SEMINAR TUGAS AKHIR STUDI PERCEPATAN GEMPA MAKSIMUM KOTA BANDA ACEH

Transkripsi

1 SEMINAR TUGAS AKHIR STUDI PERCEPATAN GEMPA MAKSIMUM UNTUK ZONA PETA GEMPA INDONESIA DI KOTA BANDA ACEH

2 Presented by : Helda Yulia Sari Software made by : Helda Yulia Sari Riski Purwana Putra Achmad Dian A.B Academic Supervisor : Tavio ST., MT., Ph.D Ir. Iman Wimbadi. MS. Ir. Kurdian Suprapto, p MS.

3 PENDAHULUAN

4 LATAR BELAKANG LETAK INDONESIA : Geografis : antara 6 LU dan 11 LS serta di antara 95 BT dan 141 BT Geologis : berada pada pertemuan 2 jalur gempa utama, yaitu jalur gempa Sirkum Pasifik dan jalur gempa Alpide Transasiatic. 3 Lempeng Utama, lempeng Eurasia, lempeng Pasifik, dan lempeng India Australia

5 LATAR BELAKANG Dengan adanya Peta percepatan gempa maksimum di Indonesia telah mengalami penyempurnaan sejak muncul dalam PPTI UG (Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung) 1983 kemudian diperbaharui pada tahun 2002 dengan keluarnya Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung SNI yang mengacu pada UBC 1997, dan kemudian pada tahun 2010 yang di usulkan oleh tim Revisi Gempa Indonesia.

6 LATAR BELAKANG Dalamstudi ini akanmembahas proses perhitungan dan membuat suatu software untuk mempermudah proses perhitungan percepatan gempa maksimum di Indonesia dengan menggunakan Visual Basic 6.0

7 PERUMUSAN MASALAH Permasalahan Utama : Bagaimana cara melakukan evaluasi percepatan gempa di suatu lokasi yang ditinjau secara terintegrasi menggunakan sebuah software? Pemasalahan Detail : 1. Bagaimana cara memperoleh data gempa di suatu daerahyang ditinjau? 2. Bagaimana cara mengolah serta melakukan analisa terhadap data gempa yang diperoleh? 3. Bagaimana cara memperoleh persamaan regresi dari data gempa? 4. Bagaimana cara memperoleh percepatan gempa maksimum disuatu daerah dengan menggunakan teori probabilitas? 5. Bagaimana cara penyusunan perhitungan percepatan gempa maksimum yang terintegrasi dan berbasis pada sebuah software?

8 TUJUAN Dari rumusan masalah diatas diharapkan mencapai tujuan sebagai berikut : 1. Dapat memperoleh data gempa. 2. Dapat mengolah data gempa. 3. Mendapatkan regresi dari data gempa. 4. Dapat memperoleh percepatan gempa maksimum dengan teori probabilitas. 5. Dapat menyajikan perhitungan percepatan gempa maksimum yang telah terintegrasi dalam sebuah software

9 BATASAN MASALAH 1. Data gempa yang diambil adalah data di Kota Banda Aceh dengan radius 500km km. 2. Regresi dilakukan untuk data gempa M > 5 3. Perhitungan hanya untuk memperoleh nilai percepatan gempa maksimun untuk titik yang ditinjau dengan menggunakan metode Gumble I (DSHA) dan PSHA. 4. Dalam tugas akhir ini, kami menggunakan bahasa program bantu Microsoft Visual Basic

10 MANFAAT Dapat memperoleh percepatan gempa yang telah disesuaikan dengan peraturan revisi gempa di Indonesia dan mewakili daerahdik Kota Banda Aceh hdengan program bantu Visual Basic 6.0 yang memudahkan perhitungan untuk mengetahui gempa tahunan.

11 TINJAUAN PUSTAKA

12 Gambaran Umum Kejadian Gempa Bumi Gempa bumi merupakan getaran yg terjadi di permukaan bumi. Faktor yang pertama disebabkan karena bergeser dan terpisahnyalapisan lapisan p p yang terdapat dalam kerak bumi (Tektonik) Yang kedua, karena adanya letusan gunung berapi yang sangat dahsyat (Vulkanik)

13 SEJARAH KEGEMPAAN DI INDONESIA Kepulauan Indonesia merupakan tipe struktur kepulauan dengan Kepulauan Indonesia merupakan tipe struktur kepulauan dengan busur tektonik serta terdapat rangkaian pegunungan muda, termasuk diantaranya garis lempeng tektonik yang menjadikan kepulauan Sumatra sebagai ring of fire karena seringnya daerah sumatera dilanda gempa.

14 SEJARAH KEGEMPAAN DI KOTA BANDA ACEH Gempa bumi yang terjadi di lepas pantai barat Kota Banda Aceh, 26 Desember 2004 pukul 6:58:50 WIB, berkekuatan 9,0 SR (9,1 MW), berpusat di 3,298 LU dan 95,779 BT, pada kedalaman 30 kilometer. Gempainimerupakan p gempa bumi terdahsyat dalam kurun waktu 40 tahun terakhir ini yang menghantam Asia Tenggara dan Asia Selatan, yang berdampak hingga ke Benua Afrika.

15 PANDUAN PENGOPERASIAN PROGRAM

16 PENJELASAN UMUM Pada studi Tugas Akhir ini, program bantu yang digunakan untuk menganalisa dan mengintegrasikan perhitungan percepatan gempa maksimum yaitu dengan dua metode, yaitu metode Gumble I dan Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) adalah dengan sistem perangkat lunak yang menggunakan bahasa program Visual Basic 6.0. Program analisa percepatan gempa maksimum ini diberi nama VBE (Visual Basic for Earthquake ).

17 KOMPONEN PROGRAM MENU BAR Komponen dari Menu bar

18 KOMPONEN PROGRAM a. b. Lihat Data Gempa : rangkuman kejadian gempa yang telah disajikan sebagai database menurut suatu tempat tertentu. Sortir Data : rangkuman kejadian gempa yang telah dilakukan pengelompokan berdasarkan kekuatan magnitude yang diinginkan.

19 KOMPONEN PROGRAM Tampilan untuk perhitungan Metode Gumble I dengan persamaan Atenuasi Matuscha Tampilan untuk perhitungan Metode PSHA

20 KOMPONEN PROGRAM Pengoperasian program Software VBE merupakan program bantu untuk ktkik teknik sipil il yang membahas bh tentangt analisapecepatan gempa maksimum yang telah dipilih sebelumnya. Proses Input Ketika masuk menu utama dalam software VBE, user harus memiliki database catatan riwayat gempa dalam sebuah periode tertentu. Dalam hal ini, sumber yang digunakan adalah catatan gempa yang dimiliki oleh United States Geological Survey (USGS) dan dapat diunduh secara online oleh user. Setelah memasukkan database kejadian gempa daerah tertentu,selanjutnya dianalisis menggunakan dua metode, yaitu Distribusi GUMBLE I dan PSHA yang tersedia dalam sub menu Metode program VBE. Proses Running Setelah memasukkan database riwayat gempa, selanjutnya adalah menganalisis percepatan gempa maksimum menggunakan dua metode (GUMBLE I dan PSHA). Sehingga pada akhirnya, user akan mendapatkan dan membandingkan hasil percepatan gempa maksimum yang diperoleh dari kedua metode tersebut dan menarik kesimpulan yang didapat. Hasil output dari proses analisa program VBE adalah berupa nilai percepatan gempa maksimum yang mewakili suatu daerah yang tlhdi telah dipilihilih sebelumnya. bl Hasiltersebut tberupa satuan g = m/s2. /2

21 METODE PENELITIAN

22

23 PEMBAHASAN

24 PENGUMPULAN DATA GEMPA Pada studi ini menggunakan data dari catalog gempa yang disajikan oleh Nasional Eartquake Information Center U.S. Geological Survey (NEIC USGS), dengan alamat website: usgs gov/earthquakes/ eqarchives/epic/epic_circ.php Berikut adalah prose pengambilan data gempa dari catalog USGS: Radius gempa yang ditinjau : 500 Km ( Metode pengambilan data circular area ) Rentang Waktu : 01/01/1973 s/d 31/12/2011 Kekuatan Gempa : 1 9,9 SR Kedalaman Gempa : Km Titik Tinjau : 5 33`00`` LU 95 19`00``BT

25 Radius pengambilan data gempa untuk analisa percepatan gempa di Kota Banda Aceh (dimodifikasi dari Google Earth)

26 PEMBUATAN DATABASE Setelah memasukkan input kejadian gempa dalam periode tertentu seperti yang dilakukan sebelumnya, bl rekaman kjdi kejadian gempa dapat disimpan dalam bentuk notepad dannantinya akan dijadikan sebuah database untuk dianalisa menggunakan perangkat lunak. Hasil Rekaman Gempa dari USGS di file NotePad

27 KONVERSI SKALA MAGNITUDE untuk kejadian gempa yang terjadi diindonesia, Irsyam dkk. (2010) memberikan korelasi konversi antara beberapa sekala magnitudo untuk wilayah Indonesia: Korelasi Konversi : Mw= 0.143Ms Ms Mw= 0.114mb mb Mw = 0.787ME mb= 0.125ML ML ML = 0.717MD EXAMPLE

28 EPICENTER GEMPA Dalam studi ini untuk menghitung jarak epicenter gempa digunakan perumusan Haversine yang diusulkan oleh Sinnott dengan permodelan bola sederhana. Dengan rumusan haversine Dari (R.W. Sinnott) : d = arcos (sin(lat1). sin(lat2) + cos(lat1). cos(lat2). cos(long2 long1)). R Dimana: Lat dan long dalam rad Titik 1 ialah kota yang ditinjau Titik 2 ialah letak sumber gempa R = Diameter Bumi = 6371 km. EXAMPLE

29 HIPOSENTER GEMPA Perhitungan Hiposenter Gempa EXAMPLE

30 FUNGSI ATENUASI Fungsi atenuasi merupakan suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah, dan magnitude, serta jarak dari suatu titik dalam daerah radius sumber gempa. Secara umum fungsi atenuasi tergantung pada faktor faktor berikut: tipe mekanisme sumber gempa daerah yang ditinjau, jarak episenter, kondisi lapisan kulit bumi yang dilintasi oleh gelombang ggempa, dan kondisi tanah lokal di sekitar lokasi

31 FUNGSI ATENUASI MATUSCHA Perumusan Matuscha dipilih untuk dilakukan perbandingan keakuratan serta kesesuaiannya dengan daerah setempat,karena Indonesia belum ada persamaan atenuasiyang mewakili Indonesia. Ket : a = percepatan gempa (cm/dt2) e = bilangan natural M = besar gempa menurut skala Ritcher H = jarak hyposenter (km) EXAMPLE

32 METODE GUMBLE I Pada studi ini untuk memperoleh percepatan gempa maksimum digunakan metode distribusi Gumbel dengan persamaan atenuasi yang digunakan yaitu Atenuasi Matuscha. Distribusi gumbledituliskan sebagai berikut: Dimana: α β M = jumlah gempa rata rata pertahun = parameter yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnitude = magnitude gempa

33 METODE GUMBLE I Diagram Alir Perhitungan percepatan gempa dengan Metode Gumble I berdasarkan Persamaan Atenuasi Matuscha. EXAMPLE

34 METODE PSHA PSHA yang merupakanbagiandarisha (Seismic Hazard Analysis) lbih lebih sering digunakan karena mempertimbangkan sejumlah permodelah untuk dijadikan sebagai pembanding dan barulah kemudian diolah dengan pendekatan probabilistik. Model dan konsep dari analisa ini terus digunakan hingga sekarang dan terus dikembangkan oleh Committee on Seismic Risk (1989) memiliki memiliki empat tahap Identifikasi sumber gempa, karakterisasi sumber gempa, pemilihan fungsi atenuasi, perhitungan hazard gempa. Teori ini mengasumsikan magnituda gempa (M) dan jarak (R)sebagai variabel acak independen yang menerus.

35 METODE PSHA Metode PSHA untuk mendapatkan pergerakan tanah di batuan dasar (Revisi Peta Gempa Indonesia, 2010).

36 METODE PSHA Diagram alir perhitungan PGA metode PSHA. Di dalam Studi ini nantinya akan menggunakan analiza hazard dngan metode Gumble I dan PSHA. EXAMPLE

37 KESIMPULAN Karena sumber data tugas akhir sebelumnya kurang lengkap, maka kami hanya bisa menghitung dengan data gempa yang ada di USGS. Namun hasilnya sedikit berbeda karena sumbernya berbeda pula.selain itu, hasil perhitungantelah telah diceksatu persatudenganhitunganmanualternyata ternyata menghasilkan perhitungan yang sama persis. Dengan penggunaanrumus pada Program inii sudah dhterujike validannya baik secara manual atau pun secara komputasi. Menurut kami kekurangannya Program Visual Basic for Earthquake (VBE) ialah dari segi fungsinya yakni masih terbatas terutama dalam pmbuatan grafik dan simbol rumus yang masih belum ada aplikasinya Hasil perhitungan percepatan gempa untuk setiap atenuasi memiliki perbedaan, tergantung pada site (tempat) penelitian

38 SARAN Penggunaan angka dibelakang koma yang harus disepakati. Perlu dilakukan update data setiap tahunnya, Sehingga apabila terdapat kejadian gempa yang cukup besar dikemudian hari dapat terhitung dalam analisa. Penulis berharap nantinya pada studi selanjutnya dapat menggunakan persamaan atenuasi NGA (next generation attenuation) yang lebih akurat karena telah memasukkan nilai faktor jenis tanah. Perlu dikembangkannya lagi program ini sehingga menjadi suatu program yang dapat digunakan pada kondisi tanah apapun, sebab pada pengerjaan tugas akhir masih jauh dari kata sempurna.

39 SEKIAN DAN TERIMA KASIH Surabaya, 16 Januari 2012

40 CONTOH PERHITUNGAN KONVERSI SKALA MAGNITUDE GEMPA Berikut tinii adalah dlh contoh perhitungan konversi Magnitude gempa kota Banda Aceh : YEAR MON DAY LAT LONG DEPTH MAG mbgs mbgs MBGS mbgs Mw = 0.114mb mb = 0.114(5,9) (5,9) ( = 6,248 Mw Jadi 5,9 mbgs= 6,248 Mw

41 CONTOH PERHITUNGAN EPICENTER GEMPA YEAR MON DAY LAT LONG DEPTH MAG mbgs mbgs mbgs mbgs Latitude Banda Aceh = = 5,55 = radian Longitude Banda Aceh = = = 1.66 radian Sedangkan letak gempa pada tahun 1983 adalah : Latitude = = radian Longitude = = 1.66 radian Maka, d (epicentrum) = arcos (sin(lat1). sin(lat2) + cos(lat1). cos(lat2). cos(long2 long1)). R = arcos (sin(0.097). sin(0.101 ) + cos(0.097).cos(0.101). cos( )) km = km

42 CONTOH PERHITUNGAN NILAI EPICENTER GEMPA Dari program VBE dengan inputan yang sama diperoleh hasil :

43 CONTOH PERHITUNGAN HIPOSENTER Hasil perhitungan di program VBE

44 PERHITUNGAN METODE GUMBLE I dengan PERSAMAAN ATENUASI MATUSCHA Persamaan garis diatas terdiri atas titik titik xj, yj dimana: xj = Percepatan Gempa ke j j = nomor urut kejadian gempa yang disusun dari nilai a terkecil. Harga untuk a terbesar = N N = selang waktu pengamatan yj = ln( lng(m)) lng(m)) = ln( ln(j/(n+1))) ln(j/(n+1))) A = ( yj. xj^2 xj (xj.yj))/(n. xj^2 ( xj) ^2 ) B = (n. xj.yj xj. yj)/(n. xj^2 jyj j yj)/( j ( xj) ^2 ) α = e ^A β = B Hubungan periode ulang (T) dan percepatan (a) a = (ln (T.α))/β

45 PERHITUNGAN METODE GUMBLE I dengan PERSAMAAN ATENUASI MATUSCHA Tampilan Perhitungan Persamaan Atenuasi Matuscha Dari perhitungan tersebut dieroleh nilai : A = 0,254 α = 1,289 B = 0, β = 0, Grafik Regresi Persamaan Matuscha hubungan antara nilai Atenuasi dan N (Data)

46 Usia bangunan (t) Rn (%) Periode Ulang (T) a (g) Tabel Percepatan dan Grafik GUMBLE I Nilai i Percepatan gempa metode GUMBLE I serta perbandingan umur bangunan 50 dan 100 tahun

47 PERHITUNGAN DENGAN METODE PSHA Dari proses declustering diperoleh gempautamadengan total p g p g p g keseluruhan 5873 data. Dibawah ini merupakan record keseluruhan data dan yang telah disortir dengan M> 5.

48 Dari data gempa yang telah dilakukan diatas dan diambil data gempa dengan Magnitude m>5. Kemudian dilakukan perhitungan statistika untuk data data gempa berikut merupakan penyajian hasil pengolahan data untuk memperolah b line Gutenbergh hrichter b line Data

49 Setelah proses declusterin selesai, maka selanjutnya adalah melakukan proses perhitungan persaman regresi Guttenberg Richter untuk mencari nilai β. Dari data disamping diperoleh nilai : β = Dari nilai β tersebut kemudian dilakukan perhitungan menggunakan rumus fungsi tersebut dari magnitude

50 Dari perhitungan diatas dapat dilihat daritbldi Tabel samping dengan selang kemunculan ΔM= 0.5, Nilai Fungsi Probabilitas Kerapatan Magnitude Gempa Kurva nilai fungsi probabilitas kerapatan magnitude gempa

51 Dengan perhitungan tingkat kejadian : Didapatkan nilai N(5) = Didapatkan nilai N ( 91) 9.1 = Dan nili v = N(5) N(8) = Dari data diperoleh rata rata jarak gempa dengan membaginya pada empat perolehan jarak dengan yang merupakan rata rata dari setiap untuk setiap kejadian gempa. Data jarak yang diambil adalah 73.53, 189,78, 320,84, Kemudian dari kemungkinan jarak yang terjadi dilakukan analisa prcepatan gempa dengan mnggunakan atenuasimatuscha.

52 Berikut nilai percepatan gempa untuk kejadian dengan probabilitas kekuatan dan jarak tertentu. Dari data dalam gambar kemudian dilakukan perhitungan probabilitas kejadian gempa terlampaui lebih besar dari x, dimana x adalah > 0,0505 g.

53 Peningkatan peluang kemunculan PGA dengan perbedaan acceleration 0.5

54 Dari keseluruhan nilai resiko diatas dapat digabungkan Dari keseluruhan nilai resiko diatas dapat digabungkan menjadi satu untuk kemudian dapat dilihat peningkatan nilai resikonya. Berikut akan disajikan data peningkatan nilai percepatan x > 0.05 g. Ada 28 data PGA dalam pengolahan data ini.

55 Dari data diatasdiplotkan dalam satu tabel untuk memperoleh kurva resiko, berikut adalah kurva resiko hasil plotting antara PGA > 0.05 Grafik nilai Hazard T=2475 dan t=50 tahun Grafik nilai Hazard dengan T = 950 dan t = 100 tahun

56 Usia bangunan (t) Rn (%) Periode Ulang (T) a (g) Analisa Hasil Metode PSHA

57 Nilaii diatas masih lebih rendah hdibandingkan dengan nilai i yang dihasilkanilk oleh peta gempa 2010 terbaru. Dimana dalam peta gempa 2010 didapati nilai PGA untuk Kota Banda Aceh untuk kemungkinan nilai Rn 2% dalam 50 tahun (atau gempa 2475 tahun) adalah berkisar antara g.sedangkan untuk kemungkinan nilai Rn 10% dalam 100 tahun (atau gempa 950 tahun ) adalah berkisar antara g dimana nilai untuk periode ulang ini memiliki perbedaan yang cukup jauh sekitar 50% lebih tinggi. Hal ini dimungkinkan karena hasil perhitungan belum menggunakan logic tree dan juga persamaan atenuasi yang digunakan masih belum menggunakan NGA (Next Generation Atenuation) seperti yang digunakan dalam perhitungan PSHA untuk peta gempa 2010 dimana dalam NGA terdapat sejumlah koefisien yang dimasukkan.