Fontara, Ioanna-Kleoniki M.;Kostinakis, Konstantinos G.;Manoukas, Grigorios E.;Athanatopoulou, Asimina M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.53
no.5
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pp.957-979
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2015
The present paper investigates the influence of the orientation of the ground-motion reference axes, the seismic incident angle and the seismic intensity level on the inelastic response of asymmetric reinforced concrete buildings. A single storey asymmetric building is analyzed by nonlinear dynamic analyses under twenty bi-directional ground motions. The analyses are performed for many angles of incidence and four seismic intensity levels. Moreover three different pairs of the horizontal accelerograms corresponding to the input seismic motion are considered: a) the recorded accelerograms, b) the corresponding uncorrelated accelerograms, and c) the completely correlated accelerograms. The nonlinear response is evaluated by the overall structural damage index. The results of this study demonstrate that the inelastic seismic response depends on the orientation of the ground-motion reference axes, since the three individual pairs of accelerograms corresponding to the same ground motion (recorded, uncorrelated and completely correlated) can cause different structural damage level for the same incident angle. Furthermore, the use of the recorded accelerograms as seismic input does not always lead to the critical case of study. It is also shown that there is not a particular seismic incident angle or range of angles that leads to the maximum values of damage index regardless of the seismic intensity level or the ground-motion reference axes.
To study the empirical seismic fragility of a reinforced concrete girder bridge, based on the theory of numerical analysis and probability modelling, a regression fragility method of a rapid fragility prediction model (Gaussian first-order regression probability model) considering empirical seismic damage is proposed. A total of 1,069 reinforced concrete girder bridges of 22 highways were used to verify the model, and the vulnerability function, plane, surface and curve model of reinforced concrete girder bridges (simple supported girder bridges and continuous girder bridges) considering the number of samples in multiple intensity regions were established. The new empirical seismic damage probability matrix and curve models of observation frequency and damage exceeding probability are developed in multiple intensity regions. A comparative vulnerability analysis between simple supported girder bridges and continuous girder bridges is provided. Depending on the theory of the regional mean seismic damage index matrix model, the empirical seismic damage prediction probability matrix is embedded in the multidimensional mean seismic damage index matrix model, and the regional rapid prediction matrix and curve of reinforced concrete girder bridges, simple supported girder bridges and continuous girder bridges in multiple intensity regions based on mean seismic damage index parameters are developed. The established multidimensional group bridge vulnerability model can be used to quantify and predict the fragility of bridges in multiple intensity regions and the fragility assessment of regional group reinforced concrete girder bridges in the future.
The objective of this study is to propose new seismic intensity parameters based on the Hilbert spectrum and to associate them with the seismic damage potential. In recent years the assessment of even more seismic features derived from the seismic acceleration time-histories was associated with the structural damage. For a better insight into the complex seismic acceleration time-history, Hilbert-Huang Transform (HHT) analysis is utilized for its processing, and the Hilbert spectrum is obtained. New proposed seismic intensity parameters based on the Hilbert spectrum are derived. The aim is to achieve a significant estimation of the seismic damage potential on structures from the proposed new intensity parameters confirmed by statistical methods. Park-Ang overall structural damage index is used to describe the postseismic damage status of structures. Thus, a set of recorded seismic accelerograms from all over the word is applied on a reinforced concrete frame structure, and the Park-Ang indices through nonlinear dynamic analysis are provided and considered subsequently as reference numerical values. Conventional seismic parameters, with well-known seismic structural damage interrelation, are evaluated for the same set of excitations. Statistical procedures, namely correlation study and multilinear regression analysis, are applied on the set of the conventional parameters and the set of proposed new parameters separately, to confirm their interrelation with the seismic structural damage. The regression models are used for the evaluation of the structural damage indices for every set of parameters, respectively. The predicted numerical values of the structural damage indices evaluated from the two sets of seismic intensity parameters are inter-compared with the reference values. The numerical results confirm the ability of the proposed Hilbert spectrum based new seismic intensity parameters to approximate the postseismic structural damage with a smaller Standard Error of Estimation than this accomplished of the conventional ones.
To study the seismic vulnerability of the composite material structure of adobe and timber, we collected and statistically analysed empirical observation samples of 542,214,937 m2 and 467,177 buildings that were significantly impacted during the 179 earthquakes that occurred in mainland China from 1976 to 2010. In multi-intensity regions, combined with numerical analysis and a probability model, a non-linear continuous regression model of the vulnerability, considering the empirical seismic damage area (number of buildings) and the ratio of seismic damage, was established. Moreover, a probability matrix model of the empirical seismic damage mean value was provided. Considering the coupling effect of the annual and seismic fortification factors, an empirical seismic vulnerability curve model was constructed in the multiple-intensity regions. A probability matrix model of the mean vulnerability index (MVI) was proposed, and was validated through the above-mentioned reconnaissance sample data. A matrix model of the MVI of the regions (19 provinces in mainland China) based on the parameter (MVI) was established.
Fragility as one of the most effective methods to evaluate seismic performance, which is greatly affected by damage index. Taking a multi span continuous rigid frame offshore bridge as an example. Based on fragility and reliability theory, considering coupling effect of time-varying durability damage of materials and time-varying attenuation effect of damage index to analyze seismic performance of offshore bridges. Results show that IDA curve considering time-varying damage index is obviously below that without considering; area enclosed by IDA of 1# pier and X-axis under No.1 earthquake considering this effect is 96% of that without considering. Area enclosed by damage index of 1# pier and X-axis under serious damage with considering time-varying damage index is 90% of that without considering in service period. Time-varying damage index has a greater impact on short pier when ground motion intensity is small, while it has a great impact on high pier when the intensity is large. The area enclosed by fragility of bridge system and X-axis under complete destruction considering time-varying damage index is 165% of that without considering when reach designed service life. Therefore, time-varying attenuation effect of damage index has a great impact on seismic performance of bridge in service period.
This study aims to present new frequency-related seismic intensity parameters (SIPs) based on the Hilbert-Huang Transform (HHT) analysis. The proposed procedure is utilized for the processing of several seismic accelerograms. Thus, the entire evaluated Hilbert Spectrum (HS) of each considered seismic velocity time-history is investigated first, and then, a delimited area of the same HS around a specific frequency is explored, for the proposition of new SIPs. A first application of the suggested new parameters is to reveal the interrelation between them and the structural damage of a reinforced concrete frame structure. The index of Park and Ang describes the structural damage. The fundamental frequency of the structure is considered as the mentioned specific frequency. Two statistical methods, namely correlation analysis and multiple linear regression analysis, are used to identify the relationship between the considered SIPs and the corresponding structural damage. The results confirm that the new proposed HHT-based parameters are effective descriptors of the seismic damage potential and helpful tools for forecasting the seismic damages on buildings.
Non-stationary random seismic response and reliability of multi-degree of freedom hysteretic structure system are studied based on the cumulative damage failure mechanism. First, dynamic Eqs. of multi-degree of freedom hysteretic structure system under earthquake action are established. Secondly, the random seismic response of a multi-degree freedom hysteretic structure system is investigated by the combination of virtual excitation and precise integration. Finally, according to the damage state level of structural, the different damage state probability of high-rise frame structure is calculated based on the boundary value of the cumulative damage index in the seismic intensity earthquake area. The results show that under the same earthquake intensity and the same floor quality and stiffness, the lower the floor is, the greater the damage probability of the building structure is; if the structural floor stiffness changes abruptly, the weak layer will be formed, and the cumulative damage probability will be the largest, and the reliability index will be relatively small. Meanwhile, with the increase of fortification intensity, the reliability of three-level structure fortification is also significantly reduced. This method can solve the problem of non-stationary random seismic response and reliability of high-rise buildings, and it has high efficiency and practicability. It is instructive for structural performance design and estimating the age of the structure.
Park, Kyung-Rock;Jeon, Bub-Gyu;Kim, Nam-Sik;Seo, Ju-Won
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.5
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pp.35-44
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2011
PGA (Peak Ground Acceleration) is the parameter which indicates the peak value for strong ground motion and is mainly due to the intensity of the seismic wave. Usually, seismic waves can consist of different characteristics and can have different effects on structures. Therefore, it may be undesirable that the effects of a seismic wave are evaluated only based on the PGA. In this study, time history analysis was executed with a single degree of freedom model for inelastic seismic analysis. The numerical model was assumed to be a perfect elasto-plastic model. Input accelerations were made with El Centro NS (1940), other earthquake records and artificial earthquakes. The displacement ductility demand and cumulative dissipated energy, which were calculated from other artificial earthquakes, were compared. As a result, different responses from other seismic waves which have the same PGA were identified. Therefore, an index which could reflect both seismic and structural characteristics is needed. The SI (Spectrum Intensity) scale which could be obtained from integration by parts of the velocity response spectrum could be an index reflecting the inelastic seismic response of structures. It can be possible to identify from correlation analysis among the SI scale, displacement ductility demand and cumulative dissipated energy that the SI scale is sufficient to be an index for the inelastic response of structures under seismic conditions.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.17
no.2
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pp.53-62
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2017
This study aims to establish a seismic resistance performance evaluation method that makes sure to secure the seismic resistance performance of the existing mid-low story reinforced concrete structures. This study focuses on the development of the seismic resistance performance evaluation method for the overall seismic resistance performance evaluation on the buildings by applying fuzzy theory. This seismic resistance performance evaluation method considers the mutual relations among the type of force, the type of member, the type of story, and the states of deterioration of the buildings. The total seismic resistance performance index from this method was calculated by the intensity weight of each evaluation item, fuzzy measure, fuzzy integration. Moreover, the evaluation methodology was established in this study to identify the performance level of the Immediate Occupancy, Life Safe, Collapse Prevention by applying the fuzzy theory.
Li, Si-Qi;Chen, Yong-Sheng;Liu, Hong-Bo;Du, Ke;Chi, Bo
Earthquakes and Structures
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v.22
no.4
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pp.387-399
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2022
To study the seismic damage of masonry structures and understand the characteristics of the multi-intensity region, according to the Dujiang weir urbanization of China Wenchuan earthquake, the deterioration of 3991 masonry structures was summarized and statistically analysed. First, the seismic damage of multistory masonry structures in this area was investigated. The primary seismic damage of components was as follows: Damage of walls, openings, joints of longitudinal and transverse walls, windows (lower) walls, and tie columns. Many masonry structures with seismic designs were basically intact. Second, according to the main factors of construction, seismic intensity code levels survey, and influence on the seismic capacity, a vulnerability matrix calculation model was proposed to establish a vulnerability prediction matrix, and a comparative analysis was made based on the empirical seismic damage investigation matrix. The vulnerability prediction matrix was established using the proposed vulnerability matrix calculation model. The fitting relationship between the vulnerability prediction matrix and the actual seismic damage investigation matrix was compared and analysed. The relationship curves of the mean damage index for macrointensity and ground motion parameters were drawn through calculation and analysis, respectively. The numerical analysis was performed based on actual ground motion observation records, and fitting models of PGA, PGV, and MSDI were proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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