## ANALISIS PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM DENGAN MENGGUNAKAN RUMUSAN ESTEVA DAN DONOVAN
(Studi Kasus Pada Semenanjung Utara Pulau Sulawesi)
Cloudya Gabriella Kapojos 1) , Gerald Tamuntuan 1) , Guntur Pasau 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi Manado e-mail: cloudyagabriella@gmail.com ; gtamuntuan@gmail.com ; pasaujunior@gmail.com

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  analisis  percepatan  tanah  maksimum  di  semenanjung  utara  Pulau  Sulawesi dengan  menggunakan  rumusan  Esteva  dan  rumusan  Donovan.  Data  yang  digunakan  adalah  data gempa  bumi  tektonik  yang  terjadi  di  sekitar  semenanjung  utara  Pulau  Sulawesi  pada  periode tahun  2008  –  2014.  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  perubahan  nilai  percepatan  tanah  dari rumusan Esteva dan rumusan Donovan memiliki pola perubahan yang sama terhadap jarak. Nilai percepatan  tanah  menurut  rumusan  Donovan  lebih  tinggi  dibandingkan  dari  rumusan  Esteva. Perbandingan  dengan  data  akselerograf  mengindikasikan  bahwa  rumusan  Esteva  lebih  cocok digunakan  dalam  mengestimasi  percepatan  tanah  maksimum  di  semenanjung  utara  Pulau Sulawesi.  Hasil  pemetaan  sebaran  percepatan  tanah  maksimum  menunjukkan  bahwa  wilayah Kabupaten  Minahasa  Utara  berada  pada  zona  dengan  resiko  yang  lebih  tinggi  dibandingkan wilayah lainnya di semenanjung utara Pulau Sulawesi.
Kata Kunci :Percepatan tanah maksimum, gempa bumi, semenanjung utara Pulau Sulawesi

## ANALYSIS OF PEAK GROUND ACCELERATION USING ESTEVA AND DONOVAN FORMULATIONS (A Case Study On The Northern Part of Sulawesi)

## ABSTRACT
Peak  ground  acceleration  on  the  northern  part  of  Sulawesi  Island  has  been  analysis  by  using Esteva  and  Donovan  formulations.  We  use  tectonic  earthquake  data  that  occurred  around  the northern  part  of  Sulawesi  Island  during  period  of  2008  till  2014.  The  results  showed  that  both Esteva and Donovan formulations have the similar pattern on changes of peak ground acceleration to the distance. Value of peak ground acceleration calculated  with Donovan method higher than Esteva  method.  Comparison  between  empirical  formula  results  and  accelerograf  data  show  that Esteva  formulation  more  suitable  for  use  in  estimating  the  peak  ground  acceleration  in  the northern  part  of  Sulawesi  Island.  Distribution  of  peak  ground  acceleration  indicate  that  the earthquake  impact  on  North  Minahasa  Regency  is  higher  than  other  regions  in  northern  part  of Sulawesi island.
Keynotes: Peak Ground Acceleration, Earthquake, Northern Part of Sulawesi Island

## PENDAHULUAN
Gempabumi  merupakan  salah  satu fenomena  fisis  yang  terjadi  sebagai  akibat dari  pergerakan  lempeng-lempeng  bumi ataupun proses vulkanik. Gempa bumi sering menyebabkan kerusakan-kerusakan pada daerah  ataupun  disekitar  tempat  terjadinya. Sulawesi  Utara  merupakan  kawasan  dengan intensitas  gempa  bumi  yang  relatif  tinggi
sehubungan dengan posisi  geografisnya yang di  daerah  pertemuan  lempeng  Filiphina  dan Eurasia  dengan  lempeng  Pasifik  (Pasau  dan Tanauma, 2011; Putra dkk, 2012). Salah satu faktor yang dapat menentukan besar-kecilnya kerusakan  sebagai  akibat  dari  gempa  bumi adalah percepatan tanah maksimum atau peak ground acceleration (PGA) (Edwiza, 2008).
Percepatan tanah maksimum merupakan  indikator  percepatan  tanah  yang terjadi disuatu tempat akibat gempa bumi dan dapat  diketahui  melalui  dua  cara  yaitu pengukuran dengan menggunakan alat accelerograph dan melalui pendekatan empiris  (Linkimer,  2008).  Beberapa  metode yang  bisa  dipakai  untuk  menentukan  nilai percepatan  tanah  maksimum  secara  empiris yaitu  metode  Richter,  Fukushima-Tanaka, Donovan, Esteva, Murphy-O’brein,
Mc.Guirre,  dan  Kanai  (Macropoulos,  1985;
Edwiza dan Novita, 2008). Informasi tentang nilai  percepatan  tanah  maksimum  dan  pola sebarannya  merupakan  sesuatu  yang  penting diketahui dalam perencanaan serta pembangunan  infrasutruktur  tahan  gempa. Dengan mengetahui sebaran atau variasi nilai percepatan tanah maksimum disuatu wilayah, maka  dapat  dipetakan  lokasi-lokasi  yang rawan  mengalami  kerusakan  ketika  terjadi gempa bumi.
Semenanjung  utara  Pulau  Sulawesi yang  meliputi beberapa  kabupaten/kota seperti Minahasa, Minahasa Selatan, Minahasa Tenggara, Minahasa Utara,
Manado  dan  Bitung  merupakan  daerah- daerah yang sedang giat-giatnya membangun. Pemetaan  nilai  percepatan  tanah  maksimum tentunya  akan  menjadi  informasi  penting dalam menunjang pembangunan pada daerah- daerah tersebut. Dalam penelitian ini disajikan analisis percepatan tanah maksimum  di  wilayah  semenanjung  utara Pulau Sulawesi dengan menggunakan rumusan empiris Esteva dan Donovan.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Parameter Gempabumi
Setiap  kejadian  gempabumi  akan menghasilkan  informasi  seismik  berupa rekaman  sinyal  berbentuk  gelombang  yang setelah  proses  manual  atau  non  manual  akan menjadi  data.  Informasi  seismik  selanjutnya mengalami  proses  pengumpulan,  pengolahan dan  analisa  sehingga  menjadi  parameter gempa  bumi.  Parameter  gempabumi  tersebut meliputi :
1. Waktu terjadinya gempa
2. Episenter
3. Kedalaman (Hiposenter)
4. Magnitudo
5. Intensitas

## Percepatan Tanah Maksimum
Parameter  getaran  gelombang  gempa yang  dicatat  oleh  seismograf  umumnya adalah  simpangan  kecepatan  atau  velocity dalam  satuan  kine  (cm/dt).  Selain  velocity tentunya parameter yang lain seperti displacement (simpangan dalam satuan micrometer)  dan  percepatan  (acceleration dalam  satuan  gal  atau  cm/dt 2 )  juga  dapat ditentukan.  Parameter  percepatan  gelombang seismik  atau  sering  disebut  percepatan  tanah merupakan salah satu parameter yang penting dalam  seismologi  teknik  atau  earthquakes engineering.  Nilai  percepatan  tanah  dapat dihitung  langsung  dengan  seismograf  khusus yang disebut strong motion seismograph atau accelerograf. Namun karena begitu pentingnya  nilai  percepatan  tanah  dalam menghitung koefisien seismik untuk bangunan  tahan  gempa,  sedangkan  jaringan accelerograf  tidak  lengkap  baik  dari  segi periode  waktu  maupun  tempatnya,  maka perhitungan empiris sangat perlu dibuat.
Oleh  sebab  itu  untuk  keperluan bangunan  tahan  gempa  harga  percepatan tanah dapat dihitung  dengan  cara pendekatan dari  data  historis  gempabumi  (Ibrahim  dan Subardjo, 2005).
Beberapa formula pendekatan antara lain :
1. Rumusan Esteva
𝑎 = 5600𝑒𝑥𝑝 0.5.𝑀
(𝑟+40) 2 ………………......(1)
Dimana : a  =  Percepatan  tanah  pada  tempat  yang  akan dicari.
M = Magnitudo. r = Jarak hiposenter (dalam satuan km)
2. Rumusan Donovan
𝑎 = 1080 𝑒𝑥𝑝 0,5 𝑀
(𝑅+25) 1.32 ………… .…..(2)
Di  mana  a  adalah  percepatan,  M  adalah magnitude  dan  r  adalah  jarak  hiposenter dalam satuan km.
R = jarak hiposenter (km) 2 2 h R   
………………..(3)
 = jarak episenter (km)
h = kedalaman sumber gempa (km)

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan data gempa bumi dari  BMKG.  Data  yang  digunakan  adalah data gempa bumi disekitar semenanjung utara Pulau  Sulawesi  pada  periode  tahun  2008  – 2014.  Data  dianalisis  dengan  menggunakan dua  rumusan  empiris  yaitu  rumusan  Esteva dan  rumusan  Donovan  dan  selanjutnya dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  alat akselerograf.  Pada  bagian  akhir  dilakukan pemetaan  sebaran  nilai  percepatan  tanah maksimum  menggunakan  rumusan  Esteva dan  Donovan  untuk  mengetahui  peta  potensi resiko  bencana  gempa  bumi  di  semenanjung utara  Pulau  Sulawesi  yang  diakibatkan  oleh percepatan tanah.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Pola nilai percepatan tanah maksimum terhadap perubahan jarak
Untuk mengetahui bagaimana pola perubahan  nilai  percepatan  tanah  maksimum terhadap jarak maka telah dilakukan perhitungan nilai percepatan tanah maksimum bergantung jarak dengan
menggunakan  rumusan  empiris  Esteva  dan Donovan. Pada Gambar 1 dan 2 menunjukan perubahan  nilai  percepatan  tanah  maksimum pada  gempa  dengan  magnitudo  7.8  SR  dan 6.4  SR.  Jarak  0  km  dalam  hal  ini  merujuk pada episenter gempa.
Nilai percepatan tanah maksimum berdasarkan rumusan Donovan terlihat relatif lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  rumusan Esteva.  Grafik  dari  kedua  rumusan  tersebut membentuk  pola  yang  semakin  menurun seiring  bertambahnya  jarak.  Pada  perbedaan magnitudo  gempa  7,8  SR  dan  6,4  SR,  nilai percepatan  tanah  maksimum  berdasarkan rumusan Esteva maupun Donovan mengalami penurunan yang sangat signifikan yaitu  masing-masing  50.24  %  pada  rumusan Esteva dan 50.23% pada rumusan Donovan. Gambar 1. Grafik Percepatan tanah maksimum  terhadap  jarak  episenter  yang dihitung menggunakan rumusan empiris pada kasus gempa 7,8 SR
Gambar 2. Grafik percepatan tanah maksimum  terhadap  jarak  yang  dihitung menggunakan  rumusan  empiris  pada  kasus gempa 6,4 SR
2. Perbandingan nilai perhitungan percepatan tanah menggunakan rumusan empiris dengan hasil pengukuran alat akselerograf Kesesuain  hasil-hasil  perhitungan  dan pengukuran percepatan tanah pada
semenanjung  utara  Pulau  Sulawesi  dapat dilihat  pada  Gambar  3  dan  4.  Dalam  hal  ini
1 10 100 1000 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 P G A (g al ) Jarak (km) Log PGA vs Jarak Mag 7,8 SR D E 1 10 100 1000 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 P G A Jarak (km) Log PGA vs Jarak Mag 6,4 SR Donovan Esteva
data  gempa  bumi  yang  digunakan  mulai adalah  data  pada  tahun  2008-2011  dengan magnitudo  antara  2  hingga  7,8  SR.  Posisi acuan  dalam  proses  perhitungan  dengan rumusan empiris adalah posisi stasiun tempat alat  akselerograf  berada  yaitu  di  Kota Manado.  Berdasarkan  grafik  pada  gambar  3 dan  4  terlihat  bahwa  hasil  perhitungan percepatan  tanah  menggunakan  rumusan Esteva  relatif  lebih  mendekati  nilai  hasil pengukuran  alat  ukur  akselerograf  jika dibandingkan  dengan hasil  perhitungan dengan rumusan Donovan. Hal ini mengindikasikan  bahwa  rumusan  empiris Esteva lebih cocok digunakan dalam mengestimasi percepatan tanah maksimum di semenanjung utara Pulau Sulawesi.
Gambar  3.  Grafik  PGA  hasil  perhitungan dengan  menggunakan  rumusan  esteva  dan PGA dari alat akselerograf terhadap jarak.
Gambar  4. Grafik  PGA  hasil  perhitungan dengan  menggunakan  rumusan  Donovan  dan PGA dari alat akselerograf terhadap jarak.

## 3. Estimasi  Pola  Sebaran  Percepatan Tanah  Maksimum  di  Semenanjung Utara Pulau Sulawesi
Pemetaan  pola  sebaran  percepatan  tanah maksimum  di  semenanjung  utara  Pulau Sulawesi  dalam  penelitian  ini  menggunakan data  magnitudo  enam  gempa  yang  terjadi disekitar  wilayah  tersebut.  Keenam  gempa tersebut  merupakan  gempa-gempa  tektonik pada  periode  antara  tahun  2008  hingga  2014 dan  memiliki  magnitudo  paling  besar. Percepatan  tanah  maksimum  dihitung  pada setiap  grid  sebesar  0,1 o x  0,1 o yang  diplot pada  lintang 0°30 ′ − 2°30′ LU  dan 124°00 ′ − 125°30 ′ BT. Gambar 5 dan 6 masing-masing menunjukkan  pola  sebaran  percepatan  tanah maksimum dalam bentuk kontur sebagai hasil rumusan dari Esteva dan Donovan.
Berdasarkan rumusan Esteva diperoleh bahwa  percepatan  tanah  maksimum  di semenanjung  utara Pulau Sulawesi bervariasi antara  1  –  10  gal.  Nilai  percepatan  tanah tertinggi,  yaitu  10  gal,  berada  pada  daerah paling  utara  dari  semenanjung  utara  Pulau Sulawesi  yang  merupakan  lokasi  dari Kabupaten  Minahasa  Utara.  Nilai  percepatan tanah  terendah,  yaitu  1  gal,  berada  pada sebagian  dari  wilayah  Kabupaten  Minahasa Tenggara.  Dari  pemetaan  yang  dibuat berdasarkan  rumusan  Esteva  secara  umum besar  percepatan  tanah  pada  kabupaten/kota di  semenanjung  utara  Pulau  Sulawesi  secara berurut  dari  yang  paling  tinggi  adalah Kabupaten  Minahasa  Utara,  Kota  Bitung,
Kota Manado, Kabupaten Minahasa, Kabupaten  Minahasa  Selatan  dan  Kabupaten Minahasa Tenggara. Peta percepatan tanah maksimum berdasarkan rumusan Donovan memiliki pola yang  relatif  sama  dengan  hasil  rumusan Esteva.  Perbedaan  yang  mencolok  hanya terdapat  pada  pola  sebaran  percepatan  tanah terendah. Pada rumusan Donovan, percepatan tanah  terendah  yaitu  sebesar  11  gal  tersebar relatif  luas  meliputi  beberapa  wilayah Kabupaten  Minahasa,  Minahasa  Selatan,  dan Minahasa  Tenggara.  Nilai  percepatan  tanah tertinggi  tetap  berada  pada  wilayah  utara Kabupaten  Minahasa  Utara  yaitu  sekitar  60 gal.  Besar  nilai  percepatan  tanah  maksimum ini  tentunya  erat  kaitannya  dengan  dampak yang  diperoleh  ketika  terjadi  gempa  bumi. Wilayah-wilayah  dengan  nilai  percepatan
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 500 1000 P G A (g al ) Jarak (km) PGA vs Jarak Esteva Acceleograf 0 10 20 30 40 50 0 200 400 600 800 1000
P G A (g al ) Jarak (km) PGA vs Jarak Donovan Acceleograf
tanah  maksimum  yang  lebih  besar  dapat diartikan  sebagai  wilayah  yang  lebih  rawan dibandingkan dengan wilayah-wilayah dengan  nilai  percepatan  tanah  yang  lebih kecil.
Gambar  5.  Peta  kontur  percepatan  tanah maksimum menggunakan rumusan Esteva.
Gambar  6.  Peta  kontur  percepatan  tanah maksimum menggunakan rumusan Donovan

## KESIMPULAN
Dari hasil analisis percepatan tanah maksimum  di  semenanjung  utara  Pulau Sulawesi dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Percepatan  tanah  maksimum  sebagai hasil  perhitungan  dengan  menggunakan rumusan Donovan relatif lebih tinggi jika dibandingkan  dengan  rumusan  Esteva.
Namun demikian perubahan nilai percepatan  tanah  maksimum  terhadap jarak dari kedua rumusan ini menunjukkan pola yang relatif sama. 2. Rumusan  Esteva  merupakan  rumusan empiris yang lebih cocok dalam mengestimasi  nilai  percepatan  tanah maksimum  di  semenanjung  utara  Pulau Sulawesi  jika  dibandingkan  dengan rumusan Donovan. 3. Pemetaan  sebaran  nilai  percepatan  tanah maksimum  menunjukkan  bahwa  wilayah bagian  utara  Kabupaten  Minahasa  Utara merupakan  daerah  yang  relatif  lebih rawan  terhadap  dampak  gempa  bumi gerakan  tanah  jika  dibandingkan  dengan daerah  lainnya  di  semenanjung  utara Pulau  Sulawesi.  Sementara  wilayah yang relatif  paling  kecil  resikonya  adalah wilayah Kabupaten Minahaa Tenggara.

## DAFTAR PUSTAKA
Edwiza dan Novita. 2008. Pemetaan Percepatan  Tanah  Maksimum  Dan Intensitas Seismik Kota Padang Panjang  Menggunakan  Metode  Kanai. Jurnal  Geofisika  No.  29  Vol.2.ISSN: 0854-8471. Hal: 111-118 Edwiza.  2008. Analisis  Terhadap  Intensitas dan  Percepatan  Tanah  Maksimum Gempa Sumbar. No.29 Vol.1 Thn. XV.
ISSN: 0854-8471. Hal: 73-79 Ibrahim  dan  Subardjo.  2005. Pendahuluan Seismologi. Meteorologi,  Klimatologi dan Geofisika. Jakarta
Macropoulos.  1985. Seismic  Hazard  In Greece.  Ii.  Ground  Acceleration. Tectonophysics, 117.Hal :259-294
Pasau,  G.,  dan Tanauma,  A.,  2011. Pemodelan Sumber Gempa Di Wilayah Sulawesi Utara Sebagai Upaya Mitigasi Bencana Gempa Bumi. Jurnal Ilmiah  Sains  Vol.  11  No.  2.  Hal:  202-
209
Putra,  R.,  Kiyono,  J.,  Ono,  Y.,  Parajuli,  H., 2012. Seismic  Hazard  Analysis  For
Indonesian . Journal of Natural Disaster Science, No. 2 Volume 33.Hal : 59-70
Linkimer.  2008. Relationship  Between  Peak Ground AccelerationAnd Modified Mercalli  Intensity  In  Costa  Rica. Revista Geológica de América Central, 38ISSN: 0256-7024. Hal : 81-94