19
Numeričko modeliranje interakcije konstrukcije i tla u zemljotresnom inženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 dr Željko Žugić, dipl.inž.građ, naučni saradnik Vlada Republike Srbije, Kancelarija za Upravljanje Javnim Ulaganjima

Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Numeričko modeliranjeinterakcije konstrukcije i tla uzemljotresnom inženjerstvu:

DEO 1. ZEMLjOTRES

17.09.2020

dr Željko Žugić, dipl.inž.građ, naučni saradnikVlada Republike Srbije,

Kancelarija za Upravljanje Javnim Ulaganjima

Page 2: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

PRESENTATION OUTLINE

Motivation

Seismic intensity measures 

Seismic site (local soil) response

Sensitivity and probabilistic analysis

Numerical modeling issues

Conclusions

Page 3: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Motivation

Several ongoing first‐class importance projects in Serbia (hospitals, infrastructure…) 

Transition period from SRPS to Eurocode (EN norms)

Recent strong Earthquakes in region (Croatia, Albania…)

Insurance company and society requests 

Page 4: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

EARTHQUAKE ‐ SOIL – STRUCTURE (1) Probabilistic seismic hazard analysis;(2) time histories development; (3) seismic ground response analysis; (4) soil foundation-structure interaction

EACH “LEG” IS IMPORTANT!!!

Page 5: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

HOW WE MEASURE SEISMICITY???

Different for slope problems and liquefaction problems !!!

Different for Urbanism and planning purposes and particular site location (bridges, dams…)

Which Intensity Measure is optimal? The answer is problem-dependent!!!!

IMs general classification

Acceleration basedVelocity basedDisplacement basedHybrid

Page 6: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Official seismic hazard maps in Serbia

Page 7: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

THE MOST IMPORTANT IS PROPER SELECTION OF REALISTIC SEISMIC MOTION!!!!

PhD THESIS PUBLIC DEFENSE                    University Ss. Cyril and Methodius in SkopjeInstitute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (UIM‐IZIIS) ‐ Skopje

Natural Artificial (synthetic)

Scaling in terms of

Intensity Frequency content

Spectrum matching: The amplitude scaling and/or frequency modification of a seed ground motion to match a target spectrum over a user-specified period range

Page 8: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Magnitude range of anticipated significant event(s)

Distance range of the site from te causative fault(s)

Site condition (site geology Vs30)

Basin effect (if basin exist)

Directivity effect

HOW TO “OBTAIN” PROPER SEISMIC TIME HISTORY RECORD ???

Page 9: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

MODEL OF ACCURATE SEISMIC SITE (LOCAL SOIL) RESPONSE

+ BASIN AND SLOPE EFFECTS

Page 10: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

SIMPLIFICATION IN TERMS OF SOIL CLASIFICATION 

Page 11: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Quantifying uncertainties in soil properties

Inherent soil variability

In-situ soil properties may vary vertically and horizontally for a variety of reasons, including:

Depositional environment Degree of weathering Physical environment

Basic terms:

TrendApproximated regular distribution of properties with depth due to effective confining pressure

Scale of fluctuationDescribes the spatial fluctuation of the property of interest about the trend

Page 12: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

IMPORTANCE OF ACCURATE SEISMIC SITE (LOCAL SOIL) RESPONSE

It is not only about cumulative (total) loss value!!!The “simplifying” can lead us to unconservative results On “local soil” level we can act!!!!

Page 13: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

LACK OF SOIL INVESTIGATION WORKS!!!LACK OF SYSTEMATISED AND HARMONISED DATA !!!

Local soil response map in Serbia

Page 14: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Probabilistic computation methods

Monte Carlo simulations

Reliability methods      FOSM,FORM,SORM

Event tree analysis

Page 15: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

15

In case of absence of valuable records from previous seismic activity certain assumtpions need to be made:

20 spectrum compatible records  EC8, type 20 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Period (s)

Resp

onse

Spe

ctra

(m/s2 )

Average difference absolute value= 7.99%

EC8- reference spectrumAverage response spectrum

0 0.5 1 1.5 20

1

2

3

4

5

Period (s)

Resp

onse

Spe

ctra

(m/s2 )

Tornado diagrams – useful tool for sensitivity analysis

Structural engineering Geotechnical engineering

Page 16: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

METHODOLOGY FOR PROBABILISTIC PERFORMANCE BASED SEISMIC SLOPE STABILITY FOR REGIONS WITH LOW TO MODERATE SEISMICITY

Sensitivity analysis and logic trees analysis THE MOST SENSITIVE input parameter seismic record 

+2

+1

mean

-1

-2

thththththththththththththththththrdndstthththththththththththththththththrdndstthththththththththththththththththrdndst

Case 1 PGA=0.064g

Umka Duboko landslide 

Percentile  rankRecord  Displacement(cm)

Rec. No.12 0 95% 20 

Rec. No.13 0 90% 19 

Rec. No.20 0 18 

Rec. No. 7 0 17 

Rec. No.16 0,002 25% 16 

Rec. No.17 0,094 15 

Rec. No.2 3,3 14 

Rec. No.10 4,4 13 

Rec. No.5 5,9 12 

Rec. No. 18 6,4 50% 11 

Rec. No.19 12,0 10 

Rec. No.15 20,2 9 

Rec. No.6 39,4 8 

Rec. No.8 39,6 7 

Rec.No 4 58,8 25% 6 

Rec.No 9 89,1 5 

Rec. No.11 91,9 4 

Rec. No.1 109,5 10% 3 

Rec.No 3 129,3 5% 2 

Rec. No.14 181,2 1 

thththththththththththththththththrdndst

+1,6

mean

-1,6

Sensitivity analysisand 3 branches event tree analysis

5 branches event treeanalysis

Page 17: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

Sensitivity Analysis

Probabilistic Analysis

Case study landslide “Umka‐Duboko”

Landslide displacement (cm)

Page 18: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

APLICATION OF SEISMIC MOTION TO NUMERICAL MODEL

Page 19: Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau ... Numeričko modeliranje interakcijekonstrukcijeitlau zemljotresnominženjerstvu: DEO 1. ZEMLjOTRES 17.09.2020 drŽeljko Žugić,

For dynamic structural/geotechnical analysis the “basic package” of seismic load input is  inadequate without selecting proper seismic records (realistic seismic motions)

The improving the structural and soil models should be followed by improving  seismic input data at local (geotechnical) and large (geological) scale  

Local soil conditions have very significant role in case of low to moderate earthquakes 

Conclusions