scholarly journals Seismic risk assessment of bridges considering soil-structure interaction by means of a frequency - and intensity - dependent order reduction

2018 ◽  
Author(s):  
Νικόλαος Λεσγίδης
Keyword(s):  
Risk Assessment ◽  
Seismic Risk ◽  
Soil Structure ◽  
Order Reduction ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Seismic Risk Assessment ◽  
Structure Interaction

Όπως έχει παρατηρηθεί και στο παρελθόν η αλληλεπίδραση του εδάφους με την ανωδομή μιας κατασκευής γεφυροποιΐας μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόκριση της κατά την διάρκεια μιας σεισμικής διέγερσης. Έτσι στην πλειοψηφία των περιπτώσεων κρίνεται απαραίτητη η ορθή και λεπτομερής προσομοίωση του φαινομένου αλληλεπίδρασης εδάφους κατασκευής τόσο κατά την διάρκεια του σχεδιασμού οσο και στην διαδικασία αποτίμησης σεισμικής επικινδυνότητας των κατασκευών γεφυροποιΐας. Διάφορες μεθοδολογίες μείωσης τάξης προσομοιώματος έχουν προταθεί με σκοπό την ελαχιστοποίηση του υπολογιστικού κόστους της προσομοίωσης της αλληλεπίδρασης εδάφους - κατασκευής. Ωστόσο οι προαναφερόμενες μεθοδολογίες αδυνατούν να διατηρήσουν το σύνολο των απαραίτητων ιδιοτήτων του ανελαστικού δυναμικού συστήματος με το πέρας της διαδικασίας μείωσης τάξης. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύσσεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία μείωσης ανελαστικών δυναμικών συστημάτων αλληλεπίδρασης εδάφους – κατασκευής γεφυροποιΐας η οποία εξαλείφει τους προαναφερόμενους περιορισμούς. Τέλος πραγματοποιείται η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου και ενοποιημένου λογισμικού το οποίο εκτελεί αυτοματοποιημένα την αποτίμηση σεισμικής επικινδυνότητας κατασκευών γεφυροποιΐας με την χρήση της προτεινόμενης μεθοδολογίας μείωσης τάξης προσομοιώματος.

Seismic risk assessment of reinforced concrete buildings including nonlinear soil structure interaction and site amplification effects

2021 ◽  
Author(s):  
Χρήστος Πετρίδης
Keyword(s):  
Risk Assessment ◽  
Reinforced Concrete ◽  
Seismic Risk ◽  
Soil Structure ◽  
Site Amplification ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Reinforced Concrete Buildings ◽  
Seismic Risk Assessment ◽  
Structure Interaction ◽  
Fixed Base

Στην παρούσα διατριβή, διερευνάται η επιρροή της αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής (ΔΑΕΘΑ-SSI) και της μη γραμμικής συμπεριφοράς του εδάφους στη σεισμική τρωτότητα των κτιρίων από οπλισμένο σκυρόδεμα (ΟΣ-RC), που εδράζονται σε επιφανειακή θεμελίωση. Συγκεκριμένα, η διατριβή προτείνει μια μεθοδολογία για να επεξηγήσει, ως προς την επιρροή τους, την ενίσχυση της ισχυρής εδαφικής κίνησης, τη μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους και την αλληλεπίδραση εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής στην εκτίμηση των καμπυλών τρωτότητας κτιρίων. Οι καμπύλες τρωτότητας προκύπτουν χρησιμοποιώντας μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις για συνήθεις τυπολογίες κτιρίων και προφίλ εδάφους. Αποδεικνύεται ότι η μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους και η αλληλεπίδραση της ανωδομής και του εδάφους, κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμικών διεγέρσεων, επηρεάζουν την τρωτότητα του δομικού φορέα. Ειδικότερα, η επίδραση του SSI στις καμπύλες τρωτότητας προκύπτει σημαντική, όπως αναμενόταν, κυρίως για συνθήκες μαλακού εδάφους και ποικίλλει ανάλογα με τη διαμόρφωση και τη γεωμετρία του συστήματος εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής. Η όλη διαδικασία κωδικοποιείται σε αυτόνομο λογισμικό, το οποίο εκτελείται σε γλώσσα Python και TCL, χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα πεπερασμένων στοιχείων OpenSees.Η μετεπεξεργασία των αποτελεσμάτων παράγει ένα σύνολο «τροποποιητικών συντελεστών τρωτότητας» (FM), οι οποίοι επιτρέπουν στους μηχανικούς να λαμβάνουν υπόψη τις επιπτώσεις που σχετίζονται με το έδαφος ή/και το SSI σε εκτιμήσεις διακινδύνευσης, ιδίως σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογές (π.χ. σε επίπεδο πόλης). Οι FM παρέχονται σε μορφή πίνακα και εξίσωσης. Επί της ουσίας, χρησιμοποιώντας τους FM, οι μηχανικοί μπορούν να λάβουν υπόψη τη μη γραμμική συμπεριφορά/ενίσχυση του εδάφους ή/και το SSI στην εκτίμηση της σεισμικής τρωτότητας, τροποποιώντας τις υπάρχουσες και διαθέσιμες καμπύλες τρωτότητας της βιβλιογραφίας, οι οποίες έχουν υπολογιστεί για κατασκευές με θεώρηση πακτωμένης βάσης (fixed-base).Στο πλαίσιο της διατριβής αναπτύχθηκε, εξετάστηκε και επαληθεύτηκε η αποτελεσματικότητα ενός ευρέος συνόλου FM που τροποποιεί καταλλήλως τις γενικευμένες καμπύλες τρωτότητας, οι οποίες επί του παρόντος συνήθως αναπτύσσονται για συνθήκες πακτωμένης βάσης κατασκευών, ώστε να συμπεριλάβει τη μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους ή/και του SSI στην εκτίμηση της σεισμικής τρωτότητας κατασκευών με έναν εύχρηστο τρόπο. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόζεται και επαληθεύεται επαρκώς σε ένα αντιπροσωπευτικό οικοδομικό τετράγωνο κτιρίων κατοικιών στη Θεσσαλονίκη. Η περιεκτική εφαρμογή και επικύρωση υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα των FM, ιδίως για την εκτίμηση κινδύνου σε επίπεδο πόλης και σε γενικώς μεγάλης κλίμακας εφαρμογές, που λαμβάνει υπόψη συγκεκριμένες εδαφικές συνθήκες και επιπτώσεις του SSI.

Effects of soil-structure interaction on fragility and seismic risk; a case study of power plant containment

2014 ◽  
Vol 32 ◽  
pp. 276-285 ◽  
Author(s):  
Seyed Mojtaba Hoseyni ◽  
Faramarz Yousefpour ◽  
Ata Aghaei Araei ◽  
Keveh Karimi ◽  
Seyed Mohsen Hoseyni
Keyword(s):  
Power Plant ◽  
Seismic Risk ◽  
Soil Structure ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Structure Interaction

The effect of soil–structure interaction on the seismic risk to buildings

2018 ◽  
Vol 16 (9) ◽  
pp. 3653-3673 ◽  
Author(s):  
Farid Khosravikia ◽  
Mojtaba Mahsuli ◽  
Mohammad Ali Ghannad
Keyword(s):  
Seismic Risk ◽  
Soil Structure ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Structure Interaction

scholarly journals Performance and Risk Assessment of Soil-Structure Interaction Systems Based on Finite Element Reliability Methods

2014 ◽  
Vol 2014 ◽  
pp. 1-16 ◽  
Author(s):  
Quan Gu
Keyword(s):  
Risk Assessment ◽  
Finite Element ◽  
Reliability Analysis ◽  
Soil Structure ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Structure Interaction ◽  
Analysis Methods ◽  
Reliability Method ◽  
Reliability Methods ◽  
Time Invariant

In the context of performance-based earthquake engineering, reliability method has been of significant importance in performance and risk assessment of structures or soil-structure interaction (SSI) systems. The finite element (FE) reliability method combines FE analysis with state-of-the-art methods in reliability analysis and has been employed increasingly to estimate the probability of occurrence of failure events corresponding to various hazard levels (e.g., earthquakes with various intensity). In this paper, crucial components for FE reliability analysis are reviewed and summarized. Furthermore, recent advances in both time invariant and time variant reliability analysis methods for realistic nonlinear SSI systems are presented and applied to a two-dimensional two story building on layered soil. Various time invariant reliability analysis methods are applied, including the first-order reliability method (FORM), importance sampling method, and orthogonal plane sampling (OPS) method. For time variant reliability analysis, an upper bound of the failure probability is obtained from numerical integration of the mean outcrossing rate (MOCR). The MOCR is computed by using FORM analysis and OPS analysis. Results by different FE reliability methods are compared in terms of accuracy and computational cost. This paper provides valuable insights for reliability based probabilistic performance and risk assessment of SSI systems.

Effect of Soil Structure Interaction on the Seismic Fragility of a Nuclear Reactor Building

2016 ◽  
Author(s):  
Samer El-Bahey ◽  
Yasser Alzeni
Keyword(s):  
Seismic Risk ◽  
Nuclear Power ◽  
Soil Structure ◽  
Power Plants ◽  
Free Field ◽  
Soil Structure Interaction ◽  
Seismic Fragility ◽  
Structure Interaction ◽  
Core Damage ◽  
Reactor Building

In recent years, the nuclear industry and the Nuclear Regulatory Commission (NRC) have made a tremendous effort to assess the safety of nuclear power plants as advances in seismology have led to the perception that the potential earthquake hazard in the United States may be higher than originally assumed. The Seismic Probabilistic Risk Assessment (S-PRA) is a systematic approach used in the nuclear power plants in the U.S. to realistically quantify the seismic risk as by performing an S-PRA, the dominant contributors to seismic risk and core damage can be identified. The assessment of component fragility is a crucial task in the S-PRA and because of the conservatism in the design process imposed by stringent codes and regulations for safety related structures, structures and safety related items are capable of withstanding earthquakes larger than the Safe Shutdown Earthquake (SSE). One major aspect of conservatism in the design is neglecting the effect of Soil-Structure-Interaction (SSI), from which conservative estimates of In-Structure Response Spectra (ISRS) are calculated resulting in conservative seismic demands for plant equipment. In this paper, a typical Reactor Building is chosen for a case study by discretizing the building into a lumped mass stick model (LMSM) taking into account model eccentricities and concrete cracking for higher demand. The model is first analyzed for a fixed base condition using the free field ground motion imposed at the foundation level from which ISRS are calculated at different elevations. Computations taking into account the SSI effects are then performed using the subtraction method accounting for inertial interactions by using frequency dependent foundation impedance functions depicting the flexibility of the foundation as well as the damping associated with foundation-soil interaction. Kinematic interactions are also taken into account in the SSI analysis by using frequency dependent transfer functions relating the free-field motion to the motion that would occur at the foundation level as the presence of foundation elements in soil causes foundation motions to deviate from free-field motions as a result of ground motion incoherence and foundation embedment. Comparing the results of the seismic response analyses, the effects of the SSI is quantified on the overall seismic risk and the SSI margin is calculated. A family of realistic seismic fragility curves of the structure are then developed using common industry safety factors (capacity, ductility, response, and strength factors), and also variability estimates for randomness and uncertainty. Realistic fragility estimates for structures directly enhances the component fragilities from which enhanced values of Core Damage Frequency (CDF) and Large Energy Release Frequency (LERF) are quantified as a final S-PRA deliverable.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document