Araştırma Makalesi

A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA

Cilt: 39 Sayı: 3 31 Aralık 2023
PDF İndir
TR EN

A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA

Öz

Wind-storms are extremely destructive natural disasters that cause structural damage, and consequently severe personal injuries and casualties. To reduce these injuries and casualties, risk assessment of existing structures and improvement of building design regulations have become important. To assess the risk of structural systems during wind storms, analytical fragility analysis is a recently developed method by providing conditional failure probabilities for the structural systems. However, the analytical fragility analysis requires extensive computational time and effort which makes it infeasible for large scale structures. This proposed paper develops a new methodology (Analytical Linear Fragility Analysis: ALFA) to simplify and to expedite the analytical fragility analysis for linear structural systems without compromising accuracy. ALFA is exemplified by obtaining the fragility curves of 70 different multi-degree of freedom (MDOF) linear mass-column systems subjected to varying wind loading conditions. The fragility curves of the same mass-column systems were also obtained using Monte-Carlo (MC) based brute-force methodology, which is a commonly used computationally expensive method in literature, and results are compared. This comparison yields the conclusion that ALFA is 240 times faster than the brute-force one, without losing accuracy. Moreover, ALFA can be utilized for improvement of performance-based design specifications and for the preliminary risk assessment of nonlinear structural systems.

Anahtar Kelimeler

Teşekkür

The author of this paper would like to express his appreciation to Dr. Hatice Sinem Sas for her help on proofreading for the draft of the paper.

Kaynakça

  1. [1] J.Y. Lee, B.R. Ellingwood, A decision model for intergenerational life-cycle risk assessment of civil infrastructure exposed to hurricanes under climate change, Reliab. Eng. Syst. Saf. 159 (2017) 100–107. doi:10.1016/j.ress.2016.10.022.
  2. [2] M.O. Amini, J.W. van de Lindt, Quantitative Insight into Rational Tornado Design Wind Speeds for Residential Wood-Frame Structures Using Fragility Approach, J. Struct. Eng. 140 (2014) 1–15. doi:10.1061/(asce)st.1943-541x.0000914.
  3. [3] S. Cao, J. Wang, Statistical Summary and Case Studies of Strong Wind Damage in China, J. Disaster Res. 8 (2013) 1096–1102.
  4. [4] K. Lee, D. Rosowsky, Synthetic hurricane wind speed records: development of a database for hazard analyses and risk studies, Nat. Hazards Rev. (2007) 1–30. doi:10.1061/(ASCE)1527-6988(2007)8:2(23).
  5. [5] M.G. Stewart, Cyclone damage and temporal changes to building vulnerability and economic risks for residential construction, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 91 (2003) 671– 691. doi:10.1016/S0167-6105(02)00462-2.
  6. [6] J. Shanmugasundaram, S. Arunachalam, S. Gomathinayagam, N. Lakshmanan, P. Harikrishna, Cyclone damage to buildings and structures - a case study, in: J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 2000: pp. 369–380. doi:10.1016/S0167-6105(99)00114-2.
  7. [7] B. Gardiner, P. Berry, B. Moulia, Review: Wind impacts on plant growth, mechanics and damage, Plant Sci. 245 (2016) 94–118. doi:10.1016/j.plantsci.2016.01.006.
  8. [8] C. Ciftci, S.R. Arwade, B. Kane, S.F. Brena, Analysis of the probability of failure for open-grown trees during wind storms, Probabilistic Eng. Mech. 37 (2014) 41–50. doi:10.1016/j.probengmech.2014.04.002.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

İnşaat Yapım Mühendisliği, Kırılma Mekaniği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Erken Görünüm Tarihi

31 Aralık 2023

Yayımlanma Tarihi

31 Aralık 2023

Gönderilme Tarihi

9 Ağustos 2023

Kabul Tarihi

27 Aralık 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 39 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Çiftçi, C. (2023). A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 39(3), 508-520. https://izlik.org/JA97LZ76RJ
AMA
1.Çiftçi C. A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2023;39(3):508-520. https://izlik.org/JA97LZ76RJ
Chicago
Çiftçi, Cihan. 2023. “A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 39 (3): 508-20. https://izlik.org/JA97LZ76RJ.
EndNote
Çiftçi C (01 Aralık 2023) A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 39 3 508–520.
IEEE
[1]C. Çiftçi, “A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 39, sy 3, ss. 508–520, Ara. 2023, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA97LZ76RJ
ISNAD
Çiftçi, Cihan. “A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 39/3 (01 Aralık 2023): 508-520. https://izlik.org/JA97LZ76RJ.
JAMA
1.Çiftçi C. A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2023;39:508–520.
MLA
Çiftçi, Cihan. “A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 39, sy 3, Aralık 2023, ss. 508-20, https://izlik.org/JA97LZ76RJ.
Vancouver
1.Cihan Çiftçi. A Methodology for Fast and Accurate Analytical Fragility Analysis of Linear Structural Systems during Wind Storms: ALFA. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi [Internet]. 01 Aralık 2023;39(3):508-20. Erişim adresi: https://izlik.org/JA97LZ76RJ

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.