i

IDENTIFIKASI POTENSI PERGERAKAN TANAH

BERDASARKAN ANALISIS GROUND SHEAR STRAIN(GSS)

DI KAMPUNG CEMARA, DESA SUKOREJO,

KECAMATAN GUNUNGPATI, KOTA SEMARANG

Skripsi

diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

oleh

Nadia Aisa Pratiwi

4211416036

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2020

ii

iii

iv

v

MOTO DAN PERSEMBAHAN

Motto

• “Raihlah ilmu. Dan dalam meraih ilmu, belajarlah untuk tenang dan sabar”.

(Umar Bin Khattab)

• Segala hal yang diniatkan untuk ibadah insyaallah akan mudah jalannya.

Skripsi ini kupersembahkan kepada:

1. Mama dan Bapak yang selalu mendukung dan mendoakan

disetiap kondisi dan situasi.

2. Kakak dan adik-adik saya yang selalu menjadi penyemangat dan

motivasi saya.

vi

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, 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 “Identifikasi Potensi Pergerakan Tanah Berdasarkan

Analisis Ground Shear Strain(Gss) Di Kampung Cemara, Desa Sukorejo,

Kecamatan Gunungpati, Kota Semarang.”.

Dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan

dari banyak pihak. Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima

kasih banyak kepada:

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

2. Dr. Sugianto, M.Si., 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. Dr. Khumaedi, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan

bimbingan, pengarahan, masukan dan motivasi dalam penyusunan skripsi;

6. Dra. Pratiwi Dwijananti, M.Si.selaku dosen wali yang telah memberi

banyak pengarahan selama kuliah di Unnes.

7. Prof. Dr. Supriyadi, M.Si., selaku dosen penguji I yang telah membimbing

dan memberikan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.

8. Dr. Drs. M. Aryono Adhi, M.Si, selaku Penguji II yang telah membimbing

dan memberikan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.

9. Teknisi Laboratorium Fisika: Rodhotul Muttaqin, S.Si., Natalia Erna S.,

S.Pd., dan Wasi Sakti Wiwit Prayitno, S.Pd yang telah membantu jalannya

penelitian.

10. Geoscience Indonesia Services (GIS) Yogyakarta yang telah membantu

dan memberi tempat selama perbaikan skripsi(revisi).

vii

11. Teman-teman KSGF Unnes yang telah membantu dan memberikan

semangat;

12. Teman-teman program studi fisika angkatan 2016 yang sudah saling

memberikan dukungan dan motivasi.

Diharapkan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya,

lembaga, masyarakat dan pembaca.

Semarang, 9 Oktober 2020

Penulis

viii

ABSTRAK

Pratiwi, Nadia Aisa. 2020. Identifikasi Potensi Pergerakan Tanah Berdasarkan

Analisis Ground Shear Strain(GSS) di Kampung Cemara, Desa Sukorejo,

Kecamatan Gunungpati, Kota Semarang. Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

Pembimbing Dr.Khumaedi, M.Si.

Kata Kunci: Mikroseismik, HVSR, Kerentanan Seismik, PGA, GSS.

Kelurahan Sukorejo merupakan satu dari tiga kelurahan di Gunungpati yang

memiliki potensi bencana cukup tinggi terutama bencana tanah longsor. Desa

Sukorejo terdiri dari batuan batu pasir, batu lempung, konglomerat, tufan dan

napal. Batuan didominasi oleh batu pasir dan batu lempung. Batu pasir cenderung

dapat meneruskan dan menyimpan air, namun batu lempung cenderung kedap air

sehingga dapat menyebabkan batu pasir tidak dapat meneruskan air, hal ini juga

dapat menjadi salah satu faktor terjadinya gerakan tanah. Salah satu daerah di

Kelurahan Sukorejo yang sering mengalami bencana pergerakan tanah adalah

Kampung Cemara. Pergerakan tanah yang terjadi hingga menyebabkan robohnya

bangunan. Beberapa peristiwa lain menunjukkan retakan pada permukaan tanah.

Hal tersebut yang menjadi dasar dilakukan penelitian mikroseismik ini. Penelitian

mikroseismik dilakukan untuk mengetahui potensi pergerakan tanah di Kampung

Cemara berdasarkan analisis nilai Ground Shear Strain(GSS). Penelitin ini

menggunakan metode HVSR (Horizotal to Vertical Spectral Ratio). Akuisisi data

mikroseismik meliputi 20 titik pengukuran dengan menggunakan alat

seismometer Vibralog MAE tipe S3S. Nilai regang geser atau Ground Shear

Strain(GSS) yang diperoleh berkisar dari 4.54 x 10-3 sampai 1.59 x 10-2. Hal ini

menunjukkan bahwa Kampung Cemara berpotensi mengalami gerakan tanah

dengan dekripsi fenomena gerakan tanah yang dapat terjadi yaitu berupa longsor,

pemadatan tanah dan likuifaksi.

ix

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................................ i

PERNYATAAN .................................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

PRAKATA .............................................................................................................. vi

ABSTRAK ........................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv

PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................. 3

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 4

BAB II ...................................................................................................................... 5

TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 5

2.1 Gempa Bumi ...................................................................................................... 5

2.2 Parameter Sumber Gempa Bumi ....................................................................... 5

2.3 Gelombang ......................................................................................................... 6

2.3.1 Gelombang Seismik ........................................................................................ 6

2.3.1.1 Gelombang Badan (Body Wave) .................................................................. 7

2.3.1.1 Gelombang Permukaan ................................................................................ 8

2.4 Gerakan Tanah ................................................................................................... 9

x

2.4.1 Faktor-faktor Pemicu Gerakan Tanah ............................................................. 9

2.4.1.1. Faktor yang bersifat pasif .......................................................................... 10

2.4.1.2. Faktor yang bersifat aktif .......................................................................... 10

2.5 Mikroseismik ................................................................................................... 10

2.6 Metode HVSR .................................................................................................. 11

2.6.1 Amplifikasi(A0) ............................................................................................. 13

2.6.2 Frekuensi dominan(f0) ................................................................................... 14

2.6.3 Ketebalan Lapisan Sedimen(h) ..................................................................... 16

2.7 Indeks Kerentanan Gempa(Kg) ........................................................................ 16

2.8 Peak Ground Acceleration(PGA) .................................................................... 17

2.9 Ground Shear Strain ........................................................................................ 19

2.10 Susunan Stratigrafi Daerah Penelitian ........................................................... 21

BAB III .................................................................................................................. 22

METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................. 22

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 22

3.1.1 Waktu Penelitian ........................................................................................... 22

3.1.2 Tempat Penelitian ......................................................................................... 22

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................ 22

3.2.1 Alat Penelitian ............................................................................................... 22

3.2.2 Bahan Penelitian ........................................................................................... 23

3.3 Tahap Penelitian ............................................................................................... 23

3.3.1 Pembuatan Desain Survei ............................................................................. 23

3.3.2 Pengambilan Data Penelitian ........................................................................ 24

3.3.3 Pengolahan Data ........................................................................................... 24

3.4 Alur Penelitian ................................................................................................. 24

xi

BAB IV ................................................................................................................. 25

HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................. 26

4.1. Hasil Penelitian ............................................................................................... 26

4.1.1. Frekuensi Dominan(f0) dan Faktor Amplifikasi(A0) ................................... 26

4.1.1.1. Frekuensi Natural(f0) ................................................................................. 27

4.1.1.2. Amplifikasi(A0) ......................................................................................... 28

4.1.2 Ketebalan Sedimen(h) ................................................................................... 29

4.1.3 Indeks Kerentanan Gempa(Kg) ..................................................................... 30

4.1.4 Peak Ground Acceleration(PGA) atau Percepatan Tanah Maksimum ......... 31

4.1.5 Potensi gerakan tanah berdasarkan Nilai Ground Shear Strain(GSS) .......... 33

4.2 Bahasan ............................................................................................................ 34

SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................... 37

5.1 Simpulan .......................................................................................................... 37

DAFTAR PUSTAKA RUJUKAN ........................................................................ 38

LAMPIRAN ........................................................................................................... 42

xii

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1 Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan mikrotremor ......... 15

2.2 Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak percepatan tanah maksimum

................................................................................................................................ 18

2.3 Nilai Regangan Sifat Dinamis Tanah menurut Nakamura .............................. 20

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar

1.1 Gelombang P ..................................................................................................... 7

2.2 Gelombang S ...................................................................................................... 8

2.3 Gelombang Reyleigh ......................................................................................... 9

2.4 Gelombang Love .............................................................................................. 10

2.5 Proses pengolahan metode HVSR .................................................................. 12

3.1 Peta Lokasi Penelitian ...................................................................................... 22

3.2 Diagram Alir ................................................................................................... 25

4.1 Raw-data titik N01 ........................................................................................... 26

4.2 Peta Kontur Frekuensi Natural(f0) Kampung Cemara ..................................... 37

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

Kurva H/V .............................................................................................................. 33

Tabel pengolahan data ........................................................................................... 43

Dokumentasi .......................................................................................................... 44

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kota Semarang memiliki luas wilayah sebesar 373,67 km2 terdiri dari 16

kecamatan dan 177 kelurahan serta jumlah penduduk tercatat sebesar 1,653,035

jiwa. Kondisi Kota Semarang menunjukkan adanya berbagai kemiringan dan

tonjolan karena secara topografis terdiri dari daerah perbukitan, dataran rendah

dan daerah pantai (BPBD, 2016). Kondisi tersebut membuat Kota Semarang

rentan terhadap berbagai bencana, diantaranya adalah bencana banjir, tanah

longsor, kekeringan, abrasi, kebakaran lahan, dan potensi bencana lainnya.

Menurut Lembaga ESDM (2009) menyebutkan bahwa beberapa wilayah di Kota

Semarang tergolong kedalam zona kerentanan gerakan tanah yang tinggi. Apabila

saat gempa bumi terjadi, hal ini dapat menimbulkan gaya dinamis akibat getaran

atau rambatan dari pusat gempa sehingga terjadi slope atau ketidakstabilan lereng

(Ilyas, 2011). Daerah yang rentan terhadap gerakan tanah akan beresiko

mengalami kerusakan saat menerima getaran atau rambatan gempa. Bahaya

gempa tidak dapat dihindari namun dampaknya dapat dikurangi melalui kegiatan

penilaian karakteristik tanah pada titik-titik yang memiliki potensi resiko bencana.

Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh

Windraswara & Widowati (2010), terdapat tujuh dari enam belas Kecamatan di

Kota Semarang yang memiliki titik rawan longsor. Ketujuh kecamatan tersebut

adalah Manyaran, Gunungpati, Gajahmungkur, Tembalang, Ngaliyan, Mijen, dan

Tugu. Selain itu, berdasarkan data bencana tanah longsor BPBD Kota Semarang

disebutkan bahwa kecamatan Gunungpati memiliki potensi bencana cukup tinggi.

Wilayah Gunungpati berdasarkan keadaan geografisnya berada pada ketinggian

259 meter dari permukaan laut. Sebagian besar wilayah kecamatan Gunungpati

adalah dataran tinggi, yang terdiri dari daerah pertanian, tegalan, dan kebun serta

sebagian besar sebagai pemukiman. Kondisi topografi permukaan tanah di

Kecamatan Gunungpati bergelombang dan tanah curam/jurang pada beberapa

lokasi. Tiga kelurahan di kecamatan Gunungpati yang tercatat sering mengalami

2

bencana terutama longsor adalah kelurahan Sukorejo, kelurahan Sadeng dan

kelurahan Sekaran. Beberapa penelitian menyebutkan bahwa daerah Gunungpati

khususnya di Kelurahan Sukorejo memiliki potensi pergerakan tanah karena

kondisi topografinya yang miring. Struktur geologi Desa Sukorejo terdiri dari

batupasir, batu lempung, konglomerat, tufan dan napal. Strukturnya didominasi

oleh batu pasir yang cenderung dapat meneruskan dan menyimpan air, namun

batu lempung adalah batuan kedap air sehingga dapat menyebabkan batu pasir

tidak dapat meneruskan air, hal ini juga dapat menjadi faktor terjadinya gerakan

tanah (Sakinah, 2017). Pada tahun 2018 tepatnya tanggal 23 April telah terjadi

bencana tanah longsor hingga merobokan rumah di Dewi Sartika 02 Deliksari

Kampung Cemara Desa Sukorejo. Ini menyebabkan kerugian material dan

membahayakan keselamatan warga. Beberapa peristiwa pergerakan tanah di

Kampung Cemara juga mengakibatkan retakan pada permukaan tanah.

Tanah longsor adalah gerakan tanah berupa perpindahan massa tanah atau

batuan. Gerakan tanah dapat disebabkan adanya pengaruh gravitasi, arus air, dan

beban luar. Gerakan tanah terjadi karena adanya gangguan kesetimbangan tanah

meliputi gaya penahan (shear strength) dan gaya peluncur(shear stress) yang

bekerja pada suatu lereng (Indriani, Kusumayudha, & Purwanto, 2017).

Tingginya tingkat kerugian yang dialami oleh masyarakat selain karena

besarnya bencana, namun juga dapat disebabkan kurangnya informasi tentang

potensi bencana yang terjadi di daerahnya. Sehingga informasi mengenai potensi

gerakan tanah di suatu wilayah sangat diperlukan karena dapat sebagai pendidikan

dasar tanggap bencana bagi masyarakat sekitar.

Identifikasi potensi gerakan tanah dapat diketahui dari karakteristik lapisan

bawah permukaan berupa nilai regang geser tanah. Salah satu metode geofisika

yang dapat digunakan untuk menentukan nilai regang geser tanah adalah metode

mikroseismik. Mikroseismik merupakan salah satu metode geofisika pasif.

Metode mikroseismik pada dasarnya adalah merekam getaran tanah alami yang

dapat merefleksikan kondisi geologi suatu daerah. Salah satu teknik dalam

mikroseismik adalah teknik HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio). Teknik

HVSR pertama kali diperkenalkan oleh Noghosi dan Igarashi yang kemudian

3

disebarkan oleh Nakamura, sehingga metode ini biasa dikenal juga dengan teknik

Nakamura. Teknik HVSR secara luas dapat digunakan untuk studi efek lokal dan

mikrozonasi. Teknik HVSR didasarkan pada perbandingan spektral amplitudo

komponen horizontal terhadap komponen vertikal. Parameter penting yang

dihasilkan dari teknik HVSR adalah frekuensi natural (f0) dan amplifikasi (A0)

(Warnana et al., 2011).

Dari parameter tersebut dapat diperoleh nilai γ atau disebut dengan

Ground Shear Strain(GSS). Nilai ini yang dapat menginterpretasikan kemampuan

suatu material lapisan tanah untuk meregang dan bergeser apabila terjadi gempa

bumi, sehingga dapat menentukan daerah berpotensi pergerakan tanah berupa

longsor, likuifaksi, rekahan, getaran dan fenomena gerakan tanah lainnya.

Informasi mengenai karakteristik lapisan bawah permukaan pergerakan

tanah di Kampung Cemara, Sukorejo belum tersedia. Hal ini menjadi alasan

dilakukannya penelitian ini dengan harapan dapat memberikan informasi dan

masukan tentang karakteristik lapisan bawah permukaan pergerakan tanah di

Kampung Cemara dan sebagai data pendukung dalam upaya mitigasi bencana

tanah longsor.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan diatas maka dapat dirumuskan

permasalahan, bagaimana menentukan nilai potensi pergerakan tanah di Kampung

Cemara, Sukorejo dengan menggunakan metode mikroseismik.

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini menggunakan metode mikroseismik dengan analisis Ground Shear

Strain(GSS) di Kampung Cemara.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi nilai potensi pergerakan

tanah berdasarkan karekteristik lapisan bawah permukaan dengan mengetahui

nilai Ground Shear Strain di Kampung Cemara.

4

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi dan gambaran

tentang pergerakan tanah yang terjadi di Kampung Cemara dengan menggunakan

bentuk mikrozonasi Ground Shear Strain. Selain itu juga dapat sebagai upaya

dalam mitigasi bencana sehingga pemerintah dapat melakukan pengelolaan lahan

pada daerah yang teridentifikasi rawan gempa bumi.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gempa Bumi

Gempa bumi adalah peristiwa bergetarnya bumi akibatppelepasan energi dari

dalam bumi secara tiba-tiba yang ditandai dengan patahnya lapisan batuan pada

kerak bumi. Menurut Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika(BMKG)

akumulasi energi penyebab terjadinya gempa bumi dihasilkan dari pergerakan

lempeng-lempeng tektonik. Energi yang dihasilkan dipancarkan ke segala arah

berupa gelombang gempa bumi sehingga efeknya dapat dirasakan sampai ke

permukaan bumi. Menurut Fowler (1990) gempa bumi dapat diklasifikasikan

berdasarkan kedalaman fokus yaitu yang pertama gempa dangkal dengan

kedalaman gempa kurang dari 70 km, gempa menengah dengan kedalaman gempa

kurang dari 300 km,gempa dalam dengan kedalaman gempa lebih dari 300 km.

Klasifikasi besarnya kekuatan gempa menurut Hagiwara (1964) berdasarkan

magnitudonya yaitu dikatakan gempa sangat besar (Great Earthquake) apabila

memiliki magnitude lebih dari 8.0, gempa besar (Major Earthquake) memiliki

magnitude amtara 7.0-8.0, gempa sedang (Moderate Earthquake) dengan

magnitude 5.0-7.0, gempa kecil (Small Earthquake) memiliki magnitude 3.0-5.0,

gempa mikro (Micro Earthquake) memiliki magnitude sebesar 1.0-3.0 sedangkan

gempa ultramikro (Ultramikro Earthquake) memiliki magnitude kurang dari 1.0.

2.2 Parameter Sumber Gempa Bumi

Beberapa parameter dasar gempabumi yang mempengaruhi terjadinya gempabumi

adalah:

1. Hiposenter, yaitu tempat terjadinya gempabumi atau pergeseran tanah di dalam

bumi.

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

permukaan bumi.

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

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

6

5. Faktor amplifikasi, yaitu faktor pembesaran percepatan gempabumi yang

terjadi pada permukaan tanah akibat jenis tanah tertentu.

6. 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 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.

2.3 Gelombang

2.3.1 Gelombang Seismik

Gelombang diartikan sebagaiGgangguan mekanis yang merambat melalui suatu

medium akibat dari sumber getaran. Disebut dengan gelombang seismik karena

dalam perambatannya melalui medium yang disebut bumi. Ada dua metode yang

dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang seismik, yaitu metode aktif dan

metode pasif. Metode aktif adalah metode pembangkitan gelombang seismik

secara aktif atau disengaja menggunakan gangguan yang dibuat oleh manusia,

biasanya digunakan dalam eksplorasi. Metode pasif adalah pembangkitan

gelombang akibat gangguan yang terjadi secara alamiah, contohnya gempa.

Gelombang seismik merupakan termasuk gelombang elastik karena medium yang

dilaluinya adalah bumi yang bersifat elastik. Sehingga sifat penjalaran gelombang

seismik itu bergantung pada elastisitas batuan yang dilewatinya. Di dalam bumi

tentu banyak terjadi pergerakan-pergerakan yang terjadi, adanya pergerakan dan

gaya pada bumi dapat menyebabkan batuan mengalami deformasi. Peristiwa

deformasi ini berkaitan erat dengan konsep tegangan (stress), dan regangan

(strain).

Gelombang seismik terdiri dari dua tipe, yaitu gelombang badan (body

wave) dan gelombang permukaan (surface wave).

7

2.3.1.1 Gelombang Badan (Body Wave)

Gelombang badan merupakan gelombang yang merambat atau menjalar dalam

media elastik dan arah rambatannya ke seluruh bagian di dalam bumi.

Berdasarkan gerak partikel, media, dan arah penjalarannya, gelombang dapat

dibedakan menjadi gelombang P (Primer) dan gelombang S (Sekunder).

Gelombang P ini disebut gelombang kompresi atau gelombang longitudinal.

Gambar 2.1 menunjukkan ilustrasi gerak gelombang P. Gelombang P memiliki

kecepatan perambatan paling besar dibandingkan dengan gelombang seismik yang

lain. Gelombang P dapat merambat melalui medium padat, cair maupun gas.

Kecepatan gelombang P antara 1,5 km/s sampai 8 km/s pada kerak bumi.

Kecepatan penjalaran gelombang P dapat dikemukakan dengan persamaan:

(2.1)

Dengan,

= Kecepatan gelombang P

µ = Modulus geser

ρ = Densitas material yang dilalui gelombang

κ = Modulus Bulk

Gambar 2.1 Gelombang P (Elsanhai dan Sarno, 2008)

Gelombang S disebut gelombang shear atau gelombang transversal.

Gelombang S memiliki kecepatan yang lebih lambat dibandingkan dengan

8

gelombang P. Gelombang ini hanya dapat merambat pada medium padat dan

tegak lurus terhadap arah rambatnya. Persamaan dari kecepatan Gelombang S

adalah sebagai berikut :

𝑽𝒑 = √𝝁

𝝆

Gambar 2.2 Gelombang S (Elnashai dan Sarno, 2008)

2.3.1.1 Gelombang Permukaan

Gelombang permukaan terdapat pada batas permukaan medium. Berdasarkan

pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan merupakan

gelombang yang kompleks yang memiliki frekuensi rendah dan amplitudo besar,

yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan sifat

elastik (Susilawati, 2008). Ada dua jenis dari gelombang permukaan yaitu

gelombang Reyleigh dan gelombang Love.

a. Gelombang Reyleigh memiliki orbit gerakan elips tegak lurus dengan

permukaan dan arah penjalarannya. Gelombang ini terjadi karena adanya

interferensi antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara konstruktif.

Persamaan dari kecepatan gelombang Reyleigh adalah sebagai berikut :

𝑉𝑅 = 0.92√𝑉𝑠

Gambar 2.3 Gelombang Reyleigh (Elnashai dan Sarno, 2008)

2.2

2.3

9

b. Gelombang Love merupakan gelombang permukaan yang menjalar dalam

bentuk gelombang transversal yang merupakan gelombang S horizontal yang

penjalarannya paralel dengan permukaannya (Gadallah and Fisher, 2009).

Gambar 2.4 Gelombang Love (Elnashai dan Sarno, 2008)

2.4 Gerakan Tanah

Menurut Varnes(1978), gerakan tanah yaitu perpindahan material pembentuk

lereng, berupa batuan, bahan timbunan, tanah atau material campuran tersebut

yang bergerak ke arah bawah dan keluar lereng. Ada dua macam lereng dalam

gerakan tanah yang terjadi yaitu lereng batuan dan lereng tanah. Gerakan tanah

yang terjadi pada dua lereng tersebut tidak dapat disamakan karena materialnya

berbeda. Dalamdkeadaanntidak ada gangguan, tanahhatau batuan umumnya

dalam keadaan seimbang terhadap gaya yang muncul dari dalam. Namunaapabila

mengalami perubahan pada keseimbangan, makaatanah atau batuan tersebut akan

berusahaauntuk mencapaii keadaan yang baru secara alami. Cara ini

berupaapengurangan beban, umumnya dapat dalam bentuk longsorannatau

gerakan lain sampai tercapai keadaan keseimbangannya yang baru.

2.4.1 Faktor-faktor Pemicu Gerakan Tanah

Faktor pemicu atau penyebab terjadinya peristiwa pergerakan tanah adalah

fenomena yang mengkondisikan suatu lereng menjadi berpotensi untuk bergerak

atau longsor. Lereng yang memiliki potensi bergerak akan mengalami pergerakan

apabila ada gangguan yang memicu terjadinya gerakan. Faktor umum

penyebabnya adalah fenomena alam, sedangkanggangguanppada lereng dapat

disebabkan dari proses alamiah, pengaruh dari kegiatan manusia ataupun dari

keduanya. Faktor yang dapat mempengaruhi longsoran pada tanah dikelompokan

menjadi dua macam, yaitu bersifat pasif dan aktif.

10

2.4.1.1. Faktor yang bersifat pasif

a) Litologi: material yang rentan dan mudah meluncur dikarenakan basah sebab

masuknya air ke dalam tanah.

b) Struktur geologi: jarak antara rekahan pada batuan, patahan, zona hancuran,

bidang foliasi dan kemiringan lapisan batuan yang besar.

c) Susunan batuan (Stratigrafi) : perlapisan batuan dan perselingan batuan antar

batuan keras atau perselingan antara batuan permeable dan batuan impermiable.

d) Topografi: lereng yang terjal atau vertikal.

e) Material organik : lebat atau jarangnya vegetasi.

2.4.1.2. Faktor yang bersifat aktif

a) Gangguan secara alami seperti adanya bencana gempa bumi

b) Gangguan akibat kegiatan manusia seperti aktivitas industri, pembukaan lahan,

pembangunan dll.

c) Kemiringan lereng menjadi terjal karena adanya aliran air.

d) Pengisian air ke dalam tanah yang melebihi batas kapasitas, sehingga

mengakibatkan tanah menjadi jenuh air.

e) Getaran tanah yang di akibatkan oleh seismisitas atau kendaraan berat.

2.5 Mikroseismik

Mikroseismik atau mikrotermor adalah getaran tanah yang sangat kecil dan terjadi

secara terus menerus yang disebabkan oleh aktivitas alam maupun buatan.

Aktivitas alam dihasilkan dari interaksi seperti angin, arus laut, dan gelombang

laut, sedangkan aktivitas buatan dihasilkan dari aktivitas manusia seperti lalu

lintas, industri, dan aktivitas manusia lainnya. Mikroseismik merupakan noise

dengan periode pendek yang berasal dari sumber artifisial. Noise tersebut

didominasi oleh gelombang permukaan. Menurut Nakamura (2000) gelombang

mikroseismik dibagi menjadi dua yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang

badan. Gelombang Rayleigh termasuk kedalam gelombang permukaan yang

merambat pada permukaan tanah dan gelombang badan merambat melalui batuan

dasar. Selain itu Nakamura mengasumsikan data mikroseismik terbentuk dari

beberapa jenis gelombang, namun yang paling utama merupakan gelombang

11

Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen diatas batuan dasar. Pengamatan

ini dapat memberi informasi tentang sifat dinamis di suatu lokasi seperti nilai

dominan dari periode dan amplitudo. Selain itu dapat mengetahui lebih detail

tentang kecepaan gelombang geser di suatu daerah.

2.6 Metode HVSR

Metode HVSR adalah penentuan rasio sinyal vertikal dengan sinyal horizontal

yang diperoleh dari pengukuran sinyal mikroseismik pada suatu lokasi untuk

mengetahui karakteristik dinamis lapisan permukaan (Nakamura, 1989).

Menerapkan metode rasio spektral horizontal ke vertikal(HVSR) pada ambient

noise dapat digunakan untuk memperkirakan efek resonansi yang disebabkan oleh

gerakan atau getaran seismik (Zhu, Pilz, & Cotton, 2020). Metode HVSR cukup

kuat dalam penilaian bahaya seismik dan memberikan penetapan atau latar

geologi pada target lokasi yang didefinisikan dengan baik (Setiawan, Jaksa,

Griffith & Love, 2018). Metode HVSR ini cukup efektif dalam memberikan

informasi terkait karakteristik dinamis lapisan tanah permukaan penyebab

terjadinya local site effect saat terjadi gempa bumi. Site effect pada lapisan

sedimen permukaan dapat digambarkan dengan membandingkan faktor

amplifikasi dari komponen horizontal dengan faktor amplifikasi dari komponen

vertikal seismogram.

12

Gambar 2.5 Proses pengolahan metode HVSR

Gelombang mikroseismik terbagi menjadi dua yaitu gelombang Rayleigh dan

gelombang badan. Gelombang Rayleigh merupakan gelombang permukaan yang

menjalar pada permukaan tanah dan gelombang badan menjalar pada batuan dasar

(Nakamura,2000).

Hf = Ah SHB + SHS (2.4 )

Vf = Av SVB + SVS (2.5)

Sehingga,

𝑯/𝑽 =𝑯𝒇

𝑽𝒇 =

𝑨𝒉𝑺𝑯𝑩 + 𝑺𝑯𝑺

𝑨𝒗𝑺𝑽𝑩 + 𝑺𝑽𝑺 (2.6)

Dimana Hf dan Vf adalah komponen spektral horisontal dan vertical dari

gelombang mikroseismik, Ah dan Av merupakan faktor amplifikasi dari

gelombang badan, SHB dan SVB adalah spektrum gerak horisontal dan vertikal di

batuan dasar, sedangkan SHS dan SVS adalah spektrum gerak horisontal dan

vertikal pada lapisan sedimen atau pada permukaan tanah. Gelombang Reyleigh

hanya merambat pada lapisan sedimen, gelombang ini dominan terdapat dalam

13

spektrum komponen vertikal. Untuk frekuensi dalam rentang 0,2 – 20 Hz, rasio

spektrum antara komponen horisontal dan vertikal di batuan dasar mendekati nilai

satu , 𝐒𝐇𝐁

𝐒𝐕𝐁 ≈ 𝟏 . Berdasarkan hal diatas, komponen horizontal dan komponen

vertikal pada lapisan batuan dapat dieleminasi. Sehingga persamaannya menjadi:

𝑯/𝑽 =𝑺𝑯𝑺

𝑺𝑽𝑺 =

√(𝑺(𝒃𝒂𝒓𝒂𝒕−𝒕𝒊𝒎𝒖𝒓))𝟐+(𝑺𝒖𝒕𝒂𝒓𝒂−𝒔𝒆𝒍𝒂𝒕𝒂𝒏)𝟐

𝑺𝑽𝒔

2.6.1 Amplifikasi(A0)

Amplifikasi merupakan perbesaran gelombang seismik yang terjadi karena adanya

perbedaan antar lapisan. Gelombang tersebut akan semakin besar apabila

merambat pada suatu medium ke medium lain yang lebih lunak dibandingkan

dengan medium awal yang dilaluinya. Semakin besar perbedaannya, maka

perbesaran yang dialami gelombang tersebut akan semakin besar. Nilai faktor

penguatan (amplifikasi) tanah berkaitan dengan perbandingan kontras impedansi

lapisan permukaan dengan lapisan di bawahnya. Bila perbandingan kontras

impedansi kedua lapisan tersebut tinggi maka nilai faktor penguatan juga tinggi,

begitu pula sebaliknya (Nakamura, 2000).

Menurut Nakamura(2000), site effect (Tsite) ditentukan berdasarkan perbandingan

faktor amplifikasi gerakan horisontal (Th) dan vertikal (Tv) dari permukaan tanah

yang terkena batuan dasar. Nilai amplifikasi bisa bertambah, jika batuan telah

mengalami deformasi (pelapukan, pelipatan atau pesesaran) yang mengubah sifat

fisik batuan. Pada batuan yang sama, nilai amplifikasi dapat bervariasi sesuai

dengan tingkat deformasi dan pelapukan pada tubuh batuan tersebut (Marjiyono,

2010). Nilai amplifikasi bisa bertambah, jika batuan telah mengalami deformasi

(pelapukan, pelipatan atau pesesaran) yang mengubah sifat fisik batuan. Pada

batuan yang sama, nilai amplifikasi dapat bervariasi sesuai dengan tingkat

deformasi dan pelapukan pada tubuh batuan tersebut.

(2.7)

14

2.6.2 Frekuensi dominan(f0)

Nilai frekuensi dominan berkaitan dengan kedalaman bidang pantul bagi

gelombang di bawah permukaan, dimana bidang pantul tersebut merupakan batas

antara sedimen lepas dengan batuan keras, sehingga semakin kecil frekuensi yang

terbentuk dari pemantulan gelombang tersebut menunjukkan bahwa semakin tebal

sedimennya atau semakin dalam bidang pantul gelombang tersebut. Frekuensi

dominan merupakan nilai frekuensi yang kerap muncul sehingga diakui sebagai

nilai frekuensi dari lapisan batuan di wilayah tersebut yang dapat menunjukkan

jenis dan karakteristik batuan tersebut. Perbandingan antara frekuensi resonansi

sedimen yang berasal dari pengukuran dengan frekuensi resonansi bangunan

memungkinkan untuk mengidentifikasi area dari kemungkinan resonansi struktur

tanah (Maresca, Nardone, Gizzi, & Potenza, 2018). Nilai frekuensi yang sangat

rendah meningkatkan kerentanan terhadap guncangan gempa bumi dengan

periode yang panjang (Putri, Purwanto, & Widodo, 2016). Kanai mengklasifikasi

jenis tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan yang ditunjukkan pada Tabel

2.1

15

Klasifikasi Tanah Frekuensi

Natural

(Hz)

Klasifikasi Kanai Deskripsi

Jenis I 6,67-20 Batuan tersier

yang lebih tua.

Terdiri dari batuan

pasir berkerikil

keras(hard sandy

gravel).

Ketebalan lapisan

sedimen permukaannya

tipis, didominisi oleh

batuan keras

Jenis II 4-6,67 Batuan alluvial

dengan ketebalan

5m. Terdiri dari

pasir berkerikil

(sandy gravel),

lempung keras

berpasir (hard

sandy clay), tanah

liat, lempung

(loam) dan

sebagainya

Ketebalan lapisan

sedimen permukaannya

masuk dalam katagori

menengah, yaitu 5-10

meter.

Jenis III 2.5-4 Batuan alluvial

yang hampir sama

dengan tanah jenis

II, hanya

dibedakan oleh

adanya formasi

yang belum

diketahui (buff

formation)

Ketebalan lapisan

sedimen permukaannya

masuk dalam katagori

tebal, yaitu 10-30 meter.

Jenis IV <2.5 Batuan alluvial

yang terbentuk

dari

sedimentasi delta,

top soil, lumpur,

tanah lunak

humus, endapan

delta

atau endapan

lumpur dll, yang

tergolong kedalam

tanah lembek,

dengan kedalaman

30m

Ketebalan sedimen

permukaannya sangatlah

tebal.

Tabel 2.1 Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi predominan

mikrotremor oleh Kanai (Arifin, Mulyanto, Murjiyono, & Setianegara, 2014)

16

2.6.3 Ketebalan Lapisan Sedimen(h)

Ketebalan pada lapisan sedimen menunjukkan ketebalan lapisan yang lunak atau

lapuk pada lapisan permukaan tanah yang diatas batuan dasar. Nakamura (2008)

menyebutkan bahwa ketebalan lapisan sedimen ini berhubungan dengan frekuensi

dominan dan kecepatan gelombang pada permukaan. Nilai ketebalan lapisan

sedimen dapat mempengaruhi kecepatan saat gelombang menjalar. Adapun

persamaan dalam menentukan nilai ketebalan lapisan sedimen adalah sebagai

berikut:

𝒉 =𝑽𝒔𝟑𝟎

𝟒𝒇𝟎

Dimana,

h = ketebalan lapisan sedimen(m)

Vs30 = Kecepatan gelombang S

f0 = frekuensi dominan

Gelombang S(Shear) pada permukaan tanah adalah gelombang geser yang terjadi

hingga sampai kedalaman 30 meter atau dikenal dengan Vs30. Nilai kecepatan

gelombang geser sampai kedalaman 30 meter ini dapat digunakan sebagai penentu

parameter geoteknik dalam pembangunan infrastruktur (Roser & Gosar, 2010).

Nilai kecepatan gelombang S tersebut dapat diperoleh dari website USGS(United

States Geological Survey).

2.7 Indeks Kerentanan Gempa(Kg)

Menurut Nakamura (2008) kerentanan seismik atau kerentanan gempa (Kg)

merupakan nilai yang menggambarkan kerentanan permukaan tanah akibar

deformasi saat terjadinya gempa. Tujuannya untuk mengukur tingkat kerentanan

tanah disuatu tempat yang menerima gempa. Manfaat dari kerentanan seismic

adalah untuk mendeteksi zona – zona yang lemah atau rawan terhadap gempa

bumi. Nilai kerentanan gempa didapatkan dari kuadrat nilai amplifikas dibagi

dengan frekuensi natural tanah, atau dapat di rumuskan menjadi :

2.8

4

17

Kg = 𝑨𝟐

𝒇𝟎 (2.9)

Dimana,

Kg = Kerentanan Seismik/Gempa

A = Amplifikasi Gelombang

𝑓0 = Frekuensi dominan(Hz)

2.8 Peak Ground Acceleration(PGA)

Peak ground acceleration atau percepatan tanah maksimum adalah percepatan

geteran tanah maksimum atau terbesar yang terjadi di suatu daerah yang

disebabkan oleh gelombang gempa bumi. Percepatan tanah maksimum di suatu

daerah getaran seismik yang bergantung pada perambatan gelombang seismik dan

karakteristk lapisan tanah di suatu daerah tersebut (Kanai & Tanaka, 1961). Besar

percepatan pada batuan dasar dan pada lapisan permukaan ini dipengaruhi oleh

parameter periode getaran seismik (T) dan periode natural tanah (To). Apabila

nilai periode getaran seismik (T) dan periode natural tanah (To) memiliki nilai

yang sama, maka akan terjadi resonansi (Ozaki, Kitagawa. & Hattori, 1977).

Apabila terjadi resonansi(T = To), maka nilai percepatan akan mencapai

maksimum. Sehingga formulasi percepatan maksimum oleh Kanai (1966)

diperoleh:

𝜶 =𝟓

√𝑻𝒐𝟏𝟎

(𝟎.𝟏𝟔𝑴)−(𝟏,𝟔𝟔+𝟑.𝟔

𝑹) 𝐥𝐨𝐠 𝑹+(𝟎.𝟏𝟔−

𝟏.𝟖𝟕

𝑹) (2.10)

dimana:

α = Percepatan Tanah(m/s)

M = Magnitudo (Skala Richter)

T = Periode(Sekon)

R = Jarak Hiposenter Gempa(Km)

Nilai percepatan ini dapat menginterpretasikan bahwa semakin besar nilai

percepatannya semakin besar pula dampak dari resiko gempa yang mungkin

terjadi. Nilai percepatan tanah maksimum bergantung pada besar magnitudo

18

gempa, jarak sumber gempa(hiposenter) dan juga kondisi geologi daerah.

Parameter-parameter yang berpengaruh ini diperoleh dari USGS(United States

Geological Survey).

Tabel 2.2 Skala nilai intensitas gempa berdasarkan dampak dan percepatan tanah

maksimum (USGS, 2016).

Intensitas Efek PGA(gal)

I Tidak terasa 1-2

II Dirasakan oleh orang yang beristirahat terutama di

tingkattingkat atas bangunan atau tempat tinggi

2-5

III Terasa di dalam rumah, seakan akan ada truk lewat

tetapi banyak yang tidak menyangka ada gempa bumi

5-10

IV Terasa di dalam rumah seperti ada truk lewat atau terasa

seperti ada barang berat yang menabrak dinidng rumah.

Barang-barang yang tergantung bergoyang-goyang,

jendela dan pintu bergetar, barang pecah belah pecah,

gelas-gelas gemerincing, dinding dan rangka rumah

berbunyi

10-25

V Dapat dirasakan diluar rumah. Orang tidur terbangun,

cairan tampak bergerak-gerak dan tumpah sedikit.

Barang perhiasan rumah yang kecil dan tidak stabil

bergerak atau jatuh. Pintu-pintu terbuka tertutup,

pigura-pigura dinding bergerak, lonceng bandul

berhenti atau mati atau tidak cocok jalannya

VI Terasa oleh semua orang. Banyak orang lari ke luar

karena terkejut. Orang yang sedang berjalan kaki

terganggu. Jendela berderit, gerabah, barang pecah-

belah pecah, barang-barang kecil dan buku jatuh dari

raknya, gambargambar jatuh dari dinding. Mebel-mebel

bergerak atau berputar. Plester dinding yang lemah

pecah-pecah. Lonceng-lonceng gereja berbunyi, pohon-

pohon terlihat bergoyang

VII Dapat dirasakan oleh sopir yang sedang mengemudi

mobil. Orang yang sedang berjalan kaki sulit untuk

berjalan dengan baik, cerobong asap yang lemah pecah.

Langitlangit dan bagian-bagian konstruksi pada tempat

yang tinggi rusak. Tembok yang tidak kuat pecah,

plester tembok dan batu-batu tembok yang tidak terikat

kuat jatuh. Terjadi sedikit pergeseran dan lekukan-

lekukan pada timbunan pasir dan batu kerikil. Air

menjadi keruh lonceng-lonceng besar berbunyi, selokan

irigasi rusak.

50-100

VIII Mengemudi mobil terganggu. Terjadi kerusakan pada

bangunan-bangunan yang kuat karena terdapat

bagianbagian yang runtuh. Kerusakan terjadi pada

100-250

19

temboktembok yang dibuat tahan terhadap getaran-

getaran horisontal dan beberapa bagian tembok runtuh.

Cerobong asap, monumen-monumen, menara-menara,

dan tangki air yang berada di atas berputar atau jatuh.

Rangka rumah berpindah dari fondasinya. Dinding-

dinding yang tidak terikat baik jatuh atau terlempar.

Ranting-ranting pohon patah dari dahannya. Tanah yang

basah dan lereng yang curam terbelah

IX Publik menjadi panik. Bangunan yang tidak kuat

hancur. Bangunan yang kuat mengalami kerusakan

berat. Fondasi dan rangka bangunan rusak. Pipa dalam

tanah putus. Tanah merekah. Di daerah aluvium pasir

dan lumpur keluar dari dalam tanah.

250-500

X Pada umumnya semua tembok, rangka rumah dan

fondasi rusak. Beberapa bangunan dari kayu yang kuat

dan jembatan-jembatan rusak. Kerusakan berat terjadi

pada bendungan-bendungan, tanggul-tanggul dan

tambaktambak. Terjadi tanah longsor yang besar. Air

dalam kolam, sungai dan danau tumpah/muncrat.

Terjadi perpindahan tempat secara horisontal di daerah

pantai dan di daerah-daerah yang permukaan tanahnya

rata. Jalur-jalur kereta api menjadi sedikit bengkok.

500-1000

2.9 Ground Shear Strain

Ground Shear Strain (GSS) atau regang geser (γ) menggambarkan kemampuan

material lapisan tanah untuk mengalami pergeseran saat terjadi gempa bumi

(Nakamura, 2008). Menurut Nakamura (2000) Kg dengan α berguna dalam

perhitungan nilai γ pada lapisan permukaan tanah. Gempa bumi yang memiliki

sifat merusak apabila batas regang-gesernya terlampaui maka peristiwa selanjutya

akan terjadi deformasi pada permukaan tanah suatu daerah. Nilai γ digunakan

untuk menentukan bagaimana keadaan tanah di daerah penelitian berkaitan

dengan longsor, likuifaksi, tanah retak, penurunan tanah, dan getaran (Setiawati,

Wibowo, & Dermawan, 2017). Nilai Kg mempengaruhi nilai γ yang terjadi akibat

δ, dan α yang mengalami penguatan apabila merambat pada medium yang lebih

rendah (Shaleha, Supriyadi, & Putra, 2016), sehingga nilai γ dapat ditulis dengan

persamaan:

𝜸 = 𝑨𝜹

𝒉

(2.11)

20

Dimana A merupakan nilai amplifikasi. δ merupakan deformasi lapisan tanah

permukaan akibat gempa ( 𝜹 = 𝑲𝒈𝛂

(𝟐𝝅𝒇𝟎)𝟐 ), dan h adalah ketebalan lapisan

sedimen. Hubungan nilai Kg dan γ dituliskan dalam persamaan:

𝜸 = 𝑲𝒈𝜶

𝝅𝟐𝑪𝑩

Dimana 𝑪𝑩 adalah kecepatan gelombang seismik pada batuan dasar. Apabila

persamaan (2.9) disubstitusikan ke dalam persamaan (2.12) maka persamaan

menjadi:

𝜸 =𝑨𝟐

𝒇𝟎.

𝛂

𝝅𝟐𝑪𝑩

𝜸 = 𝑨𝑨

𝒇𝟎.

𝛂

𝝅𝟐𝑪𝑩

𝜸 = 𝑨

𝑪𝑩𝟒𝒉𝒇𝟎

𝒇𝟎.

𝛂

𝝅𝟐𝑪𝑩

𝜸 = 𝑨.𝑪𝑩

𝟒𝐡.

𝟏

𝐟𝟎.

𝛂

𝝅𝟐𝑪𝑩

𝜸 =𝐀

𝐡.

𝛂

(𝟐𝝅𝒇𝟎)𝟐

Berdasarkan persamaan tersebut hubungan antara nilai Kg dan nilai γ

permukaan tanah, semakin besar nilai Kg maka semakin tinggi nilai γ permukaan

tanah (Shaleha, Supriyadi, & Putra, 2016). Menurut Nakamura (1997) nilai γ pada

permukaan tanah perlu diperhatikan. Tabel 2.3 menjelaskan fenomena yang

terajdi pada tanah berdasarkan nilai dari γ.

Tabel 2.4 Nilai Regangan Sifat Dinamis Tanah menurut Nakamura

Besar nilai regang 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Fenomena Gelombang,

Getaran

Retakan pada lapisan

tanah dan pemukiman

Longsor, Pemadatan

Tanah, Likuifaksi

Sifat Dinamis Elastisitas Plastisitas-Elastis Jatuh

(2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

Efek Perulangan, Efek

Kecepatan, dan Pembebanan

21

2.10 Susunan Stratigrafi Daerah Penelitian

Berdasarkan peta geologi lembar Magelang-Semarang, susunan stratigrafi kota

Semarang adalah Aluvium (Qa), Batuan Gunungapi Gajah mungkurr(Qhg),

Batuan Gunungapi Kaligesikk(Qpk), Formasi Jongkongg(Qpj), Formasi

Damarr(QTd), Formasi Kaligetass(Qpkg), Formasi Kalibengg(Tmkl), Formasi

Kerekk(Tmk) (Thanden, Sumadirja, & Richard, 1996).

Susunan Stratigrafi daerah Semarang Utara yang memiliki umur paling tua adalah

batuan sedimen fasies laut (Formasi Kalibiuk yang terdiri dari perselingan antara

napal batu pasir, tufaan dan batu pasir gampingan. Ini didominasi dengan lapisan

napal. Satuan batu pasir-Breksi vulkanik (Formasi Damar) terletak tidak selaras

di atas batuan napal-batupasir gampingan (Formasi Kalibiuk) dan terletak tidak

selaras dengan satuan batuan breksi vulkanik (formasi Notopuro) yang berada di

atasnya. Kemudian batuan yang paling muda terdiri dari endapan dataran delta,

endapan pasang surut dan endapan aluvial sungai (Marsudi, 2000).

Ditinjau dari peta geologi Kota Semarang, Struktur geologi Desa Sukorejo masuk

kedalam Formasi Damar(QTd) dan Formasi Kerek(TmK) (Sakinah, 2017).

1. Formasi Damar

Formasi Damar tersusun dari batuan batu pasir, tufaan, konglomerat, breksi

vulkanik. Batu pasir tufaan memiliki warna kuning kecoklatan berbutir halus-

kasar. Berumur Plio-Pliestocee. Konglomerat berwarna kuning kecoklatan hingga

kehitaman, komponen terdiri dari andesit, basalt, batu apung. Sedangkan breksi

vulkanik kemungkinan diendapkan dalam bentuk lahar, berwarna abu-abu

kehitaman terdiri dari bat andesit dan basalt.

2. Formasi Kerek terdiri dari perselingan antara batu lempung, napal, batu pasir

tufan, konglomerat, breksi vulkanik dan batu gamping. Berumur Miocene.

Batu lempung dengan warna kelabu muda hingga tua, gampingan sebagian

bersisipan dengan batu pasir. Lapisan tipis dari bat konglomerat terdapat dalam

batu lempung. Sedangkan batu gamping umumnya berlapis, kristalin & pasiran.

37

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari hasil penelitian yang telah diperoleh diatas dapat disimpulkan bahwa nilai

Ground Shear Strain(GSS) di Kampung Cemara Kelurahan Sukorejo Gunungpati

berkisar 4.54 x 10-3 sampai dengan 1.59 x 10-2. Nilai tertinggi terdapat pada titik

N08 sedangkan nilai terkecil terdapat pada titik N14. Berdasarkan tabel nilai

regangan sifat dinamis tanah oleh Nakamura (1997), nilai yang diperoleh pada

penelitian di Kampung Cemara masuk hingga kategori orde 1 x 10-2. Kategori

tersebut memiliki deskripsi fenomena gerakan tanah yang dapat terjadi berupa

longsor, pemadatan tanah dan likuifaksi. Berdasarkan nilai Ground Shear

Strain(GSS) dan klasifikasi dari tabel tersebut maka Kampung Cemara memiliki

potensi bencana tanah longsor yang cukup tinggi.

5.2 Saran

Mengacu dari hasil penelitian yang telah diperoleh, penulis mengajukan beberapa

saran, diantaranya:

1. Lebih disarankan penelitian dilakukan pada malam hari, tidak dekat dengan

pohon serta tidak dekat bangunan atau struktur tinggi untuk menghindari noise

yang terjadi.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan metode lain seperti geolistrik sebagai

validasi penelitian sebelumnya.

38

DAFTAR PUSTAKA RUJUKAN

Arifin, S. S., Mulyanto, B. S., Murjiyono, & Setianegara, R. (2014). Penentuan

Zona Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi Berdasarkan Analisis

Nilai Amplifikasi HVSR Mikrotremor dan Analisis Periode Dominan

Daerah Liwa dan Sekitarnya. Jurnal Geofisika Eksplorasi 2(1): 30-40.

Badan Penanggulangan Bencana Daerah (BPBD) Kota Semarang. 2016. Data

Informasi Bencana Tanah Longsor. Kota Semarang: BPBD

Daryono. 2011. Indeks kerentanan seismik berdasarkan mikrotremor pada setiap

satuan bentuk lahan di zona Graben Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta.

Disertasi, Fakultas Geografi: Universitas Gadjah Mada.

Elsanhai, S. A., & Sarno, D. L. 2008. Fundamental of Earthquake Engineering.

Wiley. Hongkong.

Fowler, C. M. R. 1990. The solid earth: An Introduction to Global Geophysics.

Cambridge: Cambridge University Press.

Gadallah, R. M., & Fisher, R. 2009. Exploration Geophysics. Springer: Berlin.

Hagiwara, T., Karakama, I., Kayano, I., & Kaminuma, K. 1964. Foreshocks,

aftershocks and an earthquake swarm detected by the micro-earthquake

observation. Bull Earthquake. Res. Inst. Vol(41):659–680.

Indriani, Y. N., Kusumayudha, S. B., & Purwanto, H. S. (2017). Analisis Gerakan

Massa Berdasarkan Sifat Fisika Tanah Daerah Kali Jambe dan sekitarnya,

53 Kecamatan Bener, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah. Jurnal Mineral

Energi dan Lingkungan 1(2): 39-49.

Ilyas, Tomi. 2011. Tanah Longsor(Landslide). Bahan Ajar MPKT-B

Kanai, K., & Tanaka, T. 1961. On Microtremors. VIII, Bull. Earth. Res.Inst.,

University of Tokyo. Japan, 3:97-114.

Kanai, K. 1966. Improved empirical formula for characteristics of stray [sic]

earthquake motions. Proceedings of the Japanese Earthquake Symposium:

1-4.

Khalil, A, E., Anukwu, G. C., & Nordin, M. N. M. 2020. Testing the horizontal to

vertical spectral ratio technique as a tool for utility detection. Journal of

Applied Geophysics. Vol(173).

Maresca, R.., Nardone, L., Gizzi, F. T., & Potenza, M. R. 2018. Ambient noise

HVSR measurements in the Avellino historical centre and surrounding

area (southern Italy). Correlation with surface geology and damage caused

39

by the 1980 Irpinia-Basilicata earthquake. Measurement Journal Vol(130):

211-222.

Marjiyono. 2010. Estimasi Karakteristik Dinamika Tanah dari Data Mikrotremor

Wilayah Bandung. Thesis. Bandung: Institue Teknologi Bandung.

Marsudi, 2000. Prediksi Laju Amblesan Tanah di Dataran Alluvial Semarang-

Jawa Tengah. Disertasi Program Doktor Bandung: Institut Teknologi

Bandung.

Marwanti, R., Firdaus, L., & Farid, M. 2017. Penggunaan Data Mikrotremor Dan

Vs30 Untuk Mengetahui Hubungan Ketebalan Sedimen Terhadap

Produktivitas Kelapa Sawit Dan Implementasinya Dalam Pembelajaran

Fisika. Bengkulu: Universitas Bengkulu.

Nakamura, Y. 1997. Seismic Vulnerability Indices for Ground and Structure using

Microtremor. World Congress on Railway Research Florence.

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

Subsurface using Microtremor on The Ground Surface. Q.R. of RTRI

30(1) : 25-33.

Nakamura, Y. 2000. Clear Identification of Fundamental Idea of Nakamura’s

Technique and Its Application. The 12nd Word Conference on Earthquake

Engineering. Tokyo, Japan.

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

Earthquake Engineering Beijing, China.

Nurrahmi., Efendi, R., & Sandra. 2015. Analisis Kecepatan Gelombang Geser

Vs30 Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kelurahan

Talise. Jurnal Gravitasi 14(1) : 7-12.

Ozaki, M., Kitagawa, Y., & Hattori, S. 1977. Study on Regional Distribution of

Maximum Eartquake Motions in Japan. Proceeding of Ninth Joint UJNR

Panel Conference “Wind and Seismic Effect. Vol(5):14 – 44.

Pancawati, K. D. 2016. Identifikasi Kerentanan Dinding Bendungan dengan

Menggunakan Metode Mikroseismik (Studi Kasus Bendungan Jatibarang,

Semarang). Semarang: Universitas Negeri Semarang

Pratiwi, S., Legowo, B., & Koesuma, S. 2017. Penentuan Tingkat Kerawanan

Gempa Bumi Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kota

Surakarta. Indonesian Journal of Applied Physics Vol. 7(1):59.

40

Putra, D. M. A., Wibowo, N.B., & Darmawan, D. 2014. Indeks Kerentanan

Seismik Kabupaten Kulon Progo Berdasarkan Data Mikrotremor.

Prosiding Seminar Nasional Fisika dan Pendidikan Fisika. Yogyakarta:

Universitas Negeri Yogyakarta, ISBN : 978-602-99834-6-3.

Putri, A., Purwanto, M. S., & Widodo, A. 2017. Identifikasi Percepatan Tanah

Maksimum (PGA) dan Kerentanan Tanah Menggunakan Metode

Mikrotremor di Jalur Sesar Kendeng. Jurnal Geosaintis ITS 3(2): 107-114.

Rahmad, H. H., Supriyadi., Nur, K., N., & Rohmaniyah, F. 2017. Percepatan

Tanah Berdasarkan Data Mikrosesimik Wisata Bantir Sumowono,

Semarang. UNNES Physics Journal. Vol(6).

Roser, J., & Gosar, A. 2010. Determination of Vs30 For Seismic Ground

Classifications in the Ljubljana Area, Slovenia. Acta Geotechnica

Slovenia. Vol(1):61-76.

Sakinah, A. F. 2017. Analisis Ground Shear Strain Untuk Identifikasi Potensi

Gerakan Tanah Dengan Metode Hvsr (Horizontal To Vertical Spectral

Ratio) Di Taman Puri Sartika Semarang. Skripsi. Jurusan Fisika. Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Negeri Semarang.

SESAME. 2004. Guidelines for The Implementations of H/V Spectral Ratio

Technique on Ambient Vibrations Measurements, Processing and

Interpretation. SESAME European Research Project. Project No.

EVGICT-2000-00026 SESAME.

Setiawati, Y., Wibowo, N. B., & Dermawan, D. (2017). Analisis GSS (Ground

Shear Strain) Dengan Metode HVSR Menggunakan Data Mikroseismik

Pada Jalur Sesar Opak. Jurnal fisika 6(2): 132-138

Setiawan, B., Jaksa, M.., Griffith, M., & Love, D. 2018. Seismic Site

Classification Based On Constrained Modeling Of Measured HVSR Curve

In Regolith Sites. Soil Dynamics and Earthquake Engineering Journal

Vol(110): 244-261.

Shaleha, A., Supriyadi., & Putra, N. M. D. 2016. Identifikasi Struktur Lapisan

Tanah Daerah Rawan Longsor di Kecamatan Banyu biru Kabupaten

Semarang Dengan Mengunakan Metode Horizontal To Vertikal Spectral

Ratio (HVSR). Unnes Physics Journal 5(2): 1-6.

Susilawati. 2008. Penerapan Penjalaran Gelombang Seismik Gempa pada

Penelaahan Struktur Bagian Dalam Bumi. Sumatra Utara: Universitas

Sumatra Utara.

41

Stankoa, D., Markusic, S., Strelec, S., & Gazdek, M. 2017. Soil Dynamics and

Earthquake Engineering HVSR analysis of seismic site effects and soil-

structure resonance in Varaždin city (North Croatia. Soil Dynamics and

Earthquake Engineering Journal Vol(92): 666-677.

Thanden, R. E., Sumadirja, H., & Warnana, D. D. 2013. Profiling Kecepatan

Gelombang Geser (Vs) Menggunakan Inversi Spektrum Horizontal to

Spectral Ratio (HVSR). Jurnal Teknik Pomits 1(1): 1-6

USGS. The Modified Mercalli Intensity Scale. http://earthquake.usgs.gov/learn/

topics/mercalli.php. Diakses: 5 Agustus 2020.

Varnes, D. J. 1978. Slope movement types and processes. In Special Report 176:

Landslides: Analysis and Control (Eds: Schuster, R. L. dan Krizek, R. J.).

Transportation and Road Research Board. National Academy of Science:

Washington D. C. (1)11-33.

Wangsadinata, W. 2006. Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Berdasarkan SNI

1726-2002. Shortcourse HAKI 2006:Jakarta.

Warnana, D. D., Soemitro, R. A. A., & Utama, W. 2011. Application of

Microtremor HVSR Method for Assessing Site Effect in Residual Soil

Slope. International Journal of Basic and Applied Sciences IJBAS-IJENS

11(4): 73-78.

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

Disaster Preparadness) dalam mengantisipasi Bencana Tanah Longsor di

Kecamatan Gunungpati Kota Semarang. Jurnal Unnes Rekayasa Vol.8(2).

Zhu, C., Pilz, M., & Cotton, F. 2020. Evaluation of a novel application of

earthquake HVSR in site-specific amplification estimation. Soil Dynamics

and Earthquake Engineering. Soil Dynamics and Earthquake Engineering

Journal Vol(139).