PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS PERCEPATAN GETARAN TANAH DI DAERAH DENPASAR
SKRIPSI
(Bidang Minat Fisika Kebumian)
DWI KARYADI PRIYANTO
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS PERCEPATAN GETARAN TANAH DI DAERAH DENPASAR
SKRIPSI
(Bidang Minat Fisika Kebumian)
DWI KARYADI PRIYANTO
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
i
PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS PERCEPATAN GETARAN TANAH DI DAERAH DENPASAR
[SKRIPSI]
Karya Tulis ini tidak dipublikasikan tetapi tersedia di perpustakaan di lingkungan Universitas Udayana, diperkenankan dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah.
Karya Tulis ini merupakan hak milik intelektual Universitas Udayana
v
FAKTA INTEGRITAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Jimbaran, Juli 2016 Pembuat Fakta Integritas
Dwi Karyadi Priyanto NIM. 1008205018
vi
KATA PENGANTAR Assalamu‟alaikum Wr. Wb, Alhamdulillah hirobbil „alamin. Puji syukur saya haturkan ke hadirat Allah SWT atas perkenan dan ridho–Nya yang senantiasa membukakan jalan kemudahan dan kelancaran kepada penulis, sehingga tugas akhir yang berjudul “Penentuan Koefisien dan Konstanta Formula Empiris Percepatan Getaran Tanah di Daerah Denpasar” dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Selama penyusunan proposal penelitian ini, penulis telah mendapatkan banyak bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua serta saudara penulis, Bapak C. Priyanto Hadi, SP, ibunda Enggelina Bakker, kakak Fajjar Hadi Muryana, SE, dan adik Tri Ashar Hadi Priyanto serta istri tercinta Tri Rahayu S.Si atas dukungannya dalam segala hal dan selalu mendoakan akan kesuksesan penulis. 2. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si selaku Kepala Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana dan juga selaku Pembimbing Akademik penulis atas segala bantuannya dalam penyelesaian Tugas akhir ini. 3. Bapak Komang Ngurah Suarbawa, S.Si., M.Si selaku pembimbing I atas bimbingan dan saran serta bantuannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 4. Bapak Ardhianto Septiadhi, S.Si selaku pembimbing II atas bimbingan dan sarannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 5. Seluruh Dosen Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana. 6. Bapak A. Pudjo Hatmojo, S.Sos, Bapak Abu Haris Hasan, ST, Bapak H. Gatot Subiyanto, SH, Bapak Syahnan, ST selaku mantan kepala Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar atas ijin, dukungan dan doa kepada penulis agar selalu semangat mengejar cita-cita dan kesuksesan. 7. Bapak Hendra Suwarta S., S.Kom selaku Kepala Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar tempat penulis bekerja yang selalu memberikan dukungan dan nasihat kepada penulis.
vii
8. Seluruh pegawai Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar atas dukungan dan bantuannya. 9. Seluruh rekan-rekan Jurusan Fisika Universitas Udayana. 10. Semua pihak yang tidak bisa Penulis sebutkan satu persatu, penulis mengucapakan banyak terima kasih atas semua doa, bantuan dan dukungannya selama ini. Penulis menyadari Tugas Akhir ini belum sempurna, untuk itu masukan dan saran membangun sangat penulis harapkan. Semoga penulisan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya kemajuan ilmu di bidang Geofisika dan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana.
Bukit Jimbaran,
Juli 2016
Penulis, Dwi Karyadi Priyanto
viii
ABSTRAK Percepatan getaran tanah merupakan salah satu parameter yang sangat berperan dalam menentukan tingkat kerusakan tanah dan bangunan yang terjadi di permukaan bumi akibat guncangan gempabumi. Belum adanya rumus empiris yang dikembangkan untuk wilayah Denpasar serta kekhawatiran akan dampak gempabumi besar dan merusak, mendorong peneliti untuk mengembangkan suatu rumusan fungsi atenuasi percepatan getaran tanah maksimum yang tertuang dalam: “PENENTUAN KOEFISIEN DAN KONSTANTA FORMULA EMPIRIS PERCEPATAN GETARAN TANAH DI DAERAH DENPASAR”. Pada penelitian ini, dilakukan penentuan model rumus empiris PGA berdasarkan rumusan empiris umum Lin dan WU (2010) dengan menggunakan 62 data dari sensor accelerometer yang bersesuaian dengan event gempabumi sekitar wilayah Bali dengan periode tahun 2008-2013. Berdasarkan analisis regresi, maka diperoleh koefisien geometrical spreading a = -2,019 , koefisien magnitudo b = 0,894 , serta konstanta model rumus empiris c = 0,551 , Sehingga diperoleh formula empiris PGA baru (Model) untuk daerah Denpasar, yaitu; . Hasil validasi nilai PGA (model) dengan nilai PGA observasi dan nilai PGA dari rumus empiris lainnya menggunakan data accelerometer tahun 2014 dimana terdapat 10 rekaman accelerometer yang bersesuaian dengan event gempabumi sekitar wilayah Bali, menunjukkan bahwa formula empiris PGA (model) yang diperoleh dari penelitian relatif baik dan lebih mendekati dengan hasil Nilai PGA observasi. Verifikasi secara statistik juga menghasilkan nilai korelasi linear positif yang kuat/Erat sebesar 0,853 antara nilai PGA (model) dengan nilai PGA observasi dengan tingkat residual error yang sangat kecil 0,035. Kata kunci: koefisien geometrical spreading, koefisien magnitudo, konstanta, PGA
ABSTRACK Peak ground acceleration (PGA) is one of the parameters that were instrumental in determining the level of damage to the land and buildings that occur in the earth’s surface due to earthquake shocks. Absence of empirical formula developed to the Denpasar as well as concerns about the impact of large and destructive earthquakes encourage researchers to develop a formulation of the attenuation function for peak ground acceleration contained in the “DETERMINATION COEFFICIENT AND CONSTANTAS EMPIRICAL FORMULA of PEAK GROUND ACCELERATION IN DENPASAR AREA”. In this research, made the determination based on general model empirical formula from empirical formula Lin and Wu 2010 using 62 data from accelerometer that corresponds to event of earthquakes around Bali with the period 2008-20013. Based on regression analysis, the obtained of geometrical spreading coefficients a = -2,019 , magnitude coefficient b = 0,894 , and also constants models PGA empirical c = 0,551 , Thus obtained the empirical formula PGA (Model) to Denpasar area, as follows; . Results validation PGA values (model) with observation PGA and PGA values of other empirical formula using accelerometer data in 2014 where there are 10 recordings accelerometer corresponding to the event of earthquakes around Bali, shows that the empirical formula PGA (model) obtained from research are relatively good and closer to the results of observation PGA Value. Statistical verification also produces value a strong positive linear correlation / closely amounted to 0.853 between the PGA (model) with a value of PGA observations with the level of residual error is very small 0.035. Keywords: geometrical spreading coefficient, magnitude coefficient, constants, PGA
ix
DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DEPAN. ....................................................................................
i
LEMBAR PRASYARAT GELAR ..........................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .........................................
iii
LEMBAR PERSETUJUAN. ....................................................................
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN ..................................................................
v
LEMBAR FAKTA INTEGRITAS ..........................................................
vi
KATA PENGANTAR ..............................................................................
vii
ABSTRAK .................................................................................................
ix
DAFTAR ISI .............................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................
1
1.1 Latar Belakang ......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................
3
1.3 Batasan Masalah ....................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................
5
2.1 Magnitudo Gempabumi ..........................................................
5
2.1.1 Magnitudo lokal (ML).....................................................
6
2.1.2 Magnitudo gelombang badan (Mb).................................
7
2.1.3 Magnitudo gelombang permukaan (MS) ........................
8
2.1.4 Magnitudo momen (MW)................................................
8
2.1.5 Hubungan antar magnitudo ............................................
10
2.2 Percepatan Getaran Tanah Maksimum....................................
10
2.2.1 Accelerograph ................................................................
12
2.2.2 Rumus empiris percepatan tanah....................................
14
2.3 Analisis Regresi .......................................................................
17
x
2.4 Analisis Korelasi .....................................................................
19
BAB III METODE PENELITIAN .........................................................
22
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................
22
3.2 Data dan Sumber Data.............................................................
22
3.3 Tahap Penelitian ......................................................................
23
3.3.1 Menentukan rumus empiris percepatan tanah ................
24
3.3.2 Validasi...........................................................................
26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................
29
4.1 Menentukan Rumus Empiris Percepatan Getaran Tanah ........
29
4.1.1 Pemilihan data katalog gempabumi di wilayah bali dan sekitarnya .......................................................................
29
4.1.2 Pemilihan data percepatan getaran tanah hasil analisis observasi .........................................................................
29
4.1.3 Menghitung jarak hiposenter terhadap sensor accelerometer..................................................................
30
4.1.4 Hasil penentuan rumus empiris percepatan getaran tanah ................................................................................
31
4.1.5 Perbandingan nilai PGA model dengan PGA observasi .........................................................................
32
4.2 Validasi Hasil PGA Model Dengan PGA Observasi ...............
33
4.2.1 Perbandingan nilai PGA model dengan nilai PGA observasi ........................................................................
33
4.2.2 Perbandingan nilai PGA model dengan metode PGA lainnya .............................................................................
35
4.2.3 Perbandingan fungsi atenuasi PGA model dengan metode PGA lainnya ....................................................................
36
4.2.4 Verifikasi statistic nilai PGA model dengan metode PGA lainnya ....................................................................
xi
38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
39
5.1 Kesimpulan .............................................................................
39
5.2 Saran ........................................................................................
40
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
41
xii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel Interpretasi Koefisien Korelasi .........................................
20
Tabel 3.1 Tabel Waktu Penelitian...............................................................
22
Tabel 4.1 Tabel perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2014 .................
33
Tabel 4.2 Hasil Verifikasi Tiap Fungsi Atenuasi terhadap Hasil Observasi ....................................................................................
xiii
38
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Zona subduksi dan patahan naik busur belakang ....................
1
Gambar 2.1 Jenis - jenis accelerograph .....................................................
13
Gambar 2.2 Alur peralatan accelerograph .................................................
13
Gambar 2.3 Peta jaringan acceleroraph di Indonesia.................................
14
Gambar 3.1 Peta distribusi gempabumi di Wilayah Bali dan sekitarnya tahun 2008 – 2014...................................................................
23
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian. ...........................................................
28
Gambar 4.1 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2008-2013.....
32
Gambar 4.2 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA model (rumusan empiris) menggunakan data tahun 2014 . ............
34
Gambar 4.3 Grafik perbandingan nilai PGA hasil observasi dengan nilai PGA model (rumusan empiris) dan metode percepatan getaran
tanah lainnya menggunakan data tahun 2014. ............................
35
Gambar 4.4 Grafik hasil fungsi atenuasi PGA observasi dan fungsi atenuasi dari rumusan empiris lainnya, terhadap jarak accelerometer <150 km untuk magnitudo 4.0 – 4.5 mB.. ......
36
Gambar 4.5 Grafik hasil fungsi atenuasi PGA observasi dan fungsi atenuasi dari rumusan empiris lainnya, terhadap jarak accelerometer >150 km untuk magnitudo 4.6 – 5.2 mB.. ......
xiv
37
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Katalog Parameter Gempabumi Tahun 2008-2013 Lampiran 2 Perhitungan Nilai PGA Observasi dan Data PGA Observasi Lampiran 3 Menghitung Jarak Hiposenter Lampiran 4 Perhitungan Regresi Linier Lampiran 5 Data Hasil Pengolahan, Perbandingan Nilai PGA Hasil Observasi dan Hasil Model Menggunakan Data Tahun 2008 – 2013 Lampiran 6 Data Validasi Penelitian, Perbandingan Nilai PGA Hasil Observasi Dan Hasil Model Menggunakan Data Tahun 2014 Lampiran 7 Tabel Perbandingan Nilai PGA Model dengan Metode PGA lainnya Lampiran 8 Tabel Perbandingan Fungsi Atenuasi PGA Model dengan Metode PGA Lainnya. Lampiran 9 Verifikasi Statistik Nilai PGA Model dengan Metode PGA Lainnya.
xv
