Kalapodis, Nicos A.;Papagiannopoulos, George A.;Beskos, Dimitri E.
Earthquakes and Structures
/
제18권1호
/
pp.27-44
/
2020
This work presents a comparison of three performance-based seismic design methods (PBSD) as applied to plane steel frames having eccentric braces (EBFs) and buckling restrained braces (BRBFs). The first method uses equivalent modal damping ratios (ξk), referring to an equivalent multi-degree-of-freedom (MDOF) linear system, which retains the mass, the elastic stiffness and responds in the same way as the original non-linear MDOF system. The second method employs modal strength reduction factors (${\bar{q}}_k$) resulting from the corresponding modal damping ratios. Contrary to the behavior factors of code based design methods, both ξk and ${\bar{q}}_k$ account for the first few modes of significance and incorporate target deformation metrics like inter-storey drift ratio (IDR) and local ductility as well as structural characteristics like structural natural period, and soil types. Explicit empirical expressions of ξk and ${\bar{q}}_k$, recently presented by the present authors elsewhere, are also provided here for reasons of completeness and easy reference. The third method, developed here by the authors, is based on a hybrid force/displacement (HFD) seismic design scheme, since it combines the force-base design (FBD) method with the displacement-based design (DBD) method. According to this method, seismic design is accomplished by using a behavior factor (qh), empirically expressed in terms of the global ductility of the frame, which takes into account both non-structural and structural deformation metrics. These expressions for qh are obtained through extensive parametric studies involving non-linear dynamic analysis (NLDA) of 98 frames, subjected to 100 far-fault ground motions that correspond to four soil types of Eurocode 8. Furthermore, these factors can be used in conjunction with an elastic acceleration design spectrum for seismic design purposes. Finally, a comparison among the above three seismic design methods and the Eurocode 8 method is conducted with the aid of non-linear dynamic analyses via representative numerical examples, involving plane steel EBFs and BRBFs.
One of the shortcomings of seismic bridge design codes is the lack of clarity in defining the role of different seismic isolation systems with linear or nonlinear behavior in terms of R-factor. For example, based on AASHTO guide specifications for seismic isolation design, R-factor for all substructure elements of isolated bridges should be half of those expressed in the AASHTO standard specifications for highway bridges (i.e., R=3 for single columns and R=5 for multiple column bent) but not less than 1.50. However, no distinction is made between two commonly used types of seismic isolation devices, i.e., elastomeric rubber bearing (ERB) with linear behavior, and lead rubber bearing (LRB) with nonlinear behavior. In this paper, five existing bridges located in Iran with two types of deck-pier connection including ERB and LRB isolators, and two bridge models with monolithic deck-pier connection are developed and their R-factor values are assessed based on the Uang's method. The average R-factors for the bridges with ERB isolators are calculated as 3.89 and 4.91 in the longitudinal and transverse directions, respectively, which are not in consonance with the AASHTO guide specifications for seismic isolation design (i.e., R=3/2=1.5 for the longitudinal direction and R=5/2=2.5 for the transverse direction). This is a clear indicator that the code-prescribed R-factors are conservative for typical bridges with ERB isolators. Also for the bridges with LRB isolators, the average computed R-factors equal 1.652 and 2.232 in the longitudinal and transverse directions, respectively, which are in a good agreement with the code-specified R-factor values. Moreover, in the bridges with monolithic deck-pier connection, the average R-factor in the longitudinal direction is obtained as 2.92 which is close to the specified R-factor in the bridge design codes (i.e., 3), and in the transverse direction is obtained as 2.41 which is about half of the corresponding R-factor value in the specifications (i.e., 5).
Lateral pressure plays a significant role in the stress-strain relationship of compressed concrete. Concrete's internal cracking resistance, ultimate strain, and axial strength are improved by confinement. This phenomenon influences the nonlinear behavior of reinforced concrete columns. Utilizing behavior factors to predict the nonlinear seismic responses of structures is prevalent in seismic codes, and this factor plays a vital role in the seismic responses of structures. This study aims to evaluate the confining action on the behavior factor of reinforced concrete moment resisting frames (RCMRFs) with shear walls (SWRCMRFs). To this end, a diverse range of mid-rise SW-RCMRFs was initially designed based on the Iranian national building code criteria. Second, the stress-strain curve of each element was modeled twice, both with and without the confinement phenomenon. Each frame was then subjected to pushover analysis. Finally, the analytical behavior factors of these frames were computed and compared to the Iranian seismic code behavior factor. The results demonstrate that confining action increased the behavior factors of SW-RCMRFs by 7-12%.
The precast reinforced concrete frame system is a method for industrialization of construction. However, the seismic performance factor of this structural system is not explicitly clarified in some existing building codes. In this paper, the seismic performance factor for the existing precast concrete building frame systems with cast-in-situ reinforced shear walls were evaluated. Nonlinear behavior of the precast beam-column joints and cast-in-situ reinforced shear walls were considered in the modeling of the structures. The ATC-19's coefficient method was used for calculating the seismic performance factor and the FEMA P-695's approach was adopted for evaluating the accuracy of the computed seismic performance factor. The results showed that the over-strength factor varies from 2 to 2.63 and the seismic performance factor (R factor) varies from 5.1 to 8.95 concerning the height of the structure. Also, it was proved that all of the examined buildings have adequate safety against the collapse at the MCE level of earthquake, so the validity of R factors was confirmed. The obtained incremental dynamic analysis (IDA) results indicated that the minimum adjusted collapse margin ratio (ACMR) of the precast buildings representing the seismic vulnerability of the structures approximately equaled to 2.7, and pass the requirements of FEMA P-695.
Analysis of the 2016 Gyeongju earthquake and the 2017 Pohang earthquake showed the characteristics of a typical high-frequency earthquake with many high-frequency components, short time strong motion duration, and large peak ground acceleration relative to the magnitude of the earthquake. Domestic nuclear power plants were designed and evaluated based on NRC's Regulatory Guide 1.60 design response spectrum, which had a great deal of energy in the low-frequency range. Therefore, nuclear power plants should carry out seismic verification and seismic performance evaluation of systems, structures, and components by reflecting the domestic characteristics of earthquakes. In this study, high-frequency amplification factors that can be used for seismic verification and seismic performance evaluation of nuclear power plant systems, structures, and equipment were analyzed. In order to analyze the high-frequency amplification factor, five sets of seismic time history were generated, which were matched with the uniform hazard response spectrum to reflect the characteristics of domestic earthquake motion. The nuclear power plant was subjected to seismic analysis for the construction of the Korean standard nuclear power plant, OPR1000, which is a reactor building, an auxiliary building assembly, a component cooling water heat exchanger building, and an essential service water building. Based on the results of the seismic analysis, a high-frequency amplification factor was derived upon the calculation of the floor response spectrum of the important locations of nuclear power plants. The high-frequency amplification factor can be effectively used for the seismic verification and seismic performance evaluation of electric equipment which are sensitive to high-frequency earthquakes.
A new method for the seismic design of plane steel moment resisting frames is developed. This method determines the design base shear of a plane steel frame through modal synthesis and spectrum analysis utilizing different values of the strength reduction (behavior) factor for the modes considered instead of a single common value of that factor for all these modes as it is the case with current seismic codes. The values of these modal strength reduction factors are derived with the aid of a) design equations that provide equivalent linear modal damping ratios for steel moment resisting frames as functions of period, allowable interstorey drift and damage levels and b) the damping reduction factor that modifies elastic acceleration spectra for high levels of damping. Thus, a new performance-based design method is established. The direct dependence of the modal strength reduction factor on desired interstorey drift and damage levels permits the control of deformations without their determination and secures that deformations will not exceed these levels. By means of certain seismic design examples presented herein, it is demonstrated that the use of different values for the strength reduction factor per mode instead of a single common value for all modes, leads to more accurate results in a more rational way than the code-based ones.
지진 지역계수는 역사지진과 계기지진의 기록을 기초로 한 지진의 지역성이 고려된 지역적 지진특성을 고려하여 평가되어진다. 본 연구는 국내 지진자료의 분석을 통해 지역별 지진발생 특성을 정리하고 국내의 지진환경 특성을 검토하여 지진지역 계수 설정을 위한 기초 자료의 제공을 목적으로 한다. 이 연구를 통해 역사지진과 계기지진에 각각의 특성을 정리하였고 이를 비교하여 우리나라의 지진발생 특성에 대한 기초 자료를 얻을 수 있었다.
To study the seismic vulnerability of the composite material structure of adobe and timber, we collected and statistically analysed empirical observation samples of 542,214,937 m2 and 467,177 buildings that were significantly impacted during the 179 earthquakes that occurred in mainland China from 1976 to 2010. In multi-intensity regions, combined with numerical analysis and a probability model, a non-linear continuous regression model of the vulnerability, considering the empirical seismic damage area (number of buildings) and the ratio of seismic damage, was established. Moreover, a probability matrix model of the empirical seismic damage mean value was provided. Considering the coupling effect of the annual and seismic fortification factors, an empirical seismic vulnerability curve model was constructed in the multiple-intensity regions. A probability matrix model of the mean vulnerability index (MVI) was proposed, and was validated through the above-mentioned reconnaissance sample data. A matrix model of the MVI of the regions (19 provinces in mainland China) based on the parameter (MVI) was established.
Superstructures and isolation systems of seismically isolated buildings located close to active faults may observe increased seismic demands resulting from long-period and high-amplitude velocity and displacement pulses existent in near-fault ground motions as their fundamental periods may be close to or coincident with these near-fault pulse periods. In order to take these effects into account, the 1997 Uniform Building Code (UBC97) has specified near-source factors that scale up the design spectrum depending on the closest distance to the fault, the soil type at the site, and the properties of the seismic source. Although UBC97 has been superseded by the 2015 International Building Code in the U.S.A., UBC97 near-source factors are still frequently referred in the design of seismically isolated buildings around the world. Therefore it is deemed necessary and thus set as the aim of this study to assess the necessity and the adequacy of near-source factors for seismically isolated buildings. Benchmark buildings of different heights with isolation systems of different properties are used in comparing seismic responses obtained via time history analyses using a large number of historical earthquakes with those obtained from spectral analyses using the amplified spectrums established through UBC97 near-source factors. Results show that near-source factors are necessary but inadequate for superstructure responses and somewhat unconservative for base displacement response.
Seismic resiliency of new buildings has improved over the years due to better seismic codes and design practices. However, there is still large number of vulnerable and seismically deficient buildings. It is not economically feasible to retrofit and upgrade all vulnerable buildings, thus there is a need for rapid screening tool. Many factors contribute to the damageability of buildings; this makes seismic evaluation a complex multi-criteria decision making problem. Many of these factors are noncommensurable and involve subjectivity in evaluation that highlights the use of fuzzy-based method. In this paper, a risk-based framework earlier proposed by Tesfamariam and Saatcioglu (2008a) is extended using Fuzzy-TOPSIS method and applied to develop an evaluation and ranking scheme for steel buildings. The ranking is based on damageability that can help decision makers interpret the results and take appropriate decision actions. Finally, the application of conceptual model is demonstrated through a case study of 1994 Northridge earthquake data on seismic damage of steel buildings.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.