بررسی اثر عدم قطعیت‌های ذاتی و شناختی در منحنی‌های شکنندگی سیستم قاب خمشی فولادی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن.

2 گروه عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن

3 علم و صنعت ایران

چکیده

هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر عدم قطعیت‌های ذاتی و شناختی مهم بر عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی متوسط می‌باشد. برای انجام این ارزیابی از تحلیل دینامیکی افزایشی تعمیم‌یافته استفاده شده‌است. برای مد‌‌ل‌سازی ریاضی اثر عدم قطعیت‌های ذاتی رکورد‌به‌رکورد زلزله از چهل رکورد متفاوت زلزله در حوزه‌ی دور استفاده شده‌است. برای مدل‌سازی اثر عدم قطعیت‌های شناختی مهم نیز، پنج پارامتر مدل‌سازی مصالح مفصل‌های پلاستیک المان‌های سازه‌ای (برای انجام تحلیل‌های غیر خطی) به‌صورت غیر قطعی و با مشخصات آماری مربوط در نظر گرفته شده‌است. سپس بااستفاده از روش‌های ساده‌شده و کارامد تولید نمونه‌های تصادفی، پنجاه ترکیب از این پنج پارامتر تولید شده‌است و برای هر کدام از آنها (برای هر یک از این پنجاه مدل) یک دسته منحنی تحلیل دینامیکی افزایشی استخراج شده‌است. نتایج این بررسی حاکی از آن است که پارامترهای دارای عدم قطعیت شناختی بیشترین تأثیر خود را بر منحنی شکنندگی متناظر با حالت حدی قابلیت استفاده بی‌وقفه (IO)دارند. به عبارت دیگر در دو حالت حدی آستانه‌ی فروریزش (CP) و ناپایداری دینامیکی  (GI)اگر امکان انجام تحلیل دینامیکی افزایشی برای تمامی پنجاه نمونه نباشد، منحنی شکنندگی مربوط به مدل میانگین جواب نسبتاً قابل قبولی خواهد داشت؛ اما در مورد حالت حدی IO  این‌گونه نیست و اثر عدم قطعیت‌های شناختی بسیار حائز اهمیت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Study on the Effect of Aleatory and Epistemic Uncertainties on Fragility Curves of Steel Moment Frames

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Gorji 1
  • Ehsan Darvishan 2
  • Hossein Babajanian Bisheh 3
1 Islamic Azad University, Roudehen Branch, Roudehen, Iran.
2 , Islamic Azad University, Roudehen Branch, Roudehen, Iran.
3 Postdoctoral Researcher, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The aim of this study is to investigate the effect of aleatory and epistemic uncertainties on seismic performance of an intermediate steel moment frame. For this reason, generalized incremental dynamic analysis is employed. To model record-to-record aleatory uncertainties, 40 far-field ground motion records are utilized. Also, to model important epistemic uncertainties, 5 parameters of plastic hinge behavior are uncertainly modeled and statistical parameters are considered for these models. Then, by using effective simplified models of random variable production, 50 combination of these 5 parameters are produced and for each one of these models a bin of IDA curves are extracted. Results show that parameters with epistemic uncertainty affect fragilities of IO limit state more than other limit states. In other words, for CP and GI limit states fragilities of mean of models yield acceptable results even when incremental dynamic analysis cannot be conducted for all the 50 models. However, For IO level, the effect of epistemic uncertainties cannot be neglected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Incremental Dynamic analysis
  • : Fragility curve
  • : Aleatory uncertainties: Epistemic uncertainties: Steel moment frame

مراجع

1.    Horspool, N.A., King, A.B., Lin, S.L., and Uma, S.R., "Damage and losses to residential buildings during the Canterbury earthquake sequence.", 2016 New Zealand Society for Earthquake Engineering, Conference. (2016).
2.    Jiang, L., and Ye, J., "Quantifying the Effects of Various Uncertainties on Seismic Risk Assessment of CFS Structures", Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 18, No. 1, pp. 241-272, (2020).
3.    Jiang, L., Hong, Z., and Hu, Y., "Effects of Various Uncertainties on Seismic Risk of Steel Frame Equipped with Steel Panel Wall", Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 16, No. 12, pp. 5995-6012, (2018).
4.    Jalayer, F. “Direct probabilistic seismic anaysis: implementing non-linear dynamic assessments”, Stanford University, 2003.
        O’Reilly, G.J., and Sullivan, T.J., "Quantification of Modelling Uncertainty in Existing Italian RC Frames", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 47, No. 4, pp. 1054-1067, (2018).
6.    Dolsek, M., "Estimation of Seismic Response Parameters through Extended Incremental Dynamic Analysis", Computational methods in earthquake engineering. Springer, Dordrecht, pp. 285–304, (2011).
7.    Shinozuka, M., Feng, M. Q., Lee, J., and Naganuma, T., "Statistical Analysis of Fragility Curves", Journal of Engineering Mechanics, Vol. 126, No. 12, pp. 1224–1231, (2000).
8.    Banerjee, S., and Shinozuka, M., "Mechanistic Quantification of RC Bridge Damage States under Earthquake through Fragility Analysis", Probabilistic Engineering Mechanics, Vol. 23, No. 1, pp. 12–22, (2008).
9.    Celik, O.C., Ellingwood, B.R., "Seismic Fragilities for Non-ductile Reinforced Concrete Frames–Role of Aleatoric and Epistemic Uncertainties", Structural Safety, Vol. 32, No. 1, pp. 1-12, (2010).
10. Ajamy, A., Zolfaghari, M.R., Asgarian. B., and Ventura, C. E., "Probabilistic Seismic Analysis of Offshore Platforms Incorporating Uncertainty in Soil-pile-structure Interactions", Journal of Constructural Steel research, Vol. 101, Pp. 265-279, (2014).
11. Asgarian, B., and Ordoubadi, B., "Effects of Structural Uncertainties on Seismic Performance of Steel Moment Resisting Frames", Journal of Constructural Steel research, Vol. 120, Pp.132–42, (2016).
12. Heidary-Torkamani, H., Bargi, K., Amirabadi. R., and McCllough, N.J., "Fragility Estimation and Sensitivity Analysis of an Idealized Pile-supported Wharf with Batter Piles", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 61, pp. 92–106, (2014).
13.   شمس، محمد مهدی، «ارزیابی قابلیت اعتماد قاب‌های بتنی با درنظر گرفتن عدم قطعیت‌های ذاتی و شناختی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده‌ی مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، (1392).
14.   رضایی، فاطمه، گرامی، محسن، نادرپور، حسین، "ارزیابی قابلیت ‏اطمینان لرزه‏ای قاب‏های خمشی فولادی به‌سازی‌شده با مهاربندهای هم‌گرا با مدل‏های احتمالاتی"، نشریه‌ی مهندسی سازه و ساخت، (4)2، صفحات 18-5، (1396).
15. Kayhani, A., Drabanian, R., Mohsenian, V., and Naderi, R., "Probabilistic Assessment of the Effects of the Uncertainty on the Seismic Peroformance of Steel Frames Equipped with Tuned Mass Damper", Sharif Journal of Civil Engineering, Vol. 34, No. 2, pp. 41-50, (2018).
16.   آیین‌نامه‌ی طراحی ساختمان‌ها دربرابر زلزله (استاندارد 2800)، ویرایش 4، مرکز تحقیقات راه و مسکن و شهرسازی، (1393).
17.   مقررات ملی ساختمان، مبحث ششم: بارهای وارد بر ساختمان، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، (1392).
18. American Institute of Steel Construction (AISC), “Specification for Structural Steel Buildings”, ANSI/AISC 360-10, Chicago, (2010).
19. McKenna, F. “OpenSees: a framework for earthquake engineering simulation”, Computing in Science & Engineering, Vol. 13, No. 4, pp. 58-66, (2011).
20. Charney, F.A., "Unintended Consequences of Modeling Damping in Structures", Journal of Structural Engineering, Vol. 134, No. 4, pp. 581–92, (2008).
21. Ibarra, L.F., and Krawinkler, H., "Global Collapse of Frame Structures under Seismic Excitations", Pacific Earthquake Engineering Research Center Berkeley, CA, (2005).
22. Lignos, D.G., and Krawinkler, H., "Deterioration Modeling of Steel Components in sSupport of Collapse Prediction of Steel Moment Frames under Earthquake Loading", Journal of Structural Engineering, Vol. 137, No. 11, pp. 1291–302, (2011).
23. Gholipour, Y., Bozorgnia, Y., Rahnama, M., Berberian. M., and Shojataheri, J., "Probabilistic Seismic Hazard Analysis, Phase I–greater Tehran Regions", Faculty of Engineering, Tehran University, Tehran, (2008).
24. Center, P. E. E. R., "PEER Ground Motion Database", Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California Berkeley, CA, (2013).
25. Lemaire, M., "Structural Reliability", John Wiley & Sons, pp. 233-265, (2013).
26. McKay, M.D., Beckman, R.J., and Conover, W.J., "Comparison of Three Methods for Selecting Values of Input Variables in the Analysis of Output from a Computer Code", Technometrics, Vol. 21, No. 2, pp. 239–45, (1979).
27. Vořechovský, M., and Novák, D., "Correlation Control in Small-sample Monte Carlo type Simulations I: A Simulated Annealing Approach", Probabilistic Engineering Mechics, Vol. 24, No. 3, pp. 452–62, (2009).
28. Benjamin, J.R., and Cornell, C.A., "Probability, Statistics and Decision for Civil Engineers", New York: McGraw‐Hill, pp. 370-499, (1970).
29. Soong, T.T., "Fundamentals of Probability and Statistics for Engineers", John Wiley & Sons, (2004).
30. Walpole, R.E., Myers, R.H., Myers, S.L., and Ye, K., "Probability and Statistics for Engineers and Scientists", Pearson(2012).
31. Rahnama, M., and Krawinkler, H., "Effects of Soft Soil and Hysteresis Model on Seismic Demands", Report No. 108, Stanford University, John A. Blume Earthquake Engineering Center, pp. 34-61, (1993).
32. FEMA., "Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-frame Buildings", Report No. FEMA-350 SAC Joint Venture, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, (2000).
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار