No abstract

Structures can be exposed to seismic loading. For structures of major importance, extreme seismic loadings have to be considered. The proof of safety for such loadings requires sophisticated analysis. This paper introduces an analysis method which of course still includes simplifications, but yields to a far more realistic estimation of the seismic load bearing capacity of reinforced concrete structures compared to common methods. It is based on the development of pushover curves and the application of time-histories for the dynamic model to a representative harmonic oscillator. Dynamic parameters of the oscillator, such as modal mass and damping are computed using a soil-structure-interaction analysis. Based on the pushover-curve nonlinear force-deformation-capacities are applied to the oscillator including hysteresis behaviour characteristics. The oscillator is then exposed to time-histories of several earthquakes. Based on this computation the ductility is computed. The ductility can be scaled based upon the scaling of the time-histories. Since both, the uncertainty of the earthquake by using different time-histories and the uncertainty of the structure by using characteristic and mean material values, are considered, the uncertainty of the structure under seismic loading can be explicitly represented by a fragility.

No abstract

Die Forschung in den Disziplinen der Seismologie und des Erdbebeningenieurwesens hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Die neuen Erkenntnisse sind heute in modernen Normenwerken für die Auslegung von Neubauwerken vollumfänglich implementiert und nutzbar. Für bestehende Bauwerke, die nach älteren Normengenerationen ausgelegt worden sind, ist dies nicht der Fall. Gerade für solche Bauwerke, insbesondere in Regionen mit hoher Seismizität und/oder hohem Risikopotenzial, besteht aber der Bedarf einer möglichst realistischen Ermittlung der seismischen Tragfähigkeit. Der vorliegende Aufsatz erläutert die Berechnung der seismischen Tragfähigkeit eines bestehenden Stahlbetontragwerks basierend auf dem neuesten Stand von Wissenschaft und Technik. Dazu wird zunächst mittels einer Pushover‐Analyse das nichtlineare Kraft‐Verformungs‐Verhalten der Struktur relativ aufwendig modelliert. Die daraus ermittelte Kraft‐Verformungs‐Linie wird auf einen charakteristischen Einmassenschwinger appliziert. Für die Umwandlung der Tragstruktur in einen äquivalenten Einmassenschwinger mit identischen dynamischen Eigenschaften werden die weiteren modalen Parameter mithilfe von Boden‐Bauwerk‐Interaktionsberechnungen bestimmt. Zusätzlich wird der Einmassenschwinger auch mit einem Hysterese‐Modell ausgestattet. Anschließend wird der Einmassenschwinger mit verschiedenen seismischen Beschleunigungs‐Zeitverläufen beaufschlagt. Dabei wird ein Duktilitätsbedarf ermittelt. Die Beaufschlagung des Einmassenschwingers erfolgt für verschiedene skalierte Beschleunigungs‐Zeitverläufe, sodass verschiedene Erdbebenintensitäten berücksichtigt werden. Da die strukturmechanischen Berechnungen auf der Widerstandsseite sowohl mit charakteristischen Werten als auch mit Mittelwerten durchgeführt wurden, eine Streuung verschiedener modaler Parameter angenommen wurde und die Streuung der seismischen Einwirkung über die verschiedenen Zeitverläufe berücksichtigt wird, kann eine Streuung der Tragfähigkeit des Bauwerkes für seismische Einwirkungen angegeben werden. Als Ergebnis werden die Parameter einer Fragility‐Kurve für seismische Einwirkungen und die seismische Tragfähigkeit als ein Punkt auf der Fragility‐Kurve präsentiert. Seismic robustness of a reinforced concrete structure Seismology and earthquake engineering have experienced major progress in the last decades. This progress is implemented in current modern codes of practice for the design of new structures. However for existing structures, mainly designed according to former codes of practice, a realistic estimation of the seismic robustness and ultimate load is also necessary. Often in such cases ambitious analyses are carried out. This paper describes the steps of such an analysis for a reinforced concrete structure, which is part of the critical infrastructure. In a first step the nonlinear force‐deformation‐curve is investigated by a pushover‐curve. This curve is applied to an equivalent oscillator. Further dynamic properties of the oscillator are obtained from a soil‐structu...

Older bridges are often not adequately designed for earthquakes. To enable a structural verification, new methods such as conditional spectra and conditional mean spectra have been developed to estimate seismic hazards more accurately. To quantify the advantage of the latter method for regions with low and moderate seismic hazards, the seismic internal forces of four Swiss existing bridges were calculated and compared based on conditional mean spectra and uniform hazard spectra. The examples chosen were two reinforced concrete and two steel bridges, one of which was used for road traffic and one for railway traffic. The bridge selection was intended to show the validity of the results for different bridge types. On average, the computations using conditional mean spectra showed lower internal forces than when using uniform hazard spectra. However, the difference was smaller than expected. In addition, practical application in an engineering office would be very time-consuming with today's software solutions. Nevertheless, the results also showed that the differences at component level can be significant.