.

Penelitian ini memanfaatkan survey mikrotremor untuk mikrozonasi

bahaya gempa bumi daerah lokasi survei. Mikrozonasi akan dapat menjelaskan

nilai-nilai kerentanan gempa bumi yang ada pada setiap lokasi. Oleh sebab itu

dilakukan analisa data mikroseismik untuk memetakan mikrozonasi gempa bumi

pada daerah penelitian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan

nilai amplifikasi dan frekuensi natural terhadap kondisi geologi daerah penelitian

sehingga mikrozonasi gempa bumi dapat menjelaskan nilai kerentanan

gempabumi pada masing-masing daerah area survei.

B. DASAR TEORI

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 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 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. 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. Mulai dari fokus (sumber) dari gempa bumi di kerak bumi, gelombang P dan

gelombang S bergerak melalui lapisan dalam bumi. (www.daviddarling.info)

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 3. Penggolongan Gempa Bumi berdasarkan Penyebab


Gambar 4. Penampakan Gempa pada Seismogram

4. 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:

f = Vs/4H

f = resonance frequency

Vs = Shear wave Velocity

H = depth of the sediments layer

Gambar 5. Konsep Dasar HVSR; Rasio Nilai maksimum antara Komponen Horisontal dan Vertikal

dari Data Gempa Bumi (Nakamura, 1989):

C. METODOLOGI

Data akuisisi yang diperoleh dari pengukuran lapangan dilakukan

pengolahan data untuk mendapatkan frekuensi natural dan nilai Amplifikasi

maksimum. Pengolahan data tersebut menggunakan analisis data HVSR

(Horizontal to Vertical Spectral Ratio). Data mikrotremor tanah pada software


Geopsy dilakukan pemilihan windowing 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 selanjutnya 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 lapuk, setelah itu baru dilakukan interpretasi.

D. PEMBAHASAN

Dari pengolahan data yang telah dilakukan, selanjutnya dapat dilakukan

analisa mengenai potensi kerusakan ketika suatu area diguncang gempa. Untuk

data Raw per kelompok, kelompok 7 mendapat data F1, F2, F3, F4, G1, G2, G3,

dan G4.

Hasil dari pengolahan data perkelompok akan tersaji berikut :


Gambar 6. Grafik Frekuensi Dominan

Gambar 7. Grafik Amplifikasi Maksimum

0

5

10

15

20

25

F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4

F0 (

HZ)

Grafik Frekuensi Dominan

Grafik Frekuensi Dominan

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4

A0

Grafik Amplifikasi Maksimum

Grafik Amplifikasi Maksimum


Gambar 8. Grafik Indeks Kerentanan Gempa

Gambar 9. Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk

0

5

10

15

20

25

F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4

SVI

Grafik Indeks Kerentanan Gempa

Grafik Indeks Kerentanan Gempa

0

20

40

60

80

100

120

140

F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4

H (

M)

Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk

Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk


Gambar 10. Grafik PGA

Frekuensi dan amplifikasi memiliki hubungan yang erat dalam menentukan

Indeks Kerentanan Gempa, dan juga mempengaruhi ketebalan lapisan lapuk.

Untuk frekuensi yang rendah berarti ada kemungkinan Indeks Kerentanan

Gempa yang tinggi, namun jika diikuti oleh amplifikasi yang rendah juga, maka

indeks kerentanan gempanya akan rendah. Ketebalan lapisan lapuk akan

bergantung pada nilai frekuensi natural yang dihasilkan, semakin kecil

frekuensinya, maka ketebalan lapisan lapuk semakin tebal. Dari delapan raw

data yang diberikan, titik G4 memiliki Indeks kerentanan Gempa yang cukup

besar yang berarti memiliki potensi kerusakan yang besar jika diguncang

gempa.

Selanjutnya untuk PGA, terlihat dari grafik bahwa, dari kedelapan raw data

tersebut memiliki nilai PGA yang relative sama satu dengan lainnya. Artinya

adalah semua titik pengukuran raw data tersebut memiliki potensi kerusakan

yang sama jika diguncang gempa.

Kemudian, data pengolahan raw data per kelompok digabungkan menjadi

1 data besar, dan dilakukan analisa lebih regional. Berikut akan disajikan peta

kontur hasil gabungan semua raw data tiap kelompok :

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4

PG

A (

GA

L)

Grafik PGA

PGA (McGuirre) PGA (Donovan)


Gambar 11. Peta Kontur f0

Gambar 12. Peta Kontur A0


Gambar 13. Peta Kontur SVI Indeks Kerentanan Gempa

Gambar 14. Peta Kontur Ketebalan Lapisan Lapuk


Gambar 15. Peta Kontur PGA Metode McGuirre

Gambar 16. Peta Kontur PGA Metode Donovan


Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwasanya Frekuensi dan

amplifikasi memiliki hubungan yang erat dalam menentukan Indeks Kerentanan

Gempa, dan juga mempengaruhi ketebalan lapisan lapuk. Untuk frekuensi yang

rendah berarti ada kemungkinan Indeks Kerentanan Gempa yang tinggi, namun

jika diikuti oleh amplifikasi yang rendah juga, maka indeks kerentanan

gempanya akan rendah. Ketebalan lapisan lapuk akan bergantung pada nilai

frekuensi natural yang dihasilkan, semakin kecil frekuensinya, maka ketebalan

lapisan lapuk semakin tebal. Dari semua data tersebut, terlihat bahwa ada

beberapa titik yang memberikan hasil Indeks Kerentanan Gempa yang relatif

cukup besar terhadap titik yang lain, ini juga didukung oleh nilai A0 yang besar

serta nilai f0 yang juga kecil, yang berarti bahwa titik dengan indeks kerentanan

gempa yang tinggi tersebut memiliki potensi kerusakan yang cukup besar jika

diguncang gempa bumi.

Selanjutnya untuk PGA, terlihat dari grafik bahwa, dari semua raw data

tersebut memiliki nilai PGA yang relative sama satu dengan lainnya, selisihnya

tidak terlalu jauh. Artinya adalah semua titik pengukuran raw data tersebut

memiliki potensi kerusakan yang sama jika diguncang gempa.

Jika dikorelasikan dengan table skala Mercalli, maka nilai PGA dari semua

data ini termasuk ke dalam skala V, dimana pengertian dari skala V tersebut

adalah Getaran dirasakan oleh hampir semua penduduk, orang banyak

terbangun, gerabah pecah, jendela dan sebagainya pecah, barang-barang

terpelanting, tiang-tiang dan barang besar tampak bergoyang, bandul lonceng

dapat berhenti. Skala V ini termasuk skala yang aman untuk zona seismisitas di

Indonesia.

E. KESIMPULAN

Dari semua raw data yang dipetakan, terlihat hasil bahwa untuk Indeks

Kerentanan Gempa ada beberapa titik yang nilainya secara kualitatif relative

lebih besar dari titik yang lain, itu didukung oleh nilai f0 dan A0 yang dihasilkan.

Dan juga untuk ketebalan lapisan lapuk juga akan mempengaruhi indeks


kerentanan gempa dengan memperhatikan nilai f0 yang ada di titik-titik

pengukuran.

Nilai PGA akan menentukan seberapa besar potensi kerusakan yang

dihasilkan jika suatu area dikenai gempa bumi, hal ini dihitung secara relative

terhadap gempa yang pernah terjadi dari sekitar area pengukuran, untuk data

ini melihat nilai PGA dengan pengaruh sumber gempa Jogja 2006. Dari peta

PGA terlihat nilainya relative sama antara titik-titik yang berarti memiliki potensi

kerusakan yang sama jika dikenai gempa bumi.

F. DAFTAR PUSTAKA

Sujito, dkk.2013. ANALISIS PERCEPATAN TANAN MAKSIMUM GEMPABUMI

TEKTONIK WILAYAH JAWA TIMUR MENGGUNAKAN METODE

DONOVAN.Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang

Documents

Laporan Kelompok 7 Prak. MAG II