Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.20
no.5
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pp.277-283
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2016
Unreinforced masonry (URM) buildings are known to be highly vulnerable to seismic loadings. Although significant physical variation may exist for URM buildings that fall into a same structural category, a single set of fragility curves is typically used as a representation of the seismic vulnerability of the URM structures. This study investigates the effect of physical variation of URM structures on their seismic performance level. Variables that describe the physical variation of the structure are defined based on the inventory analysis. Seismic behavior of the structures is then monitored by changing the variables to investigate the effect of each variable. The analysis results show that among the variables considered the seismic performance of URM building depends on the variation of the width, the aspect ratio, and the number of story. The need for further research on the modeling of the connections between the walls and diaphragms and the torsional effect is also addressed.
Time history analysis is usually performed to characterize the nonlinear seismic behavior of a spent fuel storage rack(SFSR). In the past, the seismic analyses of the SFSR were performed with two-dimensional planar models, which could not account for torsional response and simultaneous multi-directional seismic input In this study, three-dimensional seismic analysis methodology is developed for the single SFSR using the ANSYS code. The 3D- Model can be used to determine the nonlinear behavior of the rack, i.e., sliding, uplifting, and impact evaluation between the fuel assembly and rack, and rack and the pool wall, This paper also reviews the 3-D modeling of the SFSR and the adequacy of the ANSYS for the seismic analysis. AS a result of the adquacy study, the method of ANSYS transient analysis with acceleration time history is suitable for the seismic analysis of highly nonlinear structure such as an SFSR but it isn't appropriate to use displacement time history of seismic input.
This paper proposes an optimal design method of a seismic reinforcement system for the seismic performance of adjacent asymmetric-stiffness structures with viscous dampers. The first method considers plan asymmetry for efficient seismic reinforcement, and evaluates the seismic performance of optimal design applied to two cases of modeling: adjacent stiffness-asymmetric structures and adjacent stiffness-symmetric structures. The second method considers the response of asymmetric structures to derive the optimal objective function, and evaluates seismic efficiency of the objective function applied to two cases of responses: horizontal displacement and torsion. Numerical analyses are conducted on 7- and 10-story structures with a uni-asymmetric-stiffness plan using six cases of historic earthquakes, normalized to 0.4g. The results indicate that the seismic performance is excellent as modeled by adjacent asymmetric-stiffness structures and how much horizontal displacement is applied as the objective function.
A comprehensive probabilistic seismic hazard analysis was carried out in Istanbul to examine the seismotectonic features of the region. The results showed that earthquakes can trigger one another, resulting in the grouping of earthquakes in both time and space. The hazard analysis utilized the Poisson model and a conventional integration technique to generate the hazard curve, which shows the likelihood of ground motion surpassing specific values over a given period. Additionally, the study evaluated the impact of seismic hazard on the structural integrity of an existing masonry tower by simulating its seismic response under different ground motion intensities. The study's results emphasize the importance of considering the seismotectonic characteristics of an area when assessing seismic hazard and the structural performance of buildings in seismic-prone regions.
Five previously-tested reinforced concrete frames were modelled using a nonlinear finite element analysis procedure to demonstrate the accurate response simulations for seismically-deficient frames through pushover analyses. The load capacities, story drifts, and failure modes were simulated. This procedure accounts for the effects of shear failures and the shear-axial force interaction, and thus is suitable for modeling seismically-deficient frames. It is demonstrated that a comprehensive analysis method with a capability of simulating material constitutive response and significant second-order mechanisms is essential in achieving a satisfactory response simulation. It is further shown that such analysis methods are invaluable in determining the expected seismic response, safety, and failure mode of the frame structures for a performance-based seismic evaluation. In addition, a new computer program was developed to aid researchers and engineers in the direct displacement-based seismic design process by assessing whether a frame structure meets the code-based performance requirements by analyzing the analysis results. As such, the proposed procedure facilitates the performance-based design of new buildings as well as the numerical assessment and retrofit design of existing buildings. A sample frame analysis was presented to demonstrate the application and verification of the approach.
There have been several studies about empirical relation between seismic source parameters(e.g., focal mechanisms, depths, magnitudes, etc.) and T-wave observation. In order to delineate the relation, numerical and theoretical approaches to figure out T-wave excitation mechanism are required. In an attempt to investigate source radiation and wave scattering effects in the oceanic crust on T-wave envelopes, we perform three-dimensional numerical modeling to synthesize T-wave envelopes. We first calculate seismic P- and SV-wave energy on the seafloor using the Direct Simulation Monte Carlo based on the Radiative Transfer Theory, which enables us to take into account both realistic seismic source parameters and wave scattering in heterogeneous media, and then estimate excited T-wave energy by normal mode computation. The numerical simulation has been carried out considering the following different conditions: source types (strike and normal faults), source depths (shallow and deep), and wave propagation through homogeneous and heterogeneous Earth media. From the results of numerical modeling, we confirmed that T-wave envelopes vary according to spatial seismic energy distributions on the seafloor for the various input parameters. Furthermore, the synthesized T-wave envelopes show directional patterns due to anisotropic source radiation, and the slope change of T-wave envelopes caused by focal depth. Seismic wave scattering in the oceanic crust is likely to control the shape of envelopes.
Low rise masonry structures are relatively inexpensive and easier to construct compared to other types of structures such as steel and reinforced concrete buildings. However, masonry structures are relatively heavier and less ductile and more vulnerable to damages in earthquakes. In this research, a new innovative low-cost seismic isolator using steel rings (SISR) is employed to reduce the seismic vulnerability of masonry structures. FEA of a masonry structure, made of concrete blocks is used to evaluate the effect of the proposed SISR on the seismic response of the structure. Two systems, fixed base and isolated from the base with the proposed SISRs, are considered. Micro-element approach and ABAQUS software are used for structural modeling. The nonlinear structural parameters of the SISRs, extracted from a recent experimental study by the authors, are used in numerical modeling. The masonry structure is studied in two separate modes, fixed base and isolated base with the proposed SISRs, under Erzincan and Imperial Valley-06 earthquakes. The accelerated response at the roof level, as well as the deformation in the masonry walls, are the parameters to assess the effect of the proposed SISRs. The results show a highly improved performance of the masonry structure with the SISRs.
This article examines the seismic vulnerability of soil nail wall structures. Detailed information regarding finite element modeling has been provided. The fragility function evaluates the relationship between ground motion intensities and the probability of surpassing a specific level of damage. The use of incremental dynamic analysis (IDA) has been applied to the soil nail wall against low to severe ground motions. In the nonlinear dynamic analysis of the soil nail wall, a set of twenty seismic ground motions with varying PGA ranges are used. The numerical results demonstrate that the soil-nailed wall reaction is extremely sensitive to earthquake ground vibrations under different intensity measures (IM). In addition, the analytical fragility curve is provided for various intensity values.
In general, the interaction conditions between the discrete stones are not taken into account by structural engineers during the modeling and analyzing of historical stone bridges. However, many structural damages in the stone bridges occur due to ignoring the interaction conditions between discrete stones. In this study, it is aimed to examine the seismic behavior of a historical stone bridge by considering the interaction stiffness parameters between stone elements. For this purpose, Tokatli historical stone arch bridge was built in 1179 in Karabük-Turkey, is chosen for three-dimensional (3D) seismic analyses. Firstly, the 3D finite-difference model of the Tokatli stone bridge is created using the FLAC3D software. During the modeling processes, the Burger-Creep material model which was not used to examine the seismic behavior of historical stone bridges in the past is utilized. Furthermore, the free-field and quiet non-reflecting boundary conditions are defined to the lateral and bottom boundaries of the bridge. Thanks to these boundary conditions, earthquake waves do not reflect in the 3D model. After each stone element is modeled separately, stiffness elements are defined between the stone elements. Three situations of the stiffness elements are considered in the seismic analyses; a) for only normal direction b) for only shear direction c) for both normal and shear directions. The earthquake analyses of the bridge are performed for these three different situations of the bridge. The far-fault and near-fault conditions of 1989 Loma Prieta earthquake are taken into account during the earthquake analyses. According to the seismic analysis results, the directions of the stiffness parameters seriously changed the earthquake behavior of the Tokatli bridge. Moreover, the most critical stiffness parameter is determined for seismic analyses of historical stone arch bridges.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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