Sensitivity Analysis of Uncertain Material RC Structure and Soil Parameters on Seismic Response of Soil-Structure Interaction Systems

In seismic performance based design context, engineers are faced to a difficult task to estimate the response of soil-structure interaction (SSI) systems. To accomplish this task successfully, all sources of random and epistemic uncertainties should be taken into account. However, the uncertain parameters have not the same influence on the model response; a sensitivity analysis is therefore required. This article treats the two following aspects: the first one is to perform a sensitivity analysis on all the parameters in order to study their influence on the structural response. The uncertainties effect is done by studying the sensitivity of the maximum structure displacement towards the used materials parameters variation (fc’, εc0, εcu, Es, fsy, α, εsu, A, ξ) and soil properties (ξg, ν) on the SSI seismic response. This study consists of determining, quantifying and analyzing how the outputs of the N2-SSI model are affected by input variables fluctuations. The second aspect is analysing the SSI system response by considering the correlation between the parameters (shear wave velocity and soil damping) and the influence of the lack knowledge of the uncertainties due to this correlation. The results of the sensitivity analysis indicate that the response of the structure is very sensitive to the concrete and steel parameters for larger values of the shear wave velocity. While, the soil damping and Poisson's ratio in the case of soil with shear wave velocity of 90 m/s, are the main inputs with the greatest influence on the maximum displacement output

Effects of probabilistic characterization of soil parameters and SSI on the seismic vulnerability of a reinforced concrete structure

Cet article cible deux objectifs : à identifier les sources d'incertitudes les plus influentes en analysant les effets de la caractérisation probabiliste de deux paramètres du sol sur le système interaction sol-structure. Le deuxième est de déterminer les courbes de fragilité sismique d'une structure en considérant l'incertitude épistémique due à la corrélation entre  et . Pour atteindre ces objectifs, une structure en béton armé de 9 étages a été étudiée en considérant différents types de sols. L'analyse des résultats a montré que l’influence du coefficient de corrélation et du coefficient de variation ne sont pas les mêmes pour tous les types de sols. En effet, ces coefficients jouent un rôle majeur dans l’estimation de la réponse structurelle pour les sols très meubles, ce qui est moins vrai pour les sols meubles, durs et rocheux. Il a également été démontré que l’incertitude épistémique joue le rôle le plus important dans l’évaluation des dommages.This article targets two objectives: to identify the most influential sources of uncertainty by analyzing the effects of the probabilistic characterization of two soil parameters on the soil-structure interaction system. The second is to determine the seismic fragility curves of a structure by considering the epistemic uncertainty due to the correlation between  and . To achieve these objectives, a 9-story reinforced concrete structure was studied considering different soil types. The analysis of the results showed that the influence of the correlation coefficient and the coefficient of variation are not the same for all soil types. Indeed, these coefficients play a major role in estimating the structural response for very soft soils, which is less true for soft, hard and rocky soils. It has also been shown that epistemic uncertainty plays the most important role in damage assessment

Sensitivity Analysis of Uncertain Material RC Structure and Soil Parameters on Seismic Response of Soil-Structure Interaction Systems

In seismic performance based design context, engineers are faced to a difficult task to estimate the response of soil-structure interaction (SSI) systems. To accomplish this task successfully, all sources of random and epistemic uncertainties should be taken into account. However, the uncertain parameters have not the same influence on the model response; a sensitivity analysis is therefore required. This article treats the two following aspects: the first one is to perform a sensitivity analysis on all the parameters in order to study their influence on the structural response. The uncertainties effect is done by studying the sensitivity of the maximum structure displacement towards the used materials parameters variation (fc’, εc0, εcu, Es, fsy, α, εsu, A, ξ) and soil properties (ξg, ν) on the SSI seismic response. This study consists of determining, quantifying and analyzing how the outputs of the N2-SSI model are affected by input variables fluctuations. The second aspect is analysing the SSI system response by considering the correlation between the parameters (shear wave velocity and soil damping) and the influence of the lack knowledge of the uncertainties due to this correlation. The results of the sensitivity analysis indicate that the response of the structure is very sensitive to the concrete and steel parameters for larger values of the shear wave velocity. While, the soil damping and Poisson's ratio in the case of soil with shear wave velocity of 90 m/s, are the main inputs with the greatest influence on the maximum displacement output

Effects of probabilistic characterization of soil parameters and SSI on the seismic vulnerability of a reinforced concrete structure

Cet article cible deux objectifs : à identifier les sources d'incertitudes les plus influentes en analysant les effets de la caractérisation probabiliste de deux paramètres du sol sur le système interaction sol-structure. Le deuxième est de déterminer les courbes de fragilité sismique d'une structure en considérant l'incertitude épistémique due à la corrélation entre  et . Pour atteindre ces objectifs, une structure en béton armé de 9 étages a été étudiée en considérant différents types de sols. L'analyse des résultats a montré que l’influence du coefficient de corrélation et du coefficient de variation ne sont pas les mêmes pour tous les types de sols. En effet, ces coefficients jouent un rôle majeur dans l’estimation de la réponse structurelle pour les sols très meubles, ce qui est moins vrai pour les sols meubles, durs et rocheux. Il a également été démontré que l’incertitude épistémique joue le rôle le plus important dans l’évaluation des dommages.This article targets two objectives: to identify the most influential sources of uncertainty by analyzing the effects of the probabilistic characterization of two soil parameters on the soil-structure interaction system. The second is to determine the seismic fragility curves of a structure by considering the epistemic uncertainty due to the correlation between  and . To achieve these objectives, a 9-story reinforced concrete structure was studied considering different soil types. The analysis of the results showed that the influence of the correlation coefficient and the coefficient of variation are not the same for all soil types. Indeed, these coefficients play a major role in estimating the structural response for very soft soils, which is less true for soft, hard and rocky soils. It has also been shown that epistemic uncertainty plays the most important role in damage assessment

Modélisation par macro-éléments du comportement non-linéaire des ouvrages à voiles porteurs en béton armé sous action sismique : développement de méthodes simplifiées d'analyse dynamique et de vulnérabilité sismique

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'élaboration de méthodes simplifiées d'analyse du comportement non-linéaire des ouvrages en béton armé à voiles porteurs sous action sismique. Une stratégie de modélisation simplifiée basée sur la notion de macro-éléments a été adoptée, afin de décrire le comportement non-linéaire du mur voile et d'estimer sa capacité résistante vis-à-vis des forces latérales. Les lois de comportement utilisées pour le béton et l'acier sont basées sur la théorie de l'endommagement et de la plasticité. La validation des capacités prédictives du modèle à partir des résultats expérimentaux a été aussi effectuée. De plus, une étude paramétrique a été réalisée pour étudier la sensibilité des résultats aux variations des paramètres liés au modèle, au matériau et/ou type de chargement.Abstrac

Modélisation par macro-éléments du comportement non-linéaire des ouvrages à voiles porteurs en béton armé sous action sismique : développement de méthodes simplifiées d'analyse dynamique et de vulnérabilité sismique

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'élaboration de méthodes simplifiées d'analyse du comportement non-linéaire des ouvrages en béton armé à voiles porteurs sous action sismique. Une stratégie de modélisation simplifiée basée sur la notion de macro-éléments a été adoptée, afin de décrire le comportement non-linéaire du mur voile et d'estimer sa capacité résistante vis-à-vis des forces latérales. Les lois de comportement utilisées pour le béton et l'acier sont basées sur la théorie de l'endommagement et de la plasticité. La validation des capacités prédictives du modèle à partir des résultats expérimentaux a été aussi effectuée. De plus, une étude paramétrique a été réalisée pour étudier la sensibilité des résultats aux variations des paramètres liés au modèle, au matériau et/ou type de chargement.Abstrac

Modélisation par macro-éléments du comportement non-linéaire des ouvrages à voiles porteurs en béton armé sous action sismique (développement de méthodes simplifiées d'analyse dynamique et de vulnérabilité sismique)

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'élaboration de méthodes simplifiées d'analyse du comportement non-linéaire des ouvrages en béton armé à voiles porteurs sous action sismique. Une stratégie de modélisation simplifiée basée sur la notion de macro-éléments a été adoptée, afin de décrire le comportement non-linéaire du mur voile et d'estimer sa capacité résistante vis-à-vis des forces latérales. Les lois de comportement utilisées pour le béton et l'acier sont basées sur la théorie de l'endommagement et de la plasticité. La validation des capacités prédictives du modèle à partir des résultats expérimentaux a été aussi effectuée. De plus, une étude paramétrique a été réalisée pour étudier la sensibilité des résultats aux variations des paramètres liés au modèle, au matériau et/ou type de chargement.AbstractBORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Effects of soil-structure interaction and variability of soil properties on seismic performance of reinforced concrete structures

Knowing that the variability of soil properties is an important source of uncertainty in geotechnical analyses, we will study in this paper the effect of this variability on the seismic response of a structure within the framework of Soil Structure Interaction (SSI). We use the proposed and developed model (N2-ISS, Mekki et al. 2014). This approach is based on an extension of the N2 method by determining the capacity curve of the fixed base system oscillating mainly in the first mode, then modified to obtain the capacity curve of the system on a flexible basis using the concept of the equivalent nonlinear oscillator. The properties of the soil that we are interested in this paper will be the shear wave velocity and the soil damping. These parameters will be modeled at first, as independent random fields, then, the two parameters will be correlated. The results obtained showed the importance of the use of random field in the study of SSI systems. The variability of soil damping and shear wave velocity introduces significant uncertainty not only in the evaluation of the damping of the soil-structure system but also in the estimation of the displacement of the structure and the base-shear force