ANALISA POTENSI LIKUIFAKSI PADA AREA APRON BANDAR UDARA MEDAN BARU

Transkripsi

1 ANALISA POTENSI LIKUIFAKSI PADA AREA APRON BANDAR UDARA MEDAN BARU TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : MUHAMMAD MABRUR BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISA POTENSI LIKUIFAKSI PADA AREA APRON BANDAR UDARA MEDAN BARU TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: MUHAMMAD MABRUR Dosen Pembimbing Ir. Rudi Iskandar, M.T. NIP Penguji I Penguji II Penguji III Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP Dr.Ir.Roesyanto, M.Sc NIP Ika Puji Hastuti, ST, MT NIP Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP SUB JURUSAN GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

3 ABSTRAK Salah satu dampak yang disebabkan oleh gempa bumi adalah fenomena hilangnya kekuatan lapisan tanah akibat getaran yang disebut dengan likuifaksi. Likuifaksi pada umumnya terjadi pada tanah pasir yang bergradasi buruk. Tanah seperti ini juga dijumpai di wilayah pembangunan Bandar Udara Medan Baru di Desa Kualanamu. Oleh karena itu, analisis terhadap potensi likuifaksi menjadi hal penting dilakukan dalam perencanaan bandar udara tersebut. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui tingkat potensi terjadinya likuifaksi pada lokasi apron bandar udara tersebut sebelum dilakukannya ground treatment, sehingga diharapkan hasilnya dapat dijadikan masukan atau pertimbangan bagi pemerintah, instansi terkait, dan pihak pengembang Bandar Udara Medan Baru dalam perencanaan apron bandar udara tersebut. Analisis terhadap likuifaksi dilakukan dengan mengumpulkan data sejarah gempa yang pernah terjadi dan data lapisan tanah yang terdapat di lokasi apron Bandar Udara Medan Baru. Dari data tersebut dapat dihitung besar nilai Cyclic Stress Ratio (CSR) dan Cyclic Resistant Ratio (CRR) pada daerah itu. Dengan menghubungkan nilai nilai tersebut pada grafik yang dikemukakan oleh Seed et al, dapat ditentukan lapisan lapisan tanah yang akan terlikufaksi pada saat terjadi gempa. Berdasarkan analisa perhitungan yang dilakukan, disimpulkan bahwa pada area apron Bandar Udara Medan Baru terdapat tanah yang berpotensi untuk terikuifaksi yaitu pada kedalaman 0 sampai 4,5 meter.

4 KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat meyelesaikan tugas akhir ini, yang diajukan untuk memenuhi syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Salawat dan salam tak lupa pula hamba haturkan kepada Sang inspirasi nabi Muhammad SAW, yang telah membawa banyak perubahan dan kebaikan bagi seluruh umat manusia. Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah Analisa Potensi Likuifaksi Pada Area Apron Bandar Udara Medan Baru. Penulis telah berusaha dengan seluruh daya upaya dalam menyelesaikan tugas akhir ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan dari setiap sisi. Keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pengalaman merupakan penyebab dari ketidaksempurnaan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari Bapak dan Ibu dosen serta rekan rekan mahasiswa demi kemajuan penulis nantinya. Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggitingginya atas bimbingan dan bantuan yang diberikan untuk terselesaikannya tugas akhir ini kepada: Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis.

5 Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes Tarigan sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Bapak Ir. Terunajaya, MSc, sebagai sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak/Ibu dosen di lingkungan Departemen Tenik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil yang telah memberikan bantuan-bantuannya. Bapak Kuasa Pengguna Anggaran (KPA), Pejabat Pembuat Komitmen (PPK) dan seluruh staf yang terlibat dalam proses pembangunan apron Bandar Udara Medan Baru Bapak Project Manager PT. Persero Waskita Karya dan seluruh staf yang terlibat dalam proses pembangunan apron Bandar Udara Medan Baru Teristimewa kepada Kedua orang tua saya serta abang dan kakak saya yang telah banyak memberikan dukungan dan motivasi kepada saya selama penulisan tugas akhir ini. Seluruh rekan-rekan stambuk 2004, khususnya yang sudah duluan sarjana, (Aswin, Nailul, Erick, Ian, Aca, dini, nova, dkk) yang sudah memberikan semangat kepada saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini Teman teman di KOMPOSITS (Faisal, Ilham, Nasrul, Delfi, Emma, Rhini, Aprizal, Maulana, Yudi, Anggi dkk), teruslah bersemangat dalam menebar kebaikan dan kebenaran di manapun kita berada.

6 Sahabat sahabat di organisasi KAMMI (B Fais, Amin, Wahid, David, Qurthubi, Aulia, Asrul, Hakim, Indra, Ade, Rico, dll) yang telah banyak memberikan nasehat nasehat kepada saya. Teman teman pengurus Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik, (Freddy, Diana, Muhfi, Nella, Riki, dkk), terima kasih atas segala bantuannya selama menjalani amanah di PEMA FT USU. Keluarga keduaku di kos-an Sofyan 100 yang menjadi sahabat di kala suka dan duka Abang abang senior, adik adik, serta teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu. Sebagai hamba yang tak luput dari kesalahan, penulis menyadari bahwa tugas akhir yang telah terselesaikan ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karenanya, dengan ikhlas hati penulis menerima kritik dan saran demi perbaikan ke depan nantinya. Harapan penulis, agar kiranya tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan,11 Juni 2009 Muhammad Mabrur

7 DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Pembatasan Masalah Metodologi Penelitian... 4 BAB II STUDI LITERATUR 2.1 Gempa Bumi Definisi Tanah Definisi Likuifaksi Pengertian likuifaksi Syarat terjadinya likuifaksi Proses terjadinya likuifaksi Dampak dari terjadinya likuifaksi Faktor Faktor yang Dapat Meningkatkan Potensi Terjadinya Likuifaksi pada Suatu Lapisan Tanah Parameter-Parameter yang Mempengaruhi Potensi Likuifaksi Pada Suatu Lahan Tegangan vertikal total (σ v ) dan tegangan vertikal Efektif(σ v ) Percepatan Gempa (a max ) 27

8 Nilai SPT (Standard Penetrometer Test Shear modulus maximum (Gmax) Faktor reduksi (rd) Cyclic stress ratio (CSR) Cyclic resistant ratio (CRR) Relatif Density (Dr) Usaha perbaikan tanah yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya likuifaksi Analisa Potensi Likuifaksi Pada Suatu Lapisan Tanah BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Data Umum Metode Pengumpulan data Metode dan lokasi Pengumpulan data gempa Metode Pengambilan data Tanah Metode Analisis Bagan prosedur penelitian Lokasi Pengambilan sampel tanah dan pengujian SPT BAB IV ANALISA DATA 4.1. Pemeriksaan Tanah Pemeriksaan Jenis dan sifat tanah Perhitungan nilai Dr Letak geologis Menghitung Percepatan Gempa di Batuan Dasar Berdasarkan Fungsi Atenuase Joyner and Boore Berdasarkan Fungsi Atenuase Crouse Menghitung Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Perhitungan pada Lokasi BH III Perhitungan Pada Lokasi BH IV Menghitung Cyclic Stress Ratio Pehitungan nilai CSR Lokasi BH III.. 69

9 Pehitungan nilai CSR Lokasi BH IV Menghitung Cyclic Resistant Ratio Analisa Likuifaksi di setiap lapisan tanah BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : Korelasi antara Magnetude Local (ML), Percepatan Gempa (amax), Waktu Gempa, dan Skala Intensitas MMI : Potensi terjadinya likuifaksi pada jenis jenis lapisan tanah apabila terjadinya gempa besar : Hubungan antara Plastik Indeks dengan nilai K pada rumus Shear Modulus Maximum : Tabel Faktor koreksi magnitude untuk pendekatan tegangan siklis : Rencana Fasilitas Bandar Udara Medan Baru : Data sifat tanah pada Lokasi III : Data sifat tanah pada Lokasi IV : Perhitungan Tegangan vertikal efektif pada lokasi III : Perhitungan Tegangan vertikal efektif pada lokasi IV : Perhitungan nilai Dr pada lokasi III : Perhitungan nilai Dr pada lokasi IV : Daftar kejadian gempa dengan PGA terbesar tiap tahunnya (berdasarkan fungsi atenuase joyner and Boore) : Metode Perhitungan percepatan rencana menurut gumble (berdasarkan fungi atenuase Joyner and Boore) : Daftar kejadian gempa dengan PGA terbesar tiap tahunnya (berdasarkan fungsi atenuase Crouse). 61

11 4.10 : Metode perhitungan percepatan rencana menurut gumble (berdasarkan fungi atenuase Joyner and Boore) : Pembagian kasus yang kemungkinan terjadipada kedua lokasi tanah : Data lapisan lokasi III yang dibutuhkan untuk aplikasi Edu Shake : Percepatan gempa pada lokasi IV : Data lapisan lokasi IV yang dibutuhkan untuk aplikasi Edu Shake : Percepatan gempa pada lokasi IV : Perhitungan Nilai Faktor koreksi : nilai tegangan total dan tegangan vertikal efektif pada lokasi III : perhitungan nilai CSR pada kasus I di lokasi III : perhitungan nilai CSR pada kasus II di lokasi III : perhitungan nilai CSR pada kasus III di lokasi III : perhitungan nilai CSR pada kasus IV di lokasi III : Nilai tegangan total dan tegangan vertikal efektif pada lokasi IV : perhitungan nilai CSR pada kasus I di lokasi IV : perhitungan nilai CSR pada kasus II di lokasi IV : perhitungan nilai CSR pada kasus III di lokasi IV : Perhitungan nilai CSR pada kasus IV di lokasi IV : Perhitungan nilai N (60) pada Lokasi BH III : Perhitungan nilai N 1 ( 60 ) pada Lokasi BH III : Perhitungan nilai N (60) pada Lokasi BH IV : Perhitungan nilai N 1 ( 60 ) pada Lokasi BH IV : Korelasi hasil perhitungan CSR dan CRR pada Lokasi III : Korelasi hasil perhitungan CSR dan CRR pada Lokasi IV... 76

12 4.33 : Hasil analisa pada lokasi III : Hasil analisa pada lokasi IV : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi III (kasus I) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi III (kasus II) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi III (kasus III) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi III (kasus IV) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi IV (kasus I) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi IV (kasus II) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi IV (kasus III) : Evaluasi potensi likuifaksi pada Lokasi IV (kasus IV)... 83

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Kondisi partikel tanah saat normal (sebelum terjadinya kenaikan tegangan air pori) : Kondisi partikel tanah saat menerima getaran (saat terjadinya kenaikan tegangan air pori) : Bangunan yang Ambles karena hilangnya daya dukung tanah akibat likuifaksi : Tangki yang muncul ke permukaan tanah tekanan tekanan ke atas akibat likuifaksi : Peta zona gempa dipermukaan tanah tahun : Peta zona gempa dan percepatan gempa dipermukaan tanah tahun : Peta zona gempa dan percepatan gempa dipermukaan tanah tahun : Grafik Faktor reduksi, rd (Seed and Idriss, 1971) : Grafik Hubungan antar Cyclic Stress Ratio ( ' σ τ cyc v )dengan (N 1 ) 60 untuk magnitude gampa, M 7,5 (Seed et al) : Rancangan Bandar Udara Medan Baru : Peta Lokasi Bandar Udara Medan baru : Asumsi Kejadian gempa menurut Gumble : Proses Pengambilan sampel tanah serta Uji SPT tanah dengan menggunakan Bor Mesin 50

14 3.5 : Bagan prosedur penelitian : Lokasi pengambilan data lapisan tanah :Sampel tanah yang mengandung fosil kerang : Grafik Percepatan gempa pada lapisan tanah lokasi III : Grafik Percepatan gempa pada lapisan tanah lokasi IV : hubungan antara CSR dan CRR pada Grafik Seed et al (lokasi III) : hubungan antara CSR dan CRR pada Grafik Seed et al (lokasi IV)... 78

15 DAFTAR NOTASI Notasi a max = Percepatan gempa maksimum C b C r = Korelasi diameter borelog. = Panjang rod CRR = Cyclic Resistant Ratio CSR = Cyclic Stress Ratio CSR M = CSR pada magnetude = M Dr e E m g = Relatif Density = Angka Pori = Efesiensi hammer = Grafitasi Gmax = Modulus Geser maksimum Gs h H Ko LL M = Specific Grafity (Berat jenis tanah) = Kedalaman fokus = Tebal Lapisan Tanah = Koefisien tekanan tanah dalam = Liquid Limit = Magnetude Gempa MMI = Modified Mercally Intensity M w = Momen magnetude gempa N SPT = hasil test SPT (N) 60 = Nilai N SPT yang dikoreksi terhadap prosedur pengujian lapangan OCR = Over Consolidated Ratio PGA = Peak Ground Acceleration, dalam gal (1g = 1000 gal)

16 PI = Indeks Plastisitas R = Jarak Hipocentre (Km), R 2 = r o + h 2 rd r o = Faktor Reduksi = Jarak terdekat dari lokasi ke proyeksi vertikal dari gempa akibat aktivitas pada permukaan tanah (epicentre) SPT T w α β = Standard Penetration Test = Periode Ulang = Kadar Air = Jumlah gempa rata rata pertahun (Metode Gumble) = Parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnetude (Metode Gumble) γ γ sat γ w τ cyc = Berat isi tanah = Berat isi Jenuh Tanah = Berat isi air = Tegangan geser rata rata σ 0 = Tegangan efektif octahedral = ( σ v + 2K0σ v) 1 3 σ' v σ v μ = Tegangan vertikal efektif = Tegangan vertikal total = Tegangan air pori

17 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia termasuk daerah yang memiliki aktifitas gempa yang tinggi. Hal ini disebabkan lokasi Indonesia yang terletak pada pertemuan empat lempeng tektonik utama bumi yaitu Lempeng Eurasia, Indo-Australia, Pasifik dan Philipine. Oleh sebab itu, setiap perencanaan pembangunan di Indonesia, perlu juga memperhitungkan resiko resiko yang disebabkan oleh terjadinya gempa. Resiko resiko tersebut, bukanlah hanya resiko terjadi pada kegagalan pada struktur bangunan saja, namun juga resiko kegagalan yang akan terjadi pada struktur tanah yang mendukung / menopang bangunan di atasnya. Dalam tugas akhir ini, penulis akan membahas salah satu kegagalan yang terjadi pada struktur tanah sehingga menjadikan tanah tersebut tidak memiliki kekuatan untuk mendukung / menopang bangunan di atasnya yang disebut likuifaksi. Likuifaksi adalah proses hilangnya kekuatan tanah akibat tegangan air pori yang timbul akibat beban siklis (berulang). Sehingga tegangan tanah total hampir seluruhnya digantikan oleh tegangan air pori (Persamaan 1.1). σ ' = σ µ 0. (1.1) v v Dimana :

18 σ' v = Tegangan vertikal efektif σ v = Tegangan vertikal total μ = Tegangan air pori Perhitungan likuifaksi pada umumnya dilakukan pada tanah yang memiliki gradasi buruk seperti SP (Sandy Poor) atau yang disebut dengan pasir lepas, karena pada tanah seperti ini lebih banyak berpotensi menyimpan air dibandingkan dengan tanah yang bergradasi baik. Likuifaksi akan menyebabkan kerusakan pada struktur tanah antara lain Lateral Spreading ataupun Sand Boiling secara tiba tiba saat terjadinya gempa, sehingga struktur di atas tanah tersebut umumnya tidak dapat dipergunakan lagi Permasalahan Secara umum Indonesia di bagi menjadi 6 wilayah gempa. Wilayah tersebut terbagi menurut tingkat aktifitas gempa yang terjadi. Kota Medan Provinsi Sumatera Utara terletak pada wilayah 4, dimana percepatan gempa standar di permukaan tanah pada wilayah ini adalah 0.25 g (1g = 9.8m/s). Namun nilai percepatan ini tidak dapat digunakan di seluruh tanah di Kota Medan, sebab nilai ini sangat dipengaruhi oleh sifat sifat lapisan tanah. Oleh karena itu perlu dilakukan perhitungan kembali terhadap nilai percepatan tanah di permukaan tanah, sebab hal ini sangat berpengaruh terhadap pembangunan fisik yang akan dilaksanakan pada Kota Medan, termasuk pembangunan bangunan strutur pada Bandar Udara Medan Baru di Desa Kuala Namu.

19 Pada masa lampau wilayah Desa Kuala Namu merupakan wilayah lautan, namun lama kelamaan permukaan air laut mengalami penurunan, sehingga daerah tersebut menjadi sebuah daratan dan akhirnya menjadi sebuah pedesaan. Hal ini terbukti dengan ditemukannya fosil kerang pada saat dilakukan investigasi tanah di lokasi ini. Selain itu, dari hasil investigasi yang telah dilakukan juga dapat disimpulkan bahwa tanah yang terdapat di lokasi apron Bandar Udara Medan Baru adalah tanah berjenis SP (Sandy poor) atau tanah pasir yang bergradasi buruk. Oleh karena itu, secara teoritis dapat disimpulkan bahwa wilayah pembangunan apron Bandar Udara Medan Baru adalah wilayah yang berpotensi terjadinya likuifaksi. Namun karena hal tersebut masih merupakan teori, maka melalui tugas akhir ini akan diperhitungkan potensi terjadinya likuifaksi secara analitis Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Untuk mengetahui tingkat potensi terjadinya likuifaksi pada lokasi apron Bandar Udara Medan Baru sebelum dilakukannya ground treatment pada lahan tersebut. 2. Untuk mengetahui perubahan nilai percepatan gempa dari batuan dasar sampai ke permukaan tanah di lokasi apron Bandar Udara Medan Baru.

20 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan masukan atau pertimbangan bagi pemerintah, instansi terkait, dan pihak pengembang Bandar Udara Medan Baru dalam perencanaan apron Bandar Udara Medan Baru Pembatasan Masalah Pembatasan masalah yang diambil untuk mempermudah penyelesaian penelitian ini adalah : 1. Area yang diteliti adalah area apron Bandar Udara Medan Baru dan belum diadakan perbaikan ataupun penimbunan. 2. Data tanah yang digunakan diambil dari dua lokasi yang dinilai paling kritis dari beberapa lokasi investigasi yang dilakukan oleh PT. Waskita Karya Pesero. 3. Fungsi atenuase yang digunakan dalam analisa resiko gempa adalah fungsi atenuase Joyner & Boore (1988) dan Crouse (1991). 4. Input gempa yang digunakan adalah Treasure Island dan Elcentro Metodologi Penelitian Penulisan tugas akhir ini dilakukan dengan metodologi sebagai berikut : 1. Mengumpulkan data gempa dengan magnitude di atas 5 Skala Richter (SR) yang terjadi dalam radius 500 km dari lokasi apron Bandar Udara Medan Baru dari tahun 1973 sampai tahun 2008.

21 2. Menghitung percepatan tanah di batuan dasar dengan menggunakan metode Gumble untuk priode ulang 200 tahun. 3. Menghitung percepatan tanah di permukaan tanah dengan menggunakan program Edu Shake. 4. Menghitung potensi terjadinya likuifaksi dengan menggunakan grafik hubungan Cyclic Stress Ratio (CSR) dengan Cyclic Resistant Ratio (CRR) yang dikemukaan oleh Seed et al.

22 BAB II STUDI LITERATUR 2.1. Gempa Bumi Gempa bumi adalah getaran yang terjadi di permukaan bumi. Gempa bumi dapat disebabkan oleh beberapa hal, di antaranya adalah keruntuhan tanah di dalam gua, tumbukan antara meteor dan permukaan bumi, serta peristiwa vulkanik. Namun pada umumnya gempa bumi disebabkan oleh pergerakan lempengan bumi (peristiwa tektonik). Walaupun bumi ini padat, namun lempeng bumi selalu bergerak, pergesekan antara lempeng bumi menimbulkan tekanan berupa desakan antara kedua lempeng, apabila tekanan tersebut tidak tertahankan lagi, maka akan terjadi gempa bumi. Setiap hari bumi mengalami gempa, namun kebanyakan dalam skala kecil dan tidak menyebabkan kerusakan apa apa. Gempa bumi kecil dapat juga mengiringi gempa bumi besar, dan dapat terjadi sesudah, sebelum, atau selepas gempa bumi besar tersebut. Secara geografis Pulau Sumatera terletak di antara 6º LU dan 6º LS, serta di antara 95º BT dan 107º BT. Pada bagian barat Pulau Sumatera terdapat pertemuan atau benturan dari dua lempeng bumi yaitu Lempeng Eurasia dan Lempeng India Australia. Zona ini disebut juga zona subduction karena Lempeng Samudra Hindia - Australia terus aktif bergerak menghujam ke dalam Lempeng Eurasia (Eropa Asia). Gerakan Lempeng

23 Samudera Hindia Australia lebih aktif dibandingkan dengan Lempeng Benua Eurasia. Dorongan lempeng itu terhadap bagian Pulau Sumatera adalah sebesar 5,2 cm/tahun, sedangkan terhadap bagian selatan Pulau Sumatera adalah sebesar 6 cm/tahun. Akibat dorongan itu, Pulau Sumatera terbelah menjadi dua secara memanjang pulau. Lokasi belahan tersebut disebut dengan sesar (Sesar Semangko). Bagian patahan yang kecil (sebelah barat daya) bergerak ke arah barat laut, sedangkan bagian yang besar (sebelah timur laut) bergerak ke tenggara. Pada daerah patahan, desakan dilawan oleh Lempeng Eurasia dengan gerakan ke arah barat daya. Bagian utara bergerak dengan kecepatan 2,7 cm/tahun, sedangkan bagian selatan bergerak dengan kecepatan 1 cm/tahun. Akibat gerakan gerakan ini, wilayah Pulau Sumatera menjadi daerah yang memiliki seismisitas cukup tinggi. Pada beberapa tahun terakhir ini bencana alam berupa gempa bumi makin sering terjadi di Pulau Sumatera khususnya bagian utara, rangkaian gempa ini bermula sejak Gempa Simeulu pada tahun 2002 dengan magnetude 7.4 SR. Sejak terjadinya gempa tersebut, Pulau Sumatera semakin sering mengalami gempa baik gempa berskala besar maupun kecil, sehingga puncaknya adalah Gempa Aceh pada tanggal 26 Desember 2004 dengan magnetude 9.0 SR yang juga memicu terjadinya tsunami serta menewaskan ribuan jiwa. Setelah itu terjadi lagi Gempa Nias pada tangga 25 maret 2005 dengan magnetude 8.6 SR. Ada fenomena kerusakan yang luar biasa terjadi pada saat terjadi bencana di atas. Dari pemantauan yang dilakukan, terdapat beberapa kasus

24 likuifaksi terjadi di beberapa daerah di Aceh dan Nias. Hal ini mengindikasikan beberapa dataran di Pulau Sumatera tidak aman terhadap bahaya likuifaksi apabila terjadinya gempa besar Definisi Tanah Pada kondisi alami, tanah terdiri dari campuran butiran butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran butiran tersebut dapat dengan mudah dipisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Tanah berasal dari pelapukan batuan, baik secara fisik maupun kimia. Sifatsifat teknis tanah, kecuali oleh sifat batuan induk yang merupakan material asal, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya pelapukan batuan tersebut. Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau dan lempung digunakan dalam teknik sipil untuk membedakan jenis-jenis tanah. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya kemudian dipakai sebagai nama tambahan di belakang material unsur utamanya. Sebagai contoh, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material utamanya adalah lempung dan sebagainya. Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga

25 tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol. Tanah pada kondisi jenuh, umumnya tanah lebih berbahaya terhadap bangunan struktur dibandingkan dengan tanah dalam kondisi kering. Likuifaksi merupakan salah satu bahaya yang berpotensi terjadi pada tanah dalam kondisi jenuh Definisi Likuifaksi Pengertian Likuifaksi Likuifaksi merupakan fenomena hilangnya kekuatan lapisan tanah akibat getaran. Getaran yang dimaksud dapat berupa getaran yang berasal dari gempa bumi maupun yang berasal dari pembebenan cepat lainnya. Ketika mengalami getaran tersebut sifat lapisan tanah berubah menjadi seperti cairan sehingga tak mampu menopang beban bangunan di dalam atau di atasnya. Likuifaksi biasanya terjadi pada tanah yang jenuh air, dimana seluruh rongga-rongga dari tanah tersebut dipenuhi oleh air. Pada saat mengalami getaran, air ini memberikan suatu tekanan di partikel-partikel tanah sehingga mempengaruhi kepadatan dari tanah tersebut.

26 Sebelum terjadinya gempa bumi, tekanan air pada suatu tanah secara relatif rendah. Namun setelah menerima getaran, tekanan air dalam tanah meningkat, sehingga dapat menggerakkan partikelpartikel tanah dengan mudah. Setelah digerakkan oleh air, maka partikel tanah tidak memiliki lagi kekuatan atau daya dukung, sehingga daya dukung tanah sepenuhnya berasal dari tegangan air pori. Pada kondisi ini, tanah sudah berbentuk cairan yang tidak lagi memiliki kestabilan, sehingga beban - beban yang ada di atas tanah tersebut seperti beban dari struktur bangunan akan ambles kedalam tanah. Sebaliknya tangki tangki yang berada di dalam tanah akan mengapung dan muncul kepermukaan tanah. Penggetaran pada tanah yang paling sering memicu peningkatan tegangan air pori adalah penggetaran yang berasal dari gempa bumi, tetapi aktivitas-aktivitas yang berkaitan konstruksi seperti peledakan dapat juga menyebabkan peningkatan tegangan air pori tersebut Syarat terjadinya likuifaksi Likuifaksi hanya bisa terjadi dengan syarat tertentu, apabila suatu tanah tidak memenuhi syarat-syarat tersebut, maka tanah tersebut tidak berpotensi untuk terjadi likuifaksi. Oleh karena itu perencana pembangunan harus menghindari tanah-tanah yang telah memenuhi syarat-syarat terjadinya likuifaksi.

27 Likuifaksi biasanya terjadi pada tanah atau lahan yang tidak padat. Misalnya tanah yang terbentuk dari pasir, endapan bekas delta sungai, dan bahan-bahan lainnya. Tanah semacam itu cenderung tidak padat sehingga memiliki rongga yang banyak. Syarat kedua adalah sumber air yang dangkal, misalnya, kedalamannya hanya 2 hingga 4 meter di bawah permukaan tanah. Likuifaksi di daerah yang disebutkan di atas akan terjadi jika adanya gempa dengan kekuatan mencapai MMI (Modified Mercally Intensity) VI. MMI mengukur kekuatan gempa berdasarkan dampaknya, dengan skala I hingga XII. Pembagian skala MMI dapat dilihat pada Tabel 2.1: Tabel 2.1 : Korelasi antara Magnetude Local (ML), Percepatan Gempa (a max ), Waktu Gempa, dan Skala Intensitas MMI Menurut Yaets et al., Gere and Shah dan Housner Lokal Magnitude (ML) Percepatan gempa amax Waktu Gempa (det) Skala Intensitas MMI I II III IV V g 2 VI VII g 12 VII VIII g 24 IX X g 34 XI - XII

28 Pada skala MMI I, getaran tidak dirasakan, kecuali dalam keadaan luar biasa oleh beberapa orang. MMI XII terjadi jika bangunan-bangunan yang kena gempa hancur sama sekali. Pada kondisi ini, gelombang tampak pada permukaan tanah, pemandangan menjadi gelap dan benda-benda terlempar ke udara. Likuifaksi dapat terjadi pada MMI VI contohnya pada 1883, ketika gunung Krakatau meletus, Jakarta mengalami gempa dengan kekuatan MMI VI. Pada saat itu, banyak bangunan hancur. Sejumlah lahan juga ambles. Secara umum dapat disimpulkan bahwa syarat-syarat terjadinya likuifaksi pada suatu wilayah adalah : a. Lapisan tanah berupa pasir atau lanau, b. Lapisan tanah jenuh air, c. Lapisan tanah bersifat lepas (tidak padat), d. Terjadi gempa bermagnitudo di atas 5,0, dan e. Berkecepatan gempa lebih dari 0.1 g. Menurut Adrin Tohari, ketua Tim Kajian Likuifaksi dan Sumber Daya Air Pusat Penelitian (Puslit) Geoteknologi LIPI Kelima syarat itu harus ada untuk menyatakan terjadi likuifaksi Proses terjadinya likuifaksi Untuk memahami proses terjadinya likuifaksi, perlu kita pahami terlebih dahulu bahwa suatu endapan tanah terdiri dari partikel-partikel. Jika kita perhatikan setiap partikel tersebut letaknya

29 saling berdekatan, sehingga setiap partikel memiliki kontak dengan partikel yang lain (Gambar 2.1). Dengan adanya kontak antar partikel tersebut, tanah menjadi memiliki suatu kekuatan untuk memikul beban diatasnya, sebab kondisi seperti ini menjadikan beban yang berada di atas tanah akan dipikul secara bersamaan oleh seluruh partikel. Dan akhirnya beban tersebut akan di salurkan ke lapisan batuan dasar di bagian bawah lapisan tanah tersebut tanah. Gambar 2.1 : Kondisi partikel tanah saat normal (sebelum terjadinya kenaikan tegangan air pori) Pada kondisi tanah seperti Gambar 2.1 tampak bahwa banyak rongga antar partikel tanah yang penuhi air. Pada kondisi nomal, air tersebut memiliki tekanan air pori yang relatif rendah. Pada saat menerima tekanan dari getaran secara tiba - tiba, air tesebut akan terdesak sehingga ia akan menaikkan tekanannya untuk dapat mencari jalan keluar. Namun, pada saat tejadinya gempa, air tersebut tidak memiliki cukup waktu untuk berdisipasi keluar dari tanah melalui rongga-rongga tanah, sehingga sebagai gantinya air tesebut mendorong partikel-partikel tanah sehingga beberapa partikel

30 tanah sebelumnya berhubungan menjadi menjauh (Gambar 2.2). Dan akhirnya partikel tanah tidak dapat mendistribusikan beban lagi dengan maksimal. Gambar 2.2 : Kondisi partikel tanah saat mengalami getaran. (saat terjadinya kenaikan tegangan air pori) Pada kondisi seperti ini, sebagian besar beban dipikul oleh air. Sehingga pemikulan beban pada tanah tersebut menjadi tidak stabil. Kondisi ini dapat dianalogikan seperti beban sebuah kapal yang mengapung diatas air. Apabila air tidak dapat memilikul beban dari kapal tersebut, maka kapal tersebut akan tenggelam ke dalam air. Hal tersebut terjadi juga pada beban dari gedung pada tanah yang mengalami likuifaksi, maka gedung tersebut akan tenggelam ke dalam tanah. Dalam satu kejadian yang lebih ekstrim lagi, tekanan air pori dapat menjadi sangat tinggi sehingga banyak lebih banyak lagi partikel yang tedorong sehingga tidak ada lagi yang berhubungan.

31 Dalam kasus-kasus yang demikian, kekuatan tanah itu akan menjadi sangat kecil, dan akan bertindak lebih seperti suatu zat cair dibanding suatu padat Dampak dari terjadinya likuifaksi Likuifaksi telah banyak menjadi penyebab dari hancurnya bangunan struktur di beberapa kejadian gempa bumi. Berdasarkan simulasi yang dilakukan di Jepang, goncangan akibat gempa, membuat bangunan di atasnya ambles (Gambar 2.3), sedangkan benda di dalam tanah seperti tangki minyak muncul ke permukaan (Gambar 2.4). Seperti yang terjadi di Kota Cilacap, terdapat dua tangki yang berdekatan dengan pantai, yaitu tangki Pertamina dan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang muncul ke permukaan tanah pasca kejadian gempa. Rigid pipe Manhole Flexible pipe Sand Boiling Rigid pipe Manhole Flexible pipe Lift Up Force Gambar 2.3 : Bangunan yang ambles karena hilangnya daya dukung tanah akibat likuifaksi Gambar 2.4 : Tangki yang muncul ke permukaan tanah tekanan tekanan ke atas akibat likuifaksi

32 Selain hal di atas, beberapa fenomena likuifaksi yang pernah ditemui di Indonesia di kawasan pascagempa, di antaranya berupa semburan pasir yang menyumbat sumur artesis/gali seperti di Bantul, dan perpindahan lateral pada permukaan datar yang terlihat retakan seperti di Bandara Adisucipto, Yogyakarta. Ada pula longsoran lereng tanah, kegagalan pondasi jembatan (loss of bearing capacity), dan bangunan ambles (ground settlement) Faktor Faktor yang dapat meningkatkan potensi terjadinya likuifaksi pada suatu lapisan tanah Ada banyak faktor yang dapat meningkatkan potensi terjadinya proses likuifaksi pada suatu lapisan tanah. Berdasarkan hasil observasiobservasi lapangan dan uji laboratorium, serta studi-studi yang telah dilakukan para ahli maka dapat disimpulkan faktor yang berpengaruh dalam meningkatkan potensi terjadinya likuifaksi pada suatu lapisan tanah adalah sebagai berikut: 1. Intensitas dan durasi dari gempa yang terjadi Getaran adalah syarat utama untuk terjadinya likuifaksi. Sumber getaran yang paling umum terjadi adalah getaran yang berasal dari gempa bumi. Karakter dari gerakan gempa bumi, seperti percepatan dan jangka waktu penggetaran sangat menentukan regangan geser yang akan

33 mendorong partikel-partikel tanah. Dorongan terhadap partikel inilah yang menyebabkan berkurangnya kontraksi atau ikatan antar butiran partikel tanah tersebut yang pada akhirnya menjadi penyebab terjadinya likuifaksi. Efek dari gempa bumi yang paling berpengaruh dalam meningkatkan potensi terjadinya likuifaksi adalah energi yang dilepaskan ketika terjadinya gempa bumi. Potensi untuk terjadinya likuifaksi akan meningkat ketika intensitas gempa bumi dan jangka waktu penggetaran juga meningkat. Maka gempa bumi yang paling berbahaya adalah gempa bumi yang bermagnetudo besar dalam jangka waktu yang lama. Dari data yang telah dikumpulkan oleh para ahli, ditemukan bahwa batas dari nilai percepatan gempa yang dapat mengakibatkan likuifaksi pada suatu lokasi adalah 0.1g, dan magnetude lokal adalah 5.0 (National Research Council 1985, Ishihara). Dengan demikian, suatu analisis terhadap likuifaksi umumnya tidak diperlukan lagi pada lokasilokasi yang mempunyai percepatan gempa kurang dari 0,10g atau yang bermagnetudo lokal kurang dari 5,0 SR. Di samping gempa bumi, kondisi-kondisi lain dapat menyebabkan likuifaksi, seperti peledakan yang di bawah permukaan tanah, pemancangan tiang pondasi, serta getaran getaran dari lalu lintas dan kereta api. 2. Posisi letak permukaan air tanah

34 Kondisi tanah yang berpotensi tejadinya likuifaksi adalah tanah yang memiliki permukaan air tanah dekat dengan permukaan tanah. Lapisan tanah yang tak jenuh air di atas permukaan air tanah tidak akan terlikuifaksi. Hal ini menunjukkan bahwa lapisan tanah yang berada di atas permukaan tanah yang tidak mungkin terendam air, maka tidak mungkin terjadi likuifaksi. Untuk lahan-lahan seperti itu secara umum tidak perlu untuk dievaluasi untuk potensi likuifaksi. Pada lokasi-lokasi di mana permukaan air tanah sering berubah - ubah, maka potensi terjadinya likuifaksi akan juga berubah-ubah. Secara umum, tingkatan permukaan air tanah tertinggi dalam sejarah harus digunakan dalam analisis likuifaksi, kecuali jika informasi yang lain menandai adanya suatu tingkat yang lebih rendah atau yang lebih tinggi. 3. Jenis Tanah Pada Umumnya, kebanyakan dari jenis tanah di bumi berpotensi untuk terjadinya likuifaksi. Ishihara (1985) mengatakan bahwa "Tanah yang telah diketahui akan beresiko untuk terjadinya likuifaksi selama gempa bumi dapat ditemui di dalam lapisan tanah yang terdiri butiran pasir kecil hingga butiran pasir medium serta pasir yang berisi debu yang berplastisitas rendah. Namun adakalanya, terjadi juga kasus-kasus likuifaksi pada tanah yang berkerikil". Dengan demikian, jenis tanah yang rentan kepada likuifaksi adalah tanah yang bersifat tidak berplastisitas (non plasticity) atau tanah

35 yang berplastisitas rendah (low plasticity). Jika diurutkan dari yang paling kecil sampai yang paling besar daya tahannya terhadap likuifaksinya maka akan di peroleh data sebagai berikut: a. Pasir bersih b. Pasir berlanau tidak berplastisitas c. Lanau tidak berplastisitas d. Kerikil-kerikil Seed et al. (1983) menyatakan bahwa berdasar pada uji laboratorium dan uji lapangan, mayoritas tanah kohesif tidak akan terlkuifaksi jika terjadi gempa bumi. Namun sesudah itu, pada tahun 1999, dengan menggunakan kriteria Seed dan Idriss tersebut Youd dan Gilstrap, mengemukakan bahwa tanah kohesif dapat terlikuifaksi jika memenuhi tiga kriteria. Ketiga syarat yang dimaksud adalah sebagai berikut: a. Jumlah butiran partikel yang lebih kecil dari mm harus kurang dari 15 % berat kering tanah tersebut. b. Tanah harus mempunyai suatu batas cair (LL) yang kurang dari 35 % (LL < 35) c. Kadar air (w), tanah harus lebih besar dari 0.9 dari batas cair tanah tersebut [w > 09 (LL)]. Jika satu saja dari parameter di atas tidak dipenuhi dari suatu tanah yang kohesif maka tanah tesebut tidak berpotensi terjadi likuifaksi. Walaupun tanah yang kohesif tersebut tidak mungkin terlikuifaksi,

36 namun pada tanah tersebut masih ada kemungkinan terjadinya pengurangan kekuatan geser bersama terjadinya getaran. 4. Rapat relatif tanah (Dr) Berdasarkan uji lapangan, tanah yang berkohesi rendah dan memiliki rapat relatif yang rendah diketahui bahwa memiliki potensi likuifaksi yang tinggi. Pada pasir lepas yang tidak berplastisitas kenaikan tegangan air pori pada saat terjadinya gempa akan lebih cepat dibandingkan dengan pasir yang padat. Poulos et al. (1985) menyatakan bahwa jika suatu lapisan tanah bersifat delative tidak perlu di evaluasi terhadap likuifaksi, sebab tegangan geser basah pada tanah yang dilative lebih besar dibandingkan dengan tegangan geser keringnya. 5. Gradasi ukuran partikel Bentuk butiran tanah yang seragam cenderung membentuk tanah yang kurang stabil dibandingkan dengan tanah yang bergradasi baik. Pada tanah yang bergradasi baik, butiran yang lebih kecil mengisi spasi/rongga yang ada sehingga dapat mengurangi ruang ruang yang dapat diisi oleh air. Hal ini dapat mengurangi tekanan air pori pada saat terjadinya gempa. Menurut Kramer, kebanyakan dari kejadian likuifaksi terjadi ada tanah yang bergradasi buruk. 6. Letak geologis tanah

37 Tanah yang terletak dalam air lebih cenderung untuk terlikuifaksi karena struktur tanah pada daerah tersebut biasanya memiliki sifat butiran partikel yang saling lepas. Sebagai contohnya, tanah-tanah yang terdapat dalam sungai, danau, atau pun samudera akan memiliki partikel tanah yang tidak mengikat satu sama lainnya. Apabila terjadi goncangan maka tanah yang memiliki sifat butirannya saling lepas akan teruirai lebih cepat dibandingkan dengan tanah yang memiliki ikatan antar partikelnya. Sehingga potensi terjadinya likuifaksi lebih besar pada tanah yang berbutir lepas. Jenis tanah yang memiliki butiran yang cenderung lepas yaitu lakustrin (danau), tanah endapan, dan tanah atau daratan yang terbentuk akibat turunnya muka air laut seperti tanah yang terdapat pada Desa Kuala Namu. 7. Kondisi - kondisi drainase Jika air yang terkandung pada suatu lapisan tanah dapat dengan segera dialirkan, maka lahan tersebut tidak akan terjadi likuifaksi. Oleh karena itu pembangunan drainase pada suatu lahan yang berpotensi terjadi likuifaksi sangat penting dilakukan agar air yang terdapat dalam lahan dapat dengan segera dialirkan keluar dari lahan. 8. Tegangan Selimut (Confining Pressures) Semakin besar semakin Confining Pressures pada suatu lapisan tanah, semakin kecil potensi likuifaksi pada lapisan tanah tersebut.

38 Confining Pressure pada suatu lapisan tanah yang lebih dalam biasanya lebih tinggi dibandingkan dengan confining presure pada permukaan tanah. Dari beberapa kasus likuifaksi menunjukkan bahwa daerah yang berpotensi terjadinya likuifaksi biasanya hanya sampai kedalaman sekitar 50 feet (15m) saja. Pada lapisan tanah yang lebih dalam secara umum tidak terjadi liquifaksi karena adanya tegangan selimut yang lebih tinggi. Namun hal ini bukan berati bahwa suatu analisis likuifaksi hanya dilakukan sampai kedalaman 50 feet (15 m) saja. Dalam beberapa kasus, ada juga likuifaksi yang terjadi dikedalaman lebih dari 50 feet. Oleh karena itu, suatu analisis likuifaksi harus dilaksanakan pada setiap lapisan tanah yang mempunyai rongga yang berisi air walaupun kedalamannya sudah melebihi 50 feet (15 m). Demikian juga pada suatu tanah timbunan yang belum terkonsolidasi juga memerlukan suatu penyelidikan likuifaksi lebih dari kedalaman 50 feet (15 m). Maka dari itu perlu adanya pertimbangan yang tepat dalam menentukan batas akhir dari analisis potensi terjadinya likuifaksi pada suatu lapisan tanah. 9. Bentuk Partikel Bentuk partikel tanah juga mempengaruhi potensi terjadinya likuifaksi. Pada tanah yang memiliki partikel berbentuk bulat akan

39 terjadi rongga atau pori tanah yang lebih banyak dibangdingkan dengan tanah yang memiliki partikel bersudut. Banyaknya rongga tanah ini memungkinkan air yang mengisi tanah lebih banyak pula, sehingga hal ini menyebabkan potensi likuifaksi lebih besar terjadi dibandingkan dengan tanah yang memiliki partikel bersudut. 10. Lamanya waktu konsolidasi Potensi terjadinya likuifaksi pada tanah timbun yang belum terkonsolidasi lebih besar jika dibandingkan dengan tanah yang sudah terkonsolidasi dalam jangka waktu yang lebih lama. Maka semakin lama tanah tersebut dibiarkan terkonsolidasi maka semakin besar daya tahan tanah tersebut terhadap bahaya likuifaksi. Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan antar partikel yang lebih kuat pada tanah yang sudah terkonsolidasi dibandingkan dengan tanah yang belum terkonsolidasi. Maka dapat disimpulkan lamanya waktu konsolidasi pada suatu lapisan endapan tanah akan berbanding lurus dengan daya tanah lapisan endapan tanah tersebut terhadap potensi terjadinya proses likuifaksi. Potensi likuifaksi pada jenis - jenis endapan tanah menurut lamanya usia endapan terkonsolidasi dapat dilihat dalam tabel Sejarah Tanah Sejarah pada suatu lahan sudah pasti memiliki pengaruh terhadap potensi terjadinya likuifaksi pada lahan tersebut. Contohnya, pada tanah yang pernah diberikan pembebanan (overconsolidasi) pengaruh

40 terjadinya likuifaksi lebih kecil dibandingkan dengan tanah yang belum pernah diberikan pembebanan. Tabel 2.2 : Potensi terjadinya likuifaksi pada jenis jenis endapan tanah saat gempa Penyebaran Potensi Terjadinya Likuifaksi Berdasarkan Usia Endapan Endapan-Endapan Tipe Dari Tanah Cohesionless di <500 thn Holocene Pleistocene Pre-Pleistocene dalam tanah Tanah Benua Tanah aluvial & dataran Tersebar Luas Sedang Rendah Rendah Sangat Rendah Tanah delta Tersebar Luas Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Bukit pasir Tersebar Luas Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Tanah Bekas Lautan Tersebar Luas - Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Lereng Tersebar Luas Rendah Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Thepra Tersebar Luas Tinggi Tinggi - - Tanah Colovium Tidak Merata Tinggi Sedang Sangat Rendah Sangat Rendah Sungai es Tidak Merata Rendah Rendah Rendah Sangat Rendah lakustrin dan playa Tidak Merata Tinggi Sedang Sangat Rendah Sangat Rendah Pasir Lepas Tidak Merata Tinggi Tinggi Tinggi - Dataran banjir Tidak Merata Lokal Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Kanal sungai Tidak Merata Lokal Sangat Tinggi Tinggi Rendah Sangat Rendah Sebka Tidak Merata Lokal Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Tanah residu Jarang Rendah Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Tuff Jarang Rendah Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Tanah Pantai Pantai berombak besar Tersebar Luas Sedang Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Pantai berombak kecil Tersebar Luas Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Delta Tersebar Luas Sangat Tinggi Tinggi Rendah Sangat Rendah Estuarine Tidak Merata Lokal Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Pantai diantara laut Tidak Merata Lokal Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Lagoonal Tidak Merata Lokal Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Tanah Buatan Sudah Dipadatkan Tidak Merata Rendah Belum Dipadatkan Tidak Merata Sangat Tinggi - - -

41 Pada tanah yang sudah pernah diberikan pembabanan, partikelpartikel yang terkandung akan lebih rapat dan lebih memiliki daya ikat yang kuat. Hal ini menyebabkan tanah terserbut akan memiliki daya tahan terhadap getaran yang dialaminya. Maka dapat disimpulkan jika overconsolidation ratio (OCR) pada suatu tanah tinggi maka potensi likuifaksi pada tanah tersebut akan menurun. 12. Beban Bangunan Suatu konstruksi bangunan yang berat di atas suatu lapisan pasir dapat mengurani ketahanan tanah tersebut terhadap likuifaksi. Hal ini dapat dianalogikan seperti sebuah lembaran keset pada permukaan tanah yang memikul beban yang berat dari suatu yang berat berdasarkan atas dari suatu endapan pasir dapat berkurang hambatan likuifaksi tanah. Dasar keset akan menebabkan tegengan geser pada tanah. Tegangan geser tersebut akan mempercepat liuifaksi apabila terdapat tegengan geser tambahan pada saat terjadinya gempa. Secara ringkas, lokasi dan jenis tanah paling berpotensi terjadinya likuifaksi adalah sebagai berikut: 1. Lokasi Tanah a. Lokasi yang adalah dekat dengan episenter atau sumber getaran dari suatu gempa bumi yang utama.

42 b. Lokasi yang memiliki letak permukaan air tanah yang dekat dengan permukaan bumi 2. Jenis tanah Pasir yang mempunyai gradasi yang seragam dengan partikel tanah berbentuk bulat yang tersebar luas secara merata di dalam tanah, dan partikelnya bersifat lepas (tidak terikat satu sama lain), serta belum terkonsolidasi dengan baik Parameter-parameter yang mempengaruhi potensi likuifaksi pada suatu lahan Tegangan Vertikal Total (σ v ) dan Tegangan Vertikal Efektif(σ v ) Vertikal Total (σ v ) Tegangan vertikal total merupakan tegangan pada lapisan tanah yang diakibatkan oleh beban dari tanah yang ada diatasnya tanpa memperhitungkan tegangan air pori yang diakibatkan oleh air (u). Semakin jauh kedalaman tanah maka semakin besar tegangan vertikal totalnya. Tegangan vertikal total dapat dihitung dengan rumus: σ v = Σ (γ.h)...(2.1) dimana : σ v = Tegangan Vertikal Total (KN/m 2 ) γ = Berat isi lapisan tanah (KN/m 3 ) H = Tebal Lapisan Tanah (m)

43 Tegangan Vertikal Efektif (σ v ) Tegangan vertikal Efektif merupakan tegangan pada lapisan tanah yang diakibatkan oleh beban dari tanah yang ada diatasnya dengan memperhitungkan tegangan air pori yang diakibatkan oleh air (u). Tegangan air pori membuat tekanan yang berasal dari beban tanah menjadi berkurang. Tegangan vertikal efektif dapat dihitung dengan rumus: σ' v = σ v µ...(2.2) dimana : σ v = Tegangan Vertikal Efektif (KN/m 2 ) σ v = Tegangan Vertikal Total (KN/m 2 ) µ = Tegangan Air Pori (KN/m 2 ) = γ w.h γ w = Berat isi air (KN/m 3 ) H = Tebal lapisan (m) Percepatan Gempa (a max ) Percepatan Gempa di Batuan Dasar Percepatan gempa di batuan dasar dapat dihitung dengan mempergunakan fungsi atenuase. Fungsi atenuase adalah suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah setempat (a), Magnetude Gempa (M) serta jarak dari suatu titik dalam daerah sumber gempa (r).para ahli geoteknik telah banyak merumuskan fungsi atenuase. Fungsi atenuase yang berlaku di suatu tempat

44 belum tentu dapat berlaku di tempat yang lain, karena fungsi atenuase sangat tergantung pada kondisi alam di suatu tempat. Dalam analisa ini, penulis menggunakan dua rumus fungsi atenuase yaitu fungsi atenuase Joyner & Boore dan fungsi atenuase Crouse. 1. Rumus fungsi atenuase Joyner & Boore adalah: a 10 [ ( 6) log( r ) r ] M = w...(2.3) Dimana : a = Percepatan yang dinyatakan dalam g M w = Momen magnetude gempa (diasumsikan M w = M) r o = Jarak terdekat dari lokasi ke proyeksi vertikal dari gempa akibat aktivitas pada permukaan tanah (epicentre) r 2 = r 2 o ln 2. Rumus fungsi Atenuase Crouse adalah : ( h) ( 0.608M ) ( PGA) = ln R e...(2.4) Dimana : PGA = Peak Ground Acceleration, gal (1g = 1000 gal) R = Jarak Hipocentre (Km), R 2 = r o + h 2 M h = Momen Magnetude gempa = Magnetude gempa = Kedalaman fokus (Km)

45 Untuk menentukan percepatan gempa rencana di batuan dasar secara teliti, maka perhitungan fungsi atenuase ini harus dilakukan pada seluruh kejadian gempa Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Berbeda dengan perhitungan percepatan gempa di batuan dasar yang menganalisa kejadian gempa, perhitungan percepatan gempa di permukaan tanah pada suatu lokasi harus dilakukan dengan menganalisa lapisan tanah pada lokasi tersebut. Perubahan percepatan gempa di batuan dasar akan berpengaruh langsung pada percepatan gempa di permukaan tanah. Perubahan percepatan gempa di permukaan tanah di Indonesia dari tahun 1987, 2002 dan 2007 dapat dilihat berturut turut pada gambar 2.5, gambar 2.6, dan gambar 2.7. Gambar 2.5 : Peta zona gempa dipermukaan tanah tahun 1987

46 Gambar 2.6 : Peta zona gempa dan percepatan gempa dipermukaan tanah tahun 2002 Gambar 2.7 : Peta zona gempa dan percepatan gempa dipermukaan tanah tahun 2007 Percepatan gempa dipermukaan tanah dapat juga dihitung dengan menggunakan aplikasi program Edu Shake. Dengan menggunakan program ini, maka akan diperoleh percepatan gempa di setiap lapisan tanah.

47 Nilai SPT (Standard Penetrometer Test) Nilai N SPT diperoleh dari hasil uji SPT dilapangan. Nilai N didefinisikan sebagai jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk memasukkan silinder split barrel sampler sedalam 30,5 cm pada setiap pengujiannya. Berdasarkan nilai SPT, bahaya potensi likuifaksi dapat dituliskan sebagai berikut : N SPT = 0 20 Potensi likuifaksi besar N SPT = Potensi likuifaksi Sedang N SPT > 30 Potensi likuifaksi tidak berarti Shear Modulus Maximum (Gmax) 1. Modulus Geser Tanah Lempung Perhitungan nilai shear modulus pada tanah lempung dipengaruhi oleh efek kejenuhan dan usia tanah tersebut. Nilai Shear modulus maximum pada tanah lempung dapat dihitung dengan rumus : G 3230(2,97 e) 1+ e 2 K max ( OCR) dimana : σ 0,5 0 =...(2.5) σ 0 = tegangan efektif octahedral = ( σ v + 2K0σ v) K 0 = 0,40 + 0,007 PI, untuk PI antara 0 % sampai dengan 40 % 1 3 K 0 = 0,68 + 0,001 (PI-40), untuk PI antara 40 % 80 % OCR = Overconsolidated Ratio

48 Sedangkan nilai K yang merupakan fungsi Indeks Plastisitas tanah diperoleh dari Tabel 2.3 berikut: Tabel 2.3 : Hubungan antara Plastik Indeks dengan nilai K pada rumus Shear Modulus Maximum Plastisitas Indeks K , , , ,48 >100 0,5 2. Modulus Geser untuk Tanah Pasir Perhitungan Modulus geser untuk tanah pasir dipengaruhi oleh tegangan efektif octahedral ( σ 0 ), tegangan vertikal efektif ( σ v ), bentuk butiran, efek kejenuhan, level regangan, angka pori (e) sudut geser dalam tanah dan koefisient tekanan tanah dalam keadaan diam (K 0 ). Nilai Modulus geser akan meningkat dengan kenaikan tegangan efektif octahedral ( σ 0 ), kenaikan waktu pemberian tegangan confining, penurunan angka pori (e), penurunan level regangan, pasir bersudut dan jenuh air. Rumusan empiris menghitung modulus geser maksimum. pada pasir adalah sebagai berikut: untuk pasir bergradasi bulat 6908(2,17 e) G maks 1+ e 2 = σ 0, kn/m 2,...(2.6)

49 untuk pasir bersudut 3230(2,97 e) G maks 1+ e 2 = σ 0 kn/m 2...(2.7) Untuk menghitung nilai G max dalam analisis ini penulis menggunakan rumus yang dikemukaan oleh Seed et al yaitu: G = max N...(2.8) Dimana : N = Nilai N SPT Faktor Reduksi (rd) Faktor reduksi merupakan nilai yang dapat mengurangi tegangan di dalam tanah. Semakin jauh ke dalam tanah maka faktor reduksi akan semakin kecil. Nilai rd adalah faktor nonlinier pengurangan beban yang bervariasi terhadap kedalaman. Menurut Seed and Idris (1971) besar dari nilai reduksi pada tanah berdasarkan kedalamannya adalah seperti yang disajikan pada gambar 2.8. Gambar 2.8. Grafik Faktor reduksi, rd (Seed and Idriss, 1971).

50 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. Dalam analisis ini, penulis menggunakan program Edu Shake untuk menghitung percepatan gempa (a max ), maka nilai rd yang digunakan adalah 1, Cyclic Stress Ratio (CSR) CSR merupakan nilai perbandingan antara tegangan geser rata-rata yang diakibatkan oleh gempa dengan tegangan vertikal efektif di tiap lapisan. Nilai CSR pada suatu lapisan tanah sangat dipengaruhi oleh nilai percepatan gempa (a). 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: τ a max cyc = 0,65 σ v...(2.9) g Karena kolom tanah tidak berprilaku seperti sebuah struktur yang kaku pada saat terjadi gempa (tanah dapat mengalami deformasi), maka Seed dan Idriss (1971) memasukkan sebuah faktor reduksi kedalaman, rd terhadap persamaan tersebut sehingga : τ amax = 0,65 rd...(2.10) g cyc σ v Untuk mendapatkan nilai CSR maka kedua sisi dinormalisasi dengan tegangan vertikal efektif, sehingga dapat dituliskan :

51 τ cyc amax σ v CSR = = 0, 65 rd ' '...(2.11) σ g σ Dimana : v a max adalah percepatan maksimum dipermukaan tanah, g adalah percepatan gravitasi bumi, ' σ v adalah tegangan vertikal efektif, σ v adalah tegangan vertikal total, rd adalah faktor reduksi terhadap tegangan v Cyclic Resistant Ratio (CRR) Nilai Cyclic Resistance Ratio (CRR) merupakan nilai ketahanan suatu lapisan tanah terhadap tegangan cyclic. Nilai CRR dapat diperoleh dengan beberapa cara, diantaranya berdasarkan hasil pengujian lapangan yaitu hasil pengujian Standard Penetration Test (SPT). Untuk menghitung nilai CRR maka nilai N-SPT dikoreksi terlebih dahulu untuk prosedur pengujian lapangan dengan rumus: ( N) = NC E C...(2.12) b m Dimana : (N) 60 = Nilai N SPT yang dikoreksi terhadap prosedur pengujian lapangan E m = efesiensi hammer, Em = 0,60 untuk hammer yang baik dan 0,45 untuk doughnut hammer. C b = korelasi diameter borelog. - Cb=1 untuk diameter borehole 65 mm -115 mm - Cb = 1,05 untuk diameter borehole 150 mm - Cb =1.15 untuk diameter borehole 200 mm C r = panjang rod r

52 - Cr=0,75 untuk panjang rod sampai 4 m - Cr=0,85 untuk panjang rod sampai 4-6 m - Cr=0,95 untuk panjang rod sampai 6-10 m - Cr=1,0 untuk panjang rod lebih dari 10 m N = hasil test SPT Selanjutnya Nilai (N) 60 -SPT dikoreksi untuk overburden pressure dengan rumusan: ( N N ' 0,50 1 ) 60 = N60Cn = (100/ σ v) 60...(2.13) Nilai (N 1 ) 60 ini disebut juga nilai CRR Relatif Density (Dr) Parameter lain yang harus diketahui untuk mengevaluasi likuifaksi pada suatu lapisan tanah pada kedalaman tertentu adalah relative density (Dr). Bila nilai Dr lebih besar dari 70 %, maka lapisan tanah tersebut tidak terlikuifaksi. Nilai Dr dapat diperoleh dari nilai N-SPT yang dapat dihitung berdasarkan rumus : D r = N...(2.14) 1,70(1,42σ ' + 10) v Dimana : Dr = relative density, N = Nilai N-SPT, σ ' v = tegangan vertikal efektif.

53 2.6.Usaha perbaikan tanah yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya likuifaksi Berdasarkan uraian penyebab likuifaksi di atas, dapat disimpulkan bahwa ada dua macam penyebab likuifaksi yaitu: 1. Penyebab ekstenal tanah : Intensitas dan durasi gempa, drainase tanah, dan beban bangunan 2. Penyebab internal tanah : Jenis dan sifat fisis tanah, letak muka air tanah, serta sudah ada atau tidaknya perbaikan tanah yang dilakukan Gempa merupakan bencana yang sangat sulit diprediksikan, waktu terjadinya gempa, besarnya intensitas gempa tidak dapat untuk diprediksi, apalagi untuk dicegah. Oleh karena itu, usaha yang dapat dilakukan untuk mencegah likuifaksi adalah perbaikan tanah pada lokasi yang akan dibangun. Namun perbaikan pada tanah yang bersifat merubah jenis dan sifat fisis tanah memerlukan biaya yang sangat besar, apalagi jika tanah yang harus diperbaiki sampai kedalaman yang besar. Maka dari itu, langkah langkah yang biasanya masih memungkinan untuk dilakukan demi mengurangi potensi likuifaksi pada suatu lahan diantaranya adalah : 1. Pemadatan lahan Salah satu penyebab terjadinya likuifaksi adalah banyaknya rongga atau pori tanah yang dapat diisi oleh air, sehingga air yang

54 mengisi rongga tersebut akan mendesak partikel tanah pada saat mengalami getaran. Apabila tanah semakin padat maka, rongga atau pori pada tanah semakin berkurang maka semakin berkurang pula jumlah air yang dapat menyebabkan likuifaksi tersebut. Berdasarkan beberapa uji lapangan yang dilakukan, tanah yang tidak padat akan lebih berpotensi likuifaksi dibandingkan dengan tanah yang padat. Pemadatan pada suatu lahan dapat dilakukan dengan penggilasan berlapis atau penggetaran lahan sebelum membangun konstruksi bangunan. 2. Membangun saluran drainase Pada lahan yang tidak memiliki saluran drainase yang memadai, air akan terus tergenang atau minimal sekali terus berada dalam pori pori tanah. Air yang berada dalam pori - pori tanah ini sangat berbahaya dalam mengingkatkan potensi likuifaksi pada tanah ketika terjadinya gempa. Oleh karena itu, pada lahan yang akan dibangun, sangat penting diberikan saluran drainase yang memadai untuk mengalirkan air agar tidak tergenang atau terus berada dalam pori tanah. 3. Mengurangi beban bangunan Mengurangi beban bangunan dapat dilakukan dengan cara mengganti bahan bangunan yang berat menjadi bahan yang ringan. Saat ini sudah banyak diproduksi bahan bangunan ringan. Bata ringan, baja

55 ringan, sampai dengan genteng ringan sangat baik digunakan untuk pencegahan likuifaksi. 4. Konsolidasi Konsolidasi sangat efektif dalam mengcegah likuifaksi, sebab pada tanah yang sudah terlikuifaksi dengan baik, terdapat butiran partikel yang rapat, maka rongga yang berpotensi diisi air makin sedikit. Selain itu butiran tanah pada tanah yang sudah terkonsolidasi memiliki daya ikat antar partikel yang kuat satu sama lain. Namun biasanya memerlukan waktu yang lama untuk melakukan konsolidasi pada suatu lahan. Hal yang dapat dilakukan untuk mempercepat proses konsolidasi adalah penggunaan vertical drain pada saat dilakukan kosolidasi Analisa Potensi Likuifaksi Pada Suatu Lapisan Tanah Langkah pertama dalam menganalisa likuifaksi adalah menentukan apakah suatu lapisan tanah termasuk dalam tanah yang berpotensi terjadi likuifaksi. Seperti yang dibahas sebelumnya bahwa pada umumnya jenis tanah yang bersifat rentan terhadap likuifaksi adalah tanah yang memiliki nilai kohesif yang lebih rendah. Tanah yang bersifat kohesif tidak perlu dianalisa lagi terhadap kemungkinan likuifaksi kecuali jika mereka memenuhi beberapa kriteria khusus yang dikemukaan youd dan gilstrap. Metode yang paling umum digunakan dalam analisis terhadap potensi likuifaksi adalah menggunakan pengujian Standard Penetormeter Test ( SPT) (Seed et al. 1985, Stark dan Olson 1995). Metode analisis

56 tersebut didasarkan pada metoda yang diusulkan oleh Seed dan Idriss pada tahun Metoda analisis likuifaksi yang diusulkan oleh Seed dan Idriss ini sering disebut prosedur yang disederhanakan (simplified Procedure). Ini adalah metoda paling umum digunakan untuk mengevaluasi potensi likuifaksi dari suatu lokasi. Langkah langkah yang dilakukan dalam metode itu adalah sebagai berikut: 1. Memeriksa jenis tanah Seperti yang dibahas di atas, langkah yang pertama untuk menentukan apakah suatu lahan mempunyai kemampuan itu untuk terlikuifaksi selama satu gempa bumi adalah harus memenuhi persyaratan-persyaratan jenis tanah yang ada Sub Bab Memeriksa letak permukaan air tanah Lahan yang dianalisis harus berada di bawah permukaan air tanah. Analisis likuifaksi dapat juga dilaksanakan di tanah yang berada di atas permukaan air tanah jika tanah tersebut diperkirakan akan berada di bawah permukaan air tanah apabila terjadi kenaikan pada permukaan air tanah. 3. Menghitung nilai CSR yang disebabkan oleh gempa bumi. Jika suatu lahan memenuhi dua persyaratan di atas, maka langkah selanjutnya adalah menentukan nilai Cyclic Stress Ratio (CSR) yang disebabkan oleh gempa bumi. Suatu variabel yang utama di dalam menghitung nilai CSR yang disebabkan oleh gempa bumi adalah percepatan gempa dari suatu tanah

57 (a). Sebagaimana yang telah dibahas di atas, nilai minimal dari percepatan gempa yang dapat mengakibatkan likuifaksi adalah 0.1 gal. Dan nilai minimum Manetude lokal yang dapat mengakibatkan likuifaksi adalah 5,0 SR. Maka, pada tanah yang nilai a < 0.1g atau nilai ML < 5 tidak perlu dilakukan analisis likuifaksi. 4. Menghitung Nilai CRR dari Pengujian SPT Besarnya nilai hambatan terhadap getaran atau CRR dari suatu tanah dapat di peroleh dari Pengujian Standard Penetrometer. Jika CSR yang disebabkan oleh gempa bumi itu adalah lebih besar dari CRR yang didapat dari Pengujian SPT, maka ada kemungkinan tanah tersebut akan terlikuifaksi pada saat terjadinya gempa bumi, dan sebaliknya apabila nilai CSR yang disebabkan oleh gempa bumi lebih kecil dari dari nilai CSR yang didapat dari pengujian SPT, maka tanah tersebut tidak berpotensi terlikuifaksi saat terjadinya gempa bumi. 5. Analisa Likuifaksi dengan menggunakan grafik Seed et al Dengan menghubungkan nilai CSR dan CRR pada grafik seed et al (gambar 2.9), maka akan diketahui lapisan lapisan tanah mana yang akan terlikuifaksi. Apabila titik hubungan antara CSR dan CRR pada suatu lapisan tanah berada di bawah kurva, maka lapisan tersebut aman terhadap likuifaksi. Namun sebaliknya, apabila titik tersebut berada di atas kurva, maka lapisan tanah tersebut akan terlikuifaksi Grafik Seed et al ini tersedia dalam magnetude 7.5 SR. Oleh karena itu, jika magnetude gempa yang mengakibatkan PGA terbesar tidak bernilai 7.5 SR maka untuk menggunakan grafik diatas, nilai CSR

58 harus dikalikan dengan nilai koreksi. Nilai koreksi dapat dihitung dengan menggunakan nilai faktor koreksi (tabel 2.4). Tabel 2.4 : Tabel Faktor koreksi magnitude untuk pendekatan tegangan siklis (Seed, 1975). Magnetude Gempa CSR M /CSR M= τ cyc CSR= ' σ v CRR = (N 1 ) 60 τ cyc Gambar 2.9. Grafik Hubungan antar Cyclic Stress Ratio ( ' σ v untuk magnitude gampa, M 7,5 (Seed et al) )dengan (N 1 ) 60

59 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Data Umum Bandar Udara Medan Baru yang akan dibangun di Desa Kuala Namu memiliki fasilitas seperti pada tabel 3.1. Tabel 3.1 : Rencana fasilitas Bandar Udara Medan Baru RENCANA FASILITAS Kapasitas penumpang Luas lahan Ukuran landas pacu Luas terminal Luas apron Kapasitas apron 8,11 JPT Ha 3750 m x 45 m m m2 B747 = 4 pesawat B737 = 19 pesawat A300 = 13 pesawat Jumlah exit taxiway Terminal Kargo Luas lahan parkir 9 jalur 1 jalur Paralel Taxiway m m2 (bangunan bertingkat) Pesawat terbesar B Denah bandar udara Dapat dilihat pada gambar 3.1 Peta lokasi Dapat dilihat pada gambar 3.2 Sumber: Direktorat Jenderal Perhubungan Udara, Departemen Perhubungan, tahun 2006

60 . Gambar 3.1: Rancangan Bandar Udara Medan Baru Gambar 3.2 : Peta lokasi Bandar Udara Medan Baru

61 Proyek pembangunan Bandar Udara tersebut dilaksanakan di tepi timur Pulau Sumatera dengan koordinat BT dan LU Metode Pengumpulan data Data primer pokok yang dibutuhkan dalam analisis ini ada dua macam yaitu : Data sejarah gempa yang pernah terjadi di sekitar Bandar Udara Medan Baru Data lapisan tanah pada area apron Bandar Udara Medan Baru Metode dan Lokasi Pengumpulan Data Gempa Penelitian likuifaksi pada area apron Bandar Udara Medan Baru diawali dengan menghitung percepatan tanah di batuan dasar. Hal ini dapat dilakukan dengan menganalisa data gempa yang pernah terjadi di daerah itu. Untuk mendapatkan sejarah data gempa yang pernah terjadi, penulis memperolehnya pada situs Situs tersebut akan mengeluarkan data gempa sesuai dengan permintaan yang dibutuhkan. Untuk mendapatkan data gempa yang dibutuhkan, perlu ditentukan letak koordinat lokasi yang ingin diteliti, interval megnetude gempa yang diinginkan serta interval waktu kejadian gempa. Data gempa yang diperlukan untuk menganalisa potensi likuifaksi, adalah data gempa pada radius 500 km dari pusat

62 koordinat pembangunan Bandar Udara Medan Baru ( BT dan LU) serta bermagnetude di atas 5 SR, sebab seperti yang telah dibahas di BAB II, gempa yang bermagnetude di bawah 5 SR tidak berpotensi menyebabkan likuifaksi. Dalam situs tersebut tersedia data gempa yang pernah terjadi sejak tahun 1973 sampai data gempa terbaru, oleh karena itu data gempa yang digunakan dalam analisa likuifaksi adalah data gempa yang terjadi sejak tahun 1973 sampai Februari Data yang dapat diperoleh dari situs tersebut meliputi: Tanggal terjadinya gempa Besar magnetude gempa Kedalaman hipocentre Letak koordinat epicentre (Garis lintang dan garis bujur) Untuk memperoleh percepatan tanah pada batuan dasar dan pada permukaan tanah. Langkah pertama yang perlu dilakukan untuk menghitung percepatan maksimum di bantuan dasar adalah menghitung nilai PGA dengan rumus fungsi atenuase. Dalam penelitian ini penulis menggunakan 2 macam fungsi atenuase yaitu Joyner and Boore dan fungsi atenuase Crouse. Setelah mendapatkan nilai PGA di setiap gempa yang terjadi, maka langkah kedua adalah menentukan percepatan gempa di batuan dasar (a) yang mewakili semua kejadian gempa. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan metode Gumbel. Pada metode ini

63 diasumsikan bahwa masing masing kejadian gempa adalah independen terhadap titik tinjuannya (Gambar3.3). X X X X X X X X G Gambar 3.3 : Asumsi kejadian gempa menurut Gumble Distribusi gempa menurut Gumble : ( ) = ( αe M e βm ) Dimana: : M 0...(3.1) α β = Jumlah gempa rata rata pertahun = Parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnetude M = Magnetude gempa Bentuk persamaan (3.1) diatas dapat disederhanakan menjadi persamaan garis lurus: ln G( M ) = αe β ( ln G( M )) = lnα βm M ln...(3.2)

64 Identik Y Dimana : Y α β X = A + BX = ln (-ln(g(m))) = e A = - B = M atau percepatan (a) Percepatan garis ini terdiri dari titik titik Xj dan Yj, dimana : Xj = PGA gempa ke j J = Nomor urut kejadian gempa yang disusun dari PGA terkecil Harga j untuk M terbesar = N N = Selang waktu Pengamatan j Yj = ln( ln G( PGAj) ) = ln ln...(3.3) N + 1 Langkah selanjutnya adalah memilih data PGA gempa terbesar tiap tahunnya lalu dimasukkan ke dalam tabel berikut seperti ketentuan dalam keterangan di atas. No. j PGA Xj Yj (Xj) 2 (Yj) 2 (Xj)(Yj) 1 Terkecil j. ln ln N n N Terbesar Σ Xj Σ Yj Σ(Xj) 2 Σ(Yj) 2 Σ(Xj)(Yj) -1 Oleh karena titik titik ini selalu membentuk satu garis lurus, maka digunakan least square untuk menentukan garis yang paling tepat:

65 2 Yj. Xj Xj. A =...(3.4) 2 2 n. Xj. ( Xj) Xj. Yj Xj. 2 n. Xj ( Xj) = 2 Xj. Yj n. Yj B...(3.5) Nilai percepatan gempa diperoleh dengan rumus : ( ) ln T.α a =...(3.6) β Dimana : T = Periode ulang α = e A β = - B Metode Pengambilan data Tanah Untuk mendapatkan data tanah yang dibutuhkan, penulis mengikuti pekerjaan investigasi tanah yang dilakukan oleh PT. Waskita Persero pada tanggal 20 Januari Pengambilan data pada pekerjaan investigasi dilakukan pada 2 titik wilayah apron Bandar Udara Medan Baru. Data yang diperlukan untuk menganalisa potensi likuifaksi adalah data yang berkaitan dengan sifat fisis tanah dan data dari hasil Pengujian SPT (Standard Penetrometer Test). Data tersebut dapat diperoleh dengan mengambil sampel tanah dan uji SPT sampai menemukan lapisan tanah keras, kedua pekerjaan tersebut dilakukan dengan menggunakan bor mesin

66 (Gambar 3.4). Pada saat pekerjaan investigasi dilakukan, lapisan tanah keras baru dijumpai pada kedalaman ± 20 meter. Gambar 3.4: Proses pengambilan sampel tanah serta uji SPT tanah dengan menggunakan bor mesin Hal yang perlu diperiksa untuk analisa potensi likuifaksi pada setiap titik investigasi di tiap lapisannya adalah: 1. Jenis dan klasifikasi tanah 2. Water Content (kadar air) 3. Spesific Grafity (Berat Jenis) 4. Berat isi tanah 5. Angka pori (e) 6. Nilai plastisitas (IP)

67 7. Nilai SPT 3.3. Cara Analisis Dalam menganalisa potensi likuifaksi pada lokasi apron Bandar Udara Medan Baru, penulis melakukan dengan 5 tahapan yaitu : 1. Menganalisis jenis dan sifat sifat tanah Menggunakan data pengeboran dari investigasi tanah. 2. Menghitung Percepatan gempa di batuan dasar Menggunakan pendekatan distribusi Gumble terhadap nilai percepatan gempa di bantuan dasar yang didapat dari fungsi atenuase Joyner and Boore dan fungsi atenuase Crouse pada data sejarah gempa. 3. Menghitung percepatan gempa di permukaan tanah Menggunakan program Edu Shake berdasarkan data lapisan tanah 4. Menghitung Nilai CSR Dari nilai percepatan gempa di permukaan tanah 5. Menghitung Nilai CRR Dari angka NSPT 6. Mengevaluasi potensi likuifaksi dengan menggunakan grafik Seed et.al Berdasarkan nilai CSR dan CRR tiap lapisan 3.4. Bagan prosedur penelitian

68 gambar 3.5. Adapun bagan prosedur kerja dari penelitian ini dapat dilihat pada MULAI PERSIAPAN PENGUMPULAN DATA a. Data sejarah gempa b. Data lapisan tanah ANALISA DATA a. Pemeriksaan tanah b. Menghitung nilai percepatan gempa di batuan dasar c. Menghitung nilai percepatan di permukaan tanah dengan program Edu Shake d. Menghitung nilai CSR e. Menghitung nilai CRR Analisa hasil perhitungan menggunakan grafik hubungan CSR dan CRR yang dikemukaan oleh Seed et al. KESIMPULAN SELESAI Gambar 3.5 : Bagan prosedur penelitian

69 3.5. Lokasi Pengambilan sampel tanah dan pengujian SPT Pada perhitungan ini, penulis mengambil 2 lokasi untuk pengambilan sampel lapisan tanah untuk dianalisa. Dua lokasi tersebut adalah lokasi BH III dan lokasi BH IV. Kedua lokasi tersebut merupakan daerah yang paling kritis dikarenakan merupakan daerah yang memiliki lapisan SP terbesar dengan nilai SPT yang kecil. Gambar lokasi pengambilan sampel dapat dilihat pada gambar 3.6. Area Apron Lokasi BH III Gambar 3.6 : Lokasi pengambilan data lapisan tanah Lokasi BH IV

70 BAB IV ANALISA DATA 4.1. Pemeriksaan Tanah Pemeriksaan jenis dan sifat tanah Berdasarkan investigasi tanah yang telah dilakukan oleh PT. Waskita Persero pada tanggal 20 Januari 2008 diperoleh data sifat lapisan tanah seperti pada pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 Tabel 4.1 : Data sifat tanah pada Lokasi III Tebal Tingkat Lapisan lapisan Jenis tanah Plastisitas (m) % fines I 2.5 SC LL=37,82% 28.7 II 2 SP NP 8.67 III 6 SP NP 7.02 IV 6 SP NP 8.83 V 3.5 SP NP 8.82 Tabel 4.2 : Data sifat tanah pada Lokasi IV Tebal Tingkat Lapisan lapisan Jenis tanah Plastisitas (m) % fines I 3 SP NP 7.02 II 3 SP NP 8.25 III 6 SP NP 7.85 IV 5.5 SP NP 9.02 V 2.5 SP NP 8.69

71 Ket : SP = Sandy Poor (Tanah pasir yang bergradasi buruk) SC = Sandy Clay (Tanah lempung berpasir) Berdasarkan data pada tabel 4.1 dan 4.2 dapat disimpulkan bahwa tanah yang tidak akan terlikuifaksi adalah tanah pada lapisan I di lokasi III sebab tanah pada lapisan ini merupakan tanah kohesif (SC) yang memiliki nilai Liquid Limit (LL) > 35 % sehingga tidak mudah terlikuifaksi. Sedangkan tanah pada lapisan II,III,IV dan V di lokasi III serta seluruh tanah pada lokasi IV berpotensi untuk terlikuifaksi karena merupakan tanah nonkohesif (SP) dan sebagian besar memiliki jumlah butiran partikel yang lebih kecil dari mm kurang dari 15 % berat keringnya Perhitungan nilai Dr Nilai Relatif Density dipengaruhi oleh besarnya nilai N SPT dan Tegangan Vertikal Efektif. Bedasarkan persamaan 2.1 dan 2.2 maka diperoleh perhitungan tegangan vertikal efektif pada lokasi III dan IV seperti pada tabel 4.3 dan 4.4. Tabel 4.3 : Perhitungan tegangan vertikal efektif pada lokasi III Dept (m) γ (KN/m 3 ) e γ sat (KN/m 3 ) σ v (KN/m 2 ) µ (KN/m 2 ) σ' v (KN/m 2 ) 2, , , ,

72 20, Tabel 4.4 : Perhitungan tegangan vertikal efektif pada lokasi IV Dept γ γ (m) (KN/m 3 e sat σ v µ σ' v ) (KN/m 3 ) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) (KN/m 2 ) 3, , , , , Dengan menggunakan persamaan 2.14 maka diperoleh perhitungan nilai Dr pada lokasi III dan Lokasi IV seperti pada tabel 4.5 dan 4.6. Tabel 4.5 : Perhitungan nilai Dr pada lokasi III Dept (m) N SPT σ' v (KN/m 2 ) Dr 2, , , , , Tabel 4.6 : Perhitungan nilai Dr pada lokasi IV Dept (m) N SPT σ' v (KN/m 2 ) Dr , ,

73 Jika ditinjau dari nilai Dr yang diperoleh diatas, maka semua lapisan tanah pada kedua lokasi berpotensi untuk terlikuifaksi Letak geologis Lokasi proyek pembangunan bandar udara Medan Baru terletak di pesisir timur pulau Sumatera. Permukaan tanah pada lokasi ini umumnya berjenis clay, namun pada saat investigasi juga ditemukan lapisan tanah yang mengandung fosil kerang (Gambar 4.1). Hal ini mengindikasi bahwa pada masa lampau lokasi ini merupakan lautan. Seiring berjalannya waktu lautan tersebut surut dan akhirnya menjadi sebuah dataran. Gambar 4.1: Sampel tanah yang mengandung fosil kerang 4.2. Menghitung Percepatan Gempa di Batuan Dasar Dalam analisis ini perhitungan percepatan gempa di batuan dasar dilakukan dengan metode Gumble berdasarkan data gempa yang terjadi selama sejak 1973 sampai Februari 2009.