GROUND SHEAR STRAIN UNTUK MIKROZONASI POTENSI …lib.unnes.ac.id/36944/1/4211413028.pdf · 2020. 6. 22. · vi KATA PENGANTAR Puji syukur ... Gajahmungkur, Tembalang, Ngaliyan, Mijen,

i

ANALISIS MIKROSEISMIK DENGAN PENDEKATAN

GROUND SHEAR STRAIN UNTUK MIKROZONASI

POTENSI LONGSOR DI DELIKSARI SUKOREJO

KECAMATAN GUNUNGPATI KOTA SEMARANG

Skripsi

Disajikan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Progam Studi Fisika

Oleh

Trian Slamet Julianti

4211413028

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2018

ii

iii

iv

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto

Allah mencintai orang-orang yang berilmu

Al-Quran adalah sumber ilmu pengetahuan yang sesungguhnya.

Skripsi ini kupersembahkan kepada:

1. Bapak Suntoyo dan Ibu Robiyatul tercinta,

terimakasih atas doa dan dukungannya yang

telah diberikan dengan sepenuh hati.

2. Kakak-kakakku Laeli Naeli Rohma dan Nila

Dwi Permatasari terimakasih untuk motivasinya.

3. Untuk Almarhumah nenek tercinta.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan nikmat dan karunianya sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini guna memperoleh gelar Sarjana Sains di

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Negeri Semarang dengan judul “Analisis Mikroseismik Dengan Pendekatan

Ground Shear Strain Untuk Mikrozonasi Potensi Longsor di Deliksari Sukorejo

Kecamatan Gunungpati Semarang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak

akan terselesaikan dengan baik tanpa adanya partisipasi dan bantuan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan

terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum., rektor Universitas Negeri Semarang;

2. Prof. Dr. Zaenuri, S.E., M.Si., Akt., dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang;

3. Dr. Suharto Linuwih, M.Si., ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang

4. Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si., ketua Program Studi Fisika Universitas

Negeri Semarang;

5. Sunarno, S.Si M.Si., selaku dosen wali yang selalu memberikan semangat

dan dukungan kepada penulis;

6. Prof. Dr. Supriyadi, M.Si., dosen pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan dan masukan dalam penyusunan skripsi;

7. Dr. Ngurah Made Darma Putra, M.Si., kepala laboratorium fisika yang telah

memberikan fasilitas dalam melaksanakan penelitian;

8. Teman-teman KSGF Unnes yang telah membantu dan memberikan dukungan;

9. Teman-teman program studi fisika angkatan 2013 yang sudah mengisi hari-

hari penulis selama melaksanakan studi;

10. Tahlis Siamitha Amrullah dan Dwi Rizki Rahmawati yang sudah memberikan

semangat dan keceriaan dalam hidup penulis.

11. Teman-teman Jurusan Fisika 2013 yang telah membantu dan memberi

semangat.

vii

12. Teman-teman Kost Wisma Gadiza yang sudah mengisi hari-hari peneliti

dengan keceriaan.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna.

Oleh karena itu, kritik dan saran sangat diharapkan untuk kesempurnaan

penulisan selanjutnya. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis

pada khususnya, lembaga, masyarakat dan pembaca pada umumnya.

Semarang, 10 Januari 2018

Penulis

viii

ABSTRAK

Julianti, Trian .S. 2017. Analisis Mikroseismik Dengan Pendekatan Ground Shear

Strain Untuk Mikrozonasi Potensi Longsor di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Kota Semarang. Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang. Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Supriyadi, M.Si., Dr. Suharto Linuwih, M.Si.

Kata Kunci: Longsor, Mikroseismik, HVSR, Ground Shear Strain.

Mikroseismik merupakan getaran harmonik tanah yang terjadi secara terus

menerus dengan frekuensi yang rendah. Hasil pengukuran mikroseismik dapat

digunakan untuk memperkirakan karakteristik lapisan tanah yang berpengaruh

terhadap indeks kerentanan dan percepatan tanah yang menggambarkan tingkat

kerentanan lapisan tanah terhadap deformasi tanah yang menjadi salah satu

penyebab tanah longsor. Kota Semarang merupakan ibukota provinsi Jawa

Tengah yang sedang berkembang, akan tetapi beberapa daerah rawan terhadap

tanah longsor. 7 dari 16 kecamatan di Kota semarang memliki titik-titik rawan

longsor salah satunya adalah Deliksari Sukorejo Kecamatan Gungpati Kota

Semarang. Hal inilah yang mendorong peneliti untuk membuat mikrozonasi

potensi longsor yang dapat digunakan untuk meminimalisir dampak tanah longsor

dengan dijadikan pertimbangan pengembangan tataruang. Pengambilan data

dilakukan dengan menggunakan seismometer 3 komponen pada 20 titik dengan

jarak antar titik 50 m. Prosesing data dilakukan dengan metode HVSR. Data yang

diperoleh berupa nilai perbandingan spektral horizontal terhadap vertikal (H/V),

frekuensi dominan dan amplifikasi. Nilai frekuensi natural dan amplifikasi dapat

digunakan untuk menentukan nilai ketebalan lapisan sedimen, kerentanan

gempa,percepatan tanah maksimum dan nilai GSS. Berdasarkan hasil penelitian

nilai GSS di Deliksari Sukorejo Kecamatan Gunungpati Kota Semarang berkisar

antara 1,49 x 10-5

– 5,16 x 10-4

γ. Sedangkan kawasan yang berpotensi

mengalami pergerakan tanah berada pada titik TA4, TA8, TA9, TA18 dan TA20.

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ii

HALAMAN PERNYATAAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Identifikasi Masalah 6

1.3. Rumusan Masalah 6

1.4. Tujuan Penelitian 6

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Geografis Indonesia 7

2.2. Tinjauan Lokasi Penelitia 8

2.3. Tanah Longsor 10

2.4. Gelombang Seismik 13

2.5. Mikroseismik 16

2.6. Metode HVSR 19

2.7. Indeks Kerentanan Seismik 23

2.8. Percepatan Tanah Maksimum 24

2.9. Gempa Bumi 28

2.10. Ground Shear Strain 31

3. METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian 35

x

3.2. Instrumen Penelitian 35

3.3. Prosedur Penelitian 36

3.4. Diagram Alir Penelitian 39

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil 40

4.2. Pembahasan

4.2.1. Frekuensi Predominan 44

4.2.2. Faktor Amplifikasi 45

4.2.3. Ketebalan Lapisan Sedimen 46

4.2.4. Indeks Kerentanan Seimik 48

4.2.5. Percepatan Tanah Maksimum

4.2.5.1. Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa

Purworejo 50

4.2.5.2. Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa

Yogyakarta 51

4.2.5.3. Percepatan Tanah Maksimum Berdasarkan Sumber Gempa

Banyuwangi 52

4.2.6. Ground Shear Strain

4.2.6.1. Nilai GSS Berdasarkan Sumber Gempa Bumi Purworejo

54

4.2.6.2. Nilai GSS Berdasarkan Sumber Gempa Bumi Yogyakarta

55

4.2.6.3. Nilai GSS Berdasarkan Sumber Gempa Bumi Banyuwangi

56

5. PENUTUP

5.1. Kesimpulan 59

5.2. Saran 59

DAFTAR PUSTAKA 60

LAMPIRAN-LAMPIRAN 65

xi

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1. Klasifikasi jenis tanah oleh BSCC 20

2.2. Klasifikasi tanah konversi Kanai & Tanaka dengan Omote Nakajima 26

2.3. Hubungan antara regangan dengan sifat dinamis tanah 31

4.1. Hasil analisis mikroseismik dengan data gempa bumi Purworejo 41

4.2. Hasil analisis mikroseismik dengan data gempa bumi Yogyakarta 42

4.3. Hasil analisis mikroseismik dengan data gempa bumi Banyuwangi 43

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar

1.1. Peta Rawan Bencana Kecamatan Gunungpati Semarang 2011 5

2.1. Peta Geologi Kota Semarang 9

2.2. Penjalaran gelombang P 14

2.3. Penjalaran Gelombang S 15

2.4. Penjalaran Gelombang L 16

2.5. Penjalaran Gelombang R 16

2.6. Model cekungan yang berisi material sedimen halus 21

2.7. Kriteria kurva HVSR 24

3.1. Peta lokasi titik sampel pengambilan data 34

3.2. Perangkat keras yang digunakan dalam penelitian 36

3.3. Diagram alir penelitian 37

4.1. Peta nilai frekuensi predominan di Deliksari 44

4.2. Peta nilai faktor amplifikasi di Deliksari 46

4.3. Peta nilai ketebalan lapisan sedimen di Deliksari 47

4.4. Peta Nilai Indeks Kerentanan Seismik di Deliksari 48

4.5. Peta nilai percepatan tanah maksimum di Deliksari berdasarkan sumber

gempa Purworejo 51

4.6. Peta nilai percepatan tanah maksimum di Deliksari berdasarkan sumber

gempa Yogyakarta 52

4.7. Peta nilai percepatan tanah maksimum di Deliksari berdasarkan sumber

gempa Banyuwangi 53

4.8. Peta nilai Ground Shear Strain kawasan Deliksari dengan sumber data gempa

Purworejo 55

xiii

4.9. Peta nilai Ground Shear Strain kawasan Deliksari dengan sumber data gempa

Yogyakarta 56

4.10. Peta nilai Ground Shear Strain kawasan Deliksari dengan sumber data

gempa Banyuwangi 57

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1 Hasil pengolahan data menggunakan software geopsy ………………64

2 Data pengukuran ……………………………………………………...71

3 Data kecepatan gelombang S (Vs) ……………………………………72

4 Hasil pengolahan data ………………………………………………...73

5 Dokumentasi penelitian ……………………………………………….74

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang rawan terhadap bencana alam seperti

gempabumi, tsunami, letusan gunung berapi, tanah longsor, banjir dan angin

puting beliung. Salah satu bencana alam yang sering terjadi di Indonesia adalah

tanah longsor. Tanah longsor merupakan salah satu bencana alam yang terjadi

karena faktor alam maupun faktor buatan oleh manusia. Faktor alam dapat berupa

hujan yang berkepanjangan sehingga dapat mengikis tanah yang mengakibatkan

terjadinya longsor atau karena litologi bawah permukaan yang berupa lapisan

kedap air dan lain sebagainya. Sedangkan faktor buatan manusia dapat berupa

penebangan hutan secara liar yang dapat mengurangi jumlah pohon pada suatu

lereng dimana fungsi dari pohon itu sendiri adalah sebagai penopang dan

penampung air hujan yang merupakan salah satu penyebab tanah longsor sehingga

dengan bertambahnya penebangan liar maka akan memperbesar potensi suatu

wilayah untuk mengalami bencana tanah longsor.

Menurut Priyantari dan Suprianto (2009), tanah longsor biasanya bergerak

pada suatu bidang tertentu yang disebut dengan bidang gelincir. Bidang gelincir

berada diantara bidang yang stabil (bedrock) dan bidang yang bergerak (bidang

yang tergelincir). Bidang gelincir tersebut secara umum berada di bawah

permukaan bumi. Bidang gelicir dapat diketahui keberadaannya dengan cara

menganalisa karakteristik lapisan tanah.

2

Karakteristik lapisan tanah dapat diketahui dengan dengan analisis sinyal

mikrotremor. Mikrotremor merupakan getaran tanah yang ditimbulkan oleh

peristiwa alam ataupun buatan, misal angin, gelombang laut, atau getaran

kendaraan, yang dapat menggambarkan kondisi geologi dekat permukaan

(Tokimatsu, 1998). Data mikrotremor dapat dianalisis dengan menggunakan

metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR). Metode HVSR merupakan

metode yang digunakan sebagai indikator struktur bawah permukaan tanah yang

memperlihatkan hubungan antara perbandingan perbandingan rasio spektrum

fourier dari sinyal mikrotremor komponen horizontal terhadap komponen

vertikalnya (Nakamura, 1989).

Nilai yang didapatkan, dimanfaatkan untuk menentukan nilai percepatan

tanah maksimum, indeks kerentanan tanah maupun ground shear strain. Metode

ini digunakan sebagai salah satu cara untuk memahami sifat struktur bawah

permukaan tanpa menyebabkan gangguan pada struktur tersebut.

Hasil pengukuran mikrotremor yang didapat digunakan untuk

memperkirakan karakteristik tanah sehingga dapat digunakan untuk melihat

pengaruhnya terhadap kondisi lapisan tanah dan kondisi geologi setempat.

Karakterisitik lapisan tanah sangat berpengaruh terhadap indeks kerentanan dan

percepatan tanah di suatu wilayah tertentu. Indeks kerentanan merupakan indeks

yang menggambarkan tingkat kerentanan lapisan tanah permukaan terhadap

deformasi tanah dan untuk menentukan nilai percepatan tanah dapat dilakukan

dengan beberapa metode. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah

metode kanai. Dengan mengetahui nilai percepatan getaran tanah maksimum dan

3

indeks kerentanan seismik dapat digunakan untuk menganalisis nilai ground

shear strain.

Nilai ground shear strain adalah kemampuan lapisan tanah untuk

meregang dan bergeser saat terjadinya gempabumi. Kurangnya informasi

masyarakat tentang nilai ground shear strain pada wilayah yang mereka huni

menjadikan penulis melakukan penelitian ini. Nilai ground shear strain yang

didapat melalui metode mikroseismik ini sangat bermanfaat untuk mitigasi

bencana didalam suatu wilayah.

Kota Semarang merupakan kota yang masih asri dengan kekayaan

alamnya, akan tetapi beberapa daerah rawan terjadi bencana alam seperti banjir

maupun kekeringan hingga tanah longsor. Berdasarkan hasil penelitian

Windraswara dan Widowati (2010), Tujuh dari 16 kecamatan di Kota Semarang

memiliki titik-titik rawan longsor. Ketujuh kecamatan tersebut adalah Manyaran,

Gunungpati, Gajahmungkur, Tembalang, Ngaliyan, Mijen, dan Tugu. Kontur

tanah di kecamatan-kecamatan tersebut sebagian adalah perbukitan dan daerah

patahan dengan struktur tanah yang labil. Desa Deliksari yang terdapat di

Kecamatan Gunungpati merupakan salah satunya.

Kondisi beberapa wilayah di Deliksari juga rawan longsor, seperti yang

terjadi pada awal tahun 2011 lalu, menyebabkan 30 rumah warga rusak. Hingga

akhirnya beberapa waktu lalu muncul wacana relokasi dari pemerintah untuk RT

3 dan RT 4 ke wilayah lain yang lebih aman di daerah perbatasan Kecamatan

Pakintelan (Alfikri, 2011).

4

Salah satu yang menjadi indikator suatu daerah berpotensi longsor adalah

adanya lereng terjal dengan kemiringan >15o dan terlihat adanya pergerakan tanah

secara perlahan. Berdasarkan analisis stabilitas lereng yang dilakukan oleh

Wiyono dan Atmoko (2009), untuk kondisi lereng Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Semarang memiliki tanah dengan kurva gradasi karena struktur

tanahnya heterogen yang terdiri dari gravel, sand, silt dan clay.

Pemerintah Kota Semarang sendiri telah melakukan pemetaan di Kota

Semarang pada tahun 2011 lalu yang merupakan pemetaan rawan bencana di

masing-masing kecamatan di Kota Semarang. Dengan adanya peta rawan bencana

ini akan memudahkan penulis untuk mendeteksi potensi bencana di daerah

penelitian. Dimana Deliksari Sukorejo Kecamatan Gunungpati Kota Semarang

merupakan lokasi penelitian yang diidentifikasi berpotensi terjadi tanah longsor.

Berdasarkan Gambar 1.1 Kecamatan Gunungpati berpotensi beberapa

bencana alam. Untuk Desa Deliksari Sukorejo terlihat berpotensi longsor dengan

simbol segitiga biru pada Peta Rawan Bencana Kecamatan Gunungpati Kota

Semarang Tahun 2011.

5

Gambar 1.1 Peta Rawan Bencana Kecamatan Gunungpati Semarang 2011

Dengan mempertimbangkan hal ini, maka perlu diketahui keadaan struktur

geologi bawah permukaan untuk mendeteksi potensi gerakan tanah atau longsor di

Deliksari Sukorejo Kecamatan Gunungpati Semarang. Seperti yang telah

dipaparkan diatas bahwa potensi gerakan tanah dapat di analisis menggunakan

analisis mikroseismik dengan pendekatan ground shear strain. Sehingga penulis

berharap penelitian ini dapat dijadikan sebagai mitigasi bencana alam terutama

tanah longsor di kawasan Deliksari Sukorejo Gunungpati Semarang.

6

1.2. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan dapat diidentifikasikan

masalah-masalah sebagai berikut :

1. Informasi mengenai nilai ground shear strain di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Kabupaten Semarang masih kurang dan terbatas.

2. Mikrozonasi nilai ground shear strain di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Semarang belum diketahui..

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah yang dijelaskan sebelumnya, maka dapat

ditentukan rumusan masalah sebagai berikut :

1. Berapa nilai ground shear strain di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Semarang ?

2. Bagaimanakah mikrozonasi potensi longsor dengan pendekatan nilai ground

shear strain ?

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah :

1. Menentukan nilai ground shear strain di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Semarang.

2. Mengetahui mikrozonasi potensi longsor dengan pendekatan nilai ground

shear strain.

7

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Geografis Indonesia

Secara geografis Indonesia merupakan Negara kepulauan yang terletak

pada pertemuan empat lempeng tektonik yaitu lempeng Benua Asia, benua

Australia, lempeng Samudera Hindia dan Samudera Pasifik. Pada bagian selatan

dan timur Indonesia terdapat sabuk vulkanik yang memanjang dari pulau

Sumatera – Jawa – Nusa Tenggara –Sulawesi, yang sisinya berupa pegunungan

vulkanik tua dan dataran rendah yag sebagian didominasi oleh rawa-rawa.

Kondisi tersebut sangat berpotensi sekaligus rawan bencana seperti letusan

gunung berapi, gempa bumi, tsunami, banjir dan tanah longsor .

Indonesia juga terletak di daerah iklim tropis dengan dua musim yaitu

musim kemarau dan musim penghujan dengan ciri-ciri adanya perubahan cuaca,

suhu dan arah angin yang cukup ekstrim. Kondisi iklim seperti ini digabungkan

dengan kondisi topografi permukaan dan batuan yang relatif beragam, baik secara

fisik maupun kimiawi, menghasilkan kondisi tanah yang subur. Tetapi kondisi ini

juga berpotensi menimbulkan beberapa akibat buruk untuk alam dan seisinya,

seperti terjadinya bencana hidrometeorologi seperti banjir, tanah longsor,

kebakaran hutan dan kekeringan. Seiring dengan berkembangnya waktu dan

meningkatnya aktivitas manusia, kerusakan lingkungan hidup cenderung semakin

parah dan memicu meningkatnya jumlah kejadian dan intensitas bencana

8

hidrometeorologi (banjir, tanah longsor dan kekeringan) yang terjadi secara

bergantian atau bahkan bersamaan di banyak daerah di Indonesia. Salah satu

bencana alam yang sering terjadi di Indonesia adalah tanah longsor. Wilayah

Indonesia yang sering mengalami bencana longsor diantaranya berada di daerah

Kota Semarang salah satunya berada di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Kota Semarang.

2.2. Tinjauan Lokasi Penelitian

Berdasarkan kondisi lereng tanah, Kota Semarang dibagi menjadi 4 jenis

kelerengan. Lereng I memiliki kemiringan lahan berkisar antara 0-2% yang

meliputi Kecamatan Genuk, Pedurungan, Gayamsari, Semarang Timur, Semarang

Utara, dan Tugu, serta sebagian wilayah Kecamatan Tembalang, Banyumanik,

dan Mijen. Lereng II memiliki kemiringan lahan berkisar antara 2-5% yang

meliputi Kecamatan Semarang Barat, Semarang Selatan, Candisari,

Gajahmungkur, Gunungpati, dan Ngaliyan. Lereng III memiliki kemiringan lahan

berkisar anatar 15-40% yang meliputi wilayah di sekitar Kaligarang dan Kali Kreo

(Kecamatan Gunungpati), sebagian wilayah Kecamatan Mijen (daerah

Wonopulombon) dan sebagian wilayah Kecamatan Banyumanik, serta Kecamatan

Candisari. Sedangkan lereng IV memiliki kemiringan lahan >50% yang meliputi

sebagian wilayah Kecamatan Banyumanik (sebelah tenggara), dan sebagian

wilayah Kecamatan Gunungpati, terutama di sekitar Kali Garang dan Kali Kripik

(Bappeda, 2013).

9

Ditinjau dari peta geologi Kota Semarang, bawah permukaan Desa

Deliksari Sukorejo Kecamatan Gunungpati Semarang mengandung satuan breksi

vulkanik formasi Kaligetas dengan singgungan sesar naik. Batuannya terdiri dari

breksi dan lahar dengan sisipan lava dan tufa halus sampai kasar, setempat di

bagian bawahnya ditemukan batu lempung mengandung moluska dan batu pasir

tufaan (Soedarsono,2012). Peta geologi Kota Semarang dapat dilihat pada gambar

2.2 berikut:

Gambar 2.1. Peta Geologi Kota Semarang

10

2.3. Tanah Longsor

Menurut Somantri (2008), tanah longsor terjadi karena oleh adanya

gerakan tanah sebagai akibat dari bergeraknya masa tanah atau batuan yang

bergerak di sepanjang lereng atau diluar lereng karena faktor gravitasi.

Menurutnya longsor lahan disebabkan oleh 3 faktor penyebab utama yaitu :

1. Faktor Internal (inherent factor), penyebab longsor lahan meliputi kedalaman

pelapukan batuan, struktur geologi (tektonik dan jenis batuannya), tebal

solum tanah, tekstur tanah dan permeabilitas tanah.

2. Faktor Eksternal dari penyebab longsor lahan adalah kemiringan lereng,

banyaknya dinding terjal, kerapatan torehan, dan penggunaan lahan.

3. Faktor pemicu terjadinya longsor lahan, antara lain tebal curah hujan dan

gempa bumi.

Ada enam jenis tanah longsor yaitu :

1. Longsoran translasi adalah bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang

gelincir berbentuk rata atau menggelombang landai.

2. Longsoran rotasi adalah bergeraknya massa tanah dan batuan pada bidang

gelincir berbentuk cekung.

3. Pergerakan blok adalah perpindahan batuan yang bergerak pada bidang

gelincir berbentuk rata. Longsoran ini disebut juga longsoran translasi blok

batu.

4. Runtuhan batu terjadi ketika sejumlah besar batuan atau material lain ber-

gerak ke bawah dengan cara jatuh bebas. Umumnya terjadi pada lereng yang

terjal terutama di daerah pantai.

11

5. Rayapan tanah adalah jenis tanah longsor yang bergerak lambat. Jenis tanah

longsor ini hampir tidak dapat dikenali. Setelah waktu yang cukup lama

longsor jenis rayapan ini menyebabkan pohon, atau rumah miring ke bawah

6. Aliran bahan rombakan, jenis tanah longsor ini terjadi ketika massa tanah

bergerak didorong oleh air. Kecepatan aliran tergantung pada kemiringan

lereng, volume dan tekanan air, dan jenis materialnya. Gerakannya terjadi

disepanjang lembah dan mampu mencapai ratusan meter jauhnya. Di

beberapa tempat bisa sampai ribuan meter seperti di daerah aliran sungai di

sekitar gunung api. Aliran tanah ini dapat menelan korban cukup banyak.

Menurut Hardiyatmo sebagaimana dikutip oleh Wiyono dan Atmoko (2009)

dalam tugas akhirnya menyebutkan bahwa untuk suatu analisis keamanan sebuah

lereng perlu jika di analisis kenapa terjadi longsoran pada sebuah lereng yang

stabil dalam kurun waktu yang lama. Berikut hal-hal yang menyebabkan

longsornya suatu lereng :

1. Perubahan lereng suatu tebing, secara alami karena erosi dan lain-lain atau

secara disengaja akan mengganggu kestabilan lereng tersebut, karena secara

logis dapat dikatakan semakin besar kemungkinan untuk longsor.

2. Perubahan tinggi suatu tebing, secara alami karena erosi dan lain-lain atau

disengaja juga akan merubah suatu lereng. Semakin tinggi suatu lereng akan

semakin besar longsornya.

3. Meningkatnya beban permukaan dari lereng, ini akan mengakibatkan te-

gangan dalam tanah termasuk meningkatnya tegangan air pori. Hal ini su-dah

pasti akan mengurangi berkurangnya stabilitas dari sebuah lereng.

12

4. Adanya aliran air tanah juga dapat mempercepat terjadinya longsor, karena

air bekerja sebagai pelumas. Bidang kontak antara butiran melemah karena

air dapat menurunkan tingkat kelekatan butir.

5. Terjadinya getaran yang besar secara tiba-tiba berupa gempa dan getaran

dinamis (getaran musim) dapat mengganggu kekuatan geser dalam tanah.

6. Kondisi tebing yang gundul juga akan menyebabkan perubahan kan-dungan

air tanah dalam rongga dan akan menurunkan stabilitas lereng.

7. Pengaruh pelapukan secara dinamis dan kimia akan merubah sifat kekuatan

tanah dan batuan hingga mengganggu stabilitas lereng.

Sebagai contoh dengan meninjau kembali peristiwa longsor yang melanda

kawasan Cianjur, Jawa Barat. Akibatnya sebanyak 380 rumah mengalami

kerusakan dan 1.300 warga mengungsi. Kepala Pusat Data Informasi dan

Humas BNPB, Sutopo Purwo Nugroho mengatakan, kondisi struktur tanah

yang labil dan dipicu hujan deras menyebabkan terjadinya gerakan tanah atau

longsor yang cukup luas di daerah Cianjur. Apalagi kondisi tanah yang retak

selama musim kemarau kemudian diguyur hujan yang cukup deras telah

menyebabkan air mengisi retakan tanah tersebuh sehingga menimbulkan

longsor (https://news.detik.com).

https://news.detik.com/

13

2.4. Gelombang Seismik

Gelombang seismik merupakan gelombang elastis yang merambat ke

seluruh bagian dalam bumi melalui permukaan bumi akibat adanya pelepasan

energi dari sumber gempa yang dipancarkan ke segala arah (Abdillah, 2010).

Perambatan gelombang seismik menembus struktur perlapisan bumi sangat

bergantung pada sifat elastisitas batuan-batuan yang dilaluinya (Susilawati, 2008).

Adanya pergerakan dan gaya pada bumi menyebabkan batuan terdeformasi.

Peristiwa deformasi ini berkaitan erat dengan konsep tegangan (stress) dan

regangan (strain). Menurut Telford (1990), Gelombang seismik terdiri dua tipe,

yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave).

1. Gelombang Badan (Body Waves)

Gelombang badan adalah gelombang yang menjalar dalam media elastik

dan arah perambatannya ke seluruh bagian di dalam bumi. Berdasarkan gerak

partikel pada media dan arah penjalarannya gelombang dibedakan menjadi dua

(Juanita, 2011), yaitu:

a. Gelombang Primer (Gelombang P)

Gelombang P disebut juga gelombang kompresi, gelombang dilatasi, atau

gelombang longitudinal yang memiliki gerakan partikel searah dengan arah

rambat gelombangnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 Gelombang ini

merupakan gelombang yang pertama kali tercatat di seismogram dengan

kecepatan gelombang P (vp) adalah ±5 – 7 km/s di kerak bumi, lebih besar dari 8

km/s di dalam mantel dan inti bumi, sedangkan di dalam air kecepatan gelombang

P (vp) adalah ±1,5 km/s dan 19 ±0,3 km/s di udara. Karena memiliki kecepatan

14

tinggi gelombang P memiliki waktu tiba terlebih dahulu dibandingkan gelombang

S (Braile,2004). Arah penjalaran gelombang P dapat dilihat pada gambar 2.2

berikut:

Gambar 2.2. Penjalaran gelombang P (Braile, 2004).

b. Gelombang Sekunder (Gelombang S)

Gelombang S disebut juga gelombang shear, gelombang transversal

ataupun gelombang rotasi yang memiliki gerakan partikel tegak lurus terhadap

arah rambatnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Gelombang S tidak

dapat merambat pada medium cair (fluida), sehingga gelombang ini hanya dapat

terdeteksi pada inti bagian dalam bumi dengan kecepatan (vs) ±3,0 – 4,0 km/s di

kerak bumi, lebih besar dari 4,5 km/s di dalam mantel bumi, dan 2,5 – 3,0 km/s di

dalam inti bumi. Gelombang S juga memiliki kecepatan lebih rendah daripada

gelombang P (Braile, 2004). Arah penjalaran gelombang P dapat dilihat pada

gambar 2.3 berikut:

15

Gambar 2.3. Penjalaran gelombang S (Braile,2004).

2. Gelombang Permukaan (Surface Waves)

Gelombang permukaan merupakan gelombang yang merambat di permukaan

bumi. Menurut Timothy (2014) dan Sebastian (2011) perambatan gelombang

permukaan lebih lambat dari pada perambatan gelombang badan, namun

menyebabkan lebih banyak kerusakan. Gelombang permukaan dibagi menjadi

dua, yaitu (Afnimar, 2009):

a. Gelombang Love (Gelombang L)

Gelombang Love merupakan gelombang yang memiliki arah gerakan

partikel melintang terhadap arah perambatannya. Menurut Braile (2004) dan Xia

(1999) gelombang L merambat dalam bentuk gelombang transversal dengan

kecepatan di permukaan bumi (vL) adalah ±2,0 – 4,4 km/s. Kecepatan gelombang

L tergantung pada frekuensi, saat frekuensi rendah gelombang tersebut akan

merambat dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan rendahnya frekuensi

mengakibatkan gelombang L menembus permukaan bumi lebih dalam. Ilustrasi

gelombang L ditunjukkan pada Gambar 2.5.

16

Gambar 2.4. Penjalaran Gelombang L (Braile,2004).

b. Gelombang Rayleigh (Gelombang R)

Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang merambat di permukaan

bumi dengan pergerakan partikelnya menyerupai elips, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 9. Arah rambat gelombang ini bergerak tegak lurus terhadap getaran

dan searah dengan bidang datang. Gelombang R memiliki kecepatan (vR) ± 2,0 –

4,2 km/s di dalam bumi (Braile, 2004). Arah penjalaran gelombang R dapat

dilihat pada gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5. Penjalaran Gelombang R (Braile,2004).

17

2.5. Mikrotremor

Mikrotremor atau bisa disebut dengan mikroseismik adalah merupakan

getaran harmonik tanah yang terjadi secara terus menerus dengan frekuensi yang

rendah. Getaran tersebut dapat ditimbulkan oleh peristiwa alam ataupun buatan.

Peristiwa buatan seperti gerak dari mesin kendaraan, industri, dan aktivitas

manusia lainnya di permukaan bumi. Sedangkan peristiwa alam berupa variasi

tekanan atmosfer, angin, hujan, dan gelombang air laut. Getaran yang dimaksud

bukan merupakan peristiwa dengan durasi pendek seperti gempabumi dan ledakan

(Seht dan Wohlenberg, 1999). Kaitannya dengan mikroseismik, mikrotremor

merupakan getaran tanah yang menjalar dalam bentuk gelombang yang disebut

gelombang mikroseismik (Herdita, 2017).

Pengukuran mikrotremor sering dipraktikkan untuk mengamati

karakteristik dinamika tanah yang dapat ditinjau dari penjalaran gelombang

seismik. Beberapa parameter fisis yang dapat dilihat dari penjalaran gelombang

tersebut adalah kecepatan gelombang seismik, variasi amplitudo, frekuensi serta

perioda gelombang. Mikrotremor yang disebabkan oleh gerakan bawah

permukaan memiliki amplitudo antara 0,1 mikro – 1,0 mikro.

Berdasarkan periodanya mikrotremor diklasifikasikan menjadi dua jenis,

yaitu perioda rentang pendek dan perioda rentang panjang. Untuk mikrotremor

dengan perioda rentang pendek yaitu 0,1 detik sampai 1,6 detik biasanya

disebabkan oleh peristiwa buatan, sedangkan mikrotremor dengan perioda rentang

panjang yaitu 1,6 detik sampai 2 detik atau lebih terjadi karena peristiwa alam.

18

Gelombang alam dari mikrotremor berbeda-beda, tergantung dari kondisi

wilayahnya (Syahruddin, 2014).

Mikrotremor diterapkan untuk menentukan karakteristik dinamis

(frekuensi predominan dan faktor amplifikasi) dari lapisan tanah. mikrotremor

dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan tanah berdasarkan

parameter periode predominan dan faktor penguatan gelombangnya (amplifikasi).

Frekuensi predominan adalah frekuensi yang kerap muncul sehingga

diakui sebagai nilai frekuensi dari batuan di suatu wilayah. Nilai frekuensi ini

dapat menunjukkan jenis dan karakteristik batuan di wilayah tersebut. Melalui

nilai frekuensi predominan dapat dihitung nilai periode dominan

berdasarkan persamaan (2.1).

(2.1)

Nilai periode predominan merupakan waktu yang dibutuhkan gelombang

mikrotremor untuk mengalami satu kali pemantulan terhadap bidang pantulnya ke

permukaan. Nilai periode predominan juga mengindikasikan karakter lapisan

batuan yang ada di suatu wilayah (Arifin et al., 2013).

Sedangkan Faktor Amplifikasi merupakan perbesaran gelombang seismik

yang terjadi akibat adanya perbedaan yang signifikan antar lapisan. Dengan kata

lain gelombang seismik akan mengalami perbesaran jika merambat pada suatu

medium yang lebih lunak dibandingkan medium awal yang dilaluinya. Nakamura

(2000) menyatakan bahwa nilai faktor penguatan (amplifikasi) tanah berkaitan

dengan perbandingan kontras impedansi lapisan permukaan dengan lapisan di

bawahnya. Semakin besar perbandingan kontras impedansi kedua lapisan tersebut

19

maka nilai faktor amplifikasinya juga semakin tinggi. Sedangkan Marjiyono

(2010) menyatakan bahwa amplifikasi berbanding lurus dengan nilai

perbandingan spektral horizontal dan vertikalnya (H/V). Nilai amplifikasi bisa

bertambah jika batuan telah mengalami deformasi (pelapukan, pelipatan, dan

pesesaran) yang mengubah sifat batuan. Pada batuan yang sama, nilai amplifikasi

dapat bervariasi sesuai dengan tingkat deformasi pada pelapukan tubuh batuan

tersebut. Berdasarkan pengertian tersebut maka amplifikasi dapat dituliskan dalam

persamaan (54) sebagai suatu fungsi perbandingan nilai kontras impedansi, yaitu:

(2.2)

dimana adalah densitas batuan dasar (gr/ml), adalah kecepatan rambat

gelombang pada batuan dasar (m/s), adalah densitas batuan lunak sedimen

(gr/ml), dan adalah kecepatan rambat gelombang pada batuan lunak sedimen

(m/s).

Nakamura (1996) mengasumsikan bahwa densitas batuan dasar ( ) sama dengan

densitas batuan batuan lunak ( ), sehingga persamaan dapat dituliskan sebagai:

(2.3)

Dengan demikian, dapat diketahui bahwa daerah yang rawan kerusakan bangunan

akibat gempabumi adalah daerah yang permukaannya tersusun atas sedimen lunak

(gambut, pasir, lanau) dengan bedrock yang keras. Jenis sedimen di daerah

tersebut dapat diketahui melalui kecepatan geser gelombangnya ( ), seperti yang

ditampilkan pada Tabel 2.1.

20

Tabel 2.1. Klasifikasi jenis tanah oleh BSCC (Thitimakorn dan Channo, 2012)

2.6. Metode HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio)

Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) adalah metode yang didasarkan

pada asumsi bahwa rasio spektrum horizontal dan vertikal dari getaran permukaan

merupakan fungsi perpindahan (Nakamura, 1989). Metode HVSR secara meluas

diperkenalkan oleh Nakamura, sehingga metode ini juga dikenal dengan teknik

Nakamura. HVSR dinilai sangat ekonomis dan efektif untuk mengkaji

karakteristik dinamis lapisan tanah permukaan penyebab terjadinya local site

effect saat gempabumi (Fah, 2001). Metode HVSR digunakan dengan beberapa

asumsi yaitu:

1. Mikrotremor sebagian besar terdiri dari gelombang geser,

2. Komponen vertikal gelombang tidak diamplifikasi lapisan tanah lunak dan

hanya komponen horisontal yang teramplifikasi,

3. Batuan dasar (basement) menyebarkan gelombang ke segala arah,

4. Gelombang Rayleigh diasumsikan sebagai noise mikrotremor dan

diusulkan metode untuk mengeliminasi efek gelombang Rayleigh.

21

Energi mikrotremor sebagian besar bersumber dari gelombang Rayleigh,

dan site effect amplification terjadi akibat keberadaan lapisan tanah lunak yang

menempati setengah cekungan dari batuan dasar. Dalam kondisi ini ada empat

komponen gerakan tanah yang terlibat, yaitu komponen gerakan horizontal dan

vertikal di batuan dasar dan komponen gerak horizontal dan vertikal di permukaan

(Lermo, 1993). Pemodelan cekungan yang berisi material sedimen halus dapat

dilihat pada gambar 2.6 berikut:

Gambar 2.6. Model cekungan yang berisi material sedimen halus (Slob, 2007)

Faktor amplifikasi gerakan horizontal dan vertikal pada permukaan tanah

sedimen berdasarkan pada gerakan seismik di permukaan tanah yang bersentuhan

langsung dengan batuan dasar di area cekungan yang dilambangkan dengan

dan (Nakamura, 2000). Besarnya faktor amplifikasi horizontal adalah:

(2.4)

Dengan adalah spektrum dari komponen gerak horizontal di permukaan tanah

dan adalah spektrum dari komponen gerak horizontal pada dasar lapisan

tanah. Besarnya faktor amplifikasi vertikal adalah:

22

(2.5)

Dengan adalah spektrum dari komponen gerak vertikal di permukaan tanah

dan adalah spektrum dari komponen gerak vertikal pada dasar lapisan tanah.

Data mikrotremor tersusun atas beberapa jenis gelombang, tetapi yang

utama adalah gelombang Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen di atas

batuan dasar. Pengaruh dari gelombang Rayleigh pada rekaman mikrotremor

besarnya sama untuk komponen vertikal dan horizontal saat rentang frekuensi (0,2

- 20,0) Hz, karena dalam range μm atau kecil sehingga rasio spektrum antara

komponen horizontal dan vertikal di batuan dasar mendekati:

(2.6)

Karena rasio spektrum antara komponen horizontal dan vertikal di batuan

dasar mendekati nilai satu, maka gangguan yang terekam pada permukaan lapisan

tanah akibat efek dari gelombang Rayleigh dapat dihilangkan, sehingga hanya ada

pengaruh yang disebabkan oleh struktur geologi lokal atau site effect yang

menunjukkan puncak amplifikasi pada frekuensi dasar dari suatu lokasi (Slob,

2007). Berdasarkan persamaan (2.2), (2.3), dan (2.4) didapatkan besarnya sebagai:

(2.7)

Sehingga

(2.8)

23

Persamaan (2.6) menjadi dasar perhitungan rasio spektrum mikrotremor

komponen horizontal terhadap komponen vertikalnya atau Horizontal to Vertical

Spectral Ratio (HVSR).

Selain sederhana dan bisa dilakukan kapan dan dimana saja, teknik ini

juga mampu mengestimasi frekuensi resonansi secara langsung tanpa harus

mengetahui struktur kecepatan gelombang geser dan kondisi geologi bawah

permukaan lebih dulu. Parameter penting yang dihasilkan dari metode HVSR

adalah frekuensi natural dan amplifikasi. HVSR yang terukur pada tanah

bertujuan untuk karakterisasi geologi setempat, frekuensi natural dan amplifikasi

yang berkaitan dengan parameter fisik bawah permukaan (Herak, 2008).

Metode ini sangat menguntungkan dengan kesederhanaan analisis

hanya dari satu seismometer tiga komponen. Metode ini dilakukan untuk

mendapatkan nilai frekuensi natural (f0) dan nilai Amplifikasinya (A) yang

selanjutnya akan digunakan untuk menghitung nilai indeks kerentanan seismik

(Kg). Kriteria untuk kurva HVSR dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut :

24

Gambar 2.7. Kriteria kurva HVSR (SESAME,2004).

2.7. Indeks Kerentanan Seismik (Kg)

Indeks kerentanan seismik (Kg) adalah indeks yang menggambarkan

tingkat kerentanan lapisan tanah permukaan terhadap deformasi saat terjadi gempa

bumi. Menurut Nakamura (2000), indeks kerentanan seismik diperoleh dengan

mengkuadratkan nilai puncak spektrum mikrotremor dibagi frekuensi resonansi,

yang dirumuskan sebagai:

(2.9)

Nakamura (1997) menjelaskan bahwa parameter nilai indeks kerentanan

seismik (Kg) diperoleh untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang memiliki

bahaya seismik dan kerusakan yang besar pada suatu daerah. Nilai indeks

25

kerentanan seismik (Kg) dapat dianggap sebagai indikator yang mungkin berguna

dalam memilih titik lemah dari tanah terutama pada daerah lereng.

2.7. Percepatan Tanah Maksimum (Peak Ground Acceleration)

Acceleration atau percepatan adalah parameter yang menyatakan perubahan

kecepatan mulai dari keadaan diam sampai pada kecepatan tertentu. Percepatan

getaran tanah maksimum adalah nilai percepatan getaran tanah terbesar yang

pernah terjadi di suatu tempat yang diakibatkan oleh gelombang gempabumi.

Nilai percepatan tanah maksimum dihitung berdasarkan magnitudo dan jarak

sumber gempa yang pernah terjadi terhadap titik perhitungan, serta nilai periode

predominan tanah daerah tersebut (Fauzi dalam Edwiza, 2008).

Percepatan tanah permukaan di suatu tempat yang disebabkan oleh getaran

seismik bergantung pada perambatan gelombang seismik dan karakteristik lapisan

tanah (alluvial deposit) di tempat tersebut (Kanai, 1996). Sifat-sifat lapisan tanah

mempengaruhi periode predominan tanah dari lapisan tanah tersebut bila ada

getaran seismik. Periode predominan tanah akan mempengaruhi besarnya

percepatan batuan pada lapisan batuan dasar (base rock) dan pada permukaan

(ground surface). Berdasarkan besarnya nilai periode predominan (T0), dapat

diketahui perbedaan karakteristik tanah dan geologi di daerah penelitian seperti

pada Tabel 2.2 . Perbedaan respon seismik pada batuan dasar dengan respon

seismik pada permukaan tanah akan menentukan faktor perbesaran G(T).

26

Tabel 2.2. Klasifikasi tanah konversi Kanai & Tanaka dengan Omote-

Nakajima (Gunawan dan Subardjo, 2005; Pitilakis et al., 2004).

Klasifikasi Tanah Periode

predominan

(detik)

Frekuensi

predominan

(Hz)

Keterangan

Kanai Omote-

Nakajima

Jenis I Jenis A 0,05-0,15 6,7-20 Batuan tersier atau

lebih tua. Terdiri dari

batuan pasir berkerikil

keras (hard sandy

gravel)

Jenis II Jenis B 0,10-0,25 4-6,7 Batuan alluvial dengan

ketebalan 5m. Terdiri

dari pasir kerikil(sandy

gravel), lempung keras

berpasir (sandy hard

clay), lempung (loam),

dan sebagainya.

Jenis III Jenis C 0,25-0,40 2,5-4 Batuan alluvial yang

hampir sama dengan

tanah jenis II, hanya

dibedakan oleh adanya

formasi yang belum

diketahui (buff

formation)

Jenis IV Jenis D >0,40 1,4-2,5 Batuan alluvial yang

terbentuk dari

sedimentasi delta, top

soil, lumpur, tanah

lunak, humus, endapan

delta atau endapan

lumpur, yang tergolong

ke dalam tanah

lembek, dengan

kedalaman 30m.

27

Berdasarkan hal-hal tersebut di atas, Kanai memformulasikan sebuah rumus

empiris percepatan tanah pada permukaan (Edwiza, 2008) yang dirumuskan

sebagai:

(2.10)

dengan

(2.11)

dan

(2.12)

dengan G(T) adalah faktor perbesaran, adalah percepatan tanah pada

baserock (gal), menyatakan nilai percepatan tanah di titik pengukuran (gal), T

adalah periode gelombang gempa (s), T0 periode predominan tanah titik

pengukuran (s), M adalah magnitudo gempabumi (Skala Richter) dan R jarak

hiposenter (km).

Bila terjadi resonansi (T = T0) maka harga G(T) akan mencapai maksimum.

Gelombang yang melalui lapisan sedimen akan menimbulkan resonansi yang

disebabkan karena gelombang gempa mempunyai spektrum yang lebar sehingga

hanya gelombang gempa yang sama dengan periode predominan tanah dari

lapisan sedimen yang akan diperkuat. Dengan besarnya harga perbesaran G(T)

maka percepatan tanah pada permukaan akan menjadi maksimum yang dapat

ditulis dengan persamaan:

28

(2.13)

dengan

T0 = Periode Predominan (s)

M = Magnitudo gempa (SR)

R = Hiposenter (KM)

2.9. Gempa Bumi

Gempabumi merupakan hentakan besar yang terjadi sekaligus akibat

penimbunan energi elastik atau strain dalam waktu yang lama secara kontinyu

akibat dari adanya proses pergerakan lempeng benua dan samudra (Nandi, 2006).

Mekanisme perusakan terjadi karena energi getaran gempa dirambatkan ke

seluruh bagian bumi. Di permukaan bumi, getaran tersebut dapat menyebabkan

kerusakan dan runtuhnya bangunan sehingga dapat menimbulkan korban jiwa.

Getaran gempa juga dapat memicu terjadinya tanah longsor, runtuhan batuan, dan

kerusakan tanah lainnya yang merusak pemukiman penduduk. Gempabumi juga

menyebabkan bencana ikutan berupa kebakaran, kecelakaan industri dan

transportasi serta banjir akibat runtuhnya bendungan maupun tanggul penahan

lainnya.

Banyak teori yang telah dikemukakan mengenai penyebab terjadinya

gempabumi. Menurut pendapat para ahli, sebab-sebab terjadinya gempabumi

salah satunya adalah akibat dari aktivitas tektonik. Bumi diselimuti oleh beberapa

lempeng kaku keras (lapisan litosfer) yang berada di atas lapisan yang lebih lunak

29

dari litosfer dan lempeng-lempeng tersebut terus bergerak dengan laju tertentu per

tahun. Pergerakan lempeng-lempeng tektonik ini menyebabkan terjadinya

penimbunan energi secara perlahan-lahan. Gempabumi tektonik kemudian terjadi

karena adanya pelepasan energi yang telah lama tertimbun tersebut. Daerah yang

paling rawan gempabumi umumnya berada pada pertemuan lempeng-lempeng

tersebut.

Berdasarkan kedalaman pusat sumber gempabumi, gempabumi

dibedakan menjadi tiga (Sonjaya, 2008):

1) Gempabumi dangkal

Gempabumi dangkal merupakan gempabumi dengan pusat gempa

berada kurang dari 50 km dari permukaan bumi. Di Indonesia

gempabumi dangkal letaknya terpencar. Gempabumi semacam ini dapat

menimbulkan kerusakan besar. Makin dangkal gempabumi itu, daya

rusaknya makin besar.

2) Gempabumi menengah

Gempabumi menengah merupakan gempabumi dengan pusat

gempabumi berada antara (50 - 300) km di bawah permukaan bumi. Di

Indonesia gempabumi menengah terbentang sepanjang Sumatra sebelah barat,

Jawa sebelah selatan, selanjutnya Nusa Tenggara antara Sumbawa dan

Maluku, akhirnya sepanjang Teluk Tomini, Laut Maluku ke Filipina.

Gempabumi menengah dengan kedalaman sumber gempabumi kurang dari

150 km di bawah permukaan masih dapat menimbulkan kerusakan.

30

3) Gempabumi dalam

Gempabumi dalam merupakan gempabumi dengan pusat gempabumi

berada pada kedalaman lebih dari 300 km di bawah permukaan bumi. Di

Indonesia gempabumi dalam berada di bawah Laut Jawa, Laut Flores,

Laut Banda dan Laut Sulawesi. Gempabumi dalam tidak membahayakan.

Beberapa parameter dasar gempabumi yang mempengaruhi terjadinya

gempabumi adalah:

a. Hiposenter, yaitu tempat terjadinya gempabumi atau pergeseran tanah di

dalam bumi.

b. Episenter, yaitu titik yang diproyeksikan tepat berada di atas hiposenter

pada permukaan bumi.

c. Batuan dasar, yaitu tanah keras tempat mulai bekerjanya gaya gempa.

d. Percepatan tanah, yaitu percepatan pada permukaan bumi akibat gempabumi.

e. Faktor amplifikasi, yaitu faktor pembesaran percepatan gempabumi yang terjadi

pada permukaan tanah akibat jenis tanah tertentu.

f. Skala gempa, yaitu ukuran kekuatan gempa yang dapat diukur secara

kuantitatif dan kualitatif. Pengukuran kekuatan gempabumi secara

kuantitatif dilakukan dengan skala Richter yang umumnya dikenal sebagai

pengukuran magnitudo gempabumi. Magnitudo gempabumi adalah ukuran

mutlak yang dikeluarkan oleh pusat gempabumi. Pendapat ini pertama

31

kali dikemukakan oleh Richter dengan besar antara 0 sampai 9. Selama

ini gempa terbesar tercatat sebesar 8,9 skala Richter terjadi di Columbia

tahun 1906. Pengukuran kekuatan gempa secara kualitatif yaitu dengan

melihat besarnya kerusakan yang diakibatkan oleh gempabumi. Ukuran

tersebut disebut sebagai intensitas gempabumi.

2.10. GSS (Ground Shear Strain)

Ground shear strain merupakan kemampuan suatu material lapisan tanah

untuk meregang atau bergeser saat terjadi gempa bumi. Daerah-daerah yang

memiliki nilai ground shear strain tinggi memiliki resiko tinggi terhadap gerakan

tanah akibat gempa bumi seperti penurunan tanah dan likuifaksi.

Untuk mendapatkan nilai GSS (ɤ) digunakan nilai indeks kerentanan

seismik. Tanah diklasifikasikan kedalam jenis tanah dengan karaktek plastis

(elastis) ketika nilai GSS disekitar ɤ ≈ 1.000 x 10-6

; dan untuk ɤ > 10.000 x 10-6

akan terjadi bencana longsor atau deformasi yang sangat besar (Nakamura,1997).

Tabel 2.3. Hubungan antara regangan dengan sifat dinamis tanah

(Nakamura,1997).

Nilai regangan (γ) 10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

Fenomena Gelombang,

Getaran

Retak, Penurunan

tanah

Longsor,

Penurunan

tanah,Likuifaksi

Sifat dinamis

Elastis

Plastik elastis Keruntuhan

Efek ulangan, efek

kelajuan dari pemuatan

32

Besarnya Ground Shear Strain (γ) dapat dihitung menggunakan

persamaan:

(2.14)

dengan Ag adalah faktor amplifikasi, H adalah ketebalan lapisan tanah, dan d

adalah pergeseran gelombang seismik di bawah permukaan tanah. Kecepatan

pergeseran gelombang di bawah permukaan tanah dan pada permukaan tanah

masing-masing dilambangkan sebagai Vb dan Vs. Besarnya kecepatan gelombang

di bawah permukaan tanah (Vb) dirumuskan sebagai

(2.15)

sehingga besarnya ketebalan lapisan dapat ditentukan dengan persamaan

(2.16)

Nilai ketebalan lapisan dapat pula dituliskan sebagai

(2.17)

Dengan

Percepatan di bawah permukaan tanah (αg) dinyatakan sebagai:

(2.18)

sehingga perpindahan seismik dari bawah permukaan tanah dapat ditentukan

menggunakan persamaan:

(2.19)

33

Jika Persamaan (2.15) dan Persamaan (2.16) dimasukkan ke Persamaan

(2.11), maka diperoleh:

(2.20)

(2.21)

Sehingga persamaan Ground Shear Strain (γ) adalah:

(2.22)

dengan

= Indeks Kerentanan Seismik (s2/cm)

= Percepatan tanah maksimum (cm/s2)

59

BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka diperoleh kesimpulan

sebagai berikut :

1. Besarnya nilai GSS (Ground Shear Strain) di Deliksari Sukorejo Kecamatan

Gunungpati Kota Semarang berkisar antara 1,49 x 10-5

– 5,16 x 10-4

. Nilai

GSS tertinggi berada pada titik TA18 yaitu 5,16 x 10-4

dan terendah berada

pada titik TA6 yaitu 1,49 x 10-5

.

2. Berdasarkan hasil pemetaan nilai GSS (Ground Shear Strain) menunjukkan

bahwa kawasan yang berpotensi tinggi mengalami pergerakan tanah berada

pada titik TA4, TA6, TA9, TA18 dan TA20.

5.2. Saran

Mengacu pada hasil akhir penelitian, penulis mengajukan beberapa saran

untuk penelitian berikutnya, diantaranya :

1. Untuk penelitian berikutnya sebaiknya memperluas batasan penelitian agar

mencakup seluruh wilayah Kecamatan Gunungpati yang terkenal dengan

daerah berdataran tinggi dan sering mengalami penurunan tanah.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan metode lain untuk menentukan

potensi gerakan tanah di kawasan tersebut.

60

DAFTAR PUSTAKA

Afnimar. 2009. Seismologi. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Alfikri.2011.http://alfikritekimundip.blogspot.com/2011/12/profildesadeliksari.ht

ml. Diakses tanggal 10 Maret 2017.

Arifin, A.S., B.S. Mulyatno, Marjiyono, & R. Setianegara. (2013). Penentuan

Zona Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi Berdasarkan Analisis

Nilai Amplifikasi HVSR Mikrotremor Dan Analisis Periode Dominan

Daerah Liwa Dan Sekitarnya. Lampung: Universitas Negeri Lampung.

Bappeda.2013.http://bappeda.semarangkota.go.id/v2/wpcontent/uploads/2014/04/

Semarang-Dalam-Angka-Tahun-2012.pdf. Diakses tanggal 10 maret 2017.

Braile, L. 2004. Seismic Wave Demonstrations and Animations: Exploration In

EarthScience. Purdue University.

Dal Moro, G. 2010. Some Aspects about Surface Wave and HVSR Analyses: an

Overview. Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, 52(2): 1-19.

Edwiza, D. 2008. Pemetaan Percepatan Tanah Maksimum dan Intensitas Seismik

Kota Padang Panjang Menggunakan Metoda Kannai. Padang: Repository

Universitas Andalas.

Fah, D., F. Kind, & Giardini. 2006. A Theoretical Investigation of Average H/V

Ratio. Geophysical Journal International, 14(2): 535-549.

Febrina, H.S., Supriyadi, & Sugiyanto. 2017. Analisis Kerentanan Bangunan

Dengan Pengujian Mikrotremor Studi Kasus Di Daerah Rawan

Pergerakan Tanah. Semarang: Repository Universitas Negeri Semarang.

Gunawan, I., & Subardjo. 2005. Pengetahuan Seismologi. Jakarta: Badan

Meteorologi dan Geofisika.

Herak, M. 2009. HVSR of ambient noise in Ston (Croatia): comparison with

theoretical spectra and with the damage distribution after the 1996 Ston-

Slano earthquake. Bull Earthquake England, 8: 483-499,

Kanai, K. 1983. Engineering Seismology. Japan: University of Tokyo Press.

Lermo, J., G. Chavez, & J. Fransisco . 1993. Site Effect Evaluation Using Spectral

Ratios with Only One Station. America: Bulletin of Seismological Society

of America, Vol. 83, no. 5.

Marjiyono. 2010. Estimasi Karakteristik Dinamika Tanah Dari Data Mikrotremor

Wilayah Bandung. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

http://alfikritekimundip.blogspot.com/2011/12/profildesadeliksari.htmlhttp://alfikritekimundip.blogspot.com/2011/12/profildesadeliksari.htmlhttp://bappeda.semarangkota.go.id/v2/wpcontent/uploads/2014/04/Semarang-Dalam-Angka-Tahun-2012.pdfhttp://bappeda.semarangkota.go.id/v2/wpcontent/uploads/2014/04/Semarang-Dalam-Angka-Tahun-2012.pdf

61

Nakamura, Y. 1989. A Method for Dynamic Characteristics Estimation of

SubsurfaceUsing Microtremor on the Ground Surface. Japan: Quarterly

Report of Railway Technical Research Institute (RTRI), Vol. 30, No. 1.

Nakamura, Y. 1997. Seismic Vulnerability Indices for Ground and Structures

Using Microtremor. Florence: World Congress on Railway Research.

Nakamura, Y. 2000. Real-Time information System For Hazards Mitigation.

Japan Eleven World Conference on Earthquake Engineering, No. 2134.

Nakamura, Y., 2008. On The H/V Spectrum. The 14th World Conference on

Earthquake Engineering, 14: 12-17.

Nandi. 2006. Gempabumi Geologi Lingkungan. Bandung: Universitas Pendidikan

Indonesia.

Okada, H. 2004. The Microtremor Survey Method. USA: Society of Exploration

Geophysicist United State of America.

Priyantari, N. & A. Suprianto. 2009. Penentuan Kedalaman Bedrock

Menggunakan Metode Seismik Refraksi di Desa Kemuning Lor

Kecamatan Arjasa Kabupaten Jember. Jurnal ILMU DASAR, Vol. 10

No.1: 6– 12.

Purwonugroho, S. 2017. Cianjur Longsor, 380 Rumah Rusak dan 1.300 Warga Mengungsi. https://news.detik.com/berita/d-3669490/cianjur-longsor-380-

rumah-rusak-dan-1300-warga-mengungsi. (diakses tanggal 12 Oktober

2017).

Sebastian, F., S. Parolai, D. Arbarello. 2011. Aplication of Surface-Wave

Methods for Seismic Site Characteritazation. Surveys in Geophysics,

32(6): 777-825.

Seht, M.Ibs-von., dan Wohlenberg. J., 1999. Microtremor Measurement Used To

Map Thickness Of Soft Sediment. Bulletin of Seimological Society of

America, Vol. 89, No. 1.

SESAME European Research Project. 2004. Guidelines for The implementation of

The H/V Spectral ratio Technique on Ambient Vibration: Measurements,

Processing and Interpretation.

Slob, S. 2007. Micro Seismic Hazard Analysis. Netherlands: International

Institute for Geo-Information Science and Earth Observation.

Soedarsono. 2012. Kondisi Geomorfologi Kaitannya Dengan Degradasi

Lingkungan Di Kota Semarang. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

https://news.detik.com/berita/d-3669490/cianjur-longsor-380-rumah-rusak-dan-1300-warga-mengungsihttps://news.detik.com/berita/d-3669490/cianjur-longsor-380-rumah-rusak-dan-1300-warga-mengungsi

62

Somantri, L. 2008. Kajian Mitigasi Bencana Longsor Lahan Dengan

Menggunakan Teknologi Pengindraan Jauh. Makalah Seminar Ikatan

Geografi Indonesia. 22 – 23 Nopember 2008. Padang.

Sonjaya, I. 2008. Pengenalan Gempabumi. Yogyakarta: BMKG.

Susilawati. 2008. Penerapan Penjalaran Gelombang Seismik Gempa Pada

Penelaahan Struktur Bagian Dalam Bumi. Medan: Universitas Sumatera

Utara.

Syahruddin, M.H., S. Aswad, E.F. Palullungan, Maria, & Syamsuddin. 2014.

Penentuan Profil Ketebalan Sedimen Lintasan Kota Makassar Dengan

Mikrotremor. Jurnal Fisika Vol. 4 No. 1. Makassar: Universitas

Hasanuddin.

Telford, M.W., L.P. Geldart, R.E. Sheriff, & D.A. Keys. 1976. Applied

Geophisics. New York: Cambridge University.

Timothy, D. 2014. Seismic Surface Wave Testing For Track Substructure

Assessment. Proceedings of the 2014 Joint Rall Conference. USA.

Tokimatsu, K., H. Arai. 1998. Evaluation Of Localsite Effect Based On

Microtremor H/V Spectra. The Effect of Surface Geology on Seismic

motion : Jepang.

Windraswara, R. & E. Widowati. 2010. Penerapan CBDP (Community Based

Disaster Preparadness) Dalam Mengantisipasi Bencana Tanah Longsor di

Kecamatan Gunungpati Kota Semarang. Rekayasa, 8(2):1-6.

Xia, J., D.M. Richard, B.P. Choon. 1999. Estimation of near-surface shear-wave

velocity by inversion of Raylaigh wave. Society Of Exploration

Geophysicists, 64(3), 691-700.

Yamazaki,F., A. Ansary, &Mehedi. 1997. Horizontal To Vertikal Spectrum Ratio

Of Earthquake. Engineering And Structural Dynamics, Vol. 26: 671-689.