Influence of earthquake ground motion characteristics on structural damage and seismic response reduction Murat Altuğ Erberik; Supervisor: Haluk Sucuoğlu

Yazar: Katkıda bulunan(lar):Dil: Türkçe Yayın ayrıntıları:Ankara Middle East Technical University 1996Tanım: IX, 117 p. fig. graph., tab. 30.5 cmİçerik türü:
  • text
Ortam türü:
  • unmediated
Taşıyıcı türü:
  • volume
Konu(lar):
Eksik içerik
CHAPTER
1 INTRODUCTION
1 General
3 Review of Previous Studies
5 Object and Shape
8 SESMIC RESPONSE ANALSYSIS OF SDOF SYSTEMS
8 General
9 Earthquake Resones of Elastics Systems
9 Equation of Motion
12 Energy Balance
15 Method of Analysis
20 Ealstics Response Spectra
25 Earthquake Response Inelastic Systems
26 Force -deformation relationship
27 Energy Balance
28 Method of Analysis
30 Factors Affecting Inelastic Response
30 Ductility Ratio
31 Normalized Strength Factor
30 Ductility Spectrum for Constant Strength
31 Normalized Strength Factor
32 Inelastic Response Spectra
32 Dutılity Spectrum for Constant Strength
33 Strength Spectrum for Constant Ductility
35 Energy Spectrum fr Constant Ductility
35 Seismic Reponse Reduction Due to Elastic Action
37 Reduction Factor Spectra
42 ESTIMATION OF STRUCTURAL DAMAGE IN INELASTIC SDOF SYSTEMS
42 General
43 General Description of Damage Parameters
46 Damage Index I (Displacement Based Damage)
48 Damage Index 11(Energy Based Damage)
50 Damage Index III (Drift Based Damage)
53 Effect of Damping on Spectral Damage Distrbution
56 DAMAGE EVALUATION OF SDOF SYSTEMS UNDER EARTHQUAKE EXCITATIONS
56 General
57 Damage Spectra for Constant Strength Factor
58 Strength Spectra for Constant Damage
66 Reduction Fcator Spectral for Constant Damage
72 INFLUENCE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION CHARACTERISTICS ON SEISMIC RESPONSE REDUCTION AND STRUCTURAL DAMAGE
72 General
72 Ground Motion Sets
79 Response Reduction for Constant Ductility
79 Inelasticity Response Spectra
85 Reduction Factor Spectra
91 Response Reduction for Constant Damage
93 Damage Spectra for Constant Strength
95 Inelastic Strength Spectra for Constant Damage
102 Strength Reduction Factor Spectra for Constant Damage
111 SUMMARY AND CONCLUSIONS
115 REFERENCES
Özet: 'Özet Herhangi bir mühendislik yapısının servis ömrü boyunca karşılaşabileceği en ciddi zorlama muhtemelen bir deprem hareketi olacaktır. Deprem riski yüksek olan bir bölgede bulunan bir yapının tasarımın yaparken, maruz kalacağı yüklerin yapının dinamik karakteristikleri ile deprem hareketinin özellikleri arasındaki etkileşime bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu yüzden, depreme dayanıklı yapı tasarımının en önemli ilkesi, yapının değşik yer hareketi şiddet seviyeleri altında önceden belirlenen bazı kriterlere uygun olarak davranmasıdır. Buna göre, haff ve orta şiddetli depremlerde, yapısal olmayan sistemde ortaya çıkan hasara tolerans gösterilirken, yapısal sistemin hemen hemen hiç hasara uğramaması öngörülmektedir. Daha ender rastlanan şiddetli depremlerde ise yapısal olmayan sistem göçse bile, yapısal sistem yeterli sünekliliği gösterebilmeli ve deprem sonuda ayakta kalabilmelidir. Bir yapının tasarımında elastik davranışı göz önünde bulundurmak, olası bir deprem sonrası yapıda kalıcı bir hasar oluşmasını önlemesine rağmen bu tür bir tasarım için gerekli olan dayanım çok yüksek olacağından ekonomik açıdan uygun bir çözüm olarak kabul edilmez. Bunun yerine yapının elastik ötesi davranış göstermesine, yani bir miktar hasar görmesine izin verilir. Ancak, azaltılmış deprem kuvvetleri ile tasarım yapılırken, yapının maruz kalacağı hasar her zaman kontrol altında tutulmalıdır. Bu da deprem hareketi özelliklerinin yapısal hasar üzerindeki etkilerinin çok iyi bilinmesini gerektirir. Bu çalışma, tek serbestlik dereceli sistemlerde deprem yer hareketi özelliklerinin sismik tepkinin indirgenmesi ve yapısal hasar üzerindeki etkilerini kapsar. İndirgenme faktörü spektrumu, süneklik ve sönümün çeşitli tepki parametrelerinin indirgenmesi üzerindeki etkilerini belirlemek için bir araç olarak kullanılmıştır. Yapısal hasarın değerlendirilmesini ele alırken, ilk önce, çalışmada kullanılmak üzere değişik tepki parametrelerine dayanan üç hasar indisi tanımlanmıştır. Bu hasar indisleri sırasıyla elastik ötesi deplasman, enerji tüketim kapasitesi ve katlar arası yerdeğiştirme faktörüne bağlıdırlar. Yukarıda tanımlanan hasar indisleri kullanılarak sabit dayanım için hasar spektrumu, sabit hasar için dayanım spektrumu ve sabit hasar için indirgenme faktörü spektrumu oluşturulmuştur. Aynı zamanda sönümün spektral hasar dağılımı üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Deprem yer hareketlerinin yapısal hasara olan etkisinideğerlendirmek amacıyla 27 değişik deprem yer hareketi, maksimum yer hıznın maksimum yer ivmesine oranı (V/A oranı) ve etkili yer hareketi süresine göre üç gruba ayrılmıştır. Daha sonra, sabit hasar ve sabit dayanım için spektral dağılımlar oluşturulmuş ve bu iki yer hareketi parametresinin hasar üzerinde ne derece etkili olduğu belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, ilk hasar indisinin yer hareketi parametrelerinde sadece V/A oranına duyarlı olduğu, ikinci indisin ise hem V/A oranından hem de etkili yer hareketi süresinden etkilendiği ortaya çıkmıştır. Bu arada ücüncü indisin sabit hasar altında bir tasarım dayanımı tanımlaması için pek uygun olmadığı tespit edilmiştir. Elde edilen veriler göz önune almacak olursa, hasara dayanan bir sismik tasarımın, günümüzde pek çok deprem şartnamesinde yeralan sünekliğe dayalı sismik tasarımdan daha gerçekçi olduğu soncuna varılmıştır. Abstract This study focuses on the influence of ground motion characteristics on seismic response reduction and structural damage in single degree of freedom (SDOF) systems. In seismic response reduction, reduction factor spectra is used as a tool to assess the effect of ductility and damping on various response parameters. While dealing with the evaluation of structural damage, first three damage indices based on different response parameters are proposed to be used in this study. Then, the behaviour of SDOF systems under earthquake excitation is examined by controlling the structural damage level with the aid of proposed damage indices. The basic tool employed in this damage control based analysis which is believed to constitute the fundamentals of seismic design in the future is the strength factor spectra for constant damage. Finally, the influence of ground motion characteristics on both seismic response reduction and structural damage indices are investigated by using ground motion excitations of different nature. Keywords: Structural damage, damage index, inelastic response spectra, reduction factor spectra, strength spectra for constant damage, ground motion characteristics. '
Materyal türü: Thesis

Includes references (115-117 p.)

'Özet Herhangi bir mühendislik yapısının servis ömrü boyunca karşılaşabileceği en ciddi zorlama muhtemelen bir deprem hareketi olacaktır. Deprem riski yüksek olan bir bölgede bulunan bir yapının tasarımın yaparken, maruz kalacağı yüklerin yapının dinamik karakteristikleri ile deprem hareketinin özellikleri arasındaki etkileşime bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu yüzden, depreme dayanıklı yapı tasarımının en önemli ilkesi, yapının değşik yer hareketi şiddet seviyeleri altında önceden belirlenen bazı kriterlere uygun olarak davranmasıdır. Buna göre, haff ve orta şiddetli depremlerde, yapısal olmayan sistemde ortaya çıkan hasara tolerans gösterilirken, yapısal sistemin hemen hemen hiç hasara uğramaması öngörülmektedir. Daha ender rastlanan şiddetli depremlerde ise yapısal olmayan sistem göçse bile, yapısal sistem yeterli sünekliliği gösterebilmeli ve deprem sonuda ayakta kalabilmelidir. Bir yapının tasarımında elastik davranışı göz önünde bulundurmak, olası bir deprem sonrası yapıda kalıcı bir hasar oluşmasını önlemesine rağmen bu tür bir tasarım için gerekli olan dayanım çok yüksek olacağından ekonomik açıdan uygun bir çözüm olarak kabul edilmez. Bunun yerine yapının elastik ötesi davranış göstermesine, yani bir miktar hasar görmesine izin verilir. Ancak, azaltılmış deprem kuvvetleri ile tasarım yapılırken, yapının maruz kalacağı hasar her zaman kontrol altında tutulmalıdır. Bu da deprem hareketi özelliklerinin yapısal hasar üzerindeki etkilerinin çok iyi bilinmesini gerektirir. Bu çalışma, tek serbestlik dereceli sistemlerde deprem yer hareketi özelliklerinin sismik tepkinin indirgenmesi ve yapısal hasar üzerindeki etkilerini kapsar. İndirgenme faktörü spektrumu, süneklik ve sönümün çeşitli tepki parametrelerinin indirgenmesi üzerindeki etkilerini belirlemek için bir araç olarak kullanılmıştır. Yapısal hasarın değerlendirilmesini ele alırken, ilk önce, çalışmada kullanılmak üzere değişik tepki parametrelerine dayanan üç hasar indisi tanımlanmıştır. Bu hasar indisleri sırasıyla elastik ötesi deplasman, enerji tüketim kapasitesi ve katlar arası yerdeğiştirme faktörüne bağlıdırlar. Yukarıda tanımlanan hasar indisleri kullanılarak sabit dayanım için hasar spektrumu, sabit hasar için dayanım spektrumu ve sabit hasar için indirgenme faktörü spektrumu oluşturulmuştur. Aynı zamanda sönümün spektral hasar dağılımı üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Deprem yer hareketlerinin yapısal hasara olan etkisinideğerlendirmek amacıyla 27 değişik deprem yer hareketi, maksimum yer hıznın maksimum yer ivmesine oranı (V/A oranı) ve etkili yer hareketi süresine göre üç gruba ayrılmıştır. Daha sonra, sabit hasar ve sabit dayanım için spektral dağılımlar oluşturulmuş ve bu iki yer hareketi parametresinin hasar üzerinde ne derece etkili olduğu belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, ilk hasar indisinin yer hareketi parametrelerinde sadece V/A oranına duyarlı olduğu, ikinci indisin ise hem V/A oranından hem de etkili yer hareketi süresinden etkilendiği ortaya çıkmıştır. Bu arada ücüncü indisin sabit hasar altında bir tasarım dayanımı tanımlaması için pek uygun olmadığı tespit edilmiştir. Elde edilen veriler göz önune almacak olursa, hasara dayanan bir sismik tasarımın, günümüzde pek çok deprem şartnamesinde yeralan sünekliğe dayalı sismik tasarımdan daha gerçekçi olduğu soncuna varılmıştır. Abstract This study focuses on the influence of ground motion characteristics on seismic response reduction and structural damage in single degree of freedom (SDOF) systems. In seismic response reduction, reduction factor spectra is used as a tool to assess the effect of ductility and damping on various response parameters. While dealing with the evaluation of structural damage, first three damage indices based on different response parameters are proposed to be used in this study. Then, the behaviour of SDOF systems under earthquake excitation is examined by controlling the structural damage level with the aid of proposed damage indices. The basic tool employed in this damage control based analysis which is believed to constitute the fundamentals of seismic design in the future is the strength factor spectra for constant damage. Finally, the influence of ground motion characteristics on both seismic response reduction and structural damage indices are investigated by using ground motion excitations of different nature. Keywords: Structural damage, damage index, inelastic response spectra, reduction factor spectra, strength spectra for constant damage, ground motion characteristics. '

CHAPTER

1 INTRODUCTION

1 General

3 Review of Previous Studies

5 Object and Shape

8 SESMIC RESPONSE ANALSYSIS OF SDOF SYSTEMS

8 General

9 Earthquake Resones of Elastics Systems

9 Equation of Motion

12 Energy Balance

15 Method of Analysis

20 Ealstics Response Spectra

25 Earthquake Response Inelastic Systems

26 Force -deformation relationship

27 Energy Balance

28 Method of Analysis

30 Factors Affecting Inelastic Response

30 Ductility Ratio

31 Normalized Strength Factor

30 Ductility Spectrum for Constant Strength

31 Normalized Strength Factor

32 Inelastic Response Spectra

32 Dutılity Spectrum for Constant Strength

33 Strength Spectrum for Constant Ductility

35 Energy Spectrum fr Constant Ductility

35 Seismic Reponse Reduction Due to Elastic Action

37 Reduction Factor Spectra

42 ESTIMATION OF STRUCTURAL DAMAGE IN INELASTIC SDOF SYSTEMS

42 General

43 General Description of Damage Parameters

46 Damage Index I (Displacement Based Damage)

48 Damage Index 11(Energy Based Damage)

50 Damage Index III (Drift Based Damage)

53 Effect of Damping on Spectral Damage Distrbution

56 DAMAGE EVALUATION OF SDOF SYSTEMS UNDER EARTHQUAKE EXCITATIONS

56 General

57 Damage Spectra for Constant Strength Factor

58 Strength Spectra for Constant Damage

66 Reduction Fcator Spectral for Constant Damage

72 INFLUENCE OF EARTHQUAKE GROUND MOTION CHARACTERISTICS ON SEISMIC RESPONSE REDUCTION AND STRUCTURAL DAMAGE

72 General

72 Ground Motion Sets

79 Response Reduction for Constant Ductility

79 Inelasticity Response Spectra

85 Reduction Factor Spectra

91 Response Reduction for Constant Damage

93 Damage Spectra for Constant Strength

95 Inelastic Strength Spectra for Constant Damage

102 Strength Reduction Factor Spectra for Constant Damage

111 SUMMARY AND CONCLUSIONS

115 REFERENCES

Araştırmaya Başlarken  
   Sıkça Sorulan Sorular