Numerical modelling of the influence of earthquake strong motion characteristics on the damage level of a reinforced concrete structure

Darius Seyedi (1) , Pierre Gehl (1) , Luc Davenne (2) , Shahrokh Ghavamian (3) , Nader Mezher (3) , John Douglas (1) , Florent de Martin (1) , Hormoz Modaressi (1)

1 BRGM - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM)
2 NECS
3 NECS

ABSTRACT. Earthquake shaking represents complex loading to the structure. It cannot be accurately characterized by a single parameter, e.g. peak ground acceleration. The goal of this work is to compare the role of various strong-motion parameters on the induced damage in the structure through numerical calculations. To this end, a robust structural model that can perform several dynamic calculations, with an acceptable cost, is required. The developed methodology is based on the use of structural elements with nonlinear behaviour of damage mechanics and plasticity type. The damage level of a typical reinforced concrete structure is evaluated by the use of nonlinear numerical calculations. The effect of numerous ground-motion parameters on the computed damage is analyzed and discussed. A set of weakly-correlated parameters are chosen that characterize different aspects of the shaking. Natural accelerograms were chosen based on a consideration of the magnitude-distance ranges of design earthquakes. It is expected that an increase from one to two or three groundmotion parameters would lead to a significant reduction in the scatter in the fragility curve, which when more than one parameter is used will be a surface. RÉSUMÉ. Le mouvement sismique applique un chargement complexe aux structures. Un seul paramètre, e.g. " PGA ", ne peut pas caractériser correctement ce chargement. L'objectif de ce travail est d'évaluer le rôle de plusieurs paramètres caractérisant un séisme sur le niveau de dégradation des structures. Pour y parvenir, il est essentiel de disposer de modèles fiables et robustes nous permettant de réaliser plusieurs calculs de structures avec un coût limité. La méthodologie développée s'appuie sur l'emploi d'éléments de structure capables de tirer profit des lois de comportement non-linéaires de type mécanique de l'endommagement et plasticité. Les simulations sont réalisées à l'aide d'accélérogrammes naturels ayant des caractéristiques variées et imposées suivant les trois directions de l'espace. Ces études permettent d'estimer les niveaux d'endommagement des structures en béton armé pour différentes intensités de l'action sismique. Lors des simulations E.F. réalisées sur un modèle d'un bâtiment R+7 les effets de plusieurs paramètres du mouvement sismique sur l'endommagement ont été analysés. Grâce à deux ou trois paramètres caractérisant l'action sismique, nous espérons diminuer significativement la dispersion des résultats des études de vulnérabilité sismique du bâti.

Mots clés: Seismic vulnerability; Dynamic analysis; Strong-motion parameters; Induced damage; Vulnérabilité sismique; Analyse dynamique; Paramètres du mouvement fort; Endommagement

Domaines: Géophysique [physics.geo-ph]; Géophysique [physics.geo-ph]; Milieux et Changements globaux

Darius Seyedi, Pierre Gehl, Luc Davenne, Shahrokh Ghavamian, Nader Mezher, et al.. Numerical modelling of the influence of earthquake strong motion characteristics on the damage level of a reinforced concrete structure. 7ème Colloque National AFPS, Jul 2007, Châtenay Malabry, France. 9 p. ⟨hal-00714405⟩