An, Hyojoon;Cho, Baiksoon;Park, Ju-Hyun;Lee, Jong-Han
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.3
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pp.287-295
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2023
The collapse of bridges due to earthquakes results in many casualties and property damages. Thus, accurate prediction and preparation are required for the behavior of bridges during earthquakes. In particular, columns play an important role in the seismic behavior of bridges. The risk of collapse due to an earthquake increases when there is a problem of the insufficient lap splice in the column. In this study, to analyze the characteristics of the lap splice in the column, a numerical model was defined for the insufficient lap-spliced columns and verified using experimental data. The developed column model was applied to a commonly used RC slab bridge. Nonlinear static analysis for the column was performed to evaluate the change in the performance of the column according to the lap-spliced length. In addition, this study assessed the effect of the lap-spliced length on the seismic fragility analysis.
To deeply probe the actual earthquake level and fragility of typical reinforced concrete (RC) structures under multiple intensity grades, considering diachronic measurement building stock samples and actual observations of representative catastrophic earth shocks in China from 1990 to 2010, RC structures were divided into traditional RC structures (TRCs) and bottom reinforced concrete frame seismic wall masonry (BFM) structures, and the empirical damage characteristics and mechanisms were analysed. A great deal of statistics and induction were developed on the historical experience investigation data of 59 typical catastrophic earthquakes in 9 provinces of China. The database and fragility matrix prediction model were established with TRCs of 4,122.5284×104 m2 and 5,844 buildings and BFMs of 5,872 buildings as empirical seismic damage samples. By employing the methods of structural damage probability and statistics, nonlinear prediction of seismic vulnerability, and numerical and applied functional analysis, the comparison matrix of actual fragility probability prediction of TRC and BFM in multiple intensity regions under the latest version of China's macrointensity standard was established. A novel nonlinear regression prediction model of seismic vulnerability was proposed, and prediction models considering the seismic damage ratio and transcendental probability parameters were constructed. The time-varying vulnerability comparative model of the sample database was developed according to the different periods of multiple earthquakes. The new calculation method of the average fragility prediction index (AFPI) matrix parameter model has been proposed to predict the seismic fragility of an areal RC structure.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1C
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pp.31-40
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2008
This study presents the assessment of pseudostatic approach for obtaining the internal response of Single Column/Shaft subjected to earthquake loading. In numerical procedure, various lateral load transfer characteristics (p-y curve and Bi-linear curve) were used to model the nonlinear behavior of soil reactions including soil-pile interaction. The analysis using nonlinear soil model could estimate the seismic performance of soil-pile system, despite its relative simplicity. It was found that lateral behavior of single column/shaft obtained from the response displacement method was larger than those by seismic intensity method. To investigate the effects of soil-pile rigidity and pile head condition on the internal pile response, parametric studies were carried out for various soil models. The results from numerical analysis showed that lateral deflection was decreased with fixed condition of pile head and decreasing the soil-pile rigidity. The seismic analysis using Bi-linear model of JRA could reasonably predict the lateral behavior of Single Column/Shaft.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.1A
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pp.155-162
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2006
This study presents the seismic risk assesment for an extradosed bridge with seismic isolators of lead rubber bearings(LRB). First, the seismic vulnerability of a structure and then the seismic hazard of the site are evaluated using earthquake data set and seismic hazard map in Korea, and then the seismic risk of the structure is assessed. The nonlinear seismic analyses are carried out to consider plastic hinges of bridge columns and nonlinear characteristics of soil foundation. The ductility demand is adopted to describe the nonlinear behavior of a column, and the moment-curvature curve of a column is assumed to be bilinear hysterestic. The fragility curves are represented as a log-normal distribution function for column damage, movement of superstructure, and cable yielding. And seismic hazard is estimated using the available seismic hazard maps. The results show that the effectiveness of the seismic isolators for the columns is more noticeable than those for cables and girders, in seismic isolated extradosed bridges under earthquakes.
Cristhian C. Mendoza-Bolanos;Andres Salas-Montoya;Oscar H. Moreno-Torres;Arturo I. Villegas-Andrade
Earthquakes and Structures
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v.25
no.1
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pp.27-41
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2023
This study focused on nonlinear effective stress site response analysis using two coupled constitutive models, that is, the DM model (Dafalias and Manzari 2004), which incorporated a simple plasticity sand model accounting for fabric change effects, and the PMDY03 model (Khosravifar et al. 2018), that is, a 3D model for earthquake-induced liquefaction triggering and postliquefaction response. A detailed parametric study was conducted to validate the effectiveness of nonlinear site response analysis and porewater pressure (PWP) generation through a true coupled formulation for assessing the initiation of liquefaction at ground level. The coupled models demonstrated accurate prediction of liquefaction triggering, which was in line with established empirical liquefaction triggering relations in published databases. Several limitations were identified in the evaluation of liquefaction using the cyclic stress method, despite its widespread implementation for calculating liquefaction triggering. Variations in shear stiffness, represented by changes in shear wave velocity (Vs1), exerted the most significant influence on site response. The study further indicated that substantial differences in response spectra between nonlinear total stress and nonlinear effective stress analyses primarily occurred when liquefaction was triggered or on the verge of being triggered, as shown by excess PWP ratios approaching unity. These differences diminished when liquefaction occurred towards the later stages of intense shaking. The soil response was predominantly influenced by the higher stiffness values present prior to liquefaction. A key contribution of this study was to validate the criteria used to assess the triggering of level-ground liquefaction using true coupled effective-stress constitutive models, while also confirming the reliability of numerical approximations including the PDMY03 and DM models. These models effectively captured the principal characteristics of liquefaction observed in field tests and laboratory experiments.
This study employs three-dimensional simulation through FLAC3D to investigate the impact of installation angles on the dynamic characteristics of Triaxial Micropiles. The numerical model is validated against centrifuge test results to ensure accuracy. The findings reveal significant influences of the installation angle on the dynamic behavior of Triaxial Micropiles. Specifically, under seismic conditions such as the Capetown and San Fernando earthquakes, the lowest recorded values for peak bending moment and settlement occurred at an installation angle of 15 degrees. In contrast, when subjected to an artificial earthquake with a frequency of 2 Hz (Sine 2 Hz), Micropiles installed at 0 degrees exhibited the lowest peak bending moment, maximum axial load, and settlement values.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.6
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pp.1-12
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2023
This paper assesses the suitability of existing standards for plastic material models and performance level evaluation methods in seismic performance evaluations of concrete dam piers during Maximum Credible Earthquakes (MCE). Dynamic plastic analysis was conducted to examine the applicability of the plastic material model under various conditions. As a result reveal that when the minimum reinforcement ratio is not met, the average stress-average strain method recommended in current dam seismic performance evaluation guidelines tends to underestimate pier responses compared to the predicted outcomes of dynamic elastic analysis. Consequently, the paper proposes an improvement plan that treats dam piers with an insufficient minimum reinforcement ratio as unreinforced and integrates fracture energy into concrete tensile behavior characteristics for performance level evaluation. Implementing these improvements can lead to more conservative evaluation outcomes compared to current seismic performance evaluation methods.
As the diversity of disasters continues to increase, the concept of "complex disasters" has gained prominence in various policies and studies related to disaster management. However, there has been a certain limitation in the availability of the systematic statistics or data in advancing policies and research initiatives related to complex disasters. This study aims to analyze the macro-level characteristics of the complex disasters that have occurred domestically utilizing a 30-year span of a news data. Initially, we categorize the complex disasters into the three types: "Natural disaster-Natural disaster", "Natural disaster-Social disaster", and "Social disaster-Social disaster". As a result, the "natural diaster-social disaster" type is the most prevalent. It is noted that "natual disaster-natural disaster" type has increased significantly in recent 10 years (2011-2020). In terms of specific disaster types, "Storm and Flood", "Collapse", "Traffic Accident", "National Infrastructure Paralysis", and "Fire⋅Explosion" occur the most in conjunction with other disasters in a complex manner. It has been observed that the types of disasters co-ocuuring with others have become more diverse over time. Parcicularly, in recent 10 years (2011-2020), in addition to the aforementioned five types, "Heat Wave", "Heavy Snowfall⋅Cold Wave", "Earthquake", "Chemical Accident", "Infectious Disease", "Forest Fire", "Air Pollution", "Drought", and "Landslide" have been notable for their frequent co-occurrence with other disasters. These findings through the statistical analysis of the complex disasters using long-term news data are expected to serve as crucial data for future policy development and research on complex disaster management.
Considering the Column-Supported Group Silos (CSGSs) often arranged by rows in practical applications, earthquake responses will be affected by group effect. Since group effect presenting uncertainties, establishing the analytic model and evaluating characteristics of CSGSs seems necessary. This study aimed at providing a simplified method to evaluate seismic performances of the CSGSs. Firstly, the CSGSs with different storage granule heights are used as numerical examples to derive the base shear formula for three-particle dynamic analytical model. Then, the base shear distribution coefficient is defined as the group effect index. The simplified calculation method of the group silos based on the distribution coefficients is proposed. Finally, based on the empty, half, and full granular storage conditions, the empirical design parameters for the group silos system are given by combining finite element simulation with shaking table test. The group effect of storage granule heights of group silos on its frequency and base shear are studied by comparative analysis between group silos and independent single silo. The results show that the frequency of CSGSs decreases with the increasing weight of the stored granule. The connection between the column top and silo bottom plate is vulnerable, and structural measures should be strengthened to improve its damage resistance. In case of different storage granule heights, distribution coefficients are effective to reconstruction the group effect. The complex calculations of seismic response for CSGSs can be avoided by adopting the empirical distribution coefficients obtained in this study. The proposed method provides a theoretical reference for evaluation on the seismic performances of the CSGSs.
Md. Ghousul Ansari;Sekhar C. Dutta;Aakash S. Dwivedi;Ishan Jha
Earthquakes and Structures
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v.27
no.3
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pp.227-237
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2024
The incidence angle of seismic excitation relative to the two orthogonal major axes of structures has been a subject of considerable research interest. Previous studies have primarily focused on single-storey symmetric and asymmetric structures, suggesting a minimal effect of incidence angle on structural behavior. This research extends the investigation to multi-storey structures, including vertically irregular configurations, using a comprehensive set of 20 near fault and 20 far field seismic excitation. The study employs nonlinear time-history analysis with a bidirectional hysteresis model to capture inelastic deformations accurately. Various structural models, including one-storey and two- storey regular structures (R1, R2) and vertically irregular structures with setbacks in one direction (IR1) and both directions (IR2), are analysed. The analysis reveals that the incidence angle has no discernible impact over the response of regular multi-storey structures. However, vertically irregular structures exhibit notable responses at corner columns, which decrease towards central columns, irrespective of the incidence angle. This response is attributed to the inherent mass distribution and stiffness irregularities rather than the angle of seismic excitation. The findings indicate that for both near fault and far field seismic excitation, the incidence angle's impact remains marginal even for complex structural configurations. Consequently, the study suggests that the angle of incidence of seismic excitation need not be a primary consideration in the seismic design of both regular and vertically irregular structures. These conclusions are robust across various structural models and seismic excitation characteristics, providing a comprehensive understanding the impact of incidence angle on seismic response.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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