DATA MIKROTREMOR DAN
DATA MIKROTREMOR DAN PEMANFAATANPEMANFAATANNYA UNTUK NYA UNTUK PENGKAJIANPENGKAJIAN BAHAYA GEMPABUMI
BAHAYA GEMPABUMI Dr. Daryono, S.Si., M.Si. dan Bambang Setio Pra
Dr. Daryono, S.Si., M.Si. dan Bambang Setio Pra yitno, S.Si., M.Si.yitno, S.Si., M.Si. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika E-mail:
E-mail: daryono@gmail.comdaryono@gmail.com,, bambang_sp05@yahoo bambang_sp05@yahoo.com.com
ABSTRAK ABSTRAK
MIKROTREMOR merupakan vibrasi lemah di permukaan bumi yang berlangsung MIKROTREMOR merupakan vibrasi lemah di permukaan bumi yang berlangsung terus menerus akibat adanya sumber getar seperti aktivitas manusia, industri dan lalulintas. terus menerus akibat adanya sumber getar seperti aktivitas manusia, industri dan lalulintas. Sumber-sumber lain yang bersifat alami seperti interaksi angin-bangunan, arus laut, dan Sumber-sumber lain yang bersifat alami seperti interaksi angin-bangunan, arus laut, dan gelombang laut periode panjang juga merupakan sumber mikrotremor. Tujuan dari analisis gelombang laut periode panjang juga merupakan sumber mikrotremor. Tujuan dari analisis data mikrotremor adalah untuk mengetahui karaktristik dinamis lapisan tanah permukaan, data mikrotremor adalah untuk mengetahui karaktristik dinamis lapisan tanah permukaan, seperti frekuensi resonansi (
seperti frekuensi resonansi ( fo fo) dan faktor amplifikasi (A). Pengukuran mikrotremor dapat) dan faktor amplifikasi (A). Pengukuran mikrotremor dapat dilakukan dengan menggunakan 1 buah seismometer short period tipe TDS-303 (3 dilakukan dengan menggunakan 1 buah seismometer short period tipe TDS-303 (3 komponen) dengan frekuensi sampling 100 Hz. Data mikrotremor dianalisis menggunakan komponen) dengan frekuensi sampling 100 Hz. Data mikrotremor dianalisis menggunakan Metoda Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) atau Metoda Nakamura. Untuk Metoda Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) atau Metoda Nakamura. Untuk mengolah data mikrotremor dapat digunakan perangkat lunak GEOPSY. Data mikrotremor mengolah data mikrotremor dapat digunakan perangkat lunak GEOPSY. Data mikrotremor sangat bermanfaat untuk: (1) menprediksi ketebalan lapisan sedimen secara kualitatif, (2) sangat bermanfaat untuk: (1) menprediksi ketebalan lapisan sedimen secara kualitatif, (2) menyusun peta periode dominan, (3) menyusun peta faktor amplifikasi, dan (4) menyusun menyusun peta periode dominan, (3) menyusun peta faktor amplifikasi, dan (4) menyusun peta
peta indeks indeks kerentanan kerentanan seismik. seismik. Indeks kerIndeks kerentanan entanan seismik seismik merupakan pamerupakan parameter rameter pentingpenting untuk mengestimasi kawasan yang berpotensi terjadi kerusakan saat terjadi gempabumi. untuk mengestimasi kawasan yang berpotensi terjadi kerusakan saat terjadi gempabumi. Pemetaan indeks kerentanan seismik menggunakan survey mikrotremor sangat ekonomis Pemetaan indeks kerentanan seismik menggunakan survey mikrotremor sangat ekonomis namun sangat efektif untuk mitigasi bencana gempabumi.
namun sangat efektif untuk mitigasi bencana gempabumi.
Kata kunci: mikrotremor, HVSR, frekuensi resonansi, faktor amplifikasi, indeks Kata kunci: mikrotremor, HVSR, frekuensi resonansi, faktor amplifikasi, indeks kerentanan seismik
kerentanan seismik 1. PENDAHULUAN 1. PENDAHULUAN
Tingkat kerusakan akibat gempabumi tidak hanya tergantung kepada besarnya Tingkat kerusakan akibat gempabumi tidak hanya tergantung kepada besarnya magnitudo dan jaraknya dari pusat gempabumi. Pada beberapa kasus kejadian gempabumi magnitudo dan jaraknya dari pusat gempabumi. Pada beberapa kasus kejadian gempabumi merusak di dunia, ternyata kondisi geologi lokal sangat berperanan dalam menciptakan merusak di dunia, ternyata kondisi geologi lokal sangat berperanan dalam menciptakan kerusakan bangunan rumah saat terjadi gempabumi. Fenomena semacam ini dikenal kerusakan bangunan rumah saat terjadi gempabumi. Fenomena semacam ini dikenal sebagai local site effects (Sun et al., 2005; Mirzaoglu & Dykmen, 2003; Nguyen et al., sebagai local site effects (Sun et al., 2005; Mirzaoglu & Dykmen, 2003; Nguyen et al., 2004). Untuk menggambarkan adanya respon lapisan tanah permukaan terhadap 2004). Untuk menggambarkan adanya respon lapisan tanah permukaan terhadap gelombang gempabumi yang mengenainya, Singh (2003) mengamati beberapa rekaman gelombang gempabumi yang mengenainya, Singh (2003) mengamati beberapa rekaman accelerogram yang dicatat pada beberapa kondisi geologi yang berbeda, ternyata pola accelerogram yang dicatat pada beberapa kondisi geologi yang berbeda, ternyata pola accelerogram berubah mengikuti variasi kondisi geologi (Gambar 1).
accelerogram berubah mengikuti variasi kondisi geologi (Gambar 1).
Accelerogram yang dicatat di daerah bekas rawa (warna putih) memiliki pola Accelerogram yang dicatat di daerah bekas rawa (warna putih) memiliki pola amplitudo lebih tinggi dengan durasi getaran yang lebih panjang, sementara seismogram di amplitudo lebih tinggi dengan durasi getaran yang lebih panjang, sementara seismogram di daerah perbukitan yang banyak ditemukan singkapan permukaan (warna hitam) daerah perbukitan yang banyak ditemukan singkapan permukaan (warna hitam) amplitudonya lebih rendah dengan durasi getaran yang pendek. Perbedaan respon getaran amplitudonya lebih rendah dengan durasi getaran yang pendek. Perbedaan respon getaran pada
pada kondisi kondisi geologi geologi yang yang berbeda berbeda ini ini merupakan merupakan bukti bukti bahwa bahwa kondisi kondisi geologi geologi ternyataternyata memiliki respon yang berbeda-beda terhadap gelombang seismik. Kondisi ini tentunya memiliki respon yang berbeda-beda terhadap gelombang seismik. Kondisi ini tentunya akan berpengaruh terhadap respon getaran antara lokasi satu dengan lokasi lainnya (Singh akan berpengaruh terhadap respon getaran antara lokasi satu dengan lokasi lainnya (Singh et al., 2003). Berdasarkan fakta empiris ini, kita dapat mengetahui bahwa antara satu et al., 2003). Berdasarkan fakta empiris ini, kita dapat mengetahui bahwa antara satu tempat dengan tempat yang lain memiliki karakteristik dinamik tanah yang berbeda-beda. tempat dengan tempat yang lain memiliki karakteristik dinamik tanah yang berbeda-beda. Adanya variasi karakteristik dinamik pada lapisan tanah permukaan dapat diidentifikasi Adanya variasi karakteristik dinamik pada lapisan tanah permukaan dapat diidentifikasi melakukan survey dan analisis data mikrotremor (Nakamura, 1989).
Gambar 1. Beberapa pola seismogram yang direkam pada kondisi geologi yang berbeda di Mexico saat Gempabumi Capola 1995 (Singh et al., 2003)
Mikrotremor adalah vibrasi tanah yang disebabkan oleh aktivitas lalulintas, industri, dan aktivitas manusia lain di permukaan Bumi. Sumber-sumber vibrasi tanah yang disebabkan oleh faktor alam dapat berupa interaksi angin dan struktur bangunan, arus dan gelombang laut periode panjang juga mempengaruhi vibrasi mikrotremor (Motamed et al., 2007; Petermans et al., 2006). Contoh tampilan data mikrotremor dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Tampilan mikrotremor pada perangkat lunak (Mirzaoglu & Dykmen, 2003)
Metode analisis HVSR yang dikembangkan oleh Nakamura (1989) menghitung rasio spektrum fourier dari sinyal mikrotremor komponen horizontal terhadap komponen vertikalnya. Hasil analisis HVSR akan menunjukkan suatu puncak spektrum pada frekuensi predominan (Nakamura, 1989). Frekuensi resonansi ( fo) dan faktor amplifikasi (A) yang menggambarkan karakteristik dinamis tanah dihasilkan dari analisis HVSR (Nakamura et al., 2000).
Panou et al. (2004) mengkaji hubungan antara spektrum HVSR dengan data kerusakan gempabumi, hasilnya menunjukkan adanya korelasi antara data kerusakan dengan pola spektrum HVSR tertentu. Nilai intensitas kerusakan yang tinggi terjadi pada zona frekuensi resonansi rendah dengan faktor amplifikasi yang tinggi, sebaliknya tingkat kerusakan rendah terjadi pada zona frekuensi resonansi yang tinggi dengan faktor amplifikasi rendah.
Penelitian Qaryouti & Tarazi (2007) menunjukkan bahwa faktor amplifikasi spektrum HVSR meningkat pada formasi ketebalan sedimen yang lebih tebal dan halus. Hasil penelitian HVSR yang dilakukan Singh et al. (2003) di kawasan bekas rawa Mexico juga menginformasikan hal yang serupa, dimana faktor amplifikasi meningkat pada daerah yang tersusun oleh lapisan sedimen halus bekas rawa. Mucciarelli et al. (1996) menyatakan bahwa Metode HVSR mampu memprediksi persebaran kerusakan gempabumi masa lampau dan masa yang akan datang.
2. HORIZONTAL TO VERTICAL SPECTRUM RATIO (HVSR)
Nakamura (1989) menyatakan bahwa efek sumber dapat dihilangkan dari data mikrotremor dengan membandingkan spektrum horisontal terhadap spektrum vertikal dari data rekaman mikrotremor pada satu stasiun pengukuran seismometer tiga komponen. Nakamura (1989) mengasumsikan bahwa hanya data mikrotremor horisontal saja yang terpengaruh oleh tanah, sementara karakteristik spektrum sumber tetap terdapat di komponen vertikal.
Site effect (TSITE) pada lapisan sedimen permukaan, biasanya digambarkan dengan
cara membandingkan spektrum (TH) antara komponen horisontal rekaman seismogram
pada dataran aluvial (SHS) dengan komponen horisontal rekaman seismogram pada
singkapan batuan keras (SHB).
SHS
TH = --- (1)
SHB
Beberapa asumsi yang digunakan dalam Metode Nakamura disajikan pada Gambar 3 sebagai berikut.
1. Data Mikrotremor tersusun atas beberapa jenis gelombang, tetapi utamanya adalah gelombang Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen di atas batuan dasar.
2. Efek gelombang Rayleigh (TV) pada noise terdapat pada spektrum komponen vertikal di
dataran aluvial (SVS), tetapi tidak terdapat pada spektrum komponen vertikal di batuan
dasar (SVB).
SVS
TV = --- (2)
SVB
3. Komponen vertikal mikrotremor tidak teramplifikasi oleh lapisan sedimen di dataran aluvial.
4. Efek gelombang Rayleigh pada rekaman mikrotremor adalah ekivalen untuk komponen vertikal dan horisontal. Untuk rentang frekuensi lebar (0,2-20,0 Hz), rasio spekrum antara komponen horisontal dan vertikal di batuan dasar mendekati nilai satu.
SVB
--- = 1 (3)
SHB
5. Pada kondisi tersebut (Rumus 1.3), rasio spektrum antara komponen horisontal dan vertikal dari mikrotremor yang terrekam di permukaan memungkinkan efek Gelombang Rayleigh (ERW) untuk dieliminasi, menyisakan hanya efek yang disebabkan oleh kondisi geologi lokal. Inilah konsep dasar Metode Horizontal to Vertical Spectrum Ratio atau yang populer disebut sebagai Metode HVSR:
TH SHS · SVB
TSITE = --- =
---TV SHB · SVS
maka site effect yang terjadi adalah: SHS
TSITE = --- (4)
SVS
Rumusan ini menjadi dasar perhitungan rasio spektrum mikrotremor komponen horizontal terhadap komponen vertikalnya, atau dapat dirumuskan sebagai berikut:
SHS
√[(S
Utara-Selatan)2 + (SBarat-Timur )2]= (5)
SVS SVertikal
Ket: HS (komponen horizontal), VS (komponen vertikal), dan S (sinyal).
Metode HVSR sangat bermanfaat untuk mengidentifikasi respon resonansi pada cekungan yang berisi material sedimen. Fenomena resonansi dalam lapisan sedimen yakni terjebaknya gelombang seismik di lapisan permukaan karena adanya kontras impedansi antara lapisan sedimen dengan lapisan batuan keras yang lebih dalam. Interferensi antar gelombang seismik yang terjebak pada lapisan sedimen berkembang menuju pola resonansi yang berkenaan dengan karakteristik lapisan sedimen.
3. SURVEI MIKROTREMOR
Survei data primer berupa pengukuran mikrotremor secara langsung di lapangan, sebanyak lokasi yang diinginkan. Setiap lokasi dilakukan pengukuran mikrotremor minimal selama 30 menit dengan frekuensi sampling 100 Hz. Contoh peralatan dan pengambilan data mikrotremor di lapangan disajikan pada Gambar 4 s/d Gambar 7. Survei mikrotremor yang dilakukan mengacu kepada aturan-aturan yang ditetapkan oleh SESAME European Research Project (2004) (Tabel 1).
Gambar 4. Seismometer periode pendek (sensitive velocity sensor) tipe TDS-303 (3komponen), frekuensi sampling 100 Hz
Gambar 6. Seperangkat peralatan penunjang survei mikrotremor: solar panel, kompas, GPS, dan kabel data
Gambar 7. Pencatatan mikrotremor di lapangan
Digitizer
Laptop akuisisi Solar cell panel Antena GPS
Kabel data
Tabel 1. Beberapa persyaratan teknis survei mikrotremor di lapangan Saran yang dianjurkan fo minimum yang diharapkan
(Hz)
Durasi pencatatan minimum
Durasi pencatatan 0,2 30 0,5 20 1 10 2 5 5 3 10 2 Parameter pencatatan
Atur level sensor seismograf (leveling) seperti yang telah disarankan.
Tetapkan level gain semaksimal mungkin tanpa saturasi (jenuh) sinyal.
Coupling soil- sensor alami
(insitu)
Atur sensor langsung pada permukaan tanah.
Hindari menempatkan sensor seismograf pada permukaan tanah lunak (lumpur, semak-semak) atau tanah lunak setelah hujan. Coupling
soil- sensor
buatan/artifisial
Hindari lempengan yang terbuat dari material lunak seperti karet atau busa.
Pada kemiringan yang curam dimana sulit mendapatkan level sensor yang baik, pasang sensor dalam timbunan pasir atau wadah yang diisi pasir.
Keberadaan bangunan/pohon
Hindari pengukuran dekat dengan bangunan, gedung bert ingkat, dan pohon yang tinggi, jika tiupan angin di atas ± 5 m/detik. Kondisi ini sangat mempengaruhi hasil analisis HVSR yang ditunjukkan dengan suatu kemunculan frekuensi rendah pada kurva.
Hindari pengukuran di lokasi tempat parkir, pipa air, dan gorong-gorong.
Kondisi cuaca Angin: lindungi sensor jika kecepatan angin di atas ± 5 m/detik). Hujan: hindari pengukuran mikrotremor di bawah terpaan hujan
lebat, jika hujan ringan tidak akan terlalu berpengaruh. Temperatur: periksa sensor seismograf dan catat instruksi
pabrik.
Gangguan Sumber monokromatik: hindari pengukuran mikrotremor dekat dengan mesin, industri, pompa air, generator yang sedang beroperasi.
Sumber sementara: jika terdapat sumber getar transient (jejak langkah kaki, mobil lewat) tingkatkan durasi pengukuran untuk memberikan jendela yang cukup untuk analisis setelah gangguan tersebut hilang.
Contoh form survei mikrotremor menurut SESAME European Research Project
TANGGAL JAM LOKASI
OPERATOR TIPE GPS #
LINTANG BUJUR KETINGGIAN
TIPE STASIUN TIPE SENSOR
STASIUN # SENSOR # DISK #
NAMA FILE POINT #
PERBESARAN (GAIN) FREQ SAMPLE Hz DURASI REKAM Menit Detik
KONDISI CUACA
ANGIN Tak ada Lemah (5m/s) Sedang Kuat Pengukuran (Jika ada) ___________________
HUJAN Tak ada Lemah Sedang Kuat Pengukuran (Jika ada) ___________________ Suhu ( ± ) ___________ Keteranga n __________________________________________________________ TIPE PERMUKAAN Tanah
(
Keras Lunak)
Kerikil Pasir Batu Semak =
(
Pendek Tinggi
)
Aspal Semen Beton Paving Lainnya
Tanah Basah Tanah Kering Keterangan _______________________________________________ COUPLING SENS0R BUATAN
Tidak Ya, Jenis ______________________________________________ KERAPATAN BANGUNAN Tidak Tersebar Rapat Lainnya, jenis __________________________
SUMBER NOISE MONOKROMATIK(Pabrik, Pompa, Sungai, ….. ) Ya Tidak, Jenis _____________________________ T i d a k a d a S e d i k i t B a n y a k S a n g a t P a d a t Jarak BANGUNAN TERDEKAT (deskripsi, tinggi, jarak)
(Pohon, Gedung, Jembatan, Struktur
bawah tanah, ……… ) Mobil Truk Langkah Lainnya __________ OBSERVASI FREKUENSI Hz (Perhitungan Lapangan)
Hasil pengukuran mikrotremor di lapangan mendapatkan data getaran tanah fungsi waktu. Data ini tercatat dalam 3 komponen, yaitu komponen vertikal, utara-selatan, dan barat-timur. Data mentah ini tidak dapat langsung diolah karena dalam format hexadecimal . Data ini harus diubah ke format ASCII menggunakan perangkat lunak DATAPRO dan menghasilkan empat file, yaitu file komponen vertikal, utara-selatan, barat-timur, dan file header . Agar keempat file data ini dapat diolah perangkat lunak
GEOPSY, harus dalam format SAF.
Proses selanjutnya adalah mengolah data mikrotremor menggunakan perangkat lunak GEOPSY. Saat pengolahan dalam perangkat lunak GEOPSY, data dibagi dalam beberapa window. Untuk data yang cukup besar dapat dilakukan pemilahan window secara
otomatis, yaitu pemilahan antara sinyal tremor atau event transient (sumber spesifik). Fungsi pemilahan ini untuk menghindari pengolahan transient dalam analisis. Cara untuk mendeteksi transient dengan membandingkan short term average (STA) dan long term average (LTA). STA merupakan rata-rata amplitude jangka pendek (0,5-2,0 detik), sedangkan LTA merupakan nilai rata-rata amplitudo jangka panjang (>10 detik). Ketika perbandingan STA/LTA melebihi ambang batas, maka dapat disebut sebagai ”event”
(Koller et al ., 2004). Setelah transient terdeteksi maka data selain transient dibagi dalam beberapa window (20-50 detik). Berdasarkan SESAME European Research Project (2004) , disarankan pada penentuan panjang window memiliki minimal persyaratan lw=10/ fo, dalam
hal ini lw adalah panjang window dan fo adalah frekuensi resonansi, sehingga memiliki
minimal 10 cycle signifikan pada masing-masing window.
Masing-masing window dikenai transformasi fourier sehingga diperoleh spektrum fourier untuk masing-masing komponen. Spektrum fourier komponen horizontal (barat-timur dan utara selatan) dirata-ratakan menggunakan akar rata-rata kuadrat, selanjutnya dibagi dengan spektrum fourier komponen vertikal dalam kawasan frekuensi hingga diperoleh rata-rata spektrum H/V.
Prosedur pengolahan data mikrotremor menggunakan metode analisis HVSR hingga diperoleh indeks kerentanan seismik (K g) digambarkan pada Gambar 9. Hasil
keluaran perangkat lunak GEOPSY berupa rara-rata spektrum mikrotremor. Dari spektrum ini dapat diketahui nilai frekuensi resonansi ( fo) dan faktor amplifikasi (A) di lokasi pengukuran. Indeks kerentanan seismik (K g) diperoleh dengan membagi kuadrat faktor
amplifikasi (A) dengan frekuensi resonansi ( fo),
Setelah survei pencatatan mikrotremor di lapangan dilakukan sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan, selanjutnya data mikrotremor dipersiapkan untuk dilakukan pengolahan dengan metoda analisis HVSR menggunakan perangkat lunak GEOPSY yang diawali dengan tahapan kerja dalam urutan di bawah ini.
1. Data mentah mikrotremor dibuka menggunakan software DATAPRO (paket program bawaan dari TDS portable digital seismograph).
2. Menampilkan data mentah (raw data) mikrotremor dalam software DATAPRO. Hasil pengukuran mikrotremor berupa data getaran tanah fungsi waktu. Data ini tercatat
dalam 3 komponen, yaitu komponen vertikal, horizontal (utara-selatan), dan horizontal (barat-timur).
3. Beberapa hal yang perlu dipahami bahwa:
• data mentah dalam tampilan software DATAPRO tidak dapat langsung diolah karena
masih dalam format hexadecimal, data ini harus diubah lebih dulu ke format ASCII menggunakan perangkat lunak DATAPRO.
• perubahan dalam format ASCII menghasilkan empat file, yaitu file komponen
vertikal, horizontal (utara-selatan), dan horizontal (barat-timur). Agar ketiga file data ini dapat diolah menggunakan perangkat lunak GEOPSY, maka harus dirubah lebih dulu dalam format SAF (Sesame ASCII Format).
4. Ketiga file data (untuk masing-masing komponen) dari DATAPRO dibuka untuk selanjutnya di sesuaikan dengan format kanal 3 komponen pada GEOPSY.
5. Ketiga file data (untuk masing-masing komponen) diubah ke dalam format Sesame ASCII Format (SAF) dengan terlebih dahulu menyesuaikan dengan format kanal 3 komponen pada GEOPSY.
6. Proses selanjutnya adalah mengolah data mikrotremor menggunakan metode analisis HVSR menggunakan perangkat lunak GEOPSY. Data SAF yang sudah disiapkan di masukkan pada Inport Signals
7. Tampilkan data mikrotremor pada pada perangkat lunak GEOPSY. Bandingkan apakah wave form pada pada perangkat lunak GEOPSY sama dengan yang ditampilkan raw data pada perangkat lunak DATAPRO (perangkat lunak TDS) di depan. Jika kedua wave form sama maka proses dalam mengubah format data ke dalam format SAF telah berhasil.
9. Saat pengolahan dalam GEOPSY, data dibagi dalam beberapa window. Untuk data yang cukup besar dapat dilakukan pemilahan window secara otomatis, yaitu pemilahan antara sinyal tremor atau event transient . Fungsi pemilahan ini untuk menghindari pengolahan transient dalam analisis. Selanjutnya klik Start untuk hasil HVSR.
10. Diagram yang menggambarkan prosedur pengolahan data mikrotremor menggunakan metode analisis HVSR hingga diperoleh frekuensi resonansi ( fo), faktor amplifikasi (A), dan indeks kerentanan seismik (K g) digambarkan pada Gambar 8. Proses ini
seluruhnya dikerjakan dalam perangkat lunak GEOPSY.
11. Hasil analisis HVSR menggunakan perangkat lunak GEOPSY menghasilkan satu buah spektrum HVSR yang didalamnya terdapat parameter frekuensi resonansi ( fo), faktor amplifikasi (A), dan indeks kerentanan seismik (Kg) di lokasi pengukuran.
Berdasarkan hasil analisis HVSR diketahui: Frekuensi resonansi ( fo) = 1,55 Hz
Faktor amplifikasi (A) = 2,42
Maka indeks kerentanan seismik Kg = A2 / fo = 3,78
Frekuensi resonansi ( fo) = 1,55 Hz Faktor amplifikasi (A)= 2,42
4. MANFAAT DATA MIKROTREMOR
Data mikrotremor sangat bermanfaat untuk: (1) menyusun peta periode dominan, (2) menyusun peta faktor amplifikasi, dan (3) menyusun peta indeks kerentanan seismik, dan (4) menprediksi ketebalan lapisan sedimen secara kualitatif.
4.1. Pemetaan Frekuensi Resonansi (f o )
Untuk keperluan mitigasi bencana alam gempabumi, analisis data mikrotremor dapat memberi informasi nilai fo suatu tempat untuk perencanaan bangunan tahan gempabumi (Tuladhar et al., 2004). Struktur bangunan yang memiliki nilai fo sama dengan nilai fo site akan mengalami resonansi jika terjadi gempabumi. Efek resonansi akan memperkuat getaran gempabumi sehingga menyebabkan bangunan roboh saat terjadi getaran gempabumi kuat. Sehingga informasi data mikrotremor member petunjuk agar dalam membangunan bangunan tidak sama dengan frekuensi resonansi site guna menghindari terjadinya efek resonansi saat gempabumi terjadi (Daryono et al., 2009a; Daryono et al., 2009b). Selain bahaya resonansi getaran gempabumi, karekteristik dinamik tanah dengan fo sangat rendah sangat rentan terhadap bahaya vibrasi periode panjang yang dapat mengancam gedung-gedung bertingkat tinggi (Tuladhar, 202). Dengan mengetahui persebaran frekuensi resonansi dan memanfaatkannya dalam merencanakan bagunan,
diharapkan akan dapat mengurangi risiko bahaya gempabumi yang mungkin terjadi pada masa yang akan datang.
4.2. Pemetaan Faktor Amplifikasi (A)
Penggunaan faktor amplifikasi untuk pengkajian bahaya gempabumi hingga saat ini masih dalam pro dan kontra. Menurut Bard (1999), puncak spektrum HVSR
memberikan estimasi amplifikasi dalam batas “tingkat rendah”, namun demikian beberapa
peneliti lain seperti Mucciarelli et al. (1998), Nakamura et al. (2000) dan Cara et al. (2006) menyatakan adanya korelasi yang jelas antara faktor amplifikasi dengan persebaran kerusakan gempabumi. Panou et al. (2004) membandingkan nilai frekuensi resonansi dan faktor amplifikasi dengan data kerusakan gempabumi. Hasil pengamatan menyeluruh menunjukkan adanya korelasi, dimana pada intensitas kerusakan tinggi terjadi pada zona frekuensi resonansi rendah dengan nilai faktor amplifikasi yang tinggi.
4.3. Pemetaan Indeks Kerentanan Seismik (Kg)
Menurut Nakamura (2008), indeks kerentanan seismik merupakan indeks yang menggambarkan tingkat kerentanan lapisan tanah permukaan terhadap deformasi saat terjadi gempabumi. Indeks kerentanan seismik bermanfaat untuk memprediksi zona lemah saat terjadi gempabumi (Saita et al., 2004; Gurler et al., 2000). Indeks kerentanan seismik berdasarkan mikrotremor juga bermanfaat untuk memprediksi zona rawan likuefaksi (Huang dan Tseng, 2002), dan rekahan tanah akibat gempabumi (Daryono, 2011). Indeks kerentanan seismik diperoleh dengan mengkuadratkan faktor amplifikasi dibagi dengan frekuensi resonansinya (Nakamura et al., 2000). Indeks kerentanan seismik bersama-sama dengan percepatan basemen berguna untuk menghitung nilai regang-geser lapisan tanah permukaan (Nakamura, 2000). Gempabumi merusak terjadi bilamana batas regangan geser
terlampaui sehingga terjadi deformasi lapisan tanah permukaan (Nakamura, 2008). 4.4. Memprediksi Ketebalan Lapisan Sedimen
Menurut Wenzel dan Achs (2007), Fah et al. (2001), Yasui dan Noguchi (2004), dan Ai-Lan et al . (2006) Metode Nakamura dinilai sangat ekonomis dan efektif untuk mengkaji karakteristik dinamik lapisan tanah permukaan penyebab terjadinya local site
Arai dan Tokimatsu (1998), dan Nguyen et al . (2004) yang menggunakan metode HVSR mampu memetakan ketebalan material sedimen secara kualitatif.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan uraian tersebut di atas maka ada beberapa kesimpulan terkait dengan data mikrotremor.
a. Karakteristik spektrum mikrotremor berubah mengikuti karakteristik kondisi geologis/geomorfologis.
b. Data persebaran frekuensi resonansi hasil pengukuran mikrotremor dapat menggambarkan profil kedalaman batuan dasar graben/cekungan secara kualitatif. c. Hasil analisis data mikrotremor bermanfaat untuk menyusun peta frekuensi
resonansi, peta faktor amplifikasi, dan peta indeks kerentanan seismik.
d. Persebaran spasial indeks kerentanan seismik berdasarkan mikrotremor bermanfaat untuk memprediksi zona lemah yaitu kawasan yang berpotensi mengalami kerusakan rumah, likuefaksi , dan rekahan tanah akibat gempabumi.
DAFTAR KEPUSTAKAAN
Ai-Lan C., Takahiro, I., Yoshiya, O., Xiu-Run, and G. 2006. Study on the applicability of frequency spectrum of microtremor of surface ground in Asia area. Journal of Zhe Jiang University.
Arai, H. and Tokimatsu, K. 2008. Three-dimensional Vs profiling using microtremor in Kushiro, Japan. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 37:845-859. Asten, MW, and Dhu, T. 2004. Site response in the Botany area, Sydney, using
microtremor array methods and equivalent linear site response modeling. Australian Earthquake Engineering in the New Millennium, Proceedings of a Conference of the Australian Earthquake Engineering Society. Mt Gambier South Australia, Paper 33.
Bard , P.Y.,1999, Microtremor measurement: a tool for site estimates?. States of the art paper, second International Symposium on the Effect of Surface Geology on
Seismic Motion, Yokohama, December 1-3, 1998, pp. 1252-1279.
Cara F., Cultrera, G., Azzara, M., Rubeis, V.D., Giudio, G.D., Giammarinaro, M.S., Tosi, P., Vallone, P. and Rovelli,A., 2006, Microtremor Measurement in the City of Palermo, Italy: Analysis of the Correlation with Local Geology and Damage, BSSA, Instituto di Geofisica Volcanologia, Via di Vigna Murata, Rome, Italy. Daryono, Sutikno, Junun S., Dulbahri (a), 2009, Local Site Effect of Bantul Graben Based
on Microtremor Measurement for Seismic Hazard Assessment, 2nd International Conference on Geoinformation Technology for Natural Disaster Management and Rehabilitation, Bangkok, Thailand.
Daryono, Sutikno, Junun S., Dulbahri, K.S. Brotopuspito (b). 2009. Local site effect at Bantul Graben based on Microtremor measurements. International Conference Earth Science and Technology. Phonix Hotel, Yogyakarta.
Daryono, 2011, Indeks Kerentanan Seismik Berdasarkan Mikrotremor pada Setiap Satuan Bentuklahan di Zona Graben Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta, Disertasi, Program Pascasarjana Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Fah, D., Kind, F., and Giardini, D. 2001. A teoritical investigation of average H/V ratio.
Gurler, E.D., Nakamura, Y., Saita, J.,Sato, T. 2000. Local site effect of Mexico City based on microtremor measurement. 6 th International Conference on Seismic Zonation, Palm Spring Riviera Resort, California, USA, pp.65.
Huang, H. and Tseng, Y. 2002. Characteristics of soil liquefaction using H/V of microtremor in Yuan-Lin area, Taiwan. TAO, Vol. 13, No. 3, 325-338.
Ishihara, K., 1978, Introduction to Dynamic Soil Mechanism.
Jensen, V. H., 2000, Seismic Microzonation in Australia, Journal of Asian Earth Science. Vol. 18.
Mirzaoglu, M. & Dykmen, U., 2003, Application of Microtremor to Seismic Microzoning Procedure, Journal of The Balkan Geophysical Society, Vol. 6 No.3.
Molnar, S., Cassidy, J.F. and Dosso, S.E., 2004, Site Response Studies in Victoria, B.C., Analysis of M 6.8 Nisqually Earthquake Recording and SHAKE Modelling, Paper No. 2121, 13th Proceeding of World Conference on Earthquake Engineering,
Vancouver, B.C., Canada.
Motamed, R., Ghalandarzadeh, A., Tawhata, I. and Tabatabei, S.H., 2007, Seismic Microzonation and Damage Assessment of Bam City, Southern Iran, Journal of Earthquake Engineering, 11:110-132.
Mucciarelli, M., Valensise, G., Gallipoli, M.R. and Caputo, R., 1999, Reappraisal of A XVI Century Earthquake Combining Historical, Geological and Instrumental Information, Proceedings of Workshop of E.S.C. Sub-Commision on Historical Seismology, Macerata, Italy.
Mukhopadhyay, S., Pandey, Y., Dharmaraju, R., Chauhan, P.K.S., Singh, P. and Dev, A., 2002, Seismic Microzonation of Delhi for Ground Shaking Site Effect, Journal Current Science, Vol. 82 No. 7.
Nakamura, Y. 1989. A method for dynamic characteristic estimatimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Q.R. of R.T.I. 30-1, p. 25-33.
Nakamura, Y. 2000. Clear Identification of Fundamental Idea of Nakamura’s Technique
and Its Application. World Conference of Earthquake Engineering.
Nakamura, Y., Sato, T., and Nishinaga, M. 2000. Local Site Effect of Kobe Based on Microtremor Measurement. Proceeding of the Sixth International Conference on Seismic Zonation EERI , Palm Springs California.Nakamura, Y. 2007. Development of vulnerability assessment for ground and structures using Microtremor . System and Data Research Co., Ltd.
Nakamura, Y. 2008. On The H/V Spectrum. The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China.
Nguyen, F., Teerlynck, H., Van Rompaey, G., Van Camp, M., Jongmans, D. and Camelbeeck, T., 2004, Use of microtremor measurement for assessing site effects in Northern Belgium-interpretation of the observed intensity during the Ms5.0, June 11, 1938 Earthquake. Journal of Seismology, 8(1) 41-56, 20.
Panou, A.A., Theodulidis, N., Hatzidimitriou, P.M., Papazachos, C.B. and Stylianidis, K., 2004, Ambient Noise Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio for Assessing Site Effect in Urban Environtments: The Case of Thessaloniki City (Northern Greece), Bulletin of Geological Society, Greece vol. XXXVI.
Petermans, T., Devleeschouwer, X., Pouriel, F. & Rosset, P., 2006, Mapping the local seismic hazard in urban area of Brussel, Belgium. IAEG Paper number 424.
Qaryouti, M.Y. and Tarazi, E., 2007, Local Site Effect Estimated from Ambient Vibration Measurement at Aqaba City, Jordan, Journal of Earthquake Engineering, 11:1-12. Saita, J., Bautista, M.L.P. and Nakamura, Y., 2004, On Relationship Between The
Damage -Case Study at Intramuros, Metro Manila-, Paper No. 905, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada.
SESAME, 2004, Guidelines for the Implementation of the H/V Spectral Ratio Technique on Ambient Vibrations Measurements, Processing and Interpretation, European Commission
–
Research General Directorate.Singh, S.K., Ordaz, M. and Pacheco, J.F., 2003, Advances in Seismology with Impact on Earthquake, International Handbook of Earthq. and Engineering Seismology, Volume 81.
Slob, S., 2007, Micro Seismic Hazard Analysis, Earthquake Vulnerability and Multi-Hazard Risk Assessment: Geospatial Tools for Rehabilitation and Reconstruction Efforts, ITC The Netherlands.
Sun, C.G., Kim, D.S and Chung, C.K., 2005, Geologic Site Condition and Site Coefficients for Estimating Earthquake Ground Motion in The Inland Areas of Korea. Engineering Geology, 81, 446-469.
Tuladhar, R. 2002. Seismic microzonation of greather Bangkok using microtremor. Thesis. Asian Institute of Technology, School of Civil Engineering, Thailand.
Tuladhar, R., Cuong, N.N.H. and Yamasaki, F., 2004, Seismic Microzonation of Hanoi, Vietnam Using Microtremor Observations, Paper No. 2539, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada.
Wenzel, H. and Achs, G. 2007. Seismic microzonation in Vienna Basin. 4th International Conference of Geotechnical Enggineering , Pp No. 1718.
Yasui, Y. and Noguchi, T. 2004. Soil profile confirmation through microtremor observation. Proceeding Third UJNR Workshop on Soil-Structure Interaction, March 29-30, 2004, Menlo Park, California, USA.
