STUDI PERCEPATAN GEMPA MAKSIMUM UNTUK ZONA PETA GEMPA INDONESIA DI KOTA BANDA ACEH
Nama mahasiswa Nrp Jurusan Dosen Konsultasi
: Helda Yulia Sari : 3108 100 025 : Teknik Sipil : Tavio, ST.,MT.,Ph.D. : Ir.Iman Wimbadi, M.S : Ir. Kurdian S., M.S ABSTRAK
Secara geografis, kepulauan Indonesia berada di antara 6 LU dan 11 LS serta di antara 95 BT dan 141 BT dan terletak pada perbenturan tiga lempeng kerak bumi dan pertemuan dua jalur gempa utama. Hal inilah yang menyebabkan kepulauan Indonesia berada di daerah yang mempunyai aktivitas gempa bumi cukup tinggi. Oleh karena itu, studi perhitungan percepatan gempa maksimum di beberapa daerah di Indonesia menjadi begitu penting sebagai bahan pertimbangan para perencana struktur sebelum merencanakan struktur gedung tahan gempa di Indonesia. Peta percepatan gempa maksimum yang ada di Indonesia telah disempurnakan sejak diterbitkan dalam PPTI-UG 1983 hingga yang terakhir adalah Peta Revisi Gempa Indonesia pada tahun 2010. Di dalam peta tersebut, wilayah Indonesia dikelompokkan dalam beberapa zonasi gempa dengan nilai percepatan gempa maksimum (Peak Ground Acceleration / PGA) yang berbeda pula. Beberapa studi Tugas Akhir belakangan ini, telah meneliti dan meninjau perhitungan PGA berdasarkan data gempa terbaru namun dalam perhitungannya belum terintegrasi ke dalam sebuah sistem yang terpadu. Dalam Tugas Akhir ini, penulis akan membahas serta menjelaskan tentang cara perolehan nilai PGA di Kota Banda Aceh berdasarkan data yang diperoleh dari United States Geological Survey (USGS), menggunakan beberapa metode: sepeti Metode Distribusi Gumble I dan Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) ke dalam sebuah software yang telah terintegrasi. Studi ini masih jauh dari kesempurnaan oleh karena itu perlu diperbaiki dan diharapkan dapat dikerjakan lebih detail dalam studi selanjutnya. Kata Kunci: Percepatan gempa, Gempa, USGS, PSHA, PGA, Metode Gumble I
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan dengan intensitas gempa yang tinggi. Hal ini disebabkan karena Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik yang bergerak satu sama lainnya. Secara sepintas lokasi-lokasi gempa aktif sudah dapat dipastikan berada di perbatasan lempeng tektonik tersebut. Daerah aktif gempa bumi di Indonesia banyak terjadi di sepanjang pertemuan lempeng tektonik Eurasia dengan India-Australia yang membentuk busur dari Sumatera, Jawa, Bali, Nusa Tenggara sampai Maluku, tumbukan lempeng Osean Pasifik dengan Lempeng kontinen Australia di bagian utara Irian dan beberapa sesar lokal seperti sesar Sumatera, sesar Palu-Koro di Sulawesi dan beberapa sesar lokal lainya. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia pada wilayah rawan gempa. Daerah aktif gempa bumi di Indonesia salah satunya adalah Aceh, yang memiliki risiko tinggi terhadap terjadinya gempa bumi. Disini terbukti dengan terjadinya Gempa Tsunami di Aceh 26 Desember tahun 2004 yang lalu. Yang berkekuatan 9.0 SR. Gempa bumi bisa terjadi kapan pun, dan dimana pun tanpa ada yang bisa menundanya. Dampak dari gempa bumi sangat terpengaruh pada atenuasi (peluruhan energi gempa) dan geologi setempat. Peluruhan energi gempa sangat dipengaruhi oleh kekuatan gempa, jarak serta kedalaman pusat gempa, oleh karena itu pencatatan data gempa juga dibatasi oleh kekuatan gempa, jarak serta kedalaman pusat gempa untuk daerah yang akan ditinjau kejadian gempanya. Atenuasi dapat dihitung melalui persamaan atenuasi yang telah dirumuskan oleh sejumlah ahli peneliti kegempaan yang telah melakukan penelitian di sejumlah tempat dan memperoleh persamaan untuk menghitung percepatan gempa setempat. Dari hasil pengolahan data dengan persamaan atenuasi tersebut dapat diperoleh data percepatan gempa yang dapat dipetakan ke dalam peta percepatan gempa maksimum. Peta percepatan gempa berisikan seluruh kejadian gempa yang telah diolah dan diperoleh percepatan maksimum gempanya. Peta percepatan gempa maksimum di Indonesia telah mengalami penyempurnaan sejak muncul dalam PPTIUG (Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung) – 1983 kemudian diperbaharui pada tahun 2002 dengan keluarnya Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung SNI 03-726-
2 2002 yang mengacu pada UBC 1997, dan kemudian pada tahun 2010 yang di usulkan oleh tim Revisi Gempa Indonesia. Dalam studi ini berusaha untuk membahas serta menampilkan proses perhitungan percepatan gempa maksimum untuk wilayah Aceh dengan mempertimbangkan data-data yang diperoleh serta teori, perumusan geologi dan statistika yang selaras dengan perumusan peta percepatan gempa. Serta membuat suatu software yang dapat mempermudah proses perhitungan perencanaan gempa tahunan. Maka dengan diadakannya proses evaluasi percepatan gempa ini nantinya diharapkan dapat membantu pembelajaran dalam proses pengolahan data gempa serta menjelaskan mengenai peta percepatan gempa maksimum Indonesia. 1.2 Perumusan Masalah Dengan penjelasan diatas, maka dalam penulisan Tugas Akhir ini terdapat permasalahan sebagai berikut : 1.2.1 Permasalahan utama Bagaimana cara melakukan evaluasi percepatan gempa di suatu lokasi yang ditinjau secara terintegrasi menggunakan sebuah software? 1.2.2 Permasalahan detail 1. Bagaimana cara memperoleh data gempa di suatu daerah yang ditinjau? 2. Bagaimana cara mengolah serta melakukan analisa terhadap data gempa yang diperoleh? 3. Bagaimana cara memperoleh persamaan regresi dari data gempa? 4. Bagaimana cara memperoleh percepatan gempa maksimum di suatu daerah dengan menggunakan teori probabilitas? 5. Bagaimana cara penyusunan perhitungan percepatan gempa maksimum yang terintegrasi dan berbasis pada sebuah software? 1.3 Tujuan Dari rumusan masalah diatas diharapkan mencapai tujuan sebagai berikut : 1. 2. 3. 4.
Dapat memperoleh data gempa. Dapat mengolah data gempa. Mendapatkan regresi dari data gempa. Dapat memperoleh percepatan gempa maksimum dengan teori probabilitas.
5. Dapat menyajikan perhitungan percepatan gempa maksimum yang telah terintegrasi dalam sebuah software 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Untuk menghindari munculnya penyimpangan terhapap permasalahan yang semakin meluas dalam Tugas Akhir ini, maka diberikan suatu batasan masalah sebagai berikut: 1. Data gempa yang diambil adalah data di Kota Banda Aceh dengan radius 500 km. 2. Regresi dilakukan untuk data gempa M > 5 3. Perhitungan hanya untuk memperoleh nilai percepatan gempa maksimum untuk titik yang ditinjau dengan menggunakan metode Gumble I (DSHA) dan PSHA. 4. Dalam tugas akhir ini, kami menggunakan bahasa program bantu Microsoft Visual Basic 6.0 1.5 Manfaat Manfaat dari tugas akhir ini adalah kita dapat memperoleh percepatan gempa yang telah disesuaikan dengan peraturan revisi gempa di Indonesia dan mewakili daerah di Kota Banda Aceh dengan program bantu Visual Basic 6.0 yang memudahkan perhitungan untuk mengetahui gempa tahunan. Kemudian dengan adanya proses evaluasi percepatan gempa di Banda Aceh ini dapat memberikan gambaran serta pembelajaran bagaimana cara memperoleh percepatan gempa maksimum di suatu daerah yang lain dan memberikan kemudahan dalam penggunaannya untuk semua jenis struktur bangunan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Gempa bumi merupakan suatu getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa bumi dapat ditimbulkan oleh pengaruh kegiatan tektonik atau biasa disebut dengan gempa tektonik, dan karena pengaruh aktivitas magma didalam bumi atau biasa disebut dengan gempa vulkanik. Gempa bumi telah menimbulkan banyak kerugian mulai dari kerusakan bangunan, memakan korban jiwa, serta membutuhkan biaya yang sangat mahal dalam proses rehabilitasinya (Irsyam 2010). Kejadian gempa bumi berlangsung sangat singkat, dengan kekuatan gempa tertentu, waktu tertentu, dan tidak diduga-duga datangnya. Dengan sifat gempa bumi
3 yang demikian maka setiap daerah yang ditinjau akan diperoleh data yang berbeda-beda, baik ditinjau dari segi waktu dan tempatnya. Kekuatan gempa yang dirasakan berupa percepatan gempa di permukaan (Peak Ground Acceleration/PGA). Percepatan gempa di permukaan dapat dinyatakan dalam “g” (percepatan akibat gravitasi bumi, setara dengan gaya gravitasi bumi) bak sebagai desimal atau prosentase, dalam m/s2 (1 g = 9,81m/s2); atau dalam “gal” , dimana 1 Gal sama dengan 0.01 m/s2 (1g=981 Gal).
Terlihat dalam dalam gambar 2.2 kepulauan Indonesia merupakan tipe struktur busur kepulauan dengan busur tektonik serta terdapat rangkaian pegunungan muda, termasuk diantaranya garis lempeng tektonik yang menjadikan kepulauan Sumatra sebagai ring of fire karena seringnya daerah sumatera dilanda gempa. Sebagian besar wilayah Indonesia terdapat pada tatanan tektonik yang rawan akan terjadinya gempa bumi.
2.2 Gempa Gempa bumi merupakan getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa yang banyak dikenal terdiri atas 2 tipe, yaitu gempa tektonik dan gempa vulkanik 2.2.1 Sejarah kegempaan Indonesia Indonesia menempati zona tektonik yang sangat aktif karena tiga lempeng besar dunia dan sembilan lempeng kecil lainnya saling bertemu di wilayah Indonesia dan membentuk jalur-jalur pertemuan lempeng. Keberadaan interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap gempa bumi. Tingginya aktivitas kegempaan ini terlihat dari hasil pencatatan dimana dalam rentang waktu 1973-2011 terdapat lebih dari 5000 kejadian gempa dengan magnituda M > 5.0. Kejadian gempa-gempa utama (main shocks) dalam rentang waktu tersebut dapat dilihat dalam Gambar 2.1. Dalam enam tahun terakhir telah tercatat berbagai aktifitas gempa besar dengan magnitude M>> 5.0 di Indonesia, yaitu Gempa Aceh disertai tsunami tahun 2004 (Mw = 9,0), Gempa Nias tahun 2005 (Mw = 8,7), Gempa Jogja tahun 2006 (Mw = 6,3), Gempa Tasik tahun 2009 (Mw = 7,4) dan terakhir Gempa Padang tahun 2009 (Mw = 7,6). Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban jiwa, keruntuhan dan kerusakan ribuan infrastruktur dan bangunan, serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi (Irsyam dkk. 2010).
Gambar 2.1 Data episenter di Indonesia untuk magnituda, M > 5.0 1879-2010. (Irsyam dkk.)
Gambar 2.2 Tektonik utama Indonesia (Hasil Studi Revisi Peta Gempa Indonesia 2010) 2.2.2 Sejarah kegempaan di kota Banda Aceh Gempa bumi yang terjadi di lepas pantai barat Kota Banda Aceh, 26 Desember 2004 pukul 6:58:50 WIB, berkekuatan 9,0 SR (9,1 MW), berpusat di 3,298° LU dan 95,779° BT, pada kedalaman 30 kilometer. Gempa ini merupakan gempa bumi terdahsyat dalam kurun waktu 40 tahun terakhir ini yang menghantam Asia Tenggara dan Asia Selatan, yang berdampak hingga ke Benua Afrika. Tsunami terjadi karena episentrum gempa berada di laut. Mekanismenya, ketika batas elastisitas batuan terlampaui, maka terjadilah hentakan seketika, berupa pelepasan energi. Hentakan inilah yang kita rasakan sebagai getaran gempa bumi. Hentakan ini dapat mengangkat lapisan kerak benua, dan menghentak kolom air yang terdapat di bagian atasnya, maka terbentuklah gelombang tsunami. 2.3 Studi Gempa untuk Provinsi Banda Aceh 2.3.1 Gempa rencana dan percepatan gempa Pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Akibat pengaruh gempa rencana, struktur harus masih berdiri, walaupun sudah merada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadi terbatas pada 10% selama umur bangunan 50 tahun (SNI 03-1726-2002)
4 Dari data gempa yang disajikan di dalam SNI 03-17262002 bahwasanya percepatan gempa maksimum untuk Propinsi Aceh dengan periode ulang 500 berada pada wilayah gempa 6 dengan percepatan gempa maksimum pada pemukaan batuan berada pada kisaran 0.30g.
Gambar 2.3 Percepatan gempa maksimum di batuan dasar untuk periode ulang 500 tahun (SNI 03-17262002) 2.3.2 Katalog gempa Dalam membuat model statistik probabilitas dari suatu sumber gempa diperlukan katalog gempa dan data seismogenic. Data kejadian gempa historik yang pernah terjadi di wilayah Indonesia dan sekitarnya dikumpulkan dari berbagai sumber, seperti dari a) Nasional Earthquake Information Center U.S. Geological Survey (NEIC-USGS), dimana data ini merupakan gabungan dari katalog gempa yang dikeluarkan oleh The Bureau Central International de Seismologie(BCIS), International Seimological Summeries (ISS), International Seimological Center (ISC)
kemunculan gempa (Earthquake Occurence Model) yang dicetuskan oleh sejumlah ahli dan peneliti digunakan untuk memperkirakan besarnya risiko kemunculan suatu kejadian gempa pada suatu periode perulangan tertentu. Model kejadian gempa yang digunakan dalam studi ini adalah Least Square Method (Gutenberg & Richter, 1954. Di antara pemodelan yang banyak digunakan adalah model hubungan magnitude versus frekuensi Gutenberg-Richter. Menurut GutenbergRichter,frekuensi terjadinya gempa dengan magnituda M ≥ m persatuan waktu, menurun secara ekponensial dengan meningkatnya magnitude gempa. BAB III METODE PENELITIAN Pada bab ini akan dibahas mengenai tahapan perancangan perangkat lunak yang akan menjelaskan bagaimana sistem perangkat lunak database akan memasukkan input data gempa sampai menghasilkan data percepatan gempa tahunan sesuai dengan daerah yang ditinjau. 3.1 Program Utama Penelitian mulai
Studi literatur dan Pengambilan data USGS
Perancangan sistem database Dan Metode Gumble I dan PSHA
Pengujian Data Gempa
Analisa dan pembahasan
ya
2.3.3 Parameter kejadian gempa Dengan memperoleh rekaman data gempa disuatu lokasi, maka resiko tercapai atau terlampauinya intensitas suatu pergerakan tanah setempat dapat diperkirakan melalui penerapan perumusan – perumusan matematika statistik. Perhitungan resiko gempa dilakukan dengan dasar informasi kegempaan dari suatu daerah. Informasi tersebut dapat berupa:
Pencatatan gempa yang pernah ada pada lokasi tersebut, Sejarah kejadian gempa pada daerah sekitar lokasi.
Dalam melakukan analisa bencana kegempaan diperlukan suatu model perulangan (reccurence model) atau frekuensi suatu gempa dengan magnitudo yang bervariasi. Kemudian dengan menggunakan model
Tidak Performansi sesuai dengan hasil manual dengan program VB
Penyusunan laporan
selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian Metedologi dalam penelitian ini, digambarkan dalam flowchart 3.1 di mana pada tahapan yang terlihat, dapat diuraikan dalam deskripsi sebagai berikut. 3.2 Studi Literatur dan Pengambilan Data 3.2.1 Studi literatur Mempelajari literature-literatur sebagai berikut : 1. Penjelasan tentang percepatan gempa dalam SNI 1726-2002. 2. Tjokrodimuljo K., Buku Ajar Teknik Gempa Jurusan Teknik Sipil UGM.,1995.
5 3. Ir, Masyhur Irsya, MSE., Ph.D. Pengantar Rekayasa Gempa Departement Teknik Sipil ITB 4. Ringkasan Laporan revisi peta gempa Indonesia 2010 5. An Introduction to Probabilistic Seismic Hazard Analysis 6. Buku serta paper penunjang lainnya. 3.2.2 Pengambilan data gempa USGS Pengambilan data dilakukan dengan metode point source dengan radius pengambilan data gempa adalah 500 km pada Program USGS. Titik yang ditinjau adalah di pusat Kota Aceh, dengan koordinat :
Koordinat : 5°33`00`` Lintang Utara dan 95°19`00`` Bujur Timur Radius Gempa ditinjau : 500km (Metode Pengambilan data circurant area ) Rentang Waktu: 01/01/1973 s/d 31/12/2011 Kekuatan Gempa: 1 - 9,9 SR Kedalaman Gempa: 1 – 200 km
3.3 Perancangan Sistem Database dengan Metode Gumble I dan Metode PSHA 3.3.1 Konversi magnitude gempa Kejadian gempa direkan dengan sejumlah instrument yang mempunyai perbedaan metode dalam penentuan ukuran gempa. dalam catalog gempa terdapat ukuran surface wave magnitude (Ms), juga skala magnitude yang lain yaitu Richter local magnitude(ML), body wave magnitude (mb), dan juga moment magnitude (Mw) dalam menentukan ukuran gempa. dengan adanya berbagai ukuran sekala tersebut maka diperlukan konversi kedalam skala magnitude yang sama untuk digunakan dalam analisa resiko gempa. untuk kejadian gempa yang terjadi di Indonesia, Irsyam dkk. (2010) memberikan korelasi korelasi skala magnitudo untuk wilayah Indonesia. Korelasi Konversi Mw = 0.143Ms2 – 1.051Ms + 7.285 Mw = 0.114mb2 – 0.556mb + 5.560 Mw = 0.787ME – 1.537 2
mb = 0.125ML – 0.389ML – 3.513 ML = 0.717MD + 1.003 3.3.2 Perhitungan jarak epicenter gempa Dalam studi ini untuk menghitung jarak epicenter gempa digunakan perumusan haversine yang diusulkan oleh sinnott dengan permodelan bola sederhana. Dengan rumusan haversine (R.W. Sinnott, "Virtues of the Haversine", Sky and Telescope, vol. 68, no. 2, 1984, hal. 159) adalah bebagai berikut:
1
1 √𝑎
√
𝑎
Gambar 3.2 Garis Hubungan Pusat Bumi Dengan Titik-Titik yang Ditinjau O merupakan center dari lingkaran Bumi dan A serta B merupakan titik dalam lingkaran. jika sudut AOB adalah ⌀ ⌀ ⌀ dan sudut AOC adalah maka segmen AC = sin( ) jadi panjang AB adalah 2 x sin( diperoleh Pythagoras :
⌀
) jika AC = √
OC = √ =√ Diperoleh tan < AOC = AC/OC = √ / √ c = 2 x arctan (√ / √ )
,
atau:
dimana C adalah sudut AOB dan A = (Latitude 1, Longitude 1) dan B = (Latitude 2, Longitude 2) dlong = long2 - long1 dlat = lat2 - lat1 a = sin2(dlat/2) + cos(lat1) x cos(lat2) * sin2(dlong/2) c = 2 x arctan (sqrt(a)/sqrt(1-a)) d = Rxc secara sederhana rumusan diatas dapat dituliskan sebagai berikut : d = arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R Dimana R adalah Radius jari-jari bumi = 6.371 km. 3.3.3 Perhitungan hiposenter Perhitungan jarak hiposenter dengan lokasi struktur dapat dihitung dengan Teorema Pythagoras: √ Dimana :
(2.6)
R = Jarak hiposenter D = Jarak dari episenter ke titik lokasi yang ditinjau H = Jarak Episenter Dapat pula digambarkan hubungan antara episenter, hiposenter dan jarak hiposenter:
6 Persamaan Matuscha (1980): a = 119.e0.81.M .(H+25)-1.15 Keterangan: a e M H Gambar 3.3 Garis Hubung Hiposenter, Episenter dan Titik yang Ditinjau Dimana : D = Jarak Episenter ke (distance) H = Kedalaman Gempa R = Jarak Hiposenter
lokasi
struktur
3.3.4 Fungsi atenuasi Fungsi atenuasi merupakan suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah, dan magnitude, serta jarak dari suatu titik dalam daerah radius sumber gempa. Fungsi atenuasi telah dipublikasikan oleh sejumlah ahli dan peneliti dengan menggunakan data rekaman gempa untuk suatu daerah. Fungsi ini memberikan hubungan antara parameter gempa dengan factor-faktor yang mempengaruhi parameter tersebut seperti sumber gempa, jalur gempa, dan kondisi daerah setempat. Sejumlah fungsi atenuasi pernah digunakan untuk malakukan perdekatan perhitungan percepatan gempa di Indonesia. Sejumlah perumusan atenuasi yang dapat digunakan adalah perumusan atenuasi Donovan, Matuschka, Cambell, Cloud, Esteva dll. Secara umum fungsi atenuasi tergantung pada faktor-faktor berikut: tipe mekanisme sumber gempa daerah yang ditinjau, jarak episenter, kondisi lapisan kulit bumi yang dilintasi oleh gelombang gempa, dan kondisi tanah lokal di sekitar lokasi Untuk Indonesia sendiri belum terdapat rumusan pasti tentang persamaan atenuasi, oleh karena itu persamaan atenuasi yang digunakan nantinya mengadopsi persamaan atenuasi yang telah digunakan oleh penelitipeneliti sebelumnya.
Penelitian – penelitian mengenai perolehan persamaan atenuasi telah dilakukan oleh banyak ahli sebelumnya dan menghasilkan sejumlah persamaan atenuasi yang berbeda hasil serta keakuratannya, dalam studi ini akan digunakan persamaan atenuasi Matuscha.
= = = =
percepatan gempa (cm/dt2) bilangan natural besar gempa menurut skala Ritcher jarak hyposenter (km)
Dari perumusan diatas dipilih untuk dilakukan perbandingan keakuratan serta kesesuaiannya dengan daerah setempat mengingat Indonesia belum ada persamaan atenuasi yang mewakili untuk Indonesia sehingga digunakanlah persamaan atenuasi tersebut diatas. 3.4 Pengujian Data Gempa dengan Analisa Hazard Gempa 3.4.1 Resiko dan periode ulang kejadian gempa Besarnya resiko gempa untuk suatu periode ulang tertentu selama usia bangunan dapat dituliskan sebagai berikut: RN = 1 – (1 – RA)t Dimana: Resiko gempa (RN) merupakan kemungkinan terjadinya gempa dalam periode dan dalam usia layan bangunan tertentu Resiko tahunan (RA) adalah kemungkinan kejadian gempa dengan intensitas tertentu setiap tahunnya t adalah umur rencana bangunan 3.4.2 Metode Deterministik (Distribusi Gumble I)
Pada studi ini untuk memperoleh percepatan gempa maksimum digunakan metode distribusi Gumbel dengan persamaan atenuasi yang digunakan yaitu Atenuasi Matuscha. Distribusi gumble dituliskan sebagai berikut: Dimana : α = jumlah gempa rata- rata pertahun β = parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnitude M = magnitude gempa Dari bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi persamaan linear sebagai berikut:
Identik dengan : Y = A + BX Dimana: Y= Α = eA β = -B X = M atau percepatan
7 Persamaan garis diatas terdiri atas titik – titik xj, yj dimana: xj = Percepatan Gempa ke j j = nomor urut kejadian gempa yang disusun dari nilai a terkecil. Harga untuk a terbesar =N N = selang waktu pengamatan yj = ln(-lnG(M)) = ln(-ln( )) A = B =
Metode PSHA telah dikembangkan oleh Cornell (1968), yang kemudian dilanjutkan oleh Merz dan Cornell (1973). Model dan konsep dari analisa ini terus digunakan hingga sekarang dan terus dikembangkan oleh Committee on Seismic Risk (1989) memiliki memiliki empat tahap (Gambar 3.4), yaitu a) identifikasi sumber gempa, b) karakterisasi sumber gempa, c) pemilihan fungsi atenuasi, dan d) perhitungan hazard gempa. Teori ini mengasumsikan magnituda gempa (M) dan jarak (R)sebagai variabel acak independen yang menerus. P( PGA acc | EQ) P( PGA acc | EQ : M , R). f (M ).M . f ( R).R R
M
Hubungan periode ulang (T) dan percepatan (a) a Secara umum, berikut adalah alur/flowchart perhitungan analisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode Gumble I:
Gambar 3.5 PSHA untuk pergerakan tanah di batuan dasar (Revisi Peta Gempa Indonesia, 2010). Dimana nantinya dalam studi ini nantinya akan menggunakan analisa hazard dengan metode Deterministik (Distribusi Gumble I) dan PSHA. Secara umum, berikut adalah flow chart perhitungan analisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode PSHA: START Pengambilan Data Gempa Clustering data gempa dengan M >5 Menghitung persamaan GuttenbergRichter untuk mendapatkan regresi perolehan b-line Menghitung nilai fungsi probabilitas kerapatan magnitude gempa
Gambar 3.4 Diagram alir perhitungan percepatan gempa dengan metode Gumble I berdasarkan Persamaan Atenuasi Matuscha.
Membuat hubungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian PGA setiap 0.05 g
3.4.3 Metoda Probabilistik (PSHA)
Membuat hubungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian PGA setiap 0.05 g
PSHA yang merupakan bagian dari SHA (Seismic Hazard Analysis) lebih sering digunakan karena mempertimbangkan sejumlah permodelah untuk dijadikan sebagai pembanding dan barulah kemudian diolah dengan pendekatan probabilistik. Pendekatan probabilistic ditujukan agar diperoleh hasil yang dapat mendekati dengan gambaran dan kondisi daerah yang ditinjau dalam studi.
Grafik Hazard Curve FINISH
Gambar 3.6 Diagram alir perhitungan PGA metode PSHA
8 BAB IV PANDUAN PENGOPERASIAN PROGRAM
4.1 Umum
Lihat Data Gempa (Gambar 4.4), berisi tentang rangkuman kejadian gempa yang telah disajikan sebagai database menurut suatu tempat tertentu.
Pada studi Tugas Akhir ini, program bantu yang digunakan untuk menganalisa dan mengintegrasikan perhitungan percepatan gempa maksimum yaitu dengan dua metode, yaitu metode Gumble I dan Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) adalah dengan sistem perangkat lunak yang menggunakan bahasa program Visual Basic 6.0. Program analisa percepatan gempa maksimum ini diberi nama VBE (Visual Basic for Earthquake ). 4.2 Komponen Program Sebelum menggunakan program VBE, sebaiknya terlebih dahulu mengenal bagian-bagian programnya. Setelah program dibuka, akan muncul tampilan form utama VBE seperti gambar 4.1 yang merupakan menu bar.
Gambar 4.1 Tampilan form Utama VBE 4.2.1 Menu bar Terdiri dari tiga menu utama, Gambar 4.1, yang terdiri dari File, Metode, dan Exit. masing-masing berisikan sub-menu yaitu:
Gambar 4.2. Komponen-komponen dari Menu bar a. File Terdiri dari pilihan: Lihat Data Gempa (bila ingin melihat database gempa bumi yang telah diprogram sebelumnya), dan Sortir Data (bila ingin menyortir kejadian gempa bumi berdasarkan skala magnitude tertentu).
Gambar 4.4. Komponen sub-menu Lihat Data Gempa
Sortir Data (Gambar 4.5), berisi tentang rangkuman kejadian gempa yang telah dilakukan pengelompokan berdasarkan kekuatan magnitude yang diinginkan.
Gambar 4.5. Komponen sub menu Sortir Data b. Metode Terdiri dari pilihan Metode Gumble I ( bila ingin menganalisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode Gumble I dan PSHA (bila ingin menganalisa percepatan gempa maksimum menggunakan metode Probabilistic Seismic Hazard Analysis/PSHA).Berikut ini adalah penjelasan beberapa sub menu dari Metode: Metode Gumble I, Secara umum berisi tentang beberapa pilihan perintah seperti yang tercantum pada Gambar 4.6
Result tab
Gambar 4.3. Komponen sub menu File Menu File terdiri dari beberapa sub menu yang telah dijelaskan diatas:
Tombol perintah
Gambar 4.6. Komponen tampilan sub menu Metode GUMBLE I
9 Tombol perintah Hitung, ialah tombol untuk melakukan perintah menghitung hasil output data kejadian gempa yang telah dikelompokkan sebelumnya. Grafik, ialah tombol untuk menampilkan grafik persamaan regresi atenuasi matuscha Tabel Percepatan, ialah tombol untuk menampilkan tabel percepatan gempa dengan periode ulang yang direncanakan. Back, ialah tombol untuk kembali ke menu jendela utama. Result tab, ialah tabel hasil kesimpulan dari persamaan regresi atenuasi matuscha, yang terdiri atas variabel: A, B, α, β.
Result tab, ialah tabel kesimpulan dari proses pengelompokan kejadian gempa berdasarkan magnitude tertentu. Hasil regresi, ialah hasil kesimpulan yang terdiri dari beberapa variabel perhitungan persamaan regresi Guttenberg-Richter. Output grafik, ialah hasil grafik persamaan regresi Guttenberg-Richter.
Metode PSHA, Secara umum berisi tentang beberapa pilihan perintah seperti yang tercantum pada Gambar 4.7. Result tab
Output Grafik
Gambar 4.7. Komponen tampilan sub menu PSHA Tombol perintah Grafik Histogram, ialah tombol untuk menampilkan distribusi kejadian gempa berdasarkan magnitude gempa. Hitung, ialah tombol untuk menampilkan beberapa variabel yang tertera pada Result Tabsesuai dengan pengelompokan magnitude gempa. Grafik Guttenberg, ialah tombol untuk menampilkan persamaan garis regresi b-line Guttenberg-Richter, serta menampilkan beberapa variabel hasil regresi di dalam kotak Hasil Regresi. Next, ialah tombol untuk menampilkan langkah dari perhitungan selanjutnya, yaitu yang terdiri atas: perhitungan fungsi kerapatan kejadian gempa; perhitungan pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian suatu percepatan (PGA); serta menampilkannya dalam suatu Hazard Curve dengan beberapa kemungkinan dalam periode ulang tertentu. Back, ialah tombol untuk kembali.
Gambar 4.8. Tampilan Nilai dan Grafik Probabilitas Kerapatan Magnitude Gempa
Gambar 4.9. Tampilan Hazard Curve. c. Exit Digunakan apabila ingin keluar dari program VBE. 4.3 Pengoperasian Program Software VBE merupakan program bantu untuk teknik sipil yang membahas tentang analisa percepatan gempa maksimum yang telah dipilih sebelumnya. Dalam pengoperasian software ini ada beberapa tahapan utama yang harus dilakukan yaitu: 4.3.1 Proses input Ketika masuk menu utama dalam software VBE, user harus memiliki database catatan riwayat gempa dalam sebuah periode tertentu. Dalam hal ini, sumber yang digunakan adalah catatan gempa yang dimiliki oleh United States Geological Survey (USGS) dan dapat diunduh secara online oleh user atau pengguna internet lainnya. Langkah penting di dalam sub menu Lihat Data Gempa, user harus memasukkan database kejadian gempa daerah tertentu yang telah dimiliki sebelumnya, untuk selanjutnya dianalisis menggunakan dua metode, yaitu Distribusi GUMBLE I dan PSHA yang tersedia dalam sub menu Metode program VBE ini.
10 4.3.2 Proses running Setelah memasukkan database riwayat gempa, langkah selanjutnya adalah menganalisis percepatan gempa maksimum menggunakan dua metode (GUMBLE I dan PSHA). Sehingga pada akhirnya, user akan mendapatkan dan membandingkan hasil percepatan gempa maksimum yang diperoleh dari kedua metode tersebut dan menarik kesimpulan yang didapat. Hasil output dari proses analisa program VBE adalah berupa nilai percepatan gempa maksimum yang mewakili suatu daerah yang telah dipilih sebelumnya. Hasil tersebut yaitu dalam satuan g = m/s2. BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas tentang langkah-langkah pembuatan data perencanaan gempa tahunan dengan menggunakan software program Visual Basic 6.0. Dengan memasukkan data dari USGS sebagai database yang selanjutnya dihitung dengan Metode distribusi Gumble I dan PSHA untuk mencari nilai percepatan gempa dan membandingkan hasilnya dengan peta gempa Indonesia 2010. Tujuan dari tugas akhir ini adalah menganalisa nilai percepatan gempa di suatu daerah yang ditinjau dengan skala gempa tinggi dengan menggunakan software yang telah dibuat untuk memudahkan perhitungan. Berikut flow chart Visual Basic for Earthquake (VBE)
dengan MW ≥ 5.0 dan radius ≤ 500 m pada titik tinjau berada di Kota Banda Aceh yang meliputi gempa subduksi dimana kedalaman sumber gempa yang ditinjau adalah ≤ 200 km. Berikut adalah prose pengambilan data gempa dari catalog USGS: Radius gempa yang ditinjau :500Km ( Metode pengambilan data circular area ) Rentang Waktu : 01/01/1973 s/d 31/12/2011 Kekuatan Gempa : 1- 9,9 SR Kedalaman Gempa : 1 – 200 Km : 5°33`00`` LU Titik Tinjau 95°19`00``BT
Gambar 5.2 Radius pengambilan data gempa untuk analisa percepatan gempa di Kota Banda Aceh (dimodifikasi dari Google Earth) Berikut adala tampilan input data pada situs USGS :
START LIHAT DATA
PILIH DATA METODE PSHA SORTIR DATA PENGELOMPOKAN DATA TAMBAH DATA
PILIH METODE Gumble I
Perhitungan b-line
Hail Probabilisti Magnitude Gempa
Nilai PGA HASIL PERHITUNGAN MATUSCHA
Nilai Kemunculan PGA
HASIL PERHITUNGAN PERCEPATAN
Pertambahan nilai resiko peluang gempa
Perhitungan HAZARD berupa grafik
END
Gambar 5.1 Flowchart VBE 5.1 Pengumpulan Data Gempa Pada studi ini menggunakan data dari catalog gempa yang disajikan oleh Nasional Eartquake Information Center U.S. Geological Survey (NEIC-USGS), catalog tersebut dapat diunduh dari alamat website http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/ epic_circ.php untuk data dari U.S. Geological Survey (USGS). Pada gambar 5.2 merupakan gambaran area pengambilan data yang dilakukan pada sumber gempa
Gambar 5.3 Input data batasan pencarian catalog gempa dalam USGS
11 5.2 Pembuatan Database
5.3 Pengolahan Data Gempa
Setelah memasukkan input kejadian gempa dalam periode tertentu seperti yang dilakukan sebelumnya, rekaman kejadian gempa dapat disimpan dalam bentuk notepad (terlampir) dan nantinya akan dijadikan sebuah database untuk dianalisa menggunakan perangkat lunak. Pada tahap pembuatan database hal pertama yang harus dilaukan adalah pengambilan data dari USGS tadi di pindah ke NotePad. Setelah itu di copy di Microsoft excel untuk penyusunan formatnya. Setelah itu datadatanya di filter ke Microsoft Acces sebagai database untuk di Program VB 6.0. Berikut tampilan datanya.
Setelah data dari Microsoft Acces menjadi database sebagai pusat data untuk pengambilan data di program VB 6.0, dilanjutkan dengan mengolah data. Pada form pertama akan menjadi cover dan Judul Program. Berikut tampilannya:
Gambar 5.7 Tampilan Form Utama Setelah itu untuk masuk ke form selanjutnya dengan memilih “FILE” dan “LIHAT DATA GEMPA”
Gambar 5.8 Form untuk mulai mengolah data Gambar 5.4 Hasil Rekaman Gempa dari USGS di file NotePad.
Form selanjutnya adalah tampilan untuk melihat data yang kita pilih. Data-data tersebut diambil dari database yang ada di Microsoft Acces tadi. Di form ini kita pilih “DATA HELDA”. Dari form tersebut kita bisa melihat semua data gempa yag pernah terjadi di Kota Banda Aceh mulai dari tahun 1973-2011.
Gambar 5.5 Tampilan Data Gempa di Microsoft Excel
Gambar 5.9 Record Data Gempa kejadian di Kota Banda Aceh dari tahun 1973-2011 5.3.1 Konversi skala magnitude untuk kota Banda Aceh
Gambar 5.6 Tampilan Rekaman Gempa di Microsoft Access yang telah difilter dari Microsoft Excel yang akan menjadi database di program VB 6.0
Ketika kejadian gempa terekam oleh alat seismograf maka USGS akan mencatat dan merekapitulasi kejadian gempa setiap tahunnya. Dalam katalog gempa USGS, kejadian gempa yang tercatat memiliki referensi skala magnitude yang berbeda, seperti: surface wave magnitude (Ms), richter local magnitude(ML), body
12 wave magnitude (mb), dan juga moment magnitude (Mw). Dengan adanya berbagai ukuran skala tersebut, maka diperlukan konversi ke dalam skala magnitude yang sama untuk menyeragamkan output dalam analisa resiko gempa. Untuk kejadian gempa yang terjadi di Indonesia memberikan korelasi konversi antara beberapa skala magnitude untuk wilayah Indonesia: Tabel 5.1 Konversi Skala Magnitude Korelasi Konversi Mw = 0.114mb2 – 0.556mb + 5.560
(2.6)
Dimana : Lat dan long dalam rad Titik 1 ialah kota yang ditinjau Titik 2 ialah letak sumber gempa R = Diameter Bumi = 6371 km.
Mw = 0.787ME – 1.537 mb = 0.125ML2 – 0.389ML – 3.513 ML = 0.717MD + 1.003 konversi
Tabel 5.2 Kejadian gempa untuk perhitungan Konversi satuan gempa magnitude gempa Y
Dalam studi ini untuk menghitung jarak epicenter gempa digunakan perumusan Haversine yang diusulkan oleh Sinnott dengan permodelan bola sederhana. Dengan rumusan haversine Dari (R.W. Sinnott, "Virtues of the Haversine", Sky and Telescope, vol. 68, no. 2, 1984, hal. 159) adalah bebagai berikut: d = arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R
Mw = 0.143Ms2 – 1.051Ms + 7.285
Berikut ini adalah contoh perhitungan Magnitude gempa kota Banda Aceh :
5.3.2 Perhitungan jarak epicenter gempa
MAG
Berikut ini, adalah contoh perhitungan jarak epicenter gempa daerah Kota Banda Aceh: Tabel 5.3 Riwayat kejadian perhitungan jarak epicenter gempa
gempa
untuk
M
D
LAT
LONG
DEPTH
1983 4
4
5.79
94.75
69
5.9
mbGS
1983 4
4
5.79
94.75
69
5.9 mbGS
1983 4
4
5.63
94.68
79
5
mbGS
1983 4
4
5.63
94.68
79
5
1983 4
8
5.66
94.69
79
4.7
MBGS
1983 4
8
5.66
94.69
79
4.7 mbGS
1983 4
10
3.89
97.38
138
4.4
mbGS
1983 4
10 3.89
97.38
138
4.4 mbGS
Untuk menyeragamkan satuan magnitude gempa, maka perlu dilakukan perhitungan konversi kejadian gempa seperti contoh berikut: = 0.114mb2 – 0.556mb + 5.560 = 0.114(5,9)2-0.556(5,9)+ 5.560 = 6,248 Mw Jadi 5,9 mbGS= 6,248 Mw Mw
Dari program VBE dengan data input yang sama diperoleh hasil seperti berikut :
Y
M D
LAT LONG DEPTH MAG mbGS
Berikut ini adalah contoh perhitungan manual jarak epicenter gempa di Kep. Banda Aceh: Latitude Banda Aceh = 5°33‟00” = 5,55° = 0.097 radian Longitude Banda Aceh = 95°-19‟00” = 95.320 = 1.66 radian Sedangkan letak gempa pada tahun 1983 adalah : Latitude Longitude
= -5.790 = 0.101 radian = 94.75 0 = 1.66 radian
Maka, d (epicentrum) = arcos (sin(lat1) . sin(lat2) + cos(lat1) . cos(lat2) . cos(long2−long1)) . R =
arcos (sin(0.097) . sin(0.101 ) + cos(0.097) .cos(0.101) . cos(1.66-166)) . 6371 km = 67.293 km
Gambar 5.10 Output konversi magnitutude pada program VBE
13 Dari program VBE dengan inputan yang sama diperoleh hasil :
Gambar 5.12 Output perhitungan Hyposentrum gempa 5.4 Pengelompokan Data Gempa Gambar 5.11 Output nilai epicentrum pada program VBE 5.3.3 Perhitungan hiposenter
Dari tahun 1973-2011 tercatat 5873 data gempa di Kota Banda Aceh dengan kejadian gempa terbanyak MW ≥ 5 Skala Richter. Berikut tampilan data gempa tersebut (Gambar 5.11)
Perhitungan jarak hiposenter dengan lokasi struktur dapat dihitung dengan Teorema Pythagoras: √
Dimana : R D H
(3.1)
= Jarak hiposenter = Jarak dari episenter ke titik lokasi yang ditinjau = Jarak Episenter
Dapat pula digambarkan hubungan antara episenter, hiposenter dan jarak hiposenter :
Gambar 5.13 Grafik kejadian gempa Kota Banda Aceh dari tahun 1973-2011 Untuk tahap selanjutnya dipilih “SORTIR DATA” (Gambar 5.12) untuk merangkum kejadian gempa yang telah dilakukan pegelompkan berdasarkan kekuatan magnitude yang diinginkan
Gambar 5.12 Garis Hubung Hiposenter, Episenter, Titik yang Ditinjau Maka untuk nilai hiposenter (R) √ √
= 96,381 km
Dari program VBE dengan data input yang sama, maka didapatkan hasil seperti gambar 5.12, dengan nilai hyposentrum = 96,381 km
Gambar 5.14 Form Tampilan setelah data dipilih dan masuk ke sortir data Setelah data gempa disortir,selanjutnya kita isi latitude dan longitude kota yang akan kita tinjau serta Nilai Skala Richter yang diinginkan. Disini kota yang akan kita tinjau adalah kota Banda Aceh dengan Koordinat 5°33`00`` - 95°19`00`` dan dipilih nilai skala Richter 5. Setelah itu kita klik “PILIH” dan Di form ini juga terdapat tombol “BACK” untuk kembali ke form judul apabila ingin mengubah data.
14 Persamaan garis diatas terdiri atas titik – titik xj, yj dimana: xj = Percepatan Gempa ke j j = nomor urut kejadian gempa yang disusun dari nilai a terkecil. Harga untuk a terbesar = N N = selang waktu pengamatan yj = ln(-lnG(M)) = ln(-ln( )) A = B =
Gambar 5.15 Form Sortir Data Gempa Setelah kita klik “OK” program akan menyortir data dengan mencari nilai MW ≥ 5 Skala Richter. Hasil yang di dapat ternyata ada 5731 data dengan MW ≥ 5Skala Richter. 5.5 Perhitungan Dengan Metode GUMBLE I.
Hubungan periode ulang (T) dan percepatan (a) a Persamaan Matuscha di usulkan oleh Matuscha di tahun 1973. Berikut adalah hasil perhitungan dengan menggunakan perumusan Matuscha:
Setelah diperoleh hasil data yang disortir yang ada di atas maka langkah selanjutnya ialah memasukan ke persamaan Gumble I, untuk memperoleh percepatan gempa maksimum dengan persamaan atenuasi Matuscha. Distribusi gumble dituliskan sebagai berikut:
Dimana : α β
= jumlah gempa rata- rata pertahun = parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnitude M = magnitude gempa Dari bentuk persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi persamaan linear sebagai berikut:
Gambar 5.16 Tampilan Perhitungan Persamaan Atenuasi Matuscha. Dari perhitungan tersebut dieroleh nilai : A = 0,254 B = -0,02
α = 1,289 β = 0,02
Untuk melihat Regresi Persamaan Matuscha Hubungan antara nilai Atenuasi dan N, kita pilih “GRAFIK”
Identik dengan : Y = A + BX Dimana : Y Α β X
= = = =
eA -B M atau percepatan
Gambar 5.17 Grafik Regresi Persamaan Matuscha hubungan antara nilai Atenuasi dan N (Data)
15 Melalui persamaan regresi linier Matuscha,akan didapatkan beberapa variabel seperti A,B,α, dan β. Keempat variabel tersebut nantinya akan digunakan untuk pehitungan percepatn gempa dengan metode GUMBLE I. Dari VBE kita bisa menentukan usia bangunan (t) 50 tahun dan 100 tahun berdasarkan periode yang ditentukan. Serta dari grafik kita bisa melihat perbandingan percepatan dan nilai Rn dari usia bangunan 50 dan 100 tahun.
probabilitas magnitude dan jarak. P[ PGA> acc│EQ] adalah perilaku probabilitas magnitude M pada jarak R yang mmberikan percepatan maksimum PGA di lokasi tinjauan dengan nilai yang lebih besar dari acc. Pada pengolahan data gempa dalam PSHA adalah data gempa yang independent atau tidak saling bergantung satu dengan yang lain ( main event ). Untuk melakukan pemisahan antara gempa utama dengan gempa pendahulu dan gempa susulan, maka digunakan batuan software zmap. Proses pemisahan ini disebut sebagai declustering. Berikut tampilan form untuk memulai perhitungan Metode PSHA. Pilih “METODE lalu pilih „PSHA”.
Gambar 5.19 Tampilan untuk memulai perhitungan Metode PSHA Gambar 5.18 Tabel Percepatan dan Grafik Gumble I 5.5.1 Analisa Hasil Metode GUMBLE I Berikut hasil nilai percepatan gempa di Kota Banda Aceh dengan metode GUMBLE I. Tabel 5.4 Nilai Percepatan gempa metode Gumble I serta perbandingan umur bangunan 50 dan 100 tahun Usia bangunan (t)
Rn (%)
Periode Ulang (T)
a (g)
50
2
2475
0.412
100
10
950
0.363
5.6 Perhitungan dengan Metode PSHA
Gambar 5.20 Tampilan Form untuk perhitungan Metode PSHA Dari proses declustering diperoleh gempa utama dengan total keseluruhan 5873 data. Dalam gambar 5.21 merupakan record keseluruhan data dan yang telah disortir dengan M> 5.
Metode PSHA terus berkembang dan yang terakhir dikembangkan oleh EERI Comitte on Seismic Risk (EERI, 1989) dimana teori ini mengasumsikan magnitude gempa M dan jarak R sebagai variabel acak independent yang menerus. Dalam bentuk umum teori probabilitas total ini dapat dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut P( PGA acc | EQ) P( PGA acc | EQ : M , R). f (M ).M . f ( R).R R
(5.8)
M
Dimana v adalah annual exeedance rate (dengan nilai lebih tinggi dari nilai batas Mo) pada sumber gempa I, f(M) dan f(R) berturut-turut adalah fungsi kepadatan
Gambar 5.21 Data Gempa Utama dan Gempa M>5
16 Dari data gempa yang telah dilakukan diatas dan diambil data gempa dengan Magnitude m>5. Kemudian dilakukan perhitungan statistika untuk data-data gempa berikut merupakan penyajian hasil pengolahan data untuk memperolah b-line.
Tabel 5.6 Nilai fungsi Probabilitas Magnitude Gempa
Kerapatan
Tabel 5.5 Gutenbergh Richter b-line Data
Setelah proses declusterin selesai, maka selanjutnya adalah melakukan proses perhitungan persaman regresi Guttenberg Richter untuk mencari nilai β. Gambar 5.23 Kurva nilai fungsi probabilitas kerapatan magnitude gempa Dengan perhitungan tingkat kejadian : Didapatkan nilai N(5) = 12.52717 Didapatkan nilai N ( 9.1 ) = 0.0019 Dan nili v = N(5) – N (8) = 12.52527
Gambar 5.22 Regresi perolehan b-line Guttenberg Richter Dari data diatas diperoleh nilai : β = 0.8554. Dari nilai β tersebut kemudian dilakukan perhitungan menggunakan rumus fungsi tersebut dari magnitude
f m (M ) ce ( M m0 ) c c
Dari data diperoleh rata-rata jarak gempa dengan membaginya pada empat perolehan jarak dengan yang merupakan rata-rata dari setiap untuk setiap kejadian gempa. Data jarak yang diambil adalah 73.53, 189,78, 320,84, 44627. Kemudian dari kemungkinan jarak yang terjadi dilakukan analisa prcepatan gempa dengan mnggunakan atenuasi Matuscha. Berikut nilai percepatan gempa untuk kejadian dengan probabilitas kekuatan dan jarak tertentu. Tabel 5.7 Nilai percepatan gempa untuk kejadian dengan probabilitas kekuatan dan jarak tertentu
(5.9)
1 1 e
( M max m0 )
1 1 e
( M max m0 )
1,1989
f m (M ) ce ( M m0 ) 1,02553e 0,8554( M 5) Dari perhitungan diatas dapat dilihat dari Tabel 5.4 dengan selang kemunculan ΔM= 0.5
Dari data dalam gambar kemudian dilakukan perhitungan probabilitas kejadian gempa terlampaui lebih besar dari x, dimana x adalah > 0,05 g.
17 log( acc) log( PGA) P( PGA acc | EQ : R, M ) 1 log( ) PGA
Dimana nilai dari standart deviasi untuk kejadian beruntun menurut (Nishenko dan Buland 1987) adalan = 0.205 log( 0.05) log( 0.0435) P( PGA acc 0.05 | EQ : R 73.53, M 5.25) 1 0.205 0.3832826
berikut adalah penyajian data peningkatan probabilitas tiap-tiap percepatan (acceleration) dalam Gambar 5.24 ini. Pada perhitungan ini tersaji 28 kolom data untuk masingmasing peningkatan peluang kemunculan PGA dengan perbedaan tiap acceleration adalah 0.05. Berikut tampilan form untuk nilai P(PGA>acc=0.05g | EQ:R,M)
Gambar 5.24 Peningkatan peluang kemunculan PGA dengan perbedaan acceleration 0.5 Dari keseluruhan nilai resiko diatas dapat digabungkan menjadi satu untuk kemudian dapat dilihat peningkatan nilai resikonya. Dalam gambar 5.25 berikut akan disajikan data peningkatan nilai percepatan x > 0.05 g. Ada 28 data PGA dalam pengolahan data ini.
Tabel 5.25 Pertambahan nilai resiko kemungkinan pencapaian suatu percepatan (PGA) Dari data diatas diplotkan dalam satu tabel untuk memperoleh kurva resiko, berikut adalah kurva resiko hasil plotting antara PGA > 0.05
Gambar 5.26 Grafik nilai Hazard T=2475 dan t=50 tahun Dari hasil grafik Hazard dengan Usia Bangunan 50 tahun dan Periode Ulang (T) 2475 tahun di dapatkan nilai Rn 2 % dan nilai percepatan gempa ( a) = 0.3 g Sedangkan untuk hasil grafik Hazard dengan usia bangunan 100 tahun dan periode ulang (T) 950 tahun di dapatkan nilai Rn 10 % dan nilai percepatan gempa (a) = 0.2 g
5.27 Grafik nilai Hazard dengan T = 950 dan t = 100 tahun Tabel 5.8 Analisa Hasil Metode PSHA Usia bangunan (t)
Rn (%)
Periode Ulang (T)
a (g)
50
2
2475
0.3
100
10
950
0.2
Nilai diatas masih lebih rendah dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan oleh peta gempa 2010 terbaru. Dimana dalam peta gempa 2010 didapati nilai PGA untuk Kota Banda Aceh untuk kemungkinan nilai Rn 2% dalam 50 tahun (atau gempa 2475 tahun) adalah berkisar antara 0.5-0.6 g .Sedangkan untuk kemungkinan nilai Rn 10% dalam 100 tahun (atau gempa 950 tahun ) adalah berkisar antara 0.4-0.5 g dimana nilai untuk periode ulang ini memiliki perbedaan yang cukup jauh sekitar 50% lebih tinggi . Hal ini dimungkinkan karena hasil perhitungan belum menggunakan logic tree dan juga persamaan atenuasi yang digunakan masih belum menggunakan NGA (Next Generation Atenuation) seperti yang digunakan dalam perhitungan PSHA untuk peta gempa 2010 dimana dalam NGA terdapat sejumlah koefisien yang dimasukkan.
18 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Setelah membandingkan hasil perhitungan dari tugas akhir sebelumnya dengan Program Visual Basic for Earthquake (VBE) tersebut dan hitungan manual dalam beberapa kasus, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Karena sumber data tugas akhir sebelumnya kurang lengkap, maka kami hanya bisa menghitung dengan data gempa yang ada di USGS. Namun hasilnya sedikit berbeda karena sumbernya berbeda pula. Selain itu, hasil perhitungan telah di cek satu persatu dengan hitungan manual ternyata menghasilkan perhitungan yang sama persis. 2. Dengan penggunaan rumus pada program ini sudah teruji ke validannya baik secara manual atau pun secara komputasi. 3. Menurut kami kekurangannya Program Visual Basic for Earthquake (VBE) ialah dari segi fungsinya yakni masih terbatas terutama dalam pembuatan grafik dan simbol rumus yang masih belum ada aplikasinya. 4. Hasil perhitungan percepatan gempa untuk setiap atenuasi memiliki perbedaan, tergantung pada site (tempat) penelitian. 6.2 Saran Setelah melakukan perhitungan percepatan gempa dengan VBE di atas maka penulis memberikan beberapa saran antara lain: 1. Penggunaan angka di belakang koma yang harus disepakati. 2. Perlu dilakukan update data setiap tahunnya, Sehingga apabila terdapat kejadian gempa yang cukup besar dikemudian hari dapat terhitung dalam analisa. 3. Penulis berharap nantinya pada studi selanjutnya dapat menggunakan persamaan atenuasi NGA (Next Generation Attenuation) yang lebih akurat karena telah memasukkan nilai faktor jenis tanah. 4. Perlu dikembangkannya lagi program ini sehingga menjadi suatu program yang dapat digunakan pada kondisi tanah apapun, sebab pada pengerjaan tugas akhir masih jauh dari kata sempurna.
