## PEMETAAN NILAI PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM DENGAN METODE DETERMINISTIC SEISMIC HAZARD ANALYSIS DI LOKASI PEMBANGUNAN OBSERVATORIUM NASIONAL DESA BITOBE KECAMATAN AMFOANG TENGAH KABUPATEN KUPANG

## Awanda Magdalena Bessi, Hery Leo Sianturi, Bernandus
Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana

## ABSTRAK
Penelitian menggunakan metode HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) telah dilakukan untuk memetakan daerah yang rawan terhadap gempa bumi di Desa Bitobe. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui nilai periode dominan tanah dan percepatan tanah maksimum, serta untuk membuat peta PGA dan juga peta Mikrozonasi. Pengambilan data dilakukan pada 45 titik dengan jarak antar titik ± 250 m dari titik satu ke titik lainnya dengan waktu perekaman selama ± 20 menit menggunakan TDS tipe 303S. Data yang diperoleh diolah menggunakan software Datapro, Geopsy, Surfer 13, dan Google Earth. Hasil pengolahan data diperoleh nilai frekuensi dominan ( ). Parameter ini digunakan untuk meghitung nilai PGA menggunakan persamaan empiris Kanai dengan data katalog gempa bumi dari tahun 1966-2016. Metode Mc.Guirre dan Esteva hanya menggunakan data katalog gempa saja dalam menghitung PGA. Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan bahwa nilai frekuensi dominan berkisar antara 0,273 Hz – 17,887 Hz. Nilai percepatan tanah maksimum berdasarkan persamaan empiris Kanai berkisar antara 32,319 gal – 261,178 gal, Mc.Guirre berkisar antara 128,215 gal – 134,862 gal dan Esteva berkisar antara 147,359 gal – 156,007 gal. Hasil dari ketiga persamaan ini memiliki perbedaan dengan peta hazard gempa Indonesia.
Kata kunci: HVSR, Mikrozonasi, Kanai, Mc.Guirre, Esteva, Bitobe

## ABSTRACT
The  research  using  HVSR  (Horizontal  to  Vertical  Spectral  Ratio)  has  been  carried  out  to  map  the disturb areas to earthquakes in Bitobe village. The aims of this research are to determine the values of soil dominant frequency and the peak ground acceleration than make PGA map and also microzonation map. Data were collected at 45 points with the distance between points ± 250 meters from one point to the  other  with  ±  20  minutes  of  recording  time  used  TDS  303S  type.  The  data  were  processed  using software Datapro, Geopsy, Surfer 13, and Google Earth. The result of data processing was dominant frequency value ( ). This parameter was used to calculate the peak ground acceleration with Kanai empirical equations. The earthquakes catalog data were used from 1966-2016. Mc.Guirre and Esteva method only used the earthquakes catalog data to calculated the PGA. According to this research, it was obtained that the values of the dominant frequency was about 0,273 Hz – 17,887 Hz. The values of peak  ground  acceleration  based on  Kanai  empirical  equations  about  32,319  gal – 261,178  gal, Mc.Guirre about 128,215 gal – 134,862 gal and Esteva about 147,359 gal – 156,007 gal. The result of this third equations have different with the earthquakes hazard map of Indonesia.
Key Words: HVSR, Microzonation, Kanai, Mc.Guirre, Esteva, Bitobe

## PENDAHULUAN
Salah satu parameter gempa bumi yang penting  diketahui  untuk  meminimalisir  efek kerusakan akibat gempa bumi adalah percepatan tanah maksimum. Percepatan Tanah Maksimum  (Peak  Ground  Acceleration=PGA) merupakan dampak gelombang gempa di lokasi pengamat, sehingga bisa menjadi ukuran resiko gempa  bumi.  Percepatan  tanah  dikaji  untuk setiap gempa bumi, dan dipilih percepatan yang
maksimum untuk mendapatkan gambaran efek terparah yang pernah dialami suatu daerah.
Desa  Bitobe  kecamatan  Amfoang Tengah  Kabupaten  Kupang  berada  pada wilayah  pulau  Timor  Provinsi  NTT,  dengan seismisitas  tinggi.  Desa  Bitobe  akan  dibangun Observatorium
Nasional (OBNAS). Pembangunan OBNAS merupakan
pembangunan  yang  vital,  karena  OBNAS merupakan  bangunan  dengan  fungsi  yang sangat penting. Keberadaannya akan dilengkapi
dengan  berbagai  macam  fasilitas  berupa teleskop yang dapat digunakan untuk mempelajari  ilmu  astronomi  dan  perbintangan serta  sebagai  objek  wisata.  Karena  fungsi bangunan  OBNAS  yang  sangat  vital,  maka pembangunan  OBNAS  harus  memperhatikan kondisi  percepatan  tanah  maksimum  pada lokasi pembangunan, sehingga dapat dibangun bangunan  dengan  struktur  yang  mampu menahan goncangan ketika terjadi gempa.
Informasi  tentang  nilai  PGA  dan  pola sebarannya  merupakan  sesuatu  yang  penting diketahui dalam perencanaan serta pembangunan  infrastruktur  tahan  gempa. Dengan  mengetahui  sebaran  atau  variasi  nilai PGA  di  suatu  wilayah,  maka  dapat  dipetakan lokasi-lokasi yang rawan mengalami kerusakan ketika terjadi gempa bumi [1].
Mikrotremor merupakan gelombang seismik  dengan  amplitudo  rendah  (0,1 ± 1 mikron)  yang  diproduksi  oleh  gerakan  bawah permukaan  yang  disebabkan  oleh  gangguan buatan  seperti  lalu  lintas,  mesin  pabrik  dan sebagainya.  Atau,  dapat  juga  disebabkan  oleh sumber alam seperti angin dan gelombang laut.
Metode  analisis  mikrotremor  adalah salah  satu  metode  untuk  menghitung  efek karakteristik  tanah  ditinjau  dari  kecepatan gelombang  seismik  dengan  menitik  beratkan pada  variasi  amplitudo  dan  periode  serta frekuensi terhadap waktu yang disebabkan oleh gempa bumi maupun sumber getaran yang lain. Metode ini sangat berguna untuk
mengklasifikasikan  tanah  akibat  gempa  dan perhitungan faktor amplifikasi lapisan sedimen permukaan.
Frekuensi dominan adalah nilai frekuensi yang  kerap  muncul  sehingga  diakui  sebagai nilai  frekuensi  dari  lapisan  batuan  di  wilayah tersebut,  sehingga  nilai  frekuensi  dapat menunjukkan  jenis  dan  karakteristik  batuan tersebut.

## METODOLOGI PENELITIAN
Waktu  penelitian  berkisar  dari  bulan Desember  2016  sampai Mei  2017.  Lokasi penelitian  yaitu  di  Desa  Bitobe  Kecamatan Amfoang  Tengah  Kabupaten  Kupang  dengan 45  titik  pengukuran.  Titik-titik  pengukuran ditentukan  posisinya  dengan  GPS  (Global Positioning System). Pengambilan data menggunakan  Digital  Portable  Seismograph
(TDL-303S)  dan  Feedback  Short  Period Seismometer  (DS-4A)  yang  digunakan  untuk merekam getaran.
Kondisi  geologi  di  daerah  penelitian terdiri  atas  beberapa  formasi  batuan  yaitu formasi  Aitutu  (TRa),  kompleks  Bobonaro (Tb),  Formasi  Metan  (Tem), Formasi  Cablac (Tmc),  dan  komplek  mutis  (Ppm).  Formasi batuan  yang  mendominasi  yaitu  kompleks bobonaro  dan  formasi  metan,  serta  formasi mutis. Formasi Bobonaro lebih didominasi oleh material lempung atau clay dan formasi metan didominasi  oleh  batuan  angglomerat  dan  tufa, serta  formasi  mutis  yang  didominasi  batuan amfibolit.
Perhitungan  PGA.  Perhitungan  PGA untuk metode kanai dengan menggunakan data sekunder  gempa  dari  tahun  1966-2016.  Data didownload dari USGS,IRIS,ISC,BMKG. Data diambil  pada  batasan  wilayah  8,5 ° - 10,0 ° LS dan 123,0 ° - 125,0 ° BT. PGA Kanai dihitung dengan rumusan :
α = 5 T 10 ( . ) . . . .
Dengan α adalah percepatan getaran tanah di titik  pengamat  (gal),  To  adalah  periode dominan  tanah  (s),  Ms  adalah  Magnitudo permukaan (SR), R adalah jarak hiposenter [2]. PGA Mc.Guirre dihitung dengan rumusan
α = (472,3)10 , (R + 25 ) ,
PGA Esteva dihitung dengan persamaan
α = 5600 exp , (R + 40 )

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengambilan  data  lapangan  berupa  data mikrotremor  yang  diukur secara  langsung selama  ±  20  menit.  Data  hasil  pengukuran lapangan merupakan data getaran tanah dalam fungsi  waktu.  Data  tersebut  tersusun  atas  3 komponen,  yaitu  komponen  vertikal  (Up  and Down),  horizontal  (North-South)  dan  (East- West).
Data mentah (Raw signal) terekam dalam bentuk  data  getaran  dalam  fungsi  waktu
sehingga  tidak  dapat  secara  langsung  diolah menggunakan  software  geopsy.  Data  ini kemudian  dirubah  ke  dalam  format  ASCII menggunakan perangkat lunak Datapro. Selanjutnya  data  diolah  dengan  Geopsy untuk menghasilkan kurva HVSR. Dari kurva HVSR diperoleh  nilai  frekuensi  dominan  tanah  dan nilai amplifikasi. Nilai frekuensi dominan tanah terlebih  dahulu  dikonversi  menjadi  periode dominan  tanah  yang  akan  digunakan  dalam perhitungan  nilai  percepatan  tanah  maksimum menggunakan persamaan empiris Kanai.
Gambar 1. Bentuk Spektrum HVSR Pada Titik 40
Gambar 1 merupakan salah satu bentuk kurva HVSR sekaligus merupakan kurva yang memberikan  nilai  f 0 yang  paling  tinggi,  yaitu 17,887 Hz. Kurva HVSR ditunjukkan oleh garis hitam tebal, sedangkan nilai frekuensi dominan ditunjukkan oleh daerah yang terarsir pada nilai puncak kurva HVSR. Garis putus-putus bagian atas menunjukan frekuensi gelombang maksimum dan garis putus-putus yang di bawah menunjukan  gelombang  minimum  serta  garis yang di tengah menunjukan frekuensi rata-rata dari seluruh gelombang yang ada.
frekuensi dominan tanah daerah penelitian  cukup  beragam,  yaitu  0,273  Hz – 17,887  Hz.  Nilai  frekuensi  dominan  tanah terkecil terdapat pada titik 38 dengan nilai 0,273 Hz dan nilai frekuensi dominan tanah terbesar terdapat  pada titik  40  dengan  nilai  17,887  Hz. Dari  nilai frekuensi  dominan  tanah  setiap titik pengukuran, dapat dibuat peta  sebaran frekuensi  dominan  tanah  daerah  penelitian seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Peta Kontur fo
Pada  Gambar  2  dapat  dilihat  bahwa  frekuensi dominan tanah lokasi penelitian berkisar antara 0,273 Hz – 2,264 Hz.
Frekuensi  dominan  tanah  dipengaruhi oleh  kedalaman  batuan  dasar  atau  ketebalan lapisan  sedimen  yang  menutupi  perlapisan batuan  di  bawahnya.  Nilai  frekuensi  dominan tanah  yang  tinggi  mengindikasikan  bahwa lapisan sedimennya tipis dan kedalaman batuan dasarnya  rendah.  Sebaliknya  nilai  frekuensi dominan tanah yang rendah menunjukan bahwa ketebalan lapisan sedimen tebal dan kedalaman batuan dasar yang dalam [3].
Hampir  sebagian  daerah  penelitian memiliki  lapisan  sedimen  permukaan  yang tebal,  karena  hampir  sebagian  besar  titik  ukur memiliki frekuensi dominan yang rendah. Nilai frekuensi dominan yang rendah mengindikasikan adanya batuan lunak. Hal ini bersesuaian  dengan  kondisi  geologi  di  daerah penelitian,  dimana  lokasi  penelitian  juga terdapat  formasi  bobonaro dan  formasi  metan. Formasi-formasi ini terdiri dari batuan lempung atau  clay,  angglomerat  dan  tufa  yang merupakan batuan lunak.
PGA  Kanai.  Perhitungan  percepatan tanah maksimum menggunakan formula Kanai ikut  memperhitungan  karakteristik  dominan tanah. Data  sekunder  gempa  terlebih  dahulu diolah  dengan  menggunakan  software  Zmap untuk  memperoleh  kejadian  gempa  utama. Proses pemisahan menggunakan kriteria Reasenberg  dan  diperoleh  1549  data  gempa. Setelah  disortir,  dipilih  data  gempa  dengan magnitudo  >  3  SR,  sehingga  data  yang digunakan adalah 631 kejadian gempa bumi di seluruh  wilayah  pulau  Timor.  Kemudian  data
dihitung dengan formula kanai dan diperoleh 45 nilai PGA. Selanjutnya dibuat Peta kontur PGA Kanai menggunakan surfer 13.
Gambar 3 Peta Kontur PGA Kanai
Berdasarkan  Gambar  3  dapat  dilihat bahwa nilai PGA berdasarkan persamaan Kanai berkisar  antara  32  gal – 261  gal.  Nilai  PGA terendah  terdapat  pada  titik  38  dan  nilai  PGA tertinggi  terdapat  pada  titik  40.  Data  gempa yang memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai  PGA  adalah  gempa  pada  tanggal  28 Januari  2009  dengan  magnitudo  5,57  SR  dan kedalaman gempa 10 Km.
PGA Mc.Guirre. Selain menggunakan persamaan  Kanai,  dalam  penelitian  ini  juga digunakan  persamaan  Mc.Guirre dan  Esteva untuk  menghitung  nilai  PGA.  Kedua  model empiris  ini  hanya  menggunakan  data  historis gempa  bumi  dan  tidak  memperhitungkan  nilai periode  dominan  tanah.  Data  sekunder  gempa yang  digunakan  sama  dengan  data  yang digunakan  dalam  menghitung  PGA  dengan persamaan empiris Kanai. Setelah dihitung dan diperoleh  45  nilai  PGA,  maka  selanjutnya dibuat peta Kontur PGA dengan surfer 13. Didapatkan bahwa rentang nilai PGA berdasarkan  persamaan  Mc.Guirre  berkisar antara  128  gal  hingga  134  gal.  Nilai  PGA terendah yaitu 128 gal terdapat pada titik ukur 28, sedangkan nilai PGA tertinggi yaitu 134 gal terdapat pada titik 11.
Gambar 4 Peta Kontur PGA Mc.Guirre
PGA Esteva. Dapat dilihat
berdasarkan gambar 5 bahwa rentang nilai PGA berdasarkan  persamaan  Esteva  tidaklah  terlalu berbeda  jauh  yaitu  antara  147  gal  hingga  156 gal. Titik ukur 28 merupakan titik dengan nilai PGA  terendah  yaitu  147  dan  titik  tertinggi dengan nilai PGA 156 terdapat pada titik 11.

## Gambar 5 Peta Kontur PGA Esteva
Perbandingan  Peta  Hasil  Penelitian dengan Peta Hazard Gempa Indonesia. Jika dilihat pada Gambar 6, yaitu peta hazard gempa Indonesia  di  batuan  dasar  pada  kondisi  PGA (T=0 detik) untuk 2% PE 50 tahun, maka lokasi penelitian  (daerah  yang  dilingkari)  memiliki nilai  PGA  antara  0,4-0,5  g. Dimana  g merupakan  percepatan  akibat  gravitasi  bumi. Sehingga 0,4 g setara dengan 392 gal dan 0,5 g setara dengan 490 gal [4]
Gambar 6 Peta Hazard Gempa Indonesia
Jika  dibandingkan  dengan  hasil  penelitian, maka  hasil  yang  didapat  berbeda  dengan  hasil yang  diperoleh  Irsyam,  dkk  (2010),  karena perhitungan  PGA  dengan  persamaan  Kanai merupakan  perhitungan  PGA  permukaan sedangkan  PGA  yang  dihasilkan  pada  peta hazard gempa  Indonesia  merupakan  PGA  di batuan  dasar.  Selain  itu  adanya  perbedaan persamaan dan konstanta yang digunakan serta perbedaan  metode  dalam  menganalisis  nilai percepatan tanah maksimum.

## KESIMPULAN
Nilai percepatan tanah maksimum berdasarkan persamaan empiris Kanai berkisar antara 32 gal – 261 gal, Mc.Guirre berkisar antara 128 gal –
134  gal,  dan  Esteva  berkisar  antara  147  gal – 156 gal.
Nilai  PGA  yang  didapatkan  ketiga  metode  di atas  berbeda  dengan  nilai  PGA  pada  peta hazard gempa  Indonesia.  Hal  ini  disebabkan oleh  beberapa  hal  yaitu  adanya  perbedaan metode, persamaan empiris dan konstanta pada persamaan, serta PGA pada peta hazard gempa Indonesia adalah PGA pada batuan dasar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kapojus,  C.G.,  Tamuntuan,  G.,  dan Pasau,  G.  2015.  Analisis  Percepatan Tanah Maksimum Dengan Menggunakan  Rumusan  Esteva  dan Donovan. Jurnal Ilmiah Sains Vol.15.No.2 [2] Douglas,  J.  2011. Ground  Motion Prediction  Equitions 1964 – 2010. DRGM/RP-59356-FR
[3] Mala,  H.U.,  Susilo,  A.,  dan  Sunaryo. 2015. Kajian Mikrotremor dan Geolistrik Resistivitas di Sekitar Jalan Arteri Primer Trans  Timor  Untuk  Mitigasi  Bencana.
Natural B, Vol.3.No.1.
[4] Irsyam,  M.,  Sengara,  W.,  Aldiamar,  F., Triyoso, W., Hilman, D.,  Kertapati, W., dkk. 2010. Peta Hazard Gempa Indonesia 2010.  Bandung  :  Kementrian  Pekerjaan Umum.