1. JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)
Abstrak— Telah dilakukan praktikum menggunakan
metode HVSR untuk mengetahui frekuensi natural dan
amplifikasi dalam menentukan indeks kerentanan tanah
suatu geologi setempat dan mengidentifikasi sifat isotropi
dan keanisotrropiannya. Metode ini berguna untuk
mikrozonasi kerusakan bangunan akibat gempabumi dan
sebagainya. Praktikum ini dilakukan dengan mengolah
data mikrotremor menggunakan software geopsy, dengan
H/V dan H/V Rotate. Dari hasil percobaan menunjukkan
bahwa Daerah penelitian tergolong daerah yang rawan
merusak bangunan dengan nilai sebaran frekuensi
natural tanah (fo) antara 0.11 – 2,34 Hz, Amplifikasi (Am)
antara 3,1 – 3,9, Indeks kerentanan tanah (Kg) antara 5,6
– 83,6. Dan tanah yang diukur rata-rata bersifat
anisotropi.
Kata Kunci— HVSR, frekuensi natural, amplifikasi
I.TPENDAHULUAN
anah merupakan dasar suatu struktur atau konstruksi, baik itu
konstruksi bangunan gedung, konstruksi jalan, maupun
konstruksi lainnya. Tanah memiliki sifat fisis (Soil
Properties) dan sifat mekanik (Index Properties). Sifat – sifat
fisika tanah meliputi ukuran butiran tanah, warna, bentuk
butiran, dan kekerasan tanah. Sedangkan sifat – sifat mekanis
tanah meliputi sifat kohesi, plasitisitas dan lain sebagainya.
Sifat fisik dan mekanik tanah ini memiliki pengaruh dalam
karakterisasi bawah permukaan. Hal ini nantinya akan
dikorelasikan lagi dengan kondisi geologi.
Frekuensi natural memiliki arti frekuensi dasar suatu
tempat dalam menjalarkan getaran atau gelombang, dalam
hal ini getaran gempa bumi yang merambat pada geologi
setempat. Daryono et al (2009) menyebutkan bahwa suatu
daerah yang memiliki karakteristik frekuensi natural rendah,
sangat rentan terhadap bahaya getaran gelombang gempa
bumi periode panjang. Hal ini dapat mengancam kerusakan
bangunan yang ada di atasnya.
Sedangkan amplifikasi tanah adalah kontras parameter
perambatan gelombang (densitas dan kecepatan) antara
batuan dasar (bedrock) dan sedimen di atasnya. Nilai
amplifikasi perambatan gelombang akan semakin bertambah
apabila perbedaan antara kedua parameter tersebut semakin
besar. Efek lokal, amplifikasi dan frekuensi natural
merupakan faktor yang penting dalam mitigasi bencana suatu
tempat (Nakamura, 1989).
Dalam praktikum ini beberapa sifat fisis dan mekanis
tanah yang menjadi pokok bahasan adalah nilai amplifikasi
tanah, frekuensi natural, Kecepatan Gelombang Geser (Vs),
Kecepatan Gelombang Kompresi ( Vp), densitas (ρ), Faktor
Quasi gelombang P (Qp), dan Faktor Quasi Gelombang S
(Qs).
Metode HVSR merupakan metode yang efektif, murah, dan
ramah lingkungan yang dapat digunakan pada wilayah
permukiman. Metode HVSR biasanya digunakan pada
seismik pasif (microtremor) tiga komponen. Parameter
penting yang dihasilkan dari metode HVSR ialah frekuensi
natural dan amplifikasi. HVSR yang terukur pada tanah yang
bertujuan untuk karakterisasi geologi setempat, frekuensi
natural dan amplifikasi berkaitan dengan parameter fisik
bawah permukaan (Herak, 2008).
Selanjutnya, untuk mengkarakteristik tanah dilakukan
perhitungan Indeks Kerentanan Tanah (Furneability Index).
Nakamura (2000) memberikan persamaan indeks kerentanan
tanah (Kg) dan strain seperti pada persamaan berikut,
………………………………(1.1)
γ = Kg . α………………………............(1.2)
Dengan Kg adalah indeks kerentanan tanah, Am adalah
amplifikasi tanah dan f0 adalah frekuensi natural. Indeks
kerentanan tanah ini digunakan untuk mengidentfikasi suatu
daerah yang rentan terhadap gerakan tanah yang kuat.
Untuk media bersifat isotropi dan anisotropi adalah dimana
suatu medium yang memiliki harga tahanan jenis yang sama
untuk arah X,Y,Z maka disebut medium isotropi, sedangkan
bila medianya memiliki konduktivitas atau tahanan jenis
yang berubah pada arah tertentu maka dikatakan bersifat
anisotropi.
II.METODE PENELITIAN
Pertama yang dipersiapkan adalah data mikrotremor yang
merupakan data passive seismic 3 komponen dalam format
seed.Kemudian, pengolahan data dilakukan dengan
menggunakan software geopsy, kemudian mengimport signal
sebagai inputan data satu persatu untuk diolah. Proses
selanjutnya dalah windowing secara manual dengan
Estimasi Indeks Kerentanan Tanah
menggunakan Metode HVSR
( Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio )
Wifayanti, Eka J., Sungkono, M.Si
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: wifayanti.ekajaya@gmail.com
1

2. JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)
mengklik H/V toolbox. Pada tab windowing kita pilih add
untuk menambahkan window lalu pilih langsung pada
graphic window yang diinginkan. Pada tab Processing
digunakan sebagai proses smoothing menggunakan filter tipe
konno omachi dengan konstanta koefisien sebesar 40 dan
pada horizontal components-nya dipilih squared average.
Setelah semua proses pemilihan window dan pengaturan
parameter selesai kita lakukan maka klik tombol start.untuk
memproses data dengan metode HVSR untuk mendapatkan
frekuensi natural dan amplifikasinya. Kemudian untuk proses
selanjutnya yakni menggunakan H/V Rotate toolbox untuk
mengahasilkan figure yang digunakan untuk idetifikasi sifat
ke isotropian atau anisotropi geologi setempat tersebut.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Salah satu hasil windowing akan nampak seperti berikut,
Gambar 3.1 grafik proses windowing
Kemudian untuk hasil pengolahan data menggunakan H/V
akan didapatkan nilai frekuensi natural dan amplifikasinya
dan untuk figure resultnya diberikan sebagai berikut, dimana
kurva hitam mununjukkan rata rata dari kurva berwarna. 2
garis terpotong menunjukkan standar deviasi .dan Area
berwarna abu abu sebagai frekuensi puncak rata-rata dan
standar deviasinya.
Gambar 3.2 hasil proses H/V untuk data no.39
Gambar 3.3 kurva hasil proses H/V untuk data 40
Gambar 3.4 kurva hasil proses H/V untuk data no.41
Gambar 3.5 hasil proses H/V untuk data no.42
Untuk hasil pengolahan menggunakan H/V Rotate
didapatkan gambar sebagai berikut yang kemudian bisa
diidentifikasi sifat isotropi dan anisotropinya.
2

3. JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)
Gambar 3.6 hasil proses H/V Rotate untuk data no.39
Gambar 3.7 hasil proses H/V Rotate untuk data no.40
Gambar 3.8 hasil proses H/V Rotate untuk data no.41
Gambar 3.9 hasil proses H/V Rotate untuk data no.42
Dari hasil gambar dapat teridentifikasi bahwa rata-rata
daerah pengamatan tanahnya bersifat anisotropi karena
terlihat adanya ketidakmerataan pada arah dan nilai derajat
azimutnya.
Dari hasil pengolahan data menggunakan HVSR tersebut
akan didapatkan parameter frekuensi natural (fo) dan
amplifikasinya (Am) yang diberikan dalam bentuk tabel 3.1
dan dengan menggunakan persamaan (1.1) didapatkan nilai
indeks kerentanan tanah (Kg) dari data geologi setempat
tersebut.
Tabel 3.1 Data hasil pengolahan HVSR dan perhitungannya
No. data fo Am Kg
39 2.34633 3.65377 5.68975
40 0.11498 3.10165 83.6636
41 0.83709 3.50701 14.6925
42 1.14041 3.94746 13.6638
Dari data tersebut kita dapatkan bahwa . Semakin rendah
nilai frekuensi natural dan semakin tinngginya nilai
amplifikasi maka akan semakin besar nilai kerentanan
tanahnya sehinnga semakin besar nilai indeks kerentanan
tanahnya yang berarti semakin rentan untuk terjadi likuifaksi,
dimana parameter amplifikasi yang dapat merusak bangunan
berkisar antara >3 dan berasosiasi dengan frekuensi rendah.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat
diuraikan kesimpulan sebagai berikut : Dari analisa
karakteristik tanah berdasarkan data tanah didapatkan
beberapa parameter tanah berupa nilai sebaran frekuensi
natural tanah (fo) antara 0.11 – 2,34 Hz, Amplifikasi (Am)
antara 3,1 – 3,9, Indeks kerentanan tanah (Kg) antara 5,6 –
83,6. Daerah penelitian tergolong daerah yang rawan
merusak bangunan karena amplifikasi berkisar antara >3 dan
berasosiasi dengan frekuensi rendah dengan indeks
kerentanan paling tinggi pada daerah pengambilan data
nomer 40. Dan tanah yang diukur rata-rata bersifat
anisotropi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Budiono, K., Handoko., H., dan Godwin. 2010. Penafsira Struktur
Geologi Bawah Permukaan di Kawasan Semburan Lumpur Sidoarjo,
Berdasarkan Penampang Ground Penetratring Radar. Junal Geologi
Indonesia, Vol. 5 No,3 September 2010: 187-195
[2] Daryono dkk., 2009, Efek Tapak Lokal (Local Site effect) di Graben
Bantul Berdasarkan Pengukuran Mikrotremor. International Conference
Earth Science And Technology. Yogyakarta 6-7 August 2009.
[3] Herak, M. (2008)., “ModelHVSR: a Matlab tool to model horizontal-to-
vertical spectral ratio of ambient noise”, Computers and Geosciences,
vol.34, hal. 1514–1526.
[4] Nakamura, Y., Sato, T., and Nishinaga, M., 2000. Local Site Effect Of
Kobe Based On Microtremor Measurement. Proceedings of the Sixth
International Conference on Seismic Zonation (6ISCZ) EERI, November
12-15, 2000/ Palm Springs. California.
3

4. JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)
[5] Nakamura Y, 1989, A method for dynamic characteristics estimation of
subsurface using microtremor on the ground surface, Quarterly Report of
the Railway Technology Research Institute, Japan ;30(1):25–33.
[6] Sungkono., 2011. Inversi Terpisah Dan Simultan Dispersi Gelombang
Rayleigh Dan Horizontal to Vertical Ratio Menggunakan Algoritma
Genetik. Thesis ITS. Surabaya. Thesis ITS
4