ANALISA MIKROTREMOR DENGAN METODE HVSR (HORIZONTAL TO VERTICAL SPECTRAL RATIO) UNTUK PEMETAAN MIKROZONASI SERTA VARIASI BENTUK PONDASI TELAPAK BANGUNAN SEDERHANA DI KELURAHAN KEJAWAN PUTIH TAMBAK SURABAYA OLEH : REZA AGUS P. HARAHAP (3111.105.018) LAILY ENDAH FATMAWATI (3111.105.019) DOSEN PEMBIMBING : Dr. Ir.RIA ASIH ARYANI SOEMITRO,M Eng. TRIHANYNDIO RENDY SATRYA, ST.MT
PENDAHULUAN Latar Belakang Banyak kasus gempa bumi, menunjukkan tingkat kerusakan yang ditimbulkan suatu gempa bumi juga dipengaruhi oleh kondisi topografi dan geologi lokal (Bambang Sunardi dan Daryono, 2011) Untuk mengetahui karakteristik dinamis kondisi geologi lokal dapat digunakan metode survei pengukuran mikrotremor (Nakamura,1989). Survei dilakukan di daerah-daerah yang belum terkena gempa maupun daerah yang baru mengalami gempa bumi. Survei dilakukan untuk melihat karakteristik lapisan sedimen tanah sehingga efek geologi dan topografi dapat dikurangi ketika bencana terjadi (Irjan dan A.Bukhori 2011)
Rumusan Masalah 1. Karakteristik tanah dengan menggunakan mikrotremor di Kelurahan Kejawan Putih Tambak. 2. Besar frekuensi natural tanah menggunakan mikrotremor di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 3. Besar faktor amplifikasi tanah menggunakan mikrotremor di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya 4. Indeks kerentanan tanah di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 5. Daya dukung pondasi telapak untuk bangunan sederhana di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 6. Zoning stabilitas bangunan di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya.
Batasan Masalah 1. Penelitian ini menggunakan alat mikrotremor dan dilakukan di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 2. Pengolahan data Mikrotremor menggunakan metode HVSR (Horizontal to Vertikal Spektral Ratio). 3. Potensi getaran tanah, patahan / deformasi, dan tanah longsor yang dimaksud disini adalah akibat gempa bumi. 4. Perhitungan daya dukung pondasi yang dimaksud disini adalah untuk bangunan tipe sederhana.
Tujuan Mendapatkan data karakteristik tanah dibeberapa lokasi di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. Mendapatkan data frekuensi natural tanah di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. Mendapatkan data faktor amplifikasi tanah di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. Mendapatkan data indeks kerentanan tanah di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. Dapat mengetahui berapa daya dukung dan penurunan tiap jenis pondasi di beberapa lokasi di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. Dapat memetakan indeks kerentanan tanah dan stabilitas bangunan di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya.
Manfaat 1. Dapat mengoperasikan alat mikrotremor serta melakukan mikrozonasi seismik di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 2. Dapat menentukan karakteristik dinamis tanah di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya. 3. Dapat memetakan indeks kerentanan tanah dan stabilitas bangunan serta dapat mengetahui pemodelan pondasi dangkal untuk bangunan sederhana di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya.
Diagram Alir METODOLOGI
Mikrotremor GPS Aki 12 V Laptop
Lokasi Penelitian: (Sumber : Google earth)
Analisa Mikrotremor Pengolahan Data Mikrotremor Tanah Data pengolahan mikrotremor hasil pengukuran lapangan adalah sebagai berikut:
Proses Smoothing Grafik Spektrum Grafik Spektrum yang diolah ke Program Ms. Exel
Hasil Pemetaan Mikrotremor Peta Sebaran Frekuensi Natural Tanah
Peta Sebaran Faktor Amplifikasi
Peta Sebaran Indeks Kerentanan Tanah
Peta Sebaran Ketebalan Lapisan Sedimen Tanah
ANALISA PONDASI Analisa Parameter Tanah Analisa karakteristik tanah didapatkan dari pengolahan data SPT yang diperoleh dari data boring. Pada wilayah Kejawan Putih Tambak Surabaya didapatkan 6 Data SPT yang dapat digunakan untuk pemetaan zoning stabilitas pondasi. Didapatkan 4 zoning stabilitas pondasi
Zona 1 Konsistensi tanah very soft Perhitungan berat volume tanah (g sat ) g sat dapat dilihat pada tabel bowles Jumlah data (n) = 6 Perhitungan parameter g sat untuk tanah lunak n g t/m3 xi-xrata 2 (xi-xrata 2 ) 2 1 1.60 0.00 0.00 2 1.40-0.20 0.04 3 1.70 0.10 0.01 4 1.60 0.00 0.00 5 1.60 0.00 0.00 6 1.70 0.10 0.01 jumlah 9.60 0.00 0.06
Untuk perhitungan c Perhitungan parameter c untuk tanah lunak n c t/m 2 xi-xrata 2 (xi-xrata 2 ) 2 1 1.88 0.00 0.00 2 1.56-0.31 0.10 3 2.19 0.31 0.10 4 1.50-0.38 0.14 5 1.88 0.00 0.00 6 2.25 0.38 0.14 jumlah 11.25 0.00 0.48
Depth (m) 0-9.5 g (t/m 3 ) c (t/m 2 ) f ( ) Consistency 1.6 1.875 1 Very Soft 9.5-12.5 1.920 1.83 1 Medium 12.5-15.5 1.6335 1.975 1 Stiff 15.5-30.5 5.617 14.04 1 Hard Depth (m) cv g cv c cv f 0-9.5 6.85 16.47 1 9.5-12.5 0.00 0.00 1 12.5-15.5 15.5-30.5 2.90 1.79 1 8.17 8.19 1
Analisa Pembebanan Bangunan Sederhana Direncanakan struktrur bangunan atas bangunan sederhana 2 Lantai dengan luas 72 m 2 dengan denah sebagai berikut : DAPUR R.MAKAN KM KM KAMAR 2 KAMAR 4 RUANG TAMU KAMAR 1 R. KELUARGA KAMAR 3 Denah Lantai 1 Denah Lantai 2
Dari analisa pembebanan dilakukan analisa struktur bangunan menggunakan program SAP-2000v14.2 dengan load faktor 1DL + 1LL 1DL + 1LL + 1E Desain Struktur Bangunan (SAP2000V.14.2.0) Output Beban Pmax dan Mx Akibat Beban Dinamik (SAP2000V.14.2.0) Output Beban My Akibat Beban Dinamik (SAP2000V.14.2.0) Dari analisa pembebanan akibat beban dinamik tersebut didapatkan nilai beban vertikal (Pmax) = 10.747 T, Momen arah x (Mx) = 1.726 Tm serta Momen arah y (My) = 1.945 Tm.
Analisa Faktor Bentuk Pondasi Mx My P B Df Lempung g t/m3 c = 1.875 t/m2 f
Pondasi Persegi Panjang Df (m) Df/B B (m) g (t/m 3 ) C (t/m 2 ) f Nc Nq Ng qult (t/m 2 ) Fs=3 qd (t/m 2 ) x (m) y (m) Ix (m 4 ) Iy (m 4 ) 0.5 0.42 1.2 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.04 3 5.01 0.6 0.6 0.17 0.17 1.73 1.94 10.74 20.19-5.27 NOT OK 0.5 0.36 1.4 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.04 3 5.01 0.7 0.7 0.32 0.32 1.73 1.94 10.74 13.50-2.54 NOT OK 0.5 0.31 1.6 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.05 3 5.02 0.8 0.8 0.55 0.55 1.73 1.94 10.74 9.57-1.17 NOT OK 0.5 0.28 1.8 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.05 3 5.02 0.9 0.9 0.87 0.87 1.73 1.94 10.74 7.09-0.46 NOT OK Mx (tm) My (tm) P (SAP) (t) qmaks (t/m 2 ) qmin (t/m 2 ) Kontrol Df (m) Pondasi Persegi Df/B B (m) Df (m) Df/B B = D (m) L (m) g (t/m 3 ) g (t/m 3 ) C (t/m 2 ) C (t/m 2 ) f 0.5 0.50 1 1.2 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 14.47 3 4.82 0.5 0.6 0.14 0.10 1.73 1.94 10.74 25.66-7.76 NOT OK 0.5 0.42 1.2 1.5 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 14.36 3 4.79 0.6 0.75 0.34 0.22 1.73 1.94 10.74 15.07-3.14 NOT OK 0.5 0.33 1.5 1.8 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 14.48 3 4.83 0.75 0.9 0.73 0.51 1.73 1.94 10.74 8.93-0.97 NOT OK 0.5 0.28 1.8 2 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 14.72 3 4.91 0.9 1.0 1.20 0.97 1.73 1.94 10.74 6.20-0.23 NOT OK Pondasi Lingkaran Nc Nq f Nc Nq Ng Ng qult (t/m 2 ) qult (t/m 2 ) Fs=3 Fs=3 qd (t/m 2 ) x (m) y (m) Ix (m 4 ) Iy (m 4 ) 0.5 0.63 0.8 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.02 3 5.01 0.4 0.4 0.02 0.02 1.73 1.94 10.74 94.35-51.59 NOT OK 0.5 0.50 1 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.03 3 5.01 0.5 0.5 0.05 0.05 1.73 1.94 10.74 51.04-23.68 NOT OK 0.5 0.42 1.2 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.03 3 5.01 0.6 0.6 0.10 0.10 1.73 1.94 10.74 31.12-12.12 NOT OK 0.5 0.33 1.5 0.6 1.875 1 6.02 1.12 0.1 15.04 3 5.01 0.75 0.75 0.25 0.25 1.73 1.94 10.74 17.15-4.99 NOT OK qa (t/m 2 ) x (m) y (m) Ix (m 4 ) Iy (m 4 ) Mx (tm) Mx (tm) My (tm) My (tm) P (SAP) (t) P (SAP) (t) qmaks (t/m 2 ) qmaks (t/m 2 ) qmin (t/m 2 ) qmin (t/m 2 ) Kontrol Kontrol
Analisa Perkuatan Pondasi Telapak Menggunakan Tiang Buis P Mx My Df Lempung g t/m3 c = t/m2 f h D S D S D My Mx B L
Pondasi Persegi Panjang C h (m) D (m) g (t/m3) (t/m2) f Nc* tan d a p (m) P(sap) (t) Qs (t) Qp (t) Qu (t) Fs Ql (t) n (jumlah) (bh) s (m) Dy (m) Dx (m) Sdx2 (m) Sdy2 (m) Mx (tm) My (tm) Pmax (t) Pmin (t) m (bh) n (bh) ek Qd (t) Qa (t) Qd total (t) Kontrol 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 6 0.50 0.50 0.50 1.00 0.38 1.73 1.94 5.07-1.49 2 3 0.72 0.24 5.79 6.03 OK 1 0.3 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.94 10.7 0.71 1.22 1.93 3 0.64 4 0.75 0.75 0.75 0.56 0.56 1.73 1.94 7.58-2.21 2 2 0.76 0.49 8.15 8.64 OK 1 0.4 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 1.26 10.7 0.94 2.17 3.11 3 1.04 4 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.73 1.94 6.36-0.99 2 2 0.76 0.79 13.03 13.82 OK 1 0.5 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 1.57 10.7 1.18 3.39 4.56 3 1.52 4 1.25 1.25 1.25 1.56 1.56 1.73 1.94 5.62-0.25 2 2 0.76 1.15 17.66 18.81 OK Pondasi Persegi h (m) D (m) g (t/m3) C (t/m2) f Nc* tan d a p (m) P(sap) (t) Qs (t) Qp (t) Qu (t) Fs Ql (t) n (jumlah) (bh) s (m) Dy (m) Dx (m) Sdx2 (m) Sdy2 (m) Mx (tm) My (tm) Pmax (t) Pmin (t) m (bh) n (bh) ek Qd (t) Qa (t) Qd total (t) Kontrol 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 9 0.50 0.50 0.50 1.50 1.50 1.73 1.94 2.42-0.03 3 3 0.68 0.23 7.22 7.45 OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 9 0.50 0.50 0.50 1.50 1.50 1.73 1.94 2.42-0.03 3 3 0.68 0.23 9.83 10.06 OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 16 0.50 0.50 0.50 5.00 5.00 1.73 1.94 1.04 0.30 4 4 0.64 0.21 12.84 13.06 OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 16 0.50 0.50 0.50 5.00 5.00 1.73 1.94 1.04 0.30 4 4 0.64 0.21 16.26 16.47 OK Pondasi Lingkaran h (m) D (m) g (t/m3) C (t/m2) f Nc* tan d a p (m) P(sap) (t) Qs (t) Qp (t) Qu (t) Fs Ql (t) n (jumlah) (bh) s (m) Dy (m) Dx (m) Sdx2 (m) Sdy2 (m) Mx (tm) My (tm) Pmax (t) Pmin (t) m (bh) n (bh) ek Qd (t) Qa (t) Qd total (t) Kontrol 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 4 0.50 0.50 0.50 0.25 0.25 1.73 1.94 10.03-4.66 2 2 0.76 0.26 2.52 2.77 NOT OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 4 0.50 0.50 0.50 0.25 0.25 1.73 1.94 10.03-4.66 2 2 0.76 0.26 3.93 4.19 NOT OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 9 0.50 0.50 0.50 1.50 1.50 1.73 1.94 2.42-0.03 3 3 0.68 0.23 5.66 5.89 OK 1 0.2 0.6 1.875 1 9.2 0.67 0.4 0.63 10.7 0.47 0.54 1.01 3 0.34 9 0.50 0.50 0.50 1.50 1.50 1.73 1.94 2.42-0.03 3 3 0.68 0.23 8.85 9.08 OK
Analisa Penurunan Pondasi Dangkal 1.Penurunan Segera Cf E (t/m2) P (t) B (m) L (m) q (t/m2) µ Si (m) 1.2 345 10.74 1 1.2 8.95 0.25 0.03 1.2 345 10.74 1.2 1.5 5.97 0.25 0.02 1.2 345 10.74 1.5 1.8 3.98 0.25 0.02 1.2 345 10.74 1.8 2 2.98 0.25 0.02 Cf E (t/m2) P (t) B (m) q (t/m2) µ Si (m) 0.82 345 10.74 1.2 7.45833 0.25 0.020 0.82 345 10.74 1.4 5.47959 0.25 0.017 0.82 345 10.74 1.6 4.19531 0.25 0.015 0.82 345 10.74 1.8 3.31481 0.25 0.013 Cf E (t/m2) P (t) B (m) q (t/m2) µ Si 0.88 345 10.74 0.8 21.3774 0.25 0.041 0.88 345 10.74 1 13.6815 0.25 0.033 0.88 345 10.74 1.2 9.50106 0.25 0.027 0.88 345 10.74 1.5 6.08068 0.25 0.022
2.Penurunan Konsolidasi Pondasi Persegi Panjang P (T) B (m) L (m) Cc eo Df (m) g1 (t/m3) H (m) Po (t/m2) za (m) zb (m) zm (m) Dpa(t/m2) DPb (t/m2) DPm (t/m2) DP (t/m2) Sc (m) 10.74 1 1.2 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 8.95 0.11 0.34 1.74 0.53 10.74 1.2 1.5 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 5.97 0.10 0.31 1.22 0.40 10.74 1.5 1.8 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 3.98 0.09 0.28 0.87 0.30 10.74 1.8 2 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 2.98 0.09 0.26 0.69 0.24 Pondasi Persegi P (T) B (m) L (m) Cc eo Df (m) g1 (t/m3) H (m) Po (t/m2) za (m) zb (m) zm (m) Dpa(t/m2) DPb (t/m2) DPm (t/m2) DP (t/m2) Sc (m) 10.74 1.2 1.2 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 7.46 0.10 0.33 1.48 0.46 10.74 1.4 1.4 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 5.48 0.10 0.31 1.14 0.37 10.74 1.6 1.6 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 4.20 0.10 0.29 0.91 0.31 10.74 1.8 1.8 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 3.31 0.09 0.27 0.75 0.26 Pondasi Lingkaran P (T) B (m) L (m) Cc eo Df (m) g1 (t/m3) H (m) Po (t/m2) za (m) zb (m) zm (m) Dpa(t/m2) DPb (t/m2) DPm (t/m2) DP (t/m2) Sc (m) 10.74 0.8 0.8 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 16.78 0.11 0.38 3.07 0.81 10.74 1 1 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 10.74 0.11 0.36 2.04 0.60 10.74 1.2 1.2 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 7.46 0.10 0.33 1.48 0.46 10.74 1.5 1.5 0.7 1.723 0.5 0.6 9.5 2.7 0 9 4.5 4.77 0.10 0.30 1.01 0.34
Untuk total penurunan St = Si + Sc Penurunan Pondasi Zona Persegi panjang Bujur Sangkar Lingkaran (m) (m) (m) 0.556 0.484 0.846 1 0.419 0.389 0.631 0.315 0.322 0.491 0.273 0.273 0.359 0.029 0.020 0.041 2 0.023 0.017 0.033 0.019 0.015 0.027 0.018 0.013 0.022 0.032 0.026 0.048 3 0.026 0.023 0.039 0.022 0.021 0.034 0.020 0.019 0.028 0.106 0.094 0.126 4 0.093 0.086 0.112 0.083 0.079 0.101 0.076 0.073 0.088
Pemetaan Stabilitas Bangunan Zona 1 2 3 4 Dimensi pondasi Penurunan pondasi Persegi panjang Bujur sangkar Lingkaran Persegi panjang Bujur sangkar Lingkaran B (m) L (m) n buis (bh) B (m) n buis (bh) D (m) n buis (bh) (m) (m) (m) 1 1.2 6 1.2 9 0.8 4 0.556 0.484 0.846 1.2 1.4 4 1.4 9 1 4 0.419 0.389 0.631 1.5 1.8 4 1.6 16 1.2 9 0.315 0.322 0.491 1.8 2 4 1.8 16 1.5 9 0.258 0.273 0.359 1 1.2 4 1.2 4 0.8 4 0.029 0.020 0.041 1.2 1.4 6 1.4 4 1 4 0.023 0.017 0.033 1.5 1.8 9 1.6 9 1.2 4 0.019 0.015 0.027 1.8 2 9 1.8 9 1.5 4 0.018 0.013 0.022 1 1.2 2 1.2 4 0.8 2 0.032 0.026 0.048 1.2 1.4 4 1.4 4 1 2 0.026 0.023 0.039 1.5 1.8 4 1.6 4 1.2 4 0.022 0.021 0.034 1.8 2 4 1.8 4 1.5 4 0.020 0.019 0.028 1 1.2 1 1.2 1 0.8 1 0.106 0.094 0.126 1.2 1.4 2 1.4 4 1 1 0.093 0.086 0.112 1.5 1.8 4 1.6 4 1.2 1 0.083 0.079 0.101 1.8 2 4 1.8 4 1.5 4 0.076 0.073 0.088
Kesimpulan Dari analisa karakteristik tanah berdasarkan data tanah didapatkan beberapa parameter tanah sehingga didapatkan 4 zona dalam mikrozonasi. Nilai frekuensi (f0) di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya adalah berkisar antara 1 sampai 2.66 hz dan memiliki nilai puncak HVSR atau amplifikasi (Am) antara 2.20 sampai 8.037. Nilai indeks kerentanan tanah (Kg) adalah antara 3.25 sampai 58.82 dan nilai ketebalan sedimen (h) antara 50 sampai 107.53 m Pembebanan dinamik akibat gempa untuk bangunan sederhana didapatkan beban vertikal (P) sebesar 10.74 T, momen arah x (Mx) sebesar 1.74 Tm dan momen arah y (My) sebesar 1.94 Tm. Didapatkan pemetaan zoning stabilitas pondasi dengan dengan sebaran 4 zona dalam wilayah Kejawan Putih Tambak Surabaya berdasarkan variasi bentuk pondasinya.
Saran Dilakukan pengukuran di dua musim, sehingga hasil dapat dibandingkan, karena penelitian ini hanya dilakukan di satu musim saja. Perencanaan bangunan sederhana di Kelurahan Kejawan Putih Tambak perlu diperhatikan lagi karena kedalaman sedimen mencapai rock base antara 50-100 m dan kondisi tanah yang lunak. Dilakukan perbaikan tanah atau perkuatan tanah jika akan mendirikan bangunan sederhana di Kelurahan Kejawan Putih Tambak Surabaya.
TERIMA KASIH