PENGEMBANGAN PROGRAM ANALISIS SEISMIC HAZARD DENGAN TEOREMA PROBABILITAS TOTAL
TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
oleh :
IPAN SYAEFUL RAHMAN NIM : 150 00 112
DERY AFRIADI NIM : 150 01 103
PEMBIMBING : IR. MASYHUR IRSYAM, MSE., Ph.D.
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN PROGRAM ANALISIS SEISMIC HAZARD DENGAN TEOREMA PROBABILITAS TOTAL Disusun oleh :
IPAN SYAEFUL RAHMAN NIM : 150 00 112
DERY AFRIADI NIM : 150 01 103
DISETUJUI oleh PEMBIMBING
IR. MASYHUR IRSYAM, MSE., Ph.D. MENGETAHUI
KOORDINATOR TUGAS AKHIR KELOMPOK KEPAKARAN GEOTEKNIK
KETUA PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
IR. MASYHUR IRSYAM, MSE., Ph.D
DR. IR. HERLIEN D. SETIO
BANDUNG, 2 JULI 2007
KATA PENGANTAR Segala puji hanya milik Allah Rabb semesta alam Yang menguasai langit dan bumi beserta segenap isinya, yang mengaruniakan akal kepada manusia untuk menjadi khalifah di muka bumi. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga akhir zaman. Tugas akhir ini berjudul Pengembangan Program Analisis Seismic Hazard Dengan Teorema Probabilitas Total
yang merupakan salah satu syarat dalam
menyelesaikan program sarjana Program Studi Teknik Sipil di Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini berbentuk laporan dan program yang bersifat aplikatif sehingga program yang dihasilkan dapat digunakan oleh siapa saja (user friendly). Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.
Bapak Ir. Masyhur Irsyam, MSE, Ph.D. selaku pembimbing tugas akhir yang telah banyak membantu dan membimbing penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
2.
Bapak Ir. Dony D., MT. yang telah banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam membuat program pada tugas akhir ini.
3.
Prof. Aziz Djajaputra serta Ir. Hazbullah Nawir, Ph.D yang telah bersedia menjadi dosen penguji pada seminar I dan seminar II tugas akhir ini.
4.
Staf Tata Usaha Program Studi Teknik Sipil
5.
Keluarga tercinta yang selalu menjadi tempat naungan terakhir penulis.
6.
Seluruh civitas akademika Program Studi Teknik Sipil ITB.
7.
Semua rekan-rekan yang telah banyak membantu yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Dengan segala daya upaya yang telah dilakukan, kami menyadari bahwa tugas akhir
ini masih banyak kekurangan sehingga segala saran dan masukan yang bermanfaat akan kami terima dengan lapang hati. Semoga hasil yang telah kami peroleh ini dapat menjadi masukan yang bermanfaat khususnya bagi penulis sendiri serta bagi para pecinta ilmu pengetahuan di bidang rekayasa gempa dan dinamika tanah. Bandung, Juni 2007
Penulis ii
ABSTRAK
Abstrak
Pada umumnya tujuan utama dari suatu analisis resiko gempa adalah untuk mengetahui besarnya percepatan gelombang gempa yang terjadi dengan perioda ulang tertentu pada suatu wilayah. Perkembangan analisis resiko gempa dalam rekayasa geoteknik akan selalu diikuti oleh perkembangan dalam bidang software penunjang dalam melakukan analisis resiko gempa tersebut. Untuk mendapatkan solusi yang optimal mengatasi permasalahan dalam analisis resiko gempa, maka dibutuhkan suatu sofrware yang dapat digunakan oleh semua pengguna dengan mudah dan dengan tampilan yang menarik sehingga para pengguna dapat melakukan analisis resiko gempa itu dengan cepat dan tepat. Dengan latar belakang tersebut, maka penulis melakukan pengembangan software yang lebih mudah untuk digunakan (user friendly) serta memiliki tampilan yang menarik. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, penulis mengintegrasikan software SHAP dan EQ Risk dalam analisis Seismic Hazard dengan Teorema Probabilitas Total serta Visual Basic untuk tampilan sehingga mudah dalam penggunaan (user friendly). SHAP (Seismic Hazard Assesment Program), program ini merupakan program komputer yang digunakan untuk membuat input data bagi program EQ Risk. Program ini juga dapat menghitung resiko gempa dengan metoda Gumbel atau Point source. EQ Risk yang telah dikembangkan sebelumnya menjadi Espectra adalah program komputer yang dikembangkan dalam bahasa fortran dan digunakan untuk menghitung percepatan gelombang gempa di batuan dasar dengan perioda ulang tertentu dengan menggunakan teorema Total Probability. Program ini memiliki output berupa PGA untuk berbagai periode waktu dengan periode ulang tertentu Hasil integrasi software-software di atas adalah program baru yang dinamai SHAP2 (Seismic Hazard Analysis Program). Program ini akan menghasilkan ouput berupa PGA (Peak Ground Acceleration) serta tampilan grafis dari respon spectra untuk berbagai periode ulang. Selain itu program ini juga bisa menampilkan konstribuasi sumber gempa (source zone) dalam bentuk grafis, dengan sumbu-Y adalah annual rate of exceedance dan sumbu-X adalah percepatan (acceleration). Untuk menguji ketepatan program ini, maka penulis melakukan studi kasus untuk kemudian hasilnya dibandingkan dengan hasil dari literatur. Studi kasus yang penulis ambil mengambil dua site yaitu Jakarta dan Semarang. Dari hasil studi kasus tersebut output yang dihasilkan dari program SHAP2 memiliki hasil yang sama dengan hasil pada literatur.
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………………………
i
KATA PENGANTAR ……………………………………………………………
ii
ABSTRAK ……………………………………………………………………….
iii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………..
iv
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………...
vii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………. viii
BAB I PENDAHULUAN ………………………………………………………...
I-1
1.1 Umum ………………………………………………………………………… I-1 1.2 Latar Belakang Masalah ……………………………………………………...
I-3
1.3 Tujuan Penulisan ……………………………………………………………… I-4 1.4 Metodologi Analisis …………………………………………………………
I.4
1.5 Ruang Lingkup Pembahasan ………………………………………………….. I-5 1.6 Hasil yang Diharapkan ……………………………………………………….
I-6
1.7 Sistematika Penulisan ………………………………………………………...
I-6
BAB II STUDI PUSTAKA …………………………………………………….. II-1 2.1 Kondisi Geologi dan Kegempaan Indonesia ………………………………… II-1 2.2 Parameter-parameter Gempa ………………………………………………… II-2 2.2.1 Gelombang Gempa ………………………………………………………... II-2 2.2.2 Energi Gempa ……………………………………………………………... II-4 2.2.3 Hiposenter dan Episenter ………………………………………………….. II-4 2.2.4 Magnituda Gempa …………………………………………………………. II-5 2.2.4.1 Magnituda Lokal (Richter Local Magnitude), ML .................................... II-5 2.2.4.2 Magnituda Gelombang Permukaan (Surface Wave Magnitude), Ms ......... II-6 2.2.4.3 Magnituda Gelombang Badan (Surface Wave Magnitude), Ms ................ II-6 2.2.4.4 Magnituda Momen (Moment Magnitude), Mw .......................................... II-7 2.2.4.5 Seismic Moment, Mo ................................................................................. II-7 2.2.5 Intensitas Gempa .......................................................................................... II-9 2.3 Earthquake Occurence Parameter .................................................................... II-9 2.4 Fungsi Atenuasi ............................................................................................... II-11 iv
2.4.1 Fungsi Atenuasi Joyner dan Boore (1981, 1988) .......................................... II-12 2.4.2 Fungsi Atenuasi Fukushima & Tanaka (1990) .............................................. II-13 2.4.3 Fungsi Atenuasi Campbell (1990) ................................................................. II-14 2.4.4 Fungsi Atenuasi Crouse (1991) ..................................................................... II-14 2.4.5 Fungsi Atenuasi Boore, Joyner & Fumal (1997) .......................................... II-15 2.4.6 Fungsi Atenuasi Youngs et al. (1997) .......................................................... II-16 2.5 Model Matematis Probabilitas Resiko Gempa ................................................ II-17 2.5.1 Model Gumbel Tipe I (Point Sources) ......................................................... II-17 2.5.2 Model dari USGS (McGuire, 1976) ............................................................. II-19
BAB III PROGRAM ANALISIS RESIKO GEMPA ............................................ III-1 3.1 Program SHAP ................................................................................................ III-2 3.1.1 Input .............................................................................................................. III-3 3.1.2 Output ............................................................................................................ III-3 3.1.3 Tampilan Grafis ............................................................................................ III-6 3.2 Program EQ RISK / Espectra .......................................................................... III-6 3.2.1 Input ............................................................................................................... III-8 3.2.2 Output ...........................................................................................................III-11
BAB IV PEMROGRAMAN .................................................................................. IV-1 4.1 Form Program………………………………………………………………… IV-1 4.2 Pengoperasian Program
…………………………………………………… IV-2
4.2.1 Menjalankan Program SHAP ………………………………………............ IV-4 4.2.1.1 Memasukan File Input …………………………………………………… IV-9 4.2.1.2 Memisahkan Main Shock dengan After Shock
……………………. IV-11
4.2.1.3 Completeness analysis …………………………………………………. IV-12 4.2.1.4 Mengelompokan data ………………………………………………….. IV-12 4.2.1.5 Recurrence Analysis …………………………………………………… IV-14 4.2.2 Menjadikan output dari SHAP sebagai input Espectra ………………….. IV-15 4.2.2.1 Input Koordinat Site …………………………………………………… IV-15 4.2.2.2 Input Koordinat Source Zone ................................................................. IV-16 4.2.2.3 Input Parameter Source Zone .................................................................. IV-17 4.2.2.4 Input Perioda Ulang................................................................................. IV-18 4.2.2.5 Input Background Parameter ................................................................... IV-19 v
4.2.3 Perhitungan dengan Program Espectra ....................................................... IV-21 4.2.4 Menampilkan Hasil Perhitungan ................................................................ IV-21
BAB V STUDI KASUS .....................................................................................
V-1
5.1 Pendahuluan ..................................................................................................
V-1
5.2 Input yang Dibutuhkan ..................................................................................
V-1
5.3 Menjalankan Program ..................................................................................
V-2
5.3.1 Inisiasi Program ..........................................................................................
V-2
5.3.2 Memasukkan Input .....................................................................................
V-3
5.3.3 Menampilkan Output .................................................................................
V-8
5.4 Analisis Output ............................................................................................. V-12
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. VI-1 6.1 Kesimpulan ...................................................................................................
VI-1
6.2 Saran ..............................................................................................................
VI-2
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................
xi
LAMPIRAN A STUDI KASUS ........................................................................
A-1
LAMPIRAN B LISTING PROGRAM ...............................................................
B-1
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan energi gelombang gempa Tabel 3.1 Recurrence Methods
………………………….
II-3
………………………………………………
III-5
Tabel 3.2 Fungsi Attenuasi dan Mekanismenya Tabel 3.3 Fungsi Attenuasi dan Fault Type
……………………….. III-11
…………………………………. III-11
Tabel 4.1 Form program ……………………………………………………...
IV-1
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Peta Lempeng ...................................................................................
II-1
Gambar 2.2 Gelombang gempa ...........................................................................
II-3
Gambar 2.3 Hubungan Poisson’s rasio dengan kecepatan gelombang (Richart,1962) .........................................................................
II-4
Gambar 2.4 Episenter dan Hiposenter .................................................................
II-5
Gambar 2.5 Pengukuran skala Richter atau ML ...............................................................
II-9
Gambar 2.6 penyebaran Magnituda gempa ........................................................ II-11 Gambar 2.7 Fungsi Atenuasi Fukushima .......................................................... II-14
Gambar 3.1 Diagram alir program ......................................................................
III-1
Gambar 3.2 Bagan Alir Program SHAP ..............................................................
III-3
Gambar 3.3 Bagan Pengoperasian Program Espectra .........................................
III-7
Gambar 4.1 Bagan Alir program SHAP-2 ...........................................................
IV-3
Gambar 4.2 Splashform program SHAP-2 .........................................................
IV-4
Gambar 4. 3 Main Window program SHAP-2 …………………………………
IV-4
Gambar 4.4 Bagan alir Program SHAP ………………………………………..
IV-5
Gambar 4. 5 Bagan alir Program SHAP ………………………………………
IV-6
Gambar 4. 6 New project
……………………………………………………
IV-7
Gambar 4.7 Pencarian data input ………………………………………………
IV-8
Gambar 4.8 Splashform SHAP ………………………………………………...
IV-8
Gambar 4. 9 Tampilan Utama SHAP…………………………………………..
IV-9
Gambar 4. 10 Tampilan Utama SHAP setelah di zoom ……………………….
IV-9
Gambar 4. 11 Memasukan file input…………………………………………... IV-10 Gambar 4. 12 Tampilan Episenter …………………………………………….. IV-10 Gambar 4. 13 Dependency Analysis …………………………………………... IV-11 Gambar 4. 14 Completeness analysis …………………………………………. IV-12 Gambar 4. 15 Sort Data ………………………………………………………. IV-13 Gambar 4. 16 Sub Source Form ………………………………………………. IV-14 Gambar 4. 17 Sub Source Form
…………………………………………… IV-15
Gambar 4. 18 Input Site ……………………………………………………… IV-16 viii
Gambar 4. 19 Input Source ................................................................................. IV-17 Gambar 4. 20 Source zone Parameter ............................................................... IV-17 Gambar 4. 21 Return Period .............................................................................. IV-19 Gambar 4. 22 Background Parameter ................................................................. IV-19 Gambar 4. 23 Kotak dialog pada saat input selesai ............................................. IV-20 Gambar 4. 24 Kotak peringatan pada saat input tidak lengkap .......................... IV-20 Gambar 4. 25 Kotak peringatan bila memilih tipe Attenuasi............................... IV-20 Gambar 4. 26 Kotak peringatan bilaMmin leh besar dari Mmax ........................ IV-20 Gambar 4. 27 Proses perhitungan dengan Espectra ............................................ IV-21 Gambar 4. 28 Tampilan Output berupa Respons Spectra untuk satu Periode Ulang ............................................................................. IV-22 Gambar 4. 29 Tampilan Output berupa Respons Spectra untuk beberapa Periode Ulang ......................................................................................... IV-22 Gambar 4.30 Kotak Dialog bila tidak ada output respon spektra ...................... IV-23 Gambar 4.31 Tampilan kontribusi sumber gempa ............................................. IV-24
Gambar 5.1 Tampilan awal Program SHAP2 .....................................................
V-2
Gambar 5.2 Memilih menu Analyze ...................................................................
V-3
Gambar 5.3 Menentukan Number of Site ...........................................................
V-3
Gambar 5.4 Tampilan pemilihan site / kota ........................................................
V-4
Gambar 5.5 Memasukkan input subsource .........................................................
V-4
Gambar 5.6 Memasukkan input Source Zone Parameter ...................................
V-5
Gambar 5.7 Memasukkan input Return Period ..................................................
V-5
Gambar 5.8 Memasukkan input Background …………………………………..
V-6
Gambar 5.9 Tampilan dialog: (a) bila data yang dimasukkan telah sempurna; (b) bila data yang dimasukkan belum sempurna ……………………..
V-6
Gambar 5.10 Memilih menu Run……………………………………………….
V-7
Gambar 5.11 Tampilan ketika proses running sedang berlangsung ....................
V-7
Gambar 5.12 Tampilan Output: (a) Memilih menu Display; (b) Memilih submenu Output .......................................................................................
V-8
Gambar 5.13 Tampilan awal output.....................................................................
V-8
Gambar 5.14 Memilih site / kota .........................................................................
V-9
Gambar 5.15 Memilih Return Period: (a) tampilan pilihan Return Period; (b) Hasil analisis untuk Return Period 100 Tahun .................................. V-10 ix
Gambar 5.16 Tampilan hasil analisis untuk Return Period 200, 500, 800, dan 1000 tahun ......................................................................................... V-10 Gambar 5.17 Tampilan hasil analisis untuk Kota Jakarta ................................... V-11 Gambar 5.18 Tampilan hasil analisis untuk Kota Semarang .............................. V-11
x
