DEAGREGASI SEISMIC HAZARD KOTA SURAKARTA` Deaggregation Seismic Hazard of Surakarta City SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : M. IRWIN KASWARA I0112093 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
PERSEMBAHAN Alloh SWT yang telah memberikan nikmat sehat wal afiat, nikmat islam dan nikmat iman sehingga dapat mengerjakan tugas akhir ini dengan ikhlas dan sabar Bapak Irsan Yudinar yang telah membimbing saya menjadi orang yang bertanggung jawab dalam setiap langkah kehidupan. Ibu Suratmi yang ikhlas melahirkan dan membesarkan dengan penuh kasih sayang sehingga tanpa doa-doanya saya tidak bisa menjadi seorang mahasiswa seperti sekarang Yuliawati dan Nila Kartika Sari yangs selalu mendukung langkah saya dan memotivasi saya hingga saat ini. Teman-teman teknik sipil 2012 yang memberikan dukungan hingga saya dapat menyelesaikan tugas ini. iv
ABSTRAK M. Irwin Kaswara, 2016.Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Deagregasi merupakan metode probablistik yang digunakan untuk menentukan kontribusi dari setiap mekanisme sumber gempa terhadap suatu lokasi. Kontribusi tersebut menggambarkan parameter jarak dan kekuatan gempa yang berpengaruh terhadap suatu lokasi. Studi mengenai paramater tersebut belum pernah dilakukan sebelumnya di kota Surakarta. Studi ini akan mengunakan data rekam gempa yang terjadi di sekitar wilayah kota Surakarta dalam kurun waktu 1900-2015. Data rekam gempa tersebut berasal dari U.S Geological Survey (USGS), International Seismological Centre (ISC), data katalog relokasi Engdahl et al. (EHB Bulletin, 2009), dan data katalog Advanced National Seismic System (ANSS). Data rekam gempa tersebut digunakan sebagai katalog data gempa yang dibagi berdasarkan mekanisme sumber gempa yang terjadi. Hasil deagregasi seismic hazard menggambarkan grafik distribusi hubungan antara jarak, kekuatan gempa, dan probabilistik. Hasil studi menunjukan bahwa kontribusi sumber gempa yang berpengaruh terhadap kota Surakarata adalah sumber gempa benioff pada kedalaman sumber gempa 50 100 km dengan nilai kontribusi sebesar 45,54%. Nilai kekuatan gempa untuk periode ulang 500 tahun berada pada rentang 6,24 Mw 7,69 Mw dan periode ulang 2500 tahun berada pada rentang 6,36 Mw 7,66 Mw. Nilai jarak dari sumber gempa untuk periode ulang 500 tahun berada pada rentang 102,47 km 243,01 km dan periode 2500 tahun berada pada rentang 101,41 km 240,73 km. Kata Kunci: Deagregasi; Seismic hazard; Surakarta v
ABSTRACT M. Irwin Kaswara, 2016. Deaggregation Seismic Hazard of Surakarta City. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil. Universitas Sebelas Maret Deaggregation is a probablistic method used to determine the contribution each mechanism of the seismic source to a location. The Contribution describes the parameters of distance and magnitude that exert influence over a location. The study of the paramater has not ever done in Surakarta The study will use data record earthquake that occurred in the area of Surakarta in period 1900 2015. The data earthquake record derived from U.S Geological Survey (USGS), International Seismological Centre (ISC), The Catalogue relocating Engdahl et al. (EHB Bulletin, 2009), and the catalogue of Advanced National Seismic System (ANSS). The earthquake record used as catalogue of data record that alloted by seismic source mechanisms. The Result of deaggregation seismic hazard obtained distribution graph the relationship between distance, magnitude, and probabilistic density. The results showed that the contribution of seismic source affecting of Surakarta is benioff source mechanism at a depth of seismic source 50 km 100 km with the contribution of 45,54%. The magnitude for return periode of 500 years in range 6,24 Mw 7,69 M and return periode of 2500 years in range 6,36 Mw 7,66 Mw. The distance from seismic source for return periode of 500 years in range 102,47 km 243,01 km and return periode of 2500 years in range 101,41 km 240,73 km. Keyword: Deaggregation; Seismic Hazard; Surakarta vi
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi/tugas akhir dengan judul Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta. Penulisan laporan studi ini merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada tahun 2016. Penulisan laporan studi ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Yusep Muslih Purwana, ST, MT, PhD dan Ir. Noegroho Djarwanti.,M.T. dosen pembimbing skripsi. 3. Seluruh dosen dan staf di lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 4. Rekan-rekan mahasiswa S-1 Teknik Sipil Reguler maupun Non-reg. 5. Semua pihak yang tidak bisa penyusun sebutkan satu persatu Penyusun mengharap kritik dan saran untuk kemajuan studi berikutnya. Akhirnya penyusun berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang teknik sipil. Surakarta, 14 Juli 2015 Penyusun vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... hal i ii iii iv v vi vii viii x xii xiii xiv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang...1 1.2. Rumusan Masalah...4 1.3. Batasan Masalah...4 1.4. Tujuan Studi...4 1.5. Manfaat Studi...5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka...6 2.2. Landasan Teori...7 2.2.1 Gempa Bumi... 13 2.2.2. Magnitude Gempa Bumi... 16 2.2.3. Probablistic Seismic Hazard Analysis (PSHA)... 20 2.2.4. Katalog Data Gempa...22 2.2.5. Parameter Sismik Gempa Bumi... 24 2.2.6. Pemodelan Sumber Gempa Bumi... 25 2.2.7. Fungsi Atenuasi...28 viii
2.2.8. Deagregasi... 28 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum... 32 3.2. Pengumpulan Data... 32 3.3. Alat yang Digunakan...33 3.4. Tahapan Penelitian... 33 3.5. Diagram Alir Penelitian...37 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard Kota Surakarta... 38 4.1.1. Katalog Data Rekam Gempa... 38 4.1.2. Declustering Data Gempa... 39 4.1.3. Analisis Kelengkapan Data Gempa...39 4.1.4. Parameter Seismik Gempa... 39 4.1.5. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard... 42 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 47 5.1.1. Hasil Analisis Deagregasi Seismic hazard... 47 5.2. Saran... 47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lempeng tektonik Indonesia... 1 Gambar 1.2 Jalur gunung api indonesia (Ring Of Fire)... 2 Gambar 2.1 Rekaman modifikasi sumber gempa benioff... 7 Gambar 2.2 Rekaman modifikasi sumber gempa megathrust... 7 Gambar 2.3 Rekaman modifikasi sumber gempa shallow crustal (sesar opak)... 8 Gambar 2.4 Rekaman modifikasi sumber gempa megathrust... 9 Gambar 2.5 Rekaman modifikasi sumber gempa benioff... 9 Gambar 2.6 Rekaman modifikasi sumber gempa shallow crustal fault... 10 Gambar 2.7 Rekaman modifikasi sumber gempa background... 10 Gambar 2.8 Peta deagregasi magnitude (M) pada periode ulang 2475 tahun... 10 Gambar 2.9 Peta deagregasi distance (R) pada periode ulang 2475 tahun... 11 Gambar 2.10 Hasil deagregasi periode ulang 2475 tahun untuk single site... 11 Gambar 2.11 Ilustrasi lapisan bumi... 13 Gambar 2.12 Ilustrasi pergerakan lempeng... 14 Gambar 2.13 Tatanan tektonik utama Indonesia... 14 Gambar 2.14 Ilustrasi perambatan gelombang gempa... 15 Gambar 2.15 Ilustrasi jenis patahan (a) normal fault (b) reverse fault (c) strike slip... 16 Gambar 2.16 Ilustrasi surface rupture length, rupture area, dan maximum surface displacement... 19 x
Gambar 2.17 Alur penentuan PGA dan respon spektra... 21 Gambar 2.18 Hasil declustering kurun waktu (1900-2015)... 18 Gambar 2.19 Hasil Analisis Kelengkapan Data Gempa Kurun Waktu (1900-2015)... 23 Gambar 2.20 a-b value subduksi jawa kurun waktu (1900-2015).... 24 Gambar 2.21 Ilustrasi Sumber Gempa... 25 Gambar 2.22 Ilustrasi zona subduksi... 27 Gambar 2.23 Sebaran episenter sumber gempa subduksi jawa... 27 Gambar 3.1 Peta Lokasi Balai Kota Surakarta... 33 Gambar 3.2 Diagram alir penelitian makro... 36 Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian... 37 Gambar 4.1 Ilustrasi penampang melintang model sumber gempa subduksi... 41 Gambar 4.2 Lokasi sumber gempa patahan dan subduksi Jawa... 41 Gambar 4.3 Deagregasi hazard gempa dengan periode ulang 10% 500 tahun All Source 45 Gambar 4.4 Deagregasi hazard gempa dengan periode ulang 2% 2500 tahun All Source 45 Gambar 4.5 Grafik kontribusi pengaruh sumber gempa terhadap daerah tinjauan... 46 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rangkuman hasil deagregasi untuk periode ulang 500 tahun... 6 Tabel 2.2 Rangkuman hasil deagregasi untuk periode ulang 500 tahun... 9 Tabel 2.3 Perkembangan Penelitian Kegempaan di Indonesia... 12 Tabel 2.4 Korelasi konversi skala magnitude untuk wilayah Indonesia... 18 Tabel 2.5 Hubungan empiris antara moment magnituda dengan L, A dan D... 19 Tabel 2.6 Hubungan Probabilitas Gempa, Usia Bangunan dan Periode Ulang Gempa menurut NEHRP... 21 Tabel 2.7 Parameter Sumber Gempa Patahan untuk daerah Jawa dan Sekitarnya... 26 Tabel 3.1 Parameter Sumber Gempa Patahan... 35 Tabel 4.1 Rekapitulasi data Awal Katalog Gempa Rentang Tahun... 38 Tabel 4.2 Interval kelengkapan data gempa Surakarta... 39 Tabel 4.3 Parameter Seismik Sumber Gempa Subduksi... 40 Tabel 4.4 Parameter Sumber Gempa Subduksi Top Trace... 40 Tabel 4.5 Parameter Sumber Gempa Subduksi Bottom Trace... 40 Tabel 4.6 Parameter Seismik Sumber Gempa Background... 42 Tabel 4.7 Hasil Analisis Deagregasi Hazard Gempa Kota Surakarta Periode Ulang 500 Tahun... 44 Tabel 4.8 Hasil Analisis Deagregasi Hazard Gempa Kota Surakarta Periode Ulang 2500 Tahun... 44 Tabel 4.9 Kontribusi pengaruh sumber gempa terhadap daerah tinjauan... 46 xii x
DAFTAR NOTASI PGA : Peak Ground Acceleration M : Magnitude Mw : Momen Magnitude Mmax : Magnitude Maksimum Mmin : Magnitude Minimum R : Jarak dari sumber P : Probabilistik Λ : Activity Rate Dfix : Kedalaman rata-rata T : Periode L : Surface rupture length (km) A : Rupture Area (km 2 ) D : Maximum Surface Displacement (m) Φ : Fungsi Kumulatif Distribusi Normal σ : Standar Deviasi a : Perbandingan Probabilitas antara magnitude gempa besar dan gempa kecil b : Karakteristik Data Pengamatan xi xiii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : Katalog Data Gempa LAMPIRAN B : Input Program Ez Frisk 7.52 LAMPIRAN C: Grafik Output Deagregasi Setiap Mekanisme Gempa LAMPIRAN D: Surat-surat Skripsi xiv xi