Modul 1 Pengantar Seismotek PDF

Preview

Summary

BMKG SERI 04 FUNGSIONAL MODUL DIKLAT FUNGSIONAL ANALIS METEOROLOGI, KLIMATOLOGI, DAN GEOFISIKA PENGANTAR 04.01 SEISMOLOGI TEKNIK Penyusun : Tim Pusat Seismologi Teknik, Geofisika Potensial dan Tanda Waktu BMKG PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA TAHUN 2017 KATA...

Description

BMKG

SERI 04 FUNGSIONAL MODUL DIKLAT FUNGSIONAL ANALIS METEOROLOGI, KLIMATOLOGI, DAN GEOFISIKA

PENGANTAR

04.01

SEISMOLOGI TEKNIK Penyusun : Tim Pusat Seismologi Teknik, Geofisika Potensial dan Tanda Waktu BMKG

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA TAHUN 2017

KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan YME, bahan ajar PENGANTAR SEISMOLOGI TEKNIK ini telah selesai disusun. Sejalan dengan Peraturan Pemerintah (PP) No. 101 Tahun 2000 tentang Pendidikan dan Pelatihan Jabatan Pegawai Negeri Sipil (PNS), upaya untuk terus meningkatkan kualitas SDM di lingkungan Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) khususnya menjadi salah satu tupoksi dari pusdiklat melalui pendidikan dan pelatihan. Hal ini penting mengingat kebutuhan akan SDM yang berkualitas di bidang MKKuG menjadi semakin mendesak untuk mendukung kegiatan tanggap bencana sebagai salah satu tugas BMKG. Kedepan diharapkan, BMKG dengan SDM yang berkualitas dan handal, tidak saja mampu berperan di tingkat nasional, tetapi juga di tingkat regional maupun global. Masukan, kritik, dan saran sangat dibutuhkan untuk perbaikan di masa yang akan datang, sehingga modul ini dapat terus up-to date dan seirama dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Semoga modul PENGANTAR SEISMOLOGI TEKNIK ini bermanfaat dan saya ucapkan terima kasih dan penghargaan yang tinggi kepada tim penyusun atas kontribusi dan kerja samanya.

Jakarta, September 2017 KEPALA PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA

DRS. HERIZAL, M.Si. NIP. 196107041984031001

i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................................................ i DAFTAR ISI ............................................................................................................................................. ii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................................ iii DAFTAR TABEL ...................................................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Deskripsi Singkat 1 1.3. Manfaat Modul Bagi Peserta 1 1.4. Tujuan Pembelajaran 1 1.4.1. Kompetensi dasar ............................................................................................................ 1 1.4.2.

Indikator Keberhasilan ..................................................................................................... 1

1.5. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok 1 BAB II SISTEM INFORMASI SEISMOLOGI TEKNIK................................................................................ 3 2.1. Pendahuluan 3 2.2. Monitoring Gempabumi Kuat 3 2.3. Jaringan Akselerograf dan Intensitymeter 4 2.4. Rangkuman 7 2.5. Latihan 7 BAB III PERALATAN OPERASIONAL STASIONER SEISMOLOGI TEKNIK............................................ 8 3.1. Strong Motion Akselerograf 8 3.1.1. Akselerograf ETNA .......................................................................................................... 9 3.1.2.

Akselerograf TDL- 303Q ................................................................................................. 9

3.1.3.

Akselerograf SMR-4000................................................................................................ 10

3.1.4.

Akselerograf BBAS - 2................................................................................................... 10

3.1.5.

Akselerograf TITAN - AG .............................................................................................. 11

3.1.6.

Akselerograf TSA - 100S .............................................................................................. 11

3.2. Seismik Borehole 12 3.3. Intensitymeter 14 3.4. Simulator Gempa 16 3.5. Rangkuman 17 3.6. Latihan 17 BAB IV PERALATAN OPERASIONAL PORTABEL SEISMOLOGI TEKNIK ........................................... 18 4.1. Strong Motion Akselerograf Portabel 18 4.2. Seismograf Portabel 20 4.3. Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) 21 4.4. Rangkuman 22 4.5. Latihan 22 BAB IV PENUTUP ................................................................................................................................. 23 4.1. Kesimpulan 23 4.2. Tindak Lanjut 23 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................... 24

ii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Ilustrasi topologi jaringan akselerograf BMKG ........................................................... 5 Gambar 2Peta jaringan akselerograf BMKG .................................................................................... 5 Gambar 3 Skema pemasangan intensitymeter di stasiun-stasiun BMKG ................................ 6 Gambar 4 Peta jaringan intensitymeter BMKG................................................................................ 6 Gambar 5 Prinsip kerja akselerograf FBA ......................................................................................... 8 Gambar 6 Akselerograf ETNA .............................................................................................................. 9 Gambar 7 Akselerograf TDL-303Q ..................................................................................................... 9 Gambar 8 Akselerograf SMR-4000 ...................................................................................................10 Gambar 9 Akselerograf BBAS - 2 ......................................................................................................10 Gambar 10 Akselerograf TITAN - AG ..............................................................................................11 Gambar 11 Akselerograf TSA -100S ................................................................................................11 Gambar 12 Outline lubang pengeboran seismik borehole kampus STMKG .........................12 Gambar 13 Instrument dan peralatan seismik borehole kampus STMKG .............................13 Gambar 14 Instrument dan peralatan seismik borehole kampus UI Depok ..........................13 Gambar 15 Prinsip kerja akselerometer MEMS (atas pada kondisi normal tanpa guncangan gempa, bawah kondisi terjadi guncangan gempa) ................................................14 Gambar 16 Sensor intensitymeter P-alert........................................................................................15 Gambar 17 Tampilan display intensitymeter P-alert di stasiun ................................................15 Gambar 18 Contoh pengoperasian simulator................................................................................16 Gambar 19 Strong motion akselerograf TITAN SMA dilengkapi digitizer TAURUS ............18 Gambar 20 Pemanfaatan akselerograf TITAN SMA untuk building seismic monitoring system ........................................................................................................................................................19 Gambar 21 Pemanfaatan akselerograf TITAN SMA untuk pengukuran periode dominan tanah ..........................................................................................................................................................19 Gambar 22 seismograf short period Lennartz L3Dlite .................................................................20 Gambar 23 seismograf broadband Trillium Compact .................................................................20 Gambar 24 Peralatan Survei MASW .................................................................................................21 Gambar 25 Konfigurasi Survei MASW dilapangan ......................................................................21

DAFTAR TABEL No table of figures entries found.

iii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Salah satu tupoksi Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika adalah memberikan informasi terkait seismologi teknik. Informasi terkait seismologi teknik yang disampaikan Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika kepada masyarakat cukup banyak dan kompleks. Untuk memberikan pemahaman yang sama tentang informasi terkait seismologi teknik kepada masyarakat maka disusunlah modul PENGANTAR SEISMOLOGI TEKNIK ini.

1.2. Deskripsi Singkat Mata Diklat ini membahas sistem informasi seismologi teknik, overview peralatan operasional stasioner seismologi teknik dan overview peralatan portabel seismologi teknik.

1.3. Manfaat Modul Bagi Peserta a. b. c.

Memudahkan peserta dalam memahami sistem informasi seismologi teknik Memudahan peserta dalam memahami karakteristik peralatan operasional stasioner seismologi teknik Memudahkan peserta dalam memahami karakteristik peralatan portabel seismologi teknik

1.4. Tujuan Pembelajaran 1.4.1. Kompetensi dasar Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta mampu memahami sistem informasi seismologi teknik dan mempunyai gambaran tentang karakteristik peralatan operasional stasioner dan portabel seismologi teknik 1.4.2. Indikator Keberhasilan a. Peserta dapat memahami memahami sistem informasi seismologi teknik b. Peserta dapat memahami karakteristik peralatan operasional stasioner dan portabel seismologi teknik

1.5. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok Pada pembahasan modul ini terbagi menjadi beberapa bagian yaitu : Materi Pokok 1. Sistem Informasi Seismologi Teknik 2. Peralatan Operasional Stasioner Seismologi Teknik 3. Peralatan Operasional Portabel Seismologi Teknik

1

Sub Materi Pokok Sistem Informasi Seismologi Teknik 1. Pendahuluan 2. Monitoring Gempabumi Kuat 3. Jaringan Akselerograf dan Intensitymeter

Peralatan Operasional Stasioner Seismologi Teknik 1. Strong Motion Akselerograf 2. Seismik Borehole 3. Intensitymeter 4. Simulator Gempabumi

Peralatan Operasional Portabel Seismologi Teknik 1. Strong Motion Akselerograf Portabel 2. Seismograph Portabel 3. Multi Channel Analysis of Surface Waves (MASW)

2

BAB II SISTEM INFORMASI SEISMOLOGI TEKNIK Indikator Keberhasilan : Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diklat diharapkan dapat memahami sistem informasi seismologi teknik

2.1. Pendahuluan Akselerograf atau strong motion seismograph adalah instrument yang digunakan untuk merekam guncangan permukaan tanah yang sangat kuat yang mengukur percepatan permukaan tanah. Seismograph sensitive yang digunakan secara rutin untuk penentuan lokasi event gempabumi umumnya akan menghasilkan rekaman yang melebihi skalanya (off scale) dan atau bahkan berhenti beroperasi apabila terjadi guncangan yang sangat kuat, sehingga tidak dapat memberikan informasi data selama guncangan yang sangat kuat terjadi. Pada umumnya peralatan akselerograf ditempatkan pada daerah-daerah perkotaan yang populasinya lebih padat penduduk, dimana diperuntukkan untuk monitoring variasi response bangunan terhadap guncangan/getaran karena struktur geologi setempat yang berbeda. Dengan adanya informasi dari akselerograf terhadap gempa-gempa kecil dan kuat dapat didapatkan karakteristik semua jenis permukaan tanah yang selanjutnya dapat digunakan untuk keperluan kontruksi bangunan. Rekaman gempabumi kuat sangat penting dalam pembuatan Building Code untuk keamanan bangunan. Informasi terkait rekaman gempabumi kuat juga dapat dijadikan masukan/input terhadap pengambil keputusan dalam rencana pengembangan kota. Selanjutnya rekaman strong motion pada event gempa-gempa yang telah terjadi sangatlah bermanfaat untuk para insinyur sipil dalam mendesain bangunan tahan gempa. Untuk itu sangat penting untuk mempunyai jaringan monitoring gempabumi kuat di wilayah Indonesia.

2.2. Monitoring Gempabumi Kuat Kegiatan monitoring gempabumi kuat di wilayah Indonesia dimulai kurang lebih pada tahun 1974 yang dilakukan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (selanjutnya disebut BMKG). Monitoring gempabumi kuat ini berhasil membuat jaringan pengamatan dengan menggunakan instrumen akselerograf analog tipe Kinemetrics SMA-1. Akselerograf jenis ini merekam gempabumi kuat pada kertas foto, sedangkan lokasi penempatan akselerografakselerograf ini sama dengan lokasi stasiun seismograph yang dibangun berdasarkan payung

3

kerjasama dengan UNDP-UNESCO (project RAS/71/237 UNDP-UNESCO) yaitu sebanyak 28 stasiun BMKG. Tujuan dari proyek kerjasama ini adalah dalam rangka membangun jaringan stasiun seismograph periode pendek (short-period) diseluruh kawasan Asia Tenggara (Hodson, 1980). Tetapi karena terdapat mis-managemen dalam pengelolaan basis data, rekaman gempabumi kuat selama periode tahun 70'an sampai dengan 90'an (mulai tahun 1976 sampai degan tahun 1984) yang diperoleh melalui akselerograf Kinemetrics SMA-1 tersebut tidak tersimpan di BMKG. Terkait dengan tingkat kesulitan yang tinggi dari sistem perekaman pada akselerograf Kinemetrics SMA-1 (menggunakan kertas foto yang mahal dan sulit didapatkan dipasaran), maka kemudian akselerograf tipe ini dihentikan pengoperasiannya pada akhir tahun 90'an. Pada awal abad ke-21 BMKG mulai menggunakan beberapa jenis/tipe akselerograf sebagai pengganti

akselerograf

Kinemetrics-SMA1,

yang

dioperasikan

secara

terbatas

(permanen/standalone pada satu dan atau beberapa stasiun geofisika). Tipe-tipe akselerograf itu antara lain : SMR-4000 yang di operasikan pada 8 stasiun BMKG (terdiri dari 5 stasiun geofisika, 2 stasiun meteorologi dan 1 stasiun klimatologi), ETNA yang dioperasikan oleh 5 stasiun geofisika (Padang Panjang, Jakarta, Palu, Manado dan Ambon) dan TDL yang terpasang pada beberapa stasiun geofisika BMKG.

2.3. Jaringan Akselerograf dan Intensitymeter Sebagai bagian dari jaringan pengamatan gempabumi dalam Indonesia Tsunami Early Warning Systems (InaTEWS), BMKG memulai era baru jaringan monitoring gempabumi kuat yang terintegrasi. Jaringan monitoring gempabumi kuat ini dibangun mulai tahun 2006 dan menggunakan beberapa jenis akselerograf serta peralatan pendukung yang berbeda antara lain akselerograf Geodevice BBAS-2 dan Metrozet TSA-100 serta dilengkapi digitizer Nanometrics Taurus dan Nanometrics Trident. Jaringan monitoring gempabumi kuat ini di desain untuk mengirimkan data secara real-time dari masing-masing lokasi stasiun berada ke kantor pusat BMKG di Kemayoran Jakarta. Sesuai dengan rencana stratejik BMKG, direncanakan jaringan ini akan dilengkapi kurang lebih 500 akselerograf yang terpasang di seluruh wilayah Indonesia. Pada saat ini (sampai dengan tahun 2017) telah terpasang sejumlah 259 stasiun akselerograf terdiri dari akselerograf colocated 110 stasiun, non colocated 109 stasiun, Jerman 11 stasiun, Jepang 19 stasiun dan Cina 10 stasiun. Jumlah ini akan terus bertambah sampai dapat mencapai target sesuai dengan rencana stratejik BMKG.

4

Gambar 1 Ilustrasi topologi jaringan akselerograf BMKG

Gambar 2Peta jaringan akselerograf BMKG

5

Selain jaringan akselerograf, jaringan monitoring gempabumi kuat BMKG juga dilengkapi dengan jaringan intensitymeter yang berfungsi untuk monitoring intensitas guncangan akibat gempabumi. Jaringan ini dilengkapi dengan peralatan P-alert dari Taiwan. Sampai dengan saat ini BMKG mengoperasikan 56 intensitymeter dalam jaringan monitoring gempabumi kuat diseluruh Indonesia.

Gambar 3 Skema pemasangan intensitymeter di stasiun-stasiun BMKG

Gambar 4 Peta jaringan intensitymeter BMKG

6

2.4. Rangkuman Sampai dengan tahun 2017 BMKG telah mengoperasikan sejumlah 56 Intensitymeter dan sejumlah 259 stasiun akselerograf terdiri dari akselerograf colocated 110 stasiun, non colocated 109 stasiun, Jerman 11 stasiun, Jepang 19 stasiun dan Cina 10 stasiun. Jumlah ini akan terus ditambah sampai dengan 500 akselerograf sesuai dengan rencana stratejik BMKG.

2.5.

Latihan

Pilihan Ganda : 1. Sistem akselerograf Kinemetrics-SMA1 dihentikan pengoperasiannya pada akhir tahun '90an. Salah satu penyebabnya adalah kesulitan pada sistem perekamannya. Sistem perekaman akselerograf Kinemetrics-SMA1 adalah menggunakan : a. kertas merang b. kertas folio bergaris c. kertas foto d. kertas jelaga 2. Berapa Jumlah total akselerograf pada jaringan monitoring gempabumi kuat yang dikelola BMKG? : a. 258 b. 259 c. 260 d. 261 Essay 1. Jelaskan apa yang anda ketahui tentang sejarah monitoring gempabumi kuat di Indonesia! 2. Sebutkan tipe-tipe akselerograf yang anda ketahui!

7

BAB III PERALATAN OPERASIONAL STASIONER SEISMOLOGI TEKNIK Indikator Keberhasilan :Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diklat diharapkan dapat memahami karakteristik peralatan operasional stasioner seismologi teknik

3.1. Strong Motion Akselerograf Akselerograf tradisional (menggunakan prinsip inertia) umumnya hanya digunakan untuk merekam getaran/guncangan kuat dari gempabumi, sedangkan seismometer lebih digunakan untuk merekam getaran kecil akibat gempabumi. Akan tetapi perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan serta teknik rekayasa memungkinkan perkembangan akselerograf terkini mempunyai tingkat sensitifitas yang mendekati standart ke-sensitifitas-an seismograf periode pendek (short period seismograph) dan disini lain dapat memiliki dinamik range yang cukup besar. Dengan diketemukannya prinsip-prinsip akselerograf berbasis force balance accelerometer (FBA), perkembangan tipe dan jenis akselerograf berkembang pesat. Prinsip force balance accelerometer (FBA) dapat dijelaskan secara sederhana sebagai berikut: apabila terdapat gaya luar yang bekerja pada suatu massa sensor, maka ga tersebut akan dikompensasi (dilawan) oleh gaya lain (dalam bentuk gaya elektronik) yang seimbang tetapi mempunyai arah yang berlawanan sehingga massa sensor akan dalam kondisi stasioner/tetap. Sehingga sebuah getaran kecil yang mengenai posisi stasioner sensor sudah cukup untuk mendeteksi pergerakan dari sebuah massa. Gaya yang digerakan oleh arus listrik dialirkan melalui coil dan arus tersebut merupakan penyeimbang dari gaya luar yang mempunyai kekuatan sebanding dengan arus tersebut. Dengan mengukur arus listrik, kita telah mengukur secara linear percepatan yang mengenai massa sensor tersebut dan pada akhirnya secara langsung mengukur percepatan tanah yang terjadi akibat gempabumi.

Gambar 5 Prinsip kerja akselerograf FBA

(http://jclahr.com/science/psn/wielandt/node23.html)

8

BMKG mulai tahun 2006 telah mengoperasikan berbagai jenis dan tipe akselerograf yang berbasis prinsip force balance accelerometer (FBA). Akan tetapi saat ini hanya beberapa jenis akselerograf yang digunakan dalam operasional seismologi teknik. Jenis-jenis akselerograf tersebut yaitu: 3.1.1. Akselerograf ETNA

Gambar 6 Akselerograf ETNA

Secara garis besar Akselerograf ETNA mempunyai spesifikasi sebagai berikut :  Resolusi sebesar18 bits dengan dinamik range 108 dB  Triaxial EpiSensor FBA  Dapat mengukur sampai dengan percepatan 2 g 3.1.2. Akselerograf TDL- 303Q

Gambar 7 Akselerograf TDL-303Q

Secara garis besar Akselerograf TDL-303Q mempunyai spesifikasi sebagai berikut :  Dapat mengukur sampai dengan percepatan 2 g  Mempunyai sensitivitas sebesar 2V /g  Bekerja dengan asupan daya 12 Volt DC

9

3.1.3. Akselerograf SMR-4000

Gambar 8 Akselerograf SMR-4000

Secara garis besar Akselerograf SMR-4000 mempunyai spesifikasi sebagai berikut :  Resolusi sebesar 24 bits dengan dinamik range 132 dB analog dan 100 dB anti-alias filter  Dapat mengukur sampai dengan percepatan 2 g  Bekerja dengan 4 channel dengan 1 Gb compact flash card sebagai standart penyimpanan 3.1.4. Akselerograf BBAS -...