Kia, M.;Bayat, M.;Emadi, A.;Kutanaei, S. Soleimani;Ahmadi, H.R
Computers and Concrete
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제29권1호
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pp.59-67
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2022
In this paper, a reliability-based approach has been implemented to develop seismic analytical fragility curves of highway bridges. A typical bridge class of the Central and South-eastern United States (CSUS) region was selected. Detailed finite element modelling is presented and Incremental Dynamic Analysis (IDA) is used to capture the behavior of the bridge from linear to nonlinear behavior. Bayesian linear regression method is used to define the demand model. A reliability approach is implemented to generate the analytical fragility curves and the proposed approach is compared with the conventional fragility analysis procedure.
Reinforced concrete (RC) moment frames supported on two ground levels have been widely constructed in mountainous areas with medium to high seismicity in China. In order to investigate the seismic collapse behavior and risk, a scaled frame model was tested under constant axial load and reversed cyclic lateral load. Test results show that the failure can be induced by the development of story yielding at the first story above the upper ground. The strong column and weak beam mechanism can be well realized at stories below the upper ground. Numerical analysis model was developed and calibrated with the test results. Three pairs of six case study buildings considering various structural configurations were designed and analyzed, showing similar dynamic characteristics between frames on two ground levels and flat ground of each pair. Incremental dynamic analyses (IDA) were then conducted to obtain the seismic collapse fragility curves and collapse margin ratios of nine analysis cases designated based on the case study buildings, considering amplification of earthquake effect and strengthening measures. Analysis results indicate that the seismic collapse safety is mainly determined by the stories above the upper ground. The most probable collapse mechanism may be induced by the story yielding of the bottom story on the upper ground level. The use of tie beam and column strengthening can effectively enhance the seismic collapse safety of frames on two ground levels.
A supplementary reinforced concrete wall can be used to improve the seismic behavior of a buckling restrained braced frame as a mixed system. In such a novel system, the total lateral force is resisted by the combination of the RC wall system and the BRBF. There is not enough research on the response modification factor of such a mixed system. This paper investigates the response modification factor, and such relevant factors as ductility reduction factor and over strength factor for a system consisting of reinforced concrete wall and buckling restrained braced frame. To this purpose, nonlinear incremental dynamic analysis as well as static push over analysis are used for 6- to 14-story sample structures. The results show that for mixed considered systems, the mean value of response modification factor varies approximately from 7 to 9.
Taiyari, Farshad;Mazzolani, Federico M.;Bagheri, Saman
Steel and Composite Structures
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제33권4호
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pp.525-535
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2019
The seismic performance of steel frames equipped with a particular type of bending dissipative braces (BDBs) having U elements, which has recently been introduced and tested by the authors, is investigated. For this purpose, two structural systems, i.e., simple and dual steel building frames, both with diagonal BDBs and different number of stories, are considered. After providing a design method of this new BDB, the detailed structural models are developed in the OpenSees platform to perform nonlinear dynamic analyses. Seismic performance factors like ductility, overstrength, response modification and deflection amplification factors are calculated using incremental dynamic analysis (IDA). In addition, to assess the damage probability of the structural models, their seismic fragilities are developed. The results show high energy dissipation capacity of both structural systems while the number of U elements needed for the bracing system of each story in the moment frames are less than those in the corresponding non-moment (simple) frames. The average response modification and deflection amplification factors for both structural schemes are obtained about 8.6 and 5.4, respectively, which are slightly larger than the corresponding recommended values of ASCE for the typical buckling-restrained braces (BRBs).
This paper studied the probability of pounding occurred between decks and abutments of a long span high-pier continuous rigid fame bridge subjected to ground motions with local soil effect. A pounding probability analysis methodology has been proposed using peak acceleration at bedrock as intensity measure (IM) for multi-support seismic analysis. The bridge nonlinear finite element (FE) models was built with four different separation distances. Effect of actual site condition and non-uniform spatial soil profiles on seismic wave propagating from bedrock to ground surface is modelled. Pounding probability of the high-pier bridge under multi-support seismic excitations (MSSE) is analyzed based on the nonlinear incremental dynamic analysis (n-IDA). Pounding probability results under uniform excitations (UE) without actual local site effect are compared with that under MSSE with site effect. The study indicates that the required design separation length between deck and abutment under uniform excitations is larger than that under MSSE as the peak acceleration at bedrock increases. As the increase of both separation distance between deck and abutment and the peak acceleration, the probability of pounding occurred at a single abutment or at two abutments simultaneously under MSSE is less than that under UE. It is of great significance considering actual local site effect for determining the separation distance between deck and abutment through the probability pounding analysis of the high-pier bridge under MSSE.
Karami-Mohammadi, Reza;Mirtaheri, Masoud;Salkhordeh, Mojtaba;Mosaffa, Erfan;Mahdavi, Golsa;Hariri-Ardebili, Mohammad Amin
Structural Engineering and Mechanics
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제72권6호
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pp.785-796
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2019
Power transmission substations are susceptible to potential damage under seismic excitations. Two of the major seismic failure modes in substation supplies are: the breakage of brittle insulator, and conductor end fittings. This paper presents efficient isolation strategies for seismically strengthening of a two-item set of equipment including capacitive voltage transformer (CVT) adjacent to a Lightning Arrester (LA). Two different strategies are proposed, Case A: implementation of base isolation at the base of the CVT, while the LA is kept fixed-base, and Case B: implementation of base isolation at the base of the LA, while the CVT is kept fixed-base. Both CVT and LA are connected to each other using a cable during the dynamic excitation. The probabilistic seismic behavior is measured by Incremental Dynamic Analysis (IDA), and a series of appropriate damage states are proposed. Finally, the fragility curves are derived for both the systems. It is found that Friction Pendulum System (FPS) isolator has the potential of decreasing flexural stresses caused by intense ground motions. The research has shown that when the FPS is placed under LA, i.e. Case B (as oppose to Case A), the efficiency of the system is improved in terms of reducing the forces and stresses at the bottom of the porcelain. Several parametric studies are also performed to determine the optimum physical properties of the FPS.
In this study, we try to compare different intensity measures for evaluating nonlinear response of bridge structure. This paper presents seismic analytic fragility of a three-span concrete girder highway bridge. A complete detail of bridge modeling parameters and also its verification has been presented. Fragility function considers the relationship of intensities of the ground motion and probability of exceeding certain state of damage. Incremental dynamic analysis (IDA) has been subjected to the bridge from medium to strong ground motions. A suite of 20 earthquake ground motions with different range of PGAs are used in nonlinear dynamic analysis of the bridge. Complete sensitive analyses have been done on the response of bridge and also efficiency and practically of them are studied to obtain a proficient intensity measure for these types of structure by considering its sensitivity to the period of the bridge. Three dimensional finite element (FE) model of the bridge is developed and analyzed. The numerical results show that the bridge response is very sensitive to the earthquake ground motions when PGA and Sa (Ti, 5%) are used as intensity measure (IM) and also indicated that the failure probability of the bridge system is dominated by the bridge piers.
지진의 피해를 입은 후 건물의 실제 성능은 많은 요인에 영향을 받는다. 신축 구조물이나 기존 구조물의 지진 성능 예측은 복잡하다. 그 이유는 고려되어져야 하는 많은 요소와 지진 반응의 복잡성뿐만 아니라 이러한 예측과 관련된 타고난 불확실성 과 가변성 때문이다. 본 연구의 목적은 구조물의 능력 평가와 반응 요구에서의 불확실성과 가변성의 적절한 취급과 결합이다. 일관된 방법으로 demand와 capacity에서의 불확실성과 가변성을 설명하기 위하여 신뢰성 이론에 기초한 성능평가의 접근 방법이 초고층 철골 건축물의 내진성능평가 법으로 채택되어져 오고 있다. 신뢰성 이론에 근거한 내진성능평가에 대한 기본 체계와 통계적 연구에 대한 핵심 요소를 요약하였다. dema nd 요소와 capacity 요소의 통계적인 분석을 위하여 국내 기준에 맞는 전형적인 초고층 철골 건축물을 36개 설계하였다. global drift capacity 산정을 위해 철골 모멘트 골조 건물을 증분동해석 하였다.
This paper aims to probabilistically evaluate performance of two types of I beam to box column (IBBC) connection. With the objective of considering the variability of seismic loading demand, statistical features of the inter-story drift ratio corresponding to the second, fifth and eleventh story of a 12-story steel special moment resisting frames are extracted through incremental dynamic analysis at global collapse state. Variability of geometrical variables and material strength are also taken into account. All of these random variables are exported as inputs to a probabilistic finite element model which simulates the connection. At the end, cumulative distribution functions of local seismic demand for each component of each connection are provided using histogram sampling. Through a parametric study on probabilistic local seismic demand, the influence of some geometrical random variables on the performance of IBBC connections is demonstrated. Furthermore, the probabilistic study revealed that IBBC connection with widened flange has a better performance than the un-widened flange. Also, a design procedure is proposed for WF connections to achieve a same connection performance in different stories.
The tension-only braced frames (TOBFs) are widely used as a lateral force resisting system (LFRS) in low-rise steel buildings due to their simplicity and economic advantage. However, the system has poor seismic energy dissipation capacity and pinched hysteresis behavior caused by early buckling of slender bracing members. The main concern in utilizing the TOBF system is the determination of appropriate performance factors for seismic design. A formalized approach to quantify the seismic performance factor (SPF) based on determining an acceptable margin of safety against collapse is introduced by FEMA P695. The methodology is applied in this paper to assess the SPFs of the TOBF systems. For this purpose, a trial value of the R factor was first employed to design and model a set of TOBF archetype structures. Afterwards, the level of safety against collapse provided by the assumed R factor was investigated by using the non-linear analysis procedure of FEMA P695 comprising incremental dynamic analysis (IDA) under a set of prescribed ground motions. It was found that the R factor of 3.0 is appropriate for safe design of TOBFs. Also, the system overstrength factor (Ω0) was estimated as 2.0 by performing non-linear static analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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