Rekonturing Zona Percepatan Gempa Di Permukaan Tanah Propinsi Sumatera Utara Dengan Program Aplikasi Shake 2000

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

ABSTRAK

Dalam analisa resiko gempa, parameter resiko gempa merupakan faktor yang sangat penting yang digunakan untuk mendeskripsikan adanya aktifitas gempa dalam suatu wilayah atau region tertentu. Suatu model sumber gempa dapat digunakan untuk memprediksikan adanya gempa yang mempunyai potensi untuk terjadi di masa yang akan datang, dalam kaitannya dengan variasi pada jarak, besarnya gempa, frekuensi terjadinya, serta kedalamannya yang ditentukan oleh analisis probabilitas, sehingga diperoleh nilai percepatan gempa di batuan dasar. Percepatan gelombang gempa di batuan dasar dihitung berdasarkan fungsi atenuasi berdasarkan mekanisme gempa yang pernah terjadi.

Pengaruh setiap kejadian gempa di batuan dasar pada lokasi yang ditinjau, ditentukan dalam bentuk percepatan menggunakan fungsi atenuasi dengan asumsi masing-masing kejadian gempa independen terhadap titik tersebut. Distribusi pengaruh kejadian gempa tersebut terhadap lokasi yang ditinjau, ditentukan dengan menggunakan teorema probabilitas total dari model Gumbel Tipe I dan fungsi atenuasi dari Crouse (1991) dan Joyner and Boore (1988). Percepatan gelombang gempa di batuan dasar merupakan input bagi program aplikasi Shake2000 guna menentukan percepatan rambat gelombang gempa di lapisan permukaan tanah.

Percepatan gelombang gempa pada batuan dasar terdiri dari 325 lokasi yang tersebar di wilayah Sumatera Utara. Hasil perhitungan kemudian digunakan dalam menghasilkan kontur percepatan gelombang gempa batuan dasar di Kota Medan, Sekitar Kota Medan dan di Provinsi Sumatera Utara, yakni akibat dari pra dan pasca gempa Nias.

Berdasarkan hasil penelitian dalam tesis ini bahwa kota Medan dan sekitarnya, serta di daerah Sumatera Utara sebagian besar akibat terjadinya gempa Nias, percepatan gelombang gempa pada batuan dasar dan di permukaan tanah bertambah besar. Bila hasil penelitian dalam tesis ini, baik sebelum maupun sesudah gempa Nias dibandingkan menurut SNI 03-1726-2003, untuk kota Medan dan sekitarnya nilai percepatan gelombang gempa di batuan dasar lebih besar yang diberikan oleh SNI 03-1726-2003. Untuk daerah Sumatera Utara ada beberapa kota yakni Siborong-borong, Aek Silubung dan Desa Buntu Buyu hasil penelitian lebih besar nilai Percepatan gelombang gempa di batuan dasar. Sedangkan untuk Kota Tebing Tinggi akibat adanya gempa Nias nilai percepatan gelombang gempa di batuan dasar lebih besar hasil penelitan dari pada SNI 03-1726-2003.


(6)

The risk of earthquake parameter is the most important factor to describe the existence of earthquake activities in one area. A model of earthquake source can be used to predict the potential occurrence of earthquake in the future, in relation to distance variation, scale, frequency, and the depth of earthquake which determined by probability analysis, so that the value of earthquake velocity on basement rock can be obtained. The earthquake wave velocity on basement rock is calculated based on attenuation function considering the mechanism of the earthquake.

The influence caused by every earthquake on basement rock at the observed location, was determined in velocity form, using attenuation function with assumption of each independent earthquake to the point. Distribution of the earthquake influence to the observed location was determined by using total probability theory of Type I Gumbel model and attenuation function from Crouse (1991) and Joyner and Boore (1988). The earthquake wave velocity on basement rock was the input for Shake 2000 application program to determine the propagation velocity of earthquake on soil layer surface.

The earthquake wave velocity of earthquake on basement rock consisted of 325 locations spread out of North Sumatera. The calculation result was then used to produce contour of earthquake wave velocity on basement rock in Medan City, surrounding Medan City area and North Sumatera Province as the result of pre and pasca earthquake of Nias.

Based on the research result in this thesis, the earthquake wave velocity on basement rock and soil surface became greater, particularly as the effect of Nias earthquake in Medan City and the surrounding area as well as North Sumatera. If the result of this thesis, either before or after the Nias earthquake, compared to SNI 03-1726-2003, the value of earthquake wave velocity on basement rock was greater than the SNI 03-1726-2003 itself for Medan city and surrounding area. For North Sumatera area, i.e. Siborong-borong, Aek Silubung and Desa Buntu Buyu, the earthquake wave velocity on basement rock was greater. For Tebing Tinggi City, referred to research result, the value of earthquake wave velocity on basement rock was greater than SNI 03-1726-2003.


(7)

KATA PENGANTAR

Penyusunan tesis merupakan persyaratan wajib dalam menyelesaikan studi S2, untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan studi pada Program Studi Magister Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara (USU), Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Penyayang atas rahmat dan KaruniaNya, penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis dengan judul ”Rekonturing Zona Percepatan Gempa Di Permukaan Tanah

Provinsi Sumatera Utara Dengan Program Aplikasi Shake2000”.

Penyusunan tesis ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof, dr Chairuddin P. Lubis, DTM&H, SpA(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

2. Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang di jabat oleh Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc. atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Ir. Indra Sati Harahap, MSCE, sebagai Ketua Komisi Pembimbing. 4. Bapak Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik


(8)

Sipil Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, sekaligus sebagai Anggota Komisi Pembimbing dan Penguji, yang telah memberikan ilmu dan pemahaman yang sangat diperlukan dalam penulisan tesis ini.

6. Bapak Dr. Ir. Sofyan A. Silalahi, M.Sc, sebagai Penguji yang telah memberikan masukan yang berarti dalam penulisan tesis ini.

7. Bapak Dr. Ir. Fachri Panusunan Nasution, MT, sebagai Penguji.

8. Bapak-bapak Dosen (Staff Pengajar) pada Program Studi Magister Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang telah membekali penulis dengan ilmu pengetahuan selama menjalani masa perkuliahan.

9. Kedua orang tuaku tercinta, Bapak Nurman Effendi, Ibu Yusnani dan adik-adikku yang telah memberikan dorongan dan pengertiannya selama ini.

10.Secara khusus, penulis mengucapkan terimakasih kepada istri tercinta Budi Aprillisa dan anak tersayang Reflis Marshella, selalu senantiasa menemani penulis dalam penyusunan tesis ini.

11.Seluruh mahasiswa Sekolah Pascasarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara angkatan 2004, khususnya Bapak Ir. Ependi Napitu, MT yang telah memberikan dorongan, semangat dan motivasi sehingga terselesainya tesis ini. 12.Seluruh teman-teman yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu atas


(9)

Penulis sangat menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman, serta referensi yang penulis miliki. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi perbaikan pada masa-masa mendatang. Akhir kata penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Agustus 2008

R a z a l i .


(10)

Razali lahir di Medan pada tanggal 1 Desember 1971 dari pasangan Nurman Effendi dan Yusnani, anak pertama dari tujuh bersaudara.

Pendidikan akademis untuk pertama kali di peroleh pada Sekolah Dasar pada tahun 1979 di SD Negeri 060793/40 Medan. Setamat Sekolah Dasar pada tahun 1985, penulis melanjutkan pendidikan Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 2 Medan dari tahun 1985 s.d 1988, kemudian pada tahun 1988 s.d 1991 melanjutkan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA UISU Medan. Penulis melanjutkan pendidikan komputer selama satu tahun, setelah tamat dari Sekolah Menengah Atas di Yayasan Ani Idrus ”Eria”. Untuk memperoleh pendidikan di perguruan tinggi (S1), penulis berkesempatan menimba ilmu di Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara pada tahun 1992 dengan bidang ilmu yang didalami adalah Teknik Sipil. Pendidikan S1 ini ditekuni oleh penulis sampai dengan tahun 1998 dengan memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST). Tahun 2004 penulis memperoleh kesempatan untuk dapat melanjutkan pendidikan S2 di Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara pada program studi Magister Teknik Sipil dengan bidang keahlian Geoteknik. Pendidikan S2 ini penulis selesaikan pada bulan Agustus 2008.

Sejak tahun 1998 sampai dengan saat ini penulis telah mengajar di Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara pada jurusan Teknik Sipil. Disamping mengajar penulis juga bekerja di beberapa perusahaan jasa konsultansi bersifat lepas (freelance) yang merupakan perusahaan swasta bergerak di bidang keteknik sipilan.


(11)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK... i

ABSTRACT... ii

KATA PENGANTAR... iii

RIWAYAT HIDUP... vi

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR... xii

DAFTAR NOTASI... xv

DAFTAR LAMPIRAN... xvii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Permasalahan ... 6

1.3. Tujuan Penelitian ... 9

1.4. Pembatasan Masalah ... 10

1.5. Sistematika Pembahasan ... 11

BAB II STUDI PUSTAKA... 13

2.1. Teori Pergerakan Benua dan Lempeng Tektonik... 13

2.2. Patahan ... 19

2.2.1. Bentuk geometri dari patahan ... 20

2.2.2. Pergerakan menghunjam (dip slip movement) ... 20


(12)

2.4.2. Magnitude gempa... 29

2.4.2.1. Richter local magnitude. ... 29

2.4.2.2. Magnitude gelombang permukaan... 29

2.4.2.3. Magnitude gelombang badan. ... 30

2.4.2.4. Moment magnitude. ... 31

2.4.3. Energi gempa ... 32

2.5. Resiko Gempa ... 32

2.6. Analisa Resiko Gempa... 35

2.6.1. Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA) ... 35

2.6.2. Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) ... 37

2.7. Model Matematika Probabilitas Resiko Gempa ... 39

2.7.1. Model USGS (McGuire, 1976) ... 40

2.7.2. Model gumbel (point sources)... 46

2.8. Fungsi Atenuasi dan Faktor yang Mempengaruhinya ... 48

2.8.1. Atenuasi Fukushima dan Tanaka (1990)... 51

2.8.2. Atenuasi Crouse (1991) ... 51

2.8.3. Atenuasi Joyner dan Boore (1981, 1988)... 52

2.8.4. Atenuasi Youngs et al. (1997)... 53

2.9. Spektrum Respon ... 54

2.10. Pengaruh Tanah Terhadap Percepatan Gempa ... 56

2.10.1. Rambat gelombang satu dimensi ... 57

2.10.2. Perpindahan harmonik ... 59

2.10.3. Pergerakan transien ... 64


(13)

2.10.4.1. Modulus geser. ... 66

2.10.4.2. Damping rasio untuk pasir. ... 68

2.10.4.3. Damping rasio untuk lempung ... 68

2.11. Kondisi Umum Geologi Wilayah Sumatera Utara... 69

BAB III PEMILIHAN LOKASI STUDI... 73

3.1. Pendahuluan ... 73

3.2. Kondisi Seismisitasi Sumatera Utara ... 73

3.3. Kondisi Geologi Sumatera Utara ... 78

3.3.1. Topografi Kota Medan... 78

3.3.2. Kondisi geologi Kota Brastagi ... 81

3.3.3. Kondisi geologi daerah Tebing Tinggi ... 81

3.3.4. Kondisi geologi daerah Tapanuli Selatan ... 81

3.4. Gempa Nias dan Gempa Aceh ... 82

3.4.1. Gempa Nias... 82

3.4.2. Gempa Aceh... 83

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN... 85

4.1. Umum... 85

4.2. Identifikasi Episenter dan Sumber-sumber Gempa ... 89

4.3. Fungsi Atenuasi Gerakan Tanah ... 90

4.4. Percepatan Gempa di Batuan Dasar... 91

4.5. Model Matematika Probabilistik Resiko Gempa pada Distribusi Gumbel ... 92

4.6. Pengaruh Magnitude dan Jarak Terhadap Intensitas Gerakan Tanah ... 94

4.7. Data Digitasi Yang Dipilih ... 96

4.8. Efek Skala ... 97


(14)

5.2.1. Percepatan gempa di batuan dasar pada Kota Medan... 104

5.2.2. Percepatan gempa di batuan dasar pada Provinsi Sumatera Utara ... 110

5.3. Percepatan Maksimum di Permukaan Tanah... 120

5.3.1. Percepatan gempa di permukaan tanah pada Kota Medan... 120

5.3.2. Percepatan gempa di permukaan tanah pada Provinsi Sumatera Utara ... 126

5.4. Pembahasan dan Diskusi... 130

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 137

6.1. Kesimpulan ... 137

6.2. Saran – Saran ... 138


(15)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

1.1 Jenis - jenis Tanah Berdasarkan SNI 03-1726-2003...7

1.2 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah Untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia, (SNI 03-1726-2003) ... 9 2.1 Perbandingan Beberapa Skala Intensitas Terhadap Modified Mercalli

Intensity (MMI), (Chen & Scawthorn, 2003) ... 28 2.2 Hubungan Antara Resiko Gempa Untuk Periode Ulang Tertentu

Terhadap Masa Layan Bangunan, (Sibero, 2004)... 33 2.3 Perbandingan Penentuan Perioda Ulang Gempa, (Sibero, 2004) ... 34 5.1 Skala Horizontal, Vertikal dan Magnitude Gempa, (Perhitungan, 2008) .... 101

5.2 Perbandingan Percepatan Gempa di Batuan Dasar dengan SNI 03-1726-2003 dan Kenaikan Percepatan Gempa Akibat Gempa Nias pada Kota Medan dan Sekitarnya, (Perhitungan, 2008)... 104

5.3 Perbandingan Percepatan Gempa di Batuan Dasar dengan SNI 03-1726-2003 dan Kenaikan Percepatan Gempa Akibat Gempa Nias pada Provinsi Sumatera Utara, (Perhitungan, 2008) ... 111 5.4 Perbandingan Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Kota Medan

dan Sekitarnya dengan SNI 03-1726-2003, (Perhitungan, 2008) ... 121 5.5 Perbandingan Percepatan Gempa di Permukaan Tanah


(16)

Nomor Judul Halaman

1.1 Hypocenter dan Epicenter... 2

1.2 Pertemuan 4 Lempeng Tektonik di Wilayah Indonesia, (Sibero, 2004)... 3

1.3 Lokasi Episenter Gempa di Sekitar Sumatera Utara Tahun 1907 – 2007, (http://neic.usgs.gov /neis/epic/)... 5

1.4 Wilayah Gempa di Provinsi Sumatera Utara, (SNI 03-1726-2003) ... 8

2.1 Lempeng Tektonik Utama, Bubungan Tengah Lautan dan Transformasi Patahan dari Bumi, (Kramer, 1996) ... 15

2.2 Interrelasi di Antara Bubungan Melebar, Zona Subduksi dan Batas Patahan Lempeng, (Kramer, 1996) ... 19

2.3 Notasi Geometri Untuk Pendeskripsian dari Orientasi Bidang Patahan, (Kramer, 1996)... 20

2.4 Pematahan Normal, (Kramer, 1996) ... 21

2.5 Pematahan Terbalik, (Kramer, 1996)... 21

2.6 Pematahan Strike-Slip Lateral Arah ke Kiri, (Kramer, 1996) ... 22

2.7 Deformasi yang Diakibatkan Oleh Gelombang Badan; (a) P-Waves dan (b) SV-Waves, (Kramer, 1996) ... 23

2.8 Deformasi Yang Diakibatkan Oleh Gelombang Permukaan (a) Gelombang Rayleigh dan (b) Gelombang Love, (Kramer, 1996) ... 24

2.9 Empat Tahapan Analisa Resiko Gempa dengan Metode Deterministic Seismic Hazard Analysis (DSHA), (Kramer, 1996) ... 37

2.10 Empat Tahapan Analisa Resiko Gempa dengan Metode Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA), (Kramer, 1996)... 39


(17)

2.11 Penyebaran Magnitude Gempa pada Suatu Daerah. ... 42 2.12 Konsep Spektrum Respon ... 55 2.13 Model Struktur dan Freebody... 55 2.14 Fungsi Percepatan yang Mempengaruhi Struktur pada Gerak

Bolak-balik dari Suatu Sistem Berderajad Kebebasan Tunggal ... 56 2.15 Rambat Gelombang Sistem Satu Dimensi, (Schanabel Et, al, 1972)... 62 2.16 (a) Penentuan Gsec dan Gmax dari Hubungan Tegangan-Regangan

(b) Grafik Reduksi Modulus ... 67 3.1 Patahan di Wilayah Daratan dan Laut Sumatera Utara Selain Patahan

Antara Lempeng Australia dan Lempeng Eurasia, (Natawidjaja, 2002). ... 75 3.3 Peta Lokasi Pengeboran ... 80 4.1 Bagan Alir Perhitungan Percepatan Gempa di Suatu Lokasi... 87 4.2 Parameter dan Tahapan Dalam Menganalisa Resiko Gempa pada Suatu Lokasi ... 88 4.3 Nilai Predominant Period Untuk Berbagai Percepatan Maksimum

(Kramer, 1996)... 95 5.1 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pra Gempa Nias pada

Kota Medan, (Perhitungan, 2008)... 107

5.2 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pasca Gempa Nias pada Kota Medan, (Perhitungan, 2008)... 108

5.3 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pasca Gempa Nias dengan SNI 03-1726-2003 pada Kota Medan dan Sekitarnya... 109 5.4 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pra Gempa Nias pada

Provinsi Sumatera Utara, (Perhitungan, 2008) ... 113 5.5 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pra Gempa Nias pada

Provinsi Sumatera Utara dengan SNI 03-1726-2003 (Perhitungan, 2008).. 114 5.6 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pasca Gempa Nias pada


(18)

SNI 03-1726-2003 (Perhitungan, 2008)... 117 5.9 Kontur Percepatan Gempa di Batuan Dasar Pasca Gempa Nias pada

Provinsi Sumatera Utara yang Kurang Aman dengan SNI 03-1726-2003, (Perhitungan, 2008)... 118 5.10 Kontur Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Pra Gempa Nias pada

Kota Medan, (Perhitungan, 2008)... 123 5.11 Kontur Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Pasca Gempa Nias

pada Kota Medan (Perhitungan, 2008) ... 124 5.12 Kontur Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Pasca Gempa Nias

pada Kota Medan dengan SNI 03-1726-2003, (Perhitungan, 2008)... 125 5.13 Kontur Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Pra Gempa Nias

pada Provinsi Sumatera Utara, (Perhitungan, 2008)... 128

5.14 Peta Kontur Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Pasca Gempa Nias pada Provinsi Sumatera Utara, (Perhitungan, 2008)... 129


(19)

DAFTAR NOTASI

α : Jumlah terjadinya gempa rata-rata per tahun

αm : Complex impedance ratio, rasio impendansi kompleks %

β : Parameter hubungan antara distribusi gempa dengan magnetude

Δ : Jarak episentral terhadap seismometer o

D : Damping ratio, rasio redaman tanah %

Dmax : Maximum damping ratio, rasio redaman tanah maksimum % E : Energi yang dilepaskan selama berlangsungnya gempa ergs e : Angka pori lapisan tanah

φ : Sudut geser dalam lapisan tanah

fM : Density function dari suatu kekuatan gempa fR : Density function dari jarak hiposenter gempa

γ : Berat isi tanah gr/cm3

γdry : Berat isi tanah kering gr/cm3

γsat : Berat isi tanah jenuh gr/cm3

G : Modulus geser tanah kN/m2

Gmax : Modulus geser tanah maksimum kN/m2

K0 : Koefisien tekanan tanah pasif


(20)

Mw : Moment magnetude gempa dyne-cm mb : Magnitude gelombang badan gempa

N : Nilai hasil test penetrasi standar rata-rata pada tanah OCR : Over consolidated ratio, rasio tanah terkonsolidasi lebih

PBA : Peak baserock acceleration, percepatan puncak gempa

di batuan dasar g

PGA : Peak ground acceleration, percepatan puncak gempa

di permukaan tanah g

PI : Plasticity Index, indeks plastis dari suatu lapisan tanah (LL – PL) % PL : Plastic limit, batas plastis dari suatu lapisan tanah %

ρ : Rapat massa tanah kg/m3

RA : Resiko tahunan dari suatu intensitas gempa % RN : Resiko gempa dengan suatu masa layan dan intensitas tertentu %

σ’0 : Tegangan effektif tanah kN/m2

σ’v : Tegangan effektif vertikal tanah kN/m2

Su : Kuat geser niralir rata-rata pada tanah kPa

T : Perioda ulang rata-rata gempa detik


(21)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

1 Data Kejadian Gempa Dengan Hiposenter di Laut

Sekitar Pulau Sumatera (http://neic.usgs.gov /neis/epic/)... 141

2 Data Kejadian Gempa Dengan Hiposenter di Darat Sekitar Pulau Sumatera (http://neic.usgs.gov /neis/epic/)... 173

3 Data tanah Jln. SM. Raja (Kantor PT. Astra Graphia)... 180

4 Data tanah Jln. Gandhi ... 181

5 Data tanah Jln. Maulana Lbs... 182

6 Data tanah Jln. Setia Budi (Kampus UMI) ... 183

7 Data tanah Jln. Yos Sudarso (PT. Berlian Eka Sakti) ... 184

8 Data tanah KIM (Mabar)... 185

9 Data tanah Jln. Jamin Ginting / Perumahan Ciputra (Pancur Batu)... 186

10 Data tanah Tanjung Morawa... 187

11 Data tanah Percut Sei Tuan ... 188

12 Data tanah Namoranbe... 189

13 Data tanah Kuala Namu ... 190

14 Data tanah Pangkalan Susu ... 191

15 Data tanah Siborong-Borong (Kab. Tapanuli Utara) ... 192

16 Data tanah Batang Lenggunai (Kab. Tapanuli Selatan)... 193

17 Data tanah Besitang ... 194


(22)

22 Data tanah Aek Kun-Kun... 199 23 Data tanah Tebing Tinggi ... 200 24 Data tanah Sei Berumun ... 201 25 Data tanah Tanjung Tiram ... 202 26 Data tanah Gunung Sitoli (Kab. Nias) ... 204 27 Data tanah Rantau Prapat ... 205 28 Data tanah Jln. Imam Bonjol (Kab. Sibolga) ... 206 29 Data tanah Desa Buntu Buyu (Kab. Simalungun) ... 207 30 Data tanah Perdagangan... 208 31 Data tanah Negeri Lama (Kab. Labuhan Batu)... 209 32 Data tanah Torgamba (Kab. Labuhan Batu) ... 210 33 Data tanah Huta Harapan Tiurindu ... 211 34 Data tanah Patogu Janji (Kab. Tapanuli Selatan)... 212 35 Data tanah Manduamas ... 213 36 Percepatan Gempa di Batuan Dasar Metode Crouse 1991 dan


(23)

ABSTRAK

Dalam analisa resiko gempa, parameter resiko gempa merupakan faktor yang sangat penting yang digunakan untuk mendeskripsikan adanya aktifitas gempa dalam suatu wilayah atau region tertentu. Suatu model sumber gempa dapat digunakan untuk memprediksikan adanya gempa yang mempunyai potensi untuk terjadi di masa yang akan datang, dalam kaitannya dengan variasi pada jarak, besarnya gempa, frekuensi terjadinya, serta kedalamannya yang ditentukan oleh analisis probabilitas, sehingga diperoleh nilai percepatan gempa di batuan dasar. Percepatan gelombang gempa di batuan dasar dihitung berdasarkan fungsi atenuasi berdasarkan mekanisme gempa yang pernah terjadi.

Pengaruh setiap kejadian gempa di batuan dasar pada lokasi yang ditinjau, ditentukan dalam bentuk percepatan menggunakan fungsi atenuasi dengan asumsi masing-masing kejadian gempa independen terhadap titik tersebut. Distribusi pengaruh kejadian gempa tersebut terhadap lokasi yang ditinjau, ditentukan dengan menggunakan teorema probabilitas total dari model Gumbel Tipe I dan fungsi atenuasi dari Crouse (1991) dan Joyner and Boore (1988). Percepatan gelombang gempa di batuan dasar merupakan input bagi program aplikasi Shake2000 guna menentukan percepatan rambat gelombang gempa di lapisan permukaan tanah.

Percepatan gelombang gempa pada batuan dasar terdiri dari 325 lokasi yang tersebar di wilayah Sumatera Utara. Hasil perhitungan kemudian digunakan dalam menghasilkan kontur percepatan gelombang gempa batuan dasar di Kota Medan, Sekitar Kota Medan dan di Provinsi Sumatera Utara, yakni akibat dari pra dan pasca gempa Nias.

Berdasarkan hasil penelitian dalam tesis ini bahwa kota Medan dan sekitarnya, serta di daerah Sumatera Utara sebagian besar akibat terjadinya gempa Nias, percepatan gelombang gempa pada batuan dasar dan di permukaan tanah bertambah besar. Bila hasil penelitian dalam tesis ini, baik sebelum maupun sesudah gempa Nias dibandingkan menurut SNI 03-1726-2003, untuk kota Medan dan sekitarnya nilai percepatan gelombang gempa di batuan dasar lebih besar yang diberikan oleh SNI 03-1726-2003. Untuk daerah Sumatera Utara ada beberapa kota yakni Siborong-borong, Aek Silubung dan Desa Buntu Buyu hasil penelitian lebih besar nilai Percepatan gelombang gempa di batuan dasar. Sedangkan untuk Kota Tebing Tinggi akibat adanya gempa Nias nilai percepatan gelombang gempa di batuan dasar lebih besar hasil penelitan dari pada SNI 03-1726-2003.


(24)

The risk of earthquake parameter is the most important factor to describe the existence of earthquake activities in one area. A model of earthquake source can be used to predict the potential occurrence of earthquake in the future, in relation to distance variation, scale, frequency, and the depth of earthquake which determined by probability analysis, so that the value of earthquake velocity on basement rock can be obtained. The earthquake wave velocity on basement rock is calculated based on attenuation function considering the mechanism of the earthquake.

The influence caused by every earthquake on basement rock at the observed location, was determined in velocity form, using attenuation function with assumption of each independent earthquake to the point. Distribution of the earthquake influence to the observed location was determined by using total probability theory of Type I Gumbel model and attenuation function from Crouse (1991) and Joyner and Boore (1988). The earthquake wave velocity on basement rock was the input for Shake 2000 application program to determine the propagation velocity of earthquake on soil layer surface.

The earthquake wave velocity of earthquake on basement rock consisted of 325 locations spread out of North Sumatera. The calculation result was then used to produce contour of earthquake wave velocity on basement rock in Medan City, surrounding Medan City area and North Sumatera Province as the result of pre and pasca earthquake of Nias.

Based on the research result in this thesis, the earthquake wave velocity on basement rock and soil surface became greater, particularly as the effect of Nias earthquake in Medan City and the surrounding area as well as North Sumatera. If the result of this thesis, either before or after the Nias earthquake, compared to SNI 03-1726-2003, the value of earthquake wave velocity on basement rock was greater than the SNI 03-1726-2003 itself for Medan city and surrounding area. For North Sumatera area, i.e. Siborong-borong, Aek Silubung and Desa Buntu Buyu, the earthquake wave velocity on basement rock was greater. For Tebing Tinggi City, referred to research result, the value of earthquake wave velocity on basement rock was greater than SNI 03-1726-2003.


(25)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Rekayasa gempa berhubungan dengan pengaruh gempa bumi terhadap manusia, lingkungan dan metode yang dapat digunakan untuk mengurangi pengaruhnya. Gempa bumi merupakan fenomena dan problem global di dunia, tidak mungkin melakukan pencegahan terhadap kejadian gempa, namun dimungkinkan untuk memitigasi pengaruhnya terhadap manusia.

Penyebab gempa, jenis gelombang dan jenis batuan dasar akan menentukan fungsi atenuasi (perambatan gelombang gempa di batuan dasar) yang digunakan. Dengan analisa probabilitas dapat diperoleh percepatan maksimum gempa di batuan dasar untuk perioda ulang tertentu. Data digitasi gempa dan jenis material tanah akan menentukan perambatan gelombang gempa pada lapisan tanah, sehingga diperoleh percepatan maksimum gempa di permukaan tanah dan faktor amplifikasi. Faktor amplifikasi gempa adalah perbandingan percepatan maksimum gempa di permukaan tanah dengan batuan dasar. Jika tidak diperoleh data digitasi gempa untuk daerah yang akan ditinjau, maka dapat digunakan beberapa data digitasi daerah lain. Kemudian harus dianalisa percepatan maksimum gempa di permukaan tanah yang akan digunakan. Umur rencana bangunan dan resiko gempa yang disyaratkan akan


(26)

menentukan perioda ulang gempa.

Gempa itu sebenarnya adalah adanya pergeseran lempengan di dalam bumi, akibat pergeseran lempengan tentu akan menyebabkan getaran ke permukaan bumi. Kapan terjadi pergeseran itu tidak bisa diketahui secara pasti. Tempat terjadinya pergeseran itu disebut juga hypocenter atau focus atau pun pusat gempa, sedangkan proyeksi hypocenter terhadap permukaan bumi disebut juga epicenter (dapat dilihat pada gambar di bawah ini). Pusat gempa di Sumatera terletak di sebelah barat pulau Sumatera termasuk Lautan Hindia.

h

Epicenter

Hypocenter / Focus / Pusat Gempa

s

KOTA

Gambar 1.1 Hypocenter dan Epicenter

Ada tiga mekanisme terjadinya patahan yaitu normal fault (sesar turun),reserve fault (sesar naik) dan strike slip (sesar horizontal). Sesar horizontal adalah bergesernya lempeng-lempeng tektonik secara horizontal, sedangkan dua sesar lainnya secara vertikal, dua sesar inilah yang mampu mendeformasikan dasar laut ke arah bawah dan atas.


(27)

3

Wegener, Ahli Geologi Bangsa Jerman : dulunya (dua ratus juta tahun yang lalu), bumi hanya satu benua dan sangat luas yang disebut Pangaea. Akibat adanya aktifitas magma dan perputaran bumi itu sendiri, maka lapisan bumi bagian atas pecah menjadi lempeng-lempeng benua dan lempeng samudera. Pergerakan lempeng mangakibatkan daratan terpencar seperti kondisi saat ini.

Java Trench

Gambar 1.2 Pertemuan 4 Lempeng Tektonik di Wilayah Indonesia, (Sibero, 2004)

Kepulauan Indonesia merupakan tempat pertemuan 4 (empat) lempeng yaitu : 1. Lempeng benua eurasia (eropah-asia), pulau sumatera, jawa dan kalimantan,

terdapat di lempeng ini.

2. Lempeng pasific, sulawesi, maluku dan irian jaya terdapat pada lempeng ini. 3. Lempeng samudra hindia - australia, terdapat di samudra hindia dan hanya


(28)

4. Lempeng philiphina dekat dengan kepulauan irian. Lempeng hindia - australia bergerak ke arah utara. Lempeng pasific bergerak ke arah barat dan keduanya menghujam ke arah lempeng eurasia (subduction zone).

Fungsi atenuasi yang digunakan untuk menentukan percepatan gempa yang terjadi pada batuan dasar di bawah daerah yang ditinjau adalah fungsi Crouse (1991) dan fungsi Joyner & Boore (1988). Percepatan gempa maksimum pada batuan dasar ditentukan dengan teori probabilitas dengan Model Point Source (Gumbel Tipe I), sedangkan untuk menentukan percepatan gempa maksimum di permukaan tanah pada daerah yang ditinjau, digunakan program SHAKE2000. Program SHAKE2000 yaitu program untuk menghitung respons lapisan horizontal deposit tanah yang semi-infinite dan terletak di atas material half-space yang seragam akibat penjalaran gelombang geser secara vertikal.

Wilayah Sumatera Utara sebelah barat merupakan daerah lintasan pertemuan Lempeng Eurasia dan Lempeng Australia. Patahan-patahan (fault) yang terdapat di daerah pantai barat Sumatera Utara, seperti yang diungkapkan oleh Dany Hilman Natawidjaya (Natawidjaya, 2002), adalah patahan Renun, Angkola, Toru, Barumun dan Sianok. Dari data-data pencatatan gempa dan fakta keberadaan berapa patahan yang beraktifitas dapat disimpulkan, bahwa wilayah Sumatera Utara terutama daerah pantai baratnya merupakan daerah dengan potensi gempa yang tinggi. Gempa yang terjadi umumnya adalah gempa dangkal dengan kedalaman berkisar 7 – 100 km dengan magnitude antara 3.0 – 8.3 dalam skala Richter.


(29)

5

Gambar 1.3 Lokasi Episenter Gempa di Sekitar Sumatera Utara Tahun 1907 - 2007 (http://neic.usgs.gov /neis/epic/) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! )

)

)

)

Kota Medan Kab. Tapteng Kab. Taput Kab. Nias Kdy. Sibolga Kab. Simalungun Kdy. P. Siantar Kab. Dairi Kab. Labuhan Batu Kdy. Tg. Balai Kab. Toba Samosir Kdy. T. Tinggi Kab. Asahan Kab. Karo Kab. Tapsel Kab. Mandailing Natal Kab. Langkat Kab. Serdang Bedagai Kab. Deli Serdang 2°N 1°N 3°N 0°N 4°N 97° E 98 °E 99° E 100° E ! KETERANGAN : Mekanisme gempa subduksi Mekanisme gempa strike slip ! )

)

)

Gempa Nias 28 Maret 2005 Radius gempa Nias 300 km


(30)

Namun demikian ada beberapa kejadian gempa berkategori gempa dalam, dengan magnetude dalam skala Richter antara 4.0 – 7.0. Mekanisme gempa yang terjadi merupakan mekanisme subduksi, dimana Lempeng Australia menghunjam ke arah Lempeng Eurasia. Sebaran lokasi episenter gempa yang pernah terjadi antara tahun 1907 hingga tahun 2007 di sekitar wilayah Sumatera Utara, dapat dilihat pada Gambar 1.3 diatas.

1.2. Permasalahan

Perencanaan suatu bangunan tahan gempa di Indonesia harus berdasarkan rekomendasi yang terdapat pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2003), yang dikeluarkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN) pada tahun 2003. Tata cara ini secara umum membagi Indonesia menjadi 6 (enam) zona percepatan puncak gempa dan mengklasifikasikan kondisi tanah menjadi 3 (tiga) kategori, yaitu tanah keras, tanah sedang, dan tanah lunak. Hal ini menyebabkan koefisien geser gempa di tanah dasar yang direkomendasikan untuk bangunan, tidak mempertimbangkan kondisi geologi dan seismologi, atenuasi rambatan gelombang gempa di batuan dasar, spesifik time histories percepatan dan kondisi tanah lokal.

SNI 03-1726-2003 menetapkan jenis tanah sebagai tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak untuk lapisan tanah setebal maksimum 30 m dengan kriteria seperti pada Tabel 1.1.


(31)

7

Tabel 1.1 Jenis - jenis Tanah Berdasarkan SNI 03-1726-2003

Jenis Tanah

Kecepatan Rambat Gelombang Geser Rata-rata, Vs (m/det)

Nilai Hasil Test Penetrasi Standar Rata-rata, N

Kuat Geser Niralir Rata-rata Su (kPa)

Tanah Keras Vs ≥ 350 N ≥ 50 Su ≥ 100

Tanah Sedang 175 ≤ Vs < 350 15 ≤ N < 50 50 ≤ Su < 100

Vs < 175 N < 15 Su < 50

Tanah Lunak atau, setiap jenis tanah lempung lunak dengan total tebal lebih dari 3 m dengan Indeks Plastis > 20, kadar air alami tanah (wn) ≥ 40 % dan kuat geser niralir (Su) < 25 kPa

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus disetiap lokasi

Tata cara ini juga menerapkan aturan, apabila lapisan tanah di atas batuan dasar tidak memenuhi syarat seperti pada Tabel 1.1, maka pengaruh gempa rencana di permukaan tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke permukaan tanah, menggunakan gerakan gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar menurut Tabel 1.2. Akselerogram gempa masukan yang ditinjau dalam analisis ini, harus diambil dari rekaman gerakan tanah akibat gempa yang didapat di suatu lokasi, yang mirip kondisi geologi, topografi dan seismotektoniknya dengan lokasi yang ditinjau tempat struktur bangunan berada. Untuk mengurangi ketidakpastian mengenai kondisi lokasi tersebut, paling sedikit harus ditinjau 4 (empat) akselerogram dari 4 (empat) gempa berbeda, salah satunya harus diambil gempa El-Centro N-S yang telah direkam pada tanggal 15 Mei 1940.

Menurut SNI 03-1726-2003, wilayah Provinsi Sumatera Utara, berdasarkan pembagian wilayah gempa di Indonesia, adalah seperti pada Gambar 1.4 dibawah ini.


(32)

Gambar 1.4 Wilayah Gempa di Provinsi Sumatera Utara, (SNI 03-1726-2003) Kab. Tapsel Kab. Labuhan Batu Kab. Asahan Kab. Karo Kab. Nias Kdy. Sibolga Kab. Tapteng Kab. Taput Kab. Dairi Kab. Mandailing Natal Kab. Toba Samosir Kab.

Simalungun Tg. BalaiKdy. Kdy. P. Siantar Kab. Deli Serdang Kab. Langkat Kab. Serdang Bedagai Kdy. T. Tinggi Kota Medan 2°N 3°N 1°N 0°N 98° E 100° E 99 °E 4°N KETERANGAN :

Wil. 2 : 0,10 g

Wil. 3 : 0,15 g

Wil. 4 : 0,20 g

Wil. 5 : 0,25 g

Wil. 6 : 0,30 g Wil. 1 : 0.03 g


(33)

9

Tabel 1.2 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah Untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia, (SNI 03-1726-2003)

Percepatan Puncak Muka Tanah Ao (g) Wilayah

Gempa

Percepatan Puncak

Batuan Dasar (g) Tanah Keras

Tanah Sedang

Tanah Lunak

Tanah Khusus

1 0.03 0.03 0.04 0.08

2 0.10 0.12 0.15 0.23

3 0.15 0.18 0.22 0.30

4 0.20 0.24 0.28 0.34

5 0.25 0.29 0.33 0.36

6 0.30 0.33 0.36 0.36

Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Sehingga, berdasarkan hal tersebut di atas, perlu kiranya diupayakan suatu analisa potensi gempa yang terdapat di daerah Sumatera Utara, terutama dalam hal akselerasi gelombang permukaan yang muncul akibat terjadinya gempa dengan kondisi tanah geologi setempat. Mengingat wilayahnya yang luas, maka dibutuhkan program Shake2000 yang dapat memprediksi kemungkinan besarnya akselerasi gelombang permukaan dan respon spektrum desain pada suatu lokasi di wilayah Sumatera Utara berdasarkan data-data gempa yang ada dan kondisi geologi setempat.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan yang diharapkan dari penulisan tesis ini adalah untuk :

1. Menentukan Percepatan gempa di batuan dasar dan di permukaan tanah.


(34)

permukaan tanah untuk Kota Medan, sekitar Kota Medan dan Provinsi Sumatera Utara.

1.4. Pembatasan Masalah

Penulis membatasi hanya menganalisa percepatan gempa di permukaan tanah (dengan menggunakan aplikasi program SHAKE2000) di Provinsi Sumatera Utara, yang hasil analisisnya ditampilkan dalam bentuk peta kontur mikrozonasi, untuk menampilkan percepatan gempa di permukaan tanah pada lokasi tersebut. Untuk menganalisa percepatan gempa di permukaan batuan dasar, ditetapkan dengan :

1. Fungsi atenuasi yang digunakan adalah fungsi atenuasi dari Crouse (1991), untuk data gempa dengan mekanisme subduction (Hypocenter gempa di Laut) dan fungsi atenuasi dari Joyner and Boore (1988) untuk data gempa dengan mekanisme strike slip (hypocenter gempa di darat).

2. Pemodelan matematika untuk probabilitas resiko gempa dari episenter ke batuan dasar menggunakan model Distribusi Gumbel Tipe I (Point Souce Method), tanpa mempertimbangkan model dari Metode USGS dari McGuire.

3. Perioda ulang gempa yang diambil 500 tahun dengan data digitasi El Centro. 4. Kontur mikrozonasi pada tesis ini tidak mencakup seluruh Sumatera Utara, karena

penulis kesulitan memperoleh data lapisan tanah.


(35)

11

tahun 1907 sampai 2007 di sekitar wilayah Sumatera Utara, yang diperoleh dari situs internet USGS Earthquake Hazard Programs (http//neic.usgs.gov/neis/epic). 6. Data-data pada lapisan tanah diambil dari tesis Jupriah Sarifah 2004

“Mikrozonasi Percepatan Gempa Sumatera Utara” dan Joyke Sibero 2004 “Program Komputasi Analisa Resiko Gempa Pada Daerah Sumatera Utara”, serta berdasarkan data hasil penyelidikan tanah di wilayah Sumatera Utara.

1.5. Sistematika Pembahasan

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, permasalahan, tujuan penelitian, dan pembatasan masalah.

BAB II : STUDI PUSTAKA

Berisi tentang teori sebab terjadinya gempa, gelombang gempa, ukuran gempa, uraian tentang resiko dan analisa resiko gempa. Bab ini juga menguraikan tentang parameter gerakan tanah pada batuan dasar, pengaruh tanah terhadap percepatan gempa, spektrum respon gelombang gempa dan kondisi umum geologi wilayah Sumatera Utara.

BAB III : PEMILIHAN LOKASI STUDI

Berisi tentang menentukan lokasi studi penelitian daerah Sumatera Utara, kondisi patahan-patahan yang terdapat dan zona wilayah kegempaan di


(36)

sekitar Sumatera Utara, kondisi geologi Sumatera Utara, ciri khas kerusakan bangunan akibat gempa Nias dan gempa Aceh.

BAB IV : METODOLOGI PENELITIAN

Berisi tentang langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian, mengindentifikasi episenter dan sumber-sumber gempa, fungsi atenuasi gerakan tanah yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah setempat (i) dan magnitude (M) serta jarak (R) dari suatu sumber titik dalam daerah sumber gempa.

BAB V : ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisikan tentang besar percepatan gempa batuan dasar dan permukaan tanah sebelum dan sesudah gempa Nias, pembahasan dan diskusi hasil perhitungan percepatan gempa di Kota Medan, sekitar Kota Medan dan Provinsi Sumatera Utara.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN,

Pada akhir penulisan tesis ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang dilakukan, yang merupakan bahan pertimbangan dalam menggunakan SNI 03-1726-2003 untuk Provinsi Sumatera Utara.


(37)

BAB 2

STUDI PUSTAKA

2.1. Teori Pergerakan Benua dan Lempeng Tektonik

Teori yang membahas perihal pergerakan benua diajukan pada awal abad dua puluh. Menurut Kramer (1996), Wagener (1915) misalnya, yakin bahwa bumi dua ratus juta tahun yang lalu hanya terdiri dari satu benua yang disebut dengan Pangaea. Dia mengatakan bahwa Pangaea pecah menjadi kepingan-kepingan dan bergerak secara lambat sekali membentuk format benua dan pulau seperti sekarang ini. Teori tentang pergerakan benua tidak mendapat banyak perhatian sampai dengan sekitar tahun 1960, saat jaringan peralatan seismograf dunia mampu menentukan lokasi gempa secara akurat, dan mengkonfirmasikan bahwa deformasi jangka panjang terkonsentrasi relatif di sekitar zona antara blok-blok kerak bumi. Dalam waktu sepuluh tahun berikutnya, teori pergerakan benua sudah dapat lebih diterima secara meluas dan diakui sebagai kemajuan terbesar dalam ilmu pengetahuan tentang bumi. Menurut Gubbins (1990), kondisi geologi lantai samudera masih relatif sederhana dan berusia muda, yaitu hanya sekitar 5% dari usia bumi, dimana beberapa studi yang cukup detail memberikan dukungan bukti kuat terhadap sejarah pergerakan benua seperti yang diasumsikan pada teori pergerakan benua.


(38)

Teori orisinil pergerakan benua memberikan gambaran benua yang sangat besar mendesak melalui lautan dan melintasi lantai samudera. Diketahui bahwa lantai samudera terlampau kokoh untuk dapat mengijinkan pergerakan, dan teori ini semula ditolak oleh para ilmuwan. Dari latar belakang inilah sesungguhnya teori lempeng tektonik mulai berkembang. Hipotesa dasar dari lempeng tektonik adalah bahwa permukaan bumi terdiri dari sejumlah blok utuh yang besar disebut lempeng, dan lempeng-lempeng ini bergerak saling bersenggolan satu dengan lainnya. Kulit bumi dibagi atas enam lempeng yang seukuran benua (Afrika, Amerika, Antartika, Australia, Eurasia, dan Pasifik) serta terdiri atas empat belas lempeng sub-benua (Caribean, Cocos, Nazca, Phillipine, dan lain-lain) seperti pada Gambar 2.1. Lempeng yang lebih kecil, disebut lempeng mikro, juga sangat banyak bertebaran di sekitar lempeng yang lebih besar. Deformasi antara lempeng-lempeng tersebut terjadi hanya pada area di sekitar tepian atau batasnya. Deformasi dari lempeng ini dapat terjadi secara lambat dan terus-menerus (a seismic deformation) atau dapat pula terjadi secara tidak teratur dalam bentuk gempa bumi (seismic deformation). Apabila deformasi terjadi terutama pada batas-batas antara lempeng, dapat dipastikan bahwa lokasi-lokasi gempa terkonsentrasi di sekitar batas lempeng.

Teori lempeng tektonik merupakan suatu teori kinematik yang menjelaskan mengenai pergerakan gempa tanpa membahas penyebab dari pergerakan itu. Sesuatu seharusnya menjadi penyebab pergerakan tersebut untuk menggerakkan massa yang sangat besar dengan tenaga yang sangat besar pula.


(39)

1

5

Tanda Panah Menunjukkan Arah dari Pergerakan Lempeng.

Gambar 2.1 Lempeng Tektonik Utama, Bubungan Tengah Lautan dan Transformasi Patahan dari Bumi (Kramer, 1996) PHILLIPINE

PLATE

S outh

Eas

t Indianrise

EURASIA PLATE AUSTRALIA PLATE J a v a t r e nc h

Aleutian trench Juan De Fuca Plate Marianas trench Japan trench Kurli trench Macqua ridge Mexico Trench Cocos Plate PACIFIC PLATE ANTARCTIC PLATE Pacif ic-An tartic ridge Kermadec-Tonga Trench rie E a s t P a cif ic rise Nazca Plate

Chillerise eP

r i u h -C ll e tr en ch NORTH AMERICA PLATE SOUTH AMERICA PLATE CARIBBEAN PLATE M id-A tlantic rid g e Rey kjan es rid ge ANTARCTIC PLATE AFRICA PLATE EURASIA PLATE Atlanti c-In d g ia d nri e Carl s be rg ri d g e Subduction zone

Strike-slip (transform) faults

Uncertain plate boundary Ridge axis

Universitas

Sumatera


(40)

Penjelasan yang paling dapat diterima secara meluas tentang sumber pergerakan lempeng bersandar kepada hukum keseimbangan termomekanika material bumi. Lapis teratas dari kulit bumi bersentuhan dengan kerak bumi yang relatif dingin, sementara lapis terbawah bersentuhan dengan lapis luar inti panas.

Jelas peningkatan temperatur pasti terjadi pada lapisan. Variasi kepadatan lapisan dan temperatur menghasilkan situasi tidak stabil pada ketebalan material (yang lebih dingin) di atas material lebih tipis (yang lebih panas) dibawahnya. Akhirnya, material tebal yang lebih dingin mulai tenggelam akibat gravitasi dan pemanasan, dan material yang lebih tipis mulai naik. Material yang tenggelam tersebut berangsur-angsur dipanaskan dan menjadi lebih tipis, sehingga akhirnya bergerak menyamping dan dapat naik lagi yang kemudian sebagai material didinginkan yang akan tenggelam lagi. Proses ini biasa disebut sebagai konveksi.

Arus konveksi pada batuan setengah lebur pada lapisan mengakibatkan tegangan geser di bawah lempeng, yang menggeser lempeng tersebut ke arah yang bervariasi melalui permukaan bumi. Fenomena lain, seperti tarikan bubungan atau tarikan irisan dapat juga menjadi penyebab pergerakan lempeng.

Karakteristik batas lempeng juga mempengaruhi sifat dasar dari gempa yang terjadi sepanjang batas lempeng tersebut. Pada beberapa area tertentu, lempeng bergerak menjauh satu dengan lainnya pada batas lempeng, yang dikenal sebagai bubungan melebar atau celah melebar. Batuan lebur dari lapisan dasar muncul ke permukaan dimana akan mendingin dan menjadi bahagian lempeng yang


(41)

17

merenggang. Dengan demikian, lempeng ”mengembang” pada bubungan yang melebar. Tingkat pelebaran berkisar dari 2 hingga 18 cm/tahun; tingkat tertinggi ditemukan pada Lautan Pasifik, dan terendah ditemukan sepanjang Bubungan Mid-Atlantic. Telah diestimasi bahwa kerak bumi yang baru di lautan terbentuk pada tingkatan sekitar 3,1 km2/tahun di seluruh dunia. Kerak bumi yang masih berusia muda ini, disebut basal baru, terbentuk tipis di sekitar bubungan yang melebar. Hal ini juga dapat terbentuk oleh pergerakan ke atas magma yang relatif lambat, atau dapat pula oleh semburan yang cepat saat terjadinya aktivitas kegempaan.

Lapisan material mendingin setelah mencapai permukaan pada celah lempeng yang melebar. Lapisan akan menjadi bersifat magnet sejalan dengan pendinginannya dengan kutub tergantung arah bidang magnet bumi saat itu. Bidang magnet bumi tidak konstan terhadap skala waktu geologi, karena berfluktuasi dan berbalik pada interval waktu yang tidak tentu, sehingga penyimpangan sifat magnetik yang tidak biasa pada bebatuan terbentuk pada pinggiran bubungan yang melebar.

Karena ukuran bumi tetap konstan, maka pembentukan material lempeng baru pada bubungan melebar harus seimbang dengan berkurangnya material lempeng di lokasi yang lain. Hal ini terjadi pada batas zona subduksi dimana pergerakan relatif dari dua lempeng saling menghunjam satu dengan lainnya. Saat bersentuhan, salah satu lempeng menyusup ke bawah lempeng yang satunya.

Batas zona subduksi sering ditemukan di sekitar pinggiran benua. Karena kerak lautan biasanya dingin dan tebal, maka zona subduksi akan tenggelam akibat berat


(42)

sendirinya di bawah kerak benua yang lebih ringan. Saat tingkat konvergensi lempeng tinggi, semacam saluran terbentuk pada batas antara lempeng. Sehingga batas zona subduksi biasa juga disebut sebagai batas saluran. Saat tingkat konvergensinya pelan, endapan terakumulasi pada suatu pertambahan irisan di atas perpotongan dari pengkerakan batuan, sehingga membuat saluran tertutup.

Apabila lempeng mengakibatkan benua bertubrukan, maka dapat menjadi formasi jajaran pegunungan. Himalaya terbentuk dari dua pengkerakan lapisan yang dibentuk ketika lempeng Australia bertubrukan dengan lempeng Eurasia. Tubrukan antar benua dari lempeng Afrika dan lempeng Eropa mengakibatkan berkurangnya luas Laut Mediterania dan pada akhirnya nanti akan menjadi jajaran pegunungan.

Transformasi patahan terjadi ketika lempeng bergerak dan berselisihan satu dengan yang lainnya tanpa menciptakan kerak bumi yang baru atau mengurangi kerak bumi yang sudah ada. Transformasi patahan ini biasanya ditemukan pada kelengkungan bubungan melebar, dan diidentifikasi berdasarkan penyimpangan sifat magnetiknya dan torehan yang terdapat pada permukaan kerak bumi. Kelengkungan penyimpangan magnetik memperlihatkan zona retakan yang dapat terjadi sepanjang ribuan kilometer.

Lempeng tektonik memberikan suatu kerangka yang sangat berguna untuk dapat menjelaskan pergerakan dari permukaan bumi dan melokaliser gempa dan vulkanik. Lempeng tektonik juga menggambarkan pembentukan dari material kerak bumi yang baru serta pengurangan material kerak bumi yang lama sesuai dengan


(43)

19

ketiga jenis pergerakan lempeng seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Batas transformasi patahan

Batas bubungan

melebar

Batas bubungan

melebar

Batas zona subduksi

Zona retakan

Lempeng subduksi Batuan

pendorong lapisan

Lem pe

ng s ubd

uks i

Gambar 2.2 Interrelasi di Antara Bubungan Melebar, Zona Subduksi dan Batas Patahan Lempeng, (Kramer, 1996)

2.2. Patahan

Panjang patahan bervariasi dari beberapa meter saja hingga ratusan kilometer dan kedalamannya dapat bertambah dari permukaan tanah hingga belasan kilometer. Pemunculannya bisa nyata, seperti yang direfleksikan pada topografi permukaan, atau dapat pula sangat sulit untuk dideteksi. Pemunculan patahan bisa jadi bukan merupakan ekspektasi dari suatu gempa, karena pergerakan yang terjadi merupakan gerakan seismic (kontinyu namun lambat), atau bisa juga karena patahan tersebut tidak aktif. Kurangnya pengamatan pada patahan permukaan, di sisi lain, bukan menyatakan secara langsung bahwa gempa tidak dapat terjadi, karena kenyataannya, rekahan patahan tidak mencapai permukaan bumi pada kebanyakan gempa yang terjadi.


(44)

2.2.1. Bentuk geometri dari patahan

Standar notasi geologi digunakan untuk menentukan orientasi suatu bidang patahan. Apabila permukaan suatu patahan besar adalah tak-tentu, maka biasanya diperkirakan sebagai suatu bidang datar. Orientasi bidang patahan ditentukan berdasarkan tabrakan (strike) dan hunjamannya (dip). Tabrakan patahan merupakan garis horizontal yang dihasilkan dari perpotongan bidang patahan dengan bidang horizontal (Gambar 2.3). Azimuth tabrakan digunakan untuk menentukan orientasi patahan yang mengacu terhadap arah utara. Kemiringan ke bawah dari bidang patahan ditentukan oleh sudut hunjaman, yang mana merupakan sudut antara bidang patahan dengan bidang horizontal dihitung tegak lurus terhadap tabrakan. Patahan vertikal memiliki sudut hunjuman sebesar 900

Bidang Patahan

Bidang Horizontal Vektor

Tabrakan

Vektor Hunjaman Sudut

Hunjaman

Gambar 2.3 Notasi Geometri Untuk Pendeskripsian dari Orientasi Bidang Patahan, (Kramer, 1996)

2.2.2. Pergerakan menghunjam (dip slip movement)

Pergerakan patahan yang terjadi terutama dalam arah menghunjam (atau tegak lurus terhadap tabrakan) dinyatakan sebagai pergerakan dip slip. Pematahan normal


(45)

21

terjadi ketika komponen horizontal pergerakan hunjaman adalah suatu perpanjangan ketika material di atas patahan bergerak miring relatif menuju material di bawahnya.

Bidang Pataha n

Gambar 2.4 Pematahan Normal, (Kramer, 1996)

Pematahan normal biasanya terjadi bersamaan dengan tegangan regang pada kerak bumi dan menghasilkan suatu pemanjangan pada kerak bumi. Saat komponen horizontal gerakan menghunjam dimampatkan dan material patahan bergerak relatif ke atas menuju material dibawah patahan, maka pematahan terbalik yang terjadi. Pergerakan patahan terbalik seperti pada Gambar 2.5 menghasilkan suatu pemendekan kerak bumi secara horizontal. Suatu jenis khusus dari patahan terbalik merupakan suatu patahan tusukan, yang terjadi ketika bidang patahan membentuk sudut hunjaman yang kecil.


(46)

2.2.3. Pergerakan tabrakan (strike-slip movement)

Pergerakan tabrakan pada patahan biasanya hampir mendekati vertikal dan dapat menghasilkan gerakan besar. Patahan strike-slip lebih jauh diketegorikan oleh arah relatif pergerakan dari material di setiap sisi patahan.

Gambar 2.6 Pematahan Strike-Slip Lateral Arah ke Kiri, (Kramer, 1996)

Suatu pengamat berdiri di dekat patahan strike-slip lateral arah kanan akan melihat permukaan di sisi sebelahnya bergerak ke arah kanan pula, dan demikian juga sebaliknya suatu pengamat yang berdiri di dekat patahan strike-slip lateral arah kiri akan melihat permukaan di sisi sebelahnya bergerak ke arah kiri.

2.3. Gelombang Gempa

Pelepasan energi tegangan mendadak oleh rekahan pada tepian lempeng tektonik merupakan penyebab utama dari aktifitas gempa, yang menyebabkan menjalarnya getaran pada bahagian bumi dalam bentuk gelombang.

Gelombang gempa terdiri atas gelombang badan (body waves) dan gelombang permukaan (surface waves). Gelombang badan merambat di dalam bumi serta terdiri


(47)

23

atas dua tipe, yaitu : p-waves dan s-waves. Tipe p-waves dikenal juga dengan sebutan gelombang utama, atau gelombang kompresi, atau gelombang membujur yang akan menekan dan merapatkan material padat maupun material cair yang dilaluinya (Gambar 2.7 a). Sementara s-waves disebut juga sebagai gelombang sekunder, gelombang geser, atau gelombang memotong yang menyebabkan deformasi geser pada material yang dilaluinya.

Panjang Gelombang

Panjang Gelombang

Kompresi Media Undisturbed

Media Undisturbed Perapatan

(a)

(b)

Gambar 2.7 Deformasi yang Diakibatkan Oleh Gelombang Badan; (a) P-Waves dan (b) SV-Waves, (Kramer, 1996)

Pergerakan setiap partikel yang merambat searah dengan s-waves dapat pula dibagi atas dua komponen, yaitu vertikal terhadap bidang pergerakan (SV-waves, Gambar 2.7 b) dan horizontal terhadap bidang gerakan (SH-waves). Sementara kecepatan rambat gelombang badan bervariasi berdasarkan kekakuan dari material yang dilaluinya. Karena material geologi akan lebih kaku dalam kondisi terkompresi, maka p-waves merambat lebih cepat dari pada tipe gelombang lainnya.


(48)

Gelombang permukaan terjadi akibat interaksi antara gelombang badan dengan bagian permukaan lapisan bumi. Gelombang ini menjalar sepanjang permukaan bumi dengan panjang gelombang (amplitude) yang semakin berkurang secara eksponensial terhadap kedalamannya. Akibat interaksi tersebut, gelombang permukaan akan lebih besar efeknya pada jarak yang semakin jauh dari sumber gempa.

Panjang

Gelombang Media Undisturbed

(a)

Panjang

Gelombang Media Undisturbed

(b)

Gambar 2.8 Deformasi Yang Diakibatkan Oleh Gelombang Permukaan (a) Gelombang Rayleigh dan (b) Gelombang Love,

(Kramer, 1996)

Untuk tujuan analisa ada dua jenis gelombang permukaan yang paling penting diketahui, yaitu gelombang Rayleigh (Gambar 2.8 a) yang terjadi akibat interaksi antara p-waves dan SV-waves dengan gelombang permukaan, termasuk gerakan vertikal dan horizontal dari partikel, serta gelombang Love (Gambar 2.8 b) yaitu gelombang yang dihasilkan dari interaksi antara SH-waves dengan permukaan tanah lunak dan tidak memiliki komponen gerakan horizontal dari partikel. Dalam beberapa hal, gelombang Rayleigh mirip dengan gelombang yang terjadi saat sebutir batu dicemplungkan ke suatu kolam.


(49)

25

2.4. Ukuran Gempa

Ukuran besar dari suatu gempa merupakan parameter penting, yang dapat dideskripsikan dengan beberapa cara berbeda. Sebelum berkembangnya instrumentasi modern, metoda mengukur besarnya gempa didasarkan atas deskripsi kualitatif dan deskripsi kasar dari efek suatu gempa. Namun dengan keberadaan seismograf dapat dikembangkan suatu ukuran gempa yang bersifat kuantitatif.

2.4.1. Intensitas gempa

Ukuran besarnya gempa yang paling tua adalah intensitas gempa. Intensitas adalah deskripsi kualitatif efek gempa pada suatu lokasi tertentu, yang didadasarkan atas reaksi manusia dan kerusakan yang terjadi pada lokasi tersebut. Karena deskripsi kualitatif efek gempa tersedia dalam rekaman sejarah, maka konsep intensitas ini dapat diberlakukan untuk mengestimasi besar dan lokasi gempa yang terjadi sebelum adanya instrumentasi kegempaan modern. Intensitas gempa sangat bermanfaat dalam mengkarakterisasi tingkat perulangan gempa dengan ukuran yang berbeda di berbagai lokasi, yang merupakan suatu langkah kritis dalam mengevaluasi kemungkinan resiko kegempaan. Intensitas dapat juga digunakan untuk memperkiraan tingkat kekuatan gerakan tanah (strong ground motion), sebagai perbandingan efek gempa pada daerah geografis yang berbeda, dan untuk mengestimasi kerugian yang diakibatkan oleh gempa.


(50)

Skala intensitas Rossi-Forel (RF), merupakan deskripsi intensitas gempa dengan nilai berkisar I − X, yang dikembangkan pada tahun 1880-an dan telah digunakan selama bertahun-tahun. Namun negara-negara yang berbahasa Inggris telah mengganti skala intensitas ini dengan skala intensitas Mercalli yang dimodifikasi (MMI, Modified Mercalli Intensity) yang awalnya dikembangkan oleh seimologist Italia bernama Mercalli dan dimodifikasi pada tahun 1931 agar dapat menggambarkan lebih baik kondisi-kondisi di California. Skala intensitas MMI mempunyai nilai I – XII sebagai berikut :

I : Getaran tidak dirasakan kecuali dalam keadaan luar biasa oleh beberapa orang.

II : Getaran dirasakan oleh beberapa orang, benda-benda ringan yang digantung bergoyang.

III : Getaran dirasakan nyata dalam rumah, terasa getaran seakan-akan ada truk berlalu.

IV : Pada siang hari dirasakan oleh orang banyak dalam rumah, malam hari dapat membangunkan orang, piring-piring pecah, jendela / pintu gemeretak dan dinding bergetar

V : Getaran dirasakan oleh hampir semua orang; malam hari orang banyak terbangun, piring-piring pecah, jendela-jendela pecah, barang-barang terpelanting, tiang-tiang dan barang-barang besar tampak bergoyang, bandul lonceng dapat berhenti.


(51)

27

VI : Getaran dirasakan oleh semua orang; kebanyakan semua terkejut dan lari keluar, plester dinding retak dan cerobong asap pada pabrik rusak, kerusakan ringan.

VII : Tiap-tiap orang keluar rumah. Kerusakan ringan pada rumah-rumah dengan bangunan dan konstruksi yang baik sedangkan pada bangunan dengan konstruksi kurang baik terjadi retak-retak dan kemudian cerobong asap pecah. Terasa oleh orang yang naik kendaraan.

VIII : Kerusakan ringan pada bangunan dengan konstruksi yang kuat; retak-retak pada bangunan yang kuat, dinding dapat lepas dari rangka rumah, cerobong asap dari pabrik-pabrik dan monumen-monumen roboh, air menjadi keruh. IX : Kerusakan pada bangunan yang kuat rangkanya; rumah menjadi tidak lurus

dan banyak retak-retak pada bangunan yang kuat. Rumah tampak agak berpindah dari fondamennya. Pipa-pipa dalam rumah putus.

X : Bangunan dari kayu yang kuat rusak; rangka-rangka rumah lepas dari fondamennya; tanah terbelah; rel melengkung; tanah longsor ditiap-tiap sungai dan ditanah-tanah yang curam.

XI : Bangunan-bangunan hanya sedikit yang tetap berdiri.; jembatan rusak, terjadi lembah. Pipa dalam tanah tidak dapat dipakai sama sekali; tanah terbelah; rel sangat melengkung.

XII : Hancur sama sekali. Gelombang tampak pada permukaan tanah. Pemandangan menjadi gelap. Benda-benda terlempar ke udara.


(52)

Tabel 2.1 Perbandingan Beberapa Skala Intensitas Terhadap Modified Mercalli Intensity (MMI), (Chen & Scawthorn, 2003)

a gals MMI Modified Mercalli R–F Rossi–Forel MSK Medvedev– Sponheur–Karnik JMA Japan Meteorological Agency 0.7 1.5 3.0 7.0 15 32 68 147 316 681 (1468)* (3162)* I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I I – II

III IV – V V – VI VI – VII

VIII – VIII+ to IX–

IX+ X – – I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 0 I II II–III III IV IV–V V V–VI VI VII

Jawatan Meteorologi Jepang (JMA, Japanese Meteorological Agency) memiliki skala intensitasnya sendiri, yang terdiri dari 7 (tujuh) tingkatan berdasarkan pengamatan gempa yang terjadi di Jepang, sementara skala intensitas Medvedev-Spoonheuer-Karnik (MSK) yang dibuat berdasarkan pengamatan di Rusia digunakan di negara-negara sentral Eropa dan Eropa timur. Perbandingan beberapa skala intensitas yang telah disebutkan di atas terhadap Modified Mercalli Intensity (MMI).

Intensitas gempa pada umumnya diperoleh dari wawancara setelah peristiwa terjadinya suatu gempa. Observasi dengan wawancara dapat tersebar lebih luas dibanding observatorium kegempaan menyebar instrumen kegempaannya, dan pengamatan intensitas dapat memberi informasi untuk membantu karakterisasi pendistribusian guncangan tanah pada suatu area. Plot-plot laporan intensitas gempa


(53)

29

di lokasi berbeda pada suatu peta akan memberikan pemetaan kontur intensitas gempa yang sama. Peta sedemikian disebut dengan peta isoseismal. Intensitas terbesar biasanya berada di sekitar episenter gempa. Peta Isoseismal menunjukkan bagaimana berkurangnya intensitas gempa, dengan meningkatnya jarak ke episenter.

2.4.2. Magnitude gempa

Kemungkinan untuk memperoleh ukuran suatu gempa sejalan dengan berkembangnya instrumentasi modern untuk mengukur besarnya gerakan tanah selama terjadinya gempa. Instrumentasi kegempaan dapat mengukur secara objektif kuantitatif besarnya gempa, yang disebut sebagai magnitude.

2.4.2.1. Richter local magnitude

Pada tahun 1935, Charles Richter dengan menggunakan seismometer Wood-Anderson mendefinisikan skala magnitude untuk gempa dangkal dan gempa lokal (jarak episenter lebih kecil dari 600 km) di selatan California. Skala magnitude yang didefinisikan oleh Richter ini dikenal sebagai magnitude lokal (local magnitude, ML) dan merupakan skala magnitude yang terkenal dan dipakai hingga saat ini.

2.4.2.2. Magnitude gelombang permukaan

Richter Local Magnitude tidak memperhitungkan adanya gelombang yang berbeda. Skala magnitude lain mulai dikembangkan berdasarkan amplitudo


(54)

gelombang tertentu yang dihasilkan akibat adanya gempa. Pada jarak episentral yang besar, gelombang badan biasanya mengalami penyebaran dan pelemahan, sehingga menghasilkan gerakan yang didominasi oleh gelombang permukaan. Magnitude gelombang permukaan (surface wave magnitude, MS) merupakan skala magnitude yang berdasarkan amplitudo gelombang Rayleigh dengan periode sekitar 20 detik, yang diperoleh dari persamaan berikut :

MS = log A + 1.66 log Δ + 2.0 (2.1)

dimana :

A = perpindahan tanah maksimum (mikrometer)

Δ = jarak episentral terhadap seismometer (dalam derajat)

Magnitude gelombang permukaan ini biasanya digunakan untuk mendeskripsikan besarnya gempa dangkal, dengan jarak menengah hingga jauh (lebih 1000 km).

2.4.2.3. Magnitude gelombang badan

Untuk gempa dengan fokus yang dalam, besar gelombang permukaan lebih kecil daripada yang disyaratkan untuk melakukan pengukuran magnitude gelombang tersebut. Magnitude gelombang badan (body wave magnitude, mb) merupakan skala magnitude yang didasarkan pada amplitudo beberapa siklus pertama dari p-wave, dimana tidak terlalu dipengaruhi oleh kedalaman fokus. Magnitude gelombang badan diperoleh dari persamaan empiris berikut ini :


(55)

31

mb = log A – log T + 0.01 Δ + 5.9 (2.2)

dimana :

A = amplitudo (mikrometer)

T = perioda p-wave (biasanya sekitar satu detik)

Δ = jarak episenter terhadap seismometer (dalam derajat)

2.4.2.4. Moment magnitude

Magnitude gempa yang diuraikan di atas merupakan magnitude gempa empiris berdasarkan berbagai pengukuran dengan bantuan instrumentasi karakteristik guncangan tanah. Ketika sejumlah energi terlepas saat terjadinya peningkatan gempa, karakteristik guncangan tanah belum tentu meningkat pula. Pada gempa yang besar, karakteristik guncangan tanah kurang sensitif terhadap besarnya gempa dibanding pada gempa yang lebih kecil. Fenomena ini dikenal sebagai kejenuhan; gelombang badan dan Richter local magnitude menjadi jenuh pada magnitude 6 hingga 7; dan magnitude gelombang permukaan menjadi jenuh pada MS = 8. Untuk mendeskripsikan ukuran gempa yang sangat besar, dibutuhkan suatu skala magnitude yang tidak tergantung pada tingkat guncangan tanah dan tidak akan jenuh. Skala magnitude yang tidak akan menjadi jenuh adalah moment magnitude (Kanamori. 1977; Hanks dan Kanamori, 1979) karena didasarkan pada momen gempa, yang diukur langsung dari faktor keruntuhan sepanjang patahan. Moment magnitude Mw ini diperoleh dari persamaan :


(56)

Mw =

5 . 1

M log 0

− 10.7 (2.3)

dimana M0 adalah momen gempa dalam dyne-cm.

2.4.3. Energi gempa

Besar total energi yang dilepaskan selama terjadinya suatu gempa dapat diestimasi dari persamaan berikut :

log E = 11.8 + 1.5 MS (2.4) di mana E adalah energi yang dilepaskan (dalam ergs)

2.5. Resiko Gempa

Peristiwa gempa merupakan gejala alam yang bersifat acak yang tidak dapat ditentukan dengan pasti, baik besar, tempat maupun waktu kejadiannya. Dengan konsep probabilitas, terjadinya gempa dengan intensitas dan perioda ulang tertentu dapat diperkirakan. Angka kemungkinan (probability) inilah yang mencerminkan resiko gempa.

Resiko tahunan (RA) dari suatu intensitas gempa adalah angka kemungkinan terjadinya atau terlampauinya intensitas tersebut dalam jangka waktu 1 tahun. Sedangkan perioda ulang rata-rata (T) dari suatu intensitas merupakan perbandingan terbalik dari resiko tahunan. Jika resiko tahunan untuk suatu intensitas tertentu diketahui, maka :


(57)

33

T =

A

R 1

(2.5)

Resiko gempa (RN) didefinisikan sebagai kemungkinan terjadinya gempa dengan intensitas dan perioda ulang tertentu selama masa layan bangunan (N tahun). Dengan asumsi bahwa resiko-resiko dalam tahun-tahun yang berurutan tidak saling bergantungan, maka hubungan antara resiko per tahun (RA),dan resiko dalam jangka waktu N tahun (RN), dapat dinyatakan sebagai berikut :

RN = 1 – (1 – RA)N (2.6)

Tabel 2.2 Hubungan Antara Resiko Gempa Untuk Periode Ulang Tertentu Terhadap Masa Layan Bangunan, (Sibero, 2004)

Tingkatan

Beban Gempa Sedang Kuat Sangat Kuat

Perioda, T (Tahun) 5 10 20 50 100 200 500 1000

RA (%) 20.00 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.20 0.10

N = 10 Tahun 89.26 6513 40.13 18.29 9.56 4.89 1.98 1.00 N = 30 Tahun 99.88 95.76 78.54 45.45 26.03 13.96 5.83 2.96 N = 50 Tahun 100.00 99.48 92.31 63.58 39.50 22.17 9.52 4.88 RN

(%)

N = 100 Tahun 100.00 100.00 99.41 86.74 63.40 39.42 18.14 9.52

Resiko gempa untuk setiap kategori dengan berbagai macam masa layan bangunan dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Wangsadinata mengusulkan kriteria gempa yang didasarkan pada resiko gempa untuk bangunan dengan masa layan 100 tahun sebagai berikut :


(58)

Resiko terlampaui (risk of exceedance, RN)adalah 60 % atau mempunyai perioda ulang 100 tahun.

2. Gempa Menengah

Resiko terlampaui (risk of exceedance, RN)adalah 40 % atau mempunyai perioda ulang 200 tahun.

3. Gempa Kuat

Resiko terlampaui (risk of exceedance, RN)adalah 20 % atau mempunyai perioda ulang 400 tahun.

4. Gempa Desain (Maksimum)

Resiko terlampaui (risk of exceedance, RN)adalah 10 % atau mempunyai perioda ulang 1000 tahun.

Pada Tabel 2.3 disajikan perbandingan penentuan perioda ulang gempa untuk masing-masing kriteria yang dipakai pada peraturan pembebanan gempa di berbagai negara.

Tabel 2.3 Perbandingan Penentuan Perioda Ulang Gempa, (Sibero, 2004)

Return Period (years) Minor

Earthquake

Moderate Earthquake

Major Earthquake

Uniform Building Code (UBC), 1984 5 − 475

Code of Practice for general Structure Design and

Design Loadings for Buildings of New Zealand, 1992 10 − 475

Tri-Services Manual for Seismic Design of Essential

Buildings, 1986 − 73 950


(1)

47 95.8 0.6 0.110 0.121 0.152 0.009 0.009 0.010 0.121 - 0.152 - 48 95.8 0.2 0.096 0.096 0.128 0.007 0.007 0.007 0.096 - 0.128 - 49 95.8 -0.2 0.083 0.083 0.112 0.005 0.005 0.006 0.083 - 0.112 - 50 95.8 -0.6 0.075 0.075 0.099 0.004 0.004 0.005 0.075 - 0.099 - 51 95.8 -1.0 0.066 0.066 0.088 0.003 0.003 0.003 0.066 - 0.088 - 52 96.2 5.4 0.128 0.136 0.133 0.113 0.113 0.112 0.136 - 0.133 - 53 96.2 5.0 0.125 0.138 0.135 0.096 0.203 0.201 0.203 - - 0.201 54 96.2 4.6 0.122 0.137 0.135 0.124 0.123 0.122 0.137 - 0.135 - 55 96.2 4.2 0.133 0.147 0.147 0.091 0.090 0.089 0.147 - 0.147 - 56 96.2 3.8 0.168 0.182 0.181 0.050 0.050 0.049 0.182 - 0.181 - 57 96.2 3.4 0.212 0.223 0.221 0.030 0.030 0.030 0.223 - 0.221 - 58 96.2 3.0 0.241 0.250 0.250 0.046 0.046 0.045 0.250 - 0.250 - 59 96.2 2.6 0.223 0.232 0.243 0.227 0.227 0.223 0.232 - 0.243 - 60 96.2 2.2 0.178 0.190 0.227 0.118 0.118 0.149 0.190 - 0.227 - 61 96.2 1.8 0.150 0.163 0.224 0.039 0.039 0.048 0.163 - 0.224 - 62 96.2 1.4 0.134 0.146 0.213 0.019 0.019 0.024 0.146 - 0.213 - 63 96.2 1.0 0.118 0.128 0.189 0.014 0.014 0.018 0.128 - 0.189 - 64 96.2 0.6 0.108 0.113 0.164 0.012 0.012 0.014 0.113 - 0.164 - 65 96.2 0.2 0.099 0.099 0.145 0.010 0.010 0.011 0.099 - 0.145 - 66 96.2 -0.2 0.092 0.092 0.131 0.007 0.007 0.008 0.092 - 0.131 - 67 96.2 -0.6 0.083 0.083 0.117 0.005 0.005 0.005 0.083 - 0.117 - 68 96.2 -1.0 0.080 0.080 0.102 0.004 0.004 0.004 0.080 - 0.102 - 69 96.6 5.4 0.131 0.141 0.138 0.042 0.044 0.044 0.141 - 0.138 - 70 96.6 5.0 0.125 0.134 0.132 0.049 0.053 0.053 0.134 - 0.132 - 71 96.6 4.6 0.114 0.126 0.129 0.105 0.104 0.103 0.126 - 0.129 - 72 96.6 4.2 0.128 0.141 0.144 0.139 0.139 0.136 0.141 - 0.144 - 73 96.6 3.8 0.151 0.160 0.164 0.124 0.125 0.122 0.160 - 0.164 - 74 96.6 3.4 0.185 0.192 0.199 0.046 0.046 0.045 0.192 - 0.199 - 75 96.6 3.0 0.194 0.202 0.216 0.040 0.040 0.039 0.202 - 0.216 - 76 96.6 2.6 0.179 0.186 0.222 0.093 0.093 0.091 0.186 - 0.222 - 77 96.6 2.2 0.155 0.163 0.244 0.098 0.098 0.095 0.163 - 0.244 - 78 96.6 1.8 0.140 0.149 0.279 0.035 0.035 0.035 0.149 - 0.279 - 79 96.6 1.4 0.131 0.139 0.266 0.020 0.020 0.030 0.139 - 0.266 - 80 96.6 1.0 0.121 0.127 0.221 0.022 0.022 0.029 0.127 - 0.221 - 81 96.6 0.6 0.116 0.118 0.187 0.019 0.019 0.022 0.118 - 0.187 - 82 96.6 0.2 0.114 0.114 0.177 0.014 0.014 0.015 0.114 - 0.177 - 83 96.6 -0.2 0.111 0.111 0.170 0.009 0.009 0.010 0.111 - 0.170 - 84 96.6 -0.6 0.105 0.105 0.141 0.006 0.006 0.007 0.105 - 0.141 - 85 96.6 -1.0 0.101 0.101 0.122 0.004 0.004 0.005 0.101 - 0.122 - 86 97.0 5.4 0.104 0.117 0.114 0.027 0.027 0.027 0.117 - 0.114 - 87 97.0 5.0 0.103 0.124 0.123 0.048 0.048 0.048 0.124 - 0.123 - 88 97.0 4.6 0.099 0.132 0.135 0.119 0.119 0.118 0.132 - 0.135 - 89 97.0 4.2 0.109 0.121 0.129 0.087 0.087 0.086 0.121 - 0.129 - 90 97.0 3.8 0.130 0.139 0.150 0.149 0.149 0.146 0.149 - 0.150 - 91 97.0 3.4 0.138 0.145 0.162 0.111 0.111 0.108 0.145 - 0.162 - 92 97.0 3.0 0.142 0.149 0.181 0.047 0.047 0.046 0.149 - 0.181 - 93 97.0 2.6 0.137 0.143 0.209 0.038 0.038 0.037 0.143 - 0.209 - 94 97.0 2.2 0.132 0.139 0.269 0.033 0.033 0.033 0.139 - 0.269 - 95 97.0 1.8 0.129 0.136 0.352 0.024 0.024 0.032 0.136 - 0.352 - 96 97.0 1.4 0.122 0.130 0.325 0.032 0.032 0.080 0.130 - 0.325 - 97 97.0 1.0 0.127 0.130 0.243 0.057 0.057 0.073 0.130 - 0.243 -


(2)

98 97.0 0.6 0.138 0.136 0.208 0.036 0.036 0.038 0.136 - 0.208 - 99 97.0 0.2 0.155 0.155 0.244 0.019 0.019 0.020 0.155 - 0.244 - 100 97.0 -0.2 0.145 0.145 0.209 0.011 0.011 0.012 0.145 - 0.209 - 101 97.0 -0.6 0.133 0.133 0.166 0.007 0.007 0.008 0.133 - 0.166 - 102 97.0 -1.0 0.104 0.104 0.127 0.006 0.006 0.006 0.104 - 0.127 - 103 97.4 5.4 0.079 0.095 0.092 0.024 0.024 0.024 0.095 - 0.092 - 104 97.4 5.0 0.081 0.102 0.104 0.053 0.053 0.052 0.102 - 0.104 - 105 97.4 4.6 0.083 0.112 0.117 0.144 0.144 0.142 0.144 - - 0.142 106 97.4 4.2 0.090 0.127 0.134 0.184 0.184 0.180 0.184 - - 0.180 107 97.4 3.8 0.102 0.144 0.156 0.320 0.320 0.313 0.320 - - 0.313 108 97.4 3.4 0.112 0.154 0.177 0.113 0.113 0.110 0.154 - 0.177 - 109 97.4 3.0 0.116 0.151 0.192 0.112 0.112 0.110 0.151 - 0.192 - 110 97.4 2.6 0.109 0.133 0.202 0.044 0.044 0.043 0.133 - 0.202 - 111 97.4 2.2 0.110 0.126 0.253 0.024 0.024 0.025 0.126 - 0.253 - 112 97.4 1.8 0.112 0.122 0.309 0.020 0.020 0.031 0.122 - 0.309 - 113 97.4 1.4 0.120 0.125 0.292 0.079 0.079 0.119 0.125 - 0.292 - 114 97.4 1.0 0.153 0.152 0.248 0.235 0.235 0.219 0.235 - 0.248 - 115 97.4 0.6 0.192 0.192 0.242 0.056 0.056 0.054 0.192 - 0.242 - 116 97.4 0.2 0.215 0.215 0.255 0.023 0.023 0.023 0.215 - 0.255 - 117 97.4 -0.2 0.188 0.188 0.222 0.012 0.012 0.012 0.188 - 0.222 - 118 97.4 -0.6 0.150 0.150 0.173 0.007 0.007 0.008 0.150 - 0.173 - 119 97.4 -1.0 0.122 0.122 0.137 0.008 0.008 0.008 0.122 - 0.137 - 120 97.8 5.4 0.059 0.077 0.075 0.022 0.022 0.021 0.077 - 0.075 - 121 97.8 5.0 0.065 0.086 0.089 0.042 0.042 0.042 0.086 - 0.089 - 122 97.8 4.6 0.069 0.095 0.104 0.108 0.108 0.107 0.108 - - 0.107 123 97.8 4.2 0.073 0.105 0.117 0.216 0.216 0.211 0.216 - - 0.211 124 97.8 3.8 0.081 0.114 0.133 0.192 0.192 0.187 0.192 - - 0.187 125 97.8 3.4 0.086 0.120 0.150 0.222 0.222 0.217 0.222 - - 0.217 126 97.8 3.0 0.089 0.118 0.167 0.143 0.143 0.139 0.143 - 0.167 - 127 97.8 2.6 0.092 0.112 0.184 0.068 0.068 0.066 0.112 - 0.184 - 128 97.8 2.2 0.098 0.112 0.220 0.029 0.029 0.028 0.112 - 0.220 - 129 97.8 1.8 0.107 0.115 0.244 0.021 0.021 0.024 0.115 - 0.244 - 130 97.8 1.4 0.131 0.133 0.239 0.066 0.066 0.065 0.133 - 0.239 - 131 97.8 1.0 0.178 0.173 0.230 0.143 0.143 0.134 0.173 - 0.230 - 132 97.8 0.6 0.247 0.247 0.269 0.048 0.048 0.047 0.247 - 0.269 - 133 97.8 0.2 0.270 0.270 0.281 0.021 0.021 0.020 0.270 - 0.281 - 134 97.8 -0.2 0.222 0.222 0.233 0.011 0.011 0.011 0.222 - 0.233 - 135 97.8 -0.6 0.172 0.172 0.182 0.008 0.008 0.008 0.172 - 0.182 - 136 97.8 -1.0 0.139 0.139 0.146 0.009 0.009 0.009 0.139 - 0.146 - 137 98.2 5.4 0.047 0.048 0.047 0.018 0.018 0.017 0.048 - 0.047 - 138 98.2 5.0 0.048 0.071 0.069 0.030 0.029 0.029 0.071 - 0.069 - 139 98.2 4.6 0.056 0.080 0.086 0.049 0.049 0.048 0.080 - 0.086 - 140 98.2 4.2 0.060 0.087 0.104 0.065 0.065 0.064 0.087 - 0.104 - 141 98.2 3.8 0.065 0.093 0.116 0.076 0.076 0.074 0.093 - 0.116 - 142 98.2 3.4 0.066 0.094 0.127 0.120 0.120 0.116 0.120 - 0.127 - 143 98.2 3.0 0.071 0.091 0.135 0.066 0.066 0.065 0.091 - 0.135 - 144 98.2 2.6 0.080 0.095 0.155 0.057 0.057 0.056 0.095 - 0.155 - 145 98.2 2.2 0.090 0.100 0.175 0.044 0.044 0.043 0.100 - 0.175 - 146 98.2 1.8 0.107 0.113 0.187 0.035 0.035 0.034 0.113 - 0.187 - 147 98.2 1.4 0.136 0.137 0.194 0.036 0.036 0.035 0.137 - 0.194 - 148 98.2 1.0 0.183 0.183 0.212 0.038 0.038 0.037 0.183 - 0.212 -


(3)

149 98.2 0.6 0.240 0.240 0.252 0.025 0.025 0.025 0.240 - 0.252 - 150 98.2 0.2 0.266 0.266 0.269 0.016 0.016 0.015 0.266 - 0.269 - 151 98.2 -0.2 0.230 0.230 0.232 0.010 0.010 0.010 0.230 - 0.232 - 152 98.2 -0.6 0.182 0.182 0.184 0.009 0.009 0.009 0.182 - 0.184 - 153 98.2 -1.0 0.154 0.154 0.157 0.013 0.013 0.012 0.154 - 0.157 - 154 98.6 5.4 0.047 0.047 0.045 0.013 0.013 0.013 0.047 - 0.045 - 155 98.6 5.0 0.041 0.041 0.040 0.019 0.019 0.019 0.041 - 0.040 - 156 98.6 4.6 0.041 0.066 0.075 0.026 0.026 0.027 0.066 - 0.075 - 157 98.6 4.2 0.049 0.073 0.091 0.033 0.033 0.036 0.073 - 0.091 - 158 98.6 3.8 0.052 0.076 0.100 0.038 0.038 0.053 0.076 - 0.100 - 159 98.6 3.4 0.054 0.077 0.110 0.050 0.050 0.071 0.077 - 0.110 - 160 98.6 3.0 0.061 0.077 0.116 0.058 0.058 0.062 0.077 - 0.116 - 161 98.6 2.6 0.072 0.083 0.129 0.085 0.085 0.082 0.085 - 0.129 - 162 98.6 2.2 0.085 0.092 0.142 0.143 0.143 0.139 0.143 - 0.142 - 163 98.6 1.8 0.104 0.107 0.153 0.065 0.065 0.064 0.107 - 0.153 - 164 98.6 1.4 0.133 0.133 0.166 0.053 0.053 0.052 0.133 - 0.166 - 165 98.6 1.0 0.175 0.175 0.192 0.032 0.032 0.031 0.175 - 0.192 - 166 98.6 0.6 0.226 0.226 0.231 0.026 0.026 0.025 0.226 - 0.231 - 167 98.6 0.2 0.234 0.234 0.234 0.016 0.016 0.017 0.234 - 0.234 - 168 98.6 -0.2 0.210 0.210 0.207 0.012 0.012 0.012 0.210 - 0.207 - 169 98.6 -0.6 0.174 0.174 0.173 0.012 0.012 0.012 0.174 - 0.173 - 170 98.6 -1.0 0.147 0.147 0.145 0.022 0.022 0.021 0.147 - 0.145 - 171 99.0 5.4 0.050 0.051 0.056 0.010 0.010 0.010 0.051 - 0.056 - 172 99.0 5.0 0.053 0.054 0.055 0.013 0.013 0.014 0.054 - 0.055 - 173 99.0 4.6 0.034 0.034 0.033 0.016 0.016 0.019 0.034 - 0.033 - 174 99.0 4.2 0.035 0.034 0.059 0.020 0.020 0.033 0.034 - 0.059 - 175 99.0 3.8 0.036 0.035 0.080 0.030 0.030 0.096 0.035 - - 0.096 176 99.0 3.4 0.046 0.065 0.095 0.098 0.098 0.400 0.098 - - 0.400 177 99.0 3.0 0.052 0.052 0.100 0.138 0.138 0.139 0.138 - - 0.139 178 99.0 2.6 0.066 0.066 0.107 0.301 0.301 0.291 0.301 - - 0.291 179 99.0 2.2 0.078 0.078 0.117 0.290 0.290 0.283 0.290 - - 0.283 180 99.0 1.8 0.095 0.095 0.126 0.110 0.110 0.108 0.110 - 0.126 - 181 99.0 1.4 0.119 0.119 0.141 0.243 0.243 0.238 0.243 - - 0.238 182 99.0 1.0 0.154 0.154 0.166 0.128 0.128 0.125 0.154 - 0.166 - 183 99.0 0.6 0.190 0.190 0.193 0.046 0.046 0.045 0.190 - 0.193 - 184 99.0 0.2 0.194 0.194 0.194 0.023 0.023 0.025 0.194 - 0.194 - 185 99.0 -0.2 0.181 0.181 0.178 0.016 0.016 0.017 0.181 - 0.178 - 186 99.0 -0.6 0.161 0.161 0.159 0.015 0.015 0.016 0.161 - 0.159 - 187 99.0 -1.0 0.139 0.139 0.137 0.029 0.029 0.028 0.139 - 0.137 - 188 99.4 5.4 0.047 0.048 0.049 0.007 0.007 0.008 0.048 - 0.049 - 189 99.4 5.0 0.043 0.044 0.045 0.009 0.009 0.011 0.044 - 0.045 - 190 99.4 4.6 0.034 0.034 0.034 0.010 0.010 0.016 0.034 - 0.034 - 191 99.4 4.2 0.026 0.026 0.029 0.014 0.014 0.029 0.026 - 0.029 - 192 99.4 3.8 0.023 0.023 0.060 0.024 0.024 0.061 0.024 - - 0.061 193 99.4 3.4 0.031 0.030 0.081 0.047 0.047 0.092 0.047 - - 0.092 194 99.4 3.0 0.036 0.036 0.087 0.083 0.083 0.087 0.083 - - 0.087 195 99.4 2.6 0.057 0.057 0.090 0.091 0.091 0.089 0.091 - 0.090 - 196 99.4 2.2 0.069 0.069 0.098 0.068 0.068 0.066 0.069 - 0.098 - 197 99.4 1.8 0.084 0.084 0.107 0.068 0.068 0.066 0.084 - 0.107 - 198 99.4 1.4 0.103 0.103 0.119 0.067 0.067 0.065 0.103 - 0.119 - 199 99.4 1.0 0.126 0.126 0.136 0.067 0.067 0.065 0.126 - 0.136 -


(4)

200 99.4 0.6 0.144 0.144 0.149 0.062 0.062 0.060 0.144 - 0.149 - 201 99.4 0.2 0.150 0.150 0.152 0.034 0.034 0.041 0.150 - 0.152 - 202 99.4 -0.2 0.150 0.150 0.149 0.024 0.024 0.027 0.150 - 0.149 - 203 99.4 -0.6 0.149 0.149 0.146 0.020 0.020 0.023 0.149 - 0.146 - 204 99.4 -1.0 0.144 0.144 0.141 0.025 0.025 0.026 0.144 - 0.141 - 205 99.8 5.4 0.034 0.034 0.035 0.005 0.005 0.006 0.034 - 0.035 - 206 99.8 5.0 0.039 0.042 0.038 0.006 0.006 0.009 0.042 - 0.038 - 207 99.8 4.6 0.032 0.034 0.033 0.007 0.007 0.012 0.034 - 0.033 - 208 99.8 4.2 0.021 0.021 0.025 0.010 0.010 0.019 0.021 - 0.025 - 209 99.8 3.8 0.020 0.021 0.026 0.016 0.016 0.029 0.021 - 0.029 - 210 99.8 3.4 0.021 0.021 0.057 0.025 0.025 0.035 0.025 - 0.057 - 211 99.8 3.0 0.034 0.033 0.060 0.034 0.034 0.037 0.034 - 0.060 - 212 99.8 2.6 0.053 0.053 0.078 0.035 0.035 0.036 0.053 - 0.078 - 213 99.8 2.2 0.062 0.062 0.084 0.035 0.035 0.034 0.062 - 0.084 - 214 99.8 1.8 0.074 0.074 0.091 0.045 0.045 0.044 0.074 - 0.091 - 215 99.8 1.4 0.087 0.087 0.100 0.062 0.062 0.061 0.087 - 0.100 - 216 99.8 1.0 0.101 0.101 0.110 0.075 0.075 0.073 0.101 - 0.110 - 217 99.8 0.6 0.112 0.112 0.117 0.100 0.100 0.098 0.112 - 0.117 - 218 99.8 0.2 0.118 0.118 0.117 0.077 0.077 0.085 0.118 - 0.117 - 219 99.8 -0.2 0.123 0.123 0.122 0.040 0.040 0.044 0.123 - 0.122 - 220 99.8 -0.6 0.126 0.126 0.124 0.032 0.032 0.040 0.126 - 0.124 - 221 99.8 -1.0 0.142 0.142 0.139 0.032 0.032 0.038 0.142 - 0.139 - 222 100.2 5.4 0.024 0.025 0.026 0.003 0.003 0.005 0.025 - 0.026 - 223 100.2 5.0 0.026 0.028 0.029 0.004 0.004 0.007 0.028 - 0.029 - 224 100.2 4.6 0.035 0.044 0.037 0.005 0.005 0.009 0.044 - 0.037 - 225 100.2 4.2 0.020 0.021 0.023 0.007 0.007 0.012 0.021 - 0.023 - 226 100.2 3.8 0.019 0.020 0.024 0.010 0.010 0.016 0.020 - 0.024 - 227 100.2 3.4 0.019 0.019 0.024 0.014 0.014 0.018 0.019 - 0.024 - 228 100.2 3.0 0.032 0.032 0.034 0.018 0.018 0.019 0.032 - 0.034 - 229 100.2 2.6 0.037 0.037 0.038 0.020 0.020 0.020 0.037 - 0.038 - 230 100.2 2.2 0.056 0.056 0.057 0.025 0.025 0.024 0.056 - 0.057 - 231 100.2 1.8 0.064 0.064 0.065 0.048 0.048 0.047 0.064 - 0.065 - 232 100.2 1.4 0.072 0.072 0.073 0.191 0.191 0.187 0.191 - - 0.187 233 100.2 1.0 0.082 0.082 0.083 0.139 0.139 0.136 0.139 - - 0.136 234 100.2 0.6 0.088 0.088 0.089 0.178 0.178 0.174 0.178 - - 0.174 235 100.2 0.2 0.094 0.094 0.094 0.171 0.171 0.164 0.171 - - 0.164 236 100.2 -0.2 0.097 0.097 0.097 0.066 0.066 0.073 0.097 - 0.097 - 237 100.2 -0.6 0.108 0.108 0.107 0.076 0.076 0.108 0.108 - - 0.108 238 100.2 -1.0 0.125 0.125 0.124 0.060 0.060 0.075 0.125 - 0.124 - 239 100.6 5.4 0.021 0.028 0.026 0.002 0.002 0.004 0.028 - 0.026 - 240 100.6 5.0 0.023 0.031 0.028 0.003 0.003 0.005 0.031 - 0.028 - 241 100.6 4.6 0.024 0.031 0.028 0.004 0.004 0.006 0.031 - 0.028 - 242 100.6 4.2 0.022 0.030 0.027 0.005 0.005 0.008 0.030 - 0.027 - 243 100.6 3.8 0.016 0.017 0.017 0.007 0.007 0.010 0.017 - 0.017 - 244 100.6 3.4 0.018 0.018 0.022 0.009 0.009 0.011 0.018 - 0.022 - 245 100.6 3.0 0.020 0.020 0.024 0.011 0.011 0.011 0.020 - 0.024 - 246 100.6 2.6 0.033 0.033 0.035 0.013 0.013 0.013 0.033 - 0.035 - 247 100.6 2.2 0.037 0.037 0.039 0.021 0.021 0.020 0.037 - 0.039 - 248 100.6 1.8 0.055 0.055 0.056 0.042 0.042 0.041 0.055 - 0.056 - 249 100.6 1.4 0.061 0.061 0.062 0.098 0.098 0.095 0.098 - - 0.095 250 100.6 1.0 0.067 0.067 0.068 0.078 0.078 0.075 0.078 - - 0.075


(5)

251 100.6 0.6 0.072 0.072 0.072 0.058 0.058 0.057 0.072 - 0.072 - 252 100.6 0.2 0.074 0.074 0.075 0.058 0.058 0.059 0.074 - 0.075 - 253 100.6 -0.2 0.079 0.079 0.079 0.071 0.071 0.084 0.079 - - 0.084 254 100.6 -0.6 0.087 0.087 0.087 0.143 0.143 0.344 0.143 - - 0.344 255 100.6 -1.0 0.107 0.107 0.105 0.168 0.168 0.172 0.168 - - 0.172 256 101.0 5.4 0.015 0.021 0.021 0.002 0.002 0.004 0.021 - 0.021 - 257 101.0 5.0 0.016 0.023 0.023 0.002 0.002 0.004 0.023 - 0.023 - 258 101.0 4.6 0.016 0.023 0.023 0.003 0.003 0.005 0.023 - 0.023 - 259 101.0 4.2 0.015 - - 0.004 0.004 0.005 0.004 - - 0.005 260 101.0 3.8 0.012 - - 0.005 0.005 0.006 0.005 - - 0.006 261 101.0 3.4 0.015 0.018 0.018 0.006 0.006 0.007 0.018 - 0.018 - 262 101.0 3.0 0.017 0.017 0.017 0.007 0.007 0.007 0.017 - 0.017 - 263 101.0 2.6 0.019 0.019 0.019 0.010 0.010 0.009 0.019 - 0.019 - 264 101.0 2.2 0.033 0.033 0.036 0.015 0.015 0.015 0.033 - 0.036 - 265 101.0 1.8 0.038 0.038 0.041 0.024 0.024 0.024 0.038 - 0.041 - 266 101.0 1.4 0.042 0.042 0.044 0.033 0.033 0.032 0.042 - 0.044 - 267 101.0 1.0 0.053 0.053 0.054 0.033 0.033 0.032 0.053 - 0.054 - 268 101.0 0.6 0.058 0.058 0.058 0.031 0.031 0.031 0.058 - 0.058 - 269 101.0 0.2 0.061 0.061 0.061 0.036 0.036 0.038 0.061 - 0.061 - 270 101.0 -0.2 0.066 0.066 0.065 0.071 0.071 0.073 0.071 - - 0.073 271 101.0 -0.6 0.073 0.073 0.072 0.178 0.178 0.172 0.178 - - 0.172 272 101.0 -1.0 0.084 0.084 0.082 1.202 1.202 1.154 1.202 - - 1.154

273 101.4 5.4 0.007 - - -

274 101.4 5.0 0.008 - - 0.002 0.002 0.004 0.002 - - 0.004 275 101.4 4.6 0.008 - - 0.002 0.002 0.004 0.002 - - 0.004 276 101.4 4.2 0.007 - - 0.002 0.002 0.004 0.002 - - 0.004 277 101.4 3.8 0.006 - - 0.003 0.003 0.004 0.003 - - 0.004 278 101.4 3.4 - - - 0.004 0.004 0.004 0.004 - - 0.004 279 101.4 3.0 0.016 0.021 0.021 0.005 0.005 0.005 0.021 - 0.021 - 280 101.4 2.6 0.012 0.013 0.013 0.007 0.007 0.007 0.013 - 0.013 - 281 101.4 2.2 0.016 0.016 0.016 0.011 0.011 0.010 0.016 - 0.016 - 282 101.4 1.8 0.032 0.033 0.032 0.014 0.014 0.013 0.033 - 0.032 - 283 101.4 1.4 0.036 0.037 0.036 0.017 0.017 0.016 0.037 - 0.036 - 284 101.4 1.0 0.037 0.037 0.039 0.018 0.018 0.018 0.037 - 0.039 - 285 101.4 0.6 0.040 0.040 0.041 0.020 0.020 0.020 0.040 - 0.041 - 286 101.4 0.2 0.044 0.044 0.044 0.028 0.028 0.029 0.044 - 0.044 - 287 101.4 -0.2 0.049 0.049 0.051 0.050 0.050 0.050 - 0.050 0.051 - 288 101.4 -0.6 0.055 0.055 0.058 0.100 0.100 0.095 - 0.100 - 0.095 289 101.4 -1.0 0.061 0.061 0.064 0.163 0.163 0.155 - 0.163 - 0.155 290 101.8 5.4 - - - 0.000 0.000 0.000 - 0.000 - 0.000

291 101.8 5.0 - - -

292 101.8 4.6 - - - 0.001 0.001 0.005 - 0.001 - 0.005 293 101.8 4.2 - - - 0.002 0.002 0.003 - 0.002 - 0.003 294 101.8 3.8 - - - 0.002 0.002 0.003 - 0.002 - 0.003 295 101.8 3.4 - - - 0.003 0.003 0.003 - 0.003 - 0.003 296 101.8 3.0 - - - 0.004 0.004 0.004 - 0.004 - 0.004 297 101.8 2.6 - - - 0.006 0.006 0.005 - 0.006 - 0.005 298 101.8 2.2 - - - 0.008 0.008 0.008 - 0.008 - 0.008 299 101.8 1.8 0.011 0.012 0.012 0.009 0.009 0.008 0.012 - 0.012 - 300 101.8 1.4 0.015 0.015 0.015 0.010 0.010 0.010 0.015 - 0.015 - 301 101.8 1.0 0.029 0.029 0.029 0.012 0.012 0.012 0.029 - 0.029 -


(6)

302 101.8 0.6 0.030 0.030 0.031 0.015 0.015 0.015 0.030 - 0.031 - 303 101.8 0.2 0.035 0.035 0.036 0.022 0.022 0.021 0.035 - 0.036 - 304 101.8 -0.2 0.038 0.038 0.040 0.033 0.033 0.032 0.038 - 0.040 - 305 101.8 -0.6 0.043 0.043 0.045 0.050 0.050 0.049 - 0.050 0.049 - 306 101.8 -1.0 0.047 0.047 0.049 0.062 0.062 0.059 - 0.062 - 0.059 307 102.2 5.4 - - - 0.000 0.000 0.000 - 0.000 - 0.000 308 102.2 5.0 - - - 0.000 0.000 0.000 - 0.000 - 0.000

309 102.2 4.6 - - -

310 102.2 4.2 - - -

311 102.2 3.8 - - - 0.001 0.001 0.001 - 0.001 - 0.001 312 102.2 3.4 - - - 0.003 0.003 0.003 - 0.003 - 0.003 313 102.2 3.0 - - - 0.003 0.003 0.003 - 0.003 - 0.003 314 102.2 2.6 - - - 0.004 0.004 0.004 - 0.004 - 0.004 315 102.2 2.2 - - - 0.006 0.006 0.006 - 0.006 - 0.006 316 102.2 1.8 - - - 0.006 0.006 0.006 - 0.006 - 0.006 317 102.2 1.4 0.010 0.010 0.010 0.007 0.007 0.007 0.010 - 0.010 - 318 102.2 1.0 0.016 0.017 0.017 0.009 0.009 0.009 0.017 - 0.017 - 319 102.2 0.6 0.023 0.023 0.023 0.011 0.011 0.011 0.023 - 0.023 - 320 102.2 0.2 0.023 0.023 0.023 0.016 0.016 0.015 0.023 - 0.023 - 321 102.2 -0.2 0.032 0.032 0.033 0.022 0.022 0.021 0.032 - 0.033 - 322 102.2 -0.6 0.035 0.035 0.037 0.031 0.031 0.030 0.035 - 0.037 - 323 102.2 -1.0 0.037 0.037 0.039 0.069 0.069 0.066 - 0.069 - 0.066