To enhance capability on discerning local and regional seismic phases, such as, Pn, Pg, Sn, Rg, etc, within the crust, 2-D numerical forward modeling will be applied to the data obtained from local seismic stations by simulating almost all waves including not only body wave but also surface wave generated without having to explicitly include them under consideration of Q factor. In this study, after getting rid of instrumental response by deconvolution, pseudo-spectral method instead of relying on typical numerical methods, such as, FEM(Finite Element Method) and FDM(Finite Difference Method), will be implemented for 2-D numerical forward modeling by considering velocities of P-wave and S-wave, density, and Q factors. Ultimately, the Power of reaching the enhanced capability on discerning local and regional seismic phases will make it easier for us to identify the seismic source, whether it is originated from man-made explosion or pure earthquake.
Waveform inversion requires extracting a reliable low frequency content of seismic data for estimating of the low wave number velocity model. The low frequency content of the seismic data is usually discarded or neglected because of the band-limited response of the source and the receivers. In this study, however small the spectral of the low frequency seismic data is, we assume that it is possible to extract a reliable phase information of the low frequency from the seismic data and use it in waveform inversion. To this end, we exploit the frequency domain finite element modeling and source-receiver reciprocity to calculate the $Frech\`{e}t$ derivative of the phase of the seismic data with respect to the earth model parameter such as velocity, and then apply a damped least squares method to invert the phase of the seismic data. Through numerical example, we will attempt to demonstrate the feasibility of our method in estimating the correct velocity model for prestack depth migration.
Kim, Jung-Yul;Kim, Yoo-Sung;Shin, Yong-Suk;Hyun, Hye-Ja;Jung, Hyun-Key
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.2
no.3
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pp.37-45
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2000
In recent years two reflection methods, i.e. GPR and seismic Impact-Echo, are usually performed to obtain the information about tunnel lining structures composed of concrete lining, shotcrete, water barrier, and voids at the back of lining. However, they do not lead to a desirable resolution sufficient for the inspection of tunnel safety, due to many problems of interest including primarily (1) inner thin layers of lining structure itself in comparison with the wavelength of source wavelets, (2) dominant unwanted surface wave arrivals, (3) inadequate measuring strategy. In this sense, seismic physical modeling is a useful tool, with the use of the full information about the known physical model, to handle such problems, especially to study problems of wave propagation in such fine structures that are not amenable to theory and field works as well. Thus, this paper deals with various results of seismic physical modeling to enable to show a possibility of detecting the inner layer boundaries of tunnel lining structures. To this end, a physical model analogous to a lining structure was built up, measured and processed in the same way as performed in regular reflection surveys. The evaluated seismic section gives a clear picture of the lining structure, that will open up more consistent direction of research into the development of an efficient measuring and processing technology.
We had conducted a numerical modeling to investigate seismic properties of gas hydrate with field parameters acquired over the East sea in 1998. We used a 2-D staggered grid finite difference method to generate synthetic elastic seismograms for multi-channel seismic survey, OBC (Ocean Bottom Cable) survey and VCS (Vertical Cable Seismic) survey. The results of this study showed that the method using staggered grid yielded stable results and could be used to seismic imaging. We could find out the high amplitude anomaly and the phase reversal phenomenon of reflection wave at interface between the gas hydrate layer and free gas layer such a BSR (Bottom Simulating Reflector) which is the evidence for existence of gas hydrate in seismic reflection data. And we computed the reflection coefficients at the incident angles corresponding to offset distance with the synthetic seismograms. The reflection coefficients acquired from the numerical modeling were nearly consistent with the reflection coefficient computed by Shuey's equation.
Recent test results of steel moment connections repaired with a haunch on the bottom side of the beam have been shown to be a very promising solution to enhancing the seismic performance of steel moment-resisting frames. Yet, little is known about the effects of using such a repair scheme on the global seismic response of structures. When haunches are incorporated in a steel moment frame, the response prediction is complicated by the presence of "dual" panel zones. To investigate the effects of a repair on seismic performance, a case study was conducted for a 13-story steel frame damaged during the 1994 Northridge earthquake. It was assumed that only those locations with reported damage would be repaired with haunches. A new analytical modeling technique for the dual panel zone developed by the author was incorporated in the analysis. Modeling the dual panel zone was among the most significant consideration in the analyses. Both the inelastic static and dynamic analyses did not indicate detrimental side effects resulting from the repair. As a result of the increased strength in dual panel zones, yielding in these locations were eliminated and larger plastic rotation demand occurred in the beams next to the shallow end of the haunches. Nevertheless, the beam plastic rotation demand produced by the Sylmar record of 1994 Northridge earthquake was still limited to 0.017 radians. The repair resulted in a minor increase in earthquake energy input. In the original structure, the panel zones should dissipate about 80% (for the Oxnard record) and 70% (for the Sylmar record) of the absorbed energy, assuming no brittle failure of moment connections. After repair, the energy dissipated in the panel zones and beams were about equal.
Seismic modeling is used to simulate wave propagation in the earth. Although the earth's subsurface is usually semi-infinite, we cannot handle the semi-infinite model in seismic modeling because of limited computational resources. For this reason, we usually assume a finite-sized model in seismic modeling. In that case, we need to eliminate the edge reflections arising from the artificial boundaries introducing a proper boundary condition. In this study, we changed three kinds of boundary conditions (sponge boundary condition, Clayton and Engquist's absorbing boundary condition, and Higdon's transparent boundary condition) so that they can be applied in elastic wave modeling for anisotropic media. We then apply them to several models whose Poisson's ratios are different. Clayton and Engquist's absorbing boundary condition is unstable in both isotropic and anisotropic media, when Poisson's ratio is large. This indicates that the absorbing boundary condition can be applied in anisotropic media restrictively. Although the sponge boundary condition yields good results for both isotropic and anisotropic media, it requires too much computational memory and time. On the other hand, Higdon's transparent boundary condition is not only inexpensive, but also reduce reflections over a wide range of incident angles. We think that Higdon's transparent boundary condition can be a method of choice for anisotropic media, where Poisson's ratio is large.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.317-323
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2000
The purpose of this study is to compare the seismic resistant capacity inherent in ductile moment resisting frames using two different joint modeling. The difference between these two models is the capability for considering the panel zone deformation. For this purpose, 5 story steel moment frame is designed in compliance to the Korean seismic design provisions and the steel structure design standard. Nonlinear Static Procedure(NSP) and Nonlinear Dynamic Procedure(NDP) of this structure are carried out using two different joint models. Based on the results of NSP and NDP, the sensitivity of the response to analytical modeling is appraised. Also, it is proposed that for the highrise steel structures, the joint deformation should be accounted properly by the analytical model.
Since the preservation of monuments is very important to human societies, different methods are required to preserve historic structures. In this paper, 3D model of arch stone bridge at Pont Saint Martin, Aosta, Italy, was simulated by 1660 integrated separate stones using ABAQUS$^{(R)}$ software to investigate the seismic susceptibility of the bridge. The main objective of this research was to study a method of preservation of the historical stone bridge against possible earthquakes using FRP techniques. The nonlinear behavior model of materials used theory of plasticity based on Drucker-Prager yield criterion. Then, contact behavior between the block and mortar was modeled. Also, Seismosignal software was used to collect data related to 1976 Friuli Earthquake Italy, which constitutes a real seismic loading. The results show that, retrofitting of the arch stone bridge using FRP techniques decreased displacement of stones of spandrel walls, which prevents the collapse of stones.
Steel Plate Shear Walls (SPSWs) have been accepted widely as an effective lateral load resisting system. For seismic performance evaluation of a multi-story building with SPSWs, detailed finite element models or a strip model can be used to represent the SPSW components. However, such models often require significant effort for tall or medium height buildings. In order to simplify the analysis process, discrete elements for the framing members can be used. This paper presents development of a simplified equivalent braced model to study the behavior of the SPSWs. The proposed model is expected to facilitate a simplification to the structural modeling of large buildings with SPSWs in order to evaluate the seismic performance using regular structural analysis tools. It is observed that the proposed model can capture the global behavior of the structures quite accurately and potentially aid in the performance-based seismic design of SPSW buildings.
A nonlinear finite element analysis using ANSYS is used to evaluate the seismic behavior of reinforced concrete exterior beam-column joints. The behavior of the finite element models under cyclic loading is compared with the experimental results. Two beam-column joint specimens (SH and SHD) with square hoop confinement in joint and throughout the column with detailing as per IS 13920 are studied. The specimen SHD was provided with additional diagonal bars from column to beam to relocate the plastic hinge formation from beam-column interface. The load-displacement relationship, joint shear stress and strain in beam obtained from numerical study showed good agreement with the experimental results. This investigation proves that seismic behaviour of reinforced concrete beam-column joints under reversed cyclic loading can be evaluated successfully using finite element modeling and analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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