## KAJIAN RESPON JEMBATAN DI ACEH UTARA TERHADAP GEMPA BERDASARKAN DATA MIKROTREMOR
Zaki Mutaram a , Umar Muksin b , Yunita Idris c a Magister Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh
b Tsunami and Disaster Mitigation Research Center (TDMRC), Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh c Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh *Corresponding author, email address: zakimutaram.st.unsyiah@gmail.com
A R T I C L E     I N F O A B S T R A C T Article History: The  parameters  of  the  bridge's  resistance  to  dynamic  loads,  such  as natural frequency and damping ratio, were determined by theoretical and experimental  modal  analysis.  Microtremor  measurements  were performed  on  two  types  of  bridges:  steel  truss  bridges  and  reinforced concrete  bridges.  The  goal  is  to  establish  the  value  of  the  bridge's dynamic characteristics as well as the bridge's feasibility based on SNI 2833-2008's natural vibration period limit. The natural frequency of the dynamic  test  is  used  to  compare  natural  frequencies  to  theoretical frequencies  to  determine  the  condition  of  the  integrity  and  level  of stiffness of the structure or structural elements. The HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) approach is used to analyze microtremor data on  the  ground,  while  FSR  (Floor  Spectral  Ratio)  and  RDM  (Random Decrement  Method)  analysis  is  used  to  analyze  microtremor  data  on bridges. According  to  the  findings  of  the  first  case  study,  the  natural frequency  of  the  soil  is  1.25–1.35  Hz. The  steel  truss  bridge's  natural frequency value from the FSR is 0.81–3.29 Hz, while the RDM values are 1.12–3.46 Hz, indicating that the frequency produced is less stable on  the  NS  component. The  damping  ratio  is  2.02–4.97%  in  this  case. The same analysis was carried out on a different type of bridge in the second case study, with a natural ground frequency of 1.11 - 1.47 Hz. The reinforced concrete bridge's natural frequency value from the FSR is  2.21  -  3.62  Hz,  and  the  RDM  results  are  2.30  -  3.62  Hz.  In  each component, the frequency found tends to be stable. The damping ratio result  is  2.05  -  4.81%.  The  period  of  the  experimental  results  shows identical results to the period of the theoretical calculation results, with the  average  experimental  result  period  being  7.24%  greater  than  the period  of  the  theoretical  calculation  results.  According  to  the experimental data, the bridge damping ratio is around 3.16% . This result is in accordance with the literature, which is around 2-5%.
Recieved 1 June 2022 Accepted 16 August 2022 Online 30 September 2022 Keywords: Bridge Microtremor
Natural Frequency
Resonance © 2022 Magister Teknik Sipil Unsyiah. All rights reserved

## 1. PENDAHULUAN
Kejadian gempa bumi dan tsunami di Aceh pada tanggal 26 Desember 2004 memberikan pelajaran akan bahaya gempa bumi dan efek kerusakannya. Tsunami yang terjadi setelah gempa bumi di dasar laut (8,9 Skala Richter) menimbulkan gelombang besar setinggi 10 meter yang menghantam daratan pantai dan kota  Banda  Aceh,  Lhokseumawe,  Pulau  Nias  dan  sekitarnya.  Gelombang  besar  ini  meluluhlantahkan pemukiman  penduduk,  fasilitas  umum,  sarana-prasarana  serta  kerusakan  lingkungan  yang  merupakan bencana paling besar di abad 21. Penyebab utama kerusakan jembatan saat terjadi gempa bumi adalah getaran pada tanah dasar struktur konstruksi yang menyebabkan terjadinya deformasi. Respon jembatan terhadap getaran pada dasar tanah sangat bergantung pada frekuensi alami struktur.

## Jurnal Arsip Rekayasa Sipil dan Perencanaan (JARSP)
Journal of Archive in Civil Engineering and Planning
E-ISSN: 2615-1340; P-ISSN: 2620-7567
Journal homepage: http://www.jurnal.unsyiah.ac.id/JARSP/index
Kerusakan  atau  kegagalan  pada  infrastruktur  jembatan  akan  memberikan  dampak  yang  besar  pada usaha pelaksanaan evakuasi dan penyaluran logistik pasca bencana. tercatat kerusakan-kerusakan sehingga penting untuk menganalisa performa jembatan saat dilalui oleh beban gempa, salah satunya dengan menilai respon  dinamik  jembatan.  Penelitian  ini  menggunakan  pengukuran  mikrotremor,  dari  data  pengukuran mikrotremor  dapat  diketahui  sifat  getaran  dan  lapisan  dibawah  permukaan  tanah  (Nakamura,  2000), identifikasi  frekuensi  natural  tanah  (Gosar  dkk,  2010), Frekuensi  Jembatan  (Citak  dkk,  2012),  rasio resonansi (Gosar, 2010) dan rasio redaman (Cantieni, 1983).

## 2. KAJIAN PUSTAKA

## 2.1  Geologi Wilayah Aceh Utara
Struktur  geologi  wilayah kabupaten  Aceh  Utara secara  garis  besar  terdiri  atas  batuan  Quarter  yang cenderung di bagian pesisir (bagian utara) dan batuan tersier yang cenderung di bagian pedalaman (bagian selatan)  yang  terdiri  dari  dataran  Aluvial  yang  terletak  memanjang  di  belakang  dataran  pantai,  yang selanjutnya diikuti oleh zona lipatan, dan zona vulkanik yang merupakan pengunungan (RPJM Aceh Utara 2017-2022). Secara fisiografi letak jembatan penelitian (Gambar 1) termasuk daerah dataran rendah berupa endapan Aluvium, terdiri dari endapan sungai, dan endapan pantai atau merupakan campuran.
Gambar 1. Kondisi geologi wilayah Aceh Utara

## 2.2   Frekuensi Natural dan Periode Getar Alami Jembatan
Frekuensi  natural  adalah  suatu  sistem  struktur  yang  memiliki  massa  dan  kekakuan  bergerak  ketika diberikan  suatu  eksitasi  awal  kemudian  eksitasi  tersebut  dihilangkan sehingga  struktur  tersebut  bergetar secara  bebas.  Frekuensi  getar  dipengaruhi  oleh  properti  fisik  dari  struktur,  yaitu  massa  dan  kekakuan. Jumlah getaran yang dilakukan setiap detiknya disebut frekuensi fn ( natural cyclic frequency ), dinyatakan sebagai berikut :
= = = [ Hz]
(1)
dimana, k = kekakuan struktur dan m = massa struktur.
Waktu  yang  diperlukan  oleh  sistem  untuk  menempuh  satu  kali  getaran  lengkap  dari  suatu  getaran ketika terganggu dari posisi keseimbangan statis dan kembali ke posisi aslinya disebut periode getar alami
(1) (2) (3) (4)
(1). Jembatan Tanah Pasir
(2). Jembatan Krueng Cangkoi
(3). Jembatan Rayeuk Pange
(4). Jembatan Lhoksukon
Tn ( natural period of vibration ) yang menggambarkan setiap getaran tergantung pada massa dan kekauan dan berhubungan dengan frekuensi getar alami ωn. Periode getar alami dinyatakan sebagai berikut :
= = = 2 [ detik] (2)
dimana, w = berat bangunan bawah jembatan dan bagian bangunan atas yang dipikul (kN)

## 2.3   Analisis Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR)
Metode HVSR pertama dikenalkan oleh Nagosi dan Igarashi tahun 1971 yang kemudian dilanjutkan oleh  Nakamura  tahun  1989.  Konsep  dasar  metode  HVSR  adalah  adanya  kesamaan  antara  rasio  spektra horizontal  ke  vertikal  dengan  transfer  gelombang  dari  batuan  dasar  ke  permukaan  (Nakamura,  1989). Parameter  penting  yang  dihasilkan  dari  metode  HVSR  adalah  frekuensi  natural  dan  amplifikasi  yang memberikan informasi mengenai karakteristik dinamis dan struktur lapisan tanah (Arintalofa dkk, 2020). Metode  ini  menggunakan  perbandingan  antara  komponen  horizontal  dan  komponen  vertikal,  dimana metode HVSR ini diasumsikan rasio spektrum  horizontal dan vertikal dari getaran permukaan merupakan fungsi  perpindahan.  Untuk  komponen  horizontal  dan  vertikal  yang  akan  dianalisis  rasio  amplitudo spektrum fourier dengan persamaan berikut (Nakamura, 2000).
( ) = ( ) + ( ) ( ) (3)
Dimana R(T) adalah Spektrum rasio vertikal terhadap horizontal; F NS (T) 2 adalah Spektrum fourier di NS (horizontal);  F EW (T) 2 adalah  Spektrum  fourier  di  EW  (horizontal);  dan F z adalah  Spektrum  fourier  di  Z (vertikal).

## 2.4  Analisis Floor Spectral Ratio (FSR)
Metode FSR adalah metode standar yang digunakan untuk menentukan frekuensi natural dan resonansi struktur yang menggambarkan karakteristik struktur terhadap gempa bumi. Hal ini dapat dilakukan dengan pencatatan data getaran mikrotremor (Gosar, 2010). Metode FSR ini merupakan metode fungsi transfer dari lantai antara spektrum struktur dan spektrum tanah. Fungsi transfer dari struktur telah diperkirakan oleh rasio spektrum struktur dan spectrum tanah atau spektrum bidang bebas. Resonansi dapat terjadi jika adanya kesamaan  frekuensi  natural  antara  geologi  setempat  dengan  struktur  (jembatan)  (Gosar,  2007).  Indeks resonansi menggunakan persamaan sebagai berikut:
= − 100%
(4)
Dimana R adalah Indeks resonansi jembatan, fj adalah frekuensi natural jembatan dan ft adalah frekuensi natural tanah. Tingkat kerentanan jembatan beresonansi terhadap gempa terdiri dari 3 kriteria  yaitu <15% (kerentanan tinggi), 15 – 25% (kerentanan sedang) dan >25% (kerentanan rendah) (Gosar, 2010).

## 2.5   Analisis Random Decrement Method (RDM)
Penentuan  rasio  redaman  penting  untuk  menghilangkan  energi  gempa.  Rasio  redaman  dievaluasi dengan menggunakan metode RDM. Metode RDM merupakan teknik yang digunakan untuk mengevaluasi ketahanan  struktur  suatu  jembatan  dari  respons  suatu  gempa.  Prinsip  analisis  RDM  yaitu  mengetahui damping ratio jembatan dengan proses bandpass filter dalam evaluasi frekuensi alami dari spektrum fourier (Tunggal,  dkk,  2014).  Dengan  demikian  spektrum  struktur  dan  RDM  harus  dihitung  secara  bersamaan. Menurut Cantieni (1983) merekomendasikan nilai rasio redaman untuk tipe dan kondisi  struktur baja dan Struktur beton nilai redaman berkisar antara 2 – 5%.

## 3. METODE PENELITIAN
Pengukuran  mikrotremor  dilakukan  di  wilayah  Kabupaten  Aceh  Utara  yang  meliputi  dua  jenis jembatan  yaitu  jembatan  rangka  baja  dan  jembatan  beton  bertulang  (Tabel  1).  Data  titik  pengukuran mikrotremor  pada jembatan diperoleh dengan menggunakan seperangkat alat  sensor Geobit Instruments model S-20 Near Broad Band Seismik Sensor (Gambar 2).  Tahapan awal pelaksanaan penelitian adalah pengukuran dimensi struktur jembatan termasuk didalamnya proses pengumpulan data seperti jenis struktur setiap komponen, jenis tumpuan dan jumlah/ukuran sambungan.
Gambar 2. Skema Pengukuran Mikrotremor
Tabel 1 . Data teknis jembatan
No. Nama Jembatan Koordinat P L H Jenis Jembatan Latitude Longitude (m) (m) (m) 1 Jembatan Tanah Pasir 5.150122° 97.281260° 110 7 4 Rangka Baja 2 Jembatan Krueng Cangkoi 5.169228° 97.307267° 90 7 3 Rangka Baja 3 Jembatan Rayeuk Pange 5.021969°    97.295713° 86 8 4 Beton Bertulang 4 Jembatan Lkoksukon 5.041095° 97.319531° 96 6 7 Beton Bertulang

## 3.1  Pengolahan data mikrotremor pada tanah
Pengolahan data mikrotremor pada tanah menggunakan softwere Geopsy dengan metode Horizontal to  Vertical  Spectral  Ratio (HVSR).  Pengolahan  data  diperoleh  3  komponen  utama,  yaitu  2  komponen Horizontal ( East-West dan North-South ) dan 1 komponen Vertikal ( Up-Down ).  Pengolahan data dimulai dari pemilihan windows (min 10 windows ) antara 20–40 detik non overlapping sesuai anjuran (SESAME, 2004) untuk menganalisis spektrum fourier yang awalnya dari domain waktu menjadi domain frekuensi. Hasil  dari  proses  FFT  kemudian  dihaluskan  dengan filter  smoothing Konno-Ohmachi (1998)  dengan koefisien bandwith sebesar 40 dan taper fungsi Gaussian 0,5 dengan sampeling frekuensi 1 – 10 Hz (Konno dan  Ohmachi,  1998).  Rasio  amplitudo spektrum  fourier horizontal  dan  vertical  diperoleh  nilai  rata-rata frekuensi natural tanah (Gambar 3).
Data Mikrotremor
Data 3 Komponen (EW, NS, V) FFT (EW)
Pemilihan Window (EW, NS, V) Smoothing (EW)
FFT (NS) Phytagoras Smoothing (NS) FFT Vertikal (V) Smoothing (V) Rata-rata HVSR
R1
L1 L2 L3 R2 R3 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 0 ) H 1 5 0X 15 0 H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  4 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  8 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  2 ) H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  6 ) L H 1 5 0X 15 0 H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  5 ) A H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  9 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  3 ) H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  7 ) H 1 50 X 15 0 H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  2 ) H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  6 ) H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 0 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  4 ) H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  8 ) JEM B ATAN H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  9 ) H 1 50 X 1 50 H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  3 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  7 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  5 ) C H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 0 ) H 1 5 0X 15 0 H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  4 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  8 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  2 ) H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  6 ) L H 1 5 0X 15 0 H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  5 ) A H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  9 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  3 ) H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  7 ) H 1 50 X 15 0 H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  2 ) H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  6 ) H 1 50 X 1 50 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 0 ) H 1 50 X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  4 ) H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  8 ) JEM B ATAN H  4 0 0 X 4 0 0 (B S A  9 ) H 1 50 X 1 50 H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  3 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  7 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  1 ) H 1 5 0X 15 0 H  4 0 0 X 4 0 0 ( B S A  5 ) C L1 L2 L3 R3 R2 R1 Titik pengukuran mikrotremor

## 3.2   Pengolahan data mikrotremor pada jembatan
Pengolahan data menggunakan analisis spektrum  pada setiap komponen horizontal. Hasil frekuensi natural  jembatan  yang  diestimasi  dari  puncak  FSR  tertinggi  dan  dikorelasikan  dengan  frekuensi  natural jembatan hasil analisis spektrum. Analisis FSR menggunakan software geopsy , tahapan awal adalah analisis spektrum  Fourier yang  berfungsi  untuk  mengubah  data  mikrotremor  awal  respon  yang  berupa  domain waktu  ( time  series )  ke  domain  frekuensi.  Dalam  analisis  spektrum,  masing-masing  panjang  perekaman dipisah  menjadi  20  sampai  40  sekon non-overlapping  window .  Untuk  menghaluskan  hasil  proses  FFT, digunakan filter smoothing kono dan Ohmachi dengan koefisien bandwith sebesar 40. Spektrum amplitudo rata-rata untuk masing-masing komponen dihitung dari window yang terseleksi.
Selain menggunakan metode FSR digunakan juga metode Random Decrement Method (RDM) yaitu untuk  mengetahui  nilai  damping  ratio  struktur.  Pengolahan  data  RDM  harus  disesuaikan  dengan  data frekuensi natural jembatan yang diperoleh dari metode FSR. Proses RDM diproses menggunakan s oftware Geopsy dengan Bandpass Filtering mulai dari 1 – 10 Hz dengan rentang frekuensi yang disesuaikan dengan nilai amplitudo tertinggi pada analisis FSR sebelumnya. Frekuensi yang diperoleh dari metode RDM tidak boleh berbeda 0,5 Hz dari metode FSR. Jika terdapat frekuensi dengan perbedaan sebesar 0,5 Hz maka nilai dari pengolahan data damping tidak benar.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1  Pengukuran Mikrotremor pada tanah
Metode  HVSR  menghasilkan  spektrum  mikrotremor  dengan  puncak  spektrum  pada  frekuensi predominannya.  Nilai  frekuensi  predominan  ( )  dan  faktor  amplifikasi  ( )  adalah  parameter  yang memberikan informasi mengenai karakteristik dinamis dan struktur lapisan tanah (Nakamura, 2000). Nilai frekuensi predominan yang sangat rendah tidak hanya mengakibatkan resonansi tetapi juga meningkatkan kerentanan terhadap guncangan gempa bumi dengan periode yang panjang. Klasifikasi Kanai telah dipakai sebagai  standar  perencanaan  bangunan  dan  gempa  bumi.  Klasifikasi  tanah  oleh Kanai  berdasarkan nilai frekuensi predominan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 . Klasifikasi tanah berdasarkan nilai frekuensi natural oleh Kanai (1983).
Klasifikasi tanah Frekuensi Natural (Hz) Klasifikasi Kanai Deskripsi Tipe Jenis Type IV Jenis 1 6,667 - 20 Batuan tersier atau lebih tua terdiri dari batuan hard sandy, gravel , dan lainnya. Ketebalan sedimen permukaan sangat tipis, didominasi batuan keras. Type III Jenis 2 4,0 - 10 Batuan tersieratau lebih tua terdiri dari batuan Hard sandy, gravel , dan lainnya. Ketebalan sedimen permukaan masuk dalam kategori menengah 5-10m. Type II Jenis 3 2,5 - 4 Batuan alluvial , dengan ketebalan lebih dari 5m terdiri dari sandy gravel, sandy hard clay, loam , dan lainnya. Ketebalan sedimen permukaan masuk dalam kategori tebal, sekitar10-30m. Type I Jenis 4 < 2,5 Batuan alluvial , yang terbentuk dari sedimentasi deta, top soil , lumpur, dan lainnya, kedalaman ≥30m. Ketebalan sedimen permukaan sangatlah tebal. Tabel 3 . Nilai frekuensi natural struktur jembatan pengukuran mikrotremor.
Nama Jembatan Jembatan Tanah Pasir (a) Jembatan Krueng Cangkoi (b) Jembatan Lhoksukon (c) Jembatan Rayeuk Pange (d) Frekuensi Natural Tanah 1,25 Hz 1,35 Hz 1,11 Hz 1,47 Hz Klasifikasi tanah Jenis 4 Jenis 4 Jenis 4 Jenis 4
(a) (b)                                   (c)                                     (d)
Gambar 4 . Frekuensi natural tanah (f0t) berdasarkan pengolahan data HVSR
Tabel 3 menunjukkan hasil nilai frekuensi natural yang diperoleh pada Jembatan Tanah Pasir sebesar 1,25  Hz,  Jembatan  Krueng  Cangkoi  sebesar  1,35  Hz  dan  Jembatan  Rayeuk  Pange  sebesar  1,47  Hz  dan Jembatan Lhoksukon sebesar 1,11 Hz. Ditinjau dari Tabel 2 nilai frekuensi natural di kawasan jembatan tersebut berada pada klasifikasi tanah tipe 1 jenis IV yaitu batuan alluvial, yang terbentuk dari sedimentasi deta, top soil, lumpur, dan lainnya, dengan kedalaman ketebalan sedimen permukaan yang sangatlah tebal. Frekuensi natural tanah (f0t) berdasarkan pengolahan data HVSR dapat dilihat pada Gambar 4.

## 4.2  Pengukuran miktrotremor pada struktur jembatan

## 4.2.1 Studi kasus I : Jembatan rangka baja
Jembatan rangka baja merupakan jembatan yang terdiri dari rangkaian struktur batang-batang baja yang  dihubungkan  satu  dengan  yang  lainnya.  Beban  dan  muatan  yang  dipikul  oleh  struktur  ini  akan diuraikan dan disalurkan pada batang-batang baja tersebut, sebagai gaya-gaya tekan dan tarik melalui titik- titik pertemuan batang (titik buhul).
Gambar 5. Kurva frekuensi natural alami Jembatan Tanah Pasir berdasarkan metode FSR
Tabel 4 . Analisis Karakteristik Dinamik pada Jembatan Tanah Pasir Analisis RDM dan FSR
No.  Titik f0 Tanah (Hz) RDM f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi FSR f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi EW NS EW NS EW NS EW NS 1 L1 1,25 2,37 2,37 89% 89% Rendah 2,35  2,35 87% 87% Rendah 2 L2 1,25 2,35 2,35 87% 87% Rendah 2,41  2,34 92% 86% Rendah 3 L3 1,25 2,36 2,34 88% 86% Rendah 2,43  2,34 94% 86% Rendah 4 R1 1,25 2,38 2,35 90% 87% Rendah 2,36  2,35 88% 87% Rendah 5 R2 1,25 1,50 2,33 20% 86% Sedang 1,50  2,34 20% 86% Rendah 6 R3 1,25 2,35 2,33 87% 86% Rendah 2,36  2,35 88% 88% Rendah
Tabel 5 . Analisis karakteristik dinamik pada Jembatan Krueng Cangkoi analisis RDM dan FSR
No.  Titik f0 Tanah (Hz) RDM f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi FSR f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi EW NS EW NS EW NS EW NS 1 L1 1,35 1,61 3,33 19% 147% Sedang 1,65 3,29 23% 144% Rendah 2 L2 1,35 2,42 1,56 80% 16% Sedang 2,37 1,56 76% 16% Sedang 3 L3 1,35 2,40 1,69 78% 25% Rendah 2,45 1,63 82% 21% Sedang 4 R1 1,35 3,46 1,60  157% 19% Sedang 3,28 1,68  143% 24% Sedang 5 R2 1,35 2,40 1,12 78% 17% Sedang 2,42 0,81 79% 40% Rendah 6 R3 1,35 3,06 1,69  127% 25% Rendah 3,07 1,60  127% 19% Sedang
Frekuensi alami merupakan salah satu karakteristik dinamis jembatan untuk menahan beban yang berat,  hal  tersebut  berkaitan  dengan  massa  dan  kekauan  dari  struktur  yang  terpengaruh  oleh  perubahan kondisi fisik dan mekanis struktur jembatan. Kekauan jembatan akan menurun seiring dengan masa layan jembatan atau bahkan memburuk. Gambar 5 menunjukkan bentuk kurva frekuensi natural yang diukur pada pusat tumpuan jembatan, Tabel 4 dan 5 menunjukkan nilai frekuensi jembatan untuk getaran arah EW dan arah NS yang diperoleh dengan menggunakan analisis RDM dan FSR. Berdasarkan analisi RDM Jembatan Tanah Pasir diperoleh nilai frekuensi 1,50 - 2,38 Hz dan analisis FSR diperoleh nilai frekuensi 1,5 - 2,43 Hz. Jembatan Krueng Cangkoi dari analisis RDM diperoleh nilai rata-rata frekuensi 1,12 – 3,46 Hz dan analisis FSR diperoleh 0,81 – 3,29 Hz, terdapat nilai frekuensi natural yang kurang stabil pada jembatan Tanah Pasir titik R2 komponen EW dan jembatan Krueng Cangkoi pada komponen NS titik L2, L3, R1, R2 dam R3. Seharusnya komponen EW dan NS memiliki kemiripan frekuensi pada suatu struktur jembatan. Hal yang sama diperoleh dari nilai resonansi kedua jembatan rangka baja tersebut yaitu 20 – 94 % (EW) dan  16  –  143 % (NS), persentase  rasio  resonansi  yang  didapat  juga  kurang stabil pada  titik yang  sama. Seharusnya komponen EW dan NS juga memiliki kemiripan frekuensi dan rasio resonansi yang sama pada suatu struktur jembatan (Gambar 6), ini membuktikan bahwa kedua jembatan rangka baja tersebut terjadi penurunan nilai kekakuan struktur.
0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% L1 L2 L3 R1 R2 R3 Re so n a n si (% ) Titik Pengukuran Jembatan Tanah Pasir (EW) Analisi RDM Analisis FSR 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% L1 L2 L3 R1 R2 R3 Res o n a n si (% ) Titik Pengukuran Jembatan Tanah Pasir (NS) Analisis RDM Analisis FSR 0.00% 40.00% 80.00% 120.00% 160.00% L1 L2 L3 R1 R2 R3 Res o n a n si (% ) Titik Pengukuran Jembatan Kr. Cangkoi (EW) Analisi RDM Analisis FSR 0.00% 40.00% 80.00% 120.00% 160.00% L1 L2 L3 R1 R2 R3 Res o n an si (% ) Titik Pengukuran Jembatan Kr. Cangkoi (NS) Analisis RDM Analisis FSR

## 4.2.2 Studi kasus II : Jembatan beton bertulang
Jembatan beton pratekan atau yang dikenal dengan Presressed Concrete Bridge ini merupakan jenis jembatan dengan material konstruksi beton pratekan/prategang atau beton yang berisi kabel baja dengan tujuan untuk memberikan tegangan awal berupa tegangan tarik terhadap beton akibat sifat beton yang tidak memiliki  elastisitas  yang  cukup  kuat.  Dalam  hal  ini,  beton  pratekan  sebagai  solusi  untuk  mengatasi besarnya vibrasi yang timbul pada struktur beton khususnya pada struktur dengan bentang yang besar.
Gambar 7. Kurva frekuensi natural alami (a) Jembatan Lhoksukon dan (b) Jembatan Rayeuk Pange Tabel 6 . Analisis karakteristik dinamik pada Jembatan Lhoksukon analisis RDM dan FSR
No.  Titik f0 Tanah (Hz) RDM f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi FSR f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi EW NS EW NS EW NS EW NS 1 L1 1,11 2,86 2,83 158%  155% Rendah 2,99 2,73  169%  146% Rendah 2 L2 1,11 3,45 3,62 211%  226% Rendah 3,62 3,61  226%  225% Rendah 3 L3 1,11 2,37 2,37 114%  114% Rendah 2,33 2,37  110%  114% Rendah 4 R1 1,11 3,29 3,21 196%  189% Rendah 3,24 3,24  192%  192% Rendah 5 R2 1,11 3,48 3,41 214%  207% Rendah 3,60 3,62  224%  226% Rendah 6 R3 1,11 3,56 2,30 221%  107% Rendah 3,51 2,21  216% 99% Rendah
Tabel 7 . Analisis karakteristik dinamik pada Jembatan Rayeuk Pange analisis RDM dan FSR
No.  Titik f0 Tanah (Hz) RDM f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi FSR f0 (Hz) Resonansi Tingkat Resonansi EW NS EW NS EW NS EW NS 1 L1 1,47 2,39 2,38 63% 62% Rendah 2,35 2,46 60% 67% Rendah 2 L2 1,47 2,48 2,44 69% 66% Rendah 2,46 2,47 68% 68% Rendah 3 L3 1,47 2,31 2,39 57% 63% Rendah 2,26 2,45 54% 67% Rendah 4 R1 1,47 3,38 2,44 130%  66% Rendah 3,34 2,41 127% 64% Rendah 5 R2 1,47 2,61 2,54 78% 73% Rendah 2,59 2,51 76% 70% Rendah 6 R3 1,47 3,18 2,54 116%  73% Rendah 3,17 2,59 116% 76% Rendah
Gambar 7 adalah grafik frekuensi alami  struktur jembatan, Tabel 6 dan Tabel 7 adalah hasil analisi RDM  dan  FSR.  Nilai  frekuensi  yang  diperoleh  pada  beberapa  komponen  mendekati  standar  SNI,  hasil analisis  pada  kedua  jembatan  tersebut  lebih  stabil,  ini  terlihat  pada  semua  titik  pengukuran  memiliki kemiripan nilai frekuensi dan nilai resonansi pada semua komponen EW dan NS. Nilai rasio resonansi rata- rata diatas 25% dengan klasifikasi rendah. Jembatan tersebut memiliki struktur yang cukup kaku dan aman dalam menahan beban dinamis dari beban gempa.

## 4.3  Damping Ratio
Rasio redaman struktur berdasarkan hasil pengukuran didapatkan bervariasi untuk tiap titik antara 2,02 -  4,97%.  Untuk  mendapatkan  rasio  redaman  yang  lebih  akurat  frekuensi  yang  diberikan  pada  struktur mendekati  dengan  frekuensi  resonansinya  karena  respon  struktur  pada  kondisi  resonansi  dikontrol  oleh redaman dari sistem. Dengan kata lain semakin tinggi amplitudo osilasi dari struktur maka rasio redaman yang  didapat  akan  lebih  besar.  Nilai  rata  –  rata  maka  rasio  redaman  jembatan  dari  hasil  pengukuran
mikrotremor berkisar 3,16% (gambar 8). Hasil ini sesuai dengan nilai rekomendasi yang dikeluarkan oleh Cantieni bahwa jembatan yang dalam hal ini merupakan struktur baja dan beton bertulang rasio redamannya berkisar antara 2 – 5 %.
Gambar 8. Damping ratio a. Jembatan Tanah Pasir; b. Jembatan Rayeuk Pange; c. Jembatan Lhoksukon;
d. Jembatan Rayeuk Pange

## 4.4  Kelayakan Jembatan
Pengujian  mikrotremor  dapat  dijadikan  salah  satu  alternatif  metode  untuk  penerimaan  kelayakan struktur jembatan sebagai pendukung dalam penetapan laik fungsi jalan. Untuk memperoleh nilai frekuensi teoritis  jembatan,  dilakukan  perhitungan  struktur  jembatan.  Analisis  ini  dilakukan  untuk  mengetahui parameter  dinamik  pada  saat  struktur  menerima  eksitasi  getaran.  Output  frekuensi  hasil  perhitungan (teoritis) dibandingkan dengan frekuensi hasil uji mikrotremor (aktual) dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8 . Perbandingan frekuensi natural dan periode getar alami jembatan secara teoritis dan aktual
No. Nama Jembatan Frekuensi teoritis (Hz) Periode getar teoritis (detik) Rata-rata frekuensi aktual/uji (Hz) Periode getar aktual/uji (detik) Selisih relatif 1 Jembatan Tanah Pasir 2,13 0,47 2,29 0,44 6,84 % 2 Jembatan Krueng Cangkoi 2,17 0,46 2,15 0,47 -0,86 % 3 Jembatan Lhoksukon 2,51 0,40 3,09 0,32 18,66 % 4 Jembatan Rayeuk Pange 2,48 0,40 2,59 0,39 4,32 %
Secara garis besar dapat kita lihat bahwa frekuensi dan periode getar alami bernilai positif artinya hasil pengukuran  lebih  besar  dari  teoritis  maka  dapat  dikatakan  bahwa  baik  uji  dinamik  memberikan kecenderungan yang sama yaitu struktur lebih kaku daripada hasil perhitungan secara teoritis dengan rata- rata  7,24%.  Hal ini  menunjukkan kekakuan  aktual  struktur jembatan lebih  tinggi  dibandingkan  prediksi kekakuan teoritisnya, maka jembatan dikatakan mempunyai performa yang baik.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1   Kesimpulan
Berdasarkan hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan:
1. Pada jembatan rangka baja nilai frekuensi natural tanah adalah 1,25 - 1,35 Hz dan jembatan beton bertulang nilai frekuensi natural tanah adalah 1,11 - 1,47 Hz dengan klasifikasi tanah tipe 1 jenis IV yaitu jenis batuan Alluvial.
2. Nilai frekuensi natural struktur jembatan rangka baja berdasarkan analisis FSR adalah 0,81 - 3,29 Hz dan analisis RDM 1,12 - 3,46 Hz, frekuensi yang diperoleh kurang stabil pada komponen NS, hasil rasio redaman 2,02 - 4,97%. Nilai  frekuensi  natural jembatan beton bertulang berdasarkan analisis  FSR  2,21  -  3,62  Hz  dan  hasil  analisis  RDM  2,30  -  3,62  Hz,  Frekuensi  yang  diperoleh cenderung stabil pada pada setiap komponen, hasil rasio redaman 2,05 - 4,81%.
3. Periode getar alami  dari hasil  eksperimen menunjukkan hasil yang identik  dengan periode hasil perhitungan  teoritis  dengan  rata  –  rata  periode  getar  alami  hasil  eksperimen  lebih  besar  7,24% dibandingkan  periode  hasil  perhitungan  teoritis.  Nilai  kekakuan  aktual  struktur  jembatan  lebih tinggi dibandingkan prediksi kekakuan teoritisnya, jembatan mempunyai performa yang baik.
4. Berdasarkan  hasil  eksperimen  rasio  redaman  jembatan  didapat  berkisar  3.16%,  hasil  ini  sesusai dengan literatur yakni berkisar 2 – 5 %.
5. Struktur  eksisting  jembatan  masih  memenuhi  standar  kekakuan  untuk  menerima  pembebanan sesuai dengan standar SNI 2833-2008.

## 5.2 Saran
Adapun  saran  yang  diajukan  untuk  penelitian  selanjutnya  adalah  dapat  dikembangkan  lebih  lanjut metode  baku  mikrotremor  untuk  pengujian  dinamik  jembatan,  agar  diperoleh  data  yang  valid  dalam penentuan karakteristik dinamik dan memberikan kemudahan bagi pihak pengguna untuk langsung dapat menggunakan dan menginterpretasikan data mikrotremor tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
Arintalofa,  V.,  Yulianto,  G.  dan  Harmoko,  U.  2020. Analisa mikrotremor  menggunakan metode  HVSR untuk  mengetahui  karakteristik  bawah  permukaan  manifestasi  panas  bumi  Diwak  dan  derekan berdasarkan nilai Vp. Jurnal Energi Baru dan Terbarukan , 1(2), pp. 54-61.
Cantieni,  R.  1983.  Dynamic  load  tests  on  highway  bridges  in  Switzerland. Rep, 211, Eidgenossische Material-prufungs-und Versuchsantalt (EMPA), Dubendorf, Switzerland.
Citak,  S.  O.,  Ohori,  M.,  &  Nakamura,  T.  2012.  Microtremor  measurements  and  earthquake  response analysis on Urado bridge, In The 15th World Conferences of Earthquake Engineering LISBOA , Kochi, Japan.
Gosar,  A.  2007. Microtremor  HVSR  study  for  assessing  site  effects  in  the  Bovec  basin  (NW  Slovenia) related to 1998 Mw5. 6 and 2004 Mw5. 2 earthquakes. Engineering geology , 91(2-4), pp. 178-193. Gosar, A., Roser, J., Sket Motnikar, B. and Zupancic, P. 2010. Microtremor study of site effects and soil- structure  resonance  in  the  city  of  Ljubljana  (central  Slovenia). Bulletin  of  earthquake engineering , 8(3), pp. 571-592.
Gosar, A. 2010. Site effects and soil-structure resonance study in the Kobarid basin (NW Slovenia) using microtremors. Natural hazards and earth system sciences , 10(4), pp. 761-772.
Kanai, K. 1983. Engineering Seismology. Tokyo: University of Tokyo Press.
Konno,  K.  and  Ohmachi,  T.  1998.  Ground-motion  characteristics  estimated from  spectral  ratio between horizontal  and  vertical  components  of  microtremor. Bulletin  of  the  Seismological  Society  of America , 88 (1), pp. 228-241.
Nakamura, Y. 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Railway Technical Research Institute, Quarterly Reports , 30(1), pp. 25-33. Nakamura,  Y.  2000,  January.  Clear identification  of  fundamental idea  of  Nakamura’s  technique and its applications. In Proceedings of the 12th world conference on earthquake engineering, 30 January–4 February 2000, Auckland, New Zealand.
SESAME,  W.  2004.  Guidelines  for  the  implementation  of  the  H/V  spectral  ratio  technique  on  ambient vibrations: measurements, processing and interpretation. European Commission. Project No. EVG1- CT-2000-00026 SESAME, D23 , 12.
Tunggal, P., Ihkyaul, M. and Aris, M. 2014, September. Earthquake microzonation and strength building evaluation at Gelora Bung Tomo stadium Surabaya using microtremor method. In 2014 International Conference on Physics and its Applications (ICOPIA-14), pp. 14-20.