LAPORAN HASIL PENELITIAN DOSEN MUDA KAJIAN AWAL RESPON DINAMIK TANAH LUNAK KOTA BANDA ACEH TERHADAP GELOMBANG SEISMIK

LAPORAN HASIL PENELITIAN DOSEN MUDA

KAJIAN AWAL RESPON DINAMIK TANAH LUNAK KOTA BANDA ACEH TERHADAP GELOMBANG SEISMIK OLEH:

BAMBANG SETIAWAN, ST, M.Eng.Sc SUGIARTO, ST, M.Eng GARTIKA SETIYA NUGRAHA, ST, MSi

Dibiayai oleh Universitas Syiah Kuala, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Penelitian Dosen MudaTahun Anggaran 2012 Nomor : 2343/UN11/LK-PNBP/2012 Tanggal 15 Mei 2012

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA OKTOBER 2012

HALAMAN PENGESAHAN 1. Judul Penelitian

: Kajian Awal Respon Dinamik Tanah Lunak Kota Banda Aceh Terhadap Gelombang Seismik

2. Bidang Ilmu Penelitian

: Rekayasa

3. Ketua Peneliti a. Nama Lengkap b. Jenis Kelamin c. NIP d. Pangkat/Golongan e. Jabatan Fungsional f. Jurusan/Fakultas

: : : : : :

4. Jumlah Tim Peneliti

: 3 orang

5. Lokasi Penelitian

: Kota Banda Aceh, Provinsi Aceh

6. Jangka Waktu Penelitian

: 10 bulan

7. Jumlah Biaya yang diusulkan

: Rp 15.000.000,-

Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc L 19710603 200604 1 002 Penata Muda/III a Asisten Ahli Teknik Sipil/Fakultas Teknik

Banda Aceh, 20 November 2012 Ketua Peneliti,

Mengetahui Dekan Fakultas Teknik,

(Dr. Ir. Marwan) NIP : 19661224 199203 1 003

(Bambang Setiawan, ST, M.Eng. Sc) NIP : 19710603 200604 1 002

i

RINGKASAN

Pengalaman dari yang terjadi di Mexico City tahun 1985 menunjukkan pentingnya pengaruh kondisi setempat dalam merespon sebuah kejadian gempa. Pengaruh kondisi setempat seperti amplifikasi percepatan gemapa oleh tanah telah menjadi penyebab utama kerusakan struktur-struktur bangunan yang didirikan pada tanah lunak yang cukup tebal. Banda Aceh didirikan pada formasi yang dapat dikatakan serupa dengan Mexico City. Kota Banda Aceh ini dialasi oleh Aluvium dengan ketebalan sekitar 70m sampai 206m. Sehingga, kajian kondisi setempat ground response analisis perlu dilakukan untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh yaitu percepatan puncak tanah beserta atribut-atributnya. Analisis respon kondisi tanah setempat ini akan dilakukan dengan menggunakan program komputer. Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk menyusun peta mikrozonasi awal Kota Banda Aceh, menilai potensi likuifaksi tanah yang ada di Kota Banda Aceh dan merancang infrastruktur-infrastuktur penting lainnya bagi kota.

ii

SUMMARY

The Mexico City experience in 1985 demonstrated the importance of site response effects. The site response effect i.e. soil amplification has caused major structure damages founded on thick soft soils. Banda Aceh, Indonesia founded on a formation which can be, typically, similar with the Mexico City. The city is underlain by approximately 70m to 206m thick alluvium. Thus, site-specific ground response analysis was carried out to establish the most influential parameter i.e. peak ground acceleration and the spectral fundamental frequency. This ground response analysis was carried out using computer program which is EERA. This analytical analysis has proven able to depict seismic wave behaviour in soft local soil deposits. Due to the absence of strong motion records during the 2004 Indian Ocean mega earthquake duplication of synthetic strong motions are used in this study. Subsequently, ground response analysis was carried out by using computer programs of NERA. The results of the site-specific ground response studies expose the real Banda Aceh’s soil response during the 2004 Sumatran mega earthquake. Peak ground acceleration at study site of Banda Aceh is 0.088g. Maximum amplification ratio is 3.1 at frequency of 25.195Hz. Maximum response spectrum at ground level is 0.72 g at frequency of 2.44Hz. The response spectrum at period of 0.2 sec is 0.27g. Most of the outputs of this site-specific ground response analysis are in a poor agreement with the existing seismic map of the city and a site-specific ground response analysis utilising equivalent-linear model.

iii

PRAKATA

Alhamdulillah, penelitian dan laporan akhir penelitian mengenai “Kajian Awal Respon Dinamik Tanah Lunak Kota Banda Aceh Terhadap Gelombang Seismik” ini dapat terlaksana dan tersusun. Penelitian ini merupakan rintisan bagi pengembangan peer group ilmu dan teknologi gempa di Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.

Sebagai sebuah kajian awal masih terdapat banyak langkah-langkah yang harus disempurnakan lebih lanjut untuk mendapatkan data, perhitungan, dan analisa lebih mendalam agar dapat dicapai hasil yang lebih representatif mewakili lokasi penelitian. Hasil analisa yang tersaji merupakan outputs yang bersifat gambaran kasar yang dapat dijadikan referensi awal untuk mewakili lokasi tempat penelitian dilakukan. Sehingga masih diperlukan penelitian yang lebih mendalam dengan menggunakan input data percepatan gempa factual atau permodelan sendiri dan data profil bawah permukaan hasil pengukuran langsung.

Kami berharap sekecil apapun kontribusi yang telah diberikan tetap dapat memberikan manfaat bagi penelitian-penelitian berikutnya. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memenuhi standar penelitian baik dari segi metodologi maupun mekanisme terkait lainnya, sehingga ke depan pengembangan penelitian ini dapat dilanjutkan dan didanai lebih lagi.

Peneliti juga ingin menyampaikan terima kasih kepada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan melalui Universitas Syiah Kuala dalam hal ini Lembaga Penelitian-Unsyiah, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Penelitian Dosen MudaTahun Anggaran 2012 Nomor: 2343/UN11/LK-PNBP/2012 Tanggal 15 Mei 2012, yang telah mendanai penelitian ini sehingga penelitian ini terlaksana.

Banda Aceh, 20 November 2012 PENELITI

iv

DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN RINGKASAN SUMMARY PRAKATA DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN

i ii iii iv v vi vii viii

BAB I. PENDAHULUAN BAB II. PERUMUSAN MASALAH BAB III. TINJAUAN PUSTAKA BAB IV. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN BAB V. METODE PENELITIAN BAB VI. HASIL DAN PEMBAHASAN BAB VII. SIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

1 4 5 10 11 14 18 19

v

DAFTAR TABEL Tabel 1. Tabel 2.

Tabulasi simplifikasi profil tanah di lokasi peneliitian Perbandingan beberapa output dari analisis respon tanah lunak setempat di SMK-Stadion Dirmutala Banda Aceh antara model EERA dan NERA

vi

12 17

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambar 2. Gambar 3. Gambar 4. Gambar 5.

Gambar 6. Gambar 7. Gambar 8. Gambar 9. Gambar 10. Gambar 11. Gambar 12. Gambar 13. Gambar 14. Gambar 15. Gambar 16.

Rekaman percepatan gempa di tanah padat/batuan (Booth dkk., 1986) Rekaman percepatan gempa di tanah lunak endapan-Lakebed (Booth dkk., 1986) Respon spektrum percepatan gempa yang terekam di MexicoCity tahun 1985 (Booth dkk., 1986) Salah satu bangunan runtuh di Mexico City tahun 1985 di daerah endapan danau (Pappin, 2010) Amplifikasi percepatan gempa padatanah lunak dan tempattempat lain yang tersusun oleh batuan dan sejenisnya (Idriss, 1990) Tatanan geologi Kota Banda Aceh (Barber & Crow, 2005) Batuan penyusun Kota Banda Aceh dan sekitarnya (Bennett dkk., 1981) Skematik potongan melintang Aluvium di Banda Aceh (Farr & Djaeni, 1975) Salah satu model penggambaran tentang amplifikasi tanah (Finn & Wightman, 2003) Bagan alir untuk analisis respon tanah lunak setempat yang digunakan pada penelitian ini Data percepatan gempa sintetik yang digunakan dalam penelitian Percepatan gempa maksimum (PGA) pada permukaan tanah yang ada di SMK-Stadion Dirmutala Banda Aceh Rasio amplifikasi pada permukaan tanah yang ada di SMKStadion Dirmutala Banda Aceh Respon spektra pada permukaan tanah yang ada di SMK-Stadion Dirmutala Banda Aceh Sebagian dari Peta Gempa Indonesia 2010 Perbandingan domain frekuensi respon spektra antara respon spektra pada permukaan tanah di SMK-Stadion Dirmutala Banda Aceh dan di daerah Lakebed di Mexico City

vii

2 2 2 2 3

5 6 7 8 11 13 14 15 15 15 16

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1.

Sarana Penelitian

Lampiran 2.

Curriculum Vitae Peneliti

Lampiran 3.

Prosiding Seminar Hasil Penelitian

Lampiran 4.

Laporan Penggunaan Keuangan

Lampiran 5.

Artikel Hasil Penelitian

Lampiran 6.

Buku Harian Catatan Penelitian

viii

BAB I. PENDAHULUAN Umumnya, metode yang paling sering digunakan untuk memperkirakan percepatan gempa maksimum (PGA), amax, adalah dengan menggunakan fungsi atenuasi yang berlaku untuk daerah itu (National Center for Earthquake Engineering Research, NCEER, 1996 & 1998) karena metode ini sudah memperhitungkan kondisi regional setempat, seperti sejarah gempa, jarak dari pusat gempa dan kondisi geologi/geoteknik. Namun, faktor amplifikasi tanah lunak atau efek resonansi tanah lunak bisa menjadikan nilai estimasi PGA berdasarkan fungsi atenuasi itu tidak representatif. Gempa di Meksiko City tahun 1985 adalah bukti ekstrim efek amplikasi tanah lunak tebal ini, dimana nilai. PGA yang terukur pada tanah keras pada saat gempa Michoacan itu yakni kurang dari 0,04 g telah diperkuat sekitar lima kali pada tanah lunak yang ada di Mexico City (Finn & Wightman, 2003). Ditambah lagi, gempa itu menyebabkan kerusakan parah pada struktur yang berlokasi di atas 30m endapan dasar danau tua (Old Lakebed). Ketiga komponen catatan pada accelogram yang ada di atas batuan dasar dan di atas endapan danau tua itu ditunjukkan pada Gambar 1 dan 2. 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. Lebih lanjut, Steedman dkk. (1986) dan Booth dkk, (1986) menemukan adanya kesesuaian antara periode gerakan tanah di daerah kerusakan paling parah (Endapan Danau Tua) dengan mode pertama dari bangunan tinggi seperti yang ditunjukkan pada respon spektrum pada Gambar 3. Gambar tersebut menunjukkan dengan jelas intensitas amplifikasi percepatan gempa yang terjadi secara dramatis pada permukaan tanah (Lakebed) di frekuensi yaitu 0.5Hz atau pada periode dasar 2 detik. Gambar 4 menunjukkan bangunan runtuh di area yang terjadi efek resonansi atau amplifikasi. Selain itu, dalam gempa bumi Loma Prieta 1989, kerusakan besar terjadi di situs tanah lunak di wilayah San Francisco-Oakland dimana percepatan spektral gempanya diamplifikasi dari dua hingga empat kali dari percepatan spektral yang direkam pada situs batuan didekatnya (Housner1989 dikutip oleh Finn & Wightman 2003). Fenomena 1

amplifikasi tanah ini juga telah dikemukakan oleh Idriss (1999) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Idriss (1990) menemukan bahwa percepatan batuan dasar diamplifikasi di tanah lunak hingga mencapai sekitar 0,4 g.

Gambar 1: Rekaman percepatan gempa di tanah padat/batuan (Booth dkk., 1986)

Gambar 2: Rekaman percepatan gempa di tanah lunak endapan-Lakebed (Booth dkk., 1986)

Gambar 3: Respon spektrum percepatan gempa yang terekam di Mexico City tahun 1985 (Booth dkk. 1986)

Gambar 4: Salah satu bangunan runtuh di Mexico City tahun 1985 di daerah endapan danau (Pappin, 2010)

2

Gambar 5: Amplifikasi percepatan gempa pada tanah lunak dan tempat-tempat lain yang tersusun oleh batuan dan sejenisnya (Idriss, 1990)

Banda Aceh didirikan pada formasi yang dapat dikatakan serupa dengan Mexico City atau tempat-tempat lain yang pernah terimbas efek amplifikasi tanah lunak. Berdasarkan alasan-alasan tersebut, kajian khusus mengenai respon tanah lunak Kota Banda Aceh pada percepatan gelombang gempa ini dilakukan. Hal ini untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh pada infrastuktur/struktur yang sudah atau akan ada yaitu percepatan puncak gelombang gempa tanah setempat. Metode/kajian seperti ini telah terbukti mampu menggambarkan perilaku gelombang seismik pada tanah lunak di tempat-tempat lain.

3

BAB II. PERUMUSAN MASALAH Respon tanah lunak terhadap gelombang seismik bervariasi secara signifikan dimana akan sangat tergantung dari sifat properti tanah setempat dan kondisi tatanan geologi sekelilingnya. Kota Banda Aceh dialasi oleh lapisan endapan Aluvium dengan ketebalan sekitar 70m sampai 206m (Siemon & Ploethner, 2006). Pada umumnya, kondisi seperti itu akan sangat berkemungkinan untuk menghasilkan efek respon yang sama seperti yang dialami Mexico City tahun 1985 jika terimbas gelombang gempa pada frekuensi tertentu. Kajian ini telah memberikan informasi awal mengenai perilaku dinamik tanah lunak Kota Banda Aceh ketika terjadi gempa.

4

BAB III. TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Tatanan geologi dan batuan penyusun Kota Banda Aceh 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 Seulimum di timur laut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Kondisi ini mengakibatkan batuan sedimen Banda Aceh akan bergetar cukup kuat bila gempa terjadi di sekitarnya.

Gambar 6: Tatanan geologi Kota Banda Aceh (Barber & Crow, 2005)

Litologi penyusun yang ada di Banda Aceh dan sekitarnya ditunjukkan pada Gambar 7. 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

5

sebagian besar kawasan di pesisir utara dan kaki bukit di kedua sisi Patahan Seulimum. Vulkanik Lam Teuba diendapkan dari Plistosen Holosen.

Gambar 7: Batuan penyusun Kota Banda Aceh dan sekitarnya (Bennett dkk., 1981)

Banda Aceh dialasi oleh Aluvium yang sangat tebal (Siemon dkk., 2006). Ketebalan Aluvium di dekat pantai Banda Aceh mencapai kedalaman 206 m di bawah muka tanah eksisting. Aluvium ini di sepanjang pesisir Kota Banda Aceh terdiri dari lapisan pasir dengan ketebalan 20 m di bagian atas dan tanah liat tebal yang diselang-selingi oleh tiga buah lapisan pasir-kerikil dengan ketebalan yang bervariasi dari 3 hingga 9 m. Bukti lainnya dari ketebalan Aluvium dibawah Kota Banda Aceh adalah sumur-sumur lama peninggalan Belanda di Ulee Lheue (158 m), Peukan Krueng Cot (125 m), dan P. Perak (179 m). Sekitar sepuluh kilometer kearah hulu Krueng Aceh, tepatnya di Lambaro, Aluvium memiliki ketebalan minimal 70 m. Diagram skematik potongan melintang 6

yang menunjukkan Aluvium di Banda Aceh (Kuarter pasir dan tanah liat) disajikan pada Gambar 8.

Gambar 8: Skematik potongan melintang Aluvium di Banda Aceh ( Farr & Djaeni 1975)

3.2 Amplifikasi tanah Sejumlah faktor penting, seperti rasio impedansi yaitu hubungan antara periode gerakan tinggi energi batuan dasar dan periode lapisan diatasnya, dan jumlah kemampuan redaman suatu lapisan tanah, berkontribusi terhadap amplifikasi tanah dari gerakan/gelombang seismik yang masuk akibat gempa bumi di lokasi tertentu (Finn, 2001; Finn &Wightman, 2003). Untuk itu faktor-faktor ini perlu dipertimbangkan ketika menentukan nilai percepatan gempa setempat dalam setiap kegiatan evaluasi kegempaan. Okamoto (1973) dikutip oleh Finn & Wightman (2003) menyadari bahwa untuk memahami respon tanah akibat gerakan seismik diperlukan pemahaman akan bagaimana gelombang harmonik pada suatu batuan dasar. Pergerakan/transmisi gelombang harmonik ini ke permukaan dipengaruhi oleh geometri dan struktur geologi pembentuk cekungan bagi tempat pengendapan tanah lunak itu (A=at/ar). Mekanisme dasar dari terbentuknya amplifikasi itu dapat ditunjukkan dengan melihat efek dari redaman elastis lapisan permukaan pada percepatan gempa yang masuk pada batuan dasar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Model ini menganggap deposit tanah sebagai lapisan elastis (T = 4H/Vss) dengan ketebalan, H, kecepatan gelombang geser, 7

Vss, dan kepadatan, s. Kecepatan gelombang geser dan kepadatan batuan dasar dalam model ini masing-masing dinotasikan dengan Vsr dan r. Dengan demikian, , rasio impedansi, adalah sVss/rVsr; at adalah percepatan gelombang seismik di permukaan, dan ar adalah percepatan gelombang seismik batuan dasar yang masuk ke lapisan diatasnya.

at

Soil

s

Vss

s

T = 4H/Vss)

H a0

Rock

r

Vsr

Gambar 9: Salah satu model penggambaran tentang amplifikasi tanah (Finn & Wightman, 2003)

Finn & Wightman (2003) mengamati bahwa sebagaian besar instrumen untuk pemantauan gempa bumi terletak di atas batu atau situs tanah keras. Akibatnya, alat-alat ini hanya menyediakan database gerakan tanah untuk situs-situs batuatau tanah keras. Dalam kasus situs yang bertanah lunak, percepatan gempa batuan dasar atau tanah keras yang ada di bawah tanah lunak itu perlu diperkirakan. Kemudian amplifikasi gerakan/percepatan gempa yang akan muncul di permukaan tanah diekstrapolasikan. Jika lapisan tanah memiliki rasio redaman kritis, s, maka rasio amplifikasi, A, antara percepatan permukaan, at, dan percepatan batuan dasar, ao, adalah: A

1 …..…........................................................................    S / 2

(1)

3.3 Model untuk analisis Penggunaan permodelan analitis untuk menganalisa respon tanah setempat telah menunjukkan bahwa model-model ini mampu mensimulasikan dengan cukup baik perilaku tanah akibat pembebanan dinamis. Salah satu model yang paling banyak 8

digunakan adalah teknik pendekatan linier setara untuk respon non-linier. Teknik pendekatan ini telah diadopsikan dalam program-program komputer seperti SHAKE (Schnabel dkk., 1972) dan Equivalent-linear Earthquake Response Analysis (EERA) (Bardet dkk., 2000). Program SHAKE telah menjadi salah satu program komputer yang paling umum digunakan dalam rekayasa geoteknik-gempa sejak tahun 1972. SHAKE memiliki kelebihan dari kesederhanaan dan sistem file yang ringkas. Program ini telah direvisi beberapa kali untuk menyesuaikan dengan perubahan yang cepat dalam teknologi komputer sejak pertama kali diterbitkan oleh Schnabel dkk. (1972). Modifikasi terbaru program komputer ini dilakukan oleh Idriss & Sun pada tahun 1992. Sejak itu mereka menamainya dengan SHAKE91 (Idriss & Sun, 1992). Dengan pertimbangan kelebihankelebihan itu, maka program komputer ini dipilih untuk digunakan dalam penelitian ini. Program EERA dikembangkan dari prinsip-prinsip dasar program SHAKE. Program EERA ini digunakan sebagai pembanding dari SHAKE. Pemilihan EERA bagi penelitian ini karena program ini mengambil keuntungan sepenuhnya dari perkembangan terbaru FORTRAN 90 dan platform Windows. EERA bukan program yang berdiri sendiri. Program ini meruapakan program add-on pada Microsoft Excel. Sebagai sebuah program komputer kontemporer, EERA cocok untuk digunakan dalam melakukan analisis respon tanah setempat (Bardet dkk., 2000).

9

BAB IV. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

4.1 Tujuan Penelitian Penelitian ini akan menjelaskan respon dan perilaku tanah lunak Kota Banda Aceh terhadap gelombang seismik. Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk analisis lanjutan bagi Kota Banda Aceh seperti mikrozonasi gempa, analisis liquifaksi, input parameter bagi desain infrastruktur dan analisis sejarah pola kerusakan struktur akibat beban gempa. 4.2 Manfaat Penelitian Kontribusi penelitian ini akan diimplementasikan dalam bentuk output-nya yang terdiri dari beberapa hal berikut ini. Pertama, penelitian ini akan menghasilkan data timehistories sintetik yang dipicu oleh gempa tahun 2004 di situs batuan Banda Aceh, Indonesia. Kedua, prosedur menghasilkan gerakan tanah sintetik akan diperoleh. Ketiga, kontribusi kolateral dari hasil penelitian ini akan terpenuhi ketika output-nya digunakan dalam rencana mitigasi dan bahan masukan pada proses perencanaan infrastruktur.

10

BAB V. METODE PENELITIAN Dalam melakukan analisis respon tanah setempat dengan menggunakan EERA, urutan langkah-langkah seperti pada Gambar 10 harus diikuti. Secara bertahap terdapat 3 hal yang perlu dipersiapkan sebelum menjalankan model yang digunakan. Tiga hal itu meliputi karakterisasi lokasi setempat, penetapan kurva modulus reduksi dan kurva redaman dan pembuatan data riwayat gelombang gempa (time histories).

Gambar 10: Bagan alir untuk analisis respon tanah setempa yang digunakan pada penelitian ini

5.1 Karakterisasi kondisi bawah permukaan lokasi penelitian Langkah awal dari diagram alir di atas yaitu karakterisasi kondisi setempat. Langkah ini melibatkan pengujian in-situ/lapangan, pengambilan contoh tanah dan pengujian 11

laboratorium. Keluaran dari proses karakterisasi kondisi setempat ini adalah profil tanah yang disederhanakan yang menggambarkan jenis tanah, nilai kecepatan gelombang geser, berat isi tanah, dan ketebalannya seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Jenis tanah di lokasi penelitian itu diperoleh dari hasil pemboran dalam yang telah dilakukan pada tanah lunak Kota Banda (Siemon dkk., 2006). Nilai kecepatan gelombang geser pada lokasi penelitian diperoleh dari estimasi hasil pengukuran setempat oleh Polom dkk. (2008). Untuk mengukur secara akurat berat isi tanah pada suatu kedalaman adalah sangat sulit karena adanya gangguan yang muncul pada saat pengambilan sampel. Oleh karena itu, metode tidak langsung atau berdasarkan pengukuran lapangan secara empiris digunakan untuk memperoleh nilai berat isi tanah (Mayne dkk., 2010).

Jenis Tanah

Tabel 1. Tabulasi simplifikasi profil tanah di lokasi penelitian Kecepatan Ketebalan Berat isi tanah gelombang geser Rujukan 3 lapisan (m) (kN/m ) (m/sec)

Lempung

2.5

14

142

Pasir

15.5

19

142

Lempung

7.7

14

281

Pasir

6.0

19

361

Lempung

18.6

14

361

Pasir

14.3

19

361

Lempung

11.3

18

361

Pasir

4.0

24

361

Lempung

1.1

20

331

Pasir

40.0

24

331

Pasir

20.0

24

401

Pasir

15.0

24

520

Pasir

15.0

24

520

24

700

Batuan Dasar

Siemon dkk. (2006), Polom dkk. (2008) dan Mayne dkk. (2010)

5.2 Penentuan kurva modulus reduksi dan kurva redaman Dalam penelitian ini, kurva modulus reduksi dan kurva redaman digunakan kurva-kurva standar yang ada di program EERA. Kurva-kurva standar itu telah terbukti bekerja 12

dengan baik dalam berbagai aplikasi untuk analisis respon tanah setempat (Sykora &Davis, 1993; Uthayakumar & Naesgaard, 2004). 5.3 Data percepatan gelombang gempa Akan sangat ideal jika dalam melakukan kegiatan analisis respon tanah setempat ini digunakan data-data gempa yang telah direkam di lokasi penelitian dan sekitarnya. Namun, berbagai kompromi perlu diperlukan dilakukan jika rekaman data-data gempa itu tidak diperoleh. Salah satunya adalah dengan membangun duplikasi data gempa sintetik. Data sintetik percepatan gempa yang digunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 11.

Gambar 11: Data percepatan gempa sintetik yang digunakan dalam penelitian

13

BAB VI. HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis respon tanah setempat terhadap beban dinamis ini menghasilkan beberapa hal sebagai berikut: data percepatan gempa dan percepatan gempa maksimum setempat, tegangan dan regangan pada setiap lapisan; amplifikasi di permukaan tanah atau permukaan setiap lapisan setempat; Fourier amplitudo, dan respon spektrum. Tiga keluaran penting yang diperoleh dari hasil penelitian ini untuk tanah lunak di SMKStadion Dirmutala Banda Aceh ditunjukkan pada Gambar 12 sampai 14. Penggunaan data tanah lunak di SMK-Stadion Dirmutala dalam penelitian ini didasarkan atas pertimbangan relevansi kondisi setempat untuk mewakili kondisi tanah lunak di Kota Banda Aceh secara umum. Disamping itu, faktor ketersediaan akan berbagai data yang digunakan dalam analisis respon dinamik ini hanya ada di sekitar SMK-Stadion Dirmutala. Hasil analisis, Gambar 12 sampai 14, menunjukkan bahwa PGA maksimum pada SMK - Dirmutala Stadium 0,204g dan respon spektra absolut pada periode 0,2 detik adalah 0,71g. Spektrum respon maksimum absolut, 0.87 g, berada pada periode 0.23 detik. Spektrum respon ini menunjukkan korelasi yang baik dengan Peta Gempa Indonesia terbaru seperti yang diperlihatkan pada Gambar 15. Dalam peta ini, Banda Aceh mempunyai nilai PGA bervariasi dari 0,7 sampai 0,9g.

Gambar 12: Percepatan gempa maksimum (PGA) pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala Banda Aceh

14

Gambar 13: Rasio amplifikasi pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala, Banda Aceh

Gambar 14: Respon spektra pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala, Banda Aceh

Gambar 15: Sebagian dari 2010 Peta Gempa Indonesia 2010

15

Analisis lebih lanjut dilakukan dengan mengubah respon spektrum ke dalam domain frequensi. Dalam domain frekuensi, respon spektrum tanah lunak Kota Banda Aceh menunjukkan bahwa frekuensi kritisnya diantara 2,0 sampai 8.0Hz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16. Frekuensi ini merupakan frekuensi gerakan tanah di daerah epicentral dari gempa Michoacan. Umumnya, frekuensi antara 2,0 dan 8.0Hz ini juga merupakan frekuensi dasar dari bangunan berlantai 2 sampai 4.

Gambar 16: Perbandingan domain frekuensi respon spektra antara respon spektra pad permukaan tanah di SMK – Stadion Dirmutala Banda Aceh dan di daerah Lakebed di Mexico City

Temuan menarik lainnya didapat ketika membandingan antara output dari analisis penelitian ini dengan output dari analisis menggunakan NERA (Setiawan & Kusuma, 2012). Perbandingan beberapa output penting dari kedua model ditabulasikan dalam Tabel 2. Perbandingan menunjukkan bahwa hampir semua output parameter yaitu tanah puncak percepatan gempa (PGA) pada permukaan tanah setempat, rasio amplifikasi maksimum, dan respon spektra pada 0,2 detik memiliki korelasi yang sangat jauh. PGA dalam NERA hanya 0,088g, sedangkan EERA memperkirakannya 0,204g. Amplifikasi rasio maksimum NERA adalah 3,1, tetapi EERA memprediksi rasio amplifikasi maksimum sebesar 18,3. Frekuensi terjadinya amplifikasi ini rasio maksimum dari 16

kedua model juga sangat berbeda. Amplifikasi max rasio NERA terjadi pada frekuensi 25.195Hz, tapi max amplifikasi rasio EERA adalah pada 0.6Hz. Respon spektrum di 0.2sec dari NERA adalah 0.27g, tapi EERA memprediksi spektrum respon pada periode yang sama dari 0.65g. Kesamaan hasil estimasi yang cukup baik antara model NERA dan model EERA adalah untuk respon spektrum maksimum di permukaan tanah. NERA memperkirakannya sebesar 0,72g pada frekuensi 2.44Hz dan EERA memprediksinya sebesar 0,81g pada frekuensi 3.85Hz. Tabel 2. Perbandingan beberapa output dari analisis respon tanah setempat di SMK – Stadion Dirmutala Banda Aceh antara model EERA dan NERA Parameter keluaran

EERA)*

NERA)**

PGA pada permukaan tanah

0.204 g

0.088 g

Max rasio amplifikasi

18.3 pada frekuensi 0.6 Hz

3.1 pada frekuensi 25.195Hz

Max respon spektrum di muka tanah

0.81 g pada frekuensi 3.85Hz

0.72 g pada frekuensi 2.44 Hz

Respon spectra pada 0.2 detik

0.65 g

0.27 g

)* Hasil penelitian ini )** Penelitian dari Setiawan & Kusuma (2012)

17

BAB VII. SIMPULAN DAN SARAN 7.1 Simpulan Efek respon setempat atau amplifikasi telah menjadi penyebab utama pada kerusakankerusakan struktur yang didirikan di atas tanah lunak tebal seperti Mexico City. Banda Aceh dialasi oleh sekitar 70m sampai 206m tebal aluvium. Oleh karena itu, kajian awal respon dinamik tanah lunak Kota Banda Aceh ini dilakukan. Analisis respon ini dilakukan untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh pada infrastruktur seperti percepatan puncak gempa setempat dan frekuensi dasar spektral. Analisis respon tanah ini dilakukan dengan menggunakan program komputer EERA. Hasilnya memperlihatkan respon tanah lunak Kota Banda Aceh secara nyata selama gempa luar biasa Sumatera-Andaman tahun 2004. Percepatan gelombang gempa puncak (PGA) di situs lokasi penelitian di Banda Aceh sebesar 0,209g. Spektrum respon pada periode 0,2 detik adalah 0.71g. Frekuensi dasar respon spektrum maksimum bervariasi dari 2,0 sampai 8.0Hz. Hasil penelitian ini mempunyai korelasi yang baik dengan peta gempa Indonesia terbaru. Tetapi, sebagian besar output dari analisis respon ini memberikan korelasi yang kurang baik dengan penelitian lain pada lokasi yang sama menggunakan pendekatan non-linear (NERA). 7.2 Saran Penelitian ini memiliki beberapa keterbatasan antara lain: 1) hasil yang diperoleh dari penelitian ini tidak dapat diverifikasi secara faktual mengingat akan tidak tersedianya alat; 2) data percepatan gempa yang digunakan berupa data percepatan gempa sintetik; dan 3) data-data karakteristik penelitian hanya terbatas di sekitar SMK-Stadion Dirmutala, Banda Aceh. Untuk itu penelitian-penelitian lanjutan yang mengisi keterbatasan-keterbatasan itu sangat disarankan.

18

DAFTAR PUSTAKA Barber, A.J. & Crow, M.J. (2005): “Chapter 13: Structure and structural history.- In: Barber, A.J., Crow, M.J. & Milsom, J.S. (eds.) (2005): Sumatra: Geology, Resources and Tectonic Evolutio”n.- 290 pp.; Geological Society, London. Bardet, J. P., Ichii, K., & Lin, C. H. (2000). EERA a computer program for Equivalentlinear Earthquake site Response Analyses of layered soil deposits: Department of Civil Engineering, University of Southern California. Bardet, J. P., and Tobita, T. [2001]. “NERA a computer program for Nonlinear Earthquake site Response Analyses of Layered soil deposits”: Department of Civil Engineering, University of Southern California. Bilham, R., (2005). “A Flying Start, Then a Slow Slip”, Science, 308, 1127–1133. Bennet, J.D., Bridge, D. McC., Cameron, N.R., Djunuddin, A., Ghazali, S.A., Jeffery, D.H., Kartawa, W., Keats, W., Rock, N.M.S., Thomson, S.J., and Whandoyo, R., (1981). “Peta Geologi Lembar Banda Aceh, Sumatra Skala 1:250.000”, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung Booth, E.D., Pappin, J.W., Mills, J.H., Degg, M.R. & Steedman, R.S. (1986). "The Mexican Earthquake of 19th September 1985". A field report by EEFIT, Institution of Structural Engineers. Farr, J.L. & Djaeni, A. (1975). “A Reconnaissance Hydrogeological Study of the Krueng Aceh Basin, North Sumatra”.- Report No. 1909 (GSI) / No. WD/OS/75/8 (IGS): 13 pp., Geological Survey of Indonesia (GSI), Engineering Geology. Hydrogeology Sub-Directorate, Bandung, in cooperation with the Engineering Geology Unit of the U.K. Institute of Geological Sciences (IGS), London. Finn, W. D. L., & Wightman, A. (2003). “Ground motion amplification factors for the proposed 2005 edition of the National Building Code of Canada”. The National Research Council Canada (NRC) Research Press Web. Lay, T., Kanamori,H., Ammon, C. J., Nettles, M., Ward, S. N., Aster, R. C., Beck, S. L., Bilek, S. L., Brudzinski, M. R., Butler, R., DeShon, H. R., Ekstro¨m, G., Satake, K., and Sipkin, S., [2005]. “The great Sumatra-Andaman earthquake of December 26, 2004”, Science, 308, 1127–1133. Mayne, P. W., Peuchen, J., & Bouwmeester, D. (2010). “Soil unit weight estimation from CPTs”. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing. Pappin, J.W. (2010). “Earthquake hazard and risk in regions low of low to moderate seismicity”. Proceedings of the Australian Geomechanics Society and NSW Association of Consulting Structural Engineers Symposium. Sydney, Australia, October 2010. 19

Polom, U., Arsyad, I., and Kumpel, H. J. [2008]. “Shallow shear-wave refelection seismics in the tsunami struck Krueng Aceh River Basin, Sumatra”. Advances in Geosciences. 14,135-140 Setiawan, B. and Kusuma, W. B., [2012]. “Banda Aceh Indonesia ground response analysisduring the 2004 Indian Ocen Mega Erathquake”, The 7nd International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, Chicago, USA, 29 April – 4 May 2013 (Full paper submitted) Siemon, B., Ploethner, D., & Pielawa, J., (2006). “Hydrogeological Reconnaissance Survei in the Province Nanggroe Aceh Darussalam Northern Sumatra, Indonesia Survei Area: Banda Aceh / Aceh Besar 2005”, Report Vol. C-1, BGR/Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Federal Institute for Geosciences and Natural Resources). Steedman, R.S., Booth, E.D., Pappin, J.W. & Mills, J.H. (1986). "The Mexico Earthquake of 19th September 1985, some lessons for the engineer". Proc. 8th Euro. Conf. on Earthquake Engineering, Lisbon, 83-90. Sykora, D. W., & Davis, J. J. (1993). “Site-specific earthquake response analysis for Paducah Gaseous Diffusion Plant, Paducah, Kentucky”. Vicksburg, MS: U.S. Department of Energy. Uthayakumar, U. M., & Naesgaard, E. (2004). “Ground response analysis for seismic design in Fraser River Delta, British Columbia”. 13th World Conference on Earthquake Engineering.

20

LAMPIRAN 1. SARANA PENELITIAN 2. CURRICULUM VITAE PENELITI 3. PROSIDING SEMINAR HASIL PENELITIAN 4. LAPORAN PENGGUNAAN KEUANGAN 5. ARTIKEL HASIL PENELITIAN 6. BUKU HARIAN CATATAN PENELITIAN

PENELITIAN DOSEN MUDA

SARANA PENELITIAN TAHUN 2012

Judul Penelitian

:

Kajian Awal Respon Tanah Lunak Kota Banda Aceh Terhadap Gelombang Seismik

Ketua

:

Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc

Anggota

:

Sugiarto, ST, M.Eng. Gartika Setiya Nugraha, ST, M.Si


SARANA Sarana dan prasarana yang akan digunakan dalam penelitian ini terbagi dalam dua kelompok yaitu piranti lunak (software) dan piranti keras (hardware). Seluruh peralatan itu tersedia dalam kondisi baik dan dapat digunakan oleh seluruh dosen dan mahasiswa.

Piranti lunak

:

Komputer Program SHAKE 91 dan EERA

Piranti keras

:

a. Komputer Kegunaan

: Menjalankan program SHAKE91 dan EERA Lokasi : Kondisi : Baik Kepemilikan : PRIBADI

b. Alat Uji Penetrasi Kerucut Kegunaan : Mengukur tahanan konus dan gaya gesekan Lokasi : Laboratorium Mekanika Tanah Kondisi : Baik Kepemilikan : UNSYIAH


CURRICULUM VITAE PENELITI TAHUN 2012

Judul Penelitian

:


Ketua

:


Anggota

:



CURRICULUM VITAE 1. 2. 3. 4.

Nama Lengkap dan gelar Jenis Kelamin Tempat & Tanggal lahir Alamat Rumah

5. NIP 6. Pangkat/Golongan 7. Jabatan fungsional 8. Jabatan Struktural 9. Jurusan 10. Fakultas 11. Riwayat Pendidikan No. Pendidikan 1. Sarjana 2. Master

: Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc :L : Pandekan/ 3 Juni 1971 : JIn. Fatahillah I No. 46-48, Gampong Geuce Iniem, Kecamatan Banda Raya, Banda Aceh Telpon/Fax : 0821-633-49933 E-mail : [email protected] : 19710603 200604 1 002 : Penata Muda / IIIa : Asisten Ahli : Tenaga Pengajar : Teknik Sipil : Teknik : Ijazah/Tahun Spesialisasi ST/1996 Teknik Geologi M.Eng.Sc/2011 Engineering Geology

12. Pengalaman Penelitian (5 tahun terakhir) : No Tahun Judul

Biaya

1.

2011

Assessing Liquefaction Potential Utilising In-situ Testing

2.

2010

Critical State Assessment

3.

2009

DCP testing for estimating bearing capacity of inaccessible site

Approach

for

13. Publikasi (5 tahun terakhir) No. Tahun Judul Penelitian 1. 2012 Liquefaction assessment using the CPT and accounting for the soil ageing

2.

2011

Cone penetration test incorporating ageing method for liquefaction assessment

of Soils

Pemda Aceh

Liquefaction

Pemda Aceh UNOPS

Jenis dan nama publikasi Proceeding the 11th Australia New Zealand Conference on Geomechanics – Ground Engineering in a Changing World, Crown Promenade – Melbourne, Australia, 15 – 18 July 2012 (IN REVIEW) Proceeding the 9th Indonesian Geotechnical Conference and 15th Annual Scientific Meeting “Geotechnical Engineering and Its Advance Developments from Theories to Practices” (HATTI), Grand Sahid Jaya Hotel – Jakarta, Indonesia 7-8 Desember 2011

3.

2011

Flat dilatometer in-situ testing for liquifaction assessment

Proceeding International Conference Friendly City 3 “Kuala Namu Airport and Regional Development – Creating Urban Architecture for a better Life” (Magister Arsitektur -USU), Tiara Hotel – Medan, Indonesia 16 -17 November 2011

4.

2011

Assessment of liquefaction using the cone penetration test method incorporating ageing

Proceeding The 6th Annual International Workshop and Expo on Sumatra Tsunami Disaster Recovery in Conjunction with South China Sea Tsunami Workshop (TDMRC), Hermes Palace-Banda Aceh, Indonesia, 22 – 24 November 2011

5.

2009

Site investigation for disaster reconstruction in Aceh, Sumatra

Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 162, ICE London, Pages 41-47

6.

2007

The contrivance of mass wasting/landslide in Aceh

Proceeding the International Workshop & Expo 2007 “Learning from the Recovery and Reconstruction of Banda Aceh and Other Tsunami-Stricken Region” (TDMRC), AAC Dayan Dawood-Banda Aceh, Indonesia, December 2007

Darussalam, 20 November 2012 Peneliti,

Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc 19710603 200604 1 002




: Sugiarto, ST., M.Eng : Laki-laki : Boyolali/ 10 April 1981 : Komplek BRI No.3, Desa Lam Gapang, Ulee Kareng Telpon/Fax : 0811680041 E-mail : [email protected] : 198104102006041003 : Penata Muda / IIIa : Asisten Ahli :: Teknik Sipil : Teknik : Ijazah/Tahun Spesialisasi ST/2004 Teknik Sipil M.Eng/2012 Teknik Transportasi

12. Pengalaman Penelitian (5 tahun terakhir) : No Tahun Judul 1. 2012 Traffic Breakdown Mechanism of Hidden Bottlenecks on an Arterial Road: Case Studies of U-turn and On-Street Parking in Aceh Province of Indonesia

Biaya LPSM-Aceh & Asian Institute of Technology

2.

2009

Studi Karakteristik Campuran Aspal Beton Akibat Pengaruh Gradasi Agregat Berdasarkan Formula Talbot

Mandiri

3.

2008

Analisis Tingkat Kebisingan Lalu lintas Pinggiran Kota Banda Aceh (Studi kasus Jalan T. Umar dan Jalan Chik Di Tiro)

Mandiri

4.

2008


Mandiri

13. Publikasi (5 tahun terakhir) No. Tahun Judul Penelitian 1. 2012 Modeling Safety Performance Function (SPFs) Using Poison-Generalized Linear Model 2.

2009


3.

2008

Analisis Tingkat Kebisingan Lalu lintas Pinggiran Kota Banda Aceh (Studi kasus Jalan T. Umar dan Jalan Chik Di Tiro)

4.

2008


Darussalam, 20 November 2012 Peneliti,

Sugiarto, ST, M.Eng NIP. 198104102006041003




: Gartika Setiya Nugraha, ST., M.Si :L : Bandung, 22 Februari 1974 : Jl. Seuke I no.8 Komplek perumahan Baru Sektor Timur Darussalam-Banda Aceh Telpon/Fax : E-mail : [email protected] : 19740222 200604 1 002 : Penata Muda / IIIa : Asisten Ahli :: Teknik Sipil : Teknik : Ijazah/Tahun Spesialisasi ST/1999 Teknik Geologi M.Si/2008 Sains Kebumian

12. Pengalaman Penelitian (5 tahun terakhir) : No Tahun Judul Pekerjaan Kajian Pelaksanaan Pembangunan 1. 2009 Bendungan Embung Leubok, Kabupaten Aceh Besar, Propinsi Aceh 2.

2010

Pemanfaatan Abu Tempurung Kelapa untuk Perbaikan Sifat-sifat Fisis dan Parameter Kuat Geser Tanah

Biaya Mandiri

Hibah Penelitian Dosen Muda, DIPANAD

13. Publikasi (5 tahun terakhir) No. Tahun Judul Penelitian 1. 2009 Paleostruktur Geologi Daerah Bakongan dan Sekitarnya, Kab. Aceh Selatan, Aceh Darussalam, 20 November 2012 Peneliti,

Gartika Setiya Nugraha, ST, M.Si. NIP. 19740222 200604 1 002


PROSIDING SEMINAR HASIL PENELITIAN TAHUN 2012

Judul Penelitian

:


Ketua

:


Anggota

:



PROSIDING SEMINAR HASIL PENELITIAN

I

1. Skim Penelitian 2. Judul 3. Ketua Peneliti/Penyaji 4. Hari/Tanggal 5. Tempat

II

Pertanyaan 1. Rahmad Maulana 2. Ulul Azmi 3. Rizka Hikmah

III Tanggapan 1 Untuk Saudara Maulana

2

: Skim Dosen Muda : Kajian Awal Respon Dinamik Tanah Lunak Kota Banda Aceh Terhadap Gelombang Seismik : Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc : Selasa, 6 November 2012 : Ruang B Lembaga Penelitian Unsyiah

Gempa skala berapa yang bisa menimbulkan efek amplifikasi? Apa aplikasi lanjutan yang bisa digunakan dalam kehidupan sehari-hari dari hasil penelitian ini? Mengapa terjadi perbedaan hasil yang diperoleh dari EERA dan NERA?

pertanyaan Site effect selalu akan muncul pada semua tempat yang Rahmad berupa cekungan tanah lunak yang berada di bagian atas bedrock. Seperti diilustarsikan pada gambar berikut ini:

Tetapi efek amplifikasi itu akan menimbulkan dampak yang sangat parah pada suatu tempat apabila frekuensi gempa ‘match’ dengan natural frekuensi dari bangunanbangunan yang berdiri di atas tanah lunak itu. Secara empiris, gempa yang dapat menimbulan efek amplifikasi yang cukup parah akan terjadi apabila gempa itu memiliki skala minimal 5,5 Magnitude Scale. Untuk pertanyaan Dua hasil utama yang sangat bermanfaat dari penelitian ini Saudara Ulul Azmi yaitu: 1. Nilai PGA setempat 2. Nilai respon spektra pada level tanah eksisting di lokasi

3

penelitian Kedua-dua nilai itu sangat berguna bagi ahli teknik sipil untuk perencanaan pondasi bangunan dan juga untuk menghitung portal utama dari struktur bangunan yang akan didirikan di lokasi penelitian. Untuk pertanyaan EERA dan NERA adalah dua buah model yang berbeda. Saudari Rizka Hikmah Walaupun kedua-duanya dapat digunakan untuk memperhitungan site effect tetapi asumsi-asumsi dan batasan-batasan yang diaplikasikan pada keduanya berbeda. Salah satu perbedaan mendasar dari kedua model ini yaitu: asumsi perambatan gelombang seismik dari pusat gempa. EERA dibangun dengan asumsi bahwa perambatan yang terjadi dari sumber gempa menuju suatu tempat tertentu adalah linear, sedangkan NERA mengganggap proses perambatan yang terjadi pada gelombang seismik ini adalah non-linear. Perbedaan inilah yang memicu hasil yang diperoleh dari penelitian ini (EERA) berbeda dari hasil yang diperoleh dari NERA.

IV Saran 1. Dr. Ir. Syahiddin D.S, Apabila memungkinkan akan sangat baik jika dilakukan MT verifikasi dari hasil-hasil yang telah didapat dari permodelan ini dengan pengukuran langsung di lapangan.

Moderator

Banda Aceh, 6 November 2012 Ketua Peneliti,

(Dr. Ir. Syahiddin D.S, MT) NIP : 19551205 198702 1 001

(Bambang Setiawan, ST, M.Eng. Sc) NIP : 19710603 200604 1 002


LAPORAN PENGGUNAAN KEUANGAN TAHUN 2012

Judul Penelitian

:


Ketua

:


Anggota

:



URAIAN PENGGUNAAN DANA TAHUN 2012 Penggunaan (saat ini)

Rp : 15.000.000,-

Uraian Komponen Biaya : 1. Pelaksana (Gaji/Upah) No Nama Tim Peneliti 1


2

Sugiarto, ST, M.Eng

3

Gartika Setiya Nugraha, ST, M.Si

4.

Syarifah Mastura

Tugas/Jabatan Ketua Peneliti Anggota Peneliti Anggota Peneliti

Volume

Teknisi

2. Peralatan No Jenis Peralatan 1 Data CPT mekanis 2 Memori Flask Disk 3 Sewa komputer selama 10 bulan 4 Sewa printer selama 10 bulan

Jumlah Biaya

100%

Rp. 200.000,-

Rp.

1,200.000,-

100%

Rp. 150.000,-

Rp.

750.000,-

100%

Rp. 150.000,-

Rp.

750.000,-

100%

Rp. 100.000,-

Rp.

500.000,-

Sub-total (1)

Rp.

3.400.000,-

Volume 100% 100% 100% 100%

3. Bahan Habis Pakai No Jenis Bahan 1 Kertas A4 70 gr 2 Tinta printer hitam 100ml 3 Tinta printer warna 4 ATK

Volume 100% 100% 100% 100%

4. Penginapan No

Lamanya

Nama Tempat Menginap

Harga Satuan

Harga Satuan Rp. 300.000,Rp. 350.000,Rp. 100.000,Rp. 75.000,Sub-total (2)

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

Harga Satuan Rp. 30.000,Rp. 35.000,Rp. 35.000,Rp. 445.000,Sub-total (3)

Biaya

Jumlah Biaya 3.500.000,700.000,1.500.000,750.000,6.450.000,-

Jumlah Biaya Rp. 150.000,Rp. 70.000,Rp. 35.000,Rp. 445.000,Rp. 700.000,-

Jumlah

TIDAK ADA Sub-total (4) 5. Perjalanan No. Nama yang melakukan perjalanan 1 Biaya transport verifikasi lokal 2 Biaya transport pengumpulan data

6. Pemeliharaan No

Jenis Pemeliharaan

Gol. IIIa IIIa

Tujuan Seputar Banda Aceh Seputar Banda Aceh Sub-total (5)

Volume

Rp

Rp. Rp. Rp.

Biaya

. 0,-

Jumlah Biaya 1.050.000,600.000,1.650.000,-

Jumlah

TIDAK ADA Sub-total (6)

Rp.

0,-

7. Pertemuan/Lokakarya No Tema Kegiatan

1

Focus Group Discussion – FPA

Tempat Ruang S2 KebencanaanUnsyiah di Hyogo Perfecture, Banda Aceh

Lamanya

1 hari

Biaya Dibiayai oleh FPA (Forum Peneliti Aceh & Prodi S2 Kebencanaan – Unsyiah) Sub-total (7)

Jumlah

Tidak keluar biaya

Rp.

0,-

8. Laporan/Publikasi No Jenis Penggunaan 1 Proposal penelitian full colour 5 set 2 Laporan kemajuan penelitian full colour 5 set 3 Konferensi 4 Proceeding seminar 5 Laporan final penelitian full colour 12 set

Volume 100% 100% 100% 100% 100%

Harga Satuan Rp. 34.000,Rp. 50.000,Rp. 500.000,Rp. 350.000,Rp. 450.000,Sub-total (8)

Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.

Jumlah Biaya 170.000,250.000,500.000,350.000,540.000,1.810.000,-

9. Lain-lain No. Jenis Pengeluaran 1 Pajak-pajak, biaya pengurusan kontrak, dll

Volume 100%

Harga Satuan Rp. 990.000,-

Rp.

Jumlah Biaya 990.000,-

Sub-total (9)

Rp.

990.000,-

Total

Rp. 15.000.000,-

Mengetahui : Ketua Lembaga Penelitian,

Banda Aceh, 24 November 20126 Ketua Pelaksana Penelitian,

DR. Musri, M.Sc NIP. 19600802 198810 1 001

Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc NIP. 19710603 200604 1 002

ARTIKEL HASIL PENELITIAN DOSEN MUDA

KAJIAN AWAL RESPON DINAMIK TANAH LUNAK KOTA BANDA ACEH TERHADAP GELOMBANG SEISMIK

OLEH: BAMBANG SETIAWAN, ST, M.Eng.Sc SUGIARTO, ST, M.Eng GARTIKA SETIYA NUGRAHA, ST, MSi

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA TAHUN 2012

KAJIAN AWAL RESPON DINAMIK TANAH LUNAK KOTA BANDA ACEH TERHADAP GELOMBANG SEISMIK1 (Preliminary site-specific ground response analysis of Banda Aceh soft soil) OLEH: 2 BAMBANG SETIAWAN , SUGIARTO2 & GARTIKA SETIYA NUGRAHA2 ABSTRAK Pengalaman dari yang terjadi di Mexico City tahun 1985 menunjukkan pentingnya pengaruh kondisi setempat dalam merespon sebuah kejadian gempa. Pengaruh kondisi setempat seperti amplifikasi telah menjadi penyebab utama kerusakan struktur-struktur bangunan yang didirikan pada tanah lunak yang cukup tebal. Banda Aceh didirikan pada formasi yang dapat dikatakan serupa dengan Mexico City. Kota Banda Aceh dialasi oleh Aluvium dengan ketebalan mencapai 206m. Kajian kondisi setempat ground response analisis ini dilakukan untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh beserta atribut-atributnya. Analisis respon kondisi tanah setempat ini dilakukan dengan menggunakan program komputer. Hasil penelitian ini memberikan gambaran awal perilaku tanah lunak Kota Banda Aceh ketika terkena gelombang seismik. Percepatan gelombang gempa puncak (PGA) di situs lokasi penelitian di Banda Aceh sebesar 0,209g. Spektrum respon pada periode 0,2 detik adalah 0.71g. Frekuensi dasar respon spektrum maksimum bervariasi dari 2,0 sampai 8.0Hz. Hasil penelitian ini mempunyai korelasi yang baik dengan peta gempa Indonesia terbaru. Tetapi, sebagian besar output dari analisis respon ini memberikan korelasi yang kurang baik dengan penelitian lain pada lokasi yang sama menggunakan pendekatan non-linear (NERA). Kata kunci: amplifikasi tanah, ground response analisis, gempa ABSTRACT The Mexico City experience in 1985 demonstrated the importance of site response effects. The site response effect i.e. soil amplification has caused major structure damages founded on thick soft soils. Banda Aceh founded on a formation which can be, typically, similar with the Mexico City. The city is underlain by up to 206m thick alluvium. Site-specific ground response analysis was carried out to establish the most influential parameter i.e. peak ground acceleration. This ground response analysis was carried out using computer programs. The results of the site-specific ground response studies expose the real Banda Aceh’s soil response during the 2004 Sumatran mega earthquake. Peak ground acceleration at soil site at Banda Aceh is 0.209g. The response spectrum at period of 0.2 sec is 0.71g. Fundamental frequency of maximum response spectra varies from 2.0 to 8.0Hz. The response spectra suggested a good agreement with the latest Indonesian earthquake map. A comparison between this assesment and an evaluation using non-linear approach indicates a very poor agreement. Key words: soil amplification, ground response analysis, PGA

1

Penelitian ini dibiayai oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan melalui Lembaga Penelitian Universitas Syiah Kuala, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Penelitian Dosen MudaTahun Anggaran 2012 Nomor : 2343/UN11/LK-PNBP/2012 Tanggal 15 Mei 2012 2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala

I. PENDAHULUAN Amplifikasi tanah lunak atau efek resonansi tanah lunak menjadikan nilai estimasi PGA berdasarkan fungsi atenuasi itu tidak representatif. Gempa di Meksiko City tahun 1985 adalah bukti ekstrim efek amplikasi tanah lunak tebal ini, dimana nilai. PGA yang terukur pada tanah keras pada saat gempa Michoacan itu yakni kurang dari 0,04 g telah diperkuat sekitar lima kali pada tanah lunak yang ada di Mexico City (Finn & Wightman, 2003). Ditambah lagi, gempa itu menyebabkan kerusakan parah pada struktur yang berlokasi di atas 30m endapan dasar danau tua (Old Lakebed). Ketiga komponen catatan pada accelogram yang ada di atas batuan dasar dan di atas endapan danau tua itu ditunjukkan pada Gambar 1 dan 2. 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. Lebih lanjut, Steedman dkk. (1986) dan Booth dkk, (1986) menemukan adanya kesesuaian antara periode gerakan tanah di daerah kerusakan paling parah (Endapan Danau Tua) dengan mode pertama dari bangunan tinggi seperti yang ditunjukkan pada respon spektrum pada Gambar 3. Gambar tersebut menunjukkan dengan jelas intensitas amplifikasi percepatan gempa yang terjadi secara dramatis pada permukaan tanah (Lakebed) di frekuensi yaitu 0.5Hz atau pada periode dasar 2 detik. Gambar 4 menunjukkan bangunan runtuh di area yang terjadi efek resonansi atau amplifikasi.

Gambar 1: Rekaman percepatan gempa di tanah padat/batuan (Booth dkk., 1986)

Gambar 2: Rekaman percepatan gempa di tanah lunak endapan-Lakebed (Booth dkk., 1986)

Gambar 3: Respon spektrum percepatan gempa yang terekam di Mexico City tahun 1985 (Booth dkk. 1986)

Gambar 4: Salah satu bangunan runtuh di Mexico City tahun 1985 di daerah endapan danau (Pappin, 2010)

Banda Aceh didirikan pada formasi yang dapat dikatakan serupa dengan Mexico City atau tempat-tempat lain yang pernah terimbas efek amplifikasi tanah lunak. Untuk itu, kajian khusus mengenai respon tanah lunak Kota Banda Aceh pada percepatan gelombang gempa ini dilakukan. Hal ini untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh pada infrastuktur/struktur yaitu percepatan puncak gelombang gempa tanah setempat. Metode/kajian seperti ini telah terbukti mampu menggambarkan perilaku gelombang seismik pada tanah lunak di tempat-tempat lain. Penelitian ini akan menjelaskan respon dan perilaku tanah lunak Kota Banda Aceh terhadap gelombang seismik.

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tatanan geologi dan batuan penyusun Kota Banda Aceh 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 Seulimum di timur laut seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 5. Kondisi ini mengakibatkan batuan sedimen Banda Aceh akan bergetar cukup kuat bila gempa terjadi di sekitarnya.

Gambar 5: Tatanan geologi Kota Banda Aceh (Barber & Crow, 2005)

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 Seulimum. Vulkanik Lam Teuba diendapkan dari Plistosen Holosen. Kota Banda Aceh sendiri dialasi oleh Aluvium yang sangat tebal (Siemon dkk., 2006). Ketebalan Aluvium di dekat pantai Banda Aceh mencapai kedalaman 206 m di bawah muka tanah eksisting. Aluvium ini di sepanjang pesisir Kota Banda Aceh terdiri dari lapisan pasir dengan ketebalan 20 m di bagian atas dan tanah liat tebal yang diselang-selingi oleh tiga buah lapisan pasir-kerikil dengan ketebalan yang bervariasi dari 3 hingga 9 m. Bukti lainnya dari ketebalan Aluvium dibawah Kota Banda Aceh adalah sumur-sumur lama peninggalan Belanda di Ulee Lheue (158 m), Peukan Krueng Cot (125 m), dan P. Perak (179 m). Sekitar sepuluh kilometer kearah hulu Krueng Aceh, tepatnya di Lambaro,

Aluvium memiliki ketebalan minimal 70 m. Diagram skematik potongan melintang yang menunjukkan Aluvium di Kota Banda Aceh disajikan pada Gambar 6.

Gambar 6: Skematik potongan melintang Aluvium di Banda Aceh ( Farr & Djaeni 1975)

2.2 Amplifikasi tanah Sejumlah faktor penting, seperti rasio impedansi yaitu hubungan antara periode gerakan tinggi energi batuan dasar dan periode lapisan diatasnya, dan jumlah kemampuan redaman suatu lapisan tanah, berkontribusi terhadap amplifikasi tanah dari gerakan/gelombang seismik yang masuk akibat gempa bumi di lokasi tertentu (Finn, 2001; Finn &Wightman, 2003). Untuk itu faktor-faktor ini perlu dipertimbangkan ketika menentukan nilai percepatan gempa setempat dalam setiap kegiatan evaluasi kegempaan. Okamoto (1973) dikutip oleh Finn & Wightman (2003) menyadari bahwa untuk memahami respon tanah akibat gerakan seismik diperlukan pemahaman akan bagaimana gelombang harmonik pada suatu batuan dasar. Pergerakan/transmisi gelombang harmonik ini ke permukaan dipengaruhi oleh geometri dan struktur geologi pembentuk cekungan bagi tempat pengendapan tanah lunak itu (A=at/ar). 2.3 Model untuk analisis Penggunaan permodelan analitis untuk menganalisa respon tanah setempat telah menunjukkan bahwa model-model ini mampu mensimulasikan dengan cukup baik perilaku tanah akibat pembebanan dinamis. Salah satu model yang paling banyak digunakan adalah teknik pendekatan linier setara untuk respon non-linier. Teknik

pendekatan ini telah diadopsikan dalam program-program komputer seperti Equivalentlinear Earthquake Response Analysis (EERA) dari Bardet dkk. (2000).

III. METODE PENELITIAN Dalam melakukan analisis respon tanah setempat dengan menggunakan EERA, urutan langkah-langkah seperti pada Gambar 7 harus diikuti. Secara bertahap terdapat 3 hal yang perlu dipersiapkan sebelum menjalankan model yang digunakan. Tiga hal itu meliputi karakterisasi lokasi setempat, penetapan kurva modulus reduksi dan kurva redaman dan pembuatan data riwayat gelombang gempa (time histories).

Gambar 7: Bagan alir untuk analisis respon tanah setempa yang akan digunakan pada penelitian ini

3.1 Karakterisasi kondisi bawah permukaan lokasi penelitian Langkah awal dari diagram alir di atas yaitu karakterisasi kondisi setempat. Langkah ini melibatkan pengujian in-situ/lapangan, pengambilan contoh tanah dan pengujian laboratorium. Keluaran dari proses karakterisasi kondisi setempat ini adalah profil tanah yang disederhanakan yang menggambarkan jenis tanah, nilai kecepatan gelombang geser, berat isi tanah, dan ketebalannya seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Jenis tanah di lokasi penelitian itu diperoleh dari hasil pemboran dalam yang telah dilakukan pada tanah lunak Kota Banda (Siemon dkk., 2006). Nilai kecepatan gelombang geser pada lokasi penelitian diperoleh dari estimasi hasil pengukuran setempat oleh Polom dkk. (2008). Untuk mengukur secara akurat berat isi tanah pada suatu kedalaman adalah sangat sulit karena adanya gangguan yang muncul pada saat pengambilan sampel. Oleh karena itu, metode tidak langsung atau berdasarkan pengukuran lapangan secara empiris digunakan untuk memperoleh nilai berat isi tanah (Mayne dkk., 2010).

Jenis Tanah Lempung Pasir Lempung Pasir Lempung Pasir Lempung Pasir Lempung Pasir Pasir Pasir Pasir Batuan Dasar

Tabel 1. Tabulasi simplifikasi profil tanah di lokasi penelitian Kecepatan Ketebalan Berat isi tanah gelombang geser Rujukan 3 lapisan (m) (kN/m ) (m/sec) 2.5 15.5 7.7 6.0 18.6 14.3 11.3 4.0 1.1 40.0 20.0 15.0 15.0

14 19 14 19 14 19 18 24 20 24 24 24 24 24

142 142 281 361 361 361 361 361 331 331 401 520 520 700

Siemon dkk. (2006), Polom dkk. (2008) dan Mayne dkk. (2010)

3.2 Penentuan kurva modulus reduksi dan kurva redaman Dalam penelitian ini, kurva modulus reduksi dan kurva redaman digunakan kurva-kurva standar yang ada di program EERA. Kurva-kurva standar itu telah terbukti bekerja

dengan baik dalam berbagai aplikasi untuk analisis respon tanah setempat (Sykora &Davis, 1993; Uthayakumar & Naesgaard, 2004). 3.3 Data percepatan gelombang gempa Akan sangat ideal jika dalam melakukan kegiatan analisis respon tanah setempat ini digunakan data-data gempa yang telah direkam di lokasi penelitian dan sekitarnya. Namun, berbagai kompromi perlu diperlukan dilakukan jika rekaman data-data gempa itu tidak diperoleh. Salah satunya adalah dengan membangun duplikasi data gempa sintetik. Data sintetik percepatan gempa yang digunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 8.

Gambar 8: Data percepatan gempa sintetik yang digunakan dalam penelitian

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis respon tanah setempat terhadap beban dinamis ini menghasilkan beberapa hal sebagai berikut: data percepatan gempa dan percepatan gempa maksimum setempat, tegangan dan regangan pada setiap lapisan; amplifikasi di permukaan tanah atau permukaan setiap lapisan setempat; Fourier amplitudo, dan respon spektrum. Tiga keluaran penting yang diperoleh dari hasil penelitian ini untuk tanah lunak di SMKStadion Dirmutala Banda Aceh ditunjukkan pada Gambar 9 sampai 11. Penggunaan data tanah lunak di SMK-Stadion Dirmutala dalam penelitian ini didasarkan atas pertimbangan relevansi kondisi setempat untuk mewakili kondisi tanah lunak di Kota Banda Aceh secara umum. Disamping itu, faktor ketersediaan akan berbagai data yang

digunakan dalam analisis respon dinamik ini hanya ada di sekitar SMK-Stadion Dirmutala. Hasil analisis, Gambar 9 sampai 11, menunjukkan bahwa PGA maksimum pada SMK Dirmutala Stadium 0,204g dan respon spektra absolut pada periode 0,2 detik adalah 0,71g. Spektrum respon maksimum absolut, 0.87 g, berada pada periode 0.23 detik. Spektrum respon ini menunjukkan korelasi yang baik dengan Peta Gempa Indonesia terbaru seperti yang diperlihatkan pada Gambar 12. Dalam peta ini, Banda Aceh mempunyai nilai PGA bervariasi dari 0,7 sampai 0,9g.

Gambar 9: Percepatan gempa maksimum (PGA) pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala Banda Aceh

Gambar 10: Rasio amplifikasi pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala, Banda Aceh

Gambar 11: Respon spektra pada permukaan tanah yang ada di SMK – Stadion Dirmutala, Banda Aceh

Gambar12: Sebagian dari 2010 Peta Gempa Indonesia 2010

Analisis lebih lanjut dilakukan dengan mengubah respon spektrum ke dalam domain frequensi. Dalam domain frekuensi, respon spektrum tanah lunak Kota Banda Aceh menunjukkan bahwa frekuensi kritisnya diantara 2,0 sampai 8.0Hz seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13. Frekuensi ini merupakan frekuensi gerakan tanah di daerah epicentral dari gempa Michoacan. Umumnya, frekuensi antara 2,0 dan 8.0Hz ini juga merupakan frekuensi dasar dari bangunan berlantai 2 sampai 4.

Gambar 13: Perbandingan domain frekuensi respon spektra antara respon spektra pad permukaan tanah di SMK - Dirmutala Stadium, Banda Aceh dan di daerah Lakebed di Mexico City

Temuan menarik lainnya didapat ketika membandingan antara output dari analisis penelitian ini dengan output dari analisis menggunakan NERA (Setiawan & Kusuma, 2012). Perbandingan beberapa output penting dari kedua model ditabulasikan dalam Tabel 2. Perbandingan menunjukkan bahwa hampir semua output parameter yaitu tanah puncak percepatan gempa (PGA) pada permukaan tanah setempat, rasio amplifikasi maksimum, dan respon spektra pada 0,2 detik memiliki korelasi yang sangat jauh. PGA dalam NERA hanya 0,088g, sedangkan EERA memperkirakannya 0,204g. Amplifikasi rasio maksimum NERA adalah 3,1, tetapi EERA memprediksi rasio amplifikasi maksimum sebesar 18,3. Frekuensi terjadinya amplifikasi ini rasio maksimum dari kedua model juga sangat berbeda. Amplifikasi max rasio NERA terjadi pada frekuensi 25.195Hz, tapi max amplifikasi rasio EERA adalah pada 0.6Hz. Respon spektrum di 0.2sec dari NERA adalah 0.27g, tapi EERA memprediksi spektrum respon pada periode yang sama dari 0.65g. Kesamaan hasil estimasi yang cukup baik antara model NERA dan model EERA adalah untuk respon spektrum maksimum di permukaan tanah. NERA memperkirakannya sebesar 0,72g pada frekuensi 2.44Hz dan EERA memprediksinya sebesar 0,81g pada frekuensi 3.85Hz.

Tabel 2. Perbandingan beberapa output dari analisis respon tanah setempat di SMK - Dirmutala Stadium, Banda Aceh antara model EERA dan NERA Parameter keluaran

EERA)*

NERA)**

PGA pada permukaan tanah

0.204 g

0.088 g

Max rasio amplifikasi

18.3 pada frekuensi 0.6 Hz

3.1 pada frekuensi 25.195Hz

Max respon spektrum di muka tanah

0.81 g pada frekuensi 3.85Hz

0.72 g pada frekuensi 2.44 Hz

Respon spectra pada 0.2 detik

0.65 g

0.27 g

)* Hasil penelitian ini )** Penelitian dari Setiawan & Kusuma (2012)

V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan Efek respon setempat atau amplifikasi telah menjadi penyebab utama pada kerusakankerusakan struktur yang didirikan di atas tanah lunak tebal seperti Mexico City. Banda Aceh dialasi oleh sekitar 70m sampai 206m tebal aluvium. Oleh karena itu, kajian awal respon dinamik tanah lunak Kota Banda Aceh ini dilakukan. Analisis respon ini dilakukan untuk menetapkan parameter yang paling berpengaruh pada infrastruktur seperti percepatan puncak gempa setempat dan frekuensi dasar spektral. Analisis respon tanah ini dilakukan dengan menggunakan program komputer EERA. Hasilnya memperlihatkan respon tanah lunak Kota Banda Aceh secara nyata selama gempa luar biasa Sumatera-Andaman tahun 2004. Percepatan gelombang gempa puncak (PGA) di situs lokasi penelitian di Banda Aceh sebesar 0,209g. Spektrum respon pada periode 0,2 detik adalah 0.71g. Frekuensi dasar respon spektrum maksimum bervariasi dari 2,0 sampai 8.0Hz. Hasil penelitian ini mempunyai korelasi yang baik dengan peta gempa Indonesia terbaru. Tetapi, sebagian besar output dari analisis respon ini memberikan korelasi yang kurang baik dengan penelitian lain pada lokasi yang sama menggunakan pendekatan non-linear (NERA). 5.2 Saran Penelitian ini memiliki beberapa keterbatasan antara lain: 1) hasil yang diperoleh dari penelitian ini tidak dapat diverifikasi secara faktual mengingat akan tidak tersedianya alat; 2) data percepatan gempa yang digunakan berupa data percepatan gempa sintetik;

dan 3) data-data karakteristik penelitian hanya terbatas di sekitar SMK-Stadion Dirmutala, Banda Aceh. Untuk itu penelitian-penelitian lanjutan yang mengisi keterbatasan-keterbatasan itu sangat disarankan. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih dan memberikan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah mempunyai andil besar dengan terselesainya penelitian ini. Penghargaan khusus penulis sampaikan kepada Lembaga Penelitian Universitas

Syiah

Kuala

yang

telah

memberikan

bantuan

finansial

bagi

terselenggaranya penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Barber, A.J. & Crow, M.J. (2005): “Chapter 13: Structure and structural history.- In: Barber, A.J., Crow, M.J. & Milsom, J.S. (eds.) (2005): Sumatra: Geology, Resources and Tectonic Evolutio”n.- 290 pp.; Geological Society, London. Bardet, J. P., Ichii, K., & Lin, C. H. (2000). EERA a computer program for Equivalentlinear Earthquake site Response Analyses of layered soil deposits: Department of Civil Engineering, University of Southern California. Bardet, J. P., and Tobita, T. [2001]. “NERA a computer program for Nonlinear Earthquake site Response Analyses of Layered soil deposits”: Department of Civil Engineering, University of Southern California. Bilham, R., (2005). “A Flying Start, Then a Slow Slip”, Science, 308, 1127–1133. Bennet, J.D., Bridge, D. McC., Cameron, N.R., Djunuddin, A., Ghazali, S.A., Jeffery, D.H., Kartawa, W., Keats, W., Rock, N.M.S., Thomson, S.J., and Whandoyo, R., (1981). “Peta Geologi Lembar Banda Aceh, Sumatra Skala 1:250.000”, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung Booth, E.D., Pappin, J.W., Mills, J.H., Degg, M.R. & Steedman, R.S. (1986). "The Mexican Earthquake of 19th September 1985". A field report by EEFIT, Institution of Structural Engineers. Farr, J.L. & Djaeni, A. (1975). “A Reconnaissance Hydrogeological Study of the Krueng Aceh Basin, North Sumatra”.- Report No. 1909 (GSI) / No. WD/OS/75/8 (IGS): 13 pp., Geological Survey of Indonesia (GSI), Engineering Geology. Hydrogeology Sub-Directorate, Bandung, in cooperation with the Engineering Geology Unit of the U.K. Institute of Geological Sciences (IGS), London.

Finn, W. D. L., & Wightman, A. (2003). “Ground motion amplification factors for the proposed 2005 edition of the National Building Code of Canada”. The National Research Council Canada (NRC) Research Press Web. Lay, T., Kanamori,H., Ammon, C. J., Nettles, M., Ward, S. N., Aster, R. C., Beck, S. L., Bilek, S. L., Brudzinski, M. R., Butler, R., DeShon, H. R., Ekstro¨m, G., Satake, K., and Sipkin, S., [2005]. “The great Sumatra-Andaman earthquake of December 26, 2004”, Science, 308, 1127–1133. Mayne, P. W., Peuchen, J., & Bouwmeester, D. (2010). “Soil unit weight estimation from CPTs”. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing. Pappin, J.W. (2010). “Earthquake hazard and risk in regions low of low to moderate seismicity”. Proceedings of the Australian Geomechanics Society and NSW Association of Consulting Structural Engineers Symposium. Sydney, Australia, October 2010. Polom, U., Arsyad, I., and Kumpel, H. J. [2008]. “Shallow shear-wave refelection seismics in the tsunami struck Krueng Aceh River Basin, Sumatra”. Advances in Geosciences. 14,135-140 Setiawan, B. and Kusuma, W. B., [2012]. “Banda Aceh Indonesia ground response analysisduring the 2004 Indian Ocen Mega Erathquake”, The 7nd International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, Chicago, USA, 29 April – 4 May 2013 (Full paper submitted) Siemon, B., Ploethner, D., & Pielawa, J., (2006). “Hydrogeological Reconnaissance Survei in the Province Nanggroe Aceh Darussalam Northern Sumatra, Indonesia Survei Area: Banda Aceh / Aceh Besar 2005”, Report Vol. C-1, BGR/Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Federal Institute for Geosciences and Natural Resources). Steedman, R.S., Booth, E.D., Pappin, J.W. & Mills, J.H. (1986). "The Mexico Earthquake of 19th September 1985, some lessons for the engineer". Proc. 8th Euro. Conf. on Earthquake Engineering, Lisbon, 83-90. Sykora, D. W., & Davis, J. J. (1993). “Site-specific earthquake response analysis for Paducah Gaseous Diffusion Plant, Paducah, Kentucky”. Vicksburg, MS: U.S. Department of Energy. Uthayakumar, U. M., & Naesgaard, E. (2004). “Ground response analysis for seismic design in Fraser River Delta, British Columbia”. 13th World Conference on Earthquake Engineering.

(BCHP) SKIM PENELITIAN DOSEN MUDA

Nomor BCHP : 058/UN11.2/LT/SP3/2012

Tahun Anggaran 2012

KETERANGAN PENELITIAN Judul Penelitian Peneliti Utama Institusi Peneliti Bidang Ilmu Tahun Pelaksanaan Biaya Tujuan

Sasaran Akhir Tahun

: Kajian Awal Respon Tanah Lunak Kota Banda Aceh Terhadap Gelombang Seismik : Bambang Setiawan, ST, M.Eng.Sc : Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala : Rekayasa : 2012 : Rp. 15,000,000,: Penelitian ini akan menjelaskan respon dan perilaku tanah lunak Kota Banda Aceh terhadap gelombang seismik. Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk analisis lanjutan bagi Kota Banda Aceh seperti mikrozonasi gempa, analisis liquifaksi, input parameter bagi desain infrastruktur dan analisis sejarah pola kerusakan struktur akibat beban gempa. : Respon tanah lunak terhadap gelombang seismik bervariasi secara signifikan dimana akan sangat tergantung dari sifat properti tanah setempat dan kondisi tatanan geologi sekelilingnya. Kota Banda Aceh dialasi oleh lapisan endapan Aluvium dengan ketebalan sekitar 70m sampai 206m (Siemon & Ploethner, 2006). Pada umumnya, kondisi seperti itu akan sangat berkemungkinan untuk menghasilkan efek respon yang sama seperti yang dialami Mexico City tahun 1985 jika terimbas gelombang gempa pada frekuensi tertentu. Saat ini, belum ada kajian yang telah dilakukan untuk mengetahui perilaku dinamik tanah lunak di Kota Banda Aceh ketika terjadi gelombang seismik. Untuk itu, penelitian ini diusulkan. Indikator kinerja luaran (output) yang akan dihasilkan dari penelitian ini adalah selaras dengan target yang dicanangkan dalam RIP Univeristas Syiah Kuala, yaitu meningkatnya jumlah dan kualitas penelitian yang dilakukan oleh para peneliti di lingkungan Universitas Syiah Kuala. Wujud nyata yang akan diberikan dari penelitian ini berupa publikasi ilmiah yaitu journal paper. Selain dari itu, indikator kinerja utama penting lainnya juga akan terpenuhi yaitu pemanfaatan terhadap hasil-hasil penelitian ini bagi masyarakat Aceh khususnya masyarakat Kota Banda Aceh dan sekitarnya.

- Nomor BCHP : 058/UN11.2/LT/SP3/2012

CATATAN KEMAJUAN PENELITIAN No. 1

Tanggal (dan jam) 16 Mei 2012 8:30 AM

Kegiatan Download software EERA, a computer program for equivalent-linier earthquake site response analyses of layered soil deposits

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) URL address: http://geoinfo.usc.edu/gees Software berhasil diunduh.

By J.P. Bardet, K.Ichi & C.H. Lin August 2000

2

23 Mei 2012 10:00 AM

Install software pada Microsoft Excel

Tata cara install sebagai berikut:

Untuklebih jelas, merujuk pada buku manual software.



4

Tanggal (dan jam) 30 Mei 2012 13:30 AM

7 Juni 2012 9:30 AM

Kegiatan

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb)

Melakukan penelusuran data kepustakaan mengenai data-data percepatan gempa faktual untuk gempa 26 Desember 2004

# Data tidak dijumpai.

Mencari berbagai referensi mengenai membangkitkan data-data percepatan gempa secara sintetik.

Diperoleh software khusus untuk membuat data gempa sintetik, yaitu SMSIM dari David Boore (USGS).

#Akan dicari pendekatan menggunakan alternatif lain, misalnya: 1. Melakukan simulasi tersendiri; 2. Mengadopsi data percepatan gelombang gempa sintetik; atau 3. Membuat duplikasi data percepatan gempa.

SMSIM singkatan dari Strong Motion Simulation



Tanggal (dan jam) 13 Juni 2012 10:30 AM

Kegiatan


Mencoba memahami penggunaan software SMSIM.

Gambar 4. Langkah-langkah pembuatan riwayat waktu gerakan tanah berdasarkan metode stochastic (Boore, 2003) Kesimpulan: METODE CUKUP RUMIT, BISA DIUSULKAN SEBAGAI SATU PENELITIAN TERPISAH



Tanggal (dan jam)

Kegiatan

20 Jui 2012 8:30 AM

Mencari alternatif lain untuk mendapatkan data gempa

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) Diperoleh publikasi dari Sorensen et al. (2006). ”Simulated strong motions for the great M 9.3 Sumatra-Andaman earthquake of December 26, 2004”. BSSA

7

26 Juni 2012 10:30 AM

Menduplikasi percepatan gempa yang telah dikembangkan Sorensen et al. (2006)


Percepatan gelombang gempa yang dikembangkan Sorensen et al. (2006)


9

Tanggal (dan jam)

Kegiatan


4 Juli 2012 8:00 AM

Mempelajari profil tanah di lokasi penelitian

Secara sederhana dapat disusun profil melintang di lokasi penelitian sebagai berikut:

9 Juli 2012 8:30 AM

Menyusun input-input untuk software EERA

Telaah alur yang akan dibuat dalam penelitian ini:



11

Tanggal (dan jam) 14 Juli 2012 8:00 AM

15 Juli 2012 8:30 AM

Kegiatan


Menyusun ulang data-data shear wave velocity berdasarkan hasil pengukuran dari Polom et al. (2008)

Hasil pengukuran yang diperkirakan relevan berlokasi di SMK dekat Stadion Dirmutala, Banda Aceh.

Persiapan materi presentasi pada kegiatan FGD – FPA (Forum Peneliti Aceh)

Hasil duplikasi data gempa:

Hasil pengukuran itu sebagai berikut:

Simplifikasi profil bawah permukaan:


Soil Material Type

Thickness of layer (m)

Total unit weight 3 (kN/m )

Clay Sand Clay Sand Clay Sand Clay Sand Clay Sand Sand Sand Sand 3

2.5 15.5 7.7 6.0 18.6 14.3 11.3 4.0 1.1 40.0 20.0 15.0 15.0

14 19 14 19 14 19 18 24 20 24 24 24 24 24

Shear wave velocity (m/sec) 142 142 281 361 361 361 361 361 331 331 401 520 520 700



Kegiatan Presentasi dalam kegiatan FGD-FPA di Prodi Kebencanaan Program Pasca Sarjana - Unsyiah


Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) Hasil-hasil dokumentasi kegiatan:



Kegiatan Profiling ulang data-data shear wave yang representatif untuk lokasi penelitian

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) # Beberapa data pengukuran di-ekstract. # Lokasi-lokasi pengukuran di-plot # Data-data yang digunakan sebagai berikut:

Catatan: VERIFIKASI LAPANGAN PERLU DILAKUKAN

14

1 Agustus 2012

Run ulang hasil input terbaru

8:40 AM


Diperoleh beberapa output antara lain: 1. Data PGA at ground level 2. Data Amplification ratio 3. Data Response Spectra


Tanggal (dan jam)

Kegiatan

11 Agustus 2012

Telaah data peak ground acceleration at soillevel


8:00 AM

# Nilai PGA untuk EERA adalah 0.204g

16

16 Agustus 2012

Telaah data rasio amplifikasi

9:00AM

# Maksimum rasio amplifikasi diperkirakan terjadi pada frequensi 0.6Hz dengan amplifikasi sebesar 18.3



Tanggal (dan jam)

Kegiatan

4 September 2012

Telaah output response spectra


8:00 AM

# Maximum response spectra adalah 0.81g

18

11 September 2012

Komparasi hasil studi dari penelitian ini dengan hasil studi dari pihak lain.

8:00AM

# Lokasi penelitian diperkirakan mempunyai response spectra antara 0.7 dan 0.9 g.



Tanggal (dan jam) 20 September 2012 8:30 AM

Kegiatan


Mengubah response spectra ke dalam frequency domain

# Frequency kritis berada di antara 2 hingga 6 Hz

20

26 September 2012

Menyusun abstrak untuk berpartisipasi dalam konferensi international AIC – UNSYIAH 2012

8:20 AM

Preliminary results of site-specific ground response analysis of Banda Aceh, Indonesia Corresponding Author: [email protected]

Abstract. The Mexico City experience in 1985 demonstrated the importance of site response effects. The site response effect i.e. soil amplification has caused major structure damages founded on thick soft soils. Banda Aceh, Indonesia founded on a formation which can be, typically, similar with the Mexico City. The city is underlain by approximately 70m to 206m thick alluvium. Thus, site-specific ground response analysis is necessary to be carried out to establish the most influential parameter i.e. peak ground acceleration and the spectral fundamental frequency. This ground response analysis was carried out using computer program which is EERA. This analytical analysis has proven able to depict seismic wave behaviour in soft local soil deposits The results of the site-specific ground response studies are expose the real Banda Aceh’s soil response during the 2004 Sumatran mega earthquake. Peak ground acceleration at soil site, the response spectra and fundamental frequency of the maximum response spectra are presented. Key words: Soil amplification, ground response analysis, PGA.



Tanggal (dan jam) 3 Oktober 2012 8:00 AM

22

8 Oktober 2012

Kegiatan


Menyusun laporan kemajuan penelitian & laporan penggunaan keuangannya

# Laporan tersusun

Menyiapkan draft artikel untuk seminar penelitian – UNSYIAH 2012

# Menelusuri berbagai sumber kepustakaan yang berhubungan dengan lokasi penelitian

8:20 AM


# Target penyerahan laporan di pertengahan Oktober 2012

# Mencari referensi-referensi baru yang terkait dengan site response analysis


Tanggal (dan jam) 13 Oktober 2012 8:00 AM

Kegiatan Menyusun draft artikel seminar.

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) # Draft artikel untuk seminar versi 6 tersusun

Melakukan perbaikan tulisan. Membandingkan hasil-hasil penelitian dengan state of the art penelitian terkait.

24

15 Oktober 2012

Menyelesaikan draft artikel seminar.

8:20 AM

Mencetak/print draft artikel seminar.


Final draft artikel untuk seminar penelitian skim Dosen Muda 2012 telah disiapkan.


Tanggal (dan jam)

Kegiatan

24 Oktober 2012 9:30 AM

Menyiapkan materi presentasi seminar dalam bentuk power point.

Catatan Kemajuan (berisi data yg diperoleh, keterangan data, sketsa, gambar, analisis singkat dsb) Power point seminar versi 4 siap dengan beberapa hal yang perlu ditambahkan: # Gambar pola perambatan gelombang seismic sebagai ilustrasi # Perbandingan dengan modellain harus diperjelas

26

3 November 2012

Finalisasi power point untuk presentasi.

8:20 AM


Final power point untuk presentasi telah disiapkan. Fokus pada penguasaan materi presentasi harus dilakukan.


28

Tanggal (dan jam)

Kegiatan


9 November 2012 3:30 AM

Presentasi seminar penelitian 2012 di ruang B Lembaga Penelitian Unsyiah.

Beberapa dokumentasi seminar:

14 November 2012

Penyempurnaan laporan berdasarkan input-input seminar.

Draft laporan hasil penelitian versi 3 siap.

8:20 AM



30

Tanggal (dan jam)

Kegiatan


17 November 2012

Menyusun laporan akhir penelitian & laporan penggunaan keuangannya

# Draft laporan tersusun

10:00 AM

Asistensi draft laporan ke Kak Cut Lemlit

20 November 2012

Perbaikan laporan hasil penelitian

8:00 AM

# Target penyerahan laporan di akhir November 2012

# Laporan telah diserahkan # Dokumen dalam bentuk softcopy telah di-upload.

Mencetak dan menjilid laporan sebanyak 9 eksemplar Mendapatkan tanda tangan Bapak Dekan FT untuk lembar pengesahan Menyerahkan bundel laporan ke Lemlit


Banda Aceh, 24 November 2012 Diketahui oleh Ketua Lembaga Penelitian,

DR. Musri, M.Sc NIP. 19600802 198810 1 001

LAPORAN HASIL PENELITIAN DOSEN MUDA KAJIAN AWAL RESPON DINAMIK TANAH LUNAK KOTA BANDA ACEH TERHADAP GELOMBANG SEISMIK

Recommend Documents