Analisis Respon Dinamik Tanah Berpotensi Likuifaksi Pada Underpass Yogyakarta International Airport ( YIA )
Muhamad Agung Rahman 1 , Teuku Faisal Fathani 2 , Ahmad Rifa’i 3
Mahasiswa Program Magister Teknik Pengelolaan Bencana Alam 1 , Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 1, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 2,3
Email : muhamad.a.r@mail.ugm.ac.id 1, tfathani@ugm.ac.id 2, ahmad.rifai@ugm.ac.id 3
DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v4i1.1916
Abstrak: Underpass  Yogyakarta  International  Airport  (YIA) terletak  di  pesisir  pantai  selatan  jawa dekat  dengan  pertemuan  lempeng  tektonik.  Kondisi  geologi  di  lokasi Underpass  YIA termasuk formasi  geologi  endapan  alluvial,  dimana  sepanjang underpass ditemukan  lapisan  tanah  berupa lempung  pasiran  dan  pasir.  Aktivitas  seismik  serta  kondisi  geologi  dan  geoteknik  menyebabkan wilayah Underpass  YIA rentan  terhadap  gempa  bumi  berpotensi  likuifaksi.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  menganalisis  respon  dinamik  tiap  lapisan  tanah  berpotensi  likuifaksi  dengan  ragam  spektrum Multi  Degree  of  Freedom serta  memodelkan  lapisan  tanah  berupa shear  building .  Evaluasi  bawah permukaan  didasarkan  pada  data  pengeboran  dan N-SPT serta  data  tanah  pada  5  titik  di  sepanjang Underpass  YIA .  Nilai  percepatan  batuan  dasar  ditentukan  berdasarkan  peta  gempa  SNI  1726-2012. Piranti  lunak  MATLAB  digunakan  sebagai  alat  bantu  dalam  perhitungan  analisis  perilaku  dinamik. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai simpangan tiap lapisan tanah semakin mendekati permukaan cenderung  semakin  besar  karena  nilai  kekakuan  tanah  semakin  mengecil.  Kekakuan  tanah  yang semakin  kecil  menghasilkan  nilai  frekuensi  sudut  semakin  kecil  dan  periode  getar  semakin  besar mendekati permukaan tanah. Hasil analisis menunjukkan adanya potensi likuifaksi pada kedalaman 4- 6  m  dari  permukaan  tanah  jika  terjadi  gempa  bumi  dengan  nilai  percepatan  muka  tanah  maksimum ( a max ) lebih besar dari 0,44g.
Kata Kunci : Likuifaksi, kekakuan tanah, percepatan batuan dasar, shear building, MATLAB.

## PENDAHULUAN
Pembangunan  bandar  udara  baru  di Daerah  Istimewa  Yogyakarta  (DIY)  yaitu Yogyakarta  International  Airport ( YIA )  telah berdampak  terputusnya  Jalan  Jalur  Lintas Selatan  (JJLS)  Jawa  yang  menghubungkan DIY dengan Provinsi Jawa Tengah (Kabupaten  Purworejo).  Untuk  memecahkan permasalahan tersebut, Pemerintah
melaksanakan pembangunan terowongan bawah  tanah  ( underpass )  sepanjang  ±1,3 kilometer yang dinamakan Underpass Yogyakarta International Airport ( YIA ).
Underpass YIA terletak di daerah pesisir pantai  selatan  jawa  yang  dekat  dengan pertemuan  lempeng  tektonik  yaitu  Lempeng Eurasia dan  Lempeng  Indo-Australia,  seperti yang  ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Pergerakan antar  lempeng  tersebut  menciptakan  jalur subduksi (penujaman) dan jalur tubrukan aktif, sehingga  jarak  lokasi Underpass  YIA yang relatif  dekat  dengan  pertemuan  lempeng tektonik  di  selatan  Pulau  Jawa  memiliki potensi bahaya terjadinya gempa bumi.
Kondisi  geologi  regional  di  lokasi Underpass  YIA berdasarkan  Peta  Geologi lembar Yogyakarta Jawa tahun 1977, termasuk ke  dalam  formasi  geologi  endapan  alluvial (Gambar  2).  Berdasarkan  hasil  penyelidikan lapangan  dan  uji  laboratorium  di  sepanjang underpass diketahui  lapisan  tanah  di  sebagian besar  lokasi  di  bagian  permukaan  adalah lapisan lempung lanauan atau lempung pasiran (tanah  kohesif)  dengan  tebal  bervariasi  antara 0,5  m  hingga  3  m  kecuali  di  ujung  sisi  timur. Di  bawah  lapisan  lempung  ditemukan  lapisan pasir (non-kohesif) hingga akhir pengeboran di kedalaman 16 m.
Gambar 1 Peta lempeng tektonik (Pusat Studi Gempa Nasional Indonesia, 2017)
Gambar 2 Kondisi geologi regional kawasan
Underpass YIA (Peta Geologi Lembar Yogyakarta Jawa, 1977)
Dengan menggunakan data bor
sepanjang Underpass  YIA dilakukan  analisis potensi likuifaksi. Rahman (2019) menganalisis potensi likuifaksi pada Underpass  YIA terjadi  pada  kedalaman  4-6  m dari  permukaan  tanah.  Aktivitas  seismik  serta kondisi  geologi  dan  geoteknik  dari  lapisan tanah  menyebabkan  wilayah Underpass  YIA rentan  terhadap  gempa  bumi  berpotensi likuifaksi.
Pada  saat  gempa  bumi  terjadi,  energi dilepaskan  akibat  pergerakan  pada  pertemuan lempeng  tektonik  kemudian  di  transfer menjadi  energi  gelombang  gempa  dari  pusat gempa  yang  merambat  ke  segala  arah  sampai ke  permukaan  tanah.  Sebelum  mencapai  alat pencatat  gempa,  gelombang  gempa  akan melewati  bermacam-macam  kondisi  lapisan
tanah,  sebagian  gelombang  akan  dipantulkan, dibiaskan,  dan  ada  pula  yang  bergerak sepanjang permukaan tanah.
Tanah  merupakan  faktor  penghantar penting  selama  gelombang  gempa  menjalar dari pusat  gempa sampai  ke permukaan tanah. Respon tanah terhadap gelombang gempa akan berlainan pada beberapa tempat yang disebabkan  oleh  beberapa  faktor  diantaranya adalah  kondisi  geologi,  kondisi  jenis  tanah, frekuensi gempa, dan kedalaman lapisan tanah yang berpengaruh terhadap kekakuannya.
Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis perubahan perilaku tanah berdasarkan  kedalaman  tanah  dimana  tanah tersebut  berpotensi  mengalami  likuifaksi sehingga  didapatkan  perubahan  simpangan tanah,  kepadatan  tanah,  dan  percepatan  tanah tiap  kedalaman  lapisan  tanah  di  kawasan Underpass  YIA .  Fenomena  likuifaksi  dapat diselidiki dengan mengevaluasi korelasi antara kedalaman  tanah  dan  tegangan  efektif  tanah (Jalil dkk., 2020). Penelitian ini menggunakan data  geoteknik  di  kawasan Underpass  YIA dengan  metode  uji  lapangan N-SPT ( Standard Penetration Test ) dan analisis perilaku lapisan tanah  menggunakan  metode  analisis  dinamika struktur Multi  Degree  of  Freedom ( MDOF ) dengan  pemodelan  matematis  lapisan  tanah berupa model bangunan geser ( shear building ).  Hasil  akhir  penelitian  ini  akan didapatkan  perbedaan  respon  tanah  yang mempunyai kekakuan berbeda jika mengalami getaran gempa dan berpotensi terjadi likuifaksi.

## METODE PENELITIAN Analisis indeks propertis lapisan tanah
Dalam  penelitian  ini,  data  penyelidikan tanah berupa hasil uji lapangan SPT berjumlah 5  titik  tinjauan  yang  tersebar  di  kawasan Underpass  YIA .  Pengeboran  dan  uji  SPT memiliki  peranan  penting  untuk  mengetahui jenis dan karakteristik tanah wilayah penelitian berupa  data  indeks  propertis  tanah  pada kedalaman  tertentu  (Gambar  3).  Pada  setiap lapisan tanah yang tidak diketahui nilai indeks propertis  tanah,  maka  dilakukan  beberapa asumsi  berdasarkan  korelasi  yang  diusulkan oleh Das (1985) dan Bowles (1984).
Gambar 3 Lokasi 5 titik tinjauan penelitian Nilai angka pori ditentukan dengan menggunakan  korelasi  dimana  untuk  lapisan lempung  kepasiran  ditentukan  angka  pori sebesar  0,60  ( e =0,60)  dan  untuk  lapisan  pasir angka  pori  sebesar  0,45  ( e =45).  Sedangkan untuk memperoleh nilai sudut gesek dalam ( φ ) dan  berat  volume  tanah  ( γ )  dilakukan  dengan cara  interpolasi  nilai N-SPT .  Hasil  korelasi untuk  nilai  indeks  propertis  tanah  pada  titik pengujian  BH01  ditunjukkan  pada  Tabel  1. Cara  yang  sama  diterapkan  pada  seluruh  titik pengujian.
Tabel 1 Nilai indeks propertis tanah Lokasi : BH01
MAT   : 4 m Lapisan Depth (m) N γ (kN/m 3 ) γ' (kN/m 3 ) φ (°) e
1
1 10 14,0 0,0 28, 7 0,60 2 3 11 14,2 0,0 29, 1 0,60 3 4 13 14,6 0,0 29, 7 0,45 4 5 17 15,4 5,6 31, 2 0,45 5 6 60 23,0 13,2 42, 0 0,45 6 7 60 23,0 13,2 42, 0 0,45 7 8 60 23,0 13,2 42, 0,45
0 8 10  60 23,0 13,2 42, 0 0,45 9 12  60 23,0 13,2 42, 0 0,45 10 14  60 23,0 13,2 42, 0 0,45 11 16  60 23,0 13,2 42, 0 0,45

## Analisis propertis dinamik tanah
Pada pembebanan dinamik tanah diperlukan pengetahuan propertis tanah diantaranya adalah kecepatan gelombang geser ( v s ),  modulus  geser  ( G ),  rasio  redaman  ( D ), kekakuan  tanah  ( k )  dan  massa  tanah  ( m ).
Adapun  dalam  menentukan  nilai  propertis tanah tersebut menggunakan parameter- parameter  berdasarkan  data  indeks  propertis tanah  seperti  yang  ditunjukkan  pada  Tabel  1. Contoh  analisis  perhitungan  pada  bagian selanjutnya  dilakukan  pada  lokasi  titik pengujian  BH01.  Cara  yang  sama  diterapkan pada seluruh titik pengujian.

## ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Kecepatan gelombang geser ( v s )
Lokasi  titik  BH01  berada  di  sisi  timur Underpass  YIA .  Kedudukan  muka  air  tanah hasil pengujian lapangan berada pada kedalaman  4  m.    Besarnya  tegangan  efektif
oktahendral ( ) pada setiap kedalaman adalah sebagai berikut : 1. Lapisan 1 (tebal z = 1 m)
Tegangan efektif lapisan 1 ):
Tegangan efektif oktahendral ( ):
2. Lapisan 2 (tebal z = 2 m) Tegangan efektif lapisan 2 ( ):
= = 42,40 kN/m 2
Tegangan efektif oktahendral ( ):

## 3. Lapisan 3 (tebal z = 1 m)
Tegangan efektif lapisan 3 ( ):
=
= 57,00 kN/m 2
Tegangan efektif oktahendral ( ):
4. Lapisan 4 (tebal z = 1 m) Tegangan efektif lapisan 4 ( ):
=
= 62,59 kN/m 2
Tegangan efektif oktahendral ( ):
Dari  hasil  perhitungan,  tegangan  efektif oktahendral  ( )  yang  terjadi  pada  lapisan tanah yang berada di atas muka air tanah yakni kedalaman  1  meter  sampai  4  meter  berturut- turut  adalah , ,  dan .  Sedangkan  tegangan  efektif oktahendral  ( )  yang  terjadi  pada  lapisan dibawah  muka  air  tanah  yakni  kedalaman  5 meter  adalah  40,96  kN/m 2 (Tabel  2).  Cara yang  sama  diterapkan  pada  seluruh  titik pengujian.
Nilai  tegangan  efektif  oktahendral  ( ) yang  diperoleh  selanjutnya  digunakan  untuk menentukan  nilai  kecepatan  gelombang  geser ( v s ) berdasarkan persamaan Hardin dan Richart (1963):
1) Lapisan 1 2) Lapisan 4

## 3) Lapisan 11
Tabel 2 Hasil analisis tegangan efektif
oktahendral ( ) tiap lapisan tanah
Lapisan
BH01  BH02  BH03  BH04  BH05 (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) (kN/m 2 ) 1 9.52 9.76  10.17  20.20 9.48 2 28.68  30.00  30.28  40.32  28.43 3 38.13  38.34  41.24  51.18  35.80 4 40.96  42.13  46.14  58.49  38.65 5 41.98  46.74  49.17  65.72  39.40 6 49.28  49.75  54.50  79.42  44.13 7 56.59  55.13  55.99  93.77  49.93
8 71.20  69.75  69.59  107.42  64.20
9 85.81  84.36  82.62  120.55  78.81 10 100.42  98.97  96.38 93.43 11 115.04  113.58  110.99 108.04
Dari hasil perhitungan kecepatan
gelombang geser ( v s ) pada lapisan 1 menggunakan nilai angka pori ( e ) sebesar 0,60 diperoleh nilai kecepatan gelombang geser ( v s ) sebesar  16,02  m/s.  Pada  lapisan  4  diperoleh nilai  kecepatan  gelombang    geser  ( v s )  sebesar 27,27  m/s  dengan  nilai  angka  pori  ( e )  sebesar 0,45.  Sedangkan  pada  lapisan  11  diperoleh nilai  kecepatan  gelombang  geser  ( v s )  sebesar 49,46  m/s  dengan  menggunakan  nilai  angka pori  ( e )    sebesar  0,45  (Tabel  3).  Dengan  cara yang  sama  nilai  kecepatan  gelombang  geser ( v s )  pada  seluruh  titik  pengujian  dapat diperoleh  yang  ditunjukkan  oleh  Tabel  4  – Tabel 7.

## Penentuan modulus geser
Modulus  geser  ( G )  termasuk  salah  satu parameter  penting  pada  perilaku  tanah  akibat beban  dinamik.  Pada  analisis  ini  dilakukan contoh perhitungan pada titik BH01 di lapisan 1, lapisan 4, dan lapisan 11 sebagai berikut:

## 1) Lapisan 1
Berdasarkan  identifikasi  dengan  metode USCS , tanah lempung plastisitas tinggi diambil nilai  Plastisitas  Indeks  ( PI )  =  60%.  Dengan demikian  didapat  nilai  koefisien  konstan, K = 0,41. Sehingga nilai modulus geser maksimum ( G maks ) dapat diperoleh menggunakan persamaan  yang  dikembangkan  Hardin  dan Drnevich (1972):
13324,49 kN/m 2
dimana OCR ( over consolidation ratio ) = 1 2) Lapisan 4
a.
b. Nilai modulus geser maksimum ( G maks ):
90198,39 kN/m 2 3) Lapisan 11 a)
b) Nilai modulus geser maksimum ( G maks ):
151167,81 kN/m 2
Cara yang sama diterapkan pada seluruh titik  pengujian.  Hasil  perhitungan  nilai modulus  geser  ( )  dan  modulus  geser
maksimum ( setiap lapisan pada seluruh titik  pengujian  dapat  dilihat  pada  Tabel  3  – Tabel 7.

## Rasio redaman
1) Lapisan 1 Pada  penelitian  jumlah N siklik  sebesar  8 siklik  berdasarkan  gempa  Yogyakarta  2006 sebesar  6,3  SR.  Nilai  frekuensi  natural  ( ) pada  lapisan  ini  ditentukan  dengan  persamaan sebagai berikut:
Nilai redaman maksimum ( D maks ) ditentukan oleh persamaan berikut:
Nilai redaman ( D ) ditentukan menggunakan persamaan:

## D
2) Lapisan 4
Tahap  pertama  tentukan  nilai F' dengan menggunakan persamaan:
Sesuai  dengan  Gambar  4,  untuk  nilai F' = 0,01  diperoleh  nilai  regangan  geser, γ' =  1%. Nilai  rasio  redaman  tanah  pasir, D =  25% untuk γ' = 1% sesuai dengan Gambar 5.
Gambar 4 Variasi nilai F' dengan regangan geser ( γ' ) untuk pasir (Seed dkk., 1986)
Gambar 5 Hubungan regangan geser ( γ' ) dengan rasio redaman ( D ) untuk pasir (Seed dkk., 1986)
Dengan  mengetahui  nilai  rasio  redaman untuk  pasir  ( D ),  maka  nilai  rasio  redaman maksimum  (
dapat  dihitung  dengan
persamaan:
3) Lapisan 11
Tahap  pertama  tentukan  nilai F' dengan menggunakan persamaan:
Sesuai  dengan  Gambar  4,  untuk  nilai F' = 0,02 diperoleh nilai regangan geser, γ' = 1%. Nilai  rasio  redaman  tanah  pasir, D =  25% untuk γ' = 1% sesuai dengan Gambar 5.
Dengan  mengetahui  nilai  rasio  redaman untuk  pasir  ( D ),  maka  nilai  rasio  redaman
maksimum  ( dapat  dihitung  dengan persamaan:
Hasil  perhitungan  menunjukkan  bahwa nilai  rasio  redaman  ( D )  pada  titik  BH01 dimulai  dari  lapisan  3  bernilai  konsisten sebesar  25%.  Sedangkan  untuk  nilai  rasio redaman maksimum ( D maks ) di titik BH01 pada lapisan  1,  lapisan  4,  dan  lapisan  11  secara berturut-turut  sebesar , ,  dan
.  Adapun  nilai  rata-rata  rasio  redaman
( ) titik BH01 sebesar 26,13%. Nilai rata-rata rasio redaman ( ) pada titik pengujian BH02 – BH05  diperoleh  dengan  menggunakan  cara yang  sama.  Hasil  analisis  rasio  redaman  ( D ) tiap  lapisan  pada  seluruh  titik  pengujian ditunjukkan pada Tabel 3 – Tabel 7.

## Kekakuan tanah
Contoh  perhitungan  kekakuan  tanah  ( k )
dilakukan  pada  titik  pengujian  BH01  sebagai berikut: 1) Lapisan 1 2) Lapisan 2

## 3) Lapisan 3
Hasil  perhitungan  kekakuan  tanah  ( k ) diperoleh  nilai  di  lapisan  1  sampai  dengan lapisan  4  berturut-turut  sebesar  91,61  kN/m 2 , 360,15  kN/m 2 ,  265,03  kN/m 2 ,  105,92  kN/m 2 .
Cara  yang  sama  diterapkan  pada  titik pengujian  BH02  –  BH05.  Hasil  analisis  nilai kekakuan  tanah  ( k )  seluruh  titik  pengujian ditunjukkan pada Tabel 3 – Tabel 7.

## Analisis massa tanah
Penentuan  nilai  massa  tanah  ( m ) dilakukan  dengan  menggunakan  metode  yang dikembangkan Idriss dan Seed (1968). Contoh perhitungan  penentuan  nilai  massa  tanah  ( m ) digunakan lokasi titik BH01 sebagai berikut:
1) Lapisan 1 2) Lapisan 2

## 3) Lapisan 3
Hasil  perhitungan  menunjukkan  bahwa nilai massa tanah ( m ) pada lapisan 1 – lapisan 4  berturut-turut  sebesar  0,71  ton/m 2 ,  2,16 ton/m 2 , 2,91 ton/m 2 , dan 3,69 ton/m 2 . Semakin dalam  lapisan  tanah  maka  nilai  massa  tanah ( m )  semakin  besar.  Hal  ini  disebabkan  massa tanah ( m ) dipengaruhi oleh berat volume tanah ( γ ) dan merupakan akumulasi dari massa tanah ( m )  pada  lapisan  tanah  diatasnya.  Tabel  3  – Tabel  7  menampilkan  rekapitulasi  hasil analisis  massa  tanah  ( m )  pada  setiap  lapisan tanah pada seluruh  titik  pengujian. Tabel 3 Hasil analisis dinamik propertis tanah setiap lapisan di titik pengujian BH01 Lapisan v s (m/s) G (kN/m 2 ) G maks (kN/m 2 ) D (%) D maks (%) m (ton/m 2 ) k (kN/m 3 ) 1 16,02 366,45 13324,49 30,69 31,56 0,71 91,61 2 22,31 720,29 23125,70 30,64 31,62 2,16 360,15 3 26,69 1060,10 87033,71 25,00 25,31 2,91 265,03 4 27,27 423,66 90198,39 25,00 25,12 3,69 105,92 5 27,47 1014,52 91314,40 25,00 25,28 4,86 253,63 6 28,82 1117,06 98942,70 25,00 25,29 6,03 279,26 7 30,04 1213,66 106023,57 25,00 25,29 7,21 303,42 8 32,19 1393,00 118927,18 25,00 25,30 9,55 696,50 9 34,04 1558,09 130561,68 25,00 25,30 11,90 779,05 10 49,46 3288,70 141241,03 25,00 25,60 14,24 1644,35 11 51,17 3519,84 151167,81 25,00 25,60 16,59 1759,92 Tabel 4 Hasil analisis dinamik propertis tanah setiap lapisan di titik pengujian BH02 Lapisan v s (m/s) G (kN/m 2 ) G maks (kN/m 2 ) D (%) D maks (%) m (ton/m 2 ) k (kN/m 3 ) 1 16.14 377.13 13486.84 30.69 31.57 0.72 94.28 2 22.61 850.47 23651.49 30.52 31.66 2.39 425.23 3 26.73 504.85 87273.63 25.00 25.15 3.24 126.21 4 27.50 597.44 91485.20 25.00 25.16 4.14 149.36 5 28.37 654.73 96362.45 25.00 25.17 5.04 163.68 6 28.91 850.06 99416.39 25.00 25.22 6.05 212.52 7 29.81 1194.87 104653.62 25.00 25.29 7.22 298.72 8 31.99 1375.88 117707.51 25.00 25.30 9.57 687.94 9 33.87 1542.21 129451.67 25.00 25.30 11.91 771.11 10 49.28 3264.82 140215.59 25.00 25.60 14.26 1632.41 11 51.00 3497.54 150210.15 25.00 25.60 16.60 1748.77 Tabel 5 Hasil analisis dinamik propertis tanah setiap lapisan di titik pengujian BH03 Lapisan v s (m/s) G (kN/m 2 ) G maks (kN/m 2 ) D (%) D maks (%) m (ton/m 2 ) k (kN/m 3 )
1 16.34 421.14 13767.53 30.61 31.58 0.79 105.28 2 22.67 799.58 23759.22 30.57 31.63 2.34 399.79 3 24.87 1002.18 27728.57 30.10 31.23 3.15 250.54 4 25.73 439.20 29330.05 30.34 30.80 3.99 109.80 5 28.80 657.11 98825.94 25.00 25.17 4.88 164.28 6 29.71 726.85 104045.01 25.00 25.18 5.79 181.71 7 29.95 1205.89 105457.48 25.00 25.29 6.97 301.47 8 31.97 1188.55 117571.06 25.00 25.26 9.13 594.27 9 33.66 1369.52 128113.22 25.00 25.27 11.34 684.76 10 48.95 3221.74 138365.12 25.00 25.60 13.68 1610.87 11 50.71 3457.35 148484.28 25.00 25.60 16.03 1728.68 Tabel 6 Hasil analisis dinamik propertis tanah setiap lapisan di titik pengujian BH04 Lapisan v s (m/s) G (kN/m 2 ) G maks (kN/m 2 ) D (%) D maks (%) m (ton/m 2 ) k (kN/m 3 ) 1 20.08 637.84 50959.19 31.36 31.76 0.79 159.46 2 24.71 935.81 67573.46 31.26 31.70 2.32 467.90 3 29.15 1142.74 100834.63 25.00 25.29 4.67 571.37 4 30.34 1237.98 107791.28 25.00 25.29 5.84 309.50 5 31.42 1148.45 114256.53 25.00 25.25 6.92 287.11 6 33.26 1487.41 125607.00 25.00 25.30 9.27 743.71 7 34.96 1559.82 136484.67 25.00 25.29 11.54 779.91 8 50.30 2942.24 146074.31 25.00 25.51 13.71 1471.12 9 51.77 3603.13 154744.91 25.00 25.60 16.05 1801.56 Tabel 7 Hasil analisis dinamik propertis tanah setiap lapisan di titik pengujian BH05 Lapisan v s (m/s) G (kN/m 2 ) G maks (kN/m 2 ) D (%) D maks (%) m (ton/m 2 ) k (kN/m 3 ) 1 16.00 363.34 13293.34 30.70 31.56 0.71 90.83 2 22.25 702.39 23024.75 30.66 31.62 2.13 351.20 3 26.19 309.71 84331.01 25.00 25.09 2.85 77.43 4 26.80 347.72 87627.80 25.00 25.10 3.60 86.93 5 26.95 683.46 88468.08 25.00 25.19 4.57 170.87 6 27.89 807.71 93632.02 25.00 25.22 5.59 201.93 7 28.94 1049.91 99593.39 25.00 25.27 6.71 262.48 8 31.20 1309.17 112931.94 25.00 25.29 9.06 654.58 9 33.18 1480.57 125125.14 25.00 25.30 11.40 740.28 10 34.92 1639.64 136231.34 25.00 25.30 13.75 819.82 11 50.37 3411.10 146497.97 25.00 25.60 16.09 1705.55

## Respon dinamika tanah
Pada  penelitian  ini  lapisan  tanah dimodelkan  sebagai shear  building dengan anggapan  bahwa  lapisan  tanah  seakan-akan bangunan  yang  pola  goyangannya  didominasi oleh  geser  ( shear  mode ),  dan  analisis  perilaku dinamika tanah dilakukan dengan menggunakan metode dinamika struktur MDOF (Suhendro, 2000). Contoh perhitungan dan  analisis  perilaku  dinamika  tanah  dengan metode MDOF dilakukan  pada  lokasi  titik pengujian BH01.

## Persamaan  diferensial  gerakan  struktur MDOF
Pada  analisis  ini  digunakan  prinsip kesetimbangan dinamik dengan model struktur MDOF ,  maka  ditentukan  persamaan  simultan gerakan  massa.  Dalam  persamaan  tersebut terdapat  matriks  massa  [M]  dan  kekakuan tanah [K]. Massa setiap lapisan tanah dianggap terkonsentrasi  pada  1-titik  ( lumped  mass ). Pada  proses  analisis  gerakan  struktur MDOF untuk  keperluan  perhitungan  dan  analisis, lapisan  tanah  paling  atas  dianggap  menjadi lapisan  tanah  paling  bawah,  demikian  juga sebaliknya. Maka diperoleh matriks massa [M] dan matrik  kekakuan tanah [K] titik pengujian
BH01  yang  terdiri  dari  11  lapisan  tanah sebagai berikut :
a) Matriks massa
b) Matriks kekakuan tanah
26 Penyelesaian Persamaan Eigenproblem
Pada proses analisis sistem MDOF akan ditentukan  nilai  frekuensi  sudut  ( )  dan mode shape ( )  setiap  lapisan  tanah  dengan menggunakan persamaan eigenproblem . Persamaan eigenproblem adalah  persamaan simultan  homogen  yang  dapat  diselesaikan dengan memakai dalil/hukum Cramer
(Pawirodikromo, 2017). Untuk  mempermudah perhitungan  digunakan  program  komputer MATLAB.
Tentukan Persamaan Eigenproblem lokasi  titik  BH01.  Dalil  Cramer  yang menyatakan  bahwa  penyelesaian  persamaan
simultan  yang  homogen  akan  ada  nilainya apabila determinan dari matriks yang merupakan  koefisien  dari  vektor  ( )  adalah nol,  diolah  menggunakan  MATLAB  sehingga diperoleh  nilai  frekuensi  sudut  ( ).  Dengan diperolehnya  nilai  frekuensi  sudut  ( ),  maka akan  diperoleh  nilai  periode  getar  ( T )  setiap mode dengan menggunakan persamaan berikut:
Tabel  8  menunjukkan  nilai  frekuensi
sudut  ( )  dan  periode  getar  ( T ).  Adapun Gambar  6  dan  Gambar  7  menunjukkan  plot frekuensi  sudut  ( )  dan  plot  periode  getar  ( T ) setiap mode . Persamaan eigenproblem kemudian disederhanakan  menjadi  persamaan  aljabar biasa dan diambil nilai mode shape pada mode
kesatu  sebesar  1  ( =  1).  Sebagai  contoh perhitungan  diambil  satu mode  shape secara acak  karena  proses  perhitungan  menggunakan metode  yang  sama  untuk  setiap mode  shape .
Dengan  substitusi  nilai kedalam  persamaan aljabar  yang  ditunjukkan  pada  Tabel  9,  maka akan  diperoleh  nilai-nilai  ordinat  tiap mode shape .
Tabel 8 Nilai frekuensi sudut ( ) dan periode getar ( T ) titik BH01 Mode ke- (rad/dt) T (detik) 1 0,686 9,157 2 2,051 3,062 3 3,231 1,944 4 4,968 1,264 5 7,513 0,836 6 9,376 0,670 7 13,342 0,471 8 16,373 0,384 9 20,284 0,310 10 31,909 0,197 11 81,179 0,077 Nilai-nilai  ordinat mode  shape ( )
selanjutnya  diplot  seperti  pada  Gambar  8 untuk  mengetahui  ragam  goyangan  untuk struktur tanah pada titik BH01.
Gambar 6 Frekuensi sudut tiap mode titik BH01
Gambar 7 Periode getar tiap mode titik BH01
Gambar 8 Mode shape ke-3 struktur tanah
BH01 Tabel 4 Perhitungan mode shape No Fungsi Nilai Mode ke-3
1
2
3
5
6 7 8 9 10
11

## Analisis respon spektrum

## Penentuan kelas situs lokasi penelitian
Contoh  perhitungan  dalam  menentukan kelas situs lokasi penelitian menggunakan titik pengujian  BH01.  Analisis  penentuan  kelas situs  berdasarkan  titik  pengujian  BH01  dapat dilihat  pada  Tabel  10.  Kelas  situs  untuk  area yang diwakili oleh titik pengujian BH01 dapat ditentukan  menggunakan  persamaan  (BSN, 2012):
Tabel 10 Hasil analisis kelas situs BH01 Kedalaman (m) Tebal, d (m) N d / N 1 1 10 0,100 3 2 11 0,182 4 1 13 0,077 5 1 17 0,058 6 1 60 0,017 7 1 60 0,017 8 1 60 0,017 10 2 60 0,033 12 2 60 0,033 14 2 60 0,033 16 2 60 0,033 Total 0,601
Berdasarkan  hasil  perhitungan,  dapat diketahui  bahwa  area  yang  diwakili  oleh  titik pengujian BH01 termasuk ke dalam kelas situs tanah sedang ( SD ). Hasil rekapitulasi menunjukkan  bahwa  seluruh  area underpass termasuk  dalam  kelas  situs  yang  sama sehingga nilai percepatan muka tanah maksimum  ( )  sama  pada  seluruh  lokasi (Tabel 11).
Tabel 11 Rekapitulasi kelas situs Titik bor Kelas situs BH01 26,627 SD BH02 34,476 SD BH03 32,773 SD BH04 39,446 SD BH05 27,719 SD

## Penentuan percepatan gempa
Mengacu  peta  gerak  tanah  seismik kemungkinan  2%  terlampaui  dalam  50  tahun
( 2%  dalam  50  tahun)  pada  SNI  1726- 2012,  diperoleh  nilai  parameter dan masing-masing berurutan 0,90g dan 0,40g.

## Penentuan parameter spektrum respons
Nilai dan ditentukan  berdasarkan
SNI 1726-2012.
Dengan melakukan
interpolasi  linier,  diperoleh  nilai dan berturut-turut 1,14 dan 1,60. Setelah diketahui nilai  faktor  amplifikasi  seismik  periode
pendek  ( )  dan  periode  1  detik  ( ),  maka nilai parameter respons spektral dapat ditentukan sebagai berikut :

## Penentuan spektrum respon desain
Pada  pembuatan  kurva  spektrum  respon desain,  terlebih  dahulu  harus  ditentukan  nilai parameter  percepatan  spektral  desain  untuk
periode  pendek, dan  periode  1  detik, . Penentuan nilai S DS dan S D1 dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Tahapan selanjutnya menentukan besaran  periode  getar dan
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Setiap  lapisan  tanah  pada  lokasi  titik
BH01  mempunyai  nilai  redaman  tanah  yang berbeda-beda,  dan  diperoleh  nilai  redaman rerata, .  Maka  nilai  redaman rerata diambil sebesar,
(pembulatan). Nilai koreksi percepatan spektral dengan redaman 5% menjadi redaman 26%,  dilakukan  perhitungan  menggunakan persamaan sebagai berikut (NZSEE, 2006):
Gambar 9 Spektral percepatan dengan redaman 26%
Gambar  9  menunjukkan  hasil  plot spektral  percepatan  dengan  redaman  26% dengan  mengambil  rentang  waktu  antara  0 sampai  10  detik.  Sedangkan  Tabel  12 menunjukkan  nilai  spektral  percepatan  ( S a ) pada titik pengujian BH01 yang diperoleh dari nilai  periode  getar  alami.  Cara  yang  sama diterapkan pada seluruh titik pengujian.
Tabel 12 Nilai spektral percepatan ( S a ) titik
BH01 T S a (g) (m/s 2 ) 1 0,02 0,23 2 0,07 0,68 3 0,11 1,07 4 0,17 1,65 5 0,25 2,51 6 0,32 3,13 7 0,34 3,35 8 0,34 3,35 9 0,34 3,35 10 0,34 3,35 11 0,16 1,59

## Analisis spektrum respons struktur MDOF
Pada  metode  spektrum  respon,  respon struktur  dihitung  berdasarkan  pada  spektrum respon  untuk  daerah  gempa  tertentu.  Nilai simpangan  dapat  dihitung.  Namun,  sebelum menghitung  nilai  simpangan  maka  terlebih dahulu  dihitung  massa  total  pada  tiap mode shape dengan  mengacu  kepada  persamaan berikut:
1) Mode shape 1
2) Mode shape 2
Kemudian  nilai  simpangan  maksimum,
setiap lapisan tanah dapat ditentukan.
 Simpangan mode shape 1
Tabel 13 Nilai simpangan struktur tanah titik pengujian BH01 Massa u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 u 6 u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 Simpangan 1 0.02 0.01 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.02 2 0.03 0.03 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.03 3 0.07 0.06 0.06 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.07 4 0.11 0.09 0.08 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.11 5 0.21 0.14 0.10 0.00 -0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.21 6 0.31 0.19 0.10 -0.02  -0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.31 7 0.41 0.22 0.07 -0.04 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.41 8 0.66 0.24 -0.04  -0.03 0.02 -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.66 9 0.75 0.24 -0.07  -0.02 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.75 10 0.82 0.23 -0.09 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.82 11 1.07 0.17 -0.15 0.05 -0.06 0.03 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 1.07 Tabel 14 Nilai simpangan struktur tanah titik pengujian BH02 Massa u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 u 6 u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 Simpangan 1 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.02 2 0.03 0.03 0.03 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.03 3 0.07 0.05 0.06 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.07 4 0.10 0.08 0.07 0.03 0.00 -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.10 5 0.19 0.13 0.09 0.01 -0.02  -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.19 6 0.31 0.19 0.08 -0.02  -0.02 0.02 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.31 7 0.46 0.23 0.04 -0.04 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.46 8 0.62 0.25 -0.02  -0.04 0.03 -0.02 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.62 9 0.79 0.24 -0.09  -0.01 0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.79 10 0.84 0.23 -0.10 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.84 11 1.06 0.16 -0.13 0.04 -0.04 0.00 0.00 0.01  0.00  0.00  0.00 1.06 Tabel 15 Nilai simpangan struktur tanah titik pengujian BH03 Massa u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 u 6 u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 Simpangan 1 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.01 2 0.03 0.03 0.03 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.03 3 0.07 0.06 0.05 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.07 4 0.11 0.09 0.07 0.02 0.00 -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.11 5 0.19 0.13 0.08 0.01 -0.02 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.19 6 0.32 0.19 0.06 -0.02  -0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.32 7 0.47 0.22 0.02 -0.04 0.02 -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.47 8 0.67 0.23 -0.05  -0.02 0.01 -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.67 9 0.76 0.22 -0.08  -0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.76 10 0.81 0.20 -0.08 0.00 -0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.81 11 0.99 0.13 -0.09 0.04 -0.03 0.02 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.99 Tabel 16 Nilai simpangan struktur tanah titik pengujian BH04 Massa u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 u 6 u 7 u 8 u 9 Simpangan 1 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.02 2 0.05 0.05 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.05 3 0.10 0.08 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.10 4 0.15 0.11 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.15 5 0.28 0.14 0.02 -0.02 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.28 6 0.39 0.14 -0.02  -0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.39 7 0.44 0.13 -0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.44
8 0.51 0.09 -0.05 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00 0.51 9 0.69  -0.01  -0.07 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00 0.69 Tabel 17 Nilai simpangan struktur tanah titik pengujian BH05 Massa u 1 u 2 u 3 u 4 u 5 u 6 u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 Simpangan 1 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.01 2 0.04 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.04 3 0.07 0.06 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.07 4 0.11 0.08 0.05 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.11 5 0.19 0.13 0.06 0.01 -0.02  -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.19 6 0.30 0.19 0.05 -0.02  -0.02 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.30 7 0.42 0.23 0.02 -0.04  -0.01 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.42 8 0.65 0.28 -0.04  -0.04 0.04 -0.02 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.65 9 0.90 0.30 -0.10  -0.01 0.03 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.90 10 0.96 0.30 -0.10  -0.01 0.02 0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 0.96 11 1.15 0.26 -0.10 0.03 -0.04  -0.01 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00 1.15 Gambar 10 Grafik simpangan maksimum pada seluruh titik pengujian kawasan Underpass YIA
Hasil  perhitungan  simpangan  setiap mode  shape pada  titik  pengujian  BH01 ditunjukkan pada Tabel 13. Kemudian diambil nilai  simpangan  maksimum  ( u maks )  dari  setiap lapisan  tanah.  Pada  Tabel  13  tampak  bahwa simpangan mode ke-1 atau lower mode adalah dominan  dan  simpangan mode ke-11  atau higher  mode adalah  minor.  Nilai  simpangan pada  titik  pengujian  BH02  –  BH05  diperoleh dengan  cara  yang  sama.  Adapun  hasil  analisis simpangan  maksimum  ( u maks )    pada  titik pengujian  BH02  –  BH05  ditunjukkan  pada Tabel 14 – Tabel 17.
Gambar 10 menunjukkan grafik simpangan  maksimum  di  lokasi  seluruh  titik pengujian.  Tidak  terdapat  perbedaan  nilai simpangan    yang  signifikan  diantara  5  titik pengujian.  Nilai  simpangan  terbesar  berada pada  lokasi  titik  pengujian  BH05  sebesar 1,15m.  sedangkan  nilai  simpangan  terkecil sebesar  0,01m  berada  di  lokasi  titik  pengujian BH03 dan BH05.
Semakin  mendekati  permukaan  tanah, nilai  simpangan  semakin  membesar.  Hal  ini dikarenakan  nilai  kekakuan  tanah  ( k )  dan massa tanah ( m ) semakin mendekati permukaan  semakin  kecil.  Selain  itu,  nilai periode  getar  ( T )  yang  berpengaruh  terhadap nilai  percepatan  spektral  ( S a )  pada  respon spektrum semakin mendekati permukaan tanah semakin mengecil.

## SIMPULAN
Lapisan  tanah  pada  kawasan Underpass YIA tergolong  jenis  tanah  sedang  ( SD ) berdasarkan      kategori      kelas      situs            SNI 1726-2012.
Potensi  likuifaksi  pada  5  titik  pengujian di  lokasi Underpass  YIA terjadi  pada kedalaman    4-6 m  dari permukaan tanah jika terjadi  gempa  bumi  dengan  nilai a max lebih besar dari 0,44 g.
Berdasarkan  respon  spektrum  dengan redaman  26%,  besaran  percepatan  spektral
desain  ( S a )  untuk  titik  pengujian  BH01 berkisar  antara  0,02g  -  0,34g  atau  0,23 m/s 2 – 3,35 m/s 2
Berdasarkan  analisis  respon  dinamik tanah  struktur MDOF dan  model shear building ,  besaran  respon  seismik  berupa simpangan/lendutan  setiap  lapisan  tanah  pada seluruh  titik  pengujian  di  kawasan Underpass YIA berkisar antara 0,01 m - 1,15 m.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada  Kementerian  Pekerjaan  Umum  dan Perumahan  Rakyat  Republik  Indonesia,  serta Unit Satuan Kerja Pelaksanaan Jalan Nasional
Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta
Direktorat  Jenderal  Bina  Marga  Kementerian Pekerjaan  Umum  dan  Perumahan  Rakyat  atas dukungannya  dalam  pelaksanaan  penelitian ini.

## REFERENSI
Bowles,  J.  E.  (1984).  Sifat-Sifat  Fisis  dan
Geoteknis  Tanah :  Mekanika  Tanah (Edisi 2). Jakarta: Erlangga.
BSN. (2012). SNI 1726:2012 tentang tata cara perencanaan  ketahanan  gempa  untuk struktur  bangunan  gedung  dan  non gedung.  Jakarta:  Badan  Standarisasi Nasional.
Das,  B.  M.  (1993).  Mekanika  Tanah. Surabaya.
Hardin,  B.O,  &  Richart,  F.  .  (1963).  Elastic
Wave  Velocities  in  Granular  Soils. Journals  of  the  Soil  Mechanics  and
Foundations Division , 89 , 33–65. Hardin,  Bobby  O.,  &  Drnevich,  V.  P.  (1972). Shear  Modulus  and  Damping  in  Soils:
Design Equations
and Curves. Geotechnical  Special  Publication ,  (118 II), 1459–1484.
Idriss,  I.  .,  &  Seed,  H.  B.  (1968).  Seismic Response  of  Horizontal  Soil  Layers. Journal  of  the  Soil  Mechanics  and Foundations Division , 94 (4), 1003–1034.
Jalil,  A.,  Fathani,  T.  F.,  Satyarno,  I.,  & Wilopo,  W.  (2020).  A  Study  on  The
Liquefaction  Potential  in  Banda  Aceh
City After the 2004 Sumatera Earthquake. International  Journal  of
GEOMATE , 18 (65), 147–155.
https://doi.org/10.21660/2020.65.94557 Kristian,  Y.  (2013).  Analisis  Respon  Dinamik Tanah  yang  Berpotensi  Likuifaksi  di
Kawasan  Kabupaten  Bantul.  Universitas Gadjah Mada.
NZSEE.  (2006).  NZSEE  2006.  Assessment and  Improvement  of  the  Structural
Performance of Buildings in Earthquakes.  Recommendations  of  a NZSEE Study Group on Earthquake Risk Buildings. Diambil dari http://www.nzsee.org.nz/db/PUBS/2006 AISBEGUIDELINES_Corr_06a.pdf Pawirodikromo,  W.  (2017).  Analisis  Dinamik Struktur (Cetakan I). Yogyakarta: Pustaka Pelajar.
Peta  Geologi  Lembar  Yogyakarta  Jawa.
(1977).
Pusat  Studi  Gempa  Nasional  (Indonesia). (2017).  Peta  sumber  dan  bahaya  gempa Indonesia tahun 2017 (Cetakan Pertama).
Bandung: Balitbang Kementerian PUPR.
Rahman,  M.  A.  (2019).  Laporan  Magang Pembangunan Underpass New Yogyakarta International Airport
(NYIA). Yogyakarta.
Seed,  B.  H.  B.,  Asce,  F.,  Wong,  R.  T.,  Asce, M., Idriss, I. M., Asce, M., & Tokimatsu, K.  (1986).  Moduli  and  Damping  Factors for  Dynamic  Analyses  of  Cohesionless Soils. Journal  of  Geotechnical  and Geoenvironmental Engineering , 112 (11),
1016–1032.
Suhendro,  B.  (2000).  Analisis  Dinamik Struktur.  Yogyakarta:  Jurusan  Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada.