Mikrotremor Untuk Analisa Kekuatan Bangunan

NEAR SURFACE GEOPHYSICS #1

Mikrotremor Untuk Analisa Kekuatan Bangunan

Indonesia menurut Undang-Undang no 27 2007 dijelaskan memiliki kondisi geografis, biologis, hidrologis dan demografis yang memungkinkan untuk terjadinya bencana, baik yang disebabkan oleh faktor alam, faktor non alam, maupun faktor manusia yang dapat menimbulkan korban jiwa mansia, kerusakan lingkungan, dampak psikologis hingga kerugian harta benda. Salah satu dari bencana tersebut Gempa Bumi. Gempa Bumi sendiri merupakan getaran atau guncangan yang terjadi dipermukaan bumi akibat adanya pelepasan energi dari bawah permukaan bumi secara tiba-tiba. Biasanya disebabkan oleh pergerakan lempeng bumi.

Semakin berkembangnya jaman, pembangunan infrastruktur seakan tiada hentinya dilakukan, dampak yang diberikan dari pembangunan tersebut adalah pembebanan yang berlebih pada lapisan dibawah permukaan bangunan. Nakamura et al. menyatakan bahwa suatu wilayah dengan kondisi geologi berupa endapan aluvial, tuff dan  batu pasir mempunyai potensi bahaya lebih besar terhadap efek intensitas getaran tanah akibat amplifikasi dan interaksi getaran tanah terhadap bangunan karena gempa bumi. Untuk itu, penting untuk dilakukannya studi mikrozonasi pada daerah setempat  sebagai upaya untuk mengurangi resiko bencana terhadap bahaya gempabumi dan dapat menjadi salah satu tinjauan Pemerintah Daerah dalam mengatur tata ruang dan wilayah dalam pengembangan dan pembangunan yang akan dilakukan kedepannya.

Menurut Tokimatsu , mikrotremor atau yang biasa disebut dengan ambient noise adalah getaran tanah dengan amplitudo mikrometer yang dapat ditimbulkan oleh peristiwa alam ataupun buatan, seperti angin, gelombang laut atau getaran kendaraan yang bisa menggambarkan kondisi geologi suatu wilayah dekat permukaan. Mikrotremor didasarkan pada perekaman ambient noise untuk menentukan parameter karakteristik dinamika (damping ratio dan frekuensi natural) dan fungsi perpindahan (frekuensi dan amplifikasi) bangunan

Frekuensi natural sendiri, dipengaruhi oleh kedalaman bedrock (ketebalan sedimen) dan kecepatan rata-rata bawah permukaan ketika amplifikasi mempunyai keseimbangan terhadap kecepatan gelombang geser dan densitas bawah permukaan. Karena densitas relatif konstan terhadap kedalaman, maka amplifikasi bisa diidentifikasi menggunakan kecepatan gelombang geser bawah permukaan

Salah satu metode dalam penggunaan mikrotremor yang dapat digunakan adalah metode Horizontal-to-Vertikal (HVSR). Metode HVSR didasari oleh terperangkapnya getaran gelombang geser (gelombang SH) pada medium sedimen di atas bedrock. Teknik ini juga mampu mengestimasi frekuensi resonansi secara langsung tanpa harus mengetahui struktur kecepatan gelombang geser dan kondisi geologi bawah permukaan lebih dulu.

Nakamura  menunjukkan bahwa mikrotremor rasio spektrum HVSR dapat ditentukan dengan mudah hanya dengan satu sensor dengan tiga komponen, dapat mengestimasi faktor amplifikasi dari daerah setempat untuk insiden gelombang S secara vertikal, karena HVSR merepresentasikan karakteristik dinamik setempat, sebagaimana didukung oleh Sungkono dan Santosa dan Herak . Untuk itu dengan menggunakan software Model HVSR yang dikembangkan oleh Herak dilakukan pengolahan inversi kurva HVSR yang berbasis gelombang badan untuk mengestimasikan kecepatan gelombang VS.

Nilai VS bawah permukaan yang diperoleh dari hasil inversi kurva HVSR tersebut digunakan untuk mengestimasikan VS yang berguna untuk klasifikasi tanah berdasarkan kekuatan getaran gempabumi akibat efek lokal . Dengan demikian sebagaimana diungkapkan oleh Rošer dan Gosar nilai VS ini dapat dipergunakan untuk memperkirakan bahaya gempa bumi dan penentuan standard bangunan tahan gempa.

Adapun tahapan dalam pelaksanaannya dapat dibedakan menjadi beberapa tahapan, diantaranya :

  1. Membuat desain akuisisi data mikrotremor untuk mendapat gambaran rinci terkait dengan akusisi yang akan dilakukan
  2. Akuisisi pada titik titik ukur yang telah ditentukan.
  3. Pengolahan Data dengan analisis HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) hingga didapat kurva HVSR
  4. Inversi dengan ModelHVSR
  5. Estimasi, pemetaan dan klasifikasi yang kemudian didapatkan rekomendasi

 

Gambar. Hasil inversi dengan menggunakan ModelHVSR

Dari hasil inversi kurva HVSR yang dilakukan, nantinya akan didapatkan persebaran nilai kecepatan gelombang S (VS) bawah permukaan pada masing-masing titik akusisi. Dengan berdasarkan kurva HVSR berbasis gelombang badan dilakukan inversi dengan menggunakan software ModelHVSR yang dikembangkan oleh Herak sehingga didapatkan nilai sebaran VS wilayah penelitian

Salah satu contoh dalam penerapan mikrotremor metode HVSR adalah dalam profilling kecepatan Gelombang Geser Vs pada daerah Surabaya, Jawa Timur. Kurva HVSR yang didapat diinversikan untuk memperoleh sebaran nilai VS bawah permukaan, kedalaman bedrock, dan VS30.

Untitled1

Dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa dari peta frekuensi natural, peta amplifikasi, dan peta VS30 yang diperoleh menunjukan bahwa daerah sepanjang Surabaya bagian timur sampai Surabaya bagian utara memiliki nilai frekuensi natural yang rendah, amplifikasi tinggi dan nilai VS30 yang rendah, sehingga bisa dikatakan bahwa daerah tersebut merupakan daerah yang rentan terhadap kerusakan akibat gempa.Untitled11

Untitled1111

Refrensi :

Arai, H., Tokimatsu, K., 2004. S-wave velocity profiling by joint inversion of microtremor H/V spectrum. Bulletin of the Seismological Society of Amerca, 94(1), 54-63.

Herak, M. 2008. ModelHVSR: a Matlab tool to model horizontalto-vertical spectral ratio of ambient noise. Computers and Geosciences 34, 1514–1526.

Mufida, Asmaul, dkk. 2012. Inversi Mikrotremor Spektrum H/V untuk Profilling Kecepatan Gelombang Geser (Vs) Lapisan Bawah Permukaan dan Mikrozonasi Wilayah Surabaya. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1

Nakamura, Y. Gurler, Dilek, E. Saita, Jun. Rovelli, Antonio. Donati, Stefano. 2000. Vunerability Investigation of Roman Colosseum Using Microtremor. 12WCEE.

Nakamura Y, 1989, A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, Quarterly Report of the Railway Technology Research Institute, Japan ;30(1):25–33.

Sungkono. B,. J., Santosa. 2011. Karakterisasi Kurva Horizontalto-Vertical Ratio: Kajian Literatur dan Permodelan. Submit to Neutrino Journal

 

 

Penulis : Almira Mahsa, ITS

Himpunan Mahasiswa Geofisika Indonesia

HMGI

Shares