PENGUKURAN UNTUK MENDETEKSI DEFORMASI BANGUNAN SIPIL

Transkripsi

1 Pengukuran untuk Meneteksi Deformasi angunan Sipil PENGUKURAN UNUK MENDEEKSI DEFORMASI ANGUNAN SIPIL Sutomo Kahar 1 ASRAC Deformation for territory will impact to above the builing stability an also will give an impact to the coorinate points as a control the builing. he problem will are begin from ecie the points as a reference points in the measurement after eformation, because all of the reference points are arguing the truth as a control points. herefore, the truth of control points in the long term nee to watching the various eformations or changing above the lan. Keywors : Deformation, control point arguing, measurement system PENDAHULUAN Kegiatan exploitasi an pemeliharaan suatu bangunan sipil aalah merupakan suatu kegiatan yang penting agar bangunan tersebut apat berfungsi secara normal, sehingga memberi manfaat yang sesuai engan rencana teknis, sepanjang umur efektif ari bangunan tersebut an bukanlah malahan membahayakan masyarakat umum. Deformasi ( pergeseran letak) suatu bangunan sipil umumnya iakibatkan oleh bergesernya asar bangunan yang iakibatkan oleh bermacam macam kejaian, antara lain: tanah longsor, gempa bumi, penurunan permukaan tanah an lain lainnya. Oleh karena itu bangunan sipil yang berhubungan atau bermanfaat untuk masyarakat luas sebaiknya secara berkala ilakukan pengukuran posisinya untuk mengetahui sejauh mana bangunan mengalami eformasi. Posisi titik control seniri bukanlah merupakan sesuatu yang statis atau tiak pernah mengalami perubahan. Perubahan titik control apat iketahui ari perubahan posisi yang iamati paa waktu berikutnya. Oleh karena itu, keberaaan titik kontrol alam jangka panjang iperlukan untuk memantau eformasi atau perubahan-perubahan berbagai obyek i permukaan tanah. PEMAHASAN Paa prinsipnya, posisi titik kontrol paa suatu saat (katakanlah paa waktu t1 paa saat ilakukan pengamatan kembali posisinya belum tentu sama engan posisi paa waktu t) P(t1) # P(t)...(1) Apabila posisi yang iapatkan ari keua pengamatan tersebut sama, an apabila tiak terapat kesalahan kesalahan karena pengamatan, apat ikatakan bahwa titik kontrol tersebut tiak mengalami pergeseran, baik horizontal maupun vertical. Akan tetapi apabila ari pengamatan tersebut terapat perbeaan, apat saja telah terjai eformasi, asalkan perbeaan tersebut harus ibuktikan tiak isebabkan 1 Pengajar jurusan eknik Geoesi, eknik Sipil Fakultas eknik UNDIP 78 MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL

2 VOLUME 14, NO. 1, EDISI XXXIV PERUARI 006 karena kesalahan pengamatan atau gangguan yang isengaja paa titik kontrol. Perubahan yang terjai itunjukan melalui persamaan berikut : D ( t1 t ) = P(t) P(t1)...) Dimana : D ( t1 t ) : perubahan posisi ari waktu pengamatan yang berbea. esaran yang ihasilkan ari perubahan posisi tersebut selama beberapa perioe pengamatan igunakan untuk menunjukan karakteristik/pola perubahan yang terjai an untuk meneteksi penyebab terjainya perubahan tersebut. (Abiin, 1998; Abiin et al., 1998; 001) SISEM PENGUKURAN Penefinisian system koorinat yang ikenal engan atum sangat iperlukan paa setiap proses hitung perataan parameter ari suatu jaring pengukuran. Paa jaring pengukuran horizontal, satu sistem koorinat ianggap telah terefinisi bila bagi satu titik telah itetapkan nilai koorinatnya an satu sisi telah itetapkan nilai suut jurusannya, yang biasa ikenal engan istilah penetapan koorinat awal an jurusan awal. Paa bangunan sipil (contoh = benungan), bangunan bangunan utama, seperti tubuh benungan, bangunan pelimpah, bangunan penyaap, trowongan, ll, masing-masing mempunyai posisi koorinat tertentu an biasanya isekitar bangunan benungan ipasang titik titik referensi tetap (benchmark) yang mempunyai koorinat untuk titik control. Paa stuy eformasi suatu wilayah engan penekatan geoetic, semua titik titik control i ragukan kebenarannya sebagai titik referensi atau konisi jaringan system koorinatnya tiak terefinisi, oleh karena itu alam perhitungan perataan hasil pengukuran setelah eformasi semua titik ijaikan parameter. Untuk meneteksi suatu bangunan sipil tereformasi, bisa ilakukan engan (ua) sistem pengukuran, yaitu : 1. Pengukuran Global Positioning System (GPS). Pengukuran riangulasi DASAR PENGUKURAN GPS Konsep asar penentuan posisi koorinat engan GPS aalah reseksi (pengikatan kebelakang) engan jarak, yaitu engan pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit GPS yang koorinatnya telah iketahui. Gambar 1 (Abiin 000) Dalam hal ini, parameter yang akan itentukan aalah vector posisi geosentrik pengamat (R ). Untuk itu, karena vector posisi geosentrik satelit GPS (r ) telah iketahui, maka yang perlu itentukan aalah vector posisi toposentrik satelit terhaap pengamat (ρ) : R = r ρ pengamat R (icari) ρ (iperlukan) Pusat bumi Satelit GPS r(iketahui ) Gambar 1. Prinsip asar penentuan posisi engan GPS Posisi koorinat yang ihasilkan oleh GPS aalah posisi koorinat tiga imensi (x, y, z) kartesian ataupun (φ, λ, h ) geoetik. Yang inyatakan alam atum Worl Geoetic System - 84 (WGS 84). Gambar : MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL 79

3 Pengukuran untuk Meneteksi Deformasi angunan Sipil 6 aseline yg iamati 4 Stasiun referensi engan (φ, λ, h) = lintang, bujur an tinggi i atas ellipsoi an X, Y, Z = koorinat kartesian ECEF serta parameter parameter lainnya : 1 5 tk yg akan itentukan posisinya 3 p = X θ = a tan Y e ² = a ² b ² b² N (φ) = Za b 1 e a sin ( )... (4) Gambar. Penentuan posisi titik titik engan metoe survey GPS (metoa jaringan) PERHIUNGAN GPS Datum perhitungan posisi koorinat yang igunakan oleh GPS aalah WGS-84. seanainya posisi koorinat titik titik aerah stui eformasi ipresentasikan alam atum lain, maka sebelum ilakukan pengukuran GPS iperlukan proses transformasi koorinat ari atum WGS-84 ke atum bersangkutan sehingga koorinat sebelum an sesuah eformasi bisa ievaluasi, ikarenakan suah alam satu system referensi. erikut ini aalah rumus yang igunakan untuk melakukan transformasi ari system koorinat kartesian ke system koorinat geoetik. φ = a tan λ = a tan ( x, y ) h = cos() Z + e ². b sin³ θ p - e² a cos³ θ - N (φ)... (3) Dengan a = setengah sumbu panjang ellipsoi referensi, b = setengah sumbu penek ellipsoi, f = ( a b ) / b an e ² = f f. Rumus yang igunakan untuk melakukan transformasi ari system koorinat geoetic ke system koorinat kartesian aalah : X = ( N + h ) cos φ cos λ Y = ( N + h ) cos φ sin λ Z = ( N ( 1- e ² ) + h ) sin φ... (5) erikut ini itunjukkan penggunaan rumus baku Moloensky untuk konversi posisi suatu titik, misalnya, paa atum essel 1841 ke WGS 84, jika iketahui koorinat geoetic paa atum essel 1984 φ, λ, h serta parameter parameter ellipsoi a, f, e ² = f f, awgs 84 an fwgs 84. Parameter parameter atum shift essel 1841 ke WGS 84 iketahui δx, δy, δz. Pergeseran lintang, bujur an tinggi i atas ellipsoi referensi aalah : ( sin cos sin sin 1 Rn e sin cos Rm h cos a a f δ λ = R m Rn 1 f sin cos 1 f X sin Y cos ( Rn h )cos...(6) 80 MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL

4 VOLUME 14, NO. 1, EDISI XXXIV PERUARI 006 δ h = δ Xcos φ cos λ + δ Ycos φ sin a λ + δ Z sin φ δa + Rn δ f(1- f ).Rn sin φ sin φ. Dengan 1 f = b / a an pergeseran parameter parameter ellipsoi : δa = awgs 84 - a δf = fwgs 84 f Rn Rm a 1 e sin( 6 1 a 461 (1 e Gambar 3. Jaring-jaring segitiga yang terbentuk ari titik-titik yang ihubungkan ) 5 1 a sin( ) ) 3/ Konversi ke atum WGS 84 iperoleh engan : φwgs 84 = φ - δ φ λwgs 84 = λ - δ λ... (7) hwgs 84 = h - δ h DASAR PENGUKURAN RIANGGULASI Paa metoa riangulasi, titik-titik yang akan iukur ihubungkan satu engan lainnya, sehingga merupakan jaring-jaring segitiga imana seluruh suutnya terukur. (Gambar 3). 3 PERHIUNGAN RIANGULASI Untuk mengetahui perubahan posisi koorinat ari suatu aerah stui eformasi, iperlukan ua ata pengukuran yaitu pengukuran sebelum an sesuah terjai eformasi an ari ata ata ua pengukuran pengamatan tersebut ilakukan uji statistic teriri ari uji kesebangunan jaringan an uji pergesaran obyek. UJI KESEANGUNAN JARINGAN 1. Membentuk moel hitungan UV + = 0... (8) Dimana : U : matriks koefisien koreksi pengamatan : pergeseran koorinat titik obyek. Menghitung nilai korelat pegeseran K : K U Q U 1... (9) engan Q1 Q Q 3. Menhitung nilai koreksi pergeseran Koorinat titik obyek V 1 V Q U U Q U... (10) 4. menghitung varian nilai pergeseran : 01 0 Q o... (11) 1 V V o... (1) r 5. Menyusun hipotesis Ho : σo² = σo ²... (13) Ha : σo² > σo ²... (14) 6. Menetapkan tarif uji (αo) 7. Menentukan nilai batas F 0 1,, r ari table fungsi Fisher engan argumen αo an eraja kebebasan r (r=jumlah persamaan syarat). 8. menguji hipotesis nol (Ho) Hipotesis Ho itolak apabila : MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL 81

5 Pengukuran untuk Meneteksi Deformasi angunan Sipil o o F, 1 0, r... (15) Penolakan hipotesis nol menunjukan aanya pergeseran koorinat jaringan. Apabila terapat pergeseran koorinat paa jaringan maka perlu ilakukan uji statistic lagi yang igunakan untuk menentukan letak pergeseran koorinat. UJI PERGESERAN IIK OYEK Uji pergeseran titik obyek bertujuan untuk mengetahui letak titik yang mengalami pergeseran. Uji statistik untuk meneteksi pergeseran paa masing masing titik menggunakan prinsip ata snooping. esaran uji statitik yang igunakan untuk menguji masing masing titik aalah Wi. ahap pengujian aalah sebagai berikut : (aara, 1967 ) 1. Menyusun hipotesis Ho : titik ke-i tiak mengalami pergerakan Ha : titik ke-i mengalami pergerakan. Menetapkan tarif uji (αo) 3. Menentukan nilai batas F 1 0,, r ari table fungsi Fisher engan argument αo. 4. Menghitung Wi. (aara, 1967 ) Dalam hal ini : 1 Qi Vi wi... (16) N o N i 1 U ( U Q U ) U... (17) 5. Menguji hipotesis nol (Ho) Hipotesis nol akan iterima bila : 1/ Wi F 1 0,,r... (18) Apabila Ho iterima, menunjukan titik ke-i tiak mengalami pergeseran, sebaliknya apabila Ho itolak maka titik tersebut mengalami pergeseran. HASIL ANALISIS DEFORMASI ahan contoh perhitungan ini berupa ata jaring triangulasi yang beraa paa aerah gempa yang iukur alam ua pengukuran, sebelum an sesuah gempa i tapanuli (sumatera utara) paa tanggal 17 mei 198 yang iambil ari skripsi Syukur, M., tahun jumlah titik triangulasi yang ianalisis paa penelitian ini sebanyak 6 titik, seperti paa Gambar 3, Seangkan jumlah pengukuran suut aalah 14, yaitu. 614, 415, 51, 461, 154, 453, 35, 51, 534, 35, 146, 15, 53, 145. Data Pengukuran apat ilihat paa table 1 : Pengukuran Satu Ukuran Suut ( ' '' ) Pengukuran Dua 614=49 45' 03,3" 614=49 45' 19,4" 415=3 7' 55,6" 415=3 7' 4,4" 51=51 6' 15,1" 51=51 6' 15,9" 461=65 3' 18,3" 461=65 3' 17,9" 154=10 34' 3,9" 154=10 35' 33,3" 453=14 33' 8," 453=14 3' 18,9" 35=59 5' 5,6" 35=59 5' 1,8" 51=55 46' 4,3" 51=55 46' 46,0" 534=3 19' 15,1" 534=3 19' 37" 35=55 5' 5,36" 35=55 5' 13,5" 146=64 51' 38,4" 146=64 51' 17,9" 15=7 47',6" 15=7 46' 5," 53=65 49' 9" 53=65 49' 8,05" 145=35 57' 40,5" 145=35 57',3" Hasil hitungan analisis eformasi sebagai asar pembahasan untuk mengetahui nilai pergeseran yang terjai benar benar isebabkan aanya eformasi. Analisis eformasi yang ilakukan engan uji statistik kesebangunan jaringan an uji pergeseran titik obyek. Hasil hitungan pergeseran koorinat an nilai koreksinya apat ilihat paa table : 8 MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL

6 VOLUME 14, NO. 1, EDISI XXXIV PERUARI 006 abel. Nilai Pergeseran an nilai koreksi pergeseran Koorinat i(m) Vi(m) X1 0,000 0,000 Y1 0,000 0,000 X 0,000 0,000 Y 0,000 0,000 X3 0,56 0,18 Y3,86-1,413 X4,95-1,46 Y4-1,73 0,361 X5-0,450 0,5 Y5 1,496-0,748 X6 0,000 0,000 Y6 0,000 0,000 Paa table apat ilihat bahwa koorinat titik 1, an 6 nilai pergesaran kearah X an Y sama engan 0, seangkan untuk titik 3, 4 an 5 pergeseran ke arah X an Y nilainya antara -0,450 m sampai engan,95 m. pergeseran terbesar paa arah X titik 4 sebesar,95 m. Uji kesebangunan jaringan ilakukan engan menggunakan table fungsi Fisher, engan taraf uji 95% an erajat kebebasan = 1 (jumlah persamaan syarat) nilai statistic ari table fungsi Fisher apat itentukan, yaitu : F ( 0,05,1, ) = 1,75. nilai hipotesis paa keua kala = 3,5. Hasil uji menunjukan bahwa persyaratan itolak engan hasil hitungan 3,5 < 1,75. Penolakan hipotesis nol berarti bentuk jaringan paa pengukuran ke satu an ke ua mengalami pergeseran atau apat ikatakan koorinat koorinat paa jaringan tersebut mengalami eformasi. Uji pergeseran titik obyek untuk mengetahui titik koorinat mana yang mengalami pergeseran. Uji ini ilakukan setelah uji kesebangunan jaringan. Pengujian ilakukan engan menggunakan table fungsi Fisher engan taraf uji = 95% sehingga nilai statistic ari table fungsi Fisher apat F itentukan, yaitu ( 0,05,1, ) = 3,84 an F 1/ (0,05,1, ) = 1,96. hipotesis nol apat iterima apabila persyaratan W i F 1/ (0,05,1, ) apat ipenuhi. Apabila Ho iterima, menunjukan bahwa koorinat ke i (XI, YI) tiak mengalami pergeseran an apabila itolak berarti koorinat titik ke i mengalami pergeseran. Hasil uji terhaap koorinat koorinat titik obyek apat ilihat paa abel 3. abel 3. hasil uji signifikasi parameter Koorinat Wi Hasil Uji X1 0,000 Diterima Y1 0,000 Diterima X 0,000 Diterima Y 0,000 Diterima X3 5,55 Ditolak Y3 4,71 Ditolak X4 0,0 Ditolak Y4 3,69 Ditolak X5,7 Ditolak Y5 6,95 Ditolak X6 0,000 Diterima Y6 0,000 Diterima Hasil uji statistik pergeseran titik obyek paa tabel 3 menunjukan bahwa tiak semua hasil uji iterima. itik 1,, an 6 hipotesis nol iterima, hal ini berarti bahwa titik 1,, an 6 tiak mengalami pergeseran atau tiak mengalami eformasi. Seangkan untuk titik 3, 4, an 5 hipotesis nol itolak, hal ini berarti bahwa titik 3, 4, an 5 mengalami pergeseran atau mengalami eformasi. MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL 83

7 Pengukuran untuk Meneteksi Deformasi angunan Sipil KESIMPULAN DAN SARAN 1. Paa pengukuran engan system GPS untuk aerah stui eformasi, problem transformasi koorinat karena perbeaan atum akan menjai kunci utama evaluasi hasil pengukuran sebelum an sesuah eformasi. Seanainya pengukuran sebelum eformasi mempergunakan atum local yang hubungan geometrinya engan atum WGS 84 tiak iketahui atau tiak jelas maka evaluasi hasil pengukuran sebelum an sesuah eformasi akan sulit an bahkan tiak bisa ievaluasi. Untuk pengukuran engan system triangulasi bea atum tiak menjai masalah karena alam perhitungan pergeseran koorinat an nilai koreksinya tiak iperlukan perhitungan transformasi koorinat lebih ahulu antara hasil pengukuran sebelum an sesuah eformasi DAFAR PUSAKA aara, W, 1967, Statistical Concepts in Geoesy, Cumputiny, Centre of the Dept Geoetic Institute, Rijkscommissie Voor Geoestic, Kanaalweg 4, Delfft, Netherlans. Abiin, H.Z, 001, Penentuan posisi engan GPS an Aplikasinya, P. Pranya Paramita, Jakarta Wijayanti, Yunina, 004, Penggunaan Metoe Inner Constraint untuk Analisis itik Stabil Paa Stuy Deformasi, Seminar Nasional Dies Natalis ke 45 Jurusan ekhnik Geoesi, Fakultas ekhnik UGM Kahar, Sutomo, 000, Sistem Pengukuran Kerangka Horizontal, Jurusan ekhnik Sipil Fakultas ekhnik UNDIP, tiak ipublikasikan, Semarang Syukur, M, 1989, Rencana Pengukuran Kerangka Dasar Horizontal an Proseur Hitungannya untuk meneteksi Pergeseran Daerah Patahan, Jurusan ekhnik Geoesi Fakultas ekhnik, Institut eknologi anung, tiak ipublikasikan, anung Poerbanono, Eka Djumarsyah, 005, Survey Hirografi, P. Refika Aitama, anung Jack, McCormac, 004, surveying, fifth eition, Clemson University, John Wiley & sons Inc, USA 84 MEDIA KOMUNIKASI EKNIK SIPIL