SIMULASI NUMERIK PERILAKU BENDUNGAN KEDUNG OMBO PADA BEBAN SEISMIK

KRESNO WIKAN SADONO,ST, Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D.

2011 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Simulasi dinamik dengan Finite Element Method (FEM) dilakukan untuk memprediksi respon bendungan terhadap input gempa bumi tertentu, dengan lebih teliti. Respon ini diperlukan untuk memperediksi respon bendungan yang telah ada (assesement), atau pada tahap desain. Pada tahap assesement dimungkinkan parameter dinamik tidak tersedia untuk simulasi dinamik dengan FEM, sehingga diusulkan menggunakan metode kemiripan sinyal untuk menduga nilai parameter dinamik, seperti yang dilakukan pada tesis ini. Simulasi dinamik dengan Finite Element Method (FEM) dilakukan pada bendungan Kedung Ombo dengan input sinyal acceleration time history hasil rekaman Strong Motion Accelerograf (SMA) yang terpasang pada bendungan Kedung Ombo. Upaya adjustment dilakukan pada sinyal acceleration time history untuk menghilangkan non standard errors dan standard noise. Simulasi dinamik dilakukan dengan linear elastic model. Nilai parameter dinamik didapatkan dengan memilih suatu nilai pada rentang parameter dinamik. Rentang parameter dinamik dicari dengan korelasi empiris, dimana parameter dinamik adalah dynamic shear modulus dan damping ratio. Simulasi dinamik dilakukan dengan 165 variasi perlakuan terhadap rentang nilai parameter dinamik tersebut. Nilai parameter dinamik dipilih satu dari 165 perlakuan pada simulasi dinamik FEM. Pemilihan parameter dinamik berdasarkan kemiripan domain waktu dan frekuensi terhadap sinyal SMA. Hasil simulasi menunjukkan linear elastic model dan parameter dinamik yang dipilih dapat menirukan acceleration time history hasil rekaman SMA pada taraf shear strain tertentu. Parameter dinamik tanah dan fondasi yang dihasilkan dari kemiripan domain waktu dan frekuensi menghasilkan nilai pada rentang yang sesuai yang wajar. Simulasi dinamik untuk mengetahui respon bendungan Kedung Ombo terhadap gempa Yogya Mei 2006 berdasarkan parameter dinamik yang telah diperoleh juga dilakukan. Berdasarkan simulasi terjadi pembesaran percepatan pada puncak bendungan sebesar 2,138. Hasil simulasi menunjukkan tidak terjadi liquefaction, pada bendungan hal ini sesuai dengan kenyataan dilapangan. Simulasi dinamik dapat dilakukan untuk mengetahui respon bendungan ditempat lain dengan mengetahui rekaman acceleration time history pada fondasi bendungan. Perhitungan fundamental frequency dari bendungan Kedung Ombo dengan amplification spectra dan FEM, juga dihitung. Perhitungan fundamental frequency dengan FEM menghasilkan 0,773 Hz. Amplification spectra menghasilkan nilai dominant frequency yakni 0,829 Hz, 1,584 Hz, 1,75 Hz, dimana upstream reservoir EL.+80,26 m. Sementara hasil FEM mendapatkan mode 1, 2 dan 3 berturut-turut pada nilai 0,773Hz, 1,171 Hz dan 1,505 Hz

Dynamic simulation with finite element method (FEM) was conducted to predict the response of dams to input a particular earthquake, with more rigorous. This response needed to predict the response of the dam in assessment stage or in the design stage. Dynamic parameter in assessment stage may not available for dynamic simulation with FEM. The proposed of this thesis is to develop signal similarity method to estimate the value of the dynamic parameter. Dynamic simulation with FEM has done for Kedung Ombo dam. Signal input acceleration time history as a result of the recorded Strong Motion Accelerograf (SMA) set on Kedung Ombo dam. Adjustment effort carried on signal acceleration time history to remove nonstandard errors and standard noise. Dynamic simulation performed with a linear elastic model. Dynamic parameter value is obtained by selecting a value in the range of dynamic parameters. The range of dynamic parameters searched with an empirical correlation, where the dynamic parameter is the dynamic shear modulus and damping ratio. Dynamic simulation carried out with 165 variations in the treatment of the range dynamic parameter values. One of 165 treatments has been chosen for the dynamic parameter value on the dynamic FEM simulation. Selection of dynamic parameters based on the similarity of time domain and frequency domain of the signal SMA. The simulation results show that a linear elastic dynamic model and parameters chosen are available to imitate the acceleration time history recorded SMA at the level of certain shear strain. Dynamic parameters soil and foundation resulting from the similarity of time and frequency domain produce value at the appropriate reasonable range. Dynamic simulations also done to study the response of Kedung Ombo dam on Yogya quake in May 2006 based on dynamic parameters that already found. Based on the simulation, amplificaton of peak acceleration on the crest of the dam occurred in the amount of 2,138. The simulation results showed no liquefaction occurred at this dam accordance with the real condition. Dynamic simulation also available to be applied for study the response of dams elsewhere by knowing the recording of the acceleration time history at the dam foundation. The fundamental frequency of Kedung Ombo dam also counted using amplification spectra and FEM. The result of the fundamental frequency with the FEM calculation is 0.773 Hz. Amplification spectra result dominant frequency value that are 0.829 Hz, 1.584 Hz, 1.75 Hz, where the upstream reservoir at EL. 80.26 m. While the results of FEM have mode 1, 2 and 3 in a row on the value of 0.773 Hz, 1.171 Hz and 1.505 Hz.

Kata Kunci : Finite Element Method (FEM), strong motion accelerograf (SMA), non standard errors, standard noise, damping ratio, dynamic shear modulus, damping ratio, shear strain, liquefaction, amplification spectra, mode.