CALIBRATION OF 1-D NUMERICAL CODES SOFTWARE FOR SITE RESPONSE ANALYSES

VIENTI HADSARI, Prof. (Emr) Adhi Susanto, M.Sc., PhD

2013 | Tesis | S2 Mag.Sistem Teknik

Analisis respon tanah digunakan untuk memprediksi pergerakan permukaan tanah yang berguna untuk mendesain response spectrum untuk mengevaluasi tegangan dan regangan dinamik dalam rangka evaluasi dari resiko terjadinya gempa dan untuk menentukan gaya yang ditimbulkan oleh gempa. Efek kondisi tanah pada pergerakan tanah dievaluasi dengan melakukan analisis numerik dalam domain frekuensi maupun domain waktu. Untuk mengevaluasi perbedaan antara domain frekuensi dan domain waktu, beberapa analisis dilakukan pada tanah padat yang homogen dengan software SHAKE dan D-MOD2000 untuk linear dan non linear analisis. Non linear analisis dengan D-MOD2000 dilakukan dengan menggunakan frekuensi yang berbeda untuk Rayleigh damping, dalam hal ini fundamental frekuensi dan predominan frekuensi. Untuk linear analisis menggunakan PGA 0,1g sedangkan untuk non linear analisis menggunakan PGA 0,1g; 0,3g; dan 0,5g. Hasil yang didapatkan dari kedua analisis tersebut memperlihatkan hasil yang serupa. Untuk non linear analisis, kurva response spectrum yang dihasilkan predominan frekuensi memperlihatkan hasil yang lebih baik daripada kurva yang dihasilkan fundamental frekuensi. Perbedaan utama tampak jelas pada non linear analisis, dimana perbedaan antara kedua software semakin terlihat untuk input motion yang semakin besar. Hasil baik yang ditunjukkan dari kalibrasi berdasarkan predominan frekuensi diaplikasikan pada studi kasus gempa Emilia 2012 untuk mengetahui respon tanah di Sant’ Agostino dan San Carlo area, yang berupa parameter percepatan tanah maksimum. Sebanyak 139 stasiun pencatat gempa ditempatkan. Namun, dalam analisis ini, kami hanya menggunakan data dari satu stasiun yaitu Mirandola, stasiun pencatat gempa terdekat dari epicenter dimana Magnitude di epicenter area adalah 5.9 dan di Mirandola adalah 5.8. Data yang tercatat di Mirandola ialah data gempa di permukaan, yang kemudian ditransfer ke batuan dasar dengan kedalaman 112m dan digunakan untuk mengevaluasi dua area, yaitu desa San Carlo dan daerah perkotaan di dekatnya yang bernama Sant’ Agostino yang terletak 17km dari stasiun Mirandola. Data dari hasil observasi awal yang tersaji disini menunjukan percepatan tanah maksimum batuan dasar di Mirandola ialah 0.75g sedangkan di Sant’ Agostino dan San Carlo ialah 0.92g dan 0.81g.

Ground response analyses are used to predict surface ground motions for development of design response spectra, to evaluate dynamic stresses and strains for evaluation of earthquake hazards, and to determine the earthquake induced forces that can lead to instability of earth-retaining structures. The effects of local soil on ground motion are commonly evaluated by performing numerical analyses either in frequency or time domains. In order to evaluate the differences between frequency and time domain analysis, several analyses were conducted for homogenous stiff soil deposit with respective codes which are SHAKE and D-MOD2000. Linear and non linear analyses have been conducted. The non linear analyses with D-MOD2000 code have been carried out by using different frequencies in the Rayleigh damping formulation, i.e. fundamental and predominant frequency. For linear, PGA 0.1g is used in the analysis while for non linear PGA is scaled into three different value of 0.1, 0.3, and 0.5g. The results for both linear and non linear approach are similar. For the non linear analyses, it is shown that the curves derived using predominant frequency perform better than those using fundamental frequency. Main differences are for non linear approach where the differences between two codes are higher for higher input motion. As the calibration using predominant frequency between the two codes perform good, the respective codes are applied to evaluate soil response in Sant‟ Agostino and San Carlo, in terms of PGA, due to May 20 th 2012 Emilia Earthquake. There are 139 accelerometric station recorded strong motion. In this analysis, we consider one record which is in Mirandola station, the closest recording station where the Magnitude in epicentral area was 5.9 and 5.8 in Mirandola station. The recorded surface motion in Mirandola is transferred to the bedrock in 112 m depth and used as input motion for the two evaluated sites, San Carlo village and nearby municipality Sant‟Agostino on 17 km distance from Mirandola station. The preliminary data presented here shows the PGA recorded in the bedrock of Mirandola station is 0.75g, while in Sant‟Agostino and San Carlo is 0.92g and 0.81g.

Kata Kunci : ground response, input motion, fundamental frequency, predominant frequency, Rayleigh damping.