Ganjavi, Behnoud;Bararnia, Majid;Hajirasouliha, Iman
Structural Engineering and Mechanics
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v.68
no.2
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pp.159-170
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2018
This paper aims to develop response modification factors for stiffness degrading structures by incorporating soil-structure interaction effects. A comprehensive parametric study is conducted to investigate the effects of key SSI parameters, natural period of vibration, ductility demand and hysteretic behavior on the response modification factor of soil-structure systems. The nonlinear dynamic response of 6300 soil-structure systems are studied under two ensembles of accelograms including 20 recorded and 7 synthetic ground motions. It is concluded that neglecting the stiffness degradation of structures can results in up to 22% underestimation of inelastic strength demands in soil-structure systems, leading to an unexpected high level of ductility demand in the structures located on soft soil. Nonlinear regression analyses are then performed to derive a simplified expression for estimating ductility-dependent response modification factors for stiffness degrading soil-structure systems. The adequacy of the proposed expression is investigated through sensitivity analyses on nonlinear soil-structure systems under seven synthetic spectrum compatible earthquake ground motions. A good agreement is observed between the results of the predicted and the target ductility demands, demonstrating the adequacy of the expression proposed in this study to estimate the inelastic demands of SSI systems with stiffness degrading structures. It is observed that the maximum differences between the target and average target ductility demands was 15%, which is considered acceptable for practical design purposes.
In this study, inelastic displacement ratios are investigated for existing systems with known lateral strength considering soil structure interaction. For this purpose, SDOF systems for period range of 0.1-3.0 s with different hysteretic behaviors are considered for a number of 18 earthquake motions recorded on soft soil. The effect of stiffness degradation on inelastic displacement ratios is investigated. The Modified Clough model is used to represent structures that exhibit significant stiffness degradation when subjected to reverse cyclic loading and the elastoplastic model is used to represent non-degrading structures. Soil structure interaction analyses are conducted by means of equivalent fixed base model effective period, effective damping and effective ductility values differing from fixed-base case. For inelastic time history analyses, Newmark method for step by step time integration was adapted in an in-house computer program. A new equation is proposed for inelastic displacement ratio of system with SSI with elastoplastic or degrading behavior as a function of structural period ($\tilde{T}$), strength reduction factor (R) and period lengthening ratio ($\tilde{T}$/T). The proposed equation for $\tilde{C}_R$ which takes the soil-structure interaction into account should be useful in estimating the inelastic deformation of existing structures with known lateral strength.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2000.04a
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pp.233-240
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2000
Nuclear power plant structures may be exposed to aggressive environmental effects than may cause their strength and stiffness to decrease over their service lives, Although the physics of these damage mechanisms are reasonably well understood and quantitative evaluation of their effects on time-dependent structural behavior is possible in some instances such evaluations are generally very difficult and remain novel. The assessment of existing RC containment in nuclear power plants for continued service must provide quantitative evidence that they are able to withstand future extreme loads during a service period with an acceptable level of reliability. Rational methodologies to perform the reliability assessment can be developed from mechanistic models of structural deterioration using time-dependent structural reliability analysis to take earthquake loading uncertainties into account. The final goal of this study is to develop the reliability analysis of RC containment structures. The cause of the degrading is first clarified and the reliability assessment has been conducted. By introducing stochastic analysis based on random vibration theory the reliability analysis which can determine the failure probabilities has been established.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.04a
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pp.559-564
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2000
Nuclear power plant structures amy be exposed to aggressive environmental effects that may cause their strength and stiffness to decrease over their service lives. Although the physics of these damage mechanisms are reasonably well understood and quantitative evaluation of their effects on time-dependent structural behavior is possible in some instances, such evaluations are generally very difficult and remain novel. The final goal of this study is to develop the reliability analysis of RC containment structures. The cause of the degrading is first clarified and the reliability assessment has been conducted. By introducing stochastic analysis based on random vibration theory, the reliability analysis which can determine the failure probabilities has been established.
In this study, strength reduction factors and inelastic displacement ratios are investigated for SDOF systems with period range of 0.1-3.0 s considering soil structure interaction for earthquake motions recorded on soft soil. The effect of stiffness degradation on strength reduction factors and inelastic displacement ratios is investigated. The modified-Clough model is used to represent structures that exhibit significant stiffness degradation when subjected to reverse cyclic loading and the elastoplastic model is used to represent non-degrading structures. The effect of negative strain - hardening on the inelastic displacement and strength of structures is also investigated. Soil structure interacting systems are modeled and analyzed with effective period, effective damping and effective ductility values differing from fixed-base case. For inelastic time history analyses, Newmark method for step by step time integration was adapted in an in-house computer program. New equations are proposed for strength reduction factor and inelastic displacement ratio of interacting system as a function of structural period($\tilde{T}$, T) ductility (${\mu}$) and period lengthening ratio ($\tilde{T}$/T).
Earthquakes occur as a cluster in many regions around the world where complex fault systems exist. The repeated shaking usually induces accumulative damage to affected structures. Damage accumulation in structural systems increases their level of degradation in stiffness and also reduces their strength. Many existing analytical tools of modeling RC structures lack the salient damage features that account for stiffness and strength degradation resulting from repeated earthquake loading. Therefore, these tools are inadequate to study the response of structures in regions prone to multiple earthquakes hazard. The objective of this paper is twofold: (a) develop a tool that contains appropriate damage features for the numerical analysis of RC structures subjected to more than one earthquake; and (b) conduct a parametric study that investigates the effects of multiple earthquakes on the response of RC moment resisting frame systems. For this purpose, macroscopic constitutive models of concrete and steel materials that contain the aforementioned damage features and are capable of accurately capturing materials degrading behavior, are selected and implemented into fiber-based finite element software. Furthermore, finite element models that utilize the implemented concrete and steel stress-strain hysteresis are developed. The models are then subjected to selected sets of earthquake sequences. The results presented in this study clearly indicate that the response of degrading structural systems is appreciably influenced by strong-motion sequences in a manner that cannot be predicted from simple analysis. It also confirms that the effects of multiple earthquakes on earthquake safety can be very considerable.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.623-626
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1999
Structural integrity in concrete structures are affected by materialistic and environmental factors. Therefore, to develop a objective integrity evaluation method is extremely difficult. In this study, preliminary integrity evaluation method for concrete structures was proposed by conducting by visual and detailed inspection for in-situ conditions based on the weighting factors for structural significance and integrity degrading factors of each element constituting concrete structures.
Urban railway systems are located under populated areas and are mostly constructed for underground structures which demand high standards of structural safety. However, the damage progression of underground structures is hard to evaluate and damaged underground structures may not effectively stand against successive earthquakes. This study attempts to examine initial damage-stage and to access structural damage condition of the ground structures using Earthquake Damage Monitoring (EDM) system. For actual underground structure, vulnerable damaged member of Ulchiro-3ga station is chosen by finite element analysis using applied artificial earthquake load, and then damage pattern and history of damaged members is obtained from measured acceleration data introduced unsupervised learning recognition. The result showed damage index obtained by damage scenario establishment using acceleration response of selected vulnerable members is useful. Initial damage state is detected for selected vulnerable member according to established damage scenario. Stiffness degrading ratio is increasing whereas the value of reliability interval is decreasing.
This paper presents a framework for analytical seismic vulnerability assessment of substandard reinforced concrete (RC) structures in developing countries. Amodified capacity-demand diagram method is used to predict the response of RC structures with degrading behaviour. A damage index based on period change is used to quantify the evolution of damage. To demonstrate the framework, a class of substandard RC buildings is examined. Abrupt accumulation of damage is observed due to the brittle failure modes and this is reflected in the developed vulnerability curves, which differ substantially from the curves of ductile structures.
Photosynthetic bacteria which can utilize ferulate as a sole carbon source for their metabolic activities were isolated from soils by liquid enrichment culture technique. The strain P-1 was selected by the highest capability of degrading ferulate in aerobic and anaerobic conditions. The strain P-1 was rod-shaped with its motility, strained gram negatively and could not utilize sulfur compounds. This strain has the bacteriochlorophyll a group I carotenoid and membrane structures like lamellae. As the results of physiological, morphological and cultural charactderistics, the isolate was identified as Rhodopseudomonas plaustris, one of the purple nonsulfer bacteria. The strain P-1 utilized 2mM/day in aerobic condition and 0.86 mM/day in anaerobic condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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