010 suharno - Jurnal FMIPA Unila

J. Sains Tek., Desember 2006, Vol. 12, No. 3 , Hal.: 167 - 172
ISSN 0853-733X
NILAI PERCEPATAN MAKSIMUM GERAKAN TANAH
DAERAH JAWA BAGIAN BARAT
Suharno
Jurusan Fisika, FMIPA,Universitas Lampung
Jl. S. Brojonegoro No.1 Bandar Lampung 35145
Diterima 23 September 2005, perbaikan 5 Januari 2007, disetujui untuk diterbitkan 2 Februari 2007
ABSTRACT
Research of the maximum horizontal acceleration of the ground motion was conducted in western of Java within 103o–
110o long, 5o – 10o lat. The earthquakes data were collected in 1975 -1990 period, with parameters of epicenters, focal
depths and magnitudes. Gridding of the research area within interval 0,1o due to calculate and distribute of the maximum
vertical acceleration of the ground motion. The calculation is using Fukushima and Tanaka formula. Furthermore, the
maximum horizontal acceleration of the ground motion can be calculated from of the maximum vertical acceleration of
ground motion. The highest of the maximum horizontal acceleration of the ground motion is 0,055 cm s-2 situated at
mostly around of 7, 48o long, 107,2o lat (surrounding of the Cidaun area) and the lowest is 0,010 cm s-2 situated at mostly
around of 6,6o long, 108o lat (surrounding of the Indramayu area). The distribution of the maximum horizontal
acceleration of ground motion constrained by geological and structure situation.
Keywords: maximum horizontal acceleration, maximum vertical acceleration, ground motion, geological and structure.
1. PENDAHULUAN
Indonesia termasuk wilayah yang rawan terjadi gempa
bumi, termasuk Pulau Jawa. Jawa bagian barat
merupakan daerah yang laju pembangunannya cukup
pesat. oleh karena itu dalam rangka melaksanakan
pembangunan perlu memperhatikan resiko akibat
gempa.
Atas dasar tersebut penulis melakukan
penelitian mengenai nilai percepatan horizontal
maksimum gerakan tanah yang ditimbulkan oleh
getaran gempa. Dengan mengetahui distribusi nilai
tersebut dapat digunakan untuk melakukan
perencanaan pembangunan berdasarkan tingkat resiko
akibat gempa bumi. Penelitian ini bermaksud untuk
menggambarkan distribusi percepatan maksimum
gerakan tanah di daerah Jawa bagian barat.
2. METODE PENELITIAN
2.1. Tinjauan Geologi Derah Penelitian
Geologi daerah ini dikelompokkan menjadi 4 lajur1,2)
(Gambar 1) yang terdiri dari:
A. Lajur Utara, meliputi dataran rendah Jakarta,
memanjang dari Serang s.d. Losari, sepanjang +
300 km. Batuan lajur ini sebagian besar terdiri dari
endapan alluvial dari endapan laut Tersier, endapan
sungai dan lahar gunung api pedalaman.
B. Lajur Bogor, terletak di selatan Lajur Utara,
memanjang dari Jasinga (dekat perbatasan Banten)
 2006 FMIPA Universitas Lampung
sampai ke sungai Pemali, Bumiayu (Jawa Tengah),
terdiri dari perbukitan dan pegunungan sepanjang ±
350 km. Wilayah ini merupakan antiklinorium dari
pelipatan lapisan Neogen dengan banyak intrusi
vulkanik. Pada bagian timur banyak terdapat
gunung api muda, seperti Sunda Komplek.
C. Lajur Gunungapi Tengah, terdiri dari jalur depresi
longitudinal, memanjang dari Labuhan melalui
lembah Citandui (Tasikmalaya), dan berakhir di
Segara Anakan, sepanjang ± 350 km. Menurut
bentuk subyeknya merupakan bagian atas dari
geoantiklinal Jawa yang telah terjadi patahan pada
masa Tersier-Akhir. Lajur ini sebagian besar terdiri
dari endapan vulkanik muda dan endapan alluvial,
diselingi bukit batuan Tersier.
D. Lajur Pegunungan Selatan, adalah pegunungan di
selatan Jawa bagian barat yang memanjang dari
Ujung Kulon sampai ke Nusa Kambangan, sebelah
selatan Cilacap. Lajur ini memanjang sekitar ± 450
km. Daerah ini meliputi daerah: (a) Jampang, (b)
Pengalengan dan (c) Karangnunggal.
2.2. Gempa Bumi
Stress didefinisikan sebagai gaya per luas tempat gaya
bekerja. Ketika gaya diaplikasikan pada suatu bagian,
stress adalah rasio dari gaya terhadap luas tempat
gaya diaplikasikan. Bila bumi mengalami perubahan
secara terus menerus baik dari dalam ataupun luar,
maka batuan di dalam bumi akan mengalami tekanan
167
Suharno…Nilai Percepatan Maksimum
U
0
Serang
Labuhan
4
50 km
Tangerang Jakarta
Jasinga
Cirebon
Bogor
Losari
Bandung
Lajur Utara
Kuningan
Tasikmalaya
Lajur Bogor
Cidaun
Lajur Gunungapi Tengah
Lajur Pegunungan Selatan
Gambar 1. Lajur geologi daerah Jawa bagian barat
atau stress. Jika stress itu berlangsung terus menerus
dan dalam waktu yang cukup lama, maka terjadi
akumalasi (penimbunan) energi. Bila batuan tersebut
tidak mampu lagi menahan stress, maka akan terjadi
pelepasan energi yang dapat berupa panas atau
gelombang elastis yang menjalar melalui bagian dalam
bumi. Hal ini yang kita kenal sebagai gempa bumi.
Gempa bumi dibedakan menjadi 3 sesuai dengan sebab
terjadinya yaitu: (1) Gempa Runtuhan atau Terban,
gempa yang terjadi karena adanya aktivitas runtuhan.
Biasanya terjadi pada daerah pertambangan dan
daerah longsor di lereng gunung.
Gempa ini
digolongkan sebagai gempa kecil. (2) Gempa Vulkanik,
gempa yang terjadi akibat aktivitas magma pada
gunung berapi. Gempa ini bersifat lokal. (3) Gempa
Tektonik, gempa yang terjadi karena adanya pelepasan
energi yang disebabkan aktivitas lempeng tektonik.
Gempa ini mempunyai energi besar, sehingga dapat
tercatat sekalipun jaraknya cukup jauh. Biasanya gempa
ini terjadi di daerah pertemuan lempeng, patahan atau
daerah penyusupan lempeng (Subduction)3, 4, 5).
intensitas didasarkan atas akibat langsung dari getaran
gempa bumi. Magnitudo mempunyai harga untuk
sebuah gempa, tapi intensitas berubah dengan
perubahan tempat. Intensitas terbesar pada umumnya
terdapat di daerah episenter, biasanya menurun fungsi
jarak ke semua jurusan. Untuk dapat menentukan
secara tepat besarnya intensitas diperlukan tenaga ahli
yang berpengalaman. Di Indonesia, intensitas biasanya
dinyatakan dalam skala MMI (Modified Mercally
Intensity). (5) Magnitudo surface wave (Ms) adalah
magnitudo yang dihitung berdasarkan atas gelombanggelombang permukaan.
2.3. Parameter Gempa
Mb = 2,5 + 0,63 Ms
Parameter gempa yang penting antara lain: (1)
Episenter adalah pusat gempa di permukaan bumi,
biasanya dinyatakan dengan lintang dan bujur. (2)
Kedalaman fokus (pusat gempa). Fokus gempa bumi
disebut hiposenter, dinyatakan dalam kilometer dari
permukaan bumi atau dinyatakan dengan jari-jari bumi.
(3) Magnitudo adalah energi gelombang seismik yang
dipancarkan sumber gempa (kekuatan gempa bumi),
dapat dihitung dari jumlah energi yang dilepaskan
sumber gempa. (4) Kekuatan gempa juga dinyatakan
dalam skala intensitas. Intensitas dapat dihitung
berdasarkan pengamatan langsung terhadap kerusakan
yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Intensitas dapat
menggambarkan harga kekuatan pada pusat gempa.
Magnitudo gempa dihitung dari catatan alat, sedangkan
dengan Mb adalah magnitudo body wave dan Ms adalah
magnitudo surface wave.
168
Secara historis, magnitudo surface wave pertama kali
dihitung oleh Gutenberg dan Richter6). Gutenberg7)
memberikan persamaan yang didasarkan atas
amplitudo gerakan tanah maksimum, dan dari tahun
1949 sampai 1959 para pengikutnya menghitung
amplitudo empiris yang serupa untuk berbagai stasiun8).
Hubungan antara magnitudo body wave dan surface
wave 9) seperti tampak pada Persamaan (1):
(1)
2.4. Percepatan Tanah
Bila gempa terjadi, maka faktor yang berpengaruh
langsung terhadap bangunan adalah faktor percepatan
tanah permukaan akibat gelombang gempa. Faktor
inilah yang merupakan titik tolak dari perhitungan
bangunan tahan gempa. Dengan asumsi bahwa getaran
gempa merupakan gelombang Sinusoida, maka percepatan tanah dapat dirumuskan seperti Persamaan (2):
a=4
π2
A
T2
(2)
 2006 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains Tek., Desember 2006, Vol. 12, No. 3
dengan a adalah percepatan getaran tanah, A adalah
amplitudo getaran, T adalah periode getaran.
hiposenter (km), ∆ adalah jarak episenter (km) dan h
adalah kedalaman (km).
Secara fisis percepatan tanah tergantung pada
amplitudo getaran tanah di permukaan bumi dan
periode getaran. Harga percepatan tanah dipengaruhi
oleh magnitudo gempa, kedalaman sumber gempa,
jarak episenter dan keadaan tanah. Beberapa cara
untuk menentukan percepatan tanah akibat gempa bumi
adalah: (1) Pengukuran menggunakan alat Strong
Motion Accelerograph. (2) Pengamatan atau observasi
berdasarkan hubungan antara percepatan dengan
intensitas gempa. (3) Perhitungan empiris.
Apabila magnitudo surface wave tidak diketahui, maka
magnitudo surface wave dapat diperoleh dengan
Persamaan (4):
2.5. Perhitungan Analitik
Untuk mengetahui kekuatan goncangan suatu daerah
diperlukan alat Accelerograph. Di Indonesia, jumlah alat
yang sudah terpasang masih terlalu sedikit, sehingga
data yang diperoleh kurang memadai. Padahal data
percepatan tanah sangat dibutuhkan bagi rancang
bangun infrastruktur tahan gempa. Karena pentingnya
data tersebut, maka para ahli merumuskan secara
empiris untuk menghitung nilai percepatan gerakan
tanah. Rumus tersebut merupakan pengembangan dan
penyempurnaan rumus-rumus sebelumnya, menjadi
rumusan terbaru pada Persamaan (3) 10, 11).
Log a = 0,41 Ms – log (R + C(Ms)) – 0,0034 R – 1,69
a =(e0,41Ms-0,0034R–1,69)/(R+C(Ms)) (3)
dengan C(Ms) = 0,032 x 100,41 Ms; R =
∆2 + h 2
dengan a adalah percepatan tanah (km s-2), Ms adalah
magnitudo surface wave (Skala Richter), C adalah
konstanta magnitudo surface wave, R adalah jarak
Ms =
Mb − 25
0,63
(4)
Nilai percepatan yang dihitung di atas adalah
percepatan vertikal (av), padahal percepatan gerakan
tanah yang lebih berbahaya terhadap bangunan adalah
percepatan horizontal (ah). Besarnya percepatan
horizontal maksimum gerakan tanah dirumuskan pada
Persamaan (5)10):
ah =
av
0 , 72
5)
2.6. Prosedur Penelitian
Data gempa yang digunakan pada penelitian ini adalah
data tahun 1975 s.d. 1990 yang tersebar pada daerah
antara 103o–110o BT dan 5o–10o LS (Gambar 1). Data
tersebut dikumpulkan oleh Badan Meteorologi Geofisika
Pusat Jakarta. Data gempa dihitung dan ditentukan
terlebih dahulu magnitudo dan hiposenternya.
Kemudian dipilih gempa yang > 4,5 Skala Richter
dengan kedalaman 60 km, karena gempa tersebut
sudah dapat menimbulkan dampak yang signifikan
terhadap infrastruktur di permukaan bumi. Selanjutnya
daerah yang diteliti dibuat grid dengan interval 0,1o.
Setiap titik grid dihitung percepatan vertikal maksimum
gerakan tanahnya. Harga percepatan pada seluruh grid
dipetakan menggunakan peta kontur berdasarkan nilai
percepatan horizontal maksimum pergerakan tanah
daerah penelitian.
U
Selat
Sunda
Serang
Labuhan
0,025
0
4
50 km
Tangerang Jakarta
Jasinga
Cirebon
0,045
0,015
Bogor
0,035
Bandung
Losari
Kuningan
Tasikmalaya
0,045
Cidaun
0,055
Gambar 2. Distribusi percepatan hori-zontal maksimum gerakan tanah. Interval kontur 0,005 cm s-2.
 2006 FMIPA Universitas Lampung
169
Suharno…Nilai Percepatan Maksimum
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi nilai
percepatan horizontal maksimum gerakan tanah di
wilayah Jawa Bagian Barat ditunjukkan pada Gambar 2.
Skala terbesar adalah 0,055 cm s-2 yang terletak di
sekitar daerah Cidaun, berada pada sekitar koordinat
7,48o LS, 107,2o BT. Skala yang cukup besar (0,0350,045 cm s-2), meliputi wilayah Selat Sunda,
Panimbangan, Labuhan dan Garut. Daerah yang
memiliki nilai percepatan horizontal maksimum gerakan
tanah sekitar 0,025 -0,030 cm s-2 meliputi wilayah
Bogor, Bandung dan sekitarnya. Daerah yang nilai
percepatan horizontal maksimum gerakan tanahnya
(0,020-0,025 cm s-2) meliputi wilayah sekitar Tangerang,
Jakarta dan Kuningan. Sedangkan harga percepatan
horizontal maksimum yang paling kecil adalah 0,010 cm
s-2 terletak di sekitar Indramayu, pada kordinat sekitar
6,6o LS, 108o BT. Daerah dengan nilai percepatan
horizontal maksimum gerakan tanah antara 0,050-0,030
cm s-2 meliputi Garut, Tasikmalaya, Sukabumi, Cianjur
dan Labuhan.
U
Selat
Sunda
0
Serang
Labuhan
Tangerang
4
50 km
Jakarta
Cirebon
Bogor
Losari
Kuningan
Bandung
Tasikmalaya
Cidaun
Gambar 3. Peta jalan di wilayah Jawa bagian barat. Garis selain batas tepi wilayah menunjukkan jalan raya.
U
Serang
Selat
Sunda
Labuhan
Tangerang
0,025
0
4
50 km
Jakarta
Cirebon
0,015Cirebon
0,045
0,035
Bandung
Bandung
0,045
Cidaun
0,055
Cidaun
Losari
Kuningan
Losari
Kuningan
Tasikmalaya
Tasikmalaya
Gambar 4. Korelasi distribusi jalan dan percepatan maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa bagian barat.
170
 2006 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains Tek., Desember 2006, Vol. 12, No. 3
U
Selat
Sunda
0
Serang
Labuhan
4
50 km
0,025
Tangerang Jakarta
Jasinga
Cirebon
0,045
0,015
Bogor
0,035
Bandung
Lajur Utara
Lajur Bogor
Lajur Gunungapi Tengah
Lajur Pegunungan Selatan
Losari
Kuningan
Tasikmalaya
0,045
Cidaun
0,055
Gambar 5. Korelasi penyebaran batuan geologi dan distribusi percepatan maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa
bagian barat.
3.1. Analisis Berdasarkan Struktur Geologi
Relief budaya seperti jalan dan tempat pemukiman
hampir dapat dipastikan mengikuti keadaan struktur
geologi suatu daerah. Secara garis besar struktur
pembangunan jalan daerah Jawa bagian barat dapat
dilihat pada Gambar 3.
Pada masa lampau pembangunan wilayah pemukiman
(perkampungan dan jalan) biasanya selalu mengikuti
keadaan struktur geologi yang ada. Struktur geologi ini
terbentuk akibat proses geologi dalam waktu cukup
lama. Gempa bumi termasuk salah satu proses geologi
yang dominan. Gempa-gempa besar biasanya memiliki
pengaruh yang cukup signifikan terhadap terbentuknya
struktur suatu wilayah tertentu.
3.2. Analisis Berdasarkan Peta Geologi
Secara geologi, Jawa bagian barat terbagi atas 4 lajur
yaitu Lajur Utara, Lajur Bogor, Lajur Gunungapi Tengah
dan Lajur Pegunungan Selatan. Pada Gambar 5 terlihat
bahwa distribusi percepatan gerakan tanah tampak
berkorelasi kuat dengan penyebaran batuan geologi
yang diwakili oleh empat lajur geologi di wilayah
penelitian ini.
Lajur Pegunungan Selatan merupakan lajur geologi
yang memiliki distribusi percepatan gerakan tanah
paling tinggi, sehingga daerah ini dapat dikatakan
daerah yang paling labil. Lajur Bogor termasuk daerah
yang memiliki nilai percepatan gerakan tanah sedang,
dengan nilai yang relatif tinggi berada di sekitar
Labuhan, Puncak-Cianjur dan sebelah selatan
Bandung. Puncak dan sekitarnya merupakan semacam
 2006 FMIPA Universitas Lampung
pusat konsentrasi percepatan gerakan tanah dengan
nilai percepatan > 0,030 cm s-2. Besarnya nilai
percepatan gerakan tanah pada lajur Bogor dan
Pegunungan Selatan, erat hubungannya dengan
banyaknya sesar pada daerah tersebut. Berdasarkan
distribusi nilai percepatan maksimum horizontal
pergerakan tanah, daerah Lajur Pengunungan Selatan
merupakan daerah paling rawan terhadap resiko
gempa.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
Berdasarkan analisis dan pembahasan dapat
disimpulkan bahwa:
1. Harga percepatan horizontal gerakan tanah terbesar
adalah 0,055 cm s-2 terletak pada sekitar koordinat
7,48o LS, 107,2o BT (daerah Cidaun dan sekitarnya).
Harga yang paling kecil adalah 0,010 cm s-2 terletak
pada sekitar koordinat 6,6o LS, 108o BT (daerah
Indramayu dan sekitarnya).
2. Jalur jalan dan pemukiman penduduk berkorelasi
positif dengan pola distribusi nilai percepatan
horizontal maksimum gerakan tanah, berarti bahwa
distribusi nilai percepatan horizontal maksimum
gerakan tanah pada penelitian ini dapat menggambarkan efek gempa yang terjadi pada masa lampau
dan mendatang.
3. Pada Lajur Bogor dan Pegunungan Selatan tampak
ada korelasi timbal balik antara banyaknya sesar
dan rumitnya tatanan geologi dengan pola kontur
distribusi harga percepatan horizontal maksimum
gerakan tanah.
171
Suharno…Nilai Percepatan Maksimum
4. Semakin besar harga percepatan horizontal
maksimum gerakan tanah mengisyaratkan bahwa
semakin besar resiko gempa terhadap infrastruktur
daerah Jawa bagian barat.
5.
Mikumo, T dan Miyatake, T. 1979. Earthquake
sequence on functional fault model with non
uniform strengths and relaksation times, Geophys.
J. R. Astr. Soc. 59 : 497-522.
4.2. Saran
6.
Guternberg, B. dan Richter, C.F. 1936. On seismik
waves, Beitr. Geophys, 47: hal 73-131.
7.
Guternberg, B. 1943. Seismological evidence for
roots of mountains, Bull. Geol. Soc. Amer., 38 :
473-498.
UCAPAN TERIMAKASIH
8.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Manajemen
Badan Meteorologi Geofisika (BMG) Pusat Jakarta yang
telah bersedia memberikan data gempa bumi yang
dipakai untuk penelitian ini.
Wibowo, B, H, K. 1997. Perhitungan Percepatan
Tanah Maksimum pada Struktur Permukaan di
Daerah Pulau Jawa dan Sekitarnya, Skripsi Badan
Meteorologi dan Geofisika, Jakarta.
9.
Bullen, K.E. dan Bolt, B.A. 1987. An introduction to
the theory of seismology, 4th Edition, Cambridge
University Press, New York.
10.
Dewi, R.M. 2004. Penentuan Percepatan
Horizontal Maksimum Gerakan Tanah di Daerah
Jawa Bagian Barat Berdasarkan Rumus Fukusima
dan Tanaka, Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA
Unila, Bandar Lampung.
11.
Adi, S, P., 1993, Percepatan Tanah Maksimum di
Daerah Menado dan Sekitarnya, Balai Diklat
Meteorologi dan Geofisika, Jakarta.
Perlu dilakukan penelitian mengenai nilai percepatan
maksimum gerakan tanah akibat gempa bumi di seluruh
wilayah Indonesia untuk mengantisipasi resiko
kerusakan infrastruktur akibat gempa bumi.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Faruchi dan Santoso, B. 1995. Atlas Indonesia
dan Dunia, CV. Simplex, Jakarta.
2.
Sagita, L. 2006. Distribusi Percepataj Gerakan
Tanah di Propinsi Lampung Akibat Gempa Bumi,
Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA Unila, Bandar
Lampung.
3.
Bahtiar. 1998. Pola Tektonik Zona Subduksi
Sumatra Bagian Selatan. Universitas Indonesia,
Jakarta.
4.
Mitchell, B.J. 1976. An-elasticity of the crustal
upper mantle beneath the Pacific Ocean from the
inversion of observed surface wave attenuation, J.
Geophys. 46:. 521-533.
172
 2006 FMIPA Universitas Lampung