An Innovative Seismic Risk Assessment Method and Implications of Strain Rate-Dependency on Risk Estimates

Topcuoglu, Sadik Cem

Eine probabilistische Methodologie zur Abschätzung des Erdbebenrisikos bei den bestehenden Gebäuden wurde präsentiert. Diese Methodologie erfasst Analysen der Erdbebengefährdung, der Bauwerksantwort, der Bauwerkschaden und der daraus resultierenden finanziellen Verlust. Zu der Methodologie gehörende Schritte sind folgende:(1) phenomenologisches Verständnis, (2)Identifikation der seismischen Quellen, (3) probabilistische Gefährdungsanalyse, (4) stochastische Simulation der Bodenbeschleunigungsschriebe, (5) probabilistische komponent-basierte Schadens- und Verlustanalyse. Dabei werden Erdbebenschaden an den Inhalten, an den nicht-tragenden Bauteilen so wie an der Struktur berücksichtigt. Die praktische Umsetzung dieser Methodologie wurde anhand eines Beispieles (ein Stahlgebäude) veranschaulicht. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Implikationen der Verzerrungsgeschwindigkeit auf die seismische Antwort von Stahlrahmentragwerken untersucht. Dieses Thema stellt ein Beispiel für Modelsensitivität dar. Die Modelsensitivität ist ein wichtiges Problem der Risikoabschätzungsalgorithmen. Ein Beispielstruktur wurde mit 12 nah-herd Schrieben jeweils auf acht Amplifikationsgraden angeregt (insgesamt 96 Zeitschriebenanalysen). Für die Rechnungen wurden drei unterschiedliche Materialmodellen einzeln eingesetzt. Dabei wurde die Variabilität der Bauwerksantwort unter Verwendung unterschiedlicher Materialmodellen und Schrieben untersucht. Die Analysen haben gezeigt, dass die Erdbebenbelastung bei den Stahlrahmen sehr hohe Verzerrungsgeschwindigkeiten verursachen kann, die sich bis zu den bei den Explosions- und Stoßbelastungen üblichen Werten annähern. Die Abhängigkeit der maximalen Verzerrungsgeschwindigkeiten auf der Intensität und den maximalen Geschwindigkeiten der Erdbebenanregung wurde aufgezeigt. Es wurde aufgezeigt, dass die Verzerrungsgeschwindigkeiten keinen signifikanten Einfluss auf die allgemeine Bauwerksantwort haben.

A probabilistic seismic risk assessment methodology for single facility is presented. It contains analyses of hazard, response, damage and loss. The consecutive steps of method are; (1) phenomenological comprehension, (2) source identification, (3) probabilistic hazard analysis, (4) stochastic strong motion simulation, (5) incremental dynamic time-history analysis, (5) probabilistic component-based damage and loss analysis. The method accounts for nonstructural and contents damage in addition to structural damage. The method is applied on a projected steel frame building in a near-field site. In the second part, implications of strain-rate dependency on seismic response of steel frame structures are investigated. This question constitutes an example to model sensitivity - an important question in risk assessment. An example structure is excited with 12 near-field records at 8 amplification levels, making a total of 96 time history analyses. 3 varying material models are utilized. Inter-event, intra-event and inter-model response vEariabilities are investigated. Results have shown that steel frames undergo seismic strain rates on the brink of range for explosion and crash loading. The maximum strain rates are shown to be depending on strong motion intensity and velocity characteristics. It is shown that global response is not affected by strain-rate-effects significantly.

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Topcuoglu, Sadik Cem: An Innovative Seismic Risk Assessment Method and Implications of Strain Rate-Dependency on Risk Estimates. 2006.

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