Seismic vulnerability analysis for masonry hospital structures: expeditious and detailed methods

Ciavattone, Alberto

Italien kann als ein Land mit hohem Erdbebenrisiko charakterisiert werden. Die Beurteilung der strukturellen Schwachstellen für Bestandsgebäude ist ein entscheidender Aspekt für die seismische Risikominderung, insbesondere für strategische und wichtige Gebäude wegen ihrer Bedeutung für den Katastrophenschutz. Bei einer großen Anzahl von zu bewertenden Gebäuden ist eine erste Klassifizierung in Bezug auf die Gefährdung mit einem schnellen, empirischen Verfahren durchzuführen, um die gefährdetsten Objekte aufzuzeigen und in der Folge zu entscheiden, welche Gebäude als Erstes mit detaillierten Analysen untersucht werden müssen. In dieser Arbeit werden die statistischen Ergebnisse einer empirischen Herangehensweise (Vulnerability Index Method) für die betrachtete Auswahl an Gebäuden erklärt und zusammengestellt für beides, Bauten aus Stahlbeton und Mauerwerk. Dann, mit Schwerpunkt auf Gebäuden aus Mauerwerk, wird ein Vergleich zwischen den Ergebnissen der Vulnerability-Index-Methode und den detaillierten analytischen Auswertungen („pushover“ Analysen) für eine Auswahl von diesen Gebäuden vorgeschlagen, der zeigt, dass es eine Beziehung zwischen den beiden Ansätzen gibt, die verwendet werden kann, um mehr Informationen über die Reaktion der Gebäude zu erhalten: Zwar liefert der empirische Ansatz als Ergebnis der Untersuchung nur einen Gefährdungsindex im Bereich von 0% - 100%, wobei niedrigere Werte weniger anfälligen Bauten entsprechen, während die detaillierten Analysen das Verhalten des Gebäudes durch Strukturmodelle untersuchen, können einige Hinweise zur Erdbebengefährdung für das betrachtete Gebäude gegeben werden. Der Vergleich zwischen diesen beiden typologischen Ansätzen ermöglicht die Entwicklung eines neuen, schnellen Gefährdungseinstufungsverfahren basierend auf dem Formblatt des Vulnerability-Index-Verfahrens. Dieses neue Verfahren erlaubt eine erste Einstufung der globalen Tragfähigkeit des Gebäudes, indem es einfach die selben Informationen wie das Vulnerability-index-Verfahren benutzt, im Sinne des PGAC (peak ground acceleration of capacity) und der bezogene Risikoindex. Alle diese Informationen können den Kommunen in der Verwaltung ihrer Bestandsgebäude helfen, indem sie Vorschläge liefern, um zu entscheiden, wie die zur Verfügung stehenden Ressourcen für die weiteren, spezifischen, detaillierten Analysen, die noch für die sachgemäße Bewertung der Sicherheit einer Struktur notwendig sind, zu verwenden sind.

Italy is a territory characterized by a high seismic risk. The assessment of the structural vulnerability for existing buildings is a key aspect for the seismic risk reduction, in particular for strategic and relevant buildings because of their importance for the civil protection. In case of a large sample of buildings, a first screening in terms of vulnerability must be performed with an expeditious empirical approach, in order to highlight the most vulnerable objects and, as a consequence, to decide which buildings are to examine at first with detailed analyses. In this work, the statistical results of an empirical approach (Vulnerability Index Method) are illustrated for the considered sample of buildings, composed both from reinforced concrete and masonry structures. Then, focusing on the masonry structures, a comparison among the results of the Vulnerability Index Method and the detailed analytical analyses (pushover analyses) on a subset of structures are proposed, showing that there is a relation among them, which can be used in order to obtain more information about the behaviour of the structures: indeed, the empirical approach gives as result of the investigation only a Vulnerability Index in the range 0%-100%, where low values correspond to low vulnerable structures, while the detailed analyses, studying the behaviour of the building through structural models, can give some indicators of the seismic risk for the considered structure. The comparison among the two typologies of approach allows the construction of a new expeditious vulnerability assessment method, based on the Vulnerability Index Method form. This new method, simply using the same information of the Vulnerability Index Method, leads to a first estimation of the global capacity of the structure, expressed in terms of PGAC (peak ground acceleration of capacity). It is also possible to obtain the related index of risk considering the seismic hazard of the construction site. All these information can help the Administrations in the management of their existing buildings, giving some suggestions in order to decide how to use the resources for further specific detailed analyses, which still remain necessary for the correct evaluation of the security of a structure.

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Ciavattone, Alberto: Seismic vulnerability analysis for masonry hospital structures: expeditious and detailed methods. 2014.

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