Text ABSTRAK (ABSTRACT) pdf

KARAKTERISASI SITE EFFECT DENGAN HVSR

MIKROTREMOR DAN ANALISIS BAHAYA KEGEMPAAN

DENGAN METODE DSHA DI KOTA BANDA ACEH

(Skripsi)

Oleh

SIGIT PRATAMA

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS LAMPUNG

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

i ABSTRACT

SITE EFFECT CHARACTERIZATION USING HVSR MICROTREMOR AND SEISMIC HAZARDS ANALYSIS

USING DSHA METHOD IN BANDA ACEH CITY

By

SIGIT PRATAMA

Banda Aceh has many earthquake disaster due to close of quake sources and standing above the alluvium which vulnerable against earthquakes. To determine the level of vulnerability against earthquakes, the research applied site effect characterization and making scenario of site seismic hazards with DSHA method. Site effect characterization using microtremor data as form of predominant frequency, amplification and VS30. These three parameters are used to describes conditions and local soil response against earthquakes. Meanwhile, the analysis of seismic hazards with DSHA method will generate value of Peak Ground Acceleration (PGA) in the bedrock and ground surface based on Aceh-Andaman Subduction, Aceh Fault and Seulimeum Fault.

From this research, have been known that Banda Aceh city is dominated by Class 3 Soil (f0 value 0-1,333 Hz) according to Kanai Classification (1983),

dominated by the amplification of 4,4-8,4 times and dominated by Class E Soil (VS30 value 0-183 m/s) According to NEHRP Classification (2000). It shows that

Banda Aceh was dominant compiled by Soft Soil which has high hazard vulnerability against earthquake disaster. Based on the PGA values which had been calculated from DSHA method, known that the city has a bedrock PGA at 0,226-0,415 g and ground surface PGA at 0,387-0,733 g with seismic source controllers are Fault Form of Aceh. From the site effect characterization and PGA estimation can concluded that Banda Aceh city has a high earthquake disaster vulnerability, with most vulnerable areas are in southwest part which composed by thick and soft soil, also located adjacent to Aceh Fault.

ii ABSTRAK

KARAKTERISASI SITE EFFECT DENGAN HVSR MIKROTREMOR DAN ANALISIS BAHAYA KEGEMPAAN

DENGAN METODE DSHA DI KOTA BANDA ACEH

Oleh

SIGIT PRATAMA

Kota Banda Aceh telah banyak mengalami bencana gempabumi akibat letaknya yang dekat dengan sumber-sumber gempa dan berdiri di atas endapan aluvium yang rentan terhadap gempabumi. Untuk mengetahui tingkat kerentanan kota ini terhadap gempabumi maka dilakukan karakterisasi site effect dan pembuatan skenario bahaya kegempaan dengan metode DSHA. Karakterisasi site effect menggunakan data mikrotremor berupa frekuensi dominan, amplifikasi dan VS30. Ketiga parameter tersebut digunakan untuk menggambarkan kondisi dan

respon tanah setempat terhadap gempabumi. Sedangkan, analisis bahaya kegempaan dengan metode DSHA akan menghasilkan nilai percepatan tanah maksimum (PGA) di batuan dasar dan permukaan tanah berdasarkan Subduksi Aceh-Andaman, Sesar Aceh dan Sesar Seulimeum.

Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa Kota Banda Aceh didominasi tanah Kelas 3 (f0 bernilai 0-1,333 Hz) menurut Klasifikasi Kanai

(1983), didominasi amplifikasi sebesar 4,4-8,4 kali dan didominasi tanah dengan jenis Kelas E (VS30 bernilai 0-183 m/s) menurut Klasifikasi NEHRP (2000). Hal ini

menandakan Kota Banda Aceh dominan disusun oleh tanah lunak yang memiliki kerentanan bencana yang tinggi terhadap gempabumi. Berdasarkan nilai PGA hasil dari metode DSHA dapat diketahui bahwa kota ini memiliki PGA batuan dasar sebesar 0,226-0,415 g dan PGA permukaan tanah sebesar 0,387-0,733 g dengan sumber gempa pengontrol berupa Sesar Aceh. Dari karakterisasi site effect dan estimasi PGA tersebut dapat disimpulkan bahwa Kota Banda Aceh memiliki tingkat kerentanan bencana gempabumi yang tinggi, dengan daerah yang paling rentan berada di bagian barat daya yang diduga tersusun oleh tanah lunak dan tebal serta berdekatan dengan Sesar Aceh.

Kata Kunci: Kota Banda Aceh, site effect, frekuensi dominan, amplifikasi, VS30,

iii KARAKTERISASI SITE EFFECT DENGAN HVSR

MIKROTREMOR DAN ANALISIS BAHAYA KEGEMPAAN DENGAN METODE DSHA DI KOTA BANDA ACEH

Oleh SIGIT PRATAMA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Lampung

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS LAMPUNG

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

vii RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Wates pada tanggal 23 Maret 1995. Merupakan anak pertama dari pasangan Bapak Rusdi Mulyono dan Ibu Alimah. Rekam jejak akademis penulis dimulai dari TK PKK Wates pada tahun 2000 sampai dengan tahun 2001. Kemudian dilanjutkan ke tingkat sekolah dasar di SD Negeri 1 Wates, Kecamatan Bumi Ratu Nuban pada tahun 2001 sampai dengan tahun 2007. Lalu penulis melanjutkan ke tingkat sekolah menengah pertama di SMP Negeri 1 Trimurjo pada tahun 2007 sampai dengan tahun 2010. Kemudian dilanjutkan ke tingkat sekolah menengah atas di SMA Negeri 1 Terbanggi Besar mulai tahun 2010 sampai dengan tahun 2012. Pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikan ke jenjang perguruan tinggi di Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung.

viii Kesekretariatan Himpunan Mahasiswa Geofisika Indonesia (HMGI) Regional 1 serta Anggota Dinas Sosial dan Politik Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik (BEM FT) Universitas Lampung. Selanjutnya, pada periode 2015/2016 penulis diamanahkan sebagai Kepala Dinas Komunikasi dan Informasi Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik (BEM FT) Universitas Lampung dan sebagai Kepala Divisi Kesekretariatan Himpunan Mahasiswa Geofisika Indonesia (HMGI) Regional 1.

Pada tahun 2015 penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Tiyuh Daya Asri, Kecamatan Tumijajar, Kabupaten Tulang Bawang Barat. Lalu pada Februari 2016 melaksanakan Kerja Praktek selama satu bulan di Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Gempabumi (PVMBG) Bandung dengan judul laporan “Analisis VS30 Berdasarkan NEHRP Site Class di Kabupaten Sumba Barat Daya

dengan Data Pengukuran Mikrotremor”. Selanjutnya pada September 2016 penulis

melaksanakan Tugas Akhir di Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) Bandung sebagai bahan untuk mendukung penulisan Skripsi. Sehingga penulis dapat menyelesaikan jenjang perguruan tinggi dengan menamatkan program sarjana melalui Skripsi dengan judul “Karakterisasi Site Effect dengan

ix

Tak perlu menunggu seribu bencana

untuk menyadari berharganya sebuah nyawa.

Tak perlu mengorbankan seribu nyawa

untuk menyadari berbahayanya sebuah bencana.

Sigit Pratama

“

x SANWACANA

Puji syukur dan terimakasih tertinggi penulis tujukan kepada Allah SWT atas segala rahmat, nikmat, karunia, dan hidayah-Nya yang tidak dapat dihitung dalam memberikan kesempatan dan kekuatan kepada hamba-Nya untuk belajar dan menyelesaikan masa studi pendidikan tinggi dengan melancarkan dan menguatkan selama proses studi serta dalam penyusunan dan penyelesaian Skripsi dengan judul “Karakterisasi Site Effect dengan HVSR Mikrotremor dan Analisis Bahaya

Kegempaan dengan Metode DSHA di Kota Banda Aceh”.

Tentu dalam perjalanan memulai, menyusun dan menyelesaikan skripsi ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada banyak pihak yang telah membantu dalam segala hal secara luar biasa, baik bantuan materiel maupun imateriel. Terimakasih saya sampaikan kepada:

1. Orangtua yang telah banyak mendidik, mengajari, mendoakan, mencintai dan menyayangi dengan sepenuh hati. Bapak (Rusdi Mulyono) dan Mamak (Alimah). Terimakasih atas segalanya.

2. Adik (Boby Handoko) yang telah dan akan menjadi sahabat dalam berbagi, berpikir dan mengabdi sedari kecil hingga tutup usia nanti. Let’s do it, Brother! 3. Keluarga Besar Mbah Prapto & Mbah Samiran yang selalu memberikan

xi 4. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah banyak membimbing, mengarahkan serta mengingatkan dalam penyusunan skripsi ini. Terimakasih banyak atas pembelajaran selama ini, Pak.

5. Bapak Dr. Nandi Haerudin, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing II yang telah memberikan banyak motivasi dan bimbingan yang sangat baik dalam penyusunan skripsi ini.

6. Bapak Rustadi, S.Si., M.T. selaku Penguji yang telah memberikan banyak masukan dan koreksi dengan sangat luar biasa dalam penyusunan skripsi ini. 7. Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik

Geofisika Universitas Lampung dan Pembimbing Akademik yang senantiasa membimbing dan mengarahkan selama proses studi berlangsung.

8. Bapak Drs. Cecep Sulaeman, M.Si. selaku Pembimbing Lapangan Tugas Akhir di PVMBG Bandung yang telah menerima, membimbing dan mengajarkan banyak hal dari masa Kerja Praktek hingga Tugas Akhir. Terimakasih Banyak, Bapak.

9. Bapak Amalfi Omang, S.Si., M.Phil. yang telah banyak membantu dalam memahamkan mengenai pendekatan pemikiran, filosofi dan konsep kegempaan selama Tugas Akhir. Terimakasih banyak, Pak.

xii Hilman, Esha, Dimas ’Onoy’, Dimas ‘Kopet’, Edo, Aldo, Irwan ‘Komti’, Ari,

Andina, Azis, Elen, Gita, Niar, Nana, Vivi, Lita, Resti, Medi, Beta, Bella, Dilla, Vee, Zahidah) yang telah bersama-sama memulai perjalanan ini. Bagaimanapun yang terjadi, saya sangat bersyukur diberikan kesempatan untuk mengenal, berbagi tawa maupun resah bersama kalian tanpa terkecuali. Terimakasih banyak, Sahabat!

12. Keluarga “KENDUR” (entah darimana datangnya entitas ini) yang telah menjadi simbol persahabatan erat dalam berbagi semua hal yang sangat berarti. Terimakasih untuk semua yang telah kalian goreskan di hidup ini meski hanya di sebagian usia tapi tetap berarti lebih. Meng-KENDUR bukan berarti Menjauh! Terimakasih Banyak!

13. Keluarga Rempong Bandung yang menemani selama Tugas Akhir (Andina, Elen, Gita, Niar, Jordi, Azhari “Ujep” dan Prista). Keluarga yang saling memahami, mengerti dan mentertawai semua hal yang membuat lebih berarti. Terimakasih Bandung dan segala kenangannya!

14. Pimpinan BEM FT Universitas Lampung Periode 2015/2016 (Salam, Yolanda, Lidya, Surya, Bayu, Amel, Soultan “Sule”, Aji, Winda, Faqqih, Wahyu, Wira, Didi, Rafi, Mustika, Agung, Kiki, Carta, Fahmi, Chandra, Dedi, Liherdi. Terimakasih atas kepercayaan serta pengalaman hidup dan organisasi yang sangat luar biasa dan tak akan pernah terlupakan meski hanya satu periode kepengurusan tapi sangat membekas dalam ingatan. Ingetin ya, “Demisioner hanya menghentikan kerja bersama kita, bukan kebersamaan kita”.

xiii 15. Keluarga Dinas Komunikasi dan Informasi BEM FT Unila Periode 2015/2016 “KOMINFO Warbyasah” (Amel, Bayu, Veranika, Aga, Ridholi, Ginanjar,

Ragil, Budi, Agung, Belarizka, Indra dan Ester) yang telah menjadi keluarga tercinta yang sangat bermakna dalam menjalankan kerja bersama untuk memenuhi amanah di BEM FT Unila dan sebagai tempat mengalirnya rasa dalam organisasi. Terimakasih Keluarga Kominfo! #ResponsifRebranding 16. Keluarga Besar BEM FT Universitas Lampung Periode 2015/2016 yang telah

banyak memberikan kisah cerita, kepercayaan, semangat dan harapan serta pelajaran hidup dan organisasi. Saya sangat bersyukur sempat mengenal, memahami dan menjalani sebagian hidup bersama kalian yang sangat luar biasa. Terimakasih banyak teman-teman dan adik-adik Staf dan Eksmud tercinta! A Period Full of Stars! #BEM_FT_SOLID

17. ANONIM (Bagas, Gata, Made dan Agus). Terimakasih telah membalutkan rasa dalam nada dan irama. Oasis-Stand by Me!

18. Kakak-kakak tingkat (TG09, TG10, TG11) serta adik-adik tingkat (TG13, TG14, TG15, TG16) yang telah banyak menemani dan membantu selama ini. Terimakasih Banyak!

19. Khusus untuk orang-orang yang sangat luar biasa yang selalu memberikan semangat dan harapan untuk terus hidup dan berkarya. Sebuah Nama, Sebuah Cerita. Terimakasih banyak.

xiv 21. Semua lagu dan simfoni yang menderu dan bersenandung menemani selama

hidup. Terimakasih banyak!

Penulis mengharapkan semoga dengan adanya karya yang berupa skripsi ini dapat bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan serta berguna bagi masyarakat dan membantu perkembangan mitigasi bencana di Indonesia.

Tentu, penulis sangat terbuka untuk menerima kritik dan saran yang membangun untuk digunakan sebagai sumber motivasi dan evaluasi serta perkembangan ilmu pengetahuan yang lebih baik. Terimakasih.

Bandarlampung, Mei 2017 Penulis

xv DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRACT ... i

ABSTRAK ... ii

HALAMAN JUDUL ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

HALAMAN PERNYATAAN ... vi

RIWAYAT HIDUP ... vii

MOTTO ... ix

SANWACANA ... x

DAFTAR ISI ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xix

DAFTAR TABEL ... xxi

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Batasan Masalah ... 4

D. Manfaat Penelitian ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6

xvi B. Trench Sunda dan Sistem Trench Sumatera Bagian Utara – Kepulauan

Andaman ... 6

C. Sistem Sesar Sumatera ... 9

D. Kondisi Seismo-Tektonik Kota Banda Aceh ... 10

E. Kondisi Topografi dan Fisiografi Kota Banda Aceh... 13

F. Geomorfologi Kota Banda Aceh ... 14

G. Tatanan Geologi Kota Banda Aceh ... 15

H. Sejarah Gempabumi Merusak di Provinsi Aceh ... 19

II. TEORI DASAR ... 23

A. Gelombang Seismik ... 23

1. Gelombang Badan (Body Wave) ... 27

a. Gelombang P atau Gelombang Longitudinal ... 27

b. Gelombang S atau Gelombang Transversal ... 28

2. Gelombang Permukaan (Surface Wave) ... 30

a. Gelombang Rayleigh ... 30

b. Gelombang Love ... 31

B. Mikrotremor ... 32

C. Transformasi Fourier ... 34

D. Horizontal to Vertical Spectrum Ratio (HVSR) ... 36

E. Frekuensi Dominan ... 40

F. Amplifikasi ... 42

G. VS30 ... 45

H. Pengaruh Efek Lokal Terhadap Gempabumi ... 46

I. Seismic Hazard Analysis ... 48

J. Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) ... 50

K. Sumber Gempabumi ... 52

xvii

M. Magnitudo Maksimum ... 54

N. Percepatan Tanah Maksimum (PGA) ... 55

O. Logic Tree ... 56

P. Fungsi Atenuasi ... 59

1. Youngs dkk. (1997) ... 59

2. Atkinson – Boore (2003) ... 60

3. Zhao dkk. (2006) ... 62

4. Boore – Atkinson (2008) ... 64

5. Campbell – Bozorgnia (2008) ... 67

6. Chiou – Youngs (2008) ... 69

IV. METODE PENELITIAN ... 72

A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 72

B. Data Penelitian ... 72

C. Diagram Alir Penelitian ... 73

D. Tahapan Pengolahan Data ... 74

1. HVSR Mikrotremor... 74

2. Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) ... 79

3. Pembuatan Peta ... 80

V. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 81

A. Hasil ... 81

1. HVSR Mikrotremor... 81

2. Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) ... 84

3. Tingkat Rawan Bencana Gempabumi ... 88

B. Pembahasan ... 88

1. HVSR Mikrotremor... 88

a. Frekuensi Dominan (f0) ... 89

b. Amplifikasi ... 94

c. VS30 ... 98

2. Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) ... 101

a. Subduksi Aceh – Andaman ... 102

b. Sesar Aceh ... 107

c. Sesar Seulimeum ... 111

xviii

3. Tingkat Rawan Bencana Gempabumi ... 120

4. Rekomendasi Aplikatif ... 124

VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 130

A. Kesimpulan ... 130

B. Saran ... 131

DAFTAR PUSTAKA ... 133

xix DAFTAR GAMBAR

Gambar ... Halaman

1. Peta penelitian mikrotremor di Kota Banda Aceh ... 7

2. Sumber gempabumi patahan/sesar (fault) ... 11

3. Sumber gempabumi subduksi (megathrust) ... 12

4. Tatanan geologi Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam ... 16

5. Peta geologi Kota Banda Aceh ... 17

6. Skematik potongan melintang aluvium di Banda Aceh ... 19

7. Deformasi akibat gelombang badan ... 29

8. Deformasi akibat gelombang permukaan ... 32

9. Jenis struktur geologi dan cekungan sedimen ... 38

10. Ilustrasi amplifikasi ... 43

11. Rekaman percepatan gempa di tanah padat/batuan ... 43

12. Rekaman percepatan gempa di tanah lunak endapan lakebed ... 43

13. Empat langkah dalam DSHA ... 51

14. Ilustrasi sumber gempa ... 53

15. Diagram alir penelitian ... 73

16. Kotak dialog HV Tools ... 75

17. KurvaHVSR hasil pengolahan ... 76

xx

19. Tampilan hasil import data pada HV Explorer ... 77

20. Pemilihan puncak kurva HVSR pada HV Explorer ... 78

21. Peta persebaran frekuensi dominan (f0) di Kota Banda Aceh ... 81

22. Peta persebaran frekuensi dominan (f0) di Kota Banda Aceh berdasarkan Klasifikasi Kanai (1983) ... 82

23. Peta persebaran amplifikasi di Kota Banda Aceh ... 82

24. Peta persebaran VS30 di Kota Banda Aceh ... 83

25. Peta persebaran VS30 di Kota Banda Aceh berdasarkan Klasifikasi NEHRP (2000)... 83

26. Peta PGA Bedrock Kota Banda Aceh akibat Subduksi Aceh – Andaman . 84 27. Peta PGA Surface Kota Banda Aceh akibat Subduksi Aceh – Andaman .. 84

28. Peta PGA Bedrock Kota Banda Aceh akibat Sesar Aceh ... 85

29. Peta PGA Surface Kota Banda Aceh akibat Sesar Aceh ... 85

30. Peta PGA Bedrock Kota Banda Aceh akibat Sesar Seulimeum ... 86

31. Peta PGA Surface Kota Banda Aceh akibat Sesar Seulimeum ... 86

32. Peta PGA Bedrock Maksimum di Kota Banda Aceh ... 87

33. Peta PGA Surface Maksimum di Kota Banda Aceh ... 87

xxi DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Data Segmen Aceh dan Seulimeum ... 10 2. Katalog gempabumi merusak di Provinsi Aceh ... 20 3. Klasifikasi tanah oleh Kanai berdasarkan nilai frekuensi dominan

mikrotremor ... 41 4. Klasifikasi Site Class berdasarkan VS30 ... 46

5. Hubungan antar magnitudo gempa ... 54 6. Regresi dari panjang rupture di permukaan dengan magnitudo

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kota Banda Aceh adalah salah satu kota besar di Indonesia yang menjadi Ibukota dari Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam dan terletak di ujung barat laut dari Pulau Sumatera. Peran Kota Banda Aceh sangatlah penting yaitu sebagai pintu gerbang Indonesia di bagian barat yang berhadapan langsung dengan negara-negara di selatan Benua Asia sehingga dapat membawa keuntungan yang dapat meningkatkan perekonomian di Provinsi Aceh secara khusus dan Indonesia secara umum. Sebagai pusat politik, perekonomian dan kebudayaan di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam, Banda Aceh pernah mengalami gempa bumi dan tsunami yang meluluhlantakan kota ini, yaitu gempa bumi sebesar 9,1 Mw (moment magnitude) pada 2004 yang menimbulkan tsunami yang sangat dahsyat sehingga merusak Kota Banda Aceh dan memakan ratusan ribu korban jiwa.

2

yang terletak sekitar 250 km di sebelah barat daya Pulau Sumatera. Jika dilihat dari sejarah seismisitas di Kota Banda Aceh, pernah terjadi gempa bumi akibat aktivitas Segmen Sesar Seulimeum pada tahun 1964 dengan magnitudo 6,5 Ms (surface wave magnitude) (Sieh dan Natawidjaja, 2000). Sedangkan pergerakan lempeng pada zona subduksi di barat Sumatera seringkali menghasilkan gempabumi dengan magnitudo 4,5 atau lebih, yang umumnya berpusat di laut sebelah barat dari Kota Banda Aceh dengan kedalaman 0 – 69 km. Bahkan pada 2004, terjadi gempabumi dengan magnitudo sebesar 9,1 Mw akibat pergeseran lempeng di zona subduksi yang menyebabkan tsunami dan menghancurkan Kota Banda Aceh dan total merenggut korban jiwa lebih dari 310.000 orang. Ini menandakan tingginya tingkat seismisitas di Kota Banda Aceh.

Ditinjau dari sisi geologi, Kota Banda Aceh terletak pada endapan aluvium yang terdiri dari kerikil, pasir, lumpur dsb. Bahkan Kota Banda Aceh dialasi oleh aluvium yang sangat tebal (Siemon dkk., 2006 dalam Setiawan dkk., 2012). Hal ini menunjukkan bahwa Kota Banda Aceh sangat rawan terhadap bencana gempabumi karena terletak pada endapan aluvial yang notabene merupakan endapan yang terkenal lunak dan dapat memperbesar (amplifikasi) gelombang seismik dari gempa bumi sehingga dapat memperkuat efek dari gempa bumi yang datang pada kota ini.

3

penelitian mengenai karakterisasi site effect dengan metode HVSR mikrotremor untuk mengetahui bagaimana karakteristik situs dan persebarannya di Kota Banda Aceh. Site effect (efek situs) yang akan diteliti yaitu Frekuensi Dominan, VS30 dan Amplifikasi. Tiap karakteristik site effect

tersebut dapat menggambarkan bagaimana respon situs terhadap gelombang seismik gempabumi yang datang. Dari masing-masing karakteristik site effect

tersebut akan didapatkan peta mikrozonasi bencana gempabumi untuk Kota Banda Aceh. Adapun upaya mitigasi selanjutnya yaitu dengan melakukan analisis bahaya kegempaan dengan metode Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) yang berfungsi untuk menggambarkan skenario gempa terburuk yang mungkin terjadi dengan mempertimbangkan besar sumber gempa, jarak sumber gempa dan karakteristik situs di Kota Banda Aceh. Metode DSHA ini akan menghasilkan peta Peak Ground Acceleration (PGA) untuk Kota Banda Aceh.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengkarakterisasi site effect (efek situs) di Kota Banda Aceh dengan metode HVSR Mikrotremor.

4

3. Menganalisis daerah rawan bencana gempabumi di Kota Banda Aceh berdasarkan karakteristik site effect hasil pengolahan data mikrotremor dan estimasi nilai Peak Ground Acceleration hasil dari metode DSHA.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini hanya membahas karakterisasi site effect yang berupa frekuensi dominan, VS30 dan amplifikasi di Kota Banda Aceh berdasar pada

data mikrotremor.

2. Estimasi nilai PGA dalam analisis bahaya kegempaan di Kota Banda Aceh dilakukan dengan metode DSHA menggunakan pendekatan logic tree yang juga digunakan oleh Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010.

3. Pada penelitian ini, sumber gempa yang digunakan dalam metode DSHA berjumlah tiga buah sumber gempa yang ada di sekitar Kota Banda Aceh, yaitu Segmen Sesar Seulimeum, Segmen Sesar Aceh dan Subduksi Aceh-Andaman.

5

D. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain:

1. Daerah-daerah yang rentan terhadap bahaya gempabumi di Kota Banda Aceh dapat diketahui dan dipetakan persebarannya sehingga memungkinkan untuk dilakukan perencanaan pembangunan yang lebih tepat dan lebih baik.

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian terletak di Kota Banda Aceh, Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam. Penelitian ini menggunakan data hasil akuisisi dari metode mikrotremor untuk mengkarakterisasi site effect di Kota Banda Aceh. Terdapat 90 titik akuisisi mikrotremor di sekitar Kota Banda Aceh, persebaran titik-titik tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.

B. Trench Sunda dan Sistem Trench Sumatera Bagian Utara – Kepulauan Andaman

7

8

subduksi Trench Sunda untuk menggambarkan perubahan karakter secara geografik dari sistem subduksi ini (Dewey dkk., 2006 dalam Makrup, 2013).

Digunakan terminologi umum “Trench Sunda” untuk mengindikasikan posisi singkapan interface antara plate subduksi dan plate yang menumpang (overriding) sepanjang sistem keseluruhan zona subduksi antara Jawa dan Birma. Beberapa penulis menggunakan nama yang berbeda untuk segmen yang berbeda dari zona subduksi ini, seperti Trench Jawa, Trench Sumatera, Trench Nicobar, Trench Andaman, Trench Burma/Trench Arakan (Hamilton, 1979; Socquet dkk., 2006 dalam Makrup, 2013). Dalam banyak segmen pada sistem subduksi Trench Sunda, seismisitas yang terjadi nampaknya berkaitan dengan zona subduksi yang terperluas kearah pantai menjauhi aksis trench. Seismisitas ini merefleksikan tegangan yang terjadi dalam arah bawah plate India dan Australia oleh konvergensi yang terjadi dalam plate tersebut dan subduksi yang terjadi di bawah plate Sunda dan Birma yang menumpang (Dewey dkk., 2006 dalam Makrup, 2013).

Sistem Trench “Sumatera Bagian utara-Kepulauan Andaman” berkaitan dengan zona rupture gempa besar kepulauan Andaman yang terjadi pada Desember 2004 (Chlieh dkk., 2006 dalam Makrup, 2013). Regangan yang terjadi dalam wilayah ini mencerminkan fakta bahwa plate India bersubduksi dibawah plate Burma dilepas pantai Bagian utara Sumatera. Gempa besar Aceh Desember 2004 melepaskan regangan elastis pada sepanjang keseluruhan zona subduksi. Model seismik/geodetik Chlieh dkk. (2006) seperti dikutip Makrup (2013), sesungguhnya memperlihatkan beberapa potongan kecil zona subduksi

9

kejadian mainshock Desember 2004 atau selama bulan yang mengikuti

mainshock ini. Beberapa dari potongan kecil ini cukup besar untuk menghasilkan gempa yang dapat diukur, jika potongan kecil ini mengumpulkan dan melepaskan energi regangan dimasa depan (Dewey dkk., 2006 dalam Makrup, 2013).

C. Sistem Sesar Sumatera

10

membentang sepanjang timur laut dan Segmen Aceh yang membentang sepanjang barat Daya di sebelah Kota Banda Aceh. Segmentasi Sistem Sesar Sumatera dan Indonesia dapat dilihat pada Gambar 2. Berikut ini beberapa data mengenai Segmen Sesar Aceh dan Seulimeum:

Tabel 1. Data Segmen Aceh dan Seulimeum (Sieh dan Natawidjaja, 2000). No. Segmen Latitude Panjang (km) Sejarah Gempa

1 Aceh 4,4°N-5,4°N 200 Tidak Ada

2 Seulimeum 5,0°N-5,9°N 120 1964 (Ms=6,5)

D. Kondisi Seismo-Tektonik Kota Banda Aceh

Pola tektonik wilayah Propinsi Nanggroe Aceh Darussalam dipengaruhi oleh pergerakan lempeng pada zona subduksi yang terletak +250 km di sebelah barat pulau Sumatera. Berdasarkan peta seismisitas tahun 1900-2012 (Hayes dkk., 2010 seperti dikutip Tohari dkk., 2015), pergerakan lempeng ini seringkali menghasilkan gempabumi dengan magnitudo 4,5 atau lebih, yang umumnya berpusat di laut sebelah barat dari Kota Banda Aceh dengan kedalaman 0 – 69 km.

11

12

13

Kondisi seismo-tektonik ini menyebabkan wilayah Kota Banda Aceh termasuk dalam zona bahaya seismik tinggi. Irsyam dkk. (2010) (Tim Revisi Peta Gempa Indonesia) seperti dikutip Tohari dkk. (2015) memperlihatkan bahwa wilayah Kota Banda Aceh mempunyai nilai percepatan puncak di batuan dasar sebesar 0,3 – 0,4 g untuk periode ulang 475 tahun, dan sebesar 0,5 – 0,6 g untuk periode ulang 2475 tahun. Hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan Youngs dkk. (1997) seperti dikutip Tohari dkk. (2015), untuk gempabumi pada jarak 100 km dengan kedalaman 30-60 km dan magnitudo gempa Mw sebesar 9,0 hingga 9,3 memberikan nilai PGA sebesar antara 0,3 g hingga 0,4 g. Mempertimbangkan kondisi lapisan tanah lunak yang tebal, maka nilai percepatan maksimum di permukaan tanah di wilayah Kota Banda Aceh dapat 1,5 hingga 2,0 kali lebih besar.

E. Kondisi Topografi dan Fisiografi Kota Banda Aceh

Kondisi topografi (ketinggian) Kota Banda Aceh berkisar antara -0,45 m sampai dengan +1,00 m di atas permukaan laut (dpl), dengan rata- rata ketinggian 0,80 m dpl.

14

Dalam lingkup makro, Kota Banda Aceh dan sekitarnya secara topografi merupakan dataran banjir Krueng Aceh dan 70% wilayahnya berada pada ketinggian kurang dari 5 meter dpl.

Ke arah hulu dataran ini menyempit dan bergelombang dengan ketinggian hingga 50 meter dpl. Dataran ini diapit oleh perbukitan terjal di sebelah barat dan timur dan ketinggian lebih dari 500 m, sehingga mirip kerucut dengan mulut menghadap ke laut (Pemerintah Kota Banda Aceh, 2012).

F. Geomorfologi Kota Banda Aceh

Secara umum geomorfologi wilayah Kota Banda Aceh terletak di atas formasi batuan vulkanis tertier (sekitar Gunung Seulawah dan Pulau Breueh), formasi batuan sedimen, formasi endapan batu (di sepanjang Kr. Aceh), formasi batuan kapur (di bagian timur), formasi batuan vulkanis tua terlipat (dibagian selatan), formasi batuan sedimen terlipat dan formasi batuan dalam.

Geomorfologi daerah pesisir Kota Banda Aceh secara garis besar dibagi menjadi pedataran yang terdapat di pesisir pantai utara dari Kecamatan Kuta Alam hingga sebagian Kecamatan Kuta Raja, dan pesisir pantai yang terletak di wilayah barat atau sebagian Kecamatan Meuraxa.

15

berada paling dekat dengan laut dan selalu mendapat tambahan baru yang berupa endapan pasir, sedangkan beting pasir subresen dibentuk oleh bahan-bahan yang berupa endapan pasir tua, endapan sungai, dan bahan-bahan-bahan-bahan aluvial/koluvial dari daerah sekitarnya (Pemerintah Kota Banda Aceh, 2012).

G. Tatanan Geologi Kota Banda Aceh

Berdasarkan peta geologi lembar Banda Aceh, Sumatera (Bennet dkk., 1981 dalam Tohari dkk., 2015) seperti yang terlihat pada Gambar 4, wilayah Kota Banda Aceh umumnya tersusun oleh endapan kuarter yang terdiri dari endapan pematang pantai, endapan rawa, dan endapan aluvial berumur Pleistosen dan Holosen. Berdasarkan data pemboran, lapisan endapan aluvial dekat dengan pantai dapat mencapai ketebalan 206 m di bawah permukaan tanah di daerah Cot Paya di sebelah timur Sungai Krueng Aceh. Sementara itu, beberapa puluh kilometer ke arah hulu di daerah Lambaro, endapan aluvium mempunyai ketebalan minimum 70 m dengan proporsi 20% pasir dan 80% lempung pasiran hingga pasir lempungan (Ploethner dan Siemon, 2006 dalam Tohari dkk., 2015).

16

batuan beku, berumur holosen hingga Pra-Tersier, dan secara umum dibagi atas 4 (empat) kelompok, yaitu :

1. Aluvium

2. Batuan Kuarter (sedimen dan volkanik) 3. Batuan Tersier (sedimen dan volkanik)

4. Batuan metasedimen, malihan, dan terobosan Pra-Tersier (Pemerintah Kota Banda Aceh, 2012).

Kota Banda Aceh terletak pada sebuah cekungan yang dikontrol secara struktural, dimana cekungan ini dibatasi di kedua sisinya oleh patahan-patahan aktif yakni, Patahan Aceh di barat daya dan Patahan Seulimeum di timur laut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Kondisi ini mengakibatkan batuan sedimen Banda Aceh akan bergetar cukup kuat bila gempa terjadi di sekitarnya.

17

18

Litologi penyusun yang ada di Banda Aceh dan sekitarnya menunjukkan bahwa dari bagian barat hingga ke selatan Patahan Aceh disekitar kawasan pesisir dibentuk terutama oleh Endapan Pra-Tersier tipis berlapis-lapis hingga sangat tebal berupa batu kapur Formasi Batugamping Raba. Di sebelah timur Banda Aceh tersusun oleh batuan andesit hingga dasit dari endapan vulkanik Lam Teuba. Endapan vulkanik ini mencakup sebagian besar kawasan di pesisir utara dan kaki bukit di kedua sisi Patahan Seulimeum. Vulkanik Lam Teuba diendapkan dari Plistosen Holosen.

19

Gambar 6. Skematik potongan melintang aluvium di Banda Aceh (Farr dan Djaeni 1975 dalam Setiawan dkk., 2012).

H. Sejarah Gempabumi Merusak di Provinsi Aceh

20

Tabel 2. Katalog gempabumi merusak di Provinsi Aceh (Supartoyo dan Surono, 2008).

No Nama Gempa Tanggal Pusat Gempa

Kedalaman

(km) M (SR)

Skala

MMI Kerusakan

1 Pulau Simeulue (Tsunami)

1907 - - - - Terjadi tsunami di Pulau Simeulue. Kerusakan melanda Pulau Simeulue.

2 Banda Aceh 23/8/1936 6,1°LU- 97,7°BT

- - VII-VIII 9 orang meninggal, 20 orang luka parah. Kerusakan sejumlah bangunan di Banda Aceh, Lhok Sukon dan Lhok Seumawe

3 Banda Aceh 2/4/1964 5,9°LU- 95,7°BT

33 6,5 VII Kerusakan bangunan terparah di Krueng Raya. Di Banda Aceh ± 30%-40% bangunan tembok rusak

4 Lhok Seumawe-Sigli (Tsunami)

12/4/1967 5,3°LU- 97,3°BT

55 6,1 VIII Kerusakan bangunan di Jenieub, Pendada, Jeumpa dan Bireun. Intensitas gempa terbesar di Lhok Seumawe dan Sigli. Terjadi Tsunami, Likuifaksi & longsorang di Sigli. Sebanyak 5 masjid, 11 sekolah, 59 madrasah dan 2.000 rumah rusak.

5 Banda Aceh 4/4/ 1983 5,8°LU-93,27°BT

51 6,6 VI Kerusakan bangunan terparah di Banda Aceh, gedung Keuangan Negara di Banda Aceh rusak.

6 Biangkejeren 15/11/1990 3,908° LU-97,457°BT

33 6,8 VII-VIII 1 orang meninggal, 32 orang luka-luka. Terjadi tanah longsor, retakan tanah dan likuifaksi. Kerusakan di Biangke-jeren, Kuta Panjang, Rikit Gaib, Agusen, Geumpang, Kutacane.

21

No Nama Gempa Tanggal Pusat Gempa

Kedalaman

(km) M (SR)

Skala

MMI Kerusakan

7 Simeuleu 02/11/2002

08:25’00’’ WIB

5,7°LU-97,1°BT 36 km utara

Singkil

43,2 (33 USGS)

6,5 SR VII 2 orang meninggal di Sinabang, 127 orang luka-luka di Kec. Sukajaya, Simeulue timur dan Lasikin. Sejumlah gedung perkantoran, sekolah, rumah dan took rusak di Sinabung. Di Lasikin kantor Pelayanan PLN ambruk, 36 kantor dan bangunan rusak. Di Pulau Simeulue: 1.875 rumah rusak, 401 diantaranya rusak berat termasuk: 43 ruko, 42 gedung sekolah & 50 buah masjid. Getaran gempa terasa di Kab. Aceh barat, Aceh selatan, Aceh barat Daya, Nagan Raya, Singkil dan Kepulauan Banyak. Di Medan getaran gempa tercatat II MMI, Tapaktuan-Meulaboh IV-VI MMI, Banda Aceh-Lhok Seumawe II-III MMI.

8 Peureulak (Aceh timur) 22/01/2003 02.58.51,2 UTC 4,577° LU-97,54°BT

33 5,7 SR V 31 bangunan rusak berat, 26 bangunan rusak ringan meliputi: rumah penduduk, sarana pendidikan, balai pengajian, puskesmas, sarana perhubungan rusak di Beurandang, Rantau Peureulak, Aceh timur. Sebanyak ± 150 jiwa mengungsi. Getaran gempa terasa di Pangkalan Brandan skala III MMI, Medan, Malaysia & Thailand.

9 Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) (Tsunami) 26/12/2004 07:58’53” WIB 3,307°LU-95,947°BT (250 km barat daya Kota Banda Aceh) 30 (USGS)

9 Mw VIII Gempabumi terbesar IV di dunia sejak tahun 1900 (USGS). Terjadi tsunami merusakkan ± 85% Kota Banda Aceh. Total korban lebih dari 310.000 orang meninggal. Lebih 265.000 orang meninggal di NAD dan pantai barat Sumatera

22

No Nama Gempa Tanggal Pusat Gempa

Kedalaman

(km) M (SR)

Skala

MMI Kerusakan

5.300 org di Thailand, 150 org di Somalia, 82 org di Maladewa, 68 org di Malaysia, 59 org di Myanmar,

10 org di Tanzania, 3 org di Seychelles, 2 org di Bangladesh, 1 org di Kenya.

Pantai barat NAD (Lhok Nga, Calang, Meulaboh) hancur. Runup di pantai Banda Aceh ± 9 m, pantai Lhok Nga ± 16 m.

10 Cot Glie, Aceh Besar

5/10/ 2005

15:46:44 WIB

5,2°LU-95,6°BT

10 5,7 Mw V 73 rumah penduduk, 2 masjid, 1 SD Lamkin dan 1 puskesmas rusak ringan di Kec. Cot Glie. Beberapa rumah penduduk di Kec. Seulimeum dan SMA Fajar Harapan di Banda Aceh rusak ringan.

11 Simeulue 1/2/ 2006 2,744°LU-96,059°BT

10 5,9 Mw V Beberapa bangunan mengalami kerusakan di Pulau Simeulue. Pusat gempa di darat.

23

III. TEORI DASAR

A. Gelombang Seismik

Gelombang gempa disebut juga gelombang seismik, terjadi karena beberapa proses atau aktivitas geologi. Gelombang seismik merupakan gelombang yang menjalar di dalam bumi disebabkan adanya deformasi struktur di bawah bumi akibat adanya tekanan ataupun tarikan karena sifat keelastisitasan kerak bumi. Gelombang ini membawa energi kemudian menjalar ke segala arah di seluruh bagian bumi dan mampu dicatat oleh seismograf. 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.

24

Ԑxx =

𝜕𝑢

𝜕𝑥; Ԑyy = 𝜕𝑣

𝜕𝑦; Ԑzz = 𝜕𝑤

𝜕𝑧 (1)

Ԑxy =

𝜕𝑣 𝜕𝑥+

𝜕𝑣 𝜕𝑦; Ԑyz =

𝜕𝑤 𝜕𝑦 +

𝜕𝑣 𝜕𝑧; Ԑzx =

𝜕𝑢 𝜕𝑧 +

𝜕𝑤

𝜕𝑥 (2)

𝜃x =

1 2 (

𝜕𝑤 𝜕𝑦

-𝜕𝑣 𝜕𝑦); 𝜃x =

1 2 (

𝜕𝑢 𝜕𝑧

-𝜕𝑤 𝜕𝑥);𝜃z =

1 2 (

𝜕𝑣 𝜕𝑥

-𝜕𝑣

𝜕𝑦) (3)

Perubahan dimensi yang disebabkan oleh strain normal akan mengakibatkan perubahan volume. Perubahan volume per satuan volume disebut dilatasi , misal ∆= 𝜃

𝜃 = Ԑxx + Ԑyy + Ԑzz =

𝜕𝑢 𝜕𝑥 +

𝜕𝑣 𝜕𝑥 +

𝜕𝑤

𝜕𝑥 (4)

Hubungan antara tegangan dan regangan yang menimbulkan pergeseran sederhana disebut Modulus Rigiditas dinyatakan dalam persamaan (5). Hubungan antara konstanta elastik pada medium homogen isotropik saling terkait membentuk persamaan (6).

𝜇= 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 𝑟𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟=

σxy

Ԑxy (5)

σ = 𝜆

2(𝜆 + μ) (6)

dengan λ disebut konstanta Lame, dan 𝜇 menyatakan hambatan regangan geser. Persamaan rambat gelombang P dan S dapat diturunkan dari Hukum Hooke yang menyatakan hubungan tegangan (gaya per satuan luas) dan regangan (perubahan dimensi) sebagai:

σii = λ𝜃 + 2𝜇 Ԑii ;i = x, y, z (7)

25

Dalam hukum II Newton, gaya (F) adalah perkalian antara massa (m) dan percepatannya (a). Misal terdapat pergeseran (μ) sebagai akibat dari tekanan sepanjang sumbu-x, maka hukum Newton dapat dinyatakan dalam persamaan (9).

ρ 𝜕2 u

𝜕𝑡2 = (λ +𝜇)

𝜕θ 𝜕𝑥+ 𝜇∇

2_{u (9)}

F = mɑ = 𝜌dxdydzɑ = 𝜌dxdydz 𝜕

2 _u

𝜕𝑡2 (10)

dengan ρ adalah massa jenis bahan. Persamaan (11) merupakan tekanan

sepanjang sumbu-y dengan pergeseran v dan persamaan (12) merupakan tekanan dalam arah sumbu-z dengan pergeseran w.

ρ 𝜕2 v

𝜕𝑡2 = (λ+𝜇)

𝜕θ 𝜕𝑦+ 𝜇∇

2_{v (11)}

ρ 𝜕2 w

𝜕𝑡2 = (λ+𝜇)

𝜕θ 𝜕𝑧+ 𝜇∇

2_{w (12)}

Gelombang yang merambat pada suatu media ke segala arah, secara tiga dimensi arah perambatan gelombang dinyatakan dengan sumbu x, y, dan z. Untuk menentukan persamaan gelombang ini, persamaan (9), (11), dan (12) masing-masing dideferensialkan terhadap x, y, dan z, sehingga diperoleh persamaan (14), (16), dan (18):

𝜕 𝜕𝑥(ρ

𝜕2 μ 𝜕𝑡2 ) =

𝜕

𝜕𝑥 {(λ+𝜇) 𝜕θ 𝜕𝑥+ 𝜇∇

2_{u} (13)}

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑢

𝜕𝑥) = (λ +𝜇) 𝜕 𝜕𝑥(

𝜕θ 𝜕𝑥) + 𝜇∇

2₍𝜕𝑢

𝜕𝑥) (14)

𝜕 𝜕𝑦(ρ

𝜕2 _v

𝜕𝑡2 ) =

𝜕

𝜕𝑦 {( λ+𝜇) 𝜕θ 𝜕𝑥 + 𝜇∇

2_{v} (15)}

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑣

𝜕𝑦) = (λ + 𝜇) 𝜕 𝜕𝑦(

𝜕θ 𝜕𝑦) + 𝜇∇

2₍𝜕𝑢

26

𝜕 𝜕𝑧(ρ

𝜕2 _w

𝜕𝑡2 )=

𝜕

𝜕𝑧 {( λ + 𝜇 ) 𝜕θ 𝜕𝑥+ 𝜇∇

2_{w} (17)}

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑤

𝜕𝑧) = (λ + 𝜇) 𝜕 𝜕𝑧(

𝜕θ 𝜕𝑧) + 𝜇∇

2₍𝜕𝑤

𝜕𝑧) (18) Dengan menjumlahkan persamaan (14), (16), dan (18), maka:

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑢 𝜕𝑥 +

𝜕𝑣 𝜕𝑦 +

𝜕𝑤

𝜕𝑧) = (λ + 𝜇) ( 𝜕2 θ

𝜕𝑥2 + 𝜕2 θ

𝜕𝑦2 + 𝜕2 θ

𝜕𝑧2 )+ 𝜇∇ 2₍𝜕𝑢

𝜕𝑥 + 𝜕𝑣 𝜕𝑦 +

𝜕𝑤 𝜕𝑧)(19) 𝜕2 θ

𝜕𝑡2 = (λ+ 2μ)

ρ ∇

2_{𝜃 (20)}

persamaan (20) merupakan persamaan gelombang P dengan kecepatan rambat ɑ yang ditunjukkan pada persamaan (21):

ɑ = √( λ + 2μ )

𝜌 (21)

Untuk mendapatkan persamaan gelombang S pada sumbu x, persamaan (11) diturunkan terhadap z, sehingga menghasilkan persamaan (22):

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑣

𝜕𝑧 ) = (λ + 𝜇) 𝜕2 θ 𝜕𝑦𝜕𝑧 + 𝜇∇

2₍ 𝜕𝑣

𝜕𝑧) (22)

dan persamaan (12) diturunkan terhadap y,

ρ 𝜕2 𝜕𝑡2 (

𝜕𝑤

𝜕𝑦 ) = (λ + 𝜇) 𝜕2 θ 𝜕𝑧𝜕𝑦 + 𝜇∇

2₍𝜕𝑤

𝜕𝑦) (23)

dengan mengurangkan persamaan (22) dan persamaan (23) maka:

𝜕2 ( _𝜕𝑦𝜕𝑤 − _𝜕𝑧𝜕𝑣)

𝜕𝑡2 =

𝜇 𝜌∇

2 ₍𝜕𝑤 𝜕𝑦−

𝜕𝑣 𝜕𝑧)

𝜕2 𝜃𝑥

𝜕𝑡2 = 𝜇 𝜌∇

2_𝜃

𝑥 (24)

Persamaan (24) merupakan persamaan gelombang S dengan kecepatan rambat 𝛽 (Telford, 1992) yang ditunjukkan pada persamaan (25):

27

Gelombang seismik dibagi menjadi dua yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave).

1. Gelombang Badan (Body Wave)

Gelombang badan menjalar melalui interior bumi dan efek kerusakannya cukup kecil. Gelombang badan dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Gelombang P atau Gelombang Longitudinal

Gelombang primer (P-wave) adalah gelombang badan atau gelombang yang menjalar di dalam badan bumi yang mempunyai kecepatan yang paling tinggi. Gelombang ini kadang-kadang dinamai sebagai longitudinal wave (gelombang longitudinal). Gelombang ini mempunyai tiga sifat pokok yaitu:

- Gerakan partikel searah dengan rambatan gelombang, sehingga elemen batuan kadang-kadang mampat (compression) dan meregang (dilatation).

- Gelombang primer dapat merambat pada media solid, cair (air, magma) dan gas/udara.

- Gelombang primer mempunyai kecepatan tertinggi dibanding

dengan gelombang-gelombang seismik yang lain.

Bolt (1975) mengatakan bahwa gelombang primer (P-wave) merambat dari fokus ke segala arah sampai di permukaan tanah dan bahkan dapat merambat ke udara dalam bentuk suara yang dapat didengar oleh binatang (Pawirodikromo, 2012). Kecepatan penjalaran gelombang P dapat dikemukakan dengan persamaan:

VP = √ (𝜆+2𝜇)

28

dengan VP adalah kecepatan gelombang P (m/s), λ adalah konstanta Lame (N/m2_{), 𝜇 adalah modulus geser (N/m}2_{), ρadalah densitas material yang}

dilalui gelombang (kg/m3_{). Ilustrasi pergerakan gelombang P}

ditunjukkan pada Gambar 7 (a).

b. Gelombang S atau Gelombang Transversal

Gelombang badan yang lebih lambat adalah gelombang geser atau S-wave. Gelombang ini kadang-kadang juga disebut sebagai transverse wave. Hal ini terjadi karena arah gerakan partikel (particle motions) akan tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang (wave propagation).

Gelombang ini seperti tampat pada Gambar 7 (b) mempunyai bentuk sebagaimana gelombang air. Apabila diperhatikan, salah satu unit luasan kecil dalam gambar tersebut akan berganti-ganti pada posisi miring kekiri, normal kemudian miring ke kanan. Dengan kata lain setiap unit luasan tersebut akan mengalami tegangan-geser. Dengan demikian gelombang sekunder ini mempunyai efek geser. Sifat-sifat selengkapnya gelombang sekunder (S-wave) adalah:

- Mempunyai/memimbulkan efek geser.

- Gerakan partikel tegak lurus terhadap rambatan gelombang. - Gelombang geser tidak dapat merambat pada zat cair.

29

yang merupakan fungsi dari densitas material (ρ) dan modulus geser (𝜇) seperti pada persamaan berikut:

VS= √ 𝜇

𝜌 (27)

dengan VS adalah kecepatan gelombang S (m/s), 𝜇 (N/m2), ρ (kg/m3). Gelombang sekunder (S-wave) sebenarnya masih terbagi menjadi dua jenis yaitu S-V wave dan S-H wave. S-V wave adalah gelombang sekunder yang arah rambatannya vertikal (dengan gerakan partikel arah horizontal) dan S-H wave adalah gelombang sekunder yang arah rambatannya horizontal, dengan gerakan partikel juga berarah horizontal (Pawirodikromo, 2012).

Gambar 7. Deformasi akibat gelombang badan: (a) Gelombang primer (P-wave); (b) Gelombang sekunder (S-wave) (Bolt, 1993 dalam Kramer

30

2. Gelombang Permukaan (Surface Wave)

Gelombang permukaan bisa diandaikan seperti gelombang air yang menjalar di atas permukaan bumi. Gelombang permukaan memiliki waktu penjalaran yang lebih lambat daripada gelombang badan. Karena frekuensinya yang rendah, gelombang permukaan lebih berpotensi menimbulkan kerusakan pada bangunan daripada gelombang badan. Amplitudo gelombang permukaan akan mengecil dengan cepat terhadap kedalaman. Hal ini diakibatkan oleh adanya dispersi pada gelombang permukaan, yaitu penguraian gelombang berdasarkan panjang gelombangnya sepanjang perambatan gelombang. Ada dua tipe gelombang permukaan yaitu:

a. Gelombang Rayleigh

Gelombang Rayleigh diperkenalkan oleh Lord Rayleigh pada tahun 1885. Gelombang Rayleigh merambat pada permukaan bebas medium berlapis maupun homogen. Gerakan dari gelombang Rayleigh adalah

eliptic retrograde atau ground roll yaitu tanah memutar ke belakang tetapi secara umum gelombang memutar ke depan. Pada saat terjadi gempa bumi besar, Gelombang Rayleigh terlihat pada permukaan tanah yang bergerak ke atas dan ke bawah. Waktu perambatan gelombang Rayleigh lebih lambat daripada gelombang Love.

31

Rayleigh hanya ditemukan pada komponen vertikal seismogram. Gelombang Rayleigh adalah gelombang permukaan, maka sumber yang lebih dekat ke permukaan akan menimbulkan gelombang Rayleigh yang lebih kuat dibandingkan sumber yang terletak di dalam bumi. Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang dispersif dengan periode yang lebih panjang akan lebih cepat mencapai material yang lebih dalam dibandingkan dengan gelombang yang memiliki periode pendek. Hal ini menjadikan Gelombang Rayleigh sebagai alat yang sesuai untuk menentukan struktur bawah tanah di suatu area. Ilustrasi pergerakan Gelombang Rayleigh ditunjukkan pada Gambar 8 (a).

b. Gelombang Love

32

dalam dari permukaan efeknya akan semakin kecil. Sebagaimana sifat gelombang geser, gelombang ini juga tidak dapat menjalar/merambat pada zat cair (Pawirodikromo, 2012). Ilustrasi pergerakan gelombang Love ditunjukkan pada Gambar 8 (b).

Gambar 8. Deformasi akibat gelombang permukaan: (a) Gelombang Rayleigh; (b) Gelombang Love (Bolt, 1993 dalam Kramer, 1996).

B. Mikrotremor

33

serta mempertimbangkan ketersediaan referensi tentang kondisi situs yang memadai, metode yang tidak bergantung pada referensi tentang kondisi situs pun diterapkan untuk penelitian mengenai respon situs. Mikrotremor adalah metode yang sangat mudah untuk memperkirakan seberapa besar efek dari geologi di permukaan terhadap gerakan akibat gelombang seismik tanpa memerlukan informasi geologi lainnya (Nakamura, 2008).

Mikroseismik dan Mikrotremor adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan getaran tanah yang disebabkan oleh alam atau gangguan akibat lingkungan seperti angin, gelombang laut, lalu lintas, mesin industri, dan sebagainya. Dalam prakteknya, digunakan seismometer dengan sensitivitas yang tinggi untuk merekamnya. Semenjak penelitian awal yang dilakukan oleh Kanai (1983) seperti dikutip Atakan dkk (2004), telah berulang kali ditemukan bahwa kenampakan spektrum pada mikrotremor menunjukkan beberapa hubungan dengan kondisi geologi di suatu situs.

34

1. Pada periode panjang (dibawah 0,3 hingga 0,5 Hz), mikrotremor disebabkan oleh gelombang laut dengan jarak yang jauh (misalnya di Samudera Pasifik, timur laut Semenanjung Boso ke daerah Teluk Tokyo). Oleh karena itu amplitudo spektral yang sesuai umumnya stabil selama beberapa jam, dan memiliki korelasi yang baik dengan kondisi meteorologi skala besar di lautan.

2. Pada periode menengah (antara 0,3-0,5 Hz dan 1 Hz, perkiraan kasar), disebabkan oleh gelombang laut di dekat pesisir pantai (misalnya di Teluk Tokyo, atau di Teluk Osaka), dan dapat juga disebabkan oleh angin; stabilitasnya pun signifikan lebih kecil.

3. Diatas 1 Hz, terkait dengan aktivitas manusia, dan menggambarkan kegiatan manusia.

Perbedaan antara periode panjang (T > 1 s) dan periode pendek (T < 1 s) noise sesuai terhadap perbedaan tradisional antara “mikroseismik” dengan sumbernya yang alami, dan “mikrotremor” dengan sumbernya yang buatan

(Bard, 1999).

C. Transformasi Fourier

35

dalam menjelaskan fenomena-fenomena tersebut. Transformasi Fourier adalah dari sebuah fungsi f(t) didefinisikan sebagai berikut:

𝐹𝜔 = ∫_−∞∞ f(t)𝑒−𝑖𝜔𝑡 𝑑𝑡 (28)

dimana ω= 2𝜋𝑓 (variabel frekuensi sudut dengan satuan radian per detik).

Invers dari transformasi Fourier dinyatakan sebagai:

𝑓(𝑡) = ∫_−∞∞ F(ω)𝑒−𝑖𝜔𝑡_{𝑑𝜔 (29)}

Kedua fungsi tersebut, f(t)dan F(ω), merupakan pasangan transformasi Fourier yang dinyatakan dengan:

𝑓(𝑡) ⟺𝐹(𝜔) (30)

Secara umum spektral merupakan fungsi komplek, dapat dinyatakan dalam dua bentuk berikut:

Penjumlahan bagian riil dan imajiner

𝑒−𝑖𝜔𝑡 _{= cos 𝜔𝑡 + 𝑖 sin 𝜔𝑡 (31)}

dimana 𝜔 = 2𝜋𝑓, maka

ei2πft = cos2𝜋𝑓𝑡 + i sin2𝜋𝑓𝑡 (32)

Sehingga,

𝐹(𝜔) = ∫_−∞∞ F(t)𝑒−𝑖𝜔𝑡 𝑑𝑡 (33)

𝐹(𝜔) = ∫_−∞∞ F(t) cos(2𝜋𝑓𝑡) dt – i ∫_−∞∞ F(t) sin(2𝜋𝑓𝑡) dt (34)

𝜔pada komplek spektrum atau kompleks densitas dari F(𝑡)adalah:

𝐹(𝜔) = 𝑅𝑒[ 𝐹(𝜔)] + 𝑖𝐼𝑚 [𝐹(𝜔)] (35)

36

𝐹(𝜔) = 𝐴(𝜔)eiϕ(ω) ₍₃₆₎

dimana:

𝐴(𝜔) = |𝐹(𝜔)| = √Re[F(ω)]2_{+ Im[ F(ω)]}2 ₍₃₇₎

𝜙 (𝜔) = 𝑡𝑎𝑛−1Im[F(ω)]

Re[F(ω)] (38)

Kemudian dilakukan transformasi phi-omega untuk memperoleh kecepatan sebagai fungsi dari frekuensi.

𝐹(∅,𝜔) = ∫_−∞∞ e−1ϕx F(ω)

|F(ω)| 𝑑𝑥 (39)

dengan 𝐹(𝜔) adalah spektral, 𝑅𝑒(𝜔) adalah variabel riil, 𝐼𝑚(𝜔) adalah

variabel imajiner, 𝐴(𝜔) adalah spektrum amplitudo, ∅(𝜔) adalah spektrum fase, 𝜔adalah frekuensi sudut (rad/s), f adalah frekuensi (Hz).

Maka akan menghasilkan spektrum kurva dispersi yang menunjukkan berbagai frekuensi dengan kecepatan fasa yang berbeda (Nasution, 2016).

D. Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR)

37

penyelidikan lubang bor terhadap analisa dari catatan-catatan gerakan tanah yang kuat, di berbagai kondisi geologi. Teknik ini sangat efektif untuk mengidentifikasi frekuensi resonansi dasar pada lapisan sedimen, dengan menyertakan faktor amplifikasi yang lebih realistis dibandingkan yang didapat dari rasio sedimen terhadap batuan keras. Telah ditunjukkan oleh banyak peneliti (seperti Ohmachi et. Al., 1991; Lermo et. Al., 1992; Field and Jacob, 1993, 1995 dalam Nakamura, 2008) bahwa rasio H/V yang didapat dari noise

dapat digunakan untuk mengidentifikasi frekuensi resonansi dasar dan faktor amplifikasi di lapisan sedimen.

38

seperti dikutip Nakamura (2008), H/V dari mikrotremor pada rentang frekuensi puncak dapat dijelaskan dengan peristiwa gelombang SH vertikal.

Gambar 9 menunjukkan jenis struktur geologi dari cekungan sedimen. Pengertian dari gerakan tanah dan spektranya pada tempat yang berbeda-beda akan di dijelaskan seperti dibawah ini. Mikrotremor terbagi menjadi dua bagian, yaitu yang terdiri dari gelombang Rayleigh dan yang terdiri dari berbagai gelombang lainnya.

Gambar 9. Jenis struktur geologi dari cekungan sedimen.

Lalu, spektrum horizontal dan vertikal di permukaan tanah dari cekungan sedimen (Hf, Vf) dapat dirumuskan sebagai berikut:

𝐻𝑓 = 𝐴ℎ ∗ 𝐻𝑏 + 𝐻𝑠 𝑉𝑓 = 𝐴𝑣 ∗ 𝑉𝑏 + 𝑉𝑠 (40)

𝑇ℎ = 𝐻𝑓

𝐻𝑏 𝑇𝑣 = 𝑉𝑓

𝑉𝑏 (41)

39

horizontal dan vertikal gelombang Rayleigh. Th dan Tv adalah faktor amplifikasi dari gerak horizontal dan vertikal di permukaan tanah sedimen berdasarkan gerakan seismik di tanah keras yang muncul di dekat cekungan. Secara umum, kecepatan gelombang P lebih besar tiga sampai empat kali dari kecepatan gelombang S. Di lapisan sedimen tersebut, komponen vertikal tidak teramplifikasi (Av = 1), di sekitar rentang frekuensi dimana komponen horizontal menerima amplifikasi yang besar. Jika tidak ada efek dari gelombang Rayleigh, Vf≈Vb. Di sisi lain, jika Vf lebih besar daripada Vb, maka dapat dianggap sebagai efek dari gelombang permukaan. Kemudian mengestimasi efek dari gelombang Rayleigh dengan Vf/Vb(=Tv), amplifikasi horizontal dapat dirumuskan sebagai berikut:

𝑇ℎ

=

𝑇𝑣

=

𝐻𝑓 𝑉𝑓 𝐻𝑏 𝑉𝑏

=

=

𝑄𝑇𝑆 =

𝑉𝑓

=

=

∗

Pada persamaan (43), Hb/Vb ≈ 1. Hs/Hb dan Vs/Vb berhubungan dengan perambatan energi gelombang Rayleigh. Jika tidak terpengaruh oleh gelombang Rayleigh, QTS = Ah/Av. Jika jumlah gelombang Rayleigh tinggi, maka ketentuan kedua pada rumus diatas menjadi dominan dan QTS = Hs/Vs dan frekuensi dengan puncak paling rendah dari Hs/Vs mendekati sama terhadap frekuensi terendah yang sebenarnya f0 dari Ah. Dalam range f0, Av =

1. QTS menampilkan puncak tertinggi pada frekuensi f0. Bahkan saat pengaruh

40

puncak Hs/Vs), di sekitar urutan pertama frekuensi sebenarnya karena pantulan dari beberapa gerakan horizontal. Dan QTS = Ah, jika mikrotremor di basement Vb relatif besar dibanding gelombang Rayleigh. Secara singkat, QTS menggambarkan urutan pertama frekuensi sebenarnya karena refleksi yang berulang kali dari gelombang SH pada lapisan permukaan tanah dan menghasilkan faktor amplifikasi, tanpa menghiraukan tingkat pengaruh dari gelombang Rayleigh (Nakamura, 2000).

E. Frekuensi Dominan

Frekuensi dominan merepresentasikan banyaknya gelombang yang terjadi dalam satuan waktu. Frekuensi dominan dipengaruhi oleh besarnya kecepatan rata-rata dan ketebalan sedimen bawah permukaan.

𝑓 =

4ℎ (44)

dengan f adalah frekuensi dominan (f0) (Hz), Vs adalah kecepatan gelombang

shear (v/s), dan h adalah ketebalan sedimen (m).

41

dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Daryono dkk. (2009) seperti dikutip Sungkono dan Santosa (2011) yang menunjukkan bahwa, bangunan yang dibangun di dearah sedimentasi yang berasal dari lahar merapi dan sungai, tingkat kerusakannya lebih besar dari pada bangunan yang dibangun diperbukitan (Sungkono dan Santosa, 2011).

Menurut Tuladhar, untuk keperluan mitigasi bencana alam gempabumi, nilai f0 suatu tempat memberi informasi untuk perencanaan bangunan tahan

gempabumi (Tuladhar dkk., 2004 dalam Ngadmanto dkk., 2013). Struktur bangunan yang memiliki nilai f0 sama dengan nilai f0 tanah akan mengalami

resonansi jika terjadi gempabumi. Efek resonansi akan memperkuat getaran gempabumi sehingga menyebabkan bangunan roboh saat terjadi getaran gempabumi kuat. Selain bahaya resonansi getaran gempabumi, karekteristik dinamik tanah dengan f0 sangat rendah sangat rentan terhadap bahaya vibrasi

periode panjang yang dapat mengancam gedung-gedung bertingkat tinggi (Tuladhar, 2002 dalam Ngadmanto dkk., 2013).

Tabel 3. Klasifikasi tanah oleh Kanai berdasarkan nilai frekuensi dominan mikrotremor (dimodifikasi dari Kanai, 1983).

1981 (Revised) 1950

Kondisi Tanah Klasifikasi Frekuensi

Dominan (Hz) Klasifikasi Jenis 1 > 5 Jenis 1

Batuan tersier atau lebih tua. Terdiri dari batuan hard sandy, gravel.

Jenis 2 1,33 – 5 Jenis 2

Sebagian besar lapisan diluvium atau lapisan aluvium dengan

perbandingan ketebalan lapisan gravelpada area yang luas. Terdiri dari gravel,

42

Jenis 3

Sebagian besar sangat didominasi oleh lapisan aluvium. Terdiri dari sand, sandy clay dan clay.

Jenis 3 < 1,33 Jenis 4

Tanah yang sangat lunak yang terbentuk pada rawa dan lumpur. Terutama lapisan aluvium.

F. Amplifikasi

Amplifikasi merupakan perbesaran gelombang seismik yang terjadi akibat adanya perbedaan yang signifikan antar lapisan, dengan kata lain gelombang seismik akan mengalami perbesaran, jika merambat pada suatu medium ke medium lain yang lebih lunak dibandingkan dengan medium awal yang dilaluinya. Semakin besar perbedaan itu, maka perbesaran yang dialami gelombang tersebut akan semakin besar (Arifin dkk., 2014). Faktor amplifikasi memberikan gambaran tentang perubahan (pembesaran) percepatan gerakan tanah dari batuan dasar ke permukaan. Pembesaran percepatan tanah dari batuan dasar ke permukaan disebabkan karena perbedaan kecepatan gerakan gelombang geser (Vs) di batuan dasar dan pada lapisan tanah (sedimen) (Partono dkk., 2013). Ilustrasi amplifikasi dapat dilihat pada Gambar 10.

43

lakebed). Ketiga komponen catatan pada accelogram yang ada di atas batuan dasar dan di atas endapan danau tua itu ditunjukkan pada Gambar 11 dan 12. Rekaman accelerogram itu menunjukkan bahwa percepatan gempa arah utara-selatan (NS) dan timur-barat (EW) yang ada pada tanah di lokasi endapan danau tua sangat jauh lebih besar jika dibandingkan dengan rekaman pada

accelerogram di lokasi batuan/tanah dasar.

Gambar 10. Ilustrasi amplifikasi (dimodikasi dari Pawirodikromo, 2012).

Gambar 11. Rekaman percepatan gempa di tanah padat/batuan (Booth dkk., 1986 dalam Setiawan dkk., 2012).

Gambar 12. Rekaman percepatan gempa di tanah lunak endapan

lakebed (Booth dkk., 1986 dalam Setiawan dkk., 2012).

44

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 dalam Arifin dkk., 2014).

Maka amplifikasi dapat dituliskan pada persamaan (45) sebagai suatu fungsi perbandingan nilai kontras impedansi:

Ao =

{(

ρb.vb

)/(

ρs.vs

)} (45)

dengan ρb adalah densitas batuan dasar (gr/ml), vb adalahkecepatan rambat gelombang di batuan dasar (m/s), vs adalah kecepatan rambat gelombang di batuan lunak (m/s), dan ρs adalah rapat massa dari batuan lunak (gr/ml).

Persamaan amplifikasi diatas dapat dihubungkan dengan persamaan gelombang Vs sebagai berikut:

𝐴𝑜 = (𝜌𝑏. 𝑣𝑏

𝜌𝑠. 𝑣𝑠)

𝐴𝑜 =

(

𝜌𝑏 (√𝜇𝑏_𝜌𝑏)

𝜌𝑠 (√𝜇𝑠_𝜌𝑠)

)

𝐴𝑜2₌

(

𝜌𝑏2_(√𝜇𝑏

𝜌𝑏)

2

𝜌𝑠2_(√𝜇𝑠

𝜌𝑠)

2

)

𝐴𝑜2_{= (}𝜌𝑏

2 ₍𝜇𝑏

𝜌𝑏)

𝜌𝑠2 ₍𝜇𝑠

𝜌𝑠)

)

𝐴𝑜2_{= (}𝜌𝑏 (𝜇𝑏)

𝜌𝑠 (𝜇𝑠))

𝐴𝑜 = √𝜌𝑏 𝜌𝑠.

𝜇𝑏

45

Persamaan tersebut membuktikan bahwa Amplifikasi juga dipengaruhi oleh koefisien geser batuan dasar (𝜇𝑏) dan koefisien geser batuan sedimen (𝜇𝑠).

Fujimoto dan Midorikawa (2006) dalam Morikawa dkk (2008) menyarankan hubungan antara VS30 dan faktor amplifikasi (ampv) dengan

persamaan sebagai berikut:

log (ampv) = 2,367 – 0,852･log (VS30)... qq(47)

dengan VS30 adalah kecepatan gelombang sekunder pada 30m (m/s) dan ampv adalah faktor amplifikasi.

G. VS30

VS30 merupakan kecepatan gelombang geser hingga kedalaman 30 m dari

permukaan. Menurut Roser dan Gosar (2010) dalam Nurrahmi dkk. (2015) nilai VS30 ini dapat dipergunakan dalam penentuan standar bangunan tahan

gempa. Nilai VS30 digunakan untuk menentukan klasifikasi batuan

berdasarkan kekuatan getaran gempabumi akibat efek lokal serta digunakan untuk keperluan dalam perancangan bangunan tahan gempa. VS30 merupakan

data yang penting dan paling banyak digunakan dalam geofisika untuk menentukan karakteristik struktur bawah permukaan hingga kedalaman 30 meter. Menurut Wangsadinata (2006) dalam Nurrahmi dkk. (2015) hanya lapisan-lapisan batuan sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa.

46

TVS30 = 120m/VS30 (48)

dengan TVS30 adalah periode (s) dan VS30adalah kecepatan gelombang sekunder pada 30m (m/s).

Pada tahun 2000, National Earthquake Hazards Reduction Program

(NEHRP) mempublikasikan Tabel Penentuan Site Class berdasar pada kecepatan gelombang geser di kedalaman 100 kaki (±30 meter) atau disebut dengan VS30. Penentuan Site Class ini selanjutnya dikenal dengan NEHRP Site Class. Berikut adalah tabel NEHRPSite Class:

Tabel 4. Klasifikasi Site Class berdasarkan VS30 (dimodifikasi dari NEHRP,

2000).

Site

Class Nama Profil Tanah

Vs30 (Kecepatan Gelombang Shear di Tanah dengan Kedalaman 30 Meter) Kaki/Detik (ft/s) Meter/Detik (m/s) A Batuan Keras Vs > 5000 Vs > 1524 B Batuan 2500 < Vs ≤5000 762 < Vs ≤ 1524

C Tanah sangat padat

dan batuan lunak 1200 < Vs ≤ 2500 366 < Vs ≤ 762 D Tanah kaku 600 < Vs ≤ 1200 183 < Vs ≤ 366

E Tanah lunak Vs < 600 Vs < 183

H. Pengaruh Efek Lokal Terhadap Gempa Bumi

47

kerusakan akibat gempabumi berkorelasi dengan parameter HVSR mikrotremor, yang dicirikan oleh frekuensi natural rendah (periode tinggi) dan amplifikasi tinggi.

Tingkat kerusakan akibat gempabumi umumnya dipengaruhi oleh magnitudo dan jarak pusat gempabumi. Namun pada beberapa kasus gempabumi yang telah terjadi, ternyata tingkat kerusakan akibat gempabumi tidak regular seperti yang diperkirakan. Pada beberapa kasus ada daerah-daerah tertentu yang tingkat kerusakannya diatas kewajaran. Beberapa kasus gempabumi yang telah terjadi menunjukkan bahwa kerusakan lebih parah terjadi pada dataran aluvial dibandingkan dengan daerah perbukitan (Nakamura, 2000 dalam Sunardi dkk., 2012). Banyak daerah dengan populasi yang besar berada pada soft sediment (seperti di daerah lembah dan muara) yang struktur tanahnya cenderung memperkuat gelombang seismik (Bard, 1998 dalam Sunardi dkk., 2012). Litologi yang lebih lunak cenderung akan memberikan respon periode getaran yang panjang (frekuensi rendah) dan mempunyai resiko yang lebih tinggi bila digoncang gelombang gempabumi karena akan mengalami penguatan yang lebih besar dibandingkan dengan batuan yang lebih kompak. Fenomena ini biasanya disebut site effect atau site amplification (Novianita, 2009 dalam Sunardi dkk., 2012).