This paper deals with a comparative analysis of recorded (NGA West2 and SIMBAD) and simulated (BB-SPEED) accelerograms datasets using CYCLIC 1D, a nonlinear finite element program, for the selected soil profile of Mirandola’s region, Italy. The primary aim of this paper is to evaluate the reliability and accuracy of the simulated ground motions with that of the recorded ones. The paper encompasses the difference and agreement between the recorded and simulated accelerograms based on the soil response histories. The methodology employed in this study involves the collection of data for the selected soil profile using the S&M software. This includes obtaining both recorded and simulated accelerograms. The selection of accelerograms is based on the design target spectrum specific to the Mirandola’s region. In the data analysis phase, the recorded and simulated accelerograms will be subjected to analysis using CYCLIC 1D, a one-dimensional (1D) non-linear finite element program software. Finally, the reliability of the results obtained from CYCLIC 1D is verified by comparison with DEEPSOIL and by assessing the factor of safety against liquefaction. The research paper assesses the level of agreement between recorded and simulated ground motions by examining key parameters related to soil response histories. These parameters include the acceleration and displacement time histories, the distribution of excess pore pressure over time, the shear stress distribution over shear strain, and the distribution of effective confinement over shear stress. The comparative analysis demonstrates a satisfactory agreement between the recorded and simulated data concerning these selected parameters. To enhance the reliability and accuracy of the CYCLIC 1D software, verification was conducted using the DEEPSOIL computer program and a factor of safety against liquefaction. The results also confirm that the outputs of CYCLIC 1D are dependable, and the obtained values are compelling. The findings of the paper enhance our understanding of the performance of simulated ground motions (BB-SPEED) in comparison to recorded accelerograms. The validated simulated accelerograms can be effectively utilized in future engineering design and seismic hazard assessment endeavors.

Il presente lavoro tratta un'analisi comparativa di dati accelerometrici registrati (NGA West2 e SIMBAD) e simulati (BB-SPEED) utilizzando CYCLIC 1D, un programma agli elementi finiti non lineare, per il profilo del suolo selezionato della regione di Mirandola, in Italia. L'obiettivo principale di questo lavoro è valutare l'affidabilità e l'accuratezza dei moti al suolo simulati rispetto a quelli registrati. Il documento comprende la differenza e l'accordo tra gli accelerogrammi registrati e simulati sulla base delle storie di risposta del suolo. La metodologia impiegata in questo studio prevede la raccolta di dati per il profilo di terreno selezionato utilizzando il software S&M. Questo include l'ottenimento di accelerogrammi registrati e simulati. La selezione degli accelerogrammi si basa sullo spettro target di progetto specifico della regione di Mirandola. Nella fase di analisi dei dati, gli accelerogrammi registrati e simulati saranno sottoposti ad analisi con CYCLIC 1D, un programma ad elementi finiti non lineare (1D). Infine, l'affidabilità dei risultati ottenuti da CYCLIC 1D viene verificata attraverso il confronto con DEEPSOIL e la valutazione del fattore di sicurezza contro la liquefazione. Il documento di ricerca valuta il livello di accordo tra i moti del suolo registrati e simulati esaminando i parametri chiave relativi alle storie di risposta del suolo. Questi parametri includono le storie temporali di accelerazione e spostamento, la distribuzione della pressione di poro in eccesso nel tempo, la distribuzione dello sforzo di taglio sulla deformazione di taglio e la distribuzione del confinamento effettivo sullo sforzo di taglio. L'analisi comparativa dimostra un accordo soddisfacente tra i dati registrati e quelli simulati per quanto riguarda questi parametri selezionati. Per migliorare l'affidabilità e l'accuratezza del software CYCLIC 1D, è stata condotta una verifica utilizzando il programma informatico DEEPSOIL e un fattore di sicurezza contro la liquefazione. I risultati confermano inoltre che gli output di CYCLIC 1D sono affidabili e i valori ottenuti sono convincenti. I risultati del lavoro migliorano la nostra comprensione delle prestazioni dei moti al suolo simulati (BB-SPEED) rispetto agli accelerogrammi registrati. Gli accelerogrammi simulati convalidati possono essere utilizzati efficacemente nella progettazione ingegneristica futura e nella valutazione della pericolosità sismica.

A comparative analysis of recorded and simulated accelerograms for non-linear soil response analyses including liquefaction

AKALU, MICHAEL
2022/2023

Abstract

This paper deals with a comparative analysis of recorded (NGA West2 and SIMBAD) and simulated (BB-SPEED) accelerograms datasets using CYCLIC 1D, a nonlinear finite element program, for the selected soil profile of Mirandola’s region, Italy. The primary aim of this paper is to evaluate the reliability and accuracy of the simulated ground motions with that of the recorded ones. The paper encompasses the difference and agreement between the recorded and simulated accelerograms based on the soil response histories. The methodology employed in this study involves the collection of data for the selected soil profile using the S&M software. This includes obtaining both recorded and simulated accelerograms. The selection of accelerograms is based on the design target spectrum specific to the Mirandola’s region. In the data analysis phase, the recorded and simulated accelerograms will be subjected to analysis using CYCLIC 1D, a one-dimensional (1D) non-linear finite element program software. Finally, the reliability of the results obtained from CYCLIC 1D is verified by comparison with DEEPSOIL and by assessing the factor of safety against liquefaction. The research paper assesses the level of agreement between recorded and simulated ground motions by examining key parameters related to soil response histories. These parameters include the acceleration and displacement time histories, the distribution of excess pore pressure over time, the shear stress distribution over shear strain, and the distribution of effective confinement over shear stress. The comparative analysis demonstrates a satisfactory agreement between the recorded and simulated data concerning these selected parameters. To enhance the reliability and accuracy of the CYCLIC 1D software, verification was conducted using the DEEPSOIL computer program and a factor of safety against liquefaction. The results also confirm that the outputs of CYCLIC 1D are dependable, and the obtained values are compelling. The findings of the paper enhance our understanding of the performance of simulated ground motions (BB-SPEED) in comparison to recorded accelerograms. The validated simulated accelerograms can be effectively utilized in future engineering design and seismic hazard assessment endeavors.
SMERZINI, CHIARA
ING I - Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
18-lug-2023
2022/2023
Il presente lavoro tratta un'analisi comparativa di dati accelerometrici registrati (NGA West2 e SIMBAD) e simulati (BB-SPEED) utilizzando CYCLIC 1D, un programma agli elementi finiti non lineare, per il profilo del suolo selezionato della regione di Mirandola, in Italia. L'obiettivo principale di questo lavoro è valutare l'affidabilità e l'accuratezza dei moti al suolo simulati rispetto a quelli registrati. Il documento comprende la differenza e l'accordo tra gli accelerogrammi registrati e simulati sulla base delle storie di risposta del suolo. La metodologia impiegata in questo studio prevede la raccolta di dati per il profilo di terreno selezionato utilizzando il software S&M. Questo include l'ottenimento di accelerogrammi registrati e simulati. La selezione degli accelerogrammi si basa sullo spettro target di progetto specifico della regione di Mirandola. Nella fase di analisi dei dati, gli accelerogrammi registrati e simulati saranno sottoposti ad analisi con CYCLIC 1D, un programma ad elementi finiti non lineare (1D). Infine, l'affidabilità dei risultati ottenuti da CYCLIC 1D viene verificata attraverso il confronto con DEEPSOIL e la valutazione del fattore di sicurezza contro la liquefazione. Il documento di ricerca valuta il livello di accordo tra i moti del suolo registrati e simulati esaminando i parametri chiave relativi alle storie di risposta del suolo. Questi parametri includono le storie temporali di accelerazione e spostamento, la distribuzione della pressione di poro in eccesso nel tempo, la distribuzione dello sforzo di taglio sulla deformazione di taglio e la distribuzione del confinamento effettivo sullo sforzo di taglio. L'analisi comparativa dimostra un accordo soddisfacente tra i dati registrati e quelli simulati per quanto riguarda questi parametri selezionati. Per migliorare l'affidabilità e l'accuratezza del software CYCLIC 1D, è stata condotta una verifica utilizzando il programma informatico DEEPSOIL e un fattore di sicurezza contro la liquefazione. I risultati confermano inoltre che gli output di CYCLIC 1D sono affidabili e i valori ottenuti sono convincenti. I risultati del lavoro migliorano la nostra comprensione delle prestazioni dei moti al suolo simulati (BB-SPEED) rispetto agli accelerogrammi registrati. Gli accelerogrammi simulati convalidati possono essere utilizzati efficacemente nella progettazione ingegneristica futura e nella valutazione della pericolosità sismica.
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