HALAMAN PERSETUJUAN TESIS PETA DEAGREGASI HAZARD GEMPA WILAYAH JAWA DAN REKOMENDASI GROUND MOTION DI EMPAT DAERAH

Transkripsi

1 HALAMAN PERSETUJUAN TESIS PETA DEAGREGASI HAZARD GEMPA WILAYAH JAWA DAN REKOMENDASI GROUND MOTION DI EMPAT DAERAH ii

2 HALAMAN PENGESAHAN PETA DEAGREGASI HAZARD GEMPA WILAYAH JAWA DAN REKOMENDASI GROUND MOTION DI EMPAT DAERAH iii

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa : 1. Karya tulis ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar akademik (magister), baik di Universitas Islam Indonesia maupun di perguruan tinggi lainnya. 2. Karya tulis ini adalah merupakan gagasan, rumusan dan penelitian saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain kecuali arahan dosen pembimbing. 3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka. 4. Program Software komputer yang digunakan dalam penelitian ini sepenuhnya menjadi tanggung jawab saya, bukan tanggung jawab Universitas Islam Indonesia. 5. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik dengan pencabutan gelar yang sudah diperoleh, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma yang berlaku di perguruan tinggi. iv

4 Terkadang hidup memang berat, membuat kita hampir menyerah tapi aku percaya Kaulah pelindungku, penciptaku, dan hidupku sabarkan hatiku, kuatkan imanku, berkahi aku dan keluargaku dengan rahmatmu Tuhan, kaulah cintaku (-Ost Sang Pencerah-) Dipersembahkan kepada Keluarga tercinta v

5 KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat, hidayah dan karunia yang tak terhingga sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Selama penulisan tesis ini, penulis mendapat banyak bantuan, bimbingan, semangat dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang setulustulusnya kepada: 1. Keluarga tercinta yang selalu memberikan doa dan semangat pada penulis hingga akhirnya tesis ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Dr. Lalu Makrup, MT dan Bapak Ir. Harsoyo, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing. Terimakasih banyak atas semua bimbingan, waktu, masukan, nasehat, saran dan pengajaran yang diberikan pada penulis selama melakukan penelitian ini. 3. Bapak Prof. Ir. Widodo, MSCE, Ph.D selaku dosen penguji. Terima kasih atas semangat, bimbingan dan saran yang telah diberikan pada penulis selama menempuh pendidikan. 4. Bapak Masturyono, M.Sc, Ph.D selaku penguji tamu. Terima kasih atas masukan, diskusi dan saran yang telah diberikan pada penulis. 5. Kepala Biro Perencanaan dan Kerjasama Luar Negeri (BPKLN) Kementrian Pendidikan dan kebudayaan (Kemdikbud) atas Beasiswa Unggulan tahun yang telah diberikan. 6. Kepala Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dan Kepala Biro Umum BMKG. Terima kasih banyak penulis ucapkan atas semua kesempatan dan izin tugas belajar yang diberikan. vi

6 7. Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan (Puslitbang) BMKG. Terima kasih banyak atas semua kesempatan, saran dan perizinan yang diberikan pada penulis selama menjalankan tugas belajar. 8. Seluruh staf pengajar di Magister Teknik Sipil UII. Terimakasih atas segala dedikasi dan ilmu yang diberikan kepada penulis selama menempuh pendidikan. 9. Bapak Dr. I Putu Pudja, MM dan Bapak Drs. Hendri Subakti, M.Si. Terima kasih banyak atas semua bantuan, saran dan nasehat yang diberikan pada penulis sebelum dan selama menjalankan tugas belajar. 10. Seluruh staf pengelola Magister Teknik Sipil UII, Bapak Nur Iman Basori, Pak Havid, Mbak Fenska, Pak Gandung, Pak Ponijan. Terimakasih atas segala bantuan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan. 11. Bapak Kepala Bidang Litbang Geofisika. Terimakasih atas segala arahan dan semangat yang diberikan. 12. Rekan-rekan Magister Teknik Sipil UII khususnya seluruh rekan-rekan MRK-IV tanpa terkecuali, terima kasih atas kebersamaan, semangat, doa dan perjuangan yang kita lalui bersama. 13. Rekan-rekan Puslitbang BMKG, khususnya rekan-rekan bidang Geofisika. Terimakasih atas segala bantuan yang diberikan. 14. Untuk semua yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam tesis ini. Oleh karena itu, kritik dan saran dari semua pihak yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat memberikan manfaat dan dapat memberikan sumbangan bagi kemajuan ilmu pengetahuan pada umumnya. Yogyakarta, 27 Desember 2013 Penulis vii

7 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Halaman Persetujuan... ii Halaman Pengesahan... iii Halaman Pernyataan... v Kata Pengantar... vi Daftar Isi... viii Daftar Tabel... xv Daftar Gambar... xviii Daftar Lampiran... x1 Intisari... xli BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Penelitian Manfaat Penelitian Manfaat Untuk Pemerintan dan Masyarakat Manfaat Untuk Perkembangan Ilmu Pengetahuan Ruang Lingkup Ruang Lingkup Wilayah Ruang Lingkup Penelitian Definisi Operasional BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Penelitian Terdahulu Tentang Deagregasi Hazard Gempa Hasil Penelitian Terdahulu Yang Memuat Wilayah Jawa Hasil Penelitian Serupa Di Wilayah lain viii

8 2.2 Keaslian Penelitian.. 30 BAB III DASAR TEORI 3.1 Analisis Hazard Gempa dan Respon Dinamika Tanah Teori Lempeng Tektonik Teori Elastic Rebound Gambaran Umum Kondisi Tektonik Indonesia Kondisi Seismotektonik Wilayah Jawa dan Sekitarnya Zona Subdusi Busur Sunda Bagian Barat Zona Subdusi Jawa-Sumba Sesar On-Land di Sekitar Wilayah Jawa Gempa Gelombang Seismik Gelombang Badan (Body Wave) Gelombang Permukaan (Surface Wave) Magnitude Gempa Intensitas Gempa Identifikasi Sumber Gempa Pemodelan Zona Sumber Gempa Sumber Gempa Subduksi Sumber Gempa Patahan (Shallow Crustal) Sumber Gempa Background Karakterisasi Sumber Gempa Magnitude Maksimum Slip Rate Fungsi Atenuasi Fungsi Atenuasi Atkinson-Boore (2003) Fungsi Atenuasi Youngs et al (1997) Fungsi Atenuasi Boore-Atkinson (2006) NGA Fungsi Atenuasi Sadigh (1997) ix

9 3.14 Pengelolaan Ketidakpastian Analisis Resiko Gempa Analisis Hazard Gempa Metode Deterministik (DSHA) Probabilistic Seismic Hazard Analysis Distribusi Probabilitas Magnitude Model Gutenberg - Richter Characteristic Recurrence Law Penentuan Parameter a Berdasarkan Slip Rate Magnitude Completeness Distribusi Probabilitas Jarak Sumber Titik (Point Sources) Sumber Satu Dimensi (Line Sources) Sumber Dua Dimensi (Area Sources) Sumber Tiga Dimensi (3D) Distribusi Probabilitas Parameter Seismik Terlampaui Distribusi Log-Normal Distribusi Normal Standar Probabilitas Parameter Seismik Terlampaui Menentukan Gerakan Tanah Desain Menurunkan Kurva Seismic Hazard Aplikasi Model Poisson Percepatan Tanah Puncak Spektra Hazard Seragam (Uniform Hazard Spectrum) Deagregasi Hazard Kegempaan Respon Spektra Target Ground Motion Gempa Sintetik Respon Dinamika Tanah x

10 3.25 Parameter Dinamik Tanah Perambatan Gelombang 1 Dimensi Respon Spektra BAB IV DATA DAN METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Data dan Pengolahan Konversi Skala Magnitude Gempa Pemisahan Gempa Utama dan Gempa Ikutan Analisis Kelengkapan Data Gempa Mc (Magnitude Completeness) Instrumen Penelitian Identifikasi dan Pemodelan Sumber Gempa Karakterisasi Sumber Gempa Gutenberg-Richter Recurrence Law (Annual Rate dan b- value) Magnitude Maksimum dan Slip Rate Penentuan Fungsi Atenuasi Logic Tree Analisis Hazard Gempa Deagregasi Hazard Gempa Pembuatan Ground Motion Sintetik Analisis Respon Dinamika Tanah Diagram Alir Penelitian BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Data Gempa Konversi Skala Magnitude Gempa Pemisahan Gempa Utama dan Gempa Ikutan Kelengkapan Data Gempa (Magnitude Completeness) Identifikasi dan Pemodelan Sumber Gempa xi

11 5.3 Karakterisasi Sumber Gempa Parameter Nilai-a dan Nilai-b Magnitude Maksimum dan Slip Rate Fungsi Atenuasi Logic Tree Hasil Analisis Hazard Gempa (PSHA) Perbandingan Dengan SNI Perbandingan Dengan SNI 1726: Deagregasi Hazard Gempa Peta Deagregasi Untuk Probabilitas Terlampaui 2% Dalam 50 Tahun Deagregasi Hazard Gempa Daerah Serang Deagregasi Hazard Gempa Daerah Cilacap Deagregasi Hazard Gempa Daerah Yogyakarta Deagregasi Hazard Gempa Daerah Semarang Respon Spektra Target Hasil Dari Analisis Respon Spektra Target Daerah Serang Respon Spektra Target Daerah Cilacap Respon Spektra Target Daerah Yogyakarta Respon Spektra Target Daerah Semarang Analisis Spectral Matching Analisis Spectral Matching Daerah Serang Analisis Spectral Matching Daerah Cilacap Analisis Spectral Matching Daerah Yogyakarta Analisis Spectral Matching Daerah Semarang Ground Motion Desain di Batuan Dasar Ground Motion di Batuan Dasar Untuk Daerah Serang Ground Motion di Batuan Dasar Untuk Daerah Cilacap Ground Motion di Batuan Dasar Untuk Daerah Yogyakarta xii

12 Ground Motion di Batuan Dasar Untuk Daerah Semarang Respon Dinamika Tanah Parameter Dinamik Tanah Daerah Serang Ground Motion dan Respon Spektra Di Permukaan Daerah Serang Parameter Dinamik Tanah Daerah Cilacap Ground Motion dan Respon Spektra Di Permukaan Daerah Cilacap Parameter Dinamik Tanah Daerah Yogyakarta Ground Motion dan Respon Spektra Di Permukaan Daerah Yogyakarta Parameter Dinamik Tanah Daerah Semarang Ground Motion dan Respon Spektra Di Permukaan Daerah Semarang Verifikasi Hasil Penentuan Ground Motion Dengan Rekaman Gempa Faktor Amplifikasi BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rangkuman penelitian sebelumnya tentang deagregasi hazard gempa dan penentuan ground motion di batuan dasar Tabel 3.1 Deskripsi Skala MMI ( 50 Tabel 3.2 Koefisien-Koefisien Persamaan Atenuasi Atkinson-Boore (2003) 59 Tabel 3.3 Koefisien yang digunakan dalam fungsi atenuasi Youngs (1997) untuk menentukan pseudo acceleration response spectra dengan 5% damping untuk rock site Tabel 3.4 Tabel koefisien persamaan atenuasi Boore-Atkinson (2006) NGA Tabel 3.5 Koefisien yang digunakan dalam fungsi atenuasi Sadigh (1997) M Tabel 3.6 Koefisien yang digunakan dalam fungsi atenuasi Sadigh (1997) M Tabel 3.7 Hubungan parameter-parameter resiko gempa Tabel 3.8 Penentuan tb dan tc Tabel 3.9 Korelasi antara Gmax dengan qc (Barros, 1991; Irsyam, 2000) Tabel 3.10 Korelasi antara Gmax dan V S dengan SPT (Barros, 1991 dalam Irsyam, 2000) Tabel 3.11 Korelasi antara V S dengan qc (Barros, 1991; Irsyam, 2000) Tabel 4.1 Korelasi konversi antara beberapa skala magnitude untuk wilayah Indonesia (Asrurifak 2010) Tabel 4.2 Koordinat empat daerah penelitian xiv

14 Tabel 5.1 Interval completeness dari data gempa Tabel 5.2 Pemodelan sumber gempa untuk wilayah Jawa dan sekitarnya Tabel 5.3 Sudut penunjaman zona subduksi Jawa dan sekitarnya Tabel 5.4 Karakterisasi sumber gempa subduksi Tabel 5.5 Karakterisasi sumber gempa shallow crustal (Asrurifak, 2010; Firmansyah dan Irsyam, 1999; Kertapati, 1999) Tabel 5.6 Perbandingan hasil analisis hazard gempa untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun dengan SNI 1726: Tabel 5.7 Koordinat empat daerah penelitian Tabel 5.8 Tabel 5.9 Rangkuman hasil deagregasi hazard gempa empat daerah penelitian Rangkuman karakteristik data ground motion yang digunakan dalam analisis spectral matching pada T=0.2 detik Tabel 5.10 Rangkuman karakteristik data ground motion yang digunakan dalam analisis spectral matching pada T=1 detik Tabel 5.11 Data pengujian tanah yang dipergunakan untuk analisis respon dinamika tanah Tabel 5.12 Perhitungan nilai kecepatan gelombang geser (V S ) di daerah Serang Tabel 5.13 Perhitungan nilai kecepatan gelombang geser (V S ) di daerah Cilacap Tabel 5.14 Perhitungan nilai kecepatan gelombang geser (V S ) di daerah Yogyakarta xv

15 Tabel 5.15 Perhitungan nilai kecepatan gelombang geser (V S ) di daerah Semarang Tabel 5.16 Faktor konversi dan perkiraan nilai PGA gempa Yogyakarta, 2006 di stasiun YOGI Tabel 5.17 Faktor amplifikasi empat daerah penelitian xvi

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Kejadian gempa dengan magnitude > 6 di sekitar wilayah Jawa tahun Gambar 2.1 Peta deagregasi magnitude (M) pada PGA dengan 2% probabilitas terlampaui dalam 50 tahun (periode ulang gempa tahun) dari hasil analisis deagregasi Gambar 2.2 Peta deagregasi jarak sumber gempa (R) pada PGA dengan 2% probabilitas terlampaui dalam 50 tahun (periode ulang gempa tahun) dari hasil analisis deagregasi Gambar 2.3 Peta mean magnitude gempa (Mw) pada PGA untuk probabilitas 2% dalam 50 tahun Gambar 2.4 Peta mean magnitude gempa (Mw) pada PGA untuk probabilitas 10% dalam 50 tahun Gambar 2.5 Peta mean distance pada PGA untuk probabilitas 2% dalam 50 tahun Gambar 2.6 Peta mean distance pada PGA untuk probabilitas 10% dalam 50 tahun Gambar 2.7 Rekaman modifikasi sumber gempa benioff Gambar 2.8 Rekaman modifikasi sumber gempa megathrust Gambar 2.9 Rekaman modifikasi sumber gempa shallow crustal Gambar 2.10 Peta deagregasi magnitude gempa (M) pada PGA dengan 10% probabilitas terlampaui dalam 50 tahun atau setara dengan periode ulang gempa 475 tahun xvii

17 Gambar 2.11 Peta deagregasi magnitude gempa (M) pada PGA dengan 10% probabilitas terlampaui dalam 50 tahun atau setara dengan periode ulang gempa 475 tahun Gambar 2.12 Hasil deagregasi untuk nilai spektra percepatan T=0,2 detik Gambar 2.13 Hasil deagregasi untuk nilai spektra percepatan T=1 detik Gambar 2.14 Time histories zona sumber gempa megathrust T=0,2 detik Gambar 2.15 Time histories zona sumber gempa megathrust untuk T=1 detik 22 Gambar 2.16 Time histories zona sumber gempa shallow crustal untuk T=0,2 detik Gambar 2.17 Time histories zona sumber gempa shallow crustal untuk T=1 detik Gambar 2.18 Deagregasi M dan R untuk Kota Banten pada T=0,2 detik Gambar 2.19 Deagregasi M dan R DKI Jakarta pada T=0,2 detik Gambar 2.20 Deagregasi M dan R Kota Banten untuk T= 1 detik Gambar 2.21 Deagregasi M dan R DKI Jakarta untuk T=1 detik Gambar 2.22 Alternatif riwayat waktu sintetis di lapisan batuan dasar Kota Banten untuk periode ulang 475 tahun Gambar 2.23 Alternatif riwayat waktu sintetis di lapisan batuan dasar DKI Jakarta untuk periode ulang 475 tahun Gambar 2.24 Peta deagregasi hazard gempa Sumatera Barat pada periode spektral 0,2 detik sumber gempa zona megathrust untuk periode ulang gempa 475 tahun xviii

18 Gambar 2.25 Peta deagregasi hazard gempa Sumatera Barat pada periode spektral 0,2 detik untuk sumber gempa zona benioff untuk periode ulang gempa 475 tahun Gambar 2.26 Peta deagregasi hazard gempa Sumatera Barat pada periode spektral 0,2 detik untuk sumber gempa shallow crustal pada periode ulang gempa 475 tahun Gambar 2.27 Deagregasi Mw dan R Kota Padang untuk sumber gempa subduksi pada periode ulang 500 tahun pada T=0,2 detik Gambar 2.28 Deagregasi Mw dan R Kota Padang untuk sumber gempa subduksi pada periode ulang 500 tahun pada T=1 detik Gambar 2.29 Riwayat waktu percepatan gempa sintetik di lapisan batuan dasar kota Padang untuk mekanisme sumber gempa Subduksi dengan periode ulang desain gempa 500 tahun Gambar 3.1 Arah dan kecepatan gerakan lempeng tektonik Gambar 3.2 Teori elastic rebound Gambar 3.3 Model plate tektonik Indonesia Gambar 3.4 Peta seismotektonik Jawa - Bali Gambar 3.5 Zona subduksi busur sunda bagian barat Gambar 3.6 Zona subduksi busur Jawa-Sumba Gambar 3.7 Patahan di pulau Jawa Gambar 3.8 Sesar Cimandiri Gambar 3.9 Zona sesar Lembang Gambar 3.10 Zona sesar Baribis xix

19 Gambar 3.11 (a) Sesar Opak dalam peta geologi lembar Yogyakarta, (b) Detail sesar Opak dengan epicenter gempa 27 Mei Gambar 3.12 Gelombang seismik berupa gelombang badan Gambar 3.13 Gelombang seismik berupa gelombang permukaan Gambar 3.14 Sketsa batas lempeng tektonik Gambar 3.15 Model zona subduksi, terdiri dari zona megathrust & benioff Gambar 3.16 Distribusi magnitude untuk berbagai sumber gempa Gambar 3.17 Atenuasi Atkinson-Boore (2003) dalam kurva Gambar 3.18 Atenuasi Young et al (1997) dalam kurva Gambar 3.19 Atenuasi Boore-Atkinson (2006) dalam kurva Gambar 3.20 Atenuasi Sadigh (1997) dalam kurva Gambar 3.21 Contoh logic tree dalam analisis hazard gempa Gambar 3.22 Tahapan analisis hazard gempa dengan metode DSHA Gambar 3.23 Contoh-contoh sumber gempa Gambar 3.24 Ploting jumlah kejadian kumulatif dan magnitude gempa Gambar 3.25 Fungsi kerapatan distribusi magnitude Gambar 3.26 Probilitas jarak Gambar 3.27 Hubungan atenuasi dengan PGA Gambar 3.28 Kurva seismik hazard Gambar 3.29 Bentuk dan tipikal dari garis Gutenberg-Richter Gambar 3.30 Tipikal fungsi distribusi kumulatif xx

20 Gambar 3.31 Tipikal fungsi kerapatan distribusi Gambar 3.32 Recurrence law berdasarkan data seismik (Gutenberg-Richter law) dan data geologi (characteristic law) Gambar 3.33 Sumber gempa titik Gambar 3.34 Probabilitas sumber gempa titik Gambar 3.35 Konfigurasi site dan sumber gempa 1 dimensi Gambar 3.36 Probabilitas F X (x) persamaan Gambar 3.37 Bentuk konfigurasi antara site dan sumber gempa Gambar 3.38 Probabilitas F R (r) Persamaan Gambar 3.39 Model sumber gempa dua dimensi Gambar 3.40 Fault yang direspresentasikan dengan geometri tiga dimensi Gambar 3.41 Konsep definisi jarak fault rupture Gambar 3.42 Probabiitas y melampaui a pada M dan R tertentu Gambar 3.43 Aplikasi model Poisson dalam penentuan PGA Gambar 3.44 Aplikasi model Poisson dalam penentuan spektra hazard seragam Gambar 3.45 Contoh ilustrasi hasil deagregasi hazard gempa Gambar 3.46 Envelope of time histories, Kuda Gambar 3.47 Pengaruh jenis tanah terhadap perubahan kecepatan Gambar 3.48 Pengaruh jenis tanah terhadap bentuk respon spektra Gambar 3.49 Perbandingan korelasi empiris untuk Gmax Gambar 3.50 Perbandingan korelasi empiris untuk Vs xxi

21 Gambar 3.51 Pemodelan perambatan gelombang 1D Gambar 4.1 Kriteria rentang waktu untuk analisis pemisahan gempa utama. 118 Gambar 4.2 Kriteria rentang jarak untuk analisis pemisahan gempa utama Gambar 4.3 Diagram alir penelitian Gambar 5.1 Data gempa dari katalog BMKG dan NEIC-USGS tahun dengan magnitude Mw 5 dan kedalaman 300 km Gambar 5.2 Data gempa utama setelah dipisahkan dari gempa ikutan (foreshock dan aftershock) mengacu pada metode empiris Gardner dan Knopoff (1974) Gambar 5.3 Analisis kelengkapan data gempa berdasarkan usulan Stepp (1973) Gambar 5.4 Identifikasi dan pemodelan sumber gempa Gambar 5.5 Potongan melintang untuk menentukan sudut penunjaman di zona subduksi Jawa dan sekitarnya Gambar 5.6 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.7 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.8 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.9 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.10 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area xxii

22 Gambar 5.11 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.12 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.13 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.14 Potongan melintang distribusi hiposenter zona subduksi di area Gambar 5.15 Penentuan nilai-a dan nilai-b untuk zona subduksi S. Sumatera. 135 Gambar 5.16 Penentuan nilai-a dan nilai-b untuk zona subduksi Jawa Gambar 5.17 Penentuan nilai-a dan nilai-b untuk zona subduksi Jawa Gambar 5.18 Penentuan nilai-a dan nilai-b untuk zona subduksi Jawa Gambar 5.19 Penentuan nilai-a dan nilai-b untuk zona subduksi Sumba Gambar 5.20 Logic tree untuk sumber gempa subduksi Gambar 5.21 Logic tree untuk sumber gempa shallow crustal Gambar 5.22 Peta percepatan gempa maksimum di batuan dasar untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.23 Peta respon spektra percepatan 0.2 detik di batuan dasar untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.24 Peta respon spektra percepatan 1 detik di batuan dasar untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.25 Peta percepatan puncak di batuan dasar untuk periode ulang gempa 500 tahun (SNI ) xxiii

23 Gambar 5.26 Peta PGA (percepatan puncak di batuan dasar untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun dalam SNI 1726:2012) Gambar 5.27 Peta S S (spektrum respons percepatan periode 0.2 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun dalam SNI 1726:2012) Gambar 5.28 Peta S 1 (spektrum respons percepatan periode 1 detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun dalam SNI 1726:2012) Gambar 5.29 Lokasi dan koordinat empat daerah penelitian Gambar 5.30 Peta deagregasi magnitude (M) pada periode spektra = 0 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.31 Peta deagregasi magnitude (M) pada periode spektra = 0.2 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.32 Peta deagregasi magnitude (M) pada periode spektra = 1 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.33 Peta deagregasi jarak (R) pada periode spektra = 0 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.34 Peta deagregasi jarak (R) pada periode spektra = 0.2 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.35 Peta deagregasi jarak (R) pada periode spektra = 1 detik untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun Gambar 5.36 Hasil deagregasi hazard gempa daerah Serang (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.37 Hasil deagregasi hazard gempa daerah Cilacap, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik xxiv

24 Gambar 5.38 Hasil deagregasi hazard gempa daerah Yogyakarta, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.39 Hasil deagregasi hazard gempa daerah Semarang untuk probabilitas 2% terlampaui dalam 50 tahun, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.40 Respon spektra target yang diskalakan untuk Serang, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.41 Respon spektra target yang diskalakan untuk Cilacap, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.42 Respon spektra target yang diskalakan untuk Yogyakarta, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.43 Respon spektra target yang diskalakan untuk Semarang, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.44 Hasil analisis spectral matching daerah Serang untuk mekanisme sumber gempa megathrust, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.45 Hasil analisis spectral matching daerah Serang untuk mekanisme sumber gempa benioff, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.46 Hasil analisis spectral matching daerah Serang untuk mekanisme sumber gempa shallow crustal, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.47 Hasil analisis spectral matching daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik xxv

25 Gambar 5.48 Hasil analisis spectral matching daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.49 Hasil analisis spectral matching daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.50 Hasil analisis spectral matching daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.51 Hasil analisis spectral matching daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.52 Hasil analisis spectral matching daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.53 Hasil analisis spectral matching daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.54 Hasil analisis spectral matching daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.55 Hasil analisis spectral matching daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal, (a) pada T=0.2 detik dan (b) pada T=1 detik Gambar 5.56 Ground motion initial daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust dari rekaman gempa Kocaeli Turkey, xxvi

26 Gambar 5.57 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust dan T=0.2 detik Gambar 5.58 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust dan T=1 detik Gambar 5.59 Ground motion initial daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff dari rekaman gempa Kocaeli Turkey, Gambar 5.60 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff dan T=0.2 detik Gambar 5.61 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff dan T=1 detik Gambar 5.62 Ground motion initial daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal dari rekaman gempa Landers, Gambar 5.63 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=0.2 detik Gambar 5.64 Ground motion di batuan dasar daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=1 detik Gambar 5.65 Ground motion initial daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust dari rekaman gempa Kern County, Gambar 5.66 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust dan T=0.2 detik Gambar 5.67 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust dan T=1 detik Gambar 5.68 Ground motion initial daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff dari rekaman gempa Kern County xxvii

27 Gambar 5.69 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff dan T=0.2 detik Gambar 5.70 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff dan T=1 detik Gambar 5.71 Ground motion initial daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal dari rekaman gempa Kobe, Gambar 5.72 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=0.2 detik Gambar 5.73 Ground motion di batuan dasar daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=1 detik Gambar 5.74 Ground motion initial daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust dari rekaman gempa Kern County, Gambar 5.75 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust dan T=0.2 detik Gambar 5.76 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust dan T=1 detik Gambar 5.77 Ground motion initial daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff dari rekaman gempa Kern County, Gambar 5.78 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff dan T=0.2 detik Gambar 5.79 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff dan T=1 detik Gambar 5.80 Ground motion initial daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal dari rekaman gempa Imperial Valley, xxviii

28 Gambar 5.81 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=0.2 detik Gambar 5.82 Ground motion di batuan dasar daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=1 detik Gambar 5.83 Ground motion initial daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust dari rekaman gempa Kocaeli Turkey, Gambar 5.84 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust dan T=0.2 detik Gambar 5.85 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust dan T=1 detik Gambar 5.86 Ground motion initial daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff dari rekaman gempa Kocaeli Turkey, Gambar 5.87 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff dan T=0.2 detik Gambar 5.88 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff dan T=1 detik Gambar 5.89 Ground motion initial daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal dari rekaman gempa Imperial Valley, Gambar 5.90 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=0.2 detik Gambar 5.91 Ground motion di batuan dasar daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal dan T=1 detik Gambar 5.92 Korelasi Gmax dan V S terhadap kedalaman untuk daerah Serang xxix

29 Gambar 5.93 Ground motion design daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.94 Ground motion penskalaan daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.95 Ground motion filtering daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.96 Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.97 Ground motion di sub layer 15 daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.98 Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar 5.99 Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion design daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion penskalaan daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion filtering daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff xxx

30 Gambar Ground motion di sub layer 15 daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion design daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion penskalaan daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crusta Gambar Ground motion filtering daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 15 daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Serang untuk mekanisme gempa shallow crustal xxxi

31 Gambar Korelasi G max dan V S terhadap kedalaman untuk daerah Cilacap Gambar Ground motion design daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion penskalaan daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion filtering daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion design daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion penskalaan daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion filtering daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff xxxii

32 Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion design daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion penskalaan daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion filtering daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal xxxiii

33 Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Cilacap untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Korelasi G max dan V S terhadap kedalaman daerah Yogyakarta. 204 Gambar Ground motion design daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion penskalaan daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion hasil filtering daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 23 daerah Yogakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion design daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion penskalaan daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion hasil filtering daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff xxxiv

34 Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion di sub layer 23 daerah Yogakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion design daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion penskalaan daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion hasil filtering daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 23 daerah Yogakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal xxxv

35 Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Korelasi G max dan V S terhadap kedalaman daerah Semarang Gambar Ground motion design daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion penskalaan daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion hasil filtering daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa megathrust Gambar Ground motion design daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion penskalaan daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion hasil filtering daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff xxxvi

36 Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa benioff Gambar Ground motion design daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion penskalaan daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion hasil filtering daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 1 (surface) daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Ground motion di sub layer 20 daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra percepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Respon spektra kecepatan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal xxxvii

37 Gambar Respon spektra perpindahan di permukaan tanah daerah Semarang untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Hasil penentuan ground motion dipermukaan tanah daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal Gambar Rekaman percepatan gempa Yogyakarta, 2006 pada Stasiun YOGI (Elnashai dkk, 2006) Gambar (a) Hasil penentuan respon spektra permukaan daerah Yogyakarta untuk mekanisme gempa shallow crustal, (b) Elastic acceleration spectra (5% damping) komponen EW, (c) komponen NS dan (d) komponen vertikal (Elnashai, dkk, 2006) xxxviii

38 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Deagregasi Hazard Gempa Untuk Probabilitas Terlampaui 2% Dalam 50 Tahun Pada PGA... L- 1 Deagregasi Hazard Gempa Untuk Probabilitas Terlampaui 2% Dalam 50 Tahun Pada T=0.2 Detik... L-26 Lampiran III Deagregasi Hazard Gempa Untuk Probabilitas Terlampaui 2% Dalam 50 Tahun Pada T=1 Detik... L-51 xxxix

39 ABSTRAK Pulau Jawa merupakan salah satu wilayah di Indonesia dengan tingkat kerawanan gempa yang tinggi. Tingginya tingkat kerawanan gempa serta jumlah penduduk yang sangat padat menjadikan Jawa sebagai wilayah dengan tingkat resiko yang tinggi terhadap gempa. Usaha-usaha yang bisa dilakukan untuk mengurangi resiko gempa salah satunya melalui penelitian hazard dan deagregasi hazard gempa serta penentuan ground motion sintetik yang sesuai untuk suatu daerah. Penelitian ini dimaksudkan untuk memperoleh peta deagregasi hazard gempa untuk memperkirakan gempa penentu di wilayah Jawa dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun serta merekomendasikan ground motion sintetik yang sesuai untuk daerah Serang, Cilacap, Yogyakarta dan Semarang. Penelitian ini menjadi sangat diperlukan mengingat studi tentang deagregasi hazard gempa yang ada selama ini masih bersifat global untuk seluruh wilayah Indonesia dan salah satu komponen utama dalam penyusunan peraturan kegempaan adalah tersedianya data ground motion serta respon spektra. Secara umum tahapan penelitian meliputi : 1) studi literatur tentang kondisi tektonik dan geologi untuk identifikasi aktifitas kegempaan di sekitar wilayah Jawa, 2) pengumpulan, identifikasi dan evaluasi data geologi dan kegempaan, kuantifikasi sumber-sumber gempa di sekitar wilayah Jawa sehingga parameternya dapat dipergunakan dalam pemodelan sumber gempa, 3) pengolahan data kegempaan di sekitar wilayah Jawa meliputi konversi skala magnitude, pemisahan gempa utama dari gempa ikutan, analisis kelengkapan data gempa, 4) analisis hazard gempa meliputi pemodelan sumber gempa, pemilihan fungsi atenuasi, pengelolaan unsur ketidakpastian, perhitungan PSHA dengan teori probabilitas total untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun, 5) analisis deagregasi dan kurva deagregasi hazard gempa untuk empat daerah penelitian (Serang, Cilacap, Yogyakarta dan Semarang), 6) analisis spectral matching dan pemilihan ground motion yang mendekati karakteristik hasil deagregasi untuk empat daerah penelitian, serta 7) analisis respon dinamika tanah. Hasil penelitian berupa peta PGA dan respon spektra percepatan untuk periode pendek (0.2 detik) dan periode panjang (1 detik) dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (periode ulang gempa tahun), peta deagregasi hazard gempa wilayah Jawa, rekomendasi ground motion sintetik di daerah Serang, Cilacap, Yogyakarta dan Semarang untuk merepresentasikan ground motion di batuan dasar akibat sumber gempa subduksi dan sumber gempa shallow crustal, ground motion, respon spektra di permukaan tanah dan faktor amplifikasi untuk daerah Serang, Cilacap, Yogyakarta dan Semarang, Kata Kunci: analisis hazard gempa, teori probabilitas total, deagregasi hazard gempa, ground motion sintetik, analisis respon dinamika tanah xl