This paper presents a framework for developing aftershock fragility curves for reinforced concrete bridges initially damaged by mainshocks. The presented aftershock fragility is a damage-dependent fragility function, which is conditioned on an initial damage state resulting from mainshocks. The presented framework can capture the cumulative damage of as-built bridges due to mainshock-aftershock sequences as well as the reduced vulnerability of bridges repaired with CFRP pier jackets. To achieve this goal, the numerical model of column jackets is firstly presented and then validated using existing experimental data available in literature. A four-span concrete box-girder bridge is selected as a case study to examine the application of the presented framework. The aftershock fragility curves are derived using response data from back-to-back nonlinear dynamic analyses under mainshock-aftershock sequences. The aftershock fragility curves for as-built bridge columns are firstly compared with different levels of initial damage state, and then the post-repair effect of FRP pier jacket is examined through the comparison of aftershock fragility curves for as-built and repaired piers.
Reinforced concrete containment (RCC) building has long been considered as the last barrier for keeping the radiation from leaking into the environment. It is important to quantify the performance of these structures and facilities considering extreme conditions. However, the preceding research on evaluating nuclear power plant (NPP) structures, particularly considering mainshock-aftershock seismic sequences, is deficient. Therefore, this manuscript serves to investigate the seismic fragility of a typical RCC building subjected to mainshock-aftershock seismic sequences. The implementation of the fragility assessment has been performed based on the incremental dynamic analysis (IDA) method. A lumped mass RCC model considering the tri-linear skeleton curve and the maximum point-oriented hysteretic rule is employed for IDA analyses. The results indicate that the seismic capacity of the RCC building would be overestimated without taking into account the mainshock-aftershock effects. It is also found that the seismic capacity of the RCC building decreases with the increase of the relative intensity of aftershock ground motions to mainshock ground motions. In addition, the effects of artificial mainshock-aftershock ground motions generated from the repeated and randomized approaches and the polarity of the aftershock with respect to the mainshock on the evaluation of the RCC are also researched, respectively.
Rapid post-earthquake damage estimation of subway stations is particularly necessary to improve short-term crisis management and safety measures of urban subway systems after a destructive earthquake. The conventional Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) framework with constant earthquake occurrence rate is invalid to estimate the aftershock risk because of the time-varying rate of aftershocks and the uncertainty of mainshock-damaged state before the occurrence of aftershocks. This study presents a time-varying probabilistic seismic risk assessment framework for underground structures considering mainshock and aftershock hazards. A discrete non-omogeneous Markov process is adopted to quantify the time-varying nature of aftershock hazard and the uncertainties of structural damage states following mainshock. The time-varying seismic risk of a typical rectangular frame subway station is assessed under mainshock-only (MS) hazard and mainshock-aftershock (MSAS) hazard. The results show that the probabilities of exceeding same limit states over the service life under MSAS hazard are larger than the values under MS hazard. For the same probability of exceedance, the higher response demands are found when aftershocks are considered. As the severity of damage state for the station structure increases, the difference of the probability of exceedance increases when aftershocks are considered. PSDR=1.0% is used as the collapse prevention performance criteria for the subway station is reasonable for both the MS hazard and MSAS hazard. However, if the effect of aftershock hazard is neglected, it can significantly underestimate the response demands and the uncertainties of potential damage states for the subway station over the service life.
This paper investigates the effect of aftershocks on the seismic performance of self-centering (SC) prestressed concrete frames using the probabilistic seismic demand analysis methodology. For this purpose, a 4-story SC concrete frame and a conventional reinforced concrete (RC) frame are designed and numerically analyzed through nonlinear dynamic analyses based on a set of as-recorded mainshock-aftershock seismic sequences. The peak and residual story drifts are selected as the demand parameters. The probabilistic seismic demand models of the SC and RC frames are compared, and the SC frame is found to have less dispersion of peak and residual story drifts. The results of drift demand hazard analyses reveal that the SC frame experiences lower peak story drift hazards and significantly reduced residual story drift hazards than the RC frame when subjected to the mainshocks only or the mainshock-aftershock sequences, which demonstrates the advantages of the SC frame over the RC frame. For both the SC and RC frames, the influence of as-recorded aftershocks on the drift demand hazards is small. It is shown that artificial aftershocks can produce notably increased drift demand hazards of the RC frame, while the incremental effect of artificial aftershocks on the drift demand hazards of the SC frame is much smaller. It is also found that aftershock polarity does not influence the drift demand hazards of both the SC and RC frames.
This is paper presents the results of an analytical study aimed at evaluating the effect of narrow-banded mainshock/aftershock seismic sequences on the response of structures built on very soft soil sites. Due to the scarce availability of recorded seismic sequences in accelerographic stations located in the lake-bed of Mexico City, artificial narrow-banded sequences were employed. In the first part of this study, a parametric investigation was carried out to identify the mainshock/aftershock ground motion features that have detrimental effects in the seismic performance of equivalent single-degree-of-freedom systems representative of framed-buildings that house standard and essential facilities. In the second part of this work, the seismic response of two (8- and 18-story) steel-moment resisting frames that house essential facilities is examined. It is concluded that buildings with fundamental periods of vibration longer than the dominant period of the mainshock can experience a significant increment in their inter-story drift demands due to the occurrence of an aftershock.
Successive ground motions having short time intervals have occurred in many earthquakes so far. It is necessary to investigate the effects of this phenomenon on different types of structures and to take these effects into consideration while designing or retrofitting structures. The effects of seismic sequences on the structures with combined reinforced concrete shear wall and moment resisting frame system have not been investigated in details yet. This paper has tried to analyse the seismic performance of structures with such structural systems subjected to mainshock-aftershock sequences. The effects of the seismic sequences on the investigated models are evaluated by strong measures such as IDA capacity and fragility and vulnerability curves. The results of this study show that the seismic sequences have a significant effect on the investigated models, which necessitates considering this effect on designing, retrofitting, decision making, and taking precautions.
Investigating remained damages from terrible earthquakes, it could be concluded that some events including explosion because of defect and failure in the building mechanical facilities or caused by gas leak, firing, aftershocks, etc., which are occurred during or a few time after the earthquake, will increase the effects of damages. In this paper, by introducing a complete risk analysis which included direct and indirect risks for earthquake (the main shock) and aftershock, the corresponding robustness index was created that called as "robustness index sequential critical events risk-based". One of the main properties of the intended robustness index is using progressive collapse percentage in its evaluation. Then, in a numerical example for a 4-storey moment resisting steel frame structure, a method is presented for obtaining all effective parameters in robustness index evaluation based on the intended risk and at last its results were reported.
판 경계부에 위치하지 않아 큰 규모의 지진이 발생하지 않는 지역으로 알려진 한반도에 최근 경주지진(2016/09/12, $M_L=5.8$)과 포항지진(2017/11/15, $M_L=5.4$)이 발생하였다. 이로 인해 현재 국내 지진에 대한 사회적 관심도가 증가하였고 지진 감쇠식, 액상화 및 지진시 구조물 피해에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 하지만 현재 국내 관측소의 경우 설치간격이 조밀하지 않기에 정밀한 지진분석에는 한계가 있다. 이에 기상청에서는 포항지진 이후 신속하게 진원지 주변에 임시관측소를 설치하고 추가로 발생한 여진을 관측하였다. 본 연구에서는 임시관측소와 상시관측소에서 관측된 여진 기록과 수집된 대상구간의 지질구조와 지반정보를 통해 포항지역의 지진 전파특성을 분석하고 기반암 운동을 추정하였다. 분석결과 포항 망천리 지역에서는 지질구조상 분지효과로 의심되는 응답특성과 여진기록이 발견되었다.
A seismic damaged bridge may be hit again by a strong aftershock or another earthquake in a short interval before the repair work has been done. However, discussions about the impact of the unrepaired damages on the residual earthquake resistance of a steel bridge are very scarce at present. In this paper, nonlinear time-history analysis of a steel arch bridge was performed using multi-scale hybrid model. Two strong historical records of main shock-aftershock sequences were taken as the input ground motions during the dynamic analysis. The strain response, local deformation and the accumulation of plasticity of the bridge with and without unrepaired seismic damage were compared. Moreover, the effect of earthquake sequence on crack initiation caused by low-cycle fatigue of the steel bridge was investigated. The results show that seismic damage has little impact on the overall structural displacement response during the aftershock. The residual local deformation, strain response and the cumulative equivalent plastic strain are affected to some extent by the unrepaired damage. Low-cycle fatigue of the steel arch bridge is not induced by the earthquake sequences. Damage indexes of low-cycle fatigue predicted based on different theories are not exactly the same.
Recently, Friction dampers become popular due to the desirable performance in the energy dissipation of lateral loads. A lot of research which has been conducted on these dampers results in developing friction dampers with low sensitivity to the number of cycles and temperature increases. Friction dampers impose high residual drifts to the buildings because of low post-yield stiffness of the damper which results from increasing lateral displacement and period of buildings. This issue can be more critical under strong aftershocks which results in increasing of structural damages. In this paper, in addition to the assessment of aftershock on steel buildings equipped with friction dampers, methods for controlling residual drifts and decreasing the costs of retrofitting are investigated. Utilizing rigid connections as a lateral dual system and activating lateral stiffness of gravity columns by adding elastic braces are as an example of effective methods investigated in this research. The results of nonlinear time history analyses on the low to medium rise steel frames equipped with friction dampers illustrate a rise in residual drifts as the result of aftershocks. In addition, the results show that different slip loads of friction damper can affect the residual drifts. Furthermore, elastic stories in comparison to rigid connections can reduce residual drifts of buildings in an effective fashion, when most slip loads of friction dampers are considered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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