Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Seismic fragility of a reinforced concrete structure
Für Bauwerke in Regionen mit hoher Seismizität und hohem Risikopotential besteht der Bedarf einer möglichst realistischen Ermittlung der seismischen Robustheit (Grenztragfestigkeit). Der vorliegende Artikel erläutert die Berechnung einer solchen seismischen Grenztragfestigkeit eines bestehenden Stahlbetontragwerks. Dazu wird relativ aufwendig mittels einer Pushover-Analyse das nichtlineare Kraft-Verformungs-Verhalten der Struktur erfasst. Anschließend wird die daraus ermittelte Kraft-Verformungslinie für einen äquivalenten Einmassenschwinger verwendet. Für die Umwandlung des Systems in einen äquivalenten Einmassenschwinger mit gleichen dynamischen Eigenschaften werden die modalen Parameter mit Hilfe von Boden-Bauwerk-Interaktionsberechnungen bestimmt. Der Einmassenschwinger wird mit verschiedenen Beschleunigungszeitverläufen beaufschlagt. Dabei wird ein plastischer Verformungsbedarf ermittelt. Dieser kann in Abhängigkeit von skalierten Beschleunigungszeitverläufen für die jeweilige Erdbeben-Intensität berechnet werden. Außerdem können die Widerstände mit charakteristischen Werten und Mittelwerten bestimmt werden, so dass unter Berücksichtigung der Streuung der verschiedenen Zeitverläufe eine Gesamtstreuung am Bauwerk bestimmt werden kann. Als Ergebnis wird eine Fragility für seismische Einwirkungen mit ihren Parametern erstellt.
Structures can be exposed to seismic loading. For structures of major importance, extreme seismic loadings have to be considered. The proof of safety for such loadings requires sophisticated analysis. This paper introduces an analysis method which of course still includes simplifications, but yields to a far more realistic estimation of the seismic load bearing capacity of reinforced concrete structures compared to common methods. It is based on the development of pushover curves and the application of time-histories for the dynamic model to a representative harmonic oscillator. Dynamic parameters of the oscillator, such as modal mass and damping are computed using a soil-structure-interaction analysis. Based on the pushover-curve nonlinear force-deformation-capacities are applied to the oscillator including hysteresis behaviour characteristics. The oscillator is then exposed to time-histories of several earthquakes. Based on this computation the ductility is computed. The ductility can be scaled based upon the scaling of the time-histories. Since both, the uncertainty of the earthquake by using different time-histories and the uncertainty of the structure by using characteristic and mean material values, are considered, the uncertainty of the structure under seismic loading can be explicitly represented by a fragility.
Seismic fragility of a reinforced concrete structure
Für Bauwerke in Regionen mit hoher Seismizität und hohem Risikopotential besteht der Bedarf einer möglichst realistischen Ermittlung der seismischen Robustheit (Grenztragfestigkeit). Der vorliegende Artikel erläutert die Berechnung einer solchen seismischen Grenztragfestigkeit eines bestehenden Stahlbetontragwerks. Dazu wird relativ aufwendig mittels einer Pushover-Analyse das nichtlineare Kraft-Verformungs-Verhalten der Struktur erfasst. Anschließend wird die daraus ermittelte Kraft-Verformungslinie für einen äquivalenten Einmassenschwinger verwendet. Für die Umwandlung des Systems in einen äquivalenten Einmassenschwinger mit gleichen dynamischen Eigenschaften werden die modalen Parameter mit Hilfe von Boden-Bauwerk-Interaktionsberechnungen bestimmt. Der Einmassenschwinger wird mit verschiedenen Beschleunigungszeitverläufen beaufschlagt. Dabei wird ein plastischer Verformungsbedarf ermittelt. Dieser kann in Abhängigkeit von skalierten Beschleunigungszeitverläufen für die jeweilige Erdbeben-Intensität berechnet werden. Außerdem können die Widerstände mit charakteristischen Werten und Mittelwerten bestimmt werden, so dass unter Berücksichtigung der Streuung der verschiedenen Zeitverläufe eine Gesamtstreuung am Bauwerk bestimmt werden kann. Als Ergebnis wird eine Fragility für seismische Einwirkungen mit ihren Parametern erstellt.
Structures can be exposed to seismic loading. For structures of major importance, extreme seismic loadings have to be considered. The proof of safety for such loadings requires sophisticated analysis. This paper introduces an analysis method which of course still includes simplifications, but yields to a far more realistic estimation of the seismic load bearing capacity of reinforced concrete structures compared to common methods. It is based on the development of pushover curves and the application of time-histories for the dynamic model to a representative harmonic oscillator. Dynamic parameters of the oscillator, such as modal mass and damping are computed using a soil-structure-interaction analysis. Based on the pushover-curve nonlinear force-deformation-capacities are applied to the oscillator including hysteresis behaviour characteristics. The oscillator is then exposed to time-histories of several earthquakes. Based on this computation the ductility is computed. The ductility can be scaled based upon the scaling of the time-histories. Since both, the uncertainty of the earthquake by using different time-histories and the uncertainty of the structure by using characteristic and mean material values, are considered, the uncertainty of the structure under seismic loading can be explicitly represented by a fragility.
Seismic fragility of a reinforced concrete structure
Seismic Fragility eines Stahlbetonbauwerkes
Kurmann, Davide (Autor:in) / Proske, Dirk (Autor:in) / Cervenka, Jan (Autor:in)
Kerntechnik ; 78 ; 120-126
2013
7 Seiten, 12 Bilder, 14 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Seismic fragility analysis of reinforced concrete bridges
| British Library Conference Proceedings | 2001
Seismic fragility estimates for corroding reinforced concrete bridges
| Online Contents | 2012
Seismic fragility estimates for corroding reinforced concrete bridges
| Taylor & Francis Verlag | 2012
Seismic Fragility of Reinforced Concrete Frames with Vertical Irregularities
| Springer Verlag | 2018
Seismic Fragility Analysis of Conventional Reinforced-Concrete Highway Bridges
| British Library Conference Proceedings | 1996