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Does amplitude scaling of ground motion records result in biased nonlinear structural drift responses? / Nicolas Luco in Earthquake engineering structural dynamics, Vol. 36 N°13 (Novembre 2007) 

Public ISBD [article]  in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 36 N°13 (Novembre 2007) . - 1813-1835 p. Titre : Does amplitude scaling of ground motion records result in biased nonlinear structural drift responses? Type de document : texte imprimé Auteurs : Nicolas Luco, Auteur ; Paolo Bazzurro, Auteur Article en page(s) : 1813-1835 p. Note générale : Génie Civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : ground  motion  record  scaling  and  selection  nonlinear  dynamic  analysis  near-source  ground  motions  nonlinear  inelastic  seismic  drift  response  Mouvements  du  sol  Analyse  dynamique  non  linéaire Index. décimale : 624.151 Résumé : Limitations of the existing earthquake ground motion database lead to scaling of records to obtain seismograms consistent with a ground motion target for structural design and evaluation. In the engineering seismology community, acceptable limits for legitimate scaling vary from one (no scaling allowed) to 10 or more. The concerns expressed by detractors of scaling are mostly based on the knowledge of, for example, differences in ground motion characteristics for different earthquake magnitude-distance (Mw-Rclose) scenarios, and much less on their effects on structures. At the other end of the spectrum, proponents have demonstrated that scaling is not only legitimate but also useful for assessing structural response statistics for Mw-Rclose scenarios. Their studies, however, have not investigated more recent purposes of scaling and have not always drawn conclusions for a wide spectrum of structural vibration periods and strengths. This article investigates whether scaling of records randomly selected from an Mw-Rclose bin (or range) to a target fundamental-mode spectral acceleration (Sa) level introduces bias in the expected nonlinear structural drift response of both single-degree-of-freedom oscillators and one multi-degree-of-freedom building. The bias is quantified relative to unscaled records from the target Mw-Rclose bin that are naturally at the target Sa level. We consider scaling of records from the target Mw-Rclose bin and from other Mw-Rclose bins. The results demonstrate that scaling can indeed introduce a bias that, for the most part, can be explained by differences between the elastic response spectra of the scaled versus unscaled records. Limitations de l'actuelle base de données des mouvements de tremblement de terre à l'échelle d'enregistrements à obtenir sismogrammes compatible avec une cible pour des mouvements de la conception de la structure et de l'évaluation. Dans la communauté d'ingénierie sismologie, les limites acceptables pour la légitime varient d'une échelle (scaling pas autorisé) à 10 ou plus. Les préoccupations exprimées par les détracteurs de l'échelle sont pour la plupart fondées sur la connaissance, par exemple, des différences dans les caractéristiques des mouvements de tremblement de terre de magnitude pour différentes distances (Mw-Rclose) scénarios, et encore moins sur leurs effets sur les structures. À l'autre extrémité du spectre, les partisans ont démontré que l'élargissement n'est pas seulement légitime mais aussi utile pour évaluer les statistiques de réponse structurelle Mw Rclose scénarios. Leurs études, cependant, n'ont pas enquêté sur plus récents fins de l'échelle et n'ont pas toujours tiré des conclusions pour un large éventail de périodes et de vibrations structurelles forts. Cet article examine si l'extension de dossiers choisis au hasard à partir d'un Mw Rclose bin (ou fourchette) pour un objectif fondamental en mode accélération spectrale (Sa) niveau introduit un biais dans l'dérive structurelle attendue nonlinear réponse à la fois simple degré de liberté des oscillateurs et d'un multi degré De la liberté de construction. Le biais est quantifiée par rapport à unscaled enregistrements de la cible Mw Rclose bin qui sont naturellement à la cible Sa niveau. Nous considérons que l'élargissement des enregistrements de la cible Mw Rclose bin et d'autres Mw Rclose poubelles. Les résultats démontrent que l'élargissement peut introduire un biais en effet que, pour la plupart, peuvent s'expliquer par des différences entre les spectres de réponse élastique de la taille par rapport unscaled records. DEWEY : 551.2 ISSN : 0098-8847 RAMEAU : Séismes En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/114282239/ABSTRACT [article] Does amplitude scaling of ground motion records result in biased nonlinear structural drift responses? [texte imprimé] / Nicolas Luco, Auteur ; Paolo Bazzurro, Auteur . - 1813-1835 p. Génie Civil Langues : Anglais (eng) in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 36 N°13 (Novembre 2007) . - 1813-1835 p. Mots-clés : ground  motion  record  scaling  and  selection  nonlinear  dynamic  analysis  near-source  ground  motions  nonlinear  inelastic  seismic  drift  response  Mouvements  du  sol  Analyse  dynamique  non  linéaire Index. décimale : 624.151 Résumé : Limitations of the existing earthquake ground motion database lead to scaling of records to obtain seismograms consistent with a ground motion target for structural design and evaluation. In the engineering seismology community, acceptable limits for legitimate scaling vary from one (no scaling allowed) to 10 or more. The concerns expressed by detractors of scaling are mostly based on the knowledge of, for example, differences in ground motion characteristics for different earthquake magnitude-distance (Mw-Rclose) scenarios, and much less on their effects on structures. At the other end of the spectrum, proponents have demonstrated that scaling is not only legitimate but also useful for assessing structural response statistics for Mw-Rclose scenarios. Their studies, however, have not investigated more recent purposes of scaling and have not always drawn conclusions for a wide spectrum of structural vibration periods and strengths. This article investigates whether scaling of records randomly selected from an Mw-Rclose bin (or range) to a target fundamental-mode spectral acceleration (Sa) level introduces bias in the expected nonlinear structural drift response of both single-degree-of-freedom oscillators and one multi-degree-of-freedom building. The bias is quantified relative to unscaled records from the target Mw-Rclose bin that are naturally at the target Sa level. We consider scaling of records from the target Mw-Rclose bin and from other Mw-Rclose bins. The results demonstrate that scaling can indeed introduce a bias that, for the most part, can be explained by differences between the elastic response spectra of the scaled versus unscaled records. Limitations de l'actuelle base de données des mouvements de tremblement de terre à l'échelle d'enregistrements à obtenir sismogrammes compatible avec une cible pour des mouvements de la conception de la structure et de l'évaluation. Dans la communauté d'ingénierie sismologie, les limites acceptables pour la légitime varient d'une échelle (scaling pas autorisé) à 10 ou plus. Les préoccupations exprimées par les détracteurs de l'échelle sont pour la plupart fondées sur la connaissance, par exemple, des différences dans les caractéristiques des mouvements de tremblement de terre de magnitude pour différentes distances (Mw-Rclose) scénarios, et encore moins sur leurs effets sur les structures. À l'autre extrémité du spectre, les partisans ont démontré que l'élargissement n'est pas seulement légitime mais aussi utile pour évaluer les statistiques de réponse structurelle Mw Rclose scénarios. Leurs études, cependant, n'ont pas enquêté sur plus récents fins de l'échelle et n'ont pas toujours tiré des conclusions pour un large éventail de périodes et de vibrations structurelles forts. Cet article examine si l'extension de dossiers choisis au hasard à partir d'un Mw Rclose bin (ou fourchette) pour un objectif fondamental en mode accélération spectrale (Sa) niveau introduit un biais dans l'dérive structurelle attendue nonlinear réponse à la fois simple degré de liberté des oscillateurs et d'un multi degré De la liberté de construction. Le biais est quantifiée par rapport à unscaled enregistrements de la cible Mw Rclose bin qui sont naturellement à la cible Sa niveau. Nous considérons que l'élargissement des enregistrements de la cible Mw Rclose bin et d'autres Mw Rclose poubelles. Les résultats démontrent que l'élargissement peut introduire un biais en effet que, pour la plupart, peuvent s'expliquer par des différences entre les spectres de réponse élastique de la taille par rapport unscaled records. DEWEY : 551.2 ISSN : 0098-8847 RAMEAU : Séismes En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/114282239/ABSTRACT

Reply to "comment on nonlinear soil-site effects in probabilistic seismic-hazard analysis by Paolo Bazzurro and C. Allin Cornell," by Jonathan P. Stewart and Christine A. Goulet / Paolo Bazzurro in Bulletin of the seismological society of America, Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) 

Public ISBD [article]  in Bulletin of the seismological society of America > Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) . - 754-756 p. Titre : Reply to "comment on nonlinear soil-site effects in probabilistic seismic-hazard analysis by Paolo Bazzurro and C. Allin Cornell," by Jonathan P. Stewart and Christine A. Goulet Titre original : Réponse au « commentaire sur des effets non-linéaires d'emplacement de sol en analyse de risque séismique probabiliste par Paolo Bazzurro et C. Allin Cornell, » par Jonathan P. Stewart et Christine A. Goulet Type de document : texte imprimé Auteurs : Paolo Bazzurro, Auteur ; Allin Cornell, C., Auteur Article en page(s) : 754-756 p. Note générale : Génie Civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Vagues  séismiques  Séisme Index. décimale : 551.2 Résumé : We thank Stewart and Goulet for taking an interest in our work and for bringing to our attention the article by Baturay and Stewart (2003), which should have been included in our reference list. Unlike the approach presented in our article, the article by Baturay and Stewart tackles the problem of quantifying the effects of local soil to the incipient seismic waves using an empirical rather than an analytical procedure. We certainly agree with the conclusions reached by Stewart and Goulet stating the applicability of both methodologies for seismic-hazard estimation of critical facilities. Our approach, which is predominantly analytical, undoubtedly benefits from a comparison with a procedure that is based on observations. In Figure 1 of their discussion, Stewart and Goulet provide a useful comparison of the record- to-record variability, Formula , of the elastic spectral acceleration at the soil surface, Formula , for f = 3.33 Hz, conditional on the level of peak ground acceleration (PGA) at the bedrock that derives from the application of both procedures to different National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) soil categories and to soft-soil sites. We were pleased to see that this comparison is very favorable and that the values from both approaches appear to be statistically indistinguishable. This enhanced the credibility of both procedures. Note, however, that the values of Formula in Figure 1 computed using the analytical method by Bazzurro and Cornell could potentially be reduced. Of course, reducing the variability in the surface spectral acceleration is. Nous remercions Stewart et Goulet de prendre un intérêt pour notre travail et de porter à notre connaissance l'article par Baturay et Stewart (2003), qui devraient avoir été inclus dans notre liste de référence. À la différence de l'approche a présenté en notre article, l'article par Baturay et Stewart aborde le problème de mesurer les effets du sol local aux vagues séismiques naissantes en utilisant un empirique plutôt qu'un procédé analytique. Nous sommes d'accord certainement avec les conclusions tirées par Stewart et Goulet énonçant l'applicabilité des deux méthodologies pour l'évaluation séismique de risque des équipements critiques. Notre approche, qui est principalement analytique, tire bénéfice assurément d'une comparaison avec un procédé qui est basé sur des observations. Sur le schéma 1 de leur discussion, Stewart et Goulet fournissent une comparaison utile du disque pour enregistrer la variabilité, formule, de l'accélération spectrale élastique sur la surface de sol, formule, pour f = 3.33 hertz, conditionnelle au niveau de l'accélération au sol maximale (PGA) à la roche en place qui dérive de l'application des deux procédures au tremblement de terre national différent met en danger des catégories de sol du programme de réduction (NEHRP) et aux emplacements mous de sol. Nous étions heureux de voir que cette comparaison est très favorable et que les valeurs des deux approches semblent être statistiquement indistinguibles. Ceci a augmenté la crédibilité des deux procédures. La note, cependant, que les valeurs de la formule sur le schéma 1 ont calculée en utilisant la méthode analytique par Bazzurro et Cornell pourrait potentiellement être réduite. Naturellement, la réduction de la variabilité dans l'accélération spectrale extérieure est DEWEY : 551.2 ISSN : 0037-1106 En ligne : pbazzurro@air-worldwide.com [article] Reply to "comment on nonlinear soil-site effects in probabilistic seismic-hazard analysis by Paolo Bazzurro and C. Allin Cornell," by Jonathan P. Stewart and Christine A. Goulet = Réponse au « commentaire sur des effets non-linéaires d'emplacement de sol en analyse de risque séismique probabiliste par Paolo Bazzurro et C. Allin Cornell, » par Jonathan P. Stewart et Christine A. Goulet [texte imprimé] / Paolo Bazzurro, Auteur ; Allin Cornell, C., Auteur . - 754-756 p. Génie Civil Langues : Anglais (eng) in Bulletin of the seismological society of America > Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) . - 754-756 p. Mots-clés : Vagues  séismiques  Séisme Index. décimale : 551.2 Résumé : We thank Stewart and Goulet for taking an interest in our work and for bringing to our attention the article by Baturay and Stewart (2003), which should have been included in our reference list. Unlike the approach presented in our article, the article by Baturay and Stewart tackles the problem of quantifying the effects of local soil to the incipient seismic waves using an empirical rather than an analytical procedure. We certainly agree with the conclusions reached by Stewart and Goulet stating the applicability of both methodologies for seismic-hazard estimation of critical facilities. Our approach, which is predominantly analytical, undoubtedly benefits from a comparison with a procedure that is based on observations. In Figure 1 of their discussion, Stewart and Goulet provide a useful comparison of the record- to-record variability, Formula , of the elastic spectral acceleration at the soil surface, Formula , for f = 3.33 Hz, conditional on the level of peak ground acceleration (PGA) at the bedrock that derives from the application of both procedures to different National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) soil categories and to soft-soil sites. We were pleased to see that this comparison is very favorable and that the values from both approaches appear to be statistically indistinguishable. This enhanced the credibility of both procedures. Note, however, that the values of Formula in Figure 1 computed using the analytical method by Bazzurro and Cornell could potentially be reduced. Of course, reducing the variability in the surface spectral acceleration is. Nous remercions Stewart et Goulet de prendre un intérêt pour notre travail et de porter à notre connaissance l'article par Baturay et Stewart (2003), qui devraient avoir été inclus dans notre liste de référence. À la différence de l'approche a présenté en notre article, l'article par Baturay et Stewart aborde le problème de mesurer les effets du sol local aux vagues séismiques naissantes en utilisant un empirique plutôt qu'un procédé analytique. Nous sommes d'accord certainement avec les conclusions tirées par Stewart et Goulet énonçant l'applicabilité des deux méthodologies pour l'évaluation séismique de risque des équipements critiques. Notre approche, qui est principalement analytique, tire bénéfice assurément d'une comparaison avec un procédé qui est basé sur des observations. Sur le schéma 1 de leur discussion, Stewart et Goulet fournissent une comparaison utile du disque pour enregistrer la variabilité, formule, de l'accélération spectrale élastique sur la surface de sol, formule, pour f = 3.33 hertz, conditionnelle au niveau de l'accélération au sol maximale (PGA) à la roche en place qui dérive de l'application des deux procédures au tremblement de terre national différent met en danger des catégories de sol du programme de réduction (NEHRP) et aux emplacements mous de sol. Nous étions heureux de voir que cette comparaison est très favorable et que les valeurs des deux approches semblent être statistiquement indistinguibles. Ceci a augmenté la crédibilité des deux procédures. La note, cependant, que les valeurs de la formule sur le schéma 1 ont calculée en utilisant la méthode analytique par Bazzurro et Cornell pourrait potentiellement être réduite. Naturellement, la réduction de la variabilité dans l'accélération spectrale extérieure est DEWEY : 551.2 ISSN : 0037-1106 En ligne : pbazzurro@air-worldwide.com