Yesilyurt, Ali;Zulfikar, Abdullah C.;Tuzun, Cuneyt
Earthquakes and Structures
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제21권6호
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pp.627-639
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2021
Fragility curves are being more significant as a useful tool for evaluating the relationship between the earthquake intensity measure and the effects of the engineering demand parameter on the buildings. In this paper, the effect of different site conditions on the vulnerability of the structures was examined through the fragility curves taking into account different strength capacities of the precast columns. Thus, typical existing single-story precast RC industrial buildings which were built in Turkey after the year 2000 were examined. The fragility curves for the three typical existing industrial structures were derived from an analytical approach by performing non-linear dynamic analyses considering three different soil conditions. The Park and Ang damage index was used in order to determine the damage level of the members. The spectral acceleration (Sa) was used as the ground motion parameter in the fragility curves. The results indicate that the fragility curves were derived for the structures vary depending on the site conditions. The damage probability of exceedance values increased from stiff site to soft site for any Sa value. This difference increases in long period in examined buildings. In addition, earthquake demand values were calculated by considering the buildings and site conditions, and the effect of the site class on the building damage was evaluated by considering the Mean Damage Ratio parameter (MDR). Achieving fragility curves and MDR curves as a function of spectral acceleration enables a quick and practical risk assessment in existing buildings.
This paper illustrates the results of a seismic vulnerability study aimed to derive the fragility curves for typical Algerian reinforced concrete bridge piers using an analytical approach. Fragility curves express the probability of exceeding a certain damage state for a given ground motion intensity (e.g., PGA). In this respect, a set of 41 worldwide accelerometer records from which, 21 Algerian strong motion records are included, have been used in a non-linear dynamic response analyses to assess the damage indices expressed in terms of the bridge displacement ductility, the ultimate ductility, the cyclic loading factor and the cumulative energy ductility. Combining the damage indices defined for 5 damage rank with the ground motion indices, the fragility curves for the bridge piers were derived assuming a lognormal distribution.
Ali Yesilyurt;Seyhan O. Akcan;Oguzhan Cetindemir;A. Can Zulfikar
Geomechanics and Engineering
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제37권6호
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pp.565-576
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2024
In this study, the earthquake risk assessment of single-story RC precast buildings in Turkey was carried out using loss curves. In this regard, Kocaeli, a seismically active city in the Marmara region, and this building class, which is preferred intensively, were considered. Quality and period parameters were defined based on structural and geometric properties. Depending on these parameters, nine main sub-classes were defined to represent the building stock in the region. First, considering the mean fragility curves and four different central damage ratio models, vulnerability curves for each sub-class were computed as a function of spectral acceleration. Then, probabilistic seismic hazard analyses were performed for stiff and soft soil conditions for different earthquake probabilities of exceedance in 50 years. In the last step, 90 loss curves were derived based on vulnerability and hazard results. Within the scope of the study, the comparative parametric evaluations for three different earthquake intensity levels showed that the structural damage ratio values for nine sub-classes changed significantly. In addition, the quality parameter was found to be more effective on a structure's damage state than the period parameter. It is evident that since loss curves allow direct loss ratio calculation for any hazard level without needing seismic hazard and damage analysis, they are considered essential tools in rapid earthquake risk estimation and mitigation initiatives.
Estimation of damage probability of buildings under a future earthquake is an essential issue to ensure the seismic reliability. Fragility curves are useful tools for showing the probability of structural damage due to earthquakes as a function of ground motion indices. The purpose of this study is to compare the damage probability of R/C buildings with low and high level of strength and ductility through fragility analysis. Two different types of sample buildings have been considered which represent the building types mentioned above. The first one was designed according to TEC-2007 and the latter was designed according to TEC-1975. The pushover curves of sample buildings were obtained via pushover analyses. Using 60 ground motion records, nonlinear time-history analyses of equivalent single degree of freedom systems were performed using bilinear hysteretic model and peak-oriented hysteretic model with stiffness - strength deterioration for each scaled elastic spectral displacement. The damage measure is maximum inter-story drift ratio and each performance level considered in this study has an assumed limit value of damage measure. Discrete damage probabilities were calculated using statistical methods for each considered performance level and elastic spectral displacement. Consequently, continuous fragility curves have been constructed based on the lognormal distribution assumption. Furthermore, the effect of hysteresis model parameters on the damage probability is investigated.
Wang, Meng;Shi, Yongjiu;Wang, Yuanqing;Xiong, Jun;Chen, Hong
Steel and Composite Structures
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제15권4호
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pp.357-377
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2013
In order to study the degradation and damage behaviors of steel frame welded connections, two series of tests in references with different connection constructions were carried out subjected to various cyclic loading patterns. Hysteretic curves, degradation and damage behaviours and fatigue properties of specimens were firstly studied. Typical failure modes and probable damage reasons were discussed. Then, various damage index models with variables of dissipative energy, cumulative displacement and combined energy and displacement were summarized and applied for all experimental specimens. The damage developing curves of ten damage index models for each connection were obtained. Finally, the predicted and evaluated capacities of damage index models were compared in order to describe the degraded performance and failure modes. The characteristics of each damage index model were discussed in depth, and then their distributive laws were summarized. The tests and analysis results showed that the loading histories significantly affected the distributive shapes of damage index models. Different models had their own ranges of application. The selected parameters of damage index models had great effect on the developing trends of damage curves. The model with only displacement variable was recommended because of a more simple form and no integral calculation, which was easier to be formulated and embedded in application programs.
Khanbabazadeh, Hadi;Zulfikar, Abdullah C.;Yesilyurt, Ali
Geomechanics and Engineering
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제23권6호
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pp.575-585
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2020
In this numerical study, the 2D dynamic behavior of a clayey basin and its effect on damage pattern over basin edge are investigated. To attain this goal, a fully nonlinear time domain analysis method has been applied. Then, the fragility curves of the considered two typical industrial structures for that certain point are estimated using the acceleration time histories recorded at each surface point. The results show that the use of the damage related parameters in site effect analyses, instead of amplification curves, can yield more realistic estimation of the basin dynamic response. In a distance about 150 m from outcrop at the basin edge, the differences between fragility curves increase when increasing the distance from outcrop with respect to the reference rock site. Outside this region and towards the basin center, they tend to occur in rather single curves. Furthermore, to connect the structural damage to the basin edge effect, the earthquake demand value at different points for two typical structures was evaluated. It was seen that the probability of occurrence of damage increases over 250 m from outcrop, while the effect of the basin edge was limited to 150 m in case of the basin edge evaluation by using fragility curves.
하층충격에 의한 2층 전단건물의 손상곡선을 엄계변위를 발생시키는 하중최대치 비와 임펄스 비를 이용하여 작성하였다. 손상곡선 작성에 필요한 구조물의 거동파악은 하중과 임펄스 응답행렬의 합성곱을 이용하여 구하였으며, 합성곱에 필요한 임펄스응답행렬은 모드중첩법을 이용하여 구하였다. 작성된 손상곡선으로부터 하층충격에 의한 각층의 안전성은 상층은 하중의 최대치에 그리고 하층은 임펄스의 크기에 민감한 것으로 파악되었다.
Investigating damage potential of the railway infrastructure requires either large amount of case histories or in-depth numerical analyses, or both for which large amounts of effort and time are necessary to accomplish thoroughly. Rather than performing comprehensive studies for each damage case, in this study we collect and analyze a case history of the high-speed railway system damaged by the 2004 M6.6 Niigata Chuetsu earthquake for the development of the seismic fragility curve. The development processes are: 1) slice the railway system as 200 m segments and assigned damage levels and intensity measures (IMs) to each segment; 2) calculate probability of damage for a given IM; 3) estimate fragility curves using the maximum likelihood estimation regression method. Among IMs considered for fragility curves, spectral acceleration at 3 second period has the most prediction power for the probability of damage occurrence. Also, viaduct-type structure provides less scattered probability data points resulting in the best-fitted fragility curve, but for the tunnel-type structure data are poorly scattered for which fragility curve fitted is not meaningful. For validation purpose fragility curves developed are applied to the 2016 M7.0 Kumamoto earthquake case history by which another high-speed railway system was damaged. The number of actual damaged segments by the 2016 event is 25, and the number of equivalent damaged segments predicted using fragility curve is 22.21. Both numbers are very similar indicating that the developed fragility curve fits well to the Kumamoto region. Comparing with railway fragility curves from HAZUS, we found that HAZUS fragility curves are more conservative.
In Turkey, majority of industrial facilities are composed of precast buildings. However, precast buildings have suffered extensive damage during Kocaeli and Duzce (1999) and Adana-Ceyhan (1998) earthquakes. Therefore, in this study, fragilities of existing building stock and damage probabilities of precast buildings were studied. For this purpose, building inventories were prepared and variation of structural parameters was determined by investigating the design project of 65 precast buildings constructed in Denizli, Turkey. Twelve analysis models which reflect the stiffness, strength and ductility properties of building inventory were constructed. After the definition of strain based displacement limits and corresponding damage states for buildings, displacement demands were calculated by using non linear time history analysis. During the analyses 360 strong ground motion records were used. Exceedence ratios of concerned damage limits was calculated by checking the displacement demands and then PGV based fragility curves were constructed. Efficiency of strength, stiffness and ductility properties of existing precast buildings were investigated by comparing the fragility curves. The results have shown that the most effective parameters that govern the damage probabilities of precast buildings are stiffness and ductility. It was also stated that the results of fragility analysis and damage and failure observations performed after Kocaeli and Duzce Earthquakes are compatible.
Karimzadeh, Shaghayegh;Kadas, Koray;Askan, Aysegul;Erberik, M. Altug;Yakut, Ahmet
Earthquakes and Structures
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제18권2호
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pp.249-261
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2020
Seismic loss estimation studies require fragility curves which are usually derived using ground motion datasets. Ground motion records can be either in the form of recorded or simulated time histories compatible with regional seismicity. The main purpose of this study is to investigate the use of alternative ground motion datasets (simulated and real) on the fragility curves. Simulated dataset is prepared considering regional seismicity parameters corresponding to Erzincan using the stochastic finite-fault technique. In addition, regionally compatible records are chosen from the NGA-West2 ground motion database to form the real dataset. The paper additionally studies the effects of hazard variability and two different fragility curve derivation approaches on the generated fragility curves. As the final step for verification purposes, damage states estimated for the fragility curves derived using alternative approaches are compared with the observed damage levels from the 1992 Erzincan (Turkey) earthquake (Mw=6.6). In order to accomplish all these steps, a set of representative masonry buildings from Erzincan region are analyzed using simplified structural models. The results reveal that regionally simulated ground motions can be used alternatively in fragility analyses and damage estimation studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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