Naslov
Primjena generiranih potresnih zapisa u procjeni seizmičkog rizika mostova
(Validation of the SCEC Broadband Platform Simulations for Bridge Risk Assessment)

Autori
Oreb, Jakov

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Građevinski fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
21.09

Godina
2018

Stranica
118

Mentor
Lazarević, Damir

Neposredni voditelj
Šavor Novak, Marta

Ključne riječi
mostovi ; numeričke simulacije gibanja tla temeljene na fizikalnim procesima ; metodologija proračuna sukladno očekivanom odzivu ; potresni rizik ; krivulje vjerojatnosti oštećenja ; OpenSees
(bridges ; physics – based ground motion simulations ; performance based earthquake engineering framework ; seismic risk ; collapse fragility curves ; OpenSees)

Sažetak
Numeričke simulacije potresa su napredovale do faze da omogućuju realistične simulacije prošlih potresa, kao i karakterizacije ekstremnih događaja, čime se dobivaju nove spoznaje i podatci za potresno inženjerstvo. Metode temeljene na fizikalnim procesima, teže eksplicitnom modeliranju izvora potresa, širenja valova i učinaka na promatranoj lokaciji prilikom simuliranja gibanja tla. S ciljem razvijanja povjerenja u inženjerske primjene simuliranih potresnih gibanja tla, ovaj se rad usredotočuje na vrednovanje numeričkih simulacija putem usporedbe odziva građevine dobivenog pomoću skupova stvarnih i umjetnih potresnih zapisa generiranih u okviru platforme California Earthquake Center (SCEC) Broadband platform (BBP). Za razvijanje metodologije istraživanja odabran je jednostavan most ; arhetip nadvožnjaka, s predviđenom lokacijom u blizini Sacramenta, CA. Statički sustav stupa mosta je konzola, kako bi se olakšala kontrola rezultata ispitivanja, te bi taj pristup trebao omogućiti razvoj metodologije istraživanja i kasniju primjenu za složenije statičke sustave s većom pouzdanošću. Generiranje linearnog numeričkog modela mosta provedeno je u programskom paketu SAP 2000 V18, a nelinearnog numeričkog modela stupa u programskom paketu OpenSees. Dimenzioniranje mosta, kao i detalji armiranja s odabranom armaturom priloženi su s ciljem provedbe nelinearne plastične analize na globalnom modelu mosta u daljnjim istraživanjima uz primjenu razvijene metodologije ispitivanja. Potresni hazard za odabranu lokaciju je određen u skladu s metodologijom za proračun sukladno očekivanom odzivu (engl. Preformance Based Earthquake Engineering, PBEE framework). Za procjenu potresne opasnosti za građevinu i njenu lokaciju korištene su probabilističke procjene potresne opasnosti. Krivulje potresne opasnosti na osnovu podataka o lokaciji i temeljnog perioda osciliranja konstrukcije generirane su korištenjem USGS alata. Na temelju USGS alata generiran je spektar jednolične potresne opasnosti, UHS, i napravljena je deagregacija hazarda („ε efekt“) čiji se podaci procjenjuju pomoću empirijskih jednadžbi za predviđanje gibanja tla, GMPE. Interakcijom tih podataka konstruiran je i uvjetovani spektar, CS, a u obzir je uzeto i značajno trajanje gibanja tla Da. Podaci su zatim iskorišteni za provođenje odabira stvarnih i simuliranih potresnih zapisa metodom generalizirane uvjetne mjere intenziteta, GCIM. Zabilježeni zapisi birani su iz baze podataka NGA – W2, a umjetni su generirani koristeći simulacijski model GP iz baze podataka SCEC BBP v14.3. Temeljem generiranih podataka provedena je analiza usklađenosti potresnih zapisa. Ukupno je generirano 40 stvarnih i 40 umjetnih potresnih zapisa za povratni period TRP = 43 godine. Za proračun konstrukcije stupa mosta provedena je nelinearna dinamičkom analiza u vremenu inkrementalnog karaktera, IDA. IDA pristup zahtjeva samo jedan skup potresnih zapisa kao ulazni parametar koji je skaliran na traženu veličinu intenziteta. Taj pristup opravdava odabir vrijednosti kratkog povratnog perioda, koji je bio neophodan zbog ograničenog raspona dostupnih simuliranih potresnih gibanja iz prošlosti za ispitivanje SCEC BBP validacije. Procjene odziva konstrukcije pomoću nelinearnih dinamičkih analiza općenito koriste ulazne podatke potresnih gibanja koji su odabrani, skalirani i modificirani da bi predstavljali spektralne intenzitete koji se procjenjuju pomoću empirijskih jednadžbi za predviđanje gibanja tla. Na osnovu rezultata inkrementalne dinamičke analize u vremenu proveden je proračun krivulja vjerojatnosti oštećenja. Integriranjem krivulje vjerojatnosti oštećenja sa krivuljom potresne opasnosti generiran je podatak o srednjoj godišnjoj frekvenciji rušenja za niz stvarnih i simuliranih potresnih zapisa. Na globalnom numeričkom modelu mosta, proračunati su konstrukcijski odzivi (EDP) u obliku maksimalnog poprečnog pomaka vrha stupa. Statistička usporedba rezultata provedena je za oba modela uz upotrebu statističkog t-testa kako bi se utvrdilo postoji li statistički značajna razlika odziva na niz stvarnih i umjetnih potresnih zapisa. U konačnici potvrđeno je da statistički značajnih razlika među odzivima u elastičnom području nema, dok u području većih intenziteta čije postizanje je bilo jedan od ciljeva analize, dolazi do većih disperzija u rezultatima, ali još uvijek bez značajnih statističkih razlika. Navedena su i ograničenja, te primijenjena pojednostavljenja u analizi, kao i smjernice za daljnja istraživanja. Zaključeno je da simulirani potresni zapisi nude mogućnosti za karakteriziranje ekstremnih potresnih gibanja tla koji ne mogu biti pouzdano procijenjeni pomoću ograničene baze podataka snimljenih potresnih zapisa.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Građevinarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA