View/Open - Repository | UNHAS

INVESTIGASI PERGERAKAN TANAH BERBASIS POLA KECEPATAN TANAH
MAKSIMUM (PGV) AKIBAT GEMPA BUMI UNTUK IDENTIFIKASI STABILITAS WILAYAH
SEBAGAI SALAH SATU ACUAN PEMBANGUNAN INFRA STRUKTUR
Oleh : Lantu *) .Dewi Ika Kartika*) ,.Sabrianto Aswad*), Muh.Imran Tahir**)
Disampaikan pada seminar Nasional Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana
Kupang 13 November 2012
Email: [email protected]
Hp:082188231452
Program Studi Geofisika FMIPA Unhas Kampus Tamalanrea Km.10 Makassar 90245
ABSTRAK
Telah dilakukan investigasi aktivitas pergerakantanah akibat gempabumi tectonic berbasis analisis
kecepatan tanah maksimum untuk identifikasi wilayah rawan bencana dan stabilitas lahan untuk
keperluan pemetaan lokasi pembangunan infra struktu di pulau Sulawesi. Data gempa yang digunakan
adalah data sejarah kegempaan di Pulau Sulawesi dari tahun 1900- 2009 yang berkekuatan 4.5 SR
keatas .
Data gempabumi dianalisis dengang menggunakan rumus yang dikembangkan oleh Yin-Min YU untuk
menapatkan hubungan antara kecepatan tanah maksimum dengan intensitas gempabumi ,
Hasil ;perhitungan kecepatan tanah Maksimum (PGV) dibuat sebagai basis data untuk mebuat peta
kontur lokasi yang memiliki kecepatan tanah maksimum pada saat terjadi gempa bumi.
Hasil Analisis menunjukkan bahwa sebagian besar wilaya Sulawesi Utara , Gorontalo, Sulawesi Tengah
dan Sulawesi Barat memiliki kecepatan tanah maksimu yang tinggi dengn laju pergerakan taah berkisar
42.22 cm/dt ,sehingga direkomeendasikan pada wilayah untuk memiliki bangunan yang tahan gempa.
Kata kunci. : Gempabumi, intenssitas gempa dan keecepaatan tanah maksimum (PGV)
Abstract
The investigation of the activity of ground motion a couse of tectonic earthquake base on
analylisis of peak ground velocity (PGV) to identify the disaster and land stability for infrastructure
building requirement has been realize. The data of earthquake were recording from earthquake history
in Sulawesi island from 1900 to 2009 with the intensity up the 4 .5 SR.
To find relation between peak ground velocity with the earthquake intensity were using Yin-Min-Yu
formula. From result of data analysis ang its interpretation were used as data base for realization
counter map of peak ground velocity.
Fom the calculation and data analysiswere s found that the North Sulawesi, Gorontalo, Central Sulawesi
and west Sulawesi have the lagerst PGV about 42,22 cm/s and recommended the infrastructure building
in thise area is the building earthquake protect .
Key word :earthquake, earthquake intensity and peak ground velocity.
*) PS Geofisika FMIPA Unhas ** ) Peneliti Pada Badan Meteorology dan Gefisika (BMG) Makassar
1
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu Negara yang memiliki aktifitas kegempaan yang cukup
tinggi dengan demikan juga memiliki resiko akibat bencana gempa juga besar. Hal ini
disebabkan karena Indonesia terletak pertemuan empat lempeng tektonik besar yang sangat aktif
yakni lempeng Eurasia, Lempeng Indo-Australia,lempeng Fasifik dan lempeng Filipina. Tia dari
empat lempeng tersebut bergerak saling mendekati menjepit Indoneesia yakni Lempengan
Eurasia bergerak dari utara ke selatan tenggara, lempeng Indo-Australia bergerak dari selatan ke
Utra dan Lempeng Pasifik dari arah Timur ke Barat daya. Peregerakan ini menyebabkan
Indonesia yang terletak diantara ketiganya menjadi kawasan yang rwntang akan geempabumi
merusak..Dan karena posisinya yang merupakan Negara kepulauan, maka bencana gempa di
darat dan di laut sering terjadi.
Pertambahan penduduk yang terus meningkat, pembangunan infrastruktur diperkotaan yang
menjulang tinggi serta eksplorasi air tanah yang cenderung tidak terkendali akan menyebabkan
terjadinya degeradasi struktur bawah permukaan yang cenderung menyebabkan stabilitas batuan
bawah permukaan menjadi labil. Dan bila ini terganggu lagi dengan kejadian gempa yang saat
ini makin sering terjadi akan menyebabkan persoalan yang semakin sulit pada bangunan
infrastruktur khusunya pada bangunan berbobot tinggi sebagai akibat dari getaran yang
ditimbulkan oleh gempa. Oleh karena itu studi kegempaan sebagai salah satu parameter penting
dalam perencanaan tataguna lahan , harus menajdi salah satu acuan dalam pembangunan infra
struktur. Pada zona tumbukan bila massa jenis kedua lempeng tidak sama, maka pada zona batas
kedua lempeng cenderung melipat ke atas .Hasil aktivitas tektonik semacam ini adalah berupa
pegunungan lipatan yang menimbulkan gempa dangkal yang berpusat pada kedalaman kurang
dari 60 km. Pada zona subduksi kedua lempeng yang bertumbukan mempunyai densitas yang
berbeda ,(misalnya lempeng benua dan lempeng samudra). Lempeng yang densitasnya lebih
besar akan menunjam di bawah lempeng yang densitasnya lebih keci .Hasuil aktivitas semacam
ini adalah munculnya gunung-gunung berapi . Dan zona divergen dimana lempeng bergerak
saling menjauh yang mengakibatkan selubung dan material naik ke atas akan membentuik lantai
samudera baru.
I.2.Landasan Teori
2
I.2.1 Kondisi Kegempaan Pulau Sulawesi
Pulau Sulawesi adalah salah satu pulau dalam wilayah Indonesia yang terletak antara pulau
Klimantan, kepulauan Maluku ,Negara Filipina dan Laut Flores.dengan luas 174,600 km2.Pulau
Sulawesi merupakan pulau terbesar ke 11 di dunia. Bagi beberapa Ilmuan ,khususnya ahli
geology dan kebumian, pulau Sulawesi tidak hanya menarik sebagai objek penelitian karena
mempunyai
himpunan bebatuan dari segala jenis dan tingkatan umur yang kompleks
mempunyai beberapa sumber daya alam yang melimpah ,akan tetapi pulau Sulawesi juga
mempunyai kondisi kegempaan yang sangat fenomenal .Pulau Sulawesi merupakan salah satu
pulau yang menglami proses tektonik yang sangat kompleks dalam waktu geologi.Bentuk pulau
ini yang menyerupai huruf K setidaknya memberikan gambaran bahwa pulau ini mempunyai
karakteristik yang berbeda dengan pulau lain.khususnya kondisi geologi.Kondisi kegempaan
suatu daerah sangat berhubungan kondisi tektonik didaerah tersebut , dengan kata lain semakin
rumit dan kompleks proses tektonik smakin tinggi kondisi seismitas wilayah tersebut, Hal
tersebut secara empiris telah banyak dibuktikan oleh banyak ahli di dunia yang menggunakan
pendekatan teori tektonik lempeng. Dengan teori ini di jelaskan bahwa arus konveksi yang
berada di astenosfer bergerak ,ikut menggerakan lapisan litosfer yang menyusun permukaan
bumi..pergerakan tersebut ada yang bersifat divergen (saling menjauh),
konvergen(saling
mendekat dan transform (saling bersinggungan). Masing tipe pergerakan tersebut kemudian
membentuk suatu morpologi.
Kondisi tektonik ini sangat mempengaruhi aktivitas kegempaan dan berpengaruh besar terhadap
intensitas gempabumi yang dirasakan di Sulawesi .Menurut peta seismotektonik di pulau
Sulawesi terdapat beberapa sesar dan patahan yang menyebabkan aktivitas di daerah ini .
Patahan tersebut adalah :
a. Patahan Gorontalo dan patahan Palu Koro melintasi Sulawesi Utara, melalui Gorontalo
dan Sulawesi tengah kea rah Sulawesi ttenggar
b. Patahan Saddang :MelintasI Sulawesi Barat, Sulawesi Selatan bagian Tengah sampai
pulau selayar
c. Parit-parit lubuk laut diselat Makassar dan lubuk diteluk Bone
d. Beberapa anak patahan yang berada di darat maupun dilaut.
Dari peta sebaran epsenter aktivitas tertinggi berada dibagian Sulawesi Utara, dan Gorontalo
yang kemungkinan besar dipengaruhi oleh patahan Gorongtalo dan patahan Palu Koro sedang di
3
Sulawesi Bagian Barat dan Selatan kemungkinan dipengaruhi oleh patahan Saddang. Tatanan
tektonik regional Sulawesi digambarkan seperti peta berikut
Gbr.1 Tatanan Tektonik RegionalSulawesi (E.Kertapati 2004)
gbr.2 peta distribusi episenter gempabumi
Tujuan
4
wilayah sulawesi 1900- 2010
Tujuan penelitian adalah untuk menghitung
nilai kecepatan getaran tanah maksimum dan
memetakan sampai sejauh mana efek dari kecepatann getaran tersebut .dapat mempengaruhi
stabilitas tanah.
I.2.2 Kecepatan Getaran Tanah Maksimum (Peak Ground Velocity PGV)
Setiap kejadian gempabumi akan dicatat oleh alat pencatat gempa yang menggambarkan
karakteristik propagasi gelombang seismik yang timbul karena getaran tanah akibat gempabumi
Dari kejadian gempa tersebut dapat diperoleh informasi kecepatan getaran tanah maksimum
(PGV) .Kecepatan getaran tanah maksimum adalah nilai kecepatan getaran tanah terbesar pada
permukaan yang pernah terjadi di suatu wilayah dalam suatu priode tertentu akibat getaran
gempabumi. Semakin besar besar nilai PGV yang pernah terjadi disuatu tempat ,maka semakin
besar resiko gempa yang akan terjadi dikemudian hari. Besarnya nilai kecepatan getaran tanah
maksimum disuatu tenpat dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain : Magnetudo, jarak
hiposenter ,jarak episenter , kondisi geologi dan geografis, rigiditas dan sifat elastic batuan pada
lapisan bawah permukaan. Ada beberapa rumusan empiris
dari kecepatan getaran tanah
maksimum diantaranya yang diruimuskan oleh Yin-Min-Wu 1999) sebagai berikut :
𝑃𝐺𝑉 = 𝑒
(𝐼1.89
)
2.14
(1)
Dimana 𝐼 = 𝐼0 𝑒 𝑏∆
(2)
Dimana ∆ = 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑒𝑝𝑖𝑠𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟
b = koefisien dissipasi
Io = intensitas sumber gempa = 1.5 ( M-0.5)
I = intensitas pada jarak episenter (stasiun pengamatan)
Skala intensitas kegempaan berdasar nilai PGV oleh David J Wild 1998 dirumuskan sebagai :
MMI= 3,48 log PGV + 2,32
(3)
MMI dalam skala Mercaali dan PGV dalam cm/s
Faktor attenusi b dihitung dengan menggunakan persamaan regresi linier sebagai berikut:
5
𝑏=
𝑛 ∑ 𝑥𝑦−∑ 𝑥 ∑ 𝑦
𝑛 ∑ 𝑥 2 −(∑ 𝑥)2
(4)
n= jumlah wilayah yang terkena dampak dari gempa bumi, x = jarak pusat gempa dengan
wilayah yang terkena dampak gempa dan 𝑦 = ln 𝐼𝑥 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐼𝑥 =
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎 𝑀𝑀𝐼
(5)
Rumusan empiris yang menghubungkan antara PGV dan intensitas dapat pula digunakan untuk
memprediksi kerusakan akibat gempa bumi terutama untuk bangunan bertingkat yang
merupakan ciri khas pemukman masyarakat modern (wu 2002)
II. Metodologi
1. Lokasi penelitian adalah wilayah sulawesi dengan koordinat geografi terletak 1.5o LU 7oLS dan 118.5o BT -126oBT
2. Data yang digunakan adalah data hasil rekaman seismograf gempa yang diperoleh dari
Badan MeteorologiKlimatologi dan Geofisika Wilayah IV Makassar meliputi Wilayah
Pulau Sulaweis dari tahun 1900 – 2010
3. Membagi wilayah enelitian dengan grid berukuran
0.5o x0.5o dalam pengukuran
diperoleh 270 grid kordinat lintang-bujur setiap hgrid diasumsikan sebagai titik amat.
4. Menghitung jarak episenter kesetiap koordinat grid dan kemudian memilih nilai
magnetudo pada skala 4.5 SR ke atas.
5. Mengitung intensitas gempa titik episenter dan titik amat dan selanjutnya menghitung
nilai kecepatan getaran tanah maksimum (PGV)
6. Hasil perhitungan PGV kemudian dibuat peta kontur PGV vs koordinat titik amat.
7. Hasil pemetaan komtur PGV akan menjadi dasar dalam penilaian stabilitas wilayah dan
potensi terjadinya kerusakan bila swaktu terjadi lagi gempa pada waktu yang akan datang
III. Hasil dan Pembahasan
Hasil perhitungan kecepatan getaran tanah maksimum pada wilayah penelitian yang
kemudian di bagi atas 5 wilayah diperoleh bahwa
1. Wilayah sulawesi utara dan Gorontalo pada setiap kejadian gempa pada priode
tersebut nilai kecepatan getaran tanah maksimu terbesar adalah 42.22 cm/s dan
terkecil adalah 9.98 cm/s.Gempabumi yang memiliki nilai PGV terbesar terjadi
padaa tanggal 21 Januari 2007 .Kedalam sumber gempabumi berkisara 51 km
6
dengan magnetudo gempa 6.5 SR dengan koordinat episenter 1.18o LU dan 126o BT.
Gempabumi berpengaruh besar pada Manado,Gorontalo, Tondano dan Bitung .Ini
ditandai dengan banyaknya bangunan infrastruktur yang rusak
akibat gempa
tersebut..Berdasar peta kontur PGV ,daerah inilah yang nilai kecepatan getaran tanah
maksimumnya paling tinggi.
1.
Di wilayah Sulawesi tengah nilai kecepatan getaran tanah maksimum adalah 42.73 cm/s
dan terkecil adalah 4.68 cm/s. Gempabumi yang memiliki nilai PGV terbesar terjadi
pada tanggal 4 Mei 2000 dengan kedalam umber gempa 68 km dengan magnetudo 6.5
SR , pada koordinat 1.65o LS dan 123.79o BT .Wilayah terkena dampak dari gempa ini
adalah toli-Toli, Palu ,Luwu dan terutama pulau Banggai.banyak korban tewas dan
infrastruktur yang rusak akibat gempa ini.
2.
Diwilayah Sulawesi Barat gempa dengan magnetudo 6.1 SR
yang tejadi pada 21
Pebruari 1969 dengan kedlalaman sumber 13 km pada koordinat episenter 2.85o LS dan
118.81 BT merupakan dngan kecepatan maksimum getaran paling besar yakni 33.90
cm/s .Wilayah terkena dampak paling besar akibat gempa ini adalah Majene dan
Mamuju
.puasat gempa di wilayah perairan selat makassar dang tergolong besar
,sehingga menimbulkan tsunami.Wilayah sulawesi barat termasuk wilayah rawan
gempa dengan sumber dangkal biasanya epesenternya di wilayah perairan .seperti yang
terjadi pada 16 Juni 2010
magnetudo5,2 SR
gempa yang terjadi pada kedalaman 13 km dengan
dengan episenter berkisar 15 km dari garis pantai. Walaupun
magnetudo kecil tapi sumber dangkal efeknya bisa besar.
3.
Diwilayah Sulawesi selatan gempa dengan magnetudo dan PGV besar terjadi tanggal
28 September 1997 dengan magnetudo 6 SR dan pusat gempa pada koordinat 3.91 oLS
dan 119.7o BT pada kedalaman 33 km .pusat gempa berada isekitar kota Pirang .Banyak
bangunan di kota pinrang rusak parah akibat gempa .Kecepatan getaran maksimum
yang dihasilan adalah27.53 cm/s dan kecepatan getaran minimum pada wilayah ini
adalah 4.40 cm/s
4.
Di wilayah sulawesi Tenggara gempabumi yang terjadi pada 15 Merupakan gempa
besar dengan magnetudo 6 SR psda kedalaman 33 km dengan posisi sumber berada
4,40o dan 124,26o nilai kecepatan maksimum adalah 23,4 cm/s MMI dalam skala
Mercali dan PGV dalam cm/s
7
Gbr.3 Peta kontur penyebaran PGV wilayah Sulawesi
gbr.4. peta citra enyebaran PGV wilayah sulawesi
8
IV.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Hasil investigasi menunjukkan bahwa selama tahun 1900 s/d tahun 2009 telah terjadi
sebanyak 532 kali gempa dengan magentudo antara 2.5 SR
s/d 7.8 SR dengan
kedalaman sumber gempa antara belasan km s/d ratusan km Dari jumlah kejadian
tersebut ada sekitar 88 gempa memiliki magnetudo lebih besar dari 4.5 SR
2. Kecepatan getaran maksimum tanah yang paling besar terjadi di wilayah Slawesi Utara
dan Gorontalo yaknik berkisar 42.22 cm /s dan terkecil di wilaya sulawesi tenggara
yakni 23.44 cm/s
3. Selai magnetudo n ilai kecepatan maksimum sangat dipengaruhi oleh kedalaman
sumber yang kecil dan jarak episenter terhadap wilayah yang ditinjau
4. Adanya patahan regional yang aktif, banyak mempengaruhi aktivitas tektonik stabilitas
beberapa wilayah di pulau sulawesi
5. Ada keterkaitan yang kuat antara nilai kecepatan tanah maaksimum (PGV) dengan nilai
percepatan tang maksimum (PGA)
Saran
Wilayah dengan kecepatan getaran tanah maksimum disaran untuk tidak dimanfaatkan
untuk pembangunan infrastruk berbobot besar dan bertingkat serta bangunan infrastruktur
untuk fasilitas umum misal sekola, pasar . Karena wilayah ini dikategorakan sebagai
wilayah tidak ini rawan terhadap gempa merusak.
V.Ucapan terimah kasih
Pada kesempatan ini pemakalah menghaturkan terima kasih yang sebanyak-banyaknya
kepada:
 Panitia seminar sains dan teknik dan pimpinan Fak.Sains dan Teknik serta pimpinan
Universitas Nusa Cendana atas kesediaan dan dengan penuh keramah tamaan menrima
dan menfasilitasi kami unuk mepresentasikan makalah kami
9
 Pimpinan Fak. MIPA dan Universitas Hasanuddin yang telah membantu kami memberi
dana transportasi dan ,Lumsum untuk ikut seminr sains dan tekik di Universitas Nusa
cendana ini,
 Lembaga Meteorologi ,klimatologi dan Geofiska Wilayah IV makassar yang telah
membantu kami dalam pengumpulan data penelitian ini
.Semoga segala bantuan dan dukungan yang diberikan mendapat balasan yang berlipat
ganda dari Allah SWT.
V.

Daftar Pustaka
David J Wuld; H.Kanamri ,1999 “ Relationship between peak ground acceleration and
peak ground velocity and modified Mercalli intensity in California” Earthquake Spectra
vol.1 no.33
 Idawati ,Lantu
2009 “ Pemetaan Zonasi gempabumi berbasis pola penyebaran
Gempa dan percepatan tgetaran tanah maksimum untuk keperluan mitigasi resiko
bencana alam” proceding Seminar Nasional FMIPA Univesrsitas Terbuka r 2009
 Kirbani Sri Brotopuspito dkk 2006” Percepatan Tanah Maksimum Daerah Istimewa
Jogyakarta 1943-2005 “Jurnal Geofisika 2006
 S.Akkar and O.Ozen 2005 “ Effect of peak Ground Velocity on Deformation Demand
for SDOF System”Earthquake Engeneering and structur dynamic vol.34 p1551-1571
 Yih Min Wu et al 2001 “ Near Real Time mapping of peak Ground Acceleration and
Peak Ground velocity following Strong Earthquake “ Seismology of America vol.91.
no.5 pp 1218-1228
10