Seismic Analytical Fragility Functions for Reinforced Concrete Buildings, capturing Uncertainties
Creators: name: Γκιμπριξής, Αθανάσιος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Καμπύλες Τρωτότητας
Αβεβαιότητες
fragility curves
uncertainties
FRACAS

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει ως κύριο στόχο την παραγωγή αναλυτικών καμπυλών τρωτότητας για χαμηλά κτίρια οπλισμένου σκυροδέματος. Οι καμπύλες τρωτότητας αποτελούν βασικό αντικείμενο μιας μελέτης σεισμικής διακινδύνευσης. Περιγράφουν την πιθανότητα μίας κατασκευή να φτάσει ή να υπερβεί ένα προκαθορισμένο επίπεδο βλάβης για δεδομένο επίπεδο σεισμικής έντασης. Στην παρούσα εργασία, αρχικά γίνεται μία βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με την τρωτότητα και τις αβεβαιότητες που υπεισέρχονται στην διαδικασία υπολογισμού της. Έπειτα γίνεται η αποτίμηση τρωτότητας της πόλης Kesennuma στην Ιαπωνία. Για να γίνει αυτό, ορίζονται χαρακτηριστικά μοντέλα κτιρίων, τα οποία είναι αντιπροσωπευτικά των πραγματικών της περιοχής. Βέβαια, λαμβάνοντας υπόψη το υπολογιστικό κόστος που υπεισέρχεται στην όλη διαδικασία, η μέθοδος προσομοίωσης είναι απλοποιημένη. Συγκεκριμένα, διεξάγονται στατικές μη γραμμικές αναλύσεις ώστε να υπολογιστούν οι καμπύλες αντίστασης των χαρακτηριστικών κτιρίων, σε 2D μοντέλα, χρησιμοποιώντας τον κώδικα OpenSees. Η διαδικασία συνοδεύεται και από μία εκτενή διερεύνηση συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με το λογισμικό Seismostruct ώστε να διεξαχθούν συμπεράσματα σε θέματα προσομοίωσης. Τα χαρακτηριστικά κτίρια σχεδιάζονται με κατάλληλη μεθοδολογία, η οποία επιτρέπει την μείωση του υπολογιστικού κόστους σε συνδυασμό με καλή ακρίβεια προσέγγισης. Συγκεκριμένα, οι κατασκευαστικές αβεβαιότητες λαμβάνονται υπόψη εφαρμόζοντας την τεχνική Latin Hypercube Sampling (LHS), η οποία επιτρέπει μειωμένο μέγεθος δείγματος όσον αφορά στις μεταβλητές ενός προβλήματος. Στη συνέχεια μελετάται η επιρροή της αβεβαιότητας της σεισμικής διέγερσης στις καμπύλες τρωτότητας με κατάλληλη προσέγγιση. Για την παραγωγή των καμπυλών τρωτότητας χρησιμοποιείται το λογισμικό FRACAS. Πρόκειται ουσιαστικά για μία μεθοδολογία που προτάθηκε από τους Rossetto et al.,2015 η οποία βασίζεται στην προηγούμενη εργασία των Rossetto and Elnashai, 2005 και ακολουθεί μία προσέγγιση capacity-spectrum assessment. Τέλος οι καμπύλες τρωτότητας συγκρίνονται με αυτές της διεθνούς βιβλιογραφίας, όπου αυτό είναι εφικτό, χρησιμοποιώντας το λογισμικό fragility function manager το οποίο είναι το αποτέλεσμα του ερευνητικού προγράμματος SYNER-G.
description: The objective of the present dissertation is the derivation of analytical fragility curves for populations of low-rise reinforced concrete structures. Fragility curves are a critical component of seismic risk assessment. They express relationships between the probability that a specified structure will reach or exceed predefined damage states and a range of ground motion intensities. In the present study, firstly all the theoretical background regarding fragility functions derivation and modelling uncertainty is presented through a literature review. Then a fragility analysis for the city of Kesennuma, Miyagi Prefecture in Japan is performed. Studying a town in total requires different buildings to be defined so as to adequately represent the building stock population of the area. Due to the large number of analyses required, simple modelling approach is preferred. In that sense nonlinear static pushover analysis is employed in two-dimensional numerical models, using OpenSees platform. In addition, a validation procedure is followed using Seismostruct software package for comparison and verification of the results. Compromising between reliability and computational efficiency a proper sampling technique is selected for the generation of the building population. In particular structural uncertainties were accounted for through the use of the Latin Hypercube Sampling (LHS) technique, which enables the reduction of the number of realizations required to generate a sample. An approach is later followed to take into account the uncertainty assessed with ground motion variability. FRAgility through Capacity spectrum Assessment (FRACAS) is then used for the derivation of fragility curves of the town. Within a capacity spectrum framework of assessment, FRACAS is a new procedure proposed by Rossetto et al., 2015 that improves the Capacity Spectrum Assessment implementation method first developed by Rossetto and Elnashai, 2005. Finally the generated curves are compared to the fragility curves of the literature using the fragility function manager tool derived from the research project SYNER-G.