Ce projet de recherche contribue à la caractérisation du mouvement sismique. Le travail s'appuie sur deux réseaux japonais, où les événements retenus ont une profondeur inférieure à 25 km et une magnitude comprise entre 4,0 et 7,3. L'analyse de K-net permet de calculer une relation prédictive d'accélération spectrale afin de tester les formes spectrales forfaitaires de l'Eurocode 8. Nous mettons en évidence le contenu haute fréquence des signaux japonais et le rôle des sols dans l'amplification spectrale à basse fréquence. De plus, nous développons une méthode empirique de génération stochastique d'accélérogrammes synthétiques non-stationnaires qui permet d'obtenir pour une magnitude, une distance et un type de sol, plusieurs enregistrements susceptibles d'être générés au site considéré. Par ailleurs, l'exploitation des enregistrements de profondeur de Kik-net permet d'explorer la question du domaine de validité des modèles prédictifs et de préciser le cas où on extrapole les prédictions. Enfin, nous étudions le comportement non-linéaire des sols.

Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκαν καμπύλες τρωτότητας οδικών και σιδηροδρομικών γεφυρών οπλισμένου σκυροδέματος που συναντώνται στην Ευρώπη. Οι κατηγορίες που εξετάστηκαν ήταν αυτές των κανονικών γεφυρών, με συνεχές κατάστρωμα συνδεδεμένο με τα βάθρα είτε μονολιθικά είτε μέσω ελαστομεταλλικών εφεδράνων. Άλλες παράμετροι που θεωρήθηκαν όσον αφορά στην τυπολογία των γεφυρών είναι το μήκος της γέφυρας, το ύψος των βάθρων και η διατομή τους, ο αριθμός των υποστυλωμάτων ανά βάθρο και το επίπεδο αντισεισμικού σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός, η διαστασιολόγηση και οι λεπτομέρειες όπλισης έγιναν βάσει του Ευρωκώδικα 2 για γέφυρες που δεν υποβάλλονται σε σεισμική φόρτιση και του Ευρωκώδικας 8 για γέφυρες που σχεδιάζονται αντισεισμικά. Για την εκτίμηση στη συνέχεια των αντισεισμικών απαιτήσεων πραγματοποιήθηκε γραμμική ελαστική ανάλυση σύμφωνα με το μέρος 3 του Ευρωκώδικα 8 χρησιμοποιώντας την επιβατική δυσκαμψία των βάθρων και το ελαστικό φάσμα απόκρισης. Εν τέλει ότι οι συναρτήσεις τρωτότητας κατασκευάστηκαν έχοντας λάβει υπόψη την αβεβαιότητα του μοντέλου όσον αφορά στην σεισμική απόκριση και αντοχή, την διασπορά στην αντοχή των υλικών και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και την αβεβαιότητα των φασματικών τιμών. / This study presents first a literature review of existing fragility functions for bridges and then new fragility curves that were produced for European road and railway RC bridges. Regular bridges with continuous deck, connected to the piers either monolithically or through elastomeric bearings, were studied. Other variable parameters were: bridge length, pier height and cross-section, number of columns per pier and level of seismic design. Each bridge was designed, dimensioned and detailed according to Eurocode 2 and, for bridges with seismic design, according to Eurocode 8. Linear elastic analysis was subsequently performed according to Part 3 of Eurocode 8 to estimate the seismic demand. Fragility functions were then constructed accounting for the model uncertainty for demand and capacity, the dispersion of material and geometric properties and the uncertainty of spectral values.

La détermination des comportements mécaniques des murs en pisé est d’une importance capitale dans un contexte où il y a un regain d’intérêt pour l’utilisation de matériaux de construction à très faible impact environnementaux. D’une part, cette étude contribue à trouver des moyens appropriés pour la conservation et la restauration du patrimoine bâti et, d’autre part, permet d’établir de nouvelles recommandations pour la conception de nouvelles structures en pisé dans le respect des règlements de la construction (réglementation thermique et réglementation parasismique).Dans ce contexte, cette thèse étudie le comportement des murs en pisé soumis à des sollicitations horizontales. Quatre murs de terre en pisé non stabilisés ont été testés sous une combinaison de charge verticale et horizontale monotone (type pushover) jusqu'à la rupture. Le comportement au cisaillement et les modes de ruptures de ces murs sont étudiés à l’aide d’une technique de corrélation d’images à grande échelle. Les résultats ont montré que le pisé est caractérisé par un comportement mécanique non linéaire très significatif et une ductilité remarquable. D’une manière générale, les murs ont subi une rupture de cisaillement due à une fissuration principale au niveau de la bielle de compression. Des fissures à l'interface entre les différentes couches ont également été observées.L'évaluation de la performance de ces murs a été effectuée sur la base de la méthodologie pushover. Le travail expérimental a été complété avec la détermination des caractéristiques mécaniques du matériau pisé en compression puis une étude en cisaillement directe (cohésion et angle de frottement) à l’aide de deux boites de Casagrande de tailles différentes. Enfin, l’importance de ces paramètres a été analysée en réalisant des simulations numériques à l’échelle du mur. / Determining the mechanical behavior of rammed earth walls is a highly important feature giving that there is a renewed interest in the use of the natural material in building construction. On one hand, it contributes to finding suitable and appropriate ways for the conservation and restoration of these building and on another hand, it draws new recommendations for the conception of new rammed earth structures with respect to new building regulations (earthquake building guideline, new thermal regulation).In this context, this thesis investigates the behavior of rammed earth walls subjected to lateral loading. Four unstabilized rammed earth walls were tested under a combination of vertical and monotonic pushover tests up to failure. The shear behavior of these walls is studied along with the failure modes by means of digital image correlation. Results showed that the response of the rammed earth is characterized by significant non-linear behavior with a remarkable ductility. In general, the walls experienced a shear failure due to the failure of diagonal struts. Cracks at the interface between the bottom layers were also observed.The performance of these walls was assessed based on the pushover methodology. The experimental work was completed with the determination of the mechanical characteristics of rammed earth in compression and an investigation of the shear components: cohesion and friction angle of the rammed earth through shear box tests on a different scale. Finally, the relevance of these parameters was tested by performing a numerical model that aims to simulate the experimental tests done on the scale of the walls.

In Sweden, buildings are not designed to withstand earthquakes due to the rarity of an earthquake event and its consequential damage. However, the aim of this thesis was to study the seismic performance of some of the highest buildings in Stockholm, called Innovationen and Helix. The purpose of the study was to get an understanding of earthquake engineering for high rise buildings and to compare the behavior of the two towers during seismic action. In order to compare the two buildings and get an understanding of what will affect the seismic performance, Eurocode 8 was used. The Eurocode standard lists several properties that impacts the seismic resistance of buildings. One of the goals was to study how those factors influence the behavior of Innovationen and Helix and finally compare the results to each other in order to draw valid conclusions. The method to perform the analysis was a modal analysis using a finite element analysis program. The program used contains predefined response spectra’s based on Eurocode 8 which is used to define the seismic load acting on the structures. The extracted results are listed below: - Frequencies and mode shapes - Modal masses - Level and total masses - Accelerations - Displacements The conclusion of the study was that Innovationen and Helix have similar properties and some points from Eurocode 8 were better fulfilled by Helix and others by Innovationen: - Uniformity, symmetry and redundancy (Innovationen fulfills the requirements better than Helix) - Bi-directional resistance and stiffness (Innovationen fulfills the requirements better than Helix) - Torsional resistance and stiffness (Helix fulfills the requirements better than Innovationen) - Adequate foundation (Helix fulfills the requirements better than Innovationen) Of the two parameters studied, the height was the one with the most influence on seismic resistance.

Most people do not associate Scandinavia with seismic activity and earthquakes; however, there is in fact seismic activity in the region. Although in comparison with southern Europe the return periods of earthquakes with large magnitudes are quite long, itis critical to consider earthquake impact when designing structures. Earthquake impact is difficult to predict, but building standards provide guidance to safely designstructures based on statistical and empirical data specific to regional conditions andcircumstances. Crucial for the final impact and response of a structure is not only theground acceleration, but also the ground type, which can amplify seismic vibrationsand ultimately cause unfortunate damage to the structural elements. Since 2010 Eurocode 8, the European standards for seismic design has been in effectfor building structures in Norway. The main difference with the application of thestandards in Norway compared to Southern Europe is the choice between elastic andductile design in some cases. Presumably, the same design regulations are applicablefor design of structures in Sweden, because parts of Sweden share similar conditionsas in Norway. This master thesis examines the results of selecting between elastic andductile design based on an arbitrary finite element model, and ultimately, presentsthe differences in cost efficiency in both quantitative and qualitative measures. In the arbitrary structure that is analyzed, the lateral bearing system contains a concrete wall shaft. In order to evaluate profitability, the cost development of reinforcement in the walls, is analyzed based on ground acceleration and ductility class. Thestudy ultimately implies a breaking point when structures in ductility class mediumare more cost efficient than structures in ductility class low and vice versa, with thecondition that the governing lateral force is the seismic vibration and that the normalized axial force is less than 15% / Skandinavien förknippas inte i första hand med seismisk aktivitet och jordbävningar.I regionen förekommer seismisk aktivitet, dock är returperioderna för jordbävningarmed stor magnitud förhållandevis lång i relation till södra Europa. Jordbävningslasterär svåra att förutse, men byggnormerna vägleder till säkert utformande och dimensionering mot dess påverkan, baserat på statistiska och empiriska data för regionala förutsättningar och omständigheter. En avgörande faktor för konstruktioners inverkan och respons är inte endast markaccelerationen utan även marktypen som kanförstärka de seismiska vibrationerna och eventuellt orsaka skada på byggnader. I Norge används sedan 2010 de europeiska normerna för jordbävningsdimensionering, Eurokod 8. Den väsentliga skillnaden jämfört med utförandet av konstruktioneri södra Europa är att valet mellan elastiska och duktila utformanden ges i vissa fall.Hypotetiskt kan samma normer användas för dimensionering av byggnader i Sverige,eftersom vissa regioner i Sverige har samma förutsättningar som i Norge. I detta examensarbete undersöks valet mellan elastisk och duktil dimensionering medhjälp av finita element modellering av en godtycklig konstruktion samt en jämförelseav de två fallen som slutligen leder till en analys av kostnadseffektiviteten, både kvantitativt och kvalitativt. Det horisontella bärsystemet i den använda modellen är ett schakt bestående av betongväggar. För att kunna uppskatta lönsamheten analyseras kostnadsutvecklingenav armeringsinnehållet, beroende av markacceleration och duktilitetsklass. Studienhar resulterat i definitionen av en brytpunkt som anger när dimensionering enligtduktilitetsklass medium är effektivare än dimensionering enligt duktilitetsklass lågoch vice versa, under förutsättning att jordbävningslasten är dimensionerande ochden normaliserade axialkraften är lägre än 15%.

[EN] A simplified analytical method ("FAST") for the estimation of large-scale vulnerability of Reinforced Concrete (RC) Moment Resisting Frames with masonry infills is proposed and subsequently tested by using real damage scenario caused by the 2011 Lorca earthquake as a benchmark. FAST is a spectral-based approach that allows predicting the average non-structural Damage State expected for each class of building (defined by number of storeys, age of construction, infills ratio in plan and location) for a given demand level. It accounts for non-uniformity of infills in elevation, i.e. a reduction of infills ratio of the ground floor. FAST is based on: (i) the definition of approximated capacity curves of the infilled building, assuming that the RC frame is designed according to the corresponding seismic code; and on (ii) the assumption of "a priori" deformed shapes in accordance with the attainment of each non-structural damage state at 1st storey, estimated through experimental and numerical correlations. Two versions of FAST are proposed: a "simplified" approach aimed at the evaluation of uniformly infilled frames; and a "generalised" version which can account for any intermediate situation between uniformly infilled frames and pilotis frames (i.e. without infills at 1st storey). Also, some extensions of the method are highlighted. Aimed at testing FAST, the real damage scenario after the earthquake of Lorca (2011) is used as a benchmark, despite its impulsivity and directivity. In order to define the specific input parameters for the case study, information regarding ground motion, post-earthquake damage scenario and also building design practice must be collected. Hence, a detailed review of historical Spanish seismic codes and a critical analysis of current Spanish seismic code NCSE-02 in comparison with current reference performance-based codes such as Eurocode 8 are provided. Special emphasis is placed on provisions which can prevent a proper capacity design and that, in turn, can cause brittle failures or favour the interaction with infills. Also, the prescription of lower behaviour factor for wide-beam frames with respect to deep-beam frames -which is not present in most codes¿ is discussed; outcomes of several case studies suggest that such prescription is obsolete. Finally, FAST is applied to Lorca earthquake and predicted damage scenarios are obtained, considering different assumptions for input values. Results show proper agreement between predicted and real damages. Structural collapses were rarely observed, even though the PGA was three times higher than the typical acceleration of design, so FAST proves that masonry infills provided additional strength to RC frames. / [ES] Se propone un método analítico simplificado ("FAST") para la estimación de la vulnerabilidad a gran escala de edificios porticados de hormigón armado con tabiquería de fábrica, posteriormente testeado mediante la adopción del escenario de daño real correspondiente al terremoto de Lorca de 2011 como patrón de comparación. FAST es un procedimiento espectral que permite predecir el nivel de daño no estructural medio esperado para cada clase de edificio (definido por su número de plantas, año de construcción, densidad de tabiquería en planta y localización geográfica), considerando un nivel de demanda dado. El método tiene en cuenta la irregularidad de la tabiquería en alzado, es decir, la posible reducción relativa de tabiquería en planta baja. FAST se basa en: (i) la definición de curvas de capacidad aproximadas para los edificios tabicados, asumiendo que la estructura de HA se ha proyectado según la norma sísmica correspondiente en cada caso; y en (ii) la asunción de deformadas "apriorísticas" coherentes con cada grado de daño (suponiendo que éste se alcanza siempre en planta baja), estimadas a través de correlaciones experimentales y numéricas. Se proponen dos versiones de FAST: una "simplificada" para la evaluación de edificios uniformemente tabicados en altura, y otra "generalizada", que es capaz de tener en cuenta cualquier situación intermedia entre el prototipo uniformemente tabicado y el de planta baja diáfana. Además, se proponen ciertas extensiones al método. A fin de validar FAST, se elige el escenario de daño real correspondiente al terremoto de Lorca (2011) como patrón de comparación, a pesar de su impulsividad y directividad. Para definir los parámetros de input correspondientes al caso de estudio, es necesario recopilar previamente la información concerniente a la señal sísmica, el escenario de daño y las características del parque construido. Por tanto, se lleva a cabo una revisión exhaustiva de las normas sísmicas históricas en España y un análisis crítico de la norma sísmica española actual NCSE-02 en comparación con otras normas actuales de referencia basadas en el desempeño, como el Eurocódigo 8, haciendo énfasis en las provisiones que no garantizan el diseño por capacidad y que por tanto pueden provocar mecanismos frágiles o favorecer la excesiva influencia de la tabiquería. Además, se discute sobre la restricción del coeficiente de ductilidad en estructuras de vigas planas, cuestión que no se refleja en otras normas. Los resultados obtenidos mediante análisis de casos de estudio muestran que dicha prescripción resulta obsoleta para normas actuales. Finalmente, FAST se aplica al caso del terremoto de Lorca, obteniéndose predicciones de daño medio para diferentes asunciones. Los resultados muestran una coincidencia aceptable entre la predicción y los daños reales. FAST confirma que la causa principal de la práctica ausencia de colapsos (ante un terremoto con PGA triple que la típica de proyecto) hay que buscarla en la contribución estructural de la tabiquería de fábrica. / [CA] Es proposa un mètode analític simplificat ("FAST") per a l'estimació de la vulnerabilitat a gran escala d'edificis porticats de formigó armat amb envans de fàbrica. Posteriorment, el mètode ha estat testejat mitjançant l'adopció de l'escenari de dany real corresponent al terratrèmol de Lorca de 2011 com a patró de comparació. FAST és un procediment espectral que permet predir el nivell de dany no estructural mitjà esperat per a cada classe d'edifici (definit pel seu nombre de plantes, any de construcció, densitat d'envans en planta i localització geogràfica), considerant un determinat nivell de demanda. El mètode té en compte la irregularitat de la distribució de envans al llarg de les diferents plantes del edifici. Es a dir, es pot tenir en compte que, freqüentment, hi ha una menor quantitat de d'envans a la planta baixa. FAST es fonamenta en: (i) la definició de corbes de capacitat aproximades que tenen en compte no sols la estructura del edifici sinó també els envans i assumint que l'estructura de HA s'ha projectat segons la norma sísmica corresponent en cada cas; (ii) l'assumpció de deformades "apriorístiques" coherents amb cada grau de dany (suposant que aquest es dona sempre a la planta baixa) que han estat estimades a través de correlacions experimentals i numèriques. Es proposen dues versions de FAST: una "simplificada" per a l'avaluació d'edificis amb envans uniformement repartits per totes les plantes, i una altra "generalitzada", que és capaç de tenir en compte qualsevol situació intermèdia entre el prototip uniformement paredat i el de planta baixa diàfana. A més, es proposen certes extensions al mètode. Per tal de validar FAST, es tria l'escenari de dany real corresponent al terratrèmol de Lorca (2011) com a patró de comparació, malgrat la seva impulsivitat i directivitat. Per definir els paràmetres de entrada corresponents al cas d'estudi, cal recopilar prèviament la informació concernent al senyal sísmica, l'escenari de dany i les característiques del parc construït. Per tant, es porta a terme una revisió exhaustiva de les normes sísmiques històriques a Espanya i una anàlisi crítica de la norma sísmica espanyola actual (NCSE-02) comparant-la amb altres normes actuals de referència, com l'Eurocodi 8, fonamentat en el concepte d'acompliment. També es fa èmfasi a les provisions que no garanteixen el disseny per capacitat i que, per tant, poden provocar mecanismes de col·lapse fràgils o afavorir la interacció de la estructura amb els envans. A més, es discuteix sobre la restricció del coeficient de ductilitat de les estructures de bigues planes ja que es una qüestió que no aborden la majoria de les normes. Els resultats obtinguts mitjançant l'anàlisi de casos d'estudi mostren que aquesta restricció resulta obsoleta a les normes actuals. Finalment, FAST s'aplica al cas del terratrèmol de Lorca, obtenint prediccions de dany mitjà per a diferents combinacions del paràmetres de entrada. Els resultats mostren una coincidència acceptable entre la predicció i els danys reals. FAST confirma que la causa principal de la pràctica absència de col·lapses (davant un terratrèmol amb PGA triple que la típica de projecte) cal buscar-la en la contribució estructural dels envans. / Gómez Martínez, F. (2015). FAST simplified vulnerability approach for seismic assessment of infilled RC MRF buildings and its application to the 2011 Lorca (Spain) earthquake [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54780 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Earthquake has always been a hazard for civil structures and keeping the structures integrity during and after an earthquake is of vital importance. This phenomenon’s impact is sudden and there is little or no warning to make the preparations for this natural disaster. Much damage has been done on structures which have led to major collapses and loss of many lives. Civil structures such as nuclear power plants are designed to withstand earthquakes and in the event of a major seismic event, to shut down safely. The aim of this thesis is to present the seismic design procedures for concrete structures, in basic and detailed design, according to Eurocode 8. Also to describe and understand the difference between Eurocode 8 and the DNB in seismic analysis of nuclear power plants. To evaluate the use of DNB instead of Eurocode 8 with Swedish seismic conditions is also another aim in this thesis.  Loads and actions which apply on a structure in a seismic design and corresponding load combinations are presented for Eurocode 8 and the DNB. An example is also given to clarify the design of primary seismic beams and columns with high ductility class (DCH). A case study of a nuclear structure from a test project named SMART2013 has been made by analyzing and comparing the results from Eurocode 8 and the DNB with a finite element model in FEM-Design software. Natural frequencies of the model are compared with the tested model in SMART2013-project to evaluate the finite element modeling. The model is seismically analyzed with load combinations from Eurocode 8 and the DNB with Swedish elastic ground response spectrum with the probability of 10-5. Results obtained from the primary seismic beams and columns are compared and analyzed.  Being on the safe and conservative side of the design values is always preferred in seismic analysis of a vital and sensitive structure such as nuclear power plants. The results from this thesis shows that, purely structural, combination of Swedish elastic ground response spectrum with the Eurocode 8 load combination will give more conservative values than the DNB. / I stora delar av världen har jordbävningar alltid varit ett hot för byggnaders integritet. Karaktären av en jordbävning är plötslig och föranleds av små eller inga varningar. Om jordbävningen medför att byggnader kollapsar sker ofta stora förluster av människoliv direkt eller indirekt. Kärnkraftsverk är anläggningar som dimensioneras för att klara jordbävningar och ska kunna gå till säker avställning vid en sådan händelse. Syftet med föreliggande rapport är att presentera hur betongkonstruktioner dimensioneras för jordbävning enligt Eurokod 8. Rapporten redogör även för skillnader mellan att dimensionera enligt Eurokod 8 och DNB (Dimensionering av nukleära byggnadskonstruktioner) samt hur det slår att använda Eurokod med svenska seismiska förhållanden. Laster och lastkombinationer som används vid jordbävningsdimensionering av betongbyggnader är presenterad enligt både Eurokod och DNB. Ett exempel presenteras för att visa hur primära balkar och pelare med hög duktilitetsklass (DCH) dimensioneras för seismisk påverkan. En fallstudie av en nukleär byggnad från ett internationellt projekt, SMART2013, har använts för att analysera och utvärdera resultaten från Eurokod och DNB. Byggnaden har analyserats med finita element med programvaran FEM Design. Modellens riktighet har verifierats genom att jämföra bland annat egenfrekvenser med de från officiella rapporter från SMART2013. Byggnaden är analyserad för seismisk last enligt svenska förhållanden med markresponsspektra 10-5, och primära balkar och pelare har analyserats och utvärderats enligt både Eurokod och DNB.