RISK STUDY OF SOIL VULNERABILITY DUE TO SOIL LIQUEFACTION ...repository.its.ac.id/81809/1/4309100054-Undergraduate_Thesis.pdf · the level of risk due to soil liquefaction is the

v

RISK STUDY OF SOIL VULNERABILITY DUE TO SOIL

LIQUEFACTION BECAUSE EARTHQUAKE IN COASTAL AREA OF

PACITAN CITY

Student Name : Dicky Nanda Warriessandy

Reg. Number : 4309 100 054

Department : Teknik Kelautan FTK-ITS

Supervisors : Dr. Ir. Wahyudi, M.Sc.

Dr. Kriyo Sambodho, ST., M.Eng.

ABSTRACT

The coastal area Pacitan is earthquake prone areas due to be passed by the Indo-

Australian Plate and the Eurasian Plate. Based on the results of test boring at the 5 points

that have been made, that the condition of the soil in the study area are predominantly

sandy soil occurring soil liquefaction potential. Soil liquefaction potential was evaluated

based on the value of SF (Safety Factor) which is the ratio between the CSR (Cyclic

Stress Ratio) and CRR (Cyclic Resistance Ratio). For the risk assessment carried out by

using the method of liquefaction probability and the value of LPI (Liquefaction Potential

Index). The results of the analysis showed that the possible locations of soil liquefaction

phenomenon occurred in Pacitan city coastal areas that are in southwest side Bagak area,

southeast side Bagak area, Sidorejo area, northwest side Sidorejo areas, west side Kali

Muso area, east side Kali Muso area, southwest side Kali Teleng area, Sidoharjo area,

northwest side Pleren area, Ngampel area, north side Kali Muso area, Selare area, east

side Sidosari area, Plosomakmur area, west side Plosorejo area, east side Plosorejo area,

northwest side Selare area, Kradenan area, east side Sidorukun area, east side Baleharjo

area, Sundeng area, Betulo area, Purwoharjo area, and northeast side Kuwarasan area. For

the level of risk due to soil liquefaction is the area with the risk category "Very High"

occurs in west side Kali Muso area, southwest side Kali Teleng area, Sidoharjo area,

northwest side Pleren area, Ngampel area, Selare area, Plosomakmur area, west side

Plosorejo area, northwest side Selare area, and Sundeng area. While areas with risk

categories "Low" occurs in southeastern side Bagak area, Sidorejo area, northwest side

Sidorejo area, and east side Sidorukun area.

Keywords: Soil liquefaction, Earthquake, Risk, Probability of liquefaction, LPI

(Liquefaction Potential Index).

iv

STUDI RISIKO KERENTANAN TANAH AKIBAT SOIL LIQUEFACTION

KARENA GEMPA BUMI DI WILAYAH PESISIR KOTA PACITAN

Nama Mahasiswa : Dicky Nanda Warriessandy

NRP : 4309 100 054

Jurusan : Teknik Kelautan FTK-ITS

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Wahyudi, M.Sc.

Dr. Kriyo Sambodho, ST., M.Eng.

ABSTRAK

Wilayah pesisir kota Pacitan merupakan daerah rawan gempa karena dilalui oleh

Lempeng Indo-Australia dan Lempeng Eurasia. Berdasarkan hasil boring test di 5 titik

yang telah dilakukan, bahwa kondisi tanah di lokasi studi sebagian besar adalah tanah

berpasir yang berpotensi terjadi soil liquefaction. Potensi soil liquefaction dievaluasi

berdasarkan nilai SF (Safety Factor) yang merupakan perbandingan antara CSR (Cyclic

Stress Ratio) dengan CRR (Cyclic Resistance Ratio). Untuk penilaian risiko dilakukan

dengan menggunakan metode probabilitas likuifaksi dan nilai LPI (Liquefaction Potential

Index). Hasil analisis yang didapatkan bahwa lokasi yang memungkinkan terjadi

fenomena soil liquefaction di wilayah pesisir kota Pacitan yaitu di daerah sisi barat daya

Bagak, daerah sisi tenggara Bagak, daerah Sidorejo, daerah sisi barat laut Sidorejo,

daerah sisi barat Kali Muso, daerah sisi timur Kali Muso, daerah sisi barat daya Kali

Teleng, daerah Sidoharjo, daerah sisi barat laut Pleren, daerah Ngampel, daerah sisi utara

Kali Muso, daerah Selare, daerah sisi timur Sidosari, daerah Plosomakmur, daerah sisi

barat Plosorejo, daerah sisi timur Plosorejo, daerah sisi barat laut Selare, daerah

Kradenan, daerah sisi timur Sidorukun, daerah sisi timur Baleharjo, daerah Sundeng,

daerah Betulo, daerah Purwoharjo, dan daerah sisi timur laut Kuwarasan. Untuk tingkat

risiko yang dihadapi akibat terjadinya soil liquefaction yaitu daerah dengan kategori

risiko “Sangat Tinggi” terjadi di daerah sisi barat Kali Muso, daerah sisi barat daya Kali

Teleng, daerah Sidoharjo, daerah sisi barat laut Pleren, daerah Ngampel, daerah Selare,

daerah Plosomakmur, daerah sisi barat Plosorejo, daerah sisi barat laut Selare, dan daerah

Sundeng. Sedangkan daerah dengan kategori risiko “Rendah” terjadi di daerah sisi

tenggara Bagak, daerah Sidorejo, daerah sisi barat laut Sidorejo, dan daerah sisi timur

Sidorukun.

Kata kunci: Soil liquefaction, Gempa bumi, Risiko, Probabilitas likuifaksi, LPI

(Liquefaction Potential Index).

xiv

DAFTAR NOTASI

F = gaya geser (N)

N = gaya normal (N)

θ = sudut geser (°)

D50 = diameter butiran tanah (mm)

CSR = Cyclic Stress Ratio

σ = tegangan vertikal total (kN/m²)

σ’ = tegangan vertikal efektif (kN/m²)

αmax = percepatan gempa maksimum di permukaan tanah (m/s2)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

rd = faktor reduksi terhadap tegangan

γw = berat volume air (9,8 kN/m3)

γsat = berat volume tanah jenuh air (kN/m3)

H = tinggi muka air diukur dari permukaan tanah (m)

HA = jarak titik yang ditinjau dengan muka air (m)

Gs = berat spesifik butiran

e = void ratio (angka pori)

u = tekanan air pori tanah

r = jarak episentrum (km)

Mw = magnitude gempa (SR)

z = kedalaman tanah (m)

MSF = Magnitude Scalling Factor

CRR = Cyclic Resistance Ratio

qc1N = normalisasi tahanan CPT (kPa)

CQ = faktor normalisasi tahanan CPT (kPa)

qc = tekanan konus (kPa)

Pa = 100 kPa (1 atm untuk tekanan yang sama yang digunakan oleh 𝜎’)

n = nilai eksponen untuk berbagai macam tipe tanah

(qc1N)cs = normalisasi tahanan CPT clean sand (kPa)

xv

Kcqc1N = koreksi normalisasi tahanan CPT

Ic = indeks jenis tanah

Q = normalisasi tahanan CPT (kPa)

F = friction ratio (%)

fs = friction sleeve (%)

SF = Safety Factor

PL = The Probability of Liquefaction

LPI = Liquefaction Potential Index

F(i) = SF (Safety Factor)

W(i) = fungsi bobot berdasarkan kedalaman

zi = kedalaman titik tengah pada lapisan tanah (m)

Hi = selisih ketebalan antar lapisan tanah yg terlikuifaksi (m)

n = kedalaman tanah

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Penelitian mengenai soil liquefaction di wilayah pesisir Kota Pacitan pernah

dilakukan oleh Ariantini (2011) dengan menggunakan data CPT (Cone

Penetration Test). Hasil penelitian yang didapatkan adalah potensi soil

liquefaction terjadi pada 3 titik dari 10 titik lokasi pengujian sondir pada

lokasi yang ditinjau, yaitu terjadi pada Magnitude gempa 4,7 dengan αmax

(percepatan horizontal maksimum gempa) 0,36 m/s2 dan Magnitude gempa

5,1 dengan a max 0,89 m/s2.

Indra (2011) juga pernah melakukan penelitian tentang soil liquefaction di

wilayah pesisir Kota Pacitan dengan menggunakan data SPT (Standard

Penetration Test). Hasil 5 titik Soil Boring menunjukkan bahwa jenis tanah di

wilayah pesisir Kota Pacitan adalah tanah berpasir. Korelasi antara soil

liquefaction akibat gempa bumi dengan properti tanah berdasar data SPT

adalah berbanding lurus, yaitu semakin besar nilai N-value maka nilai CRR

(Cyclic Resistance Ratio) juga semakin besar. Jadi, kemungkinan untuk

terjadinya soil liquefaction semakin kecil. Sedangkan korelasi antara nilai

magnitude terhadap parameter yang menyebabkan terjadinya soil liquefaction

adalah berbanding terbalik, yaitu semakin besar nilai magnitude maka nilai SF

(Safety Factor) akan semakin kecil, yang memungkinkan terjadinya soil

liquefaction semakin besar.

Firucha (2012) melakukan analisis risiko soil liquefaction karena gempa bumi

pada pipa bawah laut East Java Gas Pipeline (EJGP) Pertagas, menyimpulkan

bahwa semakin besar magnitude gempa yang diterima, maka semakin dalam

pula settlement yang terjadi pada setiap lapisan tanah dan begitu pula

6

sebaliknya. Tingkat risiko yang terjadi untuk semua variasi perhitungan

terletak pada zona ALARP (As Low As Reasonably Practicable).

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Soil Liquefaction

Beberapa definisi mengenai soil liquefaction menurut beberapa peneliti,

diantaranya:

Seed et al (1982) mendefinisikan soil liquefaction merupakan proses

perubahan kondisi tanah pasir yang jenuh air menjadi cair, akibat

meningkatnya tekanan air pori yang nilainya menjadi sama dengan tegangan

total oleh sebab terjadinya beban siklik, sehingga tegangan efektif tanah

menjadi nol.

Sladen et al. (1985) memberikan definisi mengenai soil liquefaction yaitu,

sebuah fenomena dimana massa tanah hilang dalam presentase yang sangat

besar pada tahanan gesernya akibat beban monotik, siklik, maupun beban

kejut, dimana beban tersebut mengalir seperti sebuah cairan hingga tegangan

geser partikel tanah tersebut rendah seperti berkurangnya daya dukung geser

yang dimilikinya.

Likuifaksi merupakan fenomena hilangnya kekuatan lapisan tanah akibat

getaran. Getaran yang dimaksud dapat berupa getaran yang berasal dari

gempa bumi maupun yang berasal dari pembebanan cepat lainnya seperti

beban gelombang. Likuifaksi biasanya terjadi pada tanah yang tidak padat.

Misalnya tanah yang tersusun dari pasir dan endapan bekas delta sungai (Chi

and Ou, 2003).

Untuk memahami fenomena soil liquefaction dapat dilihat pada Gambar 2.1

dan Gambar 2.2 serta persamaan 2.1 sampai 2.7 berikut ini :

7

Gambar 2.1 Kondisi tanah sebelum dan setelah terjadi gempa (sumber:

http://geology.isu.edu/wapi/envgeo/EG5_earthqks/eg_mod5.htm)

a. b.

c.

Gambar 2.2 Ilustrasi fenomena soil liquefaction: a. Skematis gaya-gaya yang

bekerja dalam tanah (The Japanese Geotechnical Society, 1998); b.Interaksi antar

gaya-gaya yang bekerja dalam tanah; c. Vektor gaya-gaya yang bekerja dalam

tanah

8

Pada Gambar 2.2 menunjukkan hubungan antara gaya normal (N dalam Newton),

gaya geser (F dalam Newton), dan sudut geser (θ) sebagai berikut:

tan 𝜃 = 𝐹

𝑁 (2.1)

Dengan memperhitungkan faktor tekanan air (u dalam N/m2), maka Persamaan

(2.1) dapat dituliskan sebagai berikut:

𝐹 = 𝑁 − 𝐴𝑢 tan 𝜃 (2.2)

dimana A adalah luasan efektif dalam m2

Apabila kita membagi kedua ruas pada Persamaan (2.2) dengan A, maka

didapatkan:

𝐹

𝑁 =

𝑁

𝐴 − 𝑢 tan 𝜃 (2.3)

dengan,

𝐹

𝑁 = 𝜏 (2.4a)

𝑁

𝐴= 𝜎 (2.4b)

dimana τ adalah tegangan geser tanah (N/m2) dan σ adalah tegangan total (N/m

2).

Subsitusi Persamaan (2.4a) dan Persamaan (2.4b) kedalam Persamaan (2.3)

menghasilkan:

𝜏 = 𝜎 − 𝑢 tan 𝜃 (2.5)

Diketahui bahwa tegangan total adalah fungsi dari tegangan efektif dan tekanan

air pori:

𝜎 = 𝜎′ + 𝑢 (2.6)

Maka Persamaan (2.5) dapat dituliskan sebagai berikut

𝜏 = 𝜎′ tan 𝜃 (2.7)

Dari Persamaan (2.5) dan dapat disimpulkan bahwa soil liquefaction bisa terjadi

apabila tekanan air pori naik hingga mendekati harga tegangan total. Hal ini akan

menyebabkan hilangnya tegangan efektif (σ’ = 0) sehingga tanah cenderung

bersifat seperti benda cair.

9

2.2.2 Pengaruh Ukuran Butir Tanah Terhadap Soil Liquefaction

Berikut adalah grafik liquefable soil pada Gambar 2.2 yang menunjukkan

pengaruh dari ukuran butiran tanah terhadap liquefaction. Soil liquefaction

hanya terjadi pada butiran tanah berpasir. Ukuran butiran tanah yang

seragam dengan 0,2 mm ≤ D50 ≤ 0,4 mm sensitif terhadap liquefaction.

Gambar 2.3 Potensi soil liquefaction berdasarkan diameter butiran tanah (Oka, F,

1995)

2.2.3 CPT (Cone Penetration Test)

CPT (Cone Penetration Test) atau tes sondir tanah adalah salah satu

pengujian penetrasi yang bertujuan untuk mengetahui perlawanan penetrasi

konus dan hambatan lekat tanah. Perlawanan penetrasi konus adalah

perlawanan tanah terhadap ujung konus yang dinyatakan dalam gaya per

satuan luas. Dan hambatan lekat adalah perlawanan geser tanah terhadap

10

selubung bikonus dalam gaya per satuan luas. Alat tes sondir dapat dilihat

pada Gambar 2.4 berikut ini:

Gambar 2.4 Alat tes sondir tanah (sumber: http://www.ilmusipil.com/wp-

content/uploads/2010/01/alat-tes-sondir1.jpg)

2.2.4 Metode Untuk Mengevaluasi Terjadinya Soil Liquefaction Akibat

Gempa Bumi Berdasarkan Data CPT (Cone Penetration Test)

Pada dasarnya analisis potensi soil liquefaction dilakukan dengan mencari

dua parameter utama yaitu CSR (Cyclic Stress Ratio) yang merupakan

tegangan geser siklik yang terjadi akibat gempa dibagi dengan tegangan

efektif lain, dan CRR (Cyclic Ressistance Ratio) yang merupakan

ketahanan tanah untuk menahan soil liquefaction.

2.2.4.1 CSR (Cyclic Stress Ratio)

CSR (Cyclic Stress Ratio) adalah nilai perbandingan antara tegangan geser

rata-rata yang diakibatkan oleh gempa dengan tegangan vertikal efektif di

11

tiap lapisan. Nilai CSR pada suatu lapisan tanah sangat dipengaruhi oleh

nilai percepatan gempa. Dengan menganggap nilai percepatan rata-rata

akibat gempa adalah 0,65 dari percepatan maksimum, maka nilai tegangan

geser rata-rata dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (Seed et al,

1971):

CSR = 𝜏𝑐𝑦𝑐

𝜎′ = 0.65

𝜎

𝜎′ 𝛼𝑚𝑎𝑥

𝑔 𝑟𝑑 (2.8)

dengan,

σ = tegangan vertikal total (kN/m²)

σ’ = tegangan vertikal efektif (kN/m²)

αmax = percepatan gempa maksimum di permukaan tanah (m/s2)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)


Rasio antara tegangan total dengan tegangan efektif dihitung dengan

persamaan-persamaan yang ada di dalam teori Mekanika Tanah (Das,

1998):

𝜎 = 𝐻𝛾𝑤 + 𝐻𝐴 + 𝐻 𝛾𝑠𝑎𝑡 (2.9)

dengan,

σ = tegangan vertikal total (kN/m2)


γsat = berat volume tanah jenuh air (kN/m3)

H = tinggi muka air diukur dari permukaan tanah (m)


Berat volume tanah jenuh air dihitung dengan persamaan:

γsat

= Gs +e γw

1 +e (2.10)

dengan,

Gs = berat spesifik butiran

e = void ratio (angka pori)


12

Tegangan efektif tanah dihitung menggunakan persamaan:

𝜎′ = 𝜎 – 𝑢 (2.11)

dengan,

u = tekanan air pori tanah yang dihitung dengan persamaan:

𝑢 = 𝐻𝐴 𝛾𝑤 (2.12)

dengan,


Nilai percepatan gempa maksimum di permukaan tanah (amax) dihitung

dengan menggunakan persamaan (Boore dan Joyner, 1981):

𝐿𝑜𝑔 𝑃𝐺𝐴 = −1.02 + 0.249𝑀𝑤 − log 𝑟 − 0.00255𝑟 (2.13)

dengan,

r = jarak episentrum (km)

Mw = magnitude gempa (SR)

Koefisien reduksi kedalaman (rd) dihitung berdasarkan persamaan (Seed

dan Idriss, 1971):

rd = 1 – 0,00765z, untuk z ≤ 9,15 m (2.14)

rd = 1,174 – 0,0267z, untuk 9,15 m < z ≤ 23 m (2.15)

rd = 0,744 – 0,008z, untuk 23 m < z < 30 m (2.16)

rd = 0,5 untuk z > 30 m (2.17)

dengan,


z = kedalaman tanah (m)

Nilai rd sangat akan mempengaruhi besarnya nilai CSR (Cyclic Stress

Ratio) pada suatu lapisan tanah. Semakin kecil nilai rd maka akan semakin

kecil pula nilai CSR sehingga potensi terjadinya likuifaksi juga akan

semakin kecil.

13

Pada dasarnya rumus CSR tersebut berlaku untuk gempa dengan

magnitude sama dengan 7,5. Sedangkan untuk gempa dengan magnitude

tidak sama dengan 7,5 menggunakan faktor koreksi MSF (Magnitude

Scalling Factor) terhadap persamaan CSR menjadi sebagai berikut (Seed

dan Idriss, 1982):

CSR = 0,65 𝜎

𝜎′ 𝛼𝑚𝑎𝑥

𝑔

𝑟𝑑

𝑀𝑆𝐹 (2.18)

Untuk gempa dengan magnitude lebih besar dari 7,5, NCEER

merekomendasikan menggunakan persamaan MSF sebagai berikut (Youd

dan Idriss, 1997):

MSF = 102,24

𝑀𝑤2,56 (2.19)

Dan untuk gempa dengan magnitude lebih kecil dari 7,5, menggunakan

persamaan MSF sebagai berikut (Andrus dan Stokoe, 1997):

MSF = (𝑀𝑊

7,5)−3,3 (2.20)

Dengan Mw adalah magnitude gempa.

2.2.4.2 CRR (Cyclic Resistance Ratio)

CRR (Cyclic Resistance Ratio) adalah nilai ketahanan tanah untuk

menahan soil liquefaction. Nilai CRR dapat diperoleh dengan pengujian

laboratorium maupun dari korelasi empiris berdasarkan kasus-kasus yang

pernah terjadi di lapangan.

Nilai CRR dihitung dengan persamaan berikut (Chih, 2004):

CRR = 0,058 exp[0,02qc1N] (2.21)

dengan,

qc1N = normalisasi tahanan CPT (kPa)

dimana,

𝑞c1N = CQ (𝑞c

𝑃a)

(2.22)

dimana,

CQ = (𝑃a

𝜎′)

n (2.23)

14

dengan,

CQ = faktor normalisasi tahanan CPT (kPa)

qc = tekanan konus (kPa)

Pa = 100 kPa (1 atm untuk tekanan yang sama yang digunakan oleh

𝜎’)

σ’ = tegangan vertikal efektif (kPa)

n = nilai eksponen untuk berbagai macam tipe tanah, untuk clean

sand 0,5, silty sand 0,5 – 1, dan clay 1

Normalisasi tahanan CPT (qc1N) untuk tanah lanau berpasir dikoreksi

terhadap nilai clean sand (qc1N)cs dengan mengetahui indeks jenis

tanahnya, yang didapat dari persamaan berikut (Robertson dan Wride,

1990):

(qc1N)cs = Kcqc1N (2.24)

Nilai Kc diperoleh dari persamaan berikut:

Ic < 1,64 Kc = 1 (2.25)

Ic > 1,64 Kc = -0,403 Ic4+5,581 Ic

3-21,63 Ic

2+33,75 Ic-17,88 (2.26)

Dengan Ic sebagai indeks jenis tanah yang dapat mengetahui batas-batasan

antar jenis tanah untuk meningkatkan kandungan material yang halus dan

plastisitas tanah, maka dapat digunakan persamaan sebagai berikut

(Robertson dan Wride, 1990):

Ic = [(3,47-log Q)2 + (log F+1,22)

2]0.5

(2.27)

dimana,

𝑄 = 𝑞𝑐−𝜎

𝑃𝑎

𝑃𝑎

𝜎 ′ 𝑛 (2.28)

dan,

𝐹 = 𝑓𝑠

𝑞𝑐−𝜎 × 100% (2.29)

dengan,

Ic = indeks jenis tanah

Q = normalisasi tahanan CPT (kPa)

15

F = friction ratio (%)

fs = friction sleeve (%)

2.2.4.3 Menentukan SF (Safety Factor)

Pada analisis soil liquefaction akibat gempa, safety factor dapat ditentukan

setelah didapatkan nilai CSR dan CRR. NCEER (1996) mendefinisikan

faktor keamanan terhadap bahaya likuifaksi dapat dinyatakan sebagai

berikut:

SF = 𝐶𝑅𝑅

𝐶𝑆𝑅 , SF ≤ 1 (2.30)

Jika SF (Safety Factor) lebih kecil atau sama dengan satu (SF ≤ 1) maka

terjadi soil liquefaction dan jika SF lebih besar satu (SF > 1) maka tidak

terjadi soil liquefaction (Jha dan Suzuki, 2008).

2.2.5 Penilaian Risiko

Risiko adalah hasil dari frekuensi kejadian yang tidak diinginkan yang

diantisipasi dengan konsekuensi dari kejadian. Risk Assessment adalah

metode yang sistematis untuk menentukan apakah suatu kegiatan memiliki

risiko yang dapat diterima atau tidak. Langkah awal dari risk assessment

adalah mengidentifikasi bahaya atau hazard dan dampak dari bahaya

tersebut. Kemudian langkah berikutnya adalah menentukan frekuensi

kejadian atau kemungkinan terjadinya bahaya. Karena risiko adalah

kombinasi dari consequency dan probability.

Dalam lingkup matematika, risiko dapat dihitung dengan menggunakan

rumus (ABS, 2003):

Risiko = Frekuensi x Konsekuensi (2.31)

dengan,

Risiko = Kemungkinan bahaya yang dapat terjadi akibat sebuah

peristiwa yang sedang berlangsung atau kejadian yang

akan datang.

Frekuensi = Kemungkinan terjadinya peristiwa per satuan waktu,

biasanya dalam satu tahun.

16

Konsekuensi = Seberapa besar tingkat kerusakan yang diakibatkan

karena adanya bahaya.

2.2.6 Simulasi Monte Carlo

Ketika suatu sistem yang sedang dipelajari mengandung variabel atau

parameter yang memiliki nilai random, atau mengandung perubah acak

maka metode simulasi Monte Carlo dapat digunakan untuk memecahkan

persoalan ini, suatu set nilai dari tiap-tiap variabel (satu nilai untuk setiap

variabel) dari suatu sistem disimulasikan berdasarkan distribusi peluangnya,

misalnya berdasarkan fungsi kerapatan peluang tiap-tiap variabel tersebut.

Dalam setiap set ini, respon atau kinerja sistem dihitung berdasarkan fungsi

kinerja dari sistem tersebut. Perhitungan respon atau kinerja sistem dihitung

berdasarkan fungsi deterministik untuk suatu set nilai dari respon atau

kinerja sistem tersebut, sehingga pada akhir simulasi akan diperoleh

sekumpulan data respon atau kinerja sistem.

Pada tugas akhir ini random variabel yang digunakan adalah pada nilai CSR

(Cyclic Stress Ratio) dimana pada variabel di dalamnya mengandung

variabel magnitude gempa. Magnitude gempa yang ada dan telah diketahui

sebagai sampel data yang akan di acak kejadian dengan mengambil nilai

minimum, maksimum, dan rata-rata dari setiap kejadiannya dengan

menggunakan distribusi peluang beserta variasi deviasinya. Sehingga nilai

magnitude gempa dapat diperoleh sesuai dengan perkiraan frekuensi yang

telah diperhitungkan menggunakan metode Monte Carlo.

Sekumpulan data ini dapat dianggap sebagai sampel data, dengan analisa

statistik dapat dilakukan untuk menentukan nilai rata-rata, simpangan baku,

bahkan distribusi dari respon atau kinerja sistem tersebut. Unsur pokok yang

diperlukan di dalam simulasi Monte Carlo adalah sebuah Random Number

Generator (RNG). Hal ini karena secara teknis prinsip dasar simulasi Monte

Carlo sebenarnya adalah sampling numerik dengan bantuan RNG, dimana

17

simulasi dilakukan dengan mengambil beberapa sampel dari perubah acak

berdasarkan distribusi peluang perubah acak tersebut. Ini berarti, simulasi

Monte Carlo mensyaratkan bahwa distribusi peluang dari perubah acak yang

terlibat di dalam sistem yang sedang dipelajari telah diketahui atau dapat

diasumsikan. Sampel yang telah diambil tersebut dipakai sebagai masukan

ke dalam persamaan fungsi kinerja FK(x) dan harga FK(x) kemudian

dihitung. Untuk suatu fungsi kinerja tertentu, misalnya setiap kali FK(x)<0

maka sistem atau komponen yang ditinjau dianggap gagal. Jika jumlah

sampel tersebut adalah N (atau replikasi sejumlah N) maka dapat dicatat

kejadian FK(x)<0 sejumlah n kali. Dengan demikian, peluang kegagalan

(Pg) sistem atau komponen yang sedang ditinjau adalah rasio antara jumlah

kejadian gagal dengan sampel atau replikasi, Pg = n/N. Persoalan utama di

dalam simulasi Monte Carlo adalah bagaimana mentranformasikan angka

acak yang dikeluarkan oleh Random Number Generator (RNG) menjadi

besaran fisis yang sesuai dengan fungsi kerapatan peluang (fkp)-nya. Ini

disebabkan karena angka acak yang dikeluarkan oleh RNG memiliki fkp

uniform, sedangkan perubah dasar dalam FK(x) seringkali tidak demikian

(misal terdistribusi secara normal, lognormal, dan sebagainya). RNG

biasanya ada dalam CPU komputer sebagai built-in computer program

dalam bagian ROM-nya. RNG yang disediakan ini hampir selalu berbentuk

linear congruential generator yang mengeluarkan suatu deretan bilangan

cacah (integer) I1, I2, I3.

Tranformasi bilangan acak menjadi nilai perubah acak juga dapat dilakukan

secara numerik dengan prosedur intuitif berikut:

1. Untuk XP dengan fungsi kerapatan peluang yang diketahui fkp, bagilah

rentang XP menjadi I interval yang sama sepanjang dx.

2. Hitung luas tiap pias (ini akan menghasilkan peluang XP memiliki harga

dalam interval i, yaitu sebesar Pi) dengan mengalikan interval dx dengan

tinggi fkp pada Xi. Untuk setiap aP, yang keluar dari RNG maka aP

18

diperbandingkan dengan batas interval yang sesuai. Apabila Pi < aP < Pi+1

maka aP “dipahami” (ditransformasikan) sebagai Xi.

Disamping itu, transformasi dari bilangan acak ke nilai perubah acak dapat

dilakukan secara analitik berdasarkan fungsi distribusi kumulatif perubah

acak tersebut. Oleh karena fungsi distribusi kumulatif (fdk) dari suatu

perubah acak X merupakan fungsi kontinyu dan monotonik dari X maka

nilai Fx(x) dapat dipakai sebagai alat transformasi dari nilai bilangan acak U

menjadi nilai perubah acak X.

2.2.7 Distribusi Normal

Pada pengerjaan tugas akhir ini menyelesaikan penilaian risiko

menggunakan metode simulasi monte carlo dengan memakai distribusi

normal sebagai cumulative distribution function. Distribusi normal mungkin

merupakan distribusi probabilitas yang paling penting baik dalam teori

maupun aplikasi statistik. Terminologi ”normal” itu sendiri bukan tidak pada

tempatnya, karena memang distribusi ini adalah yang paling banyak

digunakan sebagai model bagi data riil diberbagai bidang yang meliputi

antara lain karakteristik fisik makhluk hidup (berat, tinggi badan manusia,

hewan, dan sebagainya), kesalahan-kesalahan pengukuran dalam ekperimen

ilmiah, pengukuran perilaku, nilai skor berbagai pengujian, dan berbagai

ukuran dan indikator ekonomi. Bahkan, meskipun variabel yang ditangani

dalam distribusi adalah variabel diskrit, kurva distribusi normal sering juga

digunakan sebagai pendekatan (Harinaldi, 2005).

Sekurang-kurangnya terdapat empat alasan mengapa distribusi normal

menjadi distribusi yang paling penting:

1. Distribusi normal terjadi secara ilmiah, seperti diuraikan sebelumnya

banyak peristiwa di dunia nyata yang terdistribusi secara normal.

19

2. Beberapa variabel acak yang tidak terdistribusi secara normal dapat

dengan mudah ditransformasi menjadi suatu distribusi variabel acak yang

normal.

3. Banyak hasil dan teknik analisis yang berguna dalam pekerjaan statistik

hanya bisa berfungsi dengan benar jika model distribusinya merupakan

distribusi normal.

4. Ada beberapa variabel acal yang tidak menunjukkan distribusi normal

pada populasinya, namun distribusi dari rata-rata sampel yang diambil

secara random dari populasi tersebut ternyata menunjukkan distribusi

normal.

Distribusi normal komulatif didefinisikan sebagai probabilitas variabel acak

normal x bernilai kurang dari atau sama dengan suatu nilai x tertentu. Maka

fungsi distribusi kumulatif (cdf) dari distribusi normal ini dinyatakan

sebagai (Harinaldi, 2005):

(2.32)

dengan,

μx : Mean

σx : Deviasi standard

2.2.8 Frekuensi Kejadian

Frekuensi kejadian dilakukan dengan menggunakan metode probabilitas

likuifaksi, yaitu dengan cara mengaplikasikan nilai SF (Safety Factor) pada

persamaan PL (The Probability of Liquefaction) (Chen dan Juang, 2000):

PL = 1

1+ (𝑆𝐹/0.96)4.5 (2.33)

dengan,

SF = Safety Factor

20

Chen dan Juang (2000) memberikan klasifikasi kemungkinan likuifaksi

yang dapat diaplikasikan dengan menggunakan nilai PL (The Probability of

Liquefaction) yang dapat dilihat pada Tabel 2.1:

Tabel 2.1 Klasifikasi probabilitas likuifaksi (Chen dan Juang, 2000)

Probabilitas Deskripsi (kemungkinan likuifaksi)

0.85 ≤ PL < 1.00 Hampir pasti likuifaksi

0.65 ≤ PL < 0.85 Sangat mungkin

0.35 ≤ PL < 0.65 Mungkin

0.15 ≤ PL < 0.35 Tidak mungkin

0.00 ≤ PL < 0.15 Hampir pasti tidak likuifaksi

Pada Tabel 2.1, likuifaksi akan terjadi hanya jika probabilitas likuifaksi

lebih besar 35%. Perhitungan probabilitas hanya dilakukan pada lapisan

tanah yang mudah mengalami likuifaksi selama terjadi gempa.

2.2.9 Konsekuensi Kejadian

Konsekuensi yang mungkin terjadi bila terjadi soil liquefaction yg

disebabkan oleh gempa adalah terjadinya kerusakan pada pondasi tanah.

Persamaan yang dapat digunakan untuk mengestimasi hal tersebut adalah

dengan menggunakan persamaan LPI (Liquefaction Potential Index), yaitu

suatu indeks yang digunakan untuk mengestimasi potensi likuifaksi yang

dapat menyebabkan kerusakan pondasi tanah. LPI (Liquefaction Potential

Index) diusulkan pertama kali oleh Iwasaki et al. (1982) dan divariasi oleh

Sonmez (2003) yang dirumuskan pada persamaan berikut:

LPI = 𝐹 𝑖 . 𝑊 𝑖 . 𝐻𝑖𝑛

𝑖=1 (2.34)

dengan,

F(i) = SF (Safety Factor), yaitu F(i) = 1 – SF untuk SF < 1, F(i) = 0

untuk SF ≥ 1

W(i) = fungsi bobot berdasarkan kedalaman, yaitu W(i) = 10 – 0.5zi

untuk 0 ≤ zi ≤ 20 m, W(i) = 0 untuk zi ≥ 20 m

21

zi = kedalaman titik tengah pada lapisan tanah (m)

Hi = selisih ketebalan antar lapisan tanah yg terlikuifaksi (m)

n = kedalaman tanah

Untuk mengaplikasikan nilai LPI, Iwasaki (1982) mengusulkan klasifikasi

risiko kerusakan dan potensi mengalami likuifaksi yang divariasi oleh

Sonmez (2003) yang dapat dilihat pada Tabel 2.2:

Tabel 2.2 Klasifikasi potensi likuifaksi (Sonmez, 2003)

LPI Kategori potensi likuifaksi

0 Tidak likuifaksi

0 < LPI ≤ 2 Rendah

2 < LPI ≤ 5 Menengah

5 < LPI ≤ 15 Tinggi

15 > LPI Sangat tinggi

2.2.10 Evaluasi Risiko

Untuk melakukan evaluasi risiko, diperlukan matriks risiko untuk

mengkorelasikan frekuensi kejadian dan konsekuensi kejadian yang dapat

dilihat pada Gambar 2.3:

Gambar 2.5 Matriks Risiko

Untuk daerah yang berada di zona risiko sedang merupakan perbatasan

antara risiko itu dapat diterima atau tidak, akan tetapi masih dapat diterima

dan merupakan batas minimal suatu risiko untuk dapat diterima.

22

(halaman ini sengaja dikosongkan)

23

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Metode penelitian pada Tugas Akhir ini dapat dijelaskan pada bagan alir dibawah

ini:

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Mulai

Studi literatur

Perhitungan Soil Liquefaction akibat Gempa Bumi

dan Identifikasi akibat Soil Liqufaction

Perhitungan Frekuensi dan Konsekuensi

Penilaian Frekuensi

Menentukan Tingkat Risiko

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Penilaian Konsekuensi

Risk Mapping

Pengumpulan data

Pelaksanaan survey

Skenario

kejadian gempa Hasil tes CPT

24

3.2 Prosedur Penelitian

Langkah-langkah penelitian dalam diagram alir penelitian yang ditunjukkan pada

Gambar 3.1 dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Studi literatur

Studi literatur dilakukan untuk mempelajari fenomena soil liquefaction dengan

membaca diktat, jurnal, tugas akhir, standard code, maupun mencari informasi

di internet yang dibutuhkan untuk mendukung dalam pengerjaan Tugas akhir

ini.

2. Pelaksanaan survey

Pelaksanaan survey dilakukan langsung di wilayah pesisir kota Pacitan dengan

melakukan tes sondir tanah di 30 titik lokasi S (Sondir) dan 5 titik lokasi SB

(Soil Boring).

3. Pengumpulan data

Data-data yang dikumpulkan dalam Tugas Akhir ini meliputi:

a. Data hasil tes CPT (Cone Penetration Test) dan Soil Boring.

b. Data gempa bumi yang diperoleh dari skenario kejadian gempa dengan

menggunakan simulasi metode Monte Carlo.

4. Perhitungan Soil Liquefation akibat Gempa Bumi dan Identifikasi Bahaya

akibat Soil Liquefaction

Dari data-data yang diperoleh, dilakukan perhitungan sehingga data tersebut

dapat digunakan dalam formulasi yang ditentukan dalam analisa. Perhitungan

soil liquefaction dilakukan sampai nilai SF (Safety Factor) yang kemudian

dilakukan identifikasi bahaya akibat soil liquefaction. Bahaya yang

diperkirakan jika terjadi soil liquefaction adalah kerusakan pada pondasi tanah.

Apabila properti tanah tidak memenuhi terjadi soil liquefaction maka selesai

dan apabila memenuhi terjadi soil liquefaction maka akan dilanjutkan dengan

penilaian risiko.

25

5. Perhitungan Frekuensi dan Konsekuensi

a. Perhitungan Frekuensi Kejadian (Peluang Kejadian)

Perhitungan frekuensi kejadian (peluang kejadian) dilakukan dengan metode

The Probability of Liquefaction (PL). Dari perhitungan tersebut akan

dianalisa berapa banyak frekuensi yang akan terjadi pada setiap kejadian

kemudian dilakukan perangkingan.

b. Perhitungan Konsekuensi

Perhitungan konsekuensi dilakukan untuk mengetahui konsekuensi-

konsekuensi yang terjadi bila terjadi soil liquefaction yang dapat

menyebabkan kerusakan pada pondasi tanah, kemudian dilakukan

perangkingan.

6. Menentukan Tingkat Risiko

Menganalisa tingkat risiko yang terjadi dengan memasukkan frekuensi kejadian

dan konsekuensi kejadian ke dalam matriks risiko. Kemudian dilakukan

perkalian antara frekuensi dan konsekuensi untuk mengetahui matrik risiko

(risk matrix). Risiko tersebut akan ditentukan dalam risk matrix untuk dapat

diterima atau tidak.

7. Risk Mapping

Setelah dilakukan penilaian tingkat risiko, kemudian dilakukan Risk Mapping

(pemetaan risiko) di wilayah pesisir kota Pacitan untuk mengetahui di wilayah

mana yang berisiko tinggi ataupun tidak jika terjadi soil liquefaction.

8. Kesimpulan dan Saran

Langkah terakhir adalah menarik kesimpulan dari hasil analisa yang telah

dilakukan dan memberikan saran untuk penelitian selanjutnya yang terkait pada

topik penelitian dalam tugas akhir ini.

26

(halaman ini sengaja dikosongkan)

27

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Daerah Studi

Ditinjau dari sudut geografisnya wilayah Kabupaten Pacitan seluas 1.389,8716

Km² atau 138.987,16 Ha sebagian besar tanahnya terdiri atas :

1. Tanah ladang : 21,51% atau 29.890,58 ha.

2. Pemukiman Penduduk : 02,27% atau 3.153,33 ha.

3. Hutan : 58,56% atau 81.397 ha.

4. Sawah : 09,36% atau 13.014,26 ha.

5. Pesisir dan tanah kosong : 08,29% atau 11.530,99 ha.

Daerah studi direncanakan dimulai dari wilayah sekitar ±500 m ke arah utara

dari Pantai Teleng Ria Pacitan. Dengan penentuan titik pengujian tanah secara

acak yang tersebar di wilayah Kota Pacitan yaitu 5 titik SB (Soil Boring) dan

30 titik S (Sondir) yang ditunjukkan pada Gambar 4.1:

Gambar 4.1 Titik Pengujian Tanah SB (Soil Boring) dan S (Sondir) di wilayah

Kota Pacitan

S (Sondir)

SB (Soil Boring)

28

4.2 Hasil Pengujian Tanah SB (Soil Boring) dan S (Sondir)

4.2.1 Hasil Soil Boring (SB)

Pengujian tanah di 5 titik SB (Soil Boring) dilakukan sampai kedalaman 15

m. Hasil boring test dapat dilihat pada Gambar 4.2:

Gambar 4.2 Bore Log titik SB-6 sampai SB-10

Dari hasil boring test di 5 titik SB (Soil Boring) dapat disimpulkan bahwa

kondisi tanah di daerah studi adalah dominan tanah berpasir.

4.2.2 Hasil Sondir (S)

Berikut hasil sondir titik S-11 sampai S-40 yang dapat dilihat pada Gambar

4.3 sampai Gambar 4.8:

Gambar 4.3 Hasil Sondir titik S-11 dan S-12

29

Gambar 4.4 Hasil Sondir titik S-13 sampai S-18

30


31


32


33


Pada titik S-13, S-14, S-15, S-16, S-18, S-19, S-20, S-24, S-25, S-30 S-31,

S-33, S-34, S-35, S-37, S-38, S-39, S-40 sondir test dilakukan tidak sampai

kedalaman 15 m, hal ini dilakukan karena sampai kedalaman yang ditinjau

penetrometer sudah menunjukkan angka 250 kg/cm2, karena menurut

prosedur sondir test, jika penetrometer sudah menunjukkan angka 250

kg/cm2 maka sondir test dihentikan meskipun tidak sampai kedalaman yang

ditentukan yaitu 15 m.

Pada titik S-11, S-12, S-17, S-21, S-22, S-23, S-26, S-27, S-28, S-29, S-32,

S-36 sebagian besar jenis tanahnya adalah silty-sand, karena nilai cone

34

resistance dan local friction yang rendah hingga kedalaman 15 m.

Sedangkan pada titik S-13, S-14, S-15, S-16, S-18, S-19, S-20, S-24, S-25,

S-30, S-31, S-33, S-34, S-35, S-37, S-38, S-39, S-40 jenis tanahnya adalah

tanah campuran yaitu silty-sand dan lempung hingga kedalaman yang

ditinjau.

4.3 Data Gempa dan Data Pendukung

4.3.1 Data Gempa

Berikut data history gempa yang pernah mengenai Kota Pacitan yang

didapat dari BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika) dan

dari berbagai sumber lainnya di internet:

Tabel 4.1 Data kejadian gempa di Pacitan Tahun 2004-2013

Tanggal Lintang Bujur Magnitude (SR) Jarak Episentrum (Km)

13/5/2004 9.1 LS 111.25 BT 4.9 101

12/8/2006 8.9 LS 110.96 BT 4.5 81

30/8/2006 8.91 LS 111.17 BT 3.9 76

6/11/2006 8.24 LS 110.98 BT 5.1 16

17/11/2006 8.34 LS 111.36 BT 4.7 31

28/3/2010 8.76 LS 111.42 BT 4.9 67

21/12/2010 9.08 LS 111.19 BT 5.8 67

18/12/2012 9.15 LS 111.29 BT 5.2 114

25/5/2013 11.19 LS 110.51 BT 5.2 350

8/8/2013 8.89 LS 110.87 BT 5.5 93

4.3.2 Data Pendukung

Berikut adalah data percepatan gempa (αmax) dari peta zona seismik yang

dikeluarkan oleh PU (Kementerian Pekerjaan Umum) 2010 yang

ditunjukkan pada Gambar 4.9:

35

Gambar 4.9 Peta zona seismik PU (Kementerian Pekerjaan Umum) 2010

(sumber: http://rovicky.wordpress.com/2010/07/19/peta-zonasi-gempa-2010/)

Pada Gambar 4.9 menunjukkan bahwa data percepatan gempa (αmax)

tersebut untuk probabilitas terlampaui sebesar 2% dalam 50 tahun, yang

artinya persentase tersebut cukup besar untuk probabilitas dalam 50 tahun ke

depan. Percepatan gempa (αmax) di wilayah Pacitan dan sekitarnya adalah

sebesar 0,3g.

4.4 Analisis Soil Liquefaction Berdasarkan Grain Size

Untuk mengklasifikasikan jenis tanah menurut diameter butirannya dengan

menggunakan parameter Cu (Koefisien Keseragaman) dan Cc (Koefisien

Gradasi). Untuk tanah pasir bergradasi baik (well graded) memiliki nilai Cu

lebih dari 6 dan Cc antara 1-3. Berikut tabel nilai Cu dan Cc pada Tabel 4.2

sampai 4.6:

36

Tabel 4.2 Nilai Cu dan Cc pada titik SB6

Titik SB6

Kedalaman (m) Cu Cc

1.5 – 2 3.2 0.9

3.5 – 4 3.6 0.8

5.5 – 6 3.4 0.9

7.5 – 8 3.7 0.9

9.5 – 10 3.9 0.8

11.5 - 12 3.1 0.8

13.5 - 14 4.3 0.9

Tabel 4.3 Nilai Cu dan Cu pada titik SB7

Titik SB7

Kedalaman (m) Cu Cc

1.5 – 2 6.1 0.8

3.5 – 4 6.1 0.8

5.5 – 6 4.8 0.7

7.5 – 8 5.6 1.7

9.5 – 10 4.2 0.8

11.5 - 12 5.0 0.7

13.5 - 14 - -


Titik SB8

Kedalaman (m) Cu Cc

1.5 – 2 - -

3.5 – 4 - -

5.5 – 6 - -

7.5 – 8 3.5 2.9

9.5 – 10 7.5 0.3

37

(Lanjutan Tabel 4.4)

11.5 - 12 - -

13.5 - 14 2.6 0.9


Titik SB9

Kedalaman (m) Cu Cc

1.5 – 2 - -

3.5 – 4 - -

5.5 – 6 3.1 0.9

7.5 – 8 5.6 0.7

9.5 – 10 5.9 0.7

11.5 - 12 5.9 0.8

13.5 - 14 - -


Titik SB10

Kedalaman (m) Cu Cc

1.5 – 2 - -

3.5 – 4 - -

5.5 – 6 - -

7.5 – 8 - -

9.5 – 10 - -

11.5 - 12 - -

13.5 - 14 - -

Dari Tabel 4.2 – Tabel 4.6 menunjukkan bahwa nilai rata-rata nilai Cu < 6

yang merupakan tanah bergradasi seragam yang dapat diartikan bahwa sampel

tanah pada titik tersebut berpotensi terjadi soil liquefaction.

38

Berikut data Grain-Size Analysis sampel tanah pada Titik SB6 – SB10 yang

ditunjukkan pada Gambar 4.10 – Gambar 4.14:

Gambar 4.10 Hasil Grain-Size Analysis sampel tanah Titik SB6 di lokasi studi

yang diplot dalam Grafik Liquefaction Potential (Oka, 1995)

Pada analisis Grain-Size, contoh tanah diambil tiap kedalaman 2m, kemudian

diplotkan pada grafik Liquefaction Potential. Daerah yang di dalam grafik

merupakan daerah yang most liquefable soil, sedangkan daerah diluar garis

merupakan daerah yang aman dari potensi soil liquefaction. Pada Gambar 4.10

menunjukkan bahwa Titik SB6 merupakan daerah yang most liquefable soil.

39



Pada Gambar 4.11 menunjukkan bahwa Titik SB7 merupakan tanah berpasir

dengan butiran seragam. Sampel tanah Titik SB7 berada di dalam daerah most

liquefable soil yang berpotensi terjadi soil liquefaction.



40

Pada Gambar 4.12 menunjukkan bahwa pada Titik SB8 di kedalaman 2m dan

4m merupakan tanah campuran antara pasir dan lempung. Tetapi sebagian

besar sampel tanah Titik SB8 berada di dalam daerah most liquefable soil dan

berpotensi terjadi soil liquefaction.


yang diplot dalam grafik Liquefaction Potential (Oka, 1995)

Pada Gambar 4.13 menunjukkan bahwa pada Titik SB9 di kedalaman 2m

merupakan tanah campuran antara lempung dan pasir. Tetapi sebagian besar

sampel tanah Titik SB9 berada di dalam daerah most liquefable soil dan

berpotensi terjadi soil liquefaction.

41


yang diplot dalam grafik Liquefaction Potential (Oka, 1995)

Pada Gambar 4.14 menunjukkan bahwa Titik SB10 merupakan tanah berpasir

dengan butiran seragam. Sampel tanah Titik SB10 berada di dalam daerah

most liquefable soil dan berpotensi terjadi soil liquefaction.

4.5 Analisis Soil Liquefaction Berdasarkan Probabilitas Magnitude Gempa

dan Probabilitas Percepatan Gempa

Dari data percepatan gempa yang didapatkan dari peta zona seismik dari PU

yaitu sebesar 0,3g dan probabilitas gempa yang didapatkan dari simulasi

monte carlo, dari 1000 kejadian gempa diambil nilai magnitude gempa yang

maksimum yaitu sebesar 0,65, maka selanjutnya dilakukan analisis soil

liquefaction pada semua titik lokasi studi yang dapat dilihat pada Gambar

4.15 sampai 4.17:

42

Gambar 4.15 Grafik SF yang terjadi soil liquefaction pada titik S-11, S-12, S-13,

S-17, S-19, S-20, S-21, S-22, S-23, S-24

43


S-28, S-29, S-30, S-31, S-32, S-34, S-35

44


S-40

Setelah dilakukan perhitungan analisis soil liquefaction, hanya di titik S-14,

S-15, S-16, S-18, S-33, S-38 yang tidak terjadi soil liquefaction.

4.6 Peta Lokasi yang Berpotensi Terjadi Soil Liquefaction

Berikut adalah gambar pemetaan lokasi yang berpotensi terjadi soil

liquefaction yang dapat dilihat pada Gambar 4.18:

Gambar 4.18 Peta Lokasi yang Berpotensi Terjadi Soil Liquefaction

Likuifaksi

45

Pada Gambar 4.18 menunjukkan bahwa lokasi yang berwarna merah adalah

lokasi yang berpotensi terjadi soil liquefaction yaitu pada magnitude gempa

6,5 SR dengan percepatan gempa 0,3g. Dengan demikian, setelah dilakukan

pemetaan tersebut dapat dijadikan antisipasi terhadap bahaya yang akan

timbul jika terjadi soil liquefaction pada lokasi yang ditinjau.

4.7 Perkiraan Frekuensi

Untuk menentukan frekuensi kejadian dilakukan dengan menggunakan

metode probabilitas likuifaksi, yaitu dengan cara mengaplikasikan nilai SF

(Safety Factor) pada persamaan 2.25 yang diusulkan oleh Chen dan Juang

(2000) yang selanjutnya nilai PL (The Probability of Liquefaction) dimasukkan

kedalam klasifikasi probabilitas likuifaksi berdasarkan Tabel 2.1. Hasil

perhitungan PL (The Probability of Liquefaction) dan klasifikasi probabilitas

likuifaksi dapat dilihat pada Tabel 4.7:

Tabel 4.7 Perhitungan PL (The Probability of Liquefaction) dan klasifikasi

probabilitas likuifaksi di wilayah pesisir kota Pacitan

Titik Sondir Koordinat Probabilitas likuifaksi (Chen dan Juang, 2000)

x y PL Kategori

S-11 509171 9091973 0.699 Sangat Mungkin

S-12 509710 9091987 0.574 Mungkin

S-13 510207 9091982 0.517 Mungkin

S-14 510717 9091954 0 Hampir Pasti Tidak Likuifaksi



S-17 509857 9092396 0.490 Mungkin


S-19 510991 9092382 0.922 Hampir Pasti Likuifaksi

S-20 511563 9092358 0.676 Sangat Mungkin





S-25 511303 9092607 0.818 Sangat Mungkin


46


S-27 510028 9093147 0.771 Sangat Mungkin



S-30 511906 9093073 0.817 Sangat Mungkin


S-32 509841 9093542 0.631 Mungkin


S-34 511051 9093545 0.573 Mungkin



S-37 510056 9093974 0.627 Mungkin


S-39 511369 9093954 0.823 Sangat Mungkin


Pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa probabilitas likuifaksi sebagian besar

adalah daerah yang tergolong “Hampir Pasti terjadi Likuifaksi” yaitu di lokasi

S-19, S-21, S-22, S-23, S-24, S-26, S-28, S-29, S-31, S-35, S-36, dan S-40.

Untuk daerah yang tergolong “Sangat Mungkin terjadi Likuifaksi” terjadi di

lokasi S-11, S-20, S-25, S-27, S-30, dan S-39. Untuk daerah yang tergolong

“Mungkin terjadi likuifaksi” terjadi di lokasi S-12, S-13, S-17, S-32, S-34, dan

S-37. Sedangkan daerah yang tergolong “Hampir Pasti Tidak terjadi

Likuifaksi” terjadi di lokasi S-14, S-15, S-16, S-18, S-33, dan S-38.

4.8 Perkiraan Konsekuensi

Perkiraan konsekuensi pada penilaian risiko terhadap suatu sistem yang

ditinjau merupakan bagian terpenting untuk menentukan bahaya yang

mungkin terjadi akibat adanya bahaya yang diperkirakan akan datang pada

sistem yang ditinjau, dalam hal ini sistem yang ditinjau adalah kerusakan pada

pondasi tanah yaitu dengan menghitung nilai LPI (Liquefaction Potential

Index) akibat adanya fenomena soil liquefaction.

47

Sistem pada seluruh kerusakan tanah yang ditinjau terdapat pada setiap lapisan

tanah, maka konsekuensi yang mungkin terjadi apabila mengalami kerusakan

tanah adalah terjadinya kerusakan bangunan atau struktur yang ada di atas

permukaan tanah. Untuk menentukan besarnya kerusakan tanah atau nilai LPI

(Liquefaction Potential Index) pada tiap lapisan tanah dapat diperoleh dengan

menggunakan Persamaan 2.26 yang diusulkan oleh Iwasaki (1982) dan

klasifikasi kerusakan tanah divariasi oleh sonmez (2003) seperti pada kriteria-

kriteria pada Tabel 2.2. Hasil perhitungan nilai LPI (Liquefaction Potential

Index) dan klasifikasi risiko kerusakan tanah dapat dilihat pada Tabel 4.8:

Tabel 4.8 Perhitungan LPI (Liquefaction Potential Index) dan klasifikasi

risiko kerusakan di wilayah pesisir kota Pacitan

Titik Sondir Koordinat Indeks Potensi Likuifaksi (Sonmez, 2003)

x y LPI Kategori

S-11 509171 9091973 2.127 Sedang

S-12 509710 9091987 1.607 Rendah

S-13 510207 9091982 1.661 Rendah

S-14 510717 9091954 0 Tidak Likuifaksi



S-17 509857 9092396 1.216 Rendah


S-19 510991 9092382 10.920 Tinggi

S-20 511563 9092358 1.085 Rendah

S-21 509157 9092650 28.992 Sangat Tinggi

S-22 509644 9092645 23.417 Sangat Tinggi

S-23 510119 9092608 21.959 Sangat Tinggi

S-24 510840 9092645 12.356 Tinggi

S-25 511303 9092607 3.040 Sedang

S-26 509271 9093192 17.947 Sangat Tinggi

S-27 510028 9093147 8.980 Tinggi

S-28 510781 9093119 19.826 Sangat Tinggi

S-29 511431 9093053 16.117 Sangat Tinggi

S-30 511906 9093073 5.527 Tinggi

S-31 509066 9093575 22.707 Sangat Tinggi

S-32 509841 9093542 3.417 Sedang


48


S-34 511051 9093545 1.547 Rendah

S-35 511743 9093570 4.971 Sedang

S-36 509382 9093952 16.660 Sangat Tinggi

S-37 510056 9093974 5.784 Tinggi


S-39 511369 9093954 9.755 Tinggi

S-40 511961 9093985 3.089 Sedang

Pada Tabel 4.8 menunjukkan bahwa daerah dengan kategori kerusakan

“Sangat Tinggi” terjadi pada lokasi S-21, S-22, S-23, S-26, S-28, S-29, S-31,

dan S-36. Untuk daerah dengan kategori kerusakan “Tinggi” terjadi pada

lokasi S-19, S-24, S-27, S-30, S-35, S-37, dan S-39. Untuk daerah dengan

kategori kerusakan “Sedang” terjadi pada lokasi S-11, S-25, S-32, S-35, dan

S-40. Untuk daerah dengan kategori kerusakan “Rendah” terjadi pada lokasi

S-12, S-13, S-17, S-20, dan S-34. Sedangkan daerah dengan kategori

kerusakan “Tidak mengalami Likuifaksi” terjadi pada lokasi S-14, S-15, S-16,

S-18, S-33, dan S-38.

4.9 Evaluasi Risiko

Setelah didapatkan nilai frekuensi kejadian dan konsekuensi kejadian, maka

selanjutnya dapat dilakukan evaluasi risiko dengan menggunakan matriks

risiko seperti pada Gambar 2.3. Hasil klasifikasi risiko dapat dilihat pada

Tabel 4.9:

Tabel 4.9 Klasifikasi risiko kerentanan tanah akibat soil liquefaction karena

gempa bumi di wilayah pesisir kota Pacitan

Titik Sondir Koordinat

Level Risiko x y

S-11 509171 9091973 Tinggi

S-12 509710 9091987 Rendah

S-13 510207 9091982 Rendah

S-14 510717 9091954 Sangat Rendah

S-15 511166 9091944 Sangat Rendah

49


S-16 509295 9092400 Sangat Rendah

S-17 509857 9092396 Rendah

S-18 510466 9092377 Sangat Rendah

S-19 510991 9092382 Sangat Tinggi

S-20 511563 9092358 Sedang

S-21 509157 9092650 Sangat Tinggi

S-22 509644 9092645 Sangat Tinggi

S-23 510119 9092608 Sangat Tinggi

S-24 510840 9092645 Sangat Tinggi

S-25 511303 9092607 Tinggi

S-26 509271 9093192 Sangat Tinggi

S-27 510028 9093147 Tinggi

S-28 510781 9093119 Sangat Tinggi

S-29 511431 9093053 Sangat Tinggi

S-30 511906 9093073 Tinggi

S-31 509066 9093575 Sangat Tinggi

S-32 509841 9093542 Sedang

S-33 510472 9093494 Sangat Rendah

S-34 511051 9093545 Rendah

S-35 511743 9093570 Tinggi

S-36 509382 9093952 Sangat Tinggi

S-37 510056 9093974 Tinggi

S-38 510813 9093982 Sangat Rendah

S-39 511369 9093954 Tinggi

S-40 511961 9093985 Tinggi

Pada Tabel 4.9 menunjukkan bahwa daerah dengan kategori risiko “Sangat

Tinggi” terjadi pada lokasi S-19, S-21, S-22, S-23, S-24, S-26, S-28, S-29, S-

31, dan S-36. Untuk daerah dengan kategori risiko “Tinggi” terjadi pada

lokasi S-11, S-25, S-27, S-30, S-35, S-37, S-39, dan S-40. Untuk daerah

dengan kategori risiko “Sedang” hanya terjadi pada lokasi S-20 dan S-32.

Untuk daerah dengan kategori risiko “Rendah” terjadi pada lokasi S-12, S-13,

S-17, dan S-34. Sedangkan daerah dengan kategori risiko “Sangat Rendah”

terjadi pada lokasi S-14, S-15, S-16, S-18, S-33, dan S-38.

50

4.10 Pemetaan Risiko (Risk Mapping)

Setelah dilakukan klasifikasi tingkat risiko, selanjutnya dapat dibuat

pemetaan risiko (risk mapping) dengan menggunakan software Surfer 10

untuk mengetahui daerah mana yang memiliki tingkat risiko yang paling

tinggi sampai tingkat risiko yang paling rendah dengan ditambahkan data

penelitian sebelumnya Ariantini (2011). Hasil pemetaan risiko (risk mapping)

di wilayah pesisir kota Pacitan dapat dilihat pada Gambar 4.19:

Gambar 4.19 Peta Risiko wilayah pesisir kota Pacitan

51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan analisis dan pembahasan, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Lokasi yang memungkinkan terjadi fenomena soil liquefaction di wilayah

pesisir kota Pacitan yaitu di daerah sisi barat daya Bagak, daerah sisi

tenggara Bagak, daerah Sidorejo, daerah sisi barat laut Sidorejo, daerah sisi

barat Kali Muso, daerah sisi timur Kali Muso, daerah sisi barat daya Kali

Teleng, daerah Sidoharjo, daerah sisi barat laut Pleren, daerah Ngampel,

daerah sisi utara Kali Muso, daerah Selare, daerah sisi timur Sidosari,

daerah Plosomakmur, daerah sisi barat Plosorejo, daerah sisi timur

Plosorejo, daerah sisi barat laut Selare, daerah Kradenan, daerah sisi timur

Sidorukun, daerah sisi timur Baleharjo, daerah Sundeng, daerah Betulo,

daerah Purwoharjo, dan daerah sisi timur laut Kuwarasan.

2. Tingkat risiko yang dihadapi akibat terjadinya soil liquefaction karena

gempa bumi di wilayah pesisir kota Pacitan yaitu daerah dengan kategori

risiko “Sangat Tinggi” terjadi di daerah sisi barat Kali Muso, daerah sisi

barat daya Kali Teleng, daerah Sidoharjo, daerah sisi barat laut Pleren,

daerah Ngampel, daerah Selare, daerah Plosomakmur, daerah sisi barat

Plosorejo, daerah sisi barat laut Selare, dan daerah Sundeng. Untuk daerah

dengan kategori risiko “Tinggi” terjadi di daerah sisi barat daya Bagak,

daerah sisi utara Kali Muso, daerah sisi timur Sidosari, daerah sisi timur

Plosorejo, daerah sisi timur Baleharjo, daerah Betulo, daerah Purwoharjo,

dan daerah sisi timur laut Kuwarasan. Untuk daerah dengan kategori risiko

“Sedang” hanya terjadi di daerah sisi timur Kali Muso dan daerah

Kradenan. Untuk daerah dengan kategori risiko “Rendah” terjadi di daerah

sisi tenggara Bagak, daerah Sidorejo, daerah sisi barat laut Sidorejo, dan

daerah sisi timur Sidorukun. Sedangkan daerah dengan kategori risiko

52

“Sangat Rendah” terjadi di daerah sisi timur Ploso, daerah ploso, daerah sisi

barat daya Sidoharjo, daerah sisi timur Pleren, daerah selatan Sidomakmur,

dan daerah utara Sidorukun.

5.2 Saran

Saran untuk penelitian selanjutnya adalah dapat dilakukan penelitian tentang

mitigasi atau penanggulangan bencana penyebab terjadinya fenomena soil

liquefaction karena gempa bumi di wilayah pesisir kota Pacitan.

Perhitungan SF, PL, dan LPI titik S-1













Perhitungan SF titik S-14
























Tabel 28. Perhitungan SF titik S-38



BIODATA PENULIS

Dicky Nanda Warriessandy lahir di Surabaya, pada

tanggal 3 September 1991, merupakan anak kedua dari

dua bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan

dasar di SDN Wonokusumo VII/46 Surabaya pada

tahun 2003, kemudian melanjutkan studinya di SMP

Negeri 2 Surabaya dan lulus pada tahun 2006,

kemudian melanjutkan studinya di SMA Negeri 19

Surabaya dan lulus pada tahun 2009. Pada tahun 2009,

penulis melanjutkan studi dan diterima di Institut Teknologi Sepuluh Nopember

(ITS) Surabaya, Fakultas Teknologi Kelautan, Jurusan Teknik Kelautan melalui

jalur SNMPTN dengan NRP 4309100054.

Selama kuliah, penulis pernah mengikuti kegiatan UKM (Unit Kegiatan

Mahasiswa) Sepak Bola ITS, Badminton, dan juga berpartisipasi dalam kegiatan

HIMATEKLA (Himpunan Mahasiswa Teknik Kelautan). Pada tahun 2013 dan

2014, penulis melakukan kerja praktek di PT. Biro Klasifikasi Indonesia Cabang

Utama Surabaya selama satu bulan dan di Badan Meteorologi, Klimatologi, dan

Geofisika Perak Surabaya selama satu bulan. Pada bulan Oktober 2013, penulis

memulai Tugas Akhir sebagai syarat kelulusan pendidikan sarjana (S1) dengan

mengambil Bidang Studi Pantai yang berjudul “Studi Risiko Kerentanan Tanah

Akibat Soil Liquefaction Karena Gempa Bumi Di Wilayah Pesisir Kota Pacitan”

dan diselesaikan dalam waktu dua semester.

Documents

RISK STUDY OF SOIL VULNERABILITY DUE TO SOIL LIQUEFACTION ...repository.its.ac.id/81809/1/4309100054-Undergraduate_Thesis.pdf · the level of risk due to soil liquefaction is the