... r KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM ANALISIS PERILAKU BENDUNGAN BERDASARKAN NATURAL FREQUENCY

100

~

~~~==~~==~

_{DSMIPA.02.03103·1/La-8HGK/2014} PUSLITBAHG SDA

ANALISIS PERILAKU BENDUNGAN BERDASARKAN

NATURAL FREQUENCY

...

~

.

... r

OUTPUT KEGIATAN

PETA KEGEMPAAN UNTUK

ANALISIS DINAMIK BANGUNAN AIR

...

.,

...

J

DE

S

E

M

BER

, 2

014

-TEKNOLOGI

ANALISIS PERILAKU BENDUNGAN SESUAI DENGAN

FREKUENSI ALAMI

,

..

OUTPUT KEGIATAN

PETA KEGEMPAAN UNTUK

ANALISIS DINAMIK BANGUNAN AIR

D

D

D

D

DESEMBER 2014

KEMENTERIAN PEKERJAAN

UMUM

BADAN PENELIT I AN DAN PENGEMBANGAN

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR

Jalan lr H Juanda 193. Bandung 40135, Telp (022) 2501083.2504053,2501554.2500507

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi Alami

KATA PENGANTAR

Dalam rangka merealisasikan pengendalian daya rusak air akibat kondisi

kegempaan, maka diperlukan kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan

Air. Ketersediaan informasi tersebut sangat penting dalam penilaian resiko dari struktur

bangunan air yang direncanakan atau dievaluasi secara akurat sesuai dengan kelas resiko

bangunan tersebut, sehingga dapat menjadi bahan pertimbangan bagi pemangku

kebijakan dalam menentukan suatu keputusan.

Pelaksanaan kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan Air

dibiayai dari APBN MAK No. 2431.002.004.107 Tahun Anggaran 2014. Tujuan dari kegiatan

ini adalah untuk menghasilkan teknologi berupa metode Analisis Perilaku Bendungan

Sesuai Dengan Frekuensi Ala mi.

laporan output ini merupakan hasil kegiatan yang berisi tahapan persiapan dan

pelaksanaan untuk mendapatkan tujuan akhir kegiatan. laporan disusun oleh tim peneliti

Balai BHGK dan dibantu oleh berbagai tenaga teknis lain, dengan arahan dan bimbingan

dari Kepala Balai selaku penanggung jawab kegiatan. Kritik, saran dan masukan terhadap isi

laporan sangat kami harapkan demi kesempumaan laporan dan kelancaran pelaksanaan

penelitian selanjutnya. Atas segala bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang telah

membantu pelaksanaan kegiatan sampai tersusunnya laporan akhir output kegiatan ini.

Bandung, Desember 2014

Kepala,

Pusat litbang Sumber Daya Air

~~

_{,,.. Dr.lr. Suprapto, M.Eng}

_{f

\.NIP.: 195705071983011001

-LEMBAR PENGESAHAN

Telah diberikan pengesahan penyelesaian penyusunan laporan "ANALISIS PERILAKU BENDUNGAN SESUAI DENGAN FREKUENSI ALAMI• output kegiatan "PETA KEGEMPAAN UNTUK ANALISIS DINAMIK BANGUNAN AIR", di bawah pembinaan Balai Bangunan Hidraulik dan Geoteknik Keairan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, Badan Penelitian dan Pengembangan, Kementerian Pekerjaan Umum.

Mengetahui/Menyetujui Penanggungjawab Kegiatan

~'-57

~I

D-'K_--__ '. ME

(Y

r. WI nst1anto, . ng

NIP.:196510161993031002

Pus

at

Utbang Sumber Daya Air

Bandung, Desember

2014

Ketua Tim

Dr. Nurlia Sadikin, MT

NIP.: 197803152008012019

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

SURAl PERNYATAAN KEASLIAN

(Peneliti)

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Dr. Nurlia Sadikin, MT Nama

Jabatan : lnstansi : Alamat :

Ketua Tim Kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Ba ngunan Air Pusat Litbang Sumber Daya Air, Badan Litbang, Kementerian Pekerjaan Umum Jl. lr. H. Juanda No. 193 Bandung

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa teknologi yang kami buat dengan judul "Analisis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi Alami" adalah hasil penelitian Tim Kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan Air dan bukan milik atau hasil karya cipta pihak lain baik secara individu maupun kelompok.

Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenamya.

Mengetahui/Menyetujui Penanggungjawab Kegiatan

c:?o:,~~:.:ng

nJ

NIP.:196510161993031002\I~

Bandung, Desember 2014 Ketua Tim Dr. Nurlia Sadikin, MT NIP.: 197803152008012019

SURAl PERNYATAAN KEASLIAN

(Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air}

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Dr. lr. Suprapto, M.Eng

Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air Nama

Jabatan : lnstansi : Alamat :

Pusat Litbang Sumber Daya Air, Badan Litbang, Kementerian Pekerjaan Umum Jl. lr. H. Juanda No. 193 Bandung

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa teknologi yang kami buat dengan judul "Analisis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi Alami" adalah hasil penelitian Tim Kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan Air dan bukan milik atau hasil karya cipta pihak lain baik secara individu maupun kelompok.

Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya.

Pusat Utbang Sumber DDya Air

Bandung, Desember 2014 Kepala,

Pusat Litbang Sumber Daya Air

---:7/~-1..-

Dr. lr. Suprapto, M.Eng

tk

1

NIP.: 195705071983011001

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

SAMBUTAN

MENTERI PEKERJAAN UMUM

Seraya memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, saya menyambut baik Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan Air dengan Teknologi Metode Analisis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi Alami pada Bendungan sebagai hasil dari penelitian yang dilakukan oleh Pusat Litbang Sumber Daya Air pada tahun 2014.

Berkembangnya metode analisis probabilitas bahaya gempa yang diantaranya dikarenakan adanya fungsi attenuasi baru dan pemodelan sumber gempa 30. Seiring waktu, semenjak peta bahaya gempa yang diterbitkan tahun 2004 telah terjadi gempa-gempa besar yang cukup signifikan seperti gempa-gempa Aceh (2004) magnitude 9,2 SR, Nias (2005) magnitude 8,7 SR, dan Yogjakarta (2006) magnitude 6,3 SR. Demikian pula dengan telah dilakukannya penelitian terbaru mengenai sumber-sumber gempa di wilayah indonesia. Terkait hal-hal tersebut dinilai penting untuk memperbaharui peta bahaya gempa untuk desain bendungan, sehingga beban gempa dalam desain dan evaluasi bendungan dapat lebih akurat. Karena, sangatlah penting untuk memperhitungkan beban dinamik akibat gempa dalam desain dan evaluasi bendungan.

lnformasi mengenai kondisi kegempaan sangat penting dalam desain bangunan air dengan memperhitungkan beban dinamik akibat gempa, sehingga diperlukan nilai Frekuensi Alami yang sebenarnya berasal dari sumber di bendungan dan sekitarnya untuk mencegah terjadinya amplifikasi, dan dapat digunakan sebagai kalibrasi terhadap model bendungan dan desain bendungan.

Akhirnya, saya berharap bahwa keberadaan teknologi ini tidak sebatas memperkaya khasanah pengetahuan kita, namun juga dapat menjadi teknologi alternatif bagi pemerintah dan pemangku kepentingan lainnya dalam mewujudkan pembangunan yang berkelanjutan. Untuk itu, saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada tim penyusun yang telah mencurahkan tenaga dan pikirannya, serta kepada seluruh pihak yang telah mendukung.

Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia

SAMBUTAN

KEPALA BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Badan Penelitian dan Pengembangan Kementerian Pekerjaan Umum, telah menghasilkan "Metode Analisis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi Alami" yang merupakan

output

dari kegiatan penelitian Peta Kegempaan Untuk Bangunan Air.

Pesatnya perkembangan ilmu kegempaan, penelitian baru mengenai identifikasi sumber-sumber gempa dan diterbitkannya "Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 sebagai Acuan Dasar Perencanaan dan Perancangan lnfrastruktur Tahan Gempa" oleh Kementerian Pekerjaan Umum pada tahun 2010, mendorong dilakukannya updating terhadap penelitian zonasi peta kegempaan untuk aplikasi pada bangunan air. Karena, sangatlah penting untuk memperhitungkan beban dinamik akibat gempa dalam desain bangunan air.

Dalam rangka merealisasikan pengendalian daya rusak air akibat kondisi kegempaan, maka diperlukan kegiatan Peta Kegempaan Untuk Analisis Dinamik Bangunan Air. Ketersediaan informasi tersebut sangat penting dalam penilaian resiko dari struktur bangunan air yang direncanakan atau dievaluasi secara akurat sesuai dengan kelas resiko bangunan tersebut, sehingga dapat menjadi bahan pertimbangan bagi pemangku kebijakan dalam menentukan suatu keputusan.

Kami berharap, pihak terkait dapat memanfaatkan teknologi ini sebail!laiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Pusat Litbang Sumber Daya Air

Bandung, Desember 2014 Kepala,

Badan Penelitian dan Pengembangan

lr. Waskito Pandu. M.Sc NIP.: 19560113 198503 1 001

Ana/isis Peri/aku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

RINGKASAN

Salah satu parameter penting yang digunakan untuk evaluasi bahaya gempa, kriteria dan parameter desain dan penyelidikan dinamis lainnya dalam bidang kegempaan adalah data gerakan tanah (ground motion) selama gempa berlangsung. Tanpa data tersebut, semua hanya didasarkan pada asumsi. Ketidak teraturan terjadinya gempa memberikan kesulitan dalam menentukan kemungkinan kemunculannya, sehingga perlu adanya jaringan instrumentasi untuk merekam gerakan tanah dan mendapatkan respon struktur selama gempa terjadi. Hasil dari monitoring diharapkan dapat memberikan masukan untuk meminimalkan kerusakan pada bendungan jika terjadi gempa signifikan di kemudian hari. Karena meskipun asumsi dapat dilakukan, namun sebenarnya kondisi satu daerah dengan daerah lainnya adalah berbeda. Tujuan utama dalam melakukan monitoring seismik struktur seperti bendungan adalah untuk memahami perilaku dinamis dan potensi kerusakan pada bendungan terhadap beban seismic atau gempa. Manfaat yang didapatkan dari diketahuinya frekuensi alami di Bendungan adalah kekuatan bendungan terhadap goncangan gempa. Hal ini perlu mendapat perhatian dari pihak stakeholders untuk meminimalkan kerusakan yang dapat terjadi saat terjadinya gempa. Ruang Lingkup dalam melakukan analisis frekuensi alami di Bendungan adalah memenuhi algoritma Fast Fourier

Transform (FFT), memperhitungkan spektra frekuensi pada masing-masing komponen di

setiap lokasi pemasangan instrumentasi sehingga didapatkan frekuensi puncaknya. Penting untuk mengetahui frekuensi alami bendungan agar didapatkan kekuatan ketahanan bendungan terhadap beban gempa. Namun, penentuan frekuensi alami pada bendungan-bendungan di Indonesia mengalami kendala dalam ketersediaan data bagus yang dapat dianalisis. Data yang dianalisis haruslah data sebenarnya karena sifat nilai fre!<uensi yang merupakan parameter lokal, artinya frekuensi disatu tempat akan berbeda dengan tempat lainnya. Sehingga, ketersediaan data ini perlu dicermati oleh semua pihak terkait. Disarankan pada beberapa bendungan eli Indonesia yang telah memasang instrumentasi akselerometer, untuk melakukan monitoring kualitas data. Sehingga nilai sebenarnya frekuensi alami dan ketahanannya terhadap gempa dapat ditentukan dan pada daerah lemah terhadap gempa di Bendungan dapat diambillangkah pencegahan/pengamanan.

DAFTAR lSI

KAlA PENGANlAR ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

SURAl PERNYAlAAN KEASLIAN (Peneliti) ... iv

SURAl PERNYAlAAN KEASLIAN (Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air) ... v

SAMBUlAN MENTER! PEKERJAAN UMUM ... vi

SAMBUlAN KEPALA BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ... vii

RINGKASAN ... viii

DAFTAR lSI ... ix

DAFTAR GAM BAR ... x

DAFTAR SINGKAlAN/ISliLAH ... xi

1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 lujuan ... 1

1.3 Manfaat dan Ruang Lingkup Anal isis Frekuensi Alami di Bendungan ... 2

2 LANDASAN lEORI ... 2

3 PENDAHULUAN ... 2

3.1 Alat Akselerometer ... 2

3.2 Perekaman Data ... 2

4 PROSEDUR ANALISIS FREKUENSI ALAMI Dl BEN DUNGAN ... 3

4.1 Penetapan Peralatan ... 3 4.2 Kesiapan Data ... 3 4.3 Persyaratan Data ... 3 4.4 Prosedur Analisis ... 3 5 P.ENUlUP ... 9 DAFlAR PUSTAKA ... 9 LAMPl RAN

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR SINGKATAN/ISTILAH

Akselerometer

Adalah adalah alat untuk mencatat percepatan gempa. Amplitude

adalah adalah besar simpangan yang terjadi pada saat beban dinamis. FFT = Fast Fourier Transform

Adalah suatu algoritma untuk menghitung transformasi Fourier diskrit dengan cepat dan efisien.

Frekuensi Alami

adalah besaran yang dipengaruhi oleh properti internal struktur, yaitu kekakuan dan massa struktur.

Gelombang Seismik

adalah gelombang elastik yang menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi akibat adanya lapisan batuan yang patah secara tiba -tiba atau adanya ledakan.

Gempa

adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik.

Ground Motion

adalah adalah pergerakan tanah akibat gempa dihasilkan oleh alat pencatat kejadian.

Magnitude

adalah besaran yang menyatakan besarnya energi seismik yang dipancarkan oleh sumber gempa.

1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

Salah satu parameter penting yang digunakan untuk evaluasi bahaya gempa, kriteria dan parameter desain dan penyelidikan dinamis lainnya dalam bidang kegempaan adalah data gerakan tanah (ground motion) selama gempa berlangsung. Tanpa data tersebut, semua hanya didasarkan pada asumsi. Ketidak teraturan terjadinya gempa memberikan kesulitan dalam menentukan kemungkinan kemunculannya, sehingga perlu adanya jaringan instrumentasi untuk merekam gerakan tanah dan mendapatkan respon struktur selama gempa terjadi. Hasil dari monitoring diharapkan dapat memberikan masukan untuk meminimalkan kerusakan pada bendungan jika terjadi gempa signifikan di kemudian hari. Mikhailov dkk (2000) menjelaskan bahwa instrumentasi gerakan tanah untuk struktur telah digunakan sejak tahun 1940-an. Di seluruh dunia, jaringan instrumentasi gerakan tanah telah pula dipasang di bendungan-bendungan. Dalam mendesain bangunan penting seperti bendungan, penting untuk mengetahui gerakan tanah lokasi yang berasal dari kejadian gempa disekitarnya. Jaringan instrumentasi gerakan tanah perlu dibuat dengan kerapatan tinggi didaerah aktif dan tidak terlalu rapat didaerah yang aktivitas seismiknya rendah, hal ini perlu sebagai bahan untuk mendapatkan aspek seismologi dan kegempaan seperti: (1) mekanisme sumber gempa, (2) jalur propagasi gelombang, (3) efek topografi lokal, (4) res pons free-field tanah pad a kondisi tanah yang berbeda-beda, (5) faktor amplifikasi lokal, dan (6) respons struktur termasuk di batas pertemuan struktur-tanah. Pada daerah berpotensi tanah tidak stabil, rekaman gerakan tanah akan menolong dalam menentukan karakteristik gerakan tanah yang mengindikasikan kemungkinan longsoran, penurunan tanah, slumping dan likuifaksi. Gempa juga dibedakan menurut (1) frekuensi dan amplitude, tergantung daerah geologi dan tektoniknya; (2) besaran magnitude, yang dipengaruhi oleh intensitas gempa; (3) kedalaman kejadian; dan (4) jarak episenter. Hal-hal tersebut diatas, yang menegaskan bahwa meskipun asumsi dapat dilakukan, namun sebenarnya kondisi satu daerah dengan daerah lainnya adalah berbeda.

Melakukan monitoring gempa sangatlah penting, terutama untuk struktur seperti bendungan sehingga dapat dipahami perilaku dinamis dan potensi kerusakan pada bendungan terhadap beban seismik atau gempa. Beban gempa dapat menyebabkan struktur dalam kondisi berbahya jika terjadi kondisi resonansi, dimana frekuensi alami gaya memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi alami struktur sehingga amplitude yang terjadi jauh lebih besar dan struktur mengalami kerusakan (Rifki, 2011).

1.2

Tujuan

Tujuan utama dalam melakukan monitoring seismik struktur seperti bendungan adalah untuk memahami perilaku dinamis dan potensi kerusakan pada bendungan terhadap beban seismik atau gempa.

1.3 Manfat dan Ruang Lingkup Analisis Frekuensi Alami di Bendungan

Manfaat yang didapatkan dari diketahuinya frekuensi alami di Bendungan adalah kekuatan bendungan terhadap goncangan gempa. Hal ini perlu mendapat perhatian dari pihak

stakeholders untuk meminimalkan kerusakan yang dapat terjadi saat terjadinya gempa.

Ruang Lingkup dalam melakukan analisis frekuensi alami di Bendungan adalah memenuhi algoritma Fast Fourier Transform (FFT), memperhitungkan spektra frekuensi pada masing-masing komponen di setiap lokasi pemasangan instrumentasi sehingga didapatkan frekuensi puncaknya.

2 LANDASAN TEORI

Parish dkk (2009) dalam publikasinya menggambarkan perubahan pemahaman ilmu

penga~uh kegempaan terhadap bendungan. Puncak perubahan ini terjadi disebabkan oleh gempa San Fernando di Kalifornia pada tahun 1971. Seperti yang dibahas oleh Gazetas (1987) dalam Parish dkk (2009), perkembangan sejarah teoritis metode dalam memperkirakan respon dinamik bendungan terhadap gempa. Didalamnya dijelaskan kepentingnya, keuntungannya dan keterbatasannya. Kemajuan di bidang komputasi

geoteknik dan pemodelan numerik memberikan tawaran fasilitas untuk dapat

dilakukannya analisis respon bendungan dengan memasukan parameter lebih kompleks seperti tanah nonlinear, evolusi tekanan pori selama konstruksi bendungan dan catatan gempa yang sebenarnya. Wood (1973) dalam Parish dkk (2009), menunjukkan bahwa di mana frekuensi pada energi utama masuk adalah mendekati besarnya frekuensi fundamental, amplifikasi dinamis juga menjadi faktor penting, yang pada awalnya tidak masuk dalam pendekatan penilaian stabilitas bendungan. Sumarta (2014) menggambarkan pentingnya untuk mengetahui nilai frekuensi dominan dan faktor amplifikasi pada

bendungan untuk mendapatkan tingkat kerawanannya terhadap resiko bahaya

gempabumi.

3 KAJIAN FREKUENSI ALAMI Dl BENDUNGAN

3.1 Alat Akselerometer

Wieland (2004) menegaskan pentingnya monitoring terhadap instrumentasi akselerometer terutama di bendungan besar. Pada tahun 1990, Bendungan Sefid Rud di Iran yang memiliki ketinggian 106m mengalami kerusakan akibat terjadinya gempa Manjil. Saat itu, instrumentasi seismic bendungan rusak dan sedang diperbaiki di Tehran. Padahal episenter gempa dengan magnitude 7,5 SR berjarak kurang dari 1 km dari bendungan. Dengan instrumentasi yang berfungsi baik, maka:

1) Monitoring di bendungan dapat dilakukan untuk mengetahui perilaku dan keamanan bendungan, juga dapat teridentifikasi adanya perubahan kinerja setelah kejadian gempa atau kejadian tidak biasa lainnya.

2) Back-analysis pada perhitungan kekuatan goncangan gempa di bendungan

sehingga hasil analisis dapat digunakan untuk desain bendungan dan

pengembangan metoda analisis baru.

3.2 Perekaman Data

Perekaman data pada akselerometer dilakukan sesuai setting instrumentasi masing-masing. Pada umumnya instrumentasi merekam dengan system trigger, artinya sistem akan merekam jika ada getaran. lnstrumentasi merekam semua getaran dalam memori yang secara rutin harus diunduh, karena adanya keterbatasan dalam

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

kapasitas memori. Ketidak rutinan unduh dikhawatirkan akan menghilangkan data lama karena tergantikan oleh data baru. Setting alat juga dapat mempengaruhi bagus atau jeleknya sinyal yang terekam. Oleh karena itu, penentuan parameter setting alat sangatlah penting dan kondisi lokal perlu diketahui, karena antar satu lokasi dengan yang lainnya berbeda.

4 PROSEDUR ANALISIS FREKUENSI ALAMI Dl BENDUNGAN

4.1 Penempatan Peralatan

Menurut ASCE (2000), untuk mendapatkan besaran beban gempa pada bendungan, akselerometer tiga-komponen perlu dipasang di permukaan dekat bendungan, untuk mewakili perekaman free-field. Lokasi lainnya di terowongan dekat pondasi bendungan. Akselerometer juga dapat dipasang di abutmen dekat puncak jika topografi atau efek amplifikasi yang menjadi perhatian. Penempatan akselerometer sangatlah penting, perlu disesuaikan dengan tujuan dan sasaran yang coba didapatkan dari analisis beban gempa.

4.2 Kesiapan Data

Untuk mendapatkan frekuensi alami, perlu dilakukan pemilihan sinyal yang bagus

(good signal) dan membuang sinyal yang jelek (bad signal). Sinyal bagus dan jelek

yang dipilih dalam penelitian ini adalah sinyal gempa, yang ditandai dengan adanya gelombang P dan gelombang S seperti pada Gambar 1.

15() 100 5() ~ -'

"'

0 :;1 .5(! -100 ·15C GoooSignal 0 0.05 0.10 TIME ;SEC) 015

Gambar 1. Contoh sinyal bagus pad a perekaman instrumentasi akselerometer

4.3 Persyaratan Data

Data yang dapat digunakan untuk analisa frekuensi adalah:

(FFT) untuk dapat dilakukannya analisis spektral. Dalam penelitian digunakan software ORIGIN.

Langkah-langkah analisis spektral di origin

1.

Buka origin

2. Masukkan file gempa yang akan dispektralkan

Catatan:

X sebagai sumbu X, sebagai sumbu Y adalah data komponen X (B(Y)), Y(C(Y)), dan

Z(D(Y).

0 • !!

•

_...

•

_..

,

...

__

-3. Membuat grafik sinyal dengan memblok salah satu komponen data yang akan dispektralkan, dalam contoh akan dispektralkan data dari komponen X.

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

.

);"'-'"'

---~----...

-_,.._

" '

-...

.

...

.

0 !I ,_.

•

•

.

..

.

0

•

•

•

...

..

.

Potong sinyal sampai dengan data yang diperlukan saja, dalam contoh dimulai dari

sinyal ke-972 (terlihat dikotak hitam bagian tengah).

-

.

0

.

..

.

M ~ II

Klik edit range, sehingga muncul Plot Range, masukkan nilai sinyal yang akan kita

gunakan, dari data ke

-

972hingga ke

-

1108.

4. Sesuaikan skala sumbu absis dan sumber ordinatnya.

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

..--- • -

p--, - - -

r

,._._

r--[iii;;:;--;J · - -

_{_,.}

r -

_r

-5. Langkah-langkah spektral:

- klik Analys dan klik FFT

...

_

-

..,

...

--

...._

---~

..

.__ ~-Ul

..

_

._

"-...

...

_....

..

..

_

_

....

_...

_"

..

_

"

..

_

-

...

:•

+-0

•

..

~. • • 1!1! •

•

•

..

..

Pusat Utbang Sumber Daya Air

t

::. ;\

:::

_.

'_/

_.

_.

'---

_.

_..

_.

• .. I> at -. •· 8

Ana/isis Peri/aku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

Sebagai catatan, frekuensi alami pada kurva frekuensi diasumsikan sebagai frekuensi dari amplitude puncak. Meski tidak semua amplitude puncak dapat diasumsikan sebagai frekuensi alami jika merupakan noise (Rifki, 2011).

5 PENUTUP

Penting untuk mengetahui frekuensi alami bendungan agar didapatkan kekuatan ketahanan bendungan terhadap beban gempa. Namun, penentuan frekuensi alami pada bendungan-bendungan di Indonesia mengalami kendala dalam ketersediaan data bagus yang dapat dianalisis. Data yang dianalisis haruslah data sebenamya karena sifat nilai frekuensi yang merupakan parameter lokal, artinya frekuensi disatu tempat akan berbeda dengan tempat lainnya. Sehingga, ketersediaan data ini perlu dicermati oleh semua pihak terkait.

Disarankan pada beberapa bendungan di Indonesia yang telah memasang

instrumentasi akselerometer, untuk melakukan monitoring kualitas data. Sehingga nilai sebenarnya frekuensi alami dan ketahanannya terhadap gempa dapat ditentukan dan pada daerah lemah terhadap gempa di Bendungan dapat diambil langkah pencegahan/pengamanan.

DAFTAR PUSTAKA

ASCE, 2000. Guidelines for Instrumentation and Measurements for Monitoring Dam

Performance. ASCE Task Committee. United States of America.

Mihailov, V., M. Celebi dan K. Talaganov, 2000. Seismic Monitoring Of Structures - An

Important Element Of Seismic Hazard Reduction. The 12th World Conference on Earthquake Engineering, Proceeding, New Zealand.

Parish Y., M. Sadek, dan I. Shahrour, 2009. Review Article: Numerical analysis of the

seismic behaviour of earth dam. Natural Hazard and Earth System Sciences, vol. 9, hal 451-458. Perancis.

Rifki, M., 2011. Ana/isis Periode Getar dan Redaman Struktur Jembatan Teksas Berdasarkan

Data Pengukuran Vibrasi. Skripsi Universitas Indonesia. Depok.

Sumarta V. A., 2014. ldentifikasi Resiko Bahaya Sesimik Pada Bendungan Sermo

Berdasarkan Mikrotremor. Skripsi Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga. Yogyakarta.

Wieland, M., 2004. Benefits of Strong Motion Instrumentation of Large Dams. Proceedings of the 41_{h International- New Developments in Dam Engineering. Netherlands.}

LAMPl RAN

Ana/isis Perilaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

CONTOH ANALISIS FREKUENSI ALAMI Dl BEN DUNGAN

Contoh dipilih dari publikasi yang keluarkan oleh Parish, dkk (2009). Publikasi tersebut mewakili bentuk geometri bendungan yang diperlukan. Bendungan mempunyai zona simetris, inti lempung dan pondasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Parameter geoteknik yang digunakan untuk analisis dapat dilihat pada Tabel 1, pondasi diasumsikan memiliki Young Modulus, E, sebesar 1.000 MPa. Young Modulus pada timbunan adalah 60MPa, sementara yang diinti sebesar 40MPa.

I·

Gambar 1. Geometri bendungan dan bentuk zona (satuan dalam meter) Tabel1. Propertis pondasi dan tanah bendungan urugan

Satuan Pondasi Inti Bendungan Urugan Urugan

Densitas Kering (p) (kg/m~) 2200 1800 2000

Modulus Young (E) (MPa) 1000 40 60

Poison ratio (v) 0,25 0,30 0,30

Elastis shear modulus (G) (MPa) 400 15,38 23,08 Bulk modulus (K) (MPa) 666,67 33,3, 50,00

Kohesi

(C)

(kPa) 100 0,10

Sudut fraksi plastisitas

(4>)

(Sudut) 15 35

Sudut Dilasi

('ll)

(Sudut) 3 10

Analisis numerik dilakukan menggunakan program beda hin

g

ga (fini

te

dt(feren

ce

) FLAC

3

D

Hz (puncak kedua terliha

t

pada 1

,

3 Hz

)

.

Frekuen

s

i na

t

ural sistem bendun

g

an-pondasi

ditentukan melalui analis

i

s Fourie

r r

espon bebas getaran pada bendungan (Gambar

3

)

.

Hasi

l

nya memperlihatkan frekuensi fundamental

f

1 =

0

,

7 Hz

y

ang mendekati frekuens

i

dominan beban seis

mi

k

(

f

=

0,9 Hz)

;

frekuensi kedua me

n

dekati f

2 =

1,

4 Hz

(

mendeka

ti

puncak kedua 1

,

3 Hz)

.

40 50 30 40

I

JO 20 ₂₀ 10

...

0 J·10 -20 ..JO -40

(I)

0 5 10 15 20 %.5

(b)

0 0 15 20 2S JO Ttlll( . . e) n.e( .. c) 0.3 ~.(14 0.2

I

3.00E-o4

i

0.1 i2.50E-o4

I

2.00E-o4 0 ; t.50E-o4

J

~.1

t

t.OOE ~.2

I

SJX)f~ ~.3 O.tof+ill

c)

0 25 30

(d)

Gambar 2. Rekaman gempa Kocaeli tahun 1999 (Stasiun Ambarli, ID Rekaman P1086) (a)

Pergeseran, (b) Kecepatan, (c) Percepatan, (d) Spektra Fourier pada Komponen Kecepatan.

u

1.4

I

1.2

•

1

1

0.8

I

O.G 0.4 0.2 0 0 4

Gambar 3. Spektra respon gerakan horisontal bebas pada puncak bendungan.

Ana/isis Perifaku Bendungan Sesuai Dengan Frekuensi A/ami

Gambar 4. Deformasi Bendungan pada eksitasi maksimum (rekaman gempa Kocaeli) (Umax=0,3 m pada puncak bendungan)