Opposite Peak Ratio to Characterize Ground Motion Loading History for Performance-Based Design
Creators
- 1. North Carolina State University
- 2. Karen Hospital
Description
Abstract Recent studies have revealed the impact of ground motion loading history on performance limit states of reinforced concrete (RC) bridge columns such as reinforcement bar-buckling and residual drift ratio. Conventional hazard characterizations such as peak ground acceleration, spectral acceleration, and spectral displacement only capture peak values of ground motion hazard and, therefore, fall short of providing the necessary information to account for these limit states. In this study, a parameter termed as the opposite peak ratio (R op ) is defined, explored, and shown to be useful in reproducing loading history characteristics of ground motions for displacement-based design. Several past ground motion records were analyzed to develop empirical models that can estimate R op . These models provide the mean and confidence intervals of R op as a function of earthquake magnitude, epicentral distance, structural period, hysteretic model, and displacement ductility. To motivate practitioners to make use of R op , a design scenario and two case studies are discussed. In an RC bridge column design scenario, it is shown that having prior information about the expected R op at the site could reduce the structural cost of the bridge. Next, case studies designed to investigate correlations between R op and the performance limit states of RC bridge columns are discussed. By analyzing the results of nonlinear time-history analyses of numerical RC column models, it is established that R op could potentially be a significant variable in generating fragility models for these limit-states.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ملخص كشفت الدراسات الحديثة عن تأثير تاريخ تحميل الحركة الأرضية على حالات حد الأداء لأعمدة جسر الخرسانة المسلحة (RC) مثل التواء شريط التسليح ونسبة الانجراف المتبقية. لا تسجل الخصائص الخطرة التقليدية مثل تسارع ذروة الأرض والتسارع الطيفي والإزاحة الطيفية سوى قيم ذروة خطر الحركة الأرضية، وبالتالي فهي لا توفر المعلومات اللازمة لمراعاة حالات الحد هذه. في هذه الدراسة، يتم تعريف المعلمة التي يطلق عليها نسبة الذروة المعاكسة (ROP) واستكشافها وإظهار أنها مفيدة في إعادة إنتاج خصائص تاريخ التحميل للحركات الأرضية للتصميم القائم على الإزاحة. تم تحليل العديد من سجلات الحركة الأرضية السابقة لتطوير نماذج تجريبية يمكنها تقدير ROP . توفر هذه النماذج فترات المتوسط والثقة للعمليات الجراحية كدالة على حجم الزلزال، والمسافة فوق المركزية، والفترة الهيكلية، والنموذج الهستيري، وقابلية الإزاحة. لتحفيز الممارسين على الاستفادة من ROP ، تتم مناقشة سيناريو التصميم ودراستي حالة. في سيناريو تصميم عمود جسر الخرسانة المسلحة، يتضح أن وجود معلومات مسبقة حول العملية المتوقعة في الموقع يمكن أن يقلل من التكلفة الهيكلية للجسر. بعد ذلك، تتم مناقشة دراسات الحالة المصممة للتحقيق في الارتباطات بين ROP وحالات حد الأداء لأعمدة جسر RC. من خلال تحليل نتائج تحليلات التاريخ الزمني غير الخطية لنماذج أعمدة RC العددية، ثبت أن ROP يمكن أن يكون متغيرًا مهمًا في توليد نماذج الهشاشة لهذه الحالات الحدية.Translated Description (French)
Résumé Des études récentes ont révélé l'impact de l'historique de chargement du mouvement du sol sur les états limites de performance des colonnes de pont en béton armé (RC) tels que le flambage des barres d'armature et le taux de dérive résiduelle. Les caractérisations de danger conventionnelles telles que l'accélération maximale du sol, l'accélération spectrale et le déplacement spectral ne capturent que les valeurs maximales du danger de mouvement du sol et, par conséquent, ne fournissent pas les informations nécessaires pour tenir compte de ces états limites. Dans cette étude, un paramètre appelé rapport de crête opposé (R op ) est défini, exploré et s'est révélé utile pour reproduire les caractéristiques de l'historique de chargement des mouvements du sol pour la conception basée sur le déplacement. Plusieurs enregistrements passés de mouvements du sol ont été analysés pour développer des modèles empiriques qui peuvent estimer la R op . Ces modèles fournissent les intervalles moyens et de confiance de R op en fonction de la magnitude du tremblement de terre, de la distance épicentrale, de la période structurelle, du modèle hystérétique et de la ductilité du déplacement. Pour motiver les praticiens à utiliser la R op , un scénario de conception et deux études de cas sont discutés. Dans un scénario de conception de colonne de pont RC, il est montré que le fait d'avoir des informations préalables sur la R op attendue sur le site pourrait réduire le coût structurel du pont. Ensuite, des études de cas conçues pour étudier les corrélations entre R op et les états limites de performance des colonnes de pont RC sont discutées. En analysant les résultats des analyses chronologiques non linéaires des modèles de colonne RC numériques, il est établi que R op pourrait potentiellement être une variable significative dans la génération de modèles de fragilité pour ces états limites.Translated Description (Spanish)
Resumen Estudios recientes han revelado el impacto del historial de carga del movimiento del suelo en los estados límite de rendimiento de las columnas de puentes de hormigón armado (RC), como el pandeo de las barras de refuerzo y la relación de deriva residual. Las caracterizaciones de peligro convencionales, como la aceleración máxima del suelo, la aceleración espectral y el desplazamiento espectral, solo capturan los valores máximos del peligro de movimiento del suelo y, por lo tanto, no proporcionan la información necesaria para tener en cuenta estos estados límite. En este estudio, se define, explora y demuestra que un parámetro denominado relación de picos opuestos (R op ) es útil para reproducir las características del historial de carga de los movimientos del suelo para el diseño basado en el desplazamiento. Se analizaron varios registros de movimientos de tierra anteriores para desarrollar modelos empíricos que puedan estimar Rop . Estos modelos proporcionan la media y los intervalos de confianza de R op en función de la magnitud del terremoto, la distancia epicentral, el período estructural, el modelo histerético y la ductilidad del desplazamiento. Para motivar a los profesionales a hacer uso de Rop , se discute un escenario de diseño y dos estudios de casos. En un escenario de diseño de columna de puente RC, se muestra que tener información previa sobre la Rop esperada en el sitio podría reducir el costo estructural del puente. A continuación, se discuten estudios de casos diseñados para investigar las correlaciones entre Rop y los estados límite de rendimiento de las columnas del puente RC. Al analizar los resultados de los análisis no lineales de la historia temporal de los modelos numéricos de columnas RC, se establece que R op podría ser una variable significativa en la generación de modelos de fragilidad para estos estados límite.Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9c0be1d81220eccd4474279e27026d7e
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نسبة الذروة المقابلة لتوصيف تاريخ تحميل الحركة الأرضية للتصميم القائم على الأداء
- Translated title (French)
- Rapport de crête opposé pour caractériser l'historique de chargement des mouvements au sol pour une conception basée sur la performance
- Translated title (Spanish)
- Relación de picos opuestos para caracterizar el historial de carga de movimiento de tierra para un diseño basado en el rendimiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3163230170
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-487857/v1