Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cân nhắc ảnh hưởng của lão hóa và tương tác đất-cấu trúc vào đánh giá sự dễ bị tổn thương do động đất của các tòa nhà bê tông cốt thép
Tóm tắt
Hiện nay, việc đánh giá sự dễ bị tổn thương do động đất của các tòa nhà bê tông cốt thép (RC) được tiến hành dựa trên điều kiện nền móng cố định; hơn nữa, các đặc tính cơ học của tòa nhà vẫn không thay đổi theo thời gian. Nghiên cứu này điều tra xem hai giả thuyết cơ bản này có đáng tin cậy hay không, khi các tác động của lão hóa và tương tác đất-cấu trúc (SSI) có thể đóng vai trò quan trọng trong phân tích tính dễ bị tổn thương do động đất của các kết cấu RC. Trong số các quá trình lão hóa khác nhau, chúng tôi xem xét sự ăn mòn do ion clorua dựa trên mô hình xác suất về thời gian khởi phát ăn mòn và tốc độ ăn mòn. Các khía cạnh khác nhau của ăn mòn được xem xét trong phân tích, bao gồm sự mất diện tích mặt cắt của cốt thép, suy giảm lớp bê tông bảo vệ và giảm biến dạng tối đa của thép. Tương tác đất-cấu trúc được mô hình hóa bằng cách áp dụng phương pháp trực tiếp một bước, điều này tính đến đồng thời các tương tác quán tính và động học. Phân tích động lực gia tăng hai chiều được thực hiện để đánh giá hiệu suất động đất của các kết cấu khung chịu lực RC chưa bị ăn mòn (t=0 năm) và đã bị ăn mòn (t=50 năm), được thiết kế với các mức mã động đất khác nhau. Các hàm tính toán tính dễ bị tổn thương theo thời gian được đưa ra dưới dạng gia tốc quang phổ tại chế độ cơ bản của cấu trúc S_a(T_1, 5%) và gia tốc đỉnh ra ngoài cho trạng thái giới hạn khả năng sử dụng ngay lập tức và ngăn ngừa sập. Kết quả cho thấy có sự gia tăng tổng thể về sự dễ bị tổn thương do động đất theo thời gian do ăn mòn, làm nổi bật ảnh hưởng quan trọng của sự suy thoái do các tác động của sự lão hóa đến hành vi cấu trúc. Hơn nữa, việc xem xét SSI và các hiệu ứng tại hiện trường có thể làm thay đổi đáng kể hiệu suất cấu trúc dự kiến dẫn đến giá trị dễ bị tổn thương cao hơn.
Từ khóa
#tòa nhà bê tông cốt thép #đánh giá dễ bị tổn thương do động đất #lão hóa #tương tác đất-cấu trúc #phân tích động lực #ăn mòn ion cloruaTài liệu tham khảo
Ambraseys NN, Simpson KA, Bommer JJ (1996) Prediction of horizontal response spectra in Europe. Earthq Eng Struct Dyn 25:371–400
Baker JW, Cornell CA (2005) A vector valued ground motion intensity measure consisting of spectral acceleration and epsilon. Earthq Eng Struct Dyn 34:1193–1217
Berto L, Vitaliani R, Saetta A, Simioni P (2009) Seismic assessment of existing RC structures affected by degradation phenomena. Struct Saf 31:284–297
Bracci JM, Reinhorn AM, Mander JB (1992), Seismic resistance of reinforced concrete frame structures designed only for gravity loads: Part I—design and properties of a one-third scale model structure. Technical Report NCEER-92-0027
CEB-FIB Task Group 5.6 (2006) Model for service life design, fédération internationale du béton (fib)
Celarec D, Vamavatsikos D, Dolšek M (2011) Simplified estimation of seismic risk for reinforced concrete buildings with consideration of corrosion over time. Bull Earthq Eng 9:1137–1155
Charney A (2008) Unintended consequences of modeling damping in structures. J Struct Eng 134(4):581–592
Choe DE, Gardoni P, Rosowsky D, Haukaas T (2008) Probabilistic capacity models and seismic fragility estimates for RC columns subject to corrosion. Reliab Eng Syst Saf 93(3):383–393
Choe DE, Gardoni P, Rosowsky D, Haukaas T (2009) Seismic fragility estimates for reinforced concrete bridges subject to corrosion. Struct Saf 31:275–283
Choe DE, Gardoni P, Rosowsky D (2010) Fragility increment functions for deteriorating reinforced concrete bridge columns. Eng Mech 136(8):969–978
Ciampoli M, Pinto P (1995) Effects of soil-structure interaction on inelastic seismic response of bridge piers. Struct Eng 121(5):806–814
Cornell CA, Jalayer F, Hamburger RO, Douglas AF (2002) Probabilistic basis for 2000 SAC federal emergency management agency steel moment frame guidelines. J Struct Eng 128(4):526–533
Coronelli D, Gambarova P (2004) Structural assessment of corroded reinforced concrete beams: modeling guidelines. J Struct Eng 130(8):1214–1224
Crowley H, Pinho R, Bommer JJ (2004) A probabilistic displacement-based vulnerability assessment procedure for earthquake loss estimation. Bull Earthq Eng 2(2):173–219
Crowley H, Colombi M, Silva M, Ahmad N, Fardis M, Tsionis G, Papailia A, Taucer F, Hancilar U, Yakut F, Erberik MA (2011) D3.1—fragility functions for common RC building types in Europe, WP3: fragility functions of elements at risk, seventh framework program (FP7): SYNER-G: systemic seismic vulnerability and risk analysis for buildings, lifeline networks and infrastructures safety gain
D’Ayala DF, Kappos A, Crowley H, Antoniadis P, Colombi M, Kishali E, Panagopoulos E, Silva V (2012) Providing building vulnerability data and analytical fragility functions for PAGER, final technical report EERI
DuraCrete (1998) Modeling of degradation, BRITE-EURAM-Project BE95-1347/R4-5
DuraCrete (2000) Probabilistic performance based on durability design of concrete structures: statistical quantification of the variables in the limit state functions, Report No.: BE 95-1347, 62-63
Dutta SC, Bhattacharya K, Roy R (2004) Response of low-rise buildings under seismic ground excitation incorporating soil-structure interaction. Soil Dyn Earthq Eng 24(12):893–914
EAK2000 (2000) Greek seismic code, organization of seismic planning and protection
Fotopoulou S, Karapetrou S, Pitilakis K, Gehl P, Douglas J, Réveillère A (2012a) D5.3: inventory of mechanisms acting on performances of structures during lifetime, WP 5: real time-dependent risk assessment, seventh framework program (FP7): REAKT—strategies and tools for real time earthquake risk reduction
Fotopoulou SD, Karapetrou ST, Pitilakis KD (2012b) Seismic vulnerability of RC buildings considering SSI and aging effects. In: Proceedings of the 15WCEE international conference, Lisboa
Ghosh J, Padgett JE (2010) Aging considerations in the development of time-dependent seismic fragility curves. J Struct Eng 136(12):1497–1511
Iervolino I, Galasso C, Cosenza E (2010) REXEL: computer aided record selection for code-based seismic structural analysis. Bull Earthq Eng 8:339–362
Joyner WB, Chen ATF (1975) Calculation of nonlinear ground response in earthquakes. Bull Seismol Soc Am 65(5):1315–1336
Kappos AJ, Panagiotopoulos C, Panagopoulos G, Panagopoulos El (2003) WP4-reinforced concrete buildings (Level I and II analysis), RISK-UE: an advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns
Kappos AJ, Panagopoulos G, Panagiotopoulos C, Penelis G (2006) A hybrid method for the vulnerability assessment of R/C and URM buildings. Bull Earthq Eng 4:391–419
Karsan I, Jirsa J (1969) Behavior of concrete under compressive loadings. ASCE J Struct Div 95:2543–2563
Kent DC, Park R (1971) Flexural members with confined concrete. J Struct Div Proc Am Soc Civil Eng 97(ST7):1969–1990
Kwok AOL, Stewart JP, Hashash YM, Matasovic N, Pyke R, Wang Z, Yang Z (2007) Use of exact solutions of wave propagation problems to guide implementation of nonlinear seismic ground response analysis procedures. J Geotech Eng 133(11):1385–1398
Kwon O-S, Elnashai A (2007) Probabilistic seismic assessment of structure, foundation and soil interacting systems. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, NSEL Report Series, Report No. NSEL-004
Lysmer J (1978) Analytical procedures in soil dynamics. University of California at Berkeley, Earthquake Engineering Research Center, Richmond, Report No. UCB/EERC-78/29, CA
Lysmer J, Kuhlemeyer RL (1969) Finite dynamic model for infinite media. Eng Mech 95:859–877
Malioka V (2009) Condition indicators for the assessment of local and spatial deterioration of concrete structures Swiss federal institute of technology. PhD thesis, Zurich
Mazzoni S, McKenna F, Scott MH, Fenves GL (2009) Open system for earthquake engineering simulation user command-language manual. Pacific Earthquake Engineering Research Center, Berkeley, CA
Mohammed AM, Almansour HH, Martín-Pérez B (2011) Combined effect of reinforcement corrosion and seismic loads on RC bridge columns: modeling. In: 2nd International engineering mechanics and materials specialty conference June 14–17, 2011, Ottawa, ON, pp 1–10
National Institute of Building Sciences (2004) Direct physical damage—general building stock, HAZUS-MH Technical manual, Chapter 5. Federal Emergency Management Agency, Washington, DC
Neuenhofer A, Filippou FC (1997) Evaluation of nonlinear frame finite-element models. J Struct Eng 123(7):958–966
Rajeev P, Tesfamariam S (2012) Seismic fragilities of non-ductile reinforced concrete frames with consideration of soil structure interaction. Soil Dyn Earthq Eng 40:78–86
Rodriguez J, Ortega LM, Casal J (1997) Load carrying capacity of concrete structures with corroded reinforcement. Constr Build Mater 11(4):239–248
Rodriquez J, Andrade C (2001) CONTECVET—a validated user’s manual for assessing the residual service life of concrete structures. GEOCISA, Madrid
Rossetto T, Elnashai A (2005) A new analytical procedure for the derivation of displacement-based vulnerability curves for populations of RC structures. Eng Struct 27(3):397–409
Saetta A, Simioni P, Berto L, Vitaliani R (2008) Seismic response of corroded r.c. structures. In: International fib symposium, Amsterdam, the Netherlands
Saez E, Lopez-Caballero F, Modaressi-Farahmand-Razavi A (2011) Effect of the inelastic dynamic soil-structure interaction on the seismic vulnerability assessment. Struct Saf 33:51–63
Saydam D, Frangopol DM (2011) Time-dependent performance indicators of damaged bridge superstructures. Eng Struct 33:2458–2471
Shome N, Cornell CA (1999) Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures. RMS Report-35, Reliability of Marine Structures Group, Stanford University, Stanford
Simioni P (2009) Seismic response of reinforced concrete structures affected by reinforcement corrosion. PhD thesis. Faculty of Architecture, Civil Engineering and Environmental Sciences University of Braunschweig—Institute of Technology and the Faculty of Engineering University of Florence
Simon J, Bracci JM, Gardoni P (2010) Seismic response and fragility of deteriorated reinforced concrete bridges. Struct Eng 136(10):1273–1281
Spacone E, Filippou FC, Taucer FF (1996) Fibre beam-column element for nonlinear analysis of R/C frames. Part I Formul Earthq Eng Struct Dyn 25:711–725
Stewart M (2004) Spatial variability of pitting corrosion and its influence on structural fragility and reliability of RC beams in flexure. Struct Saf 26:453–470
Stewart JP, Fenves GL, Seed RB (1999) Seismic soil-structure-interaction in buildings I: analytical aspects. ASCE J Geotech Geoenviron Eng 125(1):26–37
Tsionis G, Papailia A, Fardis MN (2011) Analytical fragility functions for reinforced concrete buildings and buildings aggregates of Euro-Mediterranean regions—UPAT methodology. Internal Report, Syner-G Project 2009/2012
Vamvatsikos D, Cornell CA (2002) Incremental dynamic analysis. Earthq Eng Struct Dyn 31:491–514
Vamvatsikos D, Cornell CA (2004) Applied incremental dynamic analysis. Earthq Spectra 20(2):523–553
Vamvatsikos D, Cornell CA (2005a) Direct estimation of the seismic demand and capacity of MDOF systems through incremental dynamic analysis of an SDOF approximation. ASCE J Struct Eng 131(4):589–599
Vamvatsikos D, Cornell CA (2005b) Developing efficient scalar and vector intensity measures for IDA capacity estimation by incorporating elastic spectral shape information. Earthq Eng Struct Dyn 34:1573–1600
Veletsos AS, Meek JW (1974) Dynamic behavior of building foundation systems. Earthq Eng Struct Dyn 3(2):121–138
Yalciner H, Sensoy S, Eren O (2012) Time-dependent seismic performance assessment of a single-degree-of-freedom frame subject to corrosion. Eng Fail Anal 19:109–122
