Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges
Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2010
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Chulalongkorn University
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32218 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Chulalongkorn University |
| Language: | English |
| id |
th-cuir.32218 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Chulalongkorn University |
| building |
Chulalongkorn University Library |
| country |
Thailand |
| collection |
Chulalongkorn University Intellectual Repository |
| language |
English |
| topic |
Earthquake hazard analysis Structural engineering -- Bridges Structural analysis (Engineering) การประเมินอันตรายจากแผ่นดินไหว วิศวกรรมโครงสร้าง -- สะพาน การวิเคราะห์โครงสร้าง (วิศวกรรมศาสตร์) |
| spellingShingle |
Earthquake hazard analysis Structural engineering -- Bridges Structural analysis (Engineering) การประเมินอันตรายจากแผ่นดินไหว วิศวกรรมโครงสร้าง -- สะพาน การวิเคราะห์โครงสร้าง (วิศวกรรมศาสตร์) An Hong Nguyen Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| description |
Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2010 |
| author2 |
Chatpan Chintanapakdee |
| author_facet |
Chatpan Chintanapakdee An Hong Nguyen |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
An Hong Nguyen |
| author_sort |
An Hong Nguyen |
| title |
Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| title_short |
Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| title_full |
Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| title_fullStr |
Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| title_full_unstemmed |
Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| title_sort |
modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges |
| publisher |
Chulalongkorn University |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32218 |
| _version_ |
1681413807903080448 |
| spelling |
th-cuir.322182013-06-17T13:41:40Z Modal pushover analysis for seismic evaluation of bridges การวิเคราะห์แบบแรงกระทำด้านข้างแยกโหมดสำหรับการประเมิน โครงสร้างสะพาน An Hong Nguyen Chatpan Chintanapakdee Hayashikawa, Toshiro Chulalongkorn University. Faculty of Engineering Earthquake hazard analysis Structural engineering -- Bridges Structural analysis (Engineering) การประเมินอันตรายจากแผ่นดินไหว วิศวกรรมโครงสร้าง -- สะพาน การวิเคราะห์โครงสร้าง (วิศวกรรมศาสตร์) Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2010 Although nonlinear response history analysis (NL-RHA) is considered to be the most rigorous method to determine responses of a structure due to a strong earthquake excitation, it can only be undertaken by highly qualified engineers and may be too time-consuming for typical structural design and evaluation projects. The nonlinear static procedure, or pushover analysis, thus became a popular method to estimate building responses considering inelastic behavior, although the results are not as accurate as those from NL-RHA. This research aims to extend the nonlinear static procedure, originally developed for analyzing buildings, to analyze bridges. In recent years, there have been attempts to improve the accuracy of nonlinear static procedures, for example, modal pushover analysis (MPA), which includes response contributions from higher modes, improved modal pushover analysis (IMPA), or mass proportional pushover (MPP) procedures. This research first assesses the accuracy of these available procedures when applied to simpler structures like buckling-restrained-braced frame buildings, which have non-degrading behavior. It was found that MPA and IMPA provide good estimates of structural responses, while MPA is slightly easier to implement, so it was chosen to be modified for application to bridges. An extension of MPA procedure was proposed in this study to estimate seismic responses of complex actual bridges that require 3D analyses. In particular, the displacement monitoring point for pushover analysis, which is usually the roof displacement when buildings are analyzed, was proposed to be the point of largest displacement in the vibration mode considered, so that the contributions of torsional and vertical vibrations can be taken into account. The bias and dispersion of the proposed extension of MPA procedure was investigated in a case study of analyzing an existing continuous twin I-girder bridge with PC slab due to a set of twenty large-magnitude-smalldistance (LMSR) ground motions. Two types of bridge bearing supports were considered: (1) steel bearing and (2) rubber bearing with lead core. The MPA estimates were compared to reference ‘exact’ values computed by NL-RHA. The results show that the pushover analysis, despite considering only the fundamental ‘mode,’ can accurately estimate responses due to excitation in the longitudinal direction, but one ‘mode’ pushover analysis is inadequate when excitation is in the transverse direction. In this case, MPA can provide better estimates with bias less than 10% for the studied bridge. The bias in estimating deck rotations due to torsional vibration is larger than in estimating displacements of the deck, or drifts of column piers. การวิเคราะห์วิธีประวัติเวลาไมเชิงเส้นจัดเป็นวิธีที่ให้คำตอบถูกต้องที่สุดในการวิเคราะห์หาการตอบสนองของโครงสร้างต่อแผ่นดินไหวแต่วิธีนี้ทำได้เฉพาะวิศวกรที่มีความรู้ความชำนาญสูงเท่านั้นและใช้เวลา ในการคำนวณนานเกินไปไม่เหมาะที่จะใช้ในการออกแบบหรือประเมินโครงสร้างตามปกติ วิธีวิเคราะห์แบบสถิตไม่เชิงเส้นหรือวิธีแรงกระทำด้านข้าง จึงเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมมากกว่าถึงแม้จะให้คำตอบแบบประมาณซึ่งไม่ถูกต้องเท่าวิธีประวัติเวลาไม่เชิงเส้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงวิธีวิเคราะห์แบบสถิตไม่เชิงเส้น ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นมาใช้วิเคราะห์อาคารให้สามารถนำไปใช้ในการวิเคราะห์สะพานได้ ถึงแม้สะพานจะมีความซับซ้อนและต้องวิเคราะห์แบบ 3 มิติ เมื่อไม่นานมานี้ได้มีการพัฒนาให้วิธีวิเคราะห์แบบสถิตไม่เชิงเส้นมีความ ถูกต้องมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น วิธีแรงกระทำด้านข้างแบบแยกโหมด (modal pushover analysis, MPA) ซึ่ง พิจารณารวมผลการตอบสนองเนื่องจากโหมดที่สูงกว่าโหมดพื้นฐานด้วย รวมถึงวิธี MPA ที่ถูกปรับปรุง และวิธีแรงกระทำด้านข้างที่เป็นสัดส่วนกับมวล งานวิจัยนี้จึงเริ่มด้วยการเปรียบเทียบความถูกต้องของวิธีวิเคราะห์แบบสถิตไม่เชิงเส้นทั้ง 3 วิธีดังกล่าว เพื่อเลือกใช้วิธีที่ดีที่สุด โดยทดลองนำไปวิเคราะห์อาคารที่ยึดรั้งด้วยตัวยึดที่ถูกป้องกันไม่ให้โก่งเดาะซึ่งมีพฤติกรรมที่ดีเพราะไม่มีการเสื่อมถอยของกำลัง จากการเปรียบเทียบพบว่า วิธี MPA และวิธี MPA ถูกปรับปรุง มีความคลาดเคลื่อนต่ำกว่าวิธีแรงกระทำด้านข้างที่เป็นสัดส่วนกับมวล โดยวิธี MPA มีความยุ่งยากในการคำนวณน้อยกว่าจึงได้ถูกเลือกนำไปพัฒนาเพื่อใช้วิเคราะห์สะพาน งานวิจัยนี้เสนอวิธี MPA ใหม่ที่พิจารณาตำแหน่งของการกระจัดที่ใช้บ่งชี้การเคลื่อนที่ในแต่ละโหมด ตามลักษณะของรูปร่างโหมด โดย เลือกตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุด เพื่อให้สามารถพิจารณารูปร่างการตอบสนองเช่น การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง หรือการบิดตัวของพื้นสะพานได้ จากนั้นทดลองนำวิธี MPA ที่เสนอใหม่ไปวิเคราะห์สะพานจริงแห่งหนึ่งที่ตั้งอยู่ในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นแบบที่ใช้คานหน้าตัด I คู่และปูพื้นด้วยแผ่นคอนกรีตอัดแรง ภายใต้แรง แผ่นดินไหว 20 คลื่นและพิจารณาสะพานแบบที่ใช้แท่นรองรับ 2 รูปแบบ คือ แบบเหล็กธรรมดา และแบบยางที่ มีแกนตะกั่ว ผลการวิเคราะห์ด้วยวิธี MPA ถูกนำไปเปรียบเทียบกับผลการวิเคราะห์ด้วยวิธีประวัติเวลาไม่เชิงเส้น พบว่า เมื่อแรงแผ่นดินไหวกระทำในทิศทางตามยาว วิธีวิเคราะห์แบบแรงกระทำด้านข้างให้คำตอบที่ถูกต้อง ถึงแม้จะพิจารณาเฉพาะโหมดพื้นฐาน แต่เมื่อแผ่นดินไหวกระทำในทิศทางขวาง การวิเคราะห์แบบแรงกระทำด้านข้างที่พิจารณาเฉพาะโหมดพื้นฐานจะมีความคลาดเคลื่อนมาก แต่ถ้าใช้วิธี MPA จะได้คำตอบที่ถูกต้อง มากกว่าโดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ10 สำหรับสะพานในกรณีศึกษานี้ การประมาณค่าการบิดตัวของ พื้นสะพานจะมีความคลาดเคลื่อนมากกว่าการหาการกระจัดหรือการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างฐานกับยอดของเสาสะพาน 2013-06-17T13:41:10Z 2013-06-17T13:41:10Z 2010 Thesis http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32218 en Chulalongkorn University application/pdf Chulalongkorn University |