KARAKTERISTK GEMPA DI KOTA BENGKULU

Transkripsi

1 KARAKTERISTK GEMPA DI KOTA BENGKULU Lindung Zalbuin Mase 1) 1) Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Bengkulu, Jalan WR. Supratman, Telp (0736) Kode Pos lindungmase@yahoo.co.id ABSTRACT A last decade had given so many experiences for Bengkulu people, especially earthquakes. At least two strong earthquakes had hit Bengkulu in this decade. These earthquakes abandoned so many extensive damages in Bengkulu, such as house building collapse, liquefaction soil, injury victims, death victims, etc. Based on seismic characteristic, Bengkulu is one of province on western Sumatra having intensive tectonic activities. Therefore, Bengkulu often undergoes earthquake disasters. A research had been conducted to evaluate the earthquake characteristic in Bengkulu. The research was purposed to investigate the earthquake characteristic in Bengkulu related to the recurrence period, acceleration, probability of exceedance, and scale of damage (Modified Mercalli Intensity (MMI)). The research also evaluated the value of A and b of Gutenberg-Richter equation for Bengkulu City area. The data used in this research was from 2000 to 2009 with magnitude bigger than or equal to 5 Mw. The result expected is able to give the information of earthquake characteristic in Bengkulu city, and more understanding of the earthquake potential, and as the first step to perform the further earthquake research in Bengkulu. Keywords: earthquake, Bengkulu city, recurrence period PENDAHULUAN Gempa bumi berkekuatan 8,03 Mw pada tanggal 4 Juni 2000 merupakan awal dari serangkaian aktifitas seismik di Bengkulu. Gempa tersebut telah menimbulkan banyak kerugian di antaranya kerugian material, jiwa, kerusakan sarana prasarana infrastruktur, dan menimbulkan bencana ikutan lainnya seperti likuifaksi dan longsor di berbagai daerah di Provinsi Bengkulu. Pada tanggal 12 September 2007, Bengkulu kembali dikejutkan dengan terjadinya guncangan gempa dahsyat berkekuatan 8,7 Mw. Dampak kerusakan yang timbul akibat gempa ini lebih besar dari gempa yang terjadi pada 7 tahun sebelumnya. Kedua gempa tersebut menimbulkan dampak kerusakan yang cukup masif di berbagai kota sentral di Provinsi Bengkulu [7]. Salah satu daerah yang terkena dampak serius dari kedua bencana gempa tersebut adalah Kota Bengkulu, yang merupakan ibu kota Provinsi Bengkulu. Kedua gempa tersebut menyebabkan Kota Bengkulu sempat mengalami kelumpuhan dalam beberapa hari. Minimnya pengetahuan mengenai aktifitas tektonik yang berpotensi menimbukan gempa besar di Bengkulu, telah menimbulkan trauma yang mendalam bagi sebagian besar masyarakat yang selama ini belum pernah mengalami bencana gempa. Sampai saat ini sejumlah warga masih mengalami trauma mendalam dan selalu panik saat terjadi gempa di Bengkulu. 1

2 Belajar dari pengalaman di masa lalu, maka dilakukanlah sebuah penelitian mengenai karakteristik gempa, khususnya di Kota Bengkulu yang merupakan sentral dari pusat pemerintahan Provinsi Bengkulu. Rentang waktu yang diamati adalah dari tahun 2000 sampai dengan Pertimbangan pemilihan rentang tahun tersebut lebih disebabkan karena aktifitas tektonik atau gempa di Provinsi Bengkulu dengan kekutan yang lebih dari atau sama dengan 5 sangat sering terjadi dalam rentang waktu tersebut. Total kejadian gempa dengan skala kekuatan (magnitudo) lebih dari atau sama dengan 5 Mw di Bengkulu dalam rentang waktu tesebut adalah sebanyak 666 kejadian. Termasuk di dalamnya adalah kejadian gempa pada tanggal 4 Juni 2000 dan 12 September 2007 [2]. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu pemahaman mengenai karakteristik gempa dan potensi perulangan terjadinya kejadian gempa yang berkekuatan serupa atau lebih besar lagi. Penelitian ini juga diharapkan menjadi pijakan awal dalam mendalami fenomena geoteknik, khususnya masalah gempa di Kota Bengkulu, dan Provinsi Bengkulu pada umumnya. TINJAUAN PUSTAKA Aktifitas gempa di Provinsi Bengkulu Berdasarkan kajian geologi seismik, Bengkulu tergolong sebagai daerah yang rentan terhadap bencana gempa bumi. Ini telihat pada zonasi gempa Indonesia yang dikeluarkan pemerintah Indonesia [9]. Hal ini disebabkan karena Provinsi Bengkulu terletak pada pertemuan Lempeng Indo- Australia dan Lempeng Eurasia, yang merupakan zona subduksi aktif yang berpotensi memicu timbulnya gempa di Bengkulu. Faktor lain yang menyebabkan gempa sering terjadi di Bengkulu adalah adanya Sesar Sumatra (Sesar Semangko) yang melintasi beberapa daerah di Provinsi Bengkulu. Adanya gunung api aktif di Bengkulu (Bukit Kaba) juga berpotensi menimbulkan bencana gempa vulkanik. Dari ketiga faktor pemicu tersebut, aktifitas subduksi lempeng tektonik merupakan pemicu utama terjadinya serangkaian gempa di Provinsi Bengkulu [1]. Percepatan maksimum gempa (PGA) Prediksi empiris percepatan maksimum gempa sangat bergantung pada jarak dan ukuran gempa terhadap titik yang ditinjau. Berdasarkan pengalaman dari analisis rekaman gempa yang pernah dilakukan oleh banyak peneliti di berbagai belahan dunia, korelasi jarak dan magnitudo gempa dapat dipergunakan sebagai cara untuk menentukan percepatan maksimum gempa (Peak Ground Acceleration (PGA)). Beberapa peneliti gempa di berbagai belahan dunia telah 2

3 mengembangkan berbagai persamaan percepatan maksimum gempa (PGA) untuk kawasan barat Amerika Serikat, Jepang, dan Papua Nugini. Estimasi percepatan maksimum gempa yang dikembangkan tersebut dinyatakan dalam persamaan berikut [3] a max 1080 e R 0.5M (1) dimana a max adalah percepatan maksimum gempa, R adalah jarak hiposenter ke titik yang ditinjau, dan M adalah magnitudo gempa. Pendekatan statistik untuk data gempa di kawasan California telah diteliti dan hubungan ini berlaku untuk jarak fokus gempa lebih dari 15 km [5] seperti yang tertera pada Persamaan 2. a max 5600 e R 0.8M (2) Pendekatan statistik untuk data gempa di kawasan Selandia baru juga telah diteliti [8]. Persaman yang diperoleh tersebut diperlihatkan pada Persamaan 3. a max 0.81M 119 e.. (3) R Persamaan-persamaan tersebut di atas dapat digunakan dalam menentukan besarnya percepatan maksimum gempa suatu daerah apabila data percepatan gempa tidak tersedia atau tidak terekam. Intenisitas kerusakan akibat gempa Intesitas lokal yang sering digunakan untuk menggambarkan skala kerusakan akibat gempa adalah Modified Mercalli Intensity (MMI). Persamaan Intensitas MMI dinyatakan dalam persamaan-persamaan berikut: 1 log( a ) I (4) log( a ) I....(5) 4 4 dimana I adalah skala intensitas kerusakan akat gempa dan a adalah percepatan maksimum gempa. Skala intensitas kerusakan berdasarkan MMI dijabarkan ke dalam 12 skala intensitas kerusakan [10]. Frekuensi kejadian dan probabilitas tingkat resiko gempa Gutenberg dan Richter mengusulkan suatu hubungan frekuensi gempa terhadap magnitudo gempa. Persamaan tersebut mirip dengan persamaan regresi linier (persamaan garis lurus) dalam ilmu statistika [6]. Usulan Guttenberg dan Richter tersebut dinyatakan dalam persamaan berikut, log( N) A ( b.( M).... (6) dimana N adalah jumlah kejadian gempa, A dan b adalah konstanta seismik yang terkait dengan wilayah yang diamati, dan M adalah magnitudo gempa. Tingkat resiko gempa sangat penting untuk diketahui. Hal ini sangat erat kaitannya dengan seberapa besar kemungkinan percepatan gempa yang akan terlampaui dalam suatu rencana umur bangunan yang dirancang. 3

4 Penentuan probabilitas tingkat resiko gempa yang dikaitkan dengan umur rencana bangunan dan kala ulang dapat diperoleh dari persamaan berikut: P L T ( 1 e )......(7) dimana P adalah probabilitas tingkat resiko bangunan, L adalah umur rencana bangunan, dan T adalah waktu kala ulang (Time of Reccurence) gempa rencana. Dalam melakukan analisis resiko gempa, teorema probabilitas total yang berkaitan dengan nilai magnitudo gempa dapat digunakan. Metoda statistik ini disebut Distribusi Gumbel Jenis I atau lebih dikenal dengan Distribusi Gumbel. Dengan distribusi tersebut, besar percepatan maksimum gempa untuk berbagai kala ulang rencana dapat diprediksi. Pengaruh dari setiap kejadian gempa pada titik yang ditinjau ditentukan dalam bentuk percepatan dengan menggunakan fungsi-fungsi attenuasi (percepatan maksimum gempa), dengan asumsi masing-masing kejadian gempa independen terhadap titik tersebut. Distribusi Gumble jenis I tesebut dinyatakan ke dalam persamaan berikut : M (. e ) G( M ) e...(8) dimana M adalah magnitudo gempa, adalah jumlah gempa rata-rata per tahun, dan adalah parameter gempa yang menyatakan hubungan antara distribusi gempa dengan magnitudo gempa. Bentuk Persamaan 8 identik dengan dengan persamaan garis lurus (linier), apabila di sederhanakanakan diperoleh sebagai berikut, ln( lng( M)) ln( ) ( M)...(9) Persamaan 9 apabila ditransformasikan ke dalam bentuk umum adalah sebagai berikut, y A Bx...(10) dimana y adalah ln (-lng(m)), = e A, dan gempa. = -B, dan x adalah percepatan Nilai A dan B dapat diperoleh dengan menggunakan metode kuadarat terkecil. Apabila nilai A dan B telah ditentukan maka, nilai percepatan untuk kala ulang rencana dapat diperoleh dari persaman berikut: ln(t. ) a...(11) dimana a adalah percepatan maksimum gempa dan T adalah kala ulang rencana. Nilai percepatan maksimum untuk berbagai kala ulang dapat digambarkan ke dalam suatu grafik yang di dalamnya memuat umur perencaan suatu bangunan. METODE PENELITIAN Analisis karakteristik gempa di kota Bengkulu dibagi dalam beberapa analisis sederhana, yaitu penentuan frekuensi kejadian gempa dalam rentang tahun yang ditinjau, penentuan intensitas kerusakan berdasarkan MMI (Modified Mercalli Intensity) akibat gempa dengan 4

5 magnitudo terbesar di setiap tahun yang ditinjau, dan perhitungan probabilitas terlampaui percepatan gempa dalam berbagai kala ulang rencana dan umur bangunan rencana. Metode analisis yang diterapkan pada ketiga jenis penelitian karakteristik gempa di Kota Bengkulu tersebut akan dijelaskan pada subbab berikutnya. Analisis frekuensi gempa di Kota Bengkulu Tahapan analisis frekuensi gempa di Kota Bengkulu adalah sebagai berikut: 1. Pengumpulan data gempa dengan skala > 5 Mw (tahun ) 2. Pengurutan data gempa berdasarkan magnitudo gempa dari yang terkecil sampai dengan terbesar. 3. Penghitungan jumlah kejadian gempa yang bernilai sama atau lebih besar dari setiap tahun yang ditinjau. 4. Analisis regresi linear sederhana untuk nilai A dan b. 5. Penggambaran grafik hubungan frekuensi gempa dengan nilai magnitudo gempa. Analisis intensitas kerusakan akibat gempa di Kota Bengkulu Analisis intensitas kerusakan akibat gempa berdasarkan gempa maksimum pada setiap tahunnya dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1. Penentuan gempa dengan magnitudo terbesar yang terjadi di setiap tahunnya. 2. Penentuan PGA dari fungsi attenuasi. 3. Penentuan intensitas kerusakan berdasarkan kriteria MMI. 4. Penyajian data hasil analisis MMI untuk gempa maksimum yang terjadi. Analisis probabilitas terlampauinya percepatan gempa di Kota Bengkulu Analisis probabilitas terlampaui percepatan gempa berbagai kala ulang rencana pada umur bangunan rencana dilakukan dengan tahapan berikut: 1. Penentuan gempa maksimal yang mewakili kejadian gempa pada masing-masing tahun. 2. Perhitungan PGA berdasarkan fungsi attenuasi. 3. Proses mengurutkan kejadian gempa mulai dari PGA terkecil hingga yang terbesar. 4. Penghitungan,, A, dan b. 5. Penghitungan PGA hasil analisis berdasarkan kala ulang rencana 6. Penghitungan probabilitas tingkat resiko gempa berdasarkan umur bangunan rencana 7. Penggambaran grafik hubungan probabilitas dengan PGA HASIL DAN PEMBAHASAN Data gempa yang dihimpun dari tahun 2000 sampai dengan 2009 berjumlah 666. Data diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Kabupaten Kepahiang, Provinsi Bengkulu. Total jumlah gempa yang terjadi di Bengkulu 5

6 dengan kekuatan lebih dari 5 Mw, disajikan dalam Tabel 1 dan Gambar 1. Tabel 1. Kejadian Gempa di Provinsi Bengkulu ( ) No M (Mw) Kejadian N per tahun 1 > > 5, > > 6, > > 7, > Hubungan intensitas gempa dan jumlah kejadian gempa di Kota Bengkulu (tahun ) dapat dilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terlihat bahwa nilai A yang dan b persamaan Guttenberg-Richter untuk Kota Bengkulu, masing-masing adalah 4,889 dan 0,6996. Nilai R² hubungan regresi Intensitas kekuatan gempa dan jumlah kejadian ini adalah 0,9464. Nilai A dan b merupakan gambaran aktifitas seismik pada suatu daerah. A merupakan parameter seismik yang menggambarkan data pengamatan, sedangkan b merupakan parameter seismik yang menggambarkan aktifitas seismik suatu daerah Frekuensi gempa di Kota Bengkulu Suatu daerah dinyatakan memiliki aktifitas seismik yang tinggi apabila nilai b bernilai besar. Sebagai pembanding adalah nilai b untuk Indonesia secara keseluruhan adalah 0,94 (aktifitas seismik tinggi), dimana nilai b untuk Kota Bengkulu tidak terpaut jauh. Hal ini menandakan bahwa dalam rentang waktu 10 tahun, aktifitas seismik di Kota Bengkulu tergolong tinggi. Dalam penelitian ini nilai A dan b dianggap hanya sebagai representasi dari aktifitas tektonik untuk kurun waktu 10 tahun. Jumlah data yang digunakan dalam suatu peneletian akan sangat mempengaruhi besarnya nilai koefisien A dan b yang akan diperoleh. Gambar 1. Jumlah kejadian gempa terlampui per tahun terhadap magnitudo gempa 6

7 Gambar 2. Hubungan frekuensi gempa dan magnitudo gempa di Kota Bengkulu Intensitas kerusakan akibat gempa terbesar dalam setiap tahun Interpretasi kerusakan akibat gempa berdasarkan MMI di Kota Bengkulu dalam kurun waktu 10 tahun terakhir dapat dilihat pada Tabel 2. Pada Tabel 2, terlihat bahwa skala kerusakan paling besar terjadi pada tahun 2007 (Skala 9). Nilai tersebut menjelaskan bahwa terjadi kerusakan yang cukup masif [4]. Skala intensitas 9 terjadi apabila kerusakan pada bangunan yang dirancang dengan baik, dimana tanda-tanda kerusakannya, yaitu struktur rangka akan miring, sebagian bangunan runtuh, perubahan terjadi pula pada pondasi [9]. Skala kerusakan tertinggi kedua terjadi pada gempa 8.03 Mw yang terjadi pada tahun Tanda-tanda kerusakan dengan skala intensitas 8 yaitu, terjadi kerusakan pada bangunan dengan desain baik. Beberapa bangunan akan runtuh sebagian. Panel dinding akan keluar dari rangka strukturnya. Cerobong tumbang, tumpukan material pabrik akan runtuh, dinding, kolom, dinding, monumen runtuh. Tabel 2. Intensitas kerusakan berdasarkan MMI di Kota Bengkulu Tahun Magnitudo Maksimum (Mw) MMI Intensitas kerusakan skala 7 terjadi akibat gempa pada tahun 2001 dan Tanda tanda kerusakan skala 7 di antaranya yaitu, runtuhnya bangunan yang konstruksinya kurang baik. Intensitas kerusakan berksala 6 terjadi akibat gempa maksimum di tahun 2004, 2006, dan Kerusakan yang terjadi di antaranya adalah beberapa furniture 7

8 berat akan bergerak. plesteran akan mulai runtuh, dan cerobong mulai retak. Intensitas kerusakan berskala 5 terjadi akibat kejadian gempa terbesar pada tahun 2002, 2003, dan Kerusakan berskala 5 ditandai dengan mulai dirasakannya getaran gempa oleh hampir semua orang. Kaca jendela mulai pecah, terjadi keretakan di beberapa plesteran semen, benda tidak stabil akan terguling. Kerusakan pada tiang-tiang listrik, dan objek tinggi lainnya. Hubungan percepatan gempa dengan probabilitas terlampui Analisis percepatan gempa terhadap kala ulang dilakukan dengan menggunakan Distribusi Gumble I. Hasil analisis percepatan gempa dengan kala ulang dapat dilihat pada Gambar 3. Percepatan gempa sebesar 1g dapat terlampaui dalam kurun waktu kurang dari 250 tahun. Peningkatan percepatan gempa cukup tinggi pada rentang waktu kala ulang sampai dengan 250 tahun. Dalam rentang waktu 250 tahun sampai dengan 2500 tahun, percepatan gempa yang terjadi cenderung tidak mengalami peningkatan yang signifikan. Berdasarkan hasil analisis percepatan gempa maksimum yang terjadi pada kala ulang 1000 tahun adalah sebesar 1,5g, percepatan maksimum gempa maksimum yang terjadi dalam kala ulang 2000 tahun adalah sebesar 1,67g dan dalam rentang waktu kala ulang 2500 tahun percepatan gempa maksimum yang terjadi adalah sebesar 1,712g. Apabila hasil analisis percepatan gempa yang diperoleh dibandingkan dengan peta gempa 2010 untuk kala ulang 2500 tahun, terlhat bahwa nilai 1,712g masih dalam rentang hasil analisis prediksi untuk peraturan gempa 2010, yaitu sebesar 1,5 sampai dengan 2g untuk Daerah Bengkulu. Hubungan antara probabilitas kejadian dengan percepatan gempa untuk berbagai umur rencana bangunan tersaji pada Gambar 4. Berdasarkan hasil analisis yang tertera pada Gambar 4, terlihat bahwa besarnya nilai probabilitas terlampauinya suatu percepatan akan semakin meningkat seiring dengan semakin besarnya umur bangunan yang direncanakan. Besar nilai probabilitas terlampauinya percepatan gempa sebesar 1,7g untuk setiap umur bangunan berkisar antara 1 sampai dengan 5 %. Percepatan yang mungkin akan terlampaui sebesar 75% dalam umur bangunan 25 tahun, 50 tahun, dan 100 tahun berturut-turut adalah sebesar 0,68g, 0,85g, dan 1g. Percepatan yang mungkin akan terlampaui sebesar 50% dalam umur bangunan 25 tahun adalah sebesar 0.82g, umur bangunan 50 tahun sebesar 0.95 g dan untuk umur bangunan 100 tahun sebesar 1,11g. Percepatan yang mungkin akan terlampaui sebesar 25% dalam umur bangunan 25 tahun dan 50 tahun adalah sebesar 0,98g dan 1,15g, sedangkan untuk umur bangunan 100 tahun sebesar 1,28. 8

9 Gambar 3. Hubungan percepatan gempa dengan kala ulang kejadian gempa di Kota Bengkulu Gambar 4. Hubungan probabilitas terlampauinya percepatan gempa (PGA) untuk variasi umur bangunan KESIMPULAN Beberapa kesimpulan yang diperoleh di antaranya, 1. Nilai koefisien Gutenberg-Richter untuk Kota Bengkulu berdasarkan intensitas gempa dari tahun 2000 sampai dengan 2009 adalah A = 4,889 dan b = Besarnya skala tertinggi intensitas kerusakan akibat gempa di Kota Bengkulu adalah sebesar 9. Skala intensitas tersebut terjadi akibat gempa pada tahun 2007 silam. 3. Semakin panjang rentang kala ulang yang diperhitungkan, semakin besar pula 9

10 percepatan gempa (PGA) yang kemungkinan akan terulang. 4. Semakin lama umur bangunan yang direncanakan maka probabilitas terlampauinya suatu percepatan gempa (PGA) akan semakin besar. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada Badan Meteorologi, Kegempaan, dan Geofisika (BMKG) Kabupaten Kepahiang atas bantuannya dalam memfasilitasi data gempa yang digunakan dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Adriansyah, D., 2009, Kondisi Geologis Sumatera,. Harian: Padang Today. [2] BMKG, 2010, Data Gempa Wilayah Bengkulu (2000 sampai 2009), Bengkulu : Kepahiang. [3] Donovan, N.C., 1973, A Statistical Evaluation of Strong Motion Data Including the February 9, 1971 San Fernando Earthquake, Proc. 5 th World Conference on Earthquake Engineering, Rome [4] Elnashai, A.D., and Di Sarno, 2004, Fundamental of Earthquake Engineering, Willey : UK [5] Esteva, L., 1974, Geology and Predictability in the Assessment of Seismic Risk, Proc. 2 nd Int. Conf. Assoc. Eng. Geologist, Sao Paolo [6] Gutenberg, B. and Richter, C.F. (195 ).The Seismicity of the Earth. Princeton University Press, Princeton, NJ, USA [7] Mase, L.Z., 2010, Analisis Frekuensi Gempa dan Intensitas Kerusakan Berdasarkan MMI (Modfied Mercalli Intensity) Akibat Gempa di Provinsi Bengkulu, Skripsi : Universitas Bengkulu : Bengkulu. [8] Matuschca, T, 1980, Assesment of Seismic Hazard in New Zealand, Civil Eng Report no 222, Civil Eng, Dept. Auckland University, New Zealand. [9] SNI , 2010, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, Departemen Pekerjaan Umum. [10] Tjockrodimuljo, K., 2000, Teknik Gempa. KMTS FT UGM: Yogyakarta. 10