استخراج رابطه کاهندگی برای پیش بینی پارامتر ترکیب بهینه تغییرمکان های طیفی در ساختمان های کوتاه مرتبه بر اساس حرکات شدید زمین در ایران

نوع مقاله : مقاله عمران

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران/دانشکده فنی و مهندسی /دانشگاه بجنورد/بجنورد/ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

چکیده

برآورد پارامترهای مهم حرکات شدید زمین در یک ساختگاه از حیث پتانسیل آسیب بر سازه ها، به کمک شاخص شدت انجام می شود. یکی از شاخص هایی که به صورت گسترده در بیان کمّی شدت لرزش های زمین در مهندسی زلزله استفاده می شود، پارامتر شتاب طیفی در پریود مود اول سازه، Sa (T1)، است. ‏مطالعات اخیر نشان داده است که استفاده از‎ ‏‎این پارامتر به عنوان شاخص شدت، ممکن ‏است منجر به پراکندگی زیاد در پیش بینی پاسخ غیرخطی ساختمان ها شود. ‏بدین منظور، استفاده از شاخص هایی که از کفایت و کارآمدی بالاتری برخوردار هستند، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این شاخص ها که در پژوهش های اخیر مطرح شده است، ترکیب بهینه تغییرمکان های طیفی می باشد‏. به صورت تقریبی می توان از بسط مرتبه اول تیلور برای استخراج رابطه کاهندگی برای این شاخص بر ‏اساس روابط کاهندگی موجود برای شتاب های طیفی استفاده کرد. با این حال، استخراج رابطه کاهندگی مستقل برای این شاخص به منظور کاهش خطای محاسبات اجتناب ناپذیر است. بدین منظور، یک مدل پیش بینی حرکت زمین برای این شاخص پیشنهاد گردید. در استخراج رابطه کاهندگی، بیش از پانصد و پنجاه زوج شتاب نگاشت که در 284 زلزله با بزرگی 4 تا 7/6 و در فواصل کمتر از 100 کیلومتر در مناطق مختلف ایران ثبت شده اند، مورد استفاده قرار گرفت. مزیت مدل پیشنهادی از طریق بررسی مقادیر باقیمانده در برابر بزرگی و فاصله و همچنین کاربرد آن در مقایسه با سایر مدلهای کاهندگی ارزیابی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Ground Motion Prediction Equation for Optimal Combination of Spectral Displacements as the intensity measure for short-period buildings using Iranian strong ground motion records

نویسندگان [English]

  • Fateme Soleimani 1
  • Aliakbar Yahyaabadi 2
1 Department of Civil Engineering Faculty of Engineering University of Bojnord
2 Department of civil engineering, Faculty of engineering, University of Bojnord, Bojnord, Iran
چکیده [English]

Important parameters of strong ground motions in a site in terms of potential damage to structures can be represented by an intensity measure parameter. One of the intensity measures that is widely used in the quantitative representation of earthquake intensity in earthquake engineering is the spectral acceleration at the first-mode period of the structure. Recent studies have shown that the use of this parameter as an intensity measure may lead to high dispersion in predicting the nonlinear response of buildings. For this purpose, using intensity measures with higher sufficiency and efficiency has been received attention in recent years. One of these intensity measures that has been proposed in recent research is the optimal combination of spectral displacements. Approximately, the first-order Taylor series expansion can be used to derive an attenuation relationship for this intensity measure based on the existing relationships for spectral accelerations. However, the derivation of an independent attenuation relationship for this intensity measure in order to reduce the calculation error is inevitable. For this purpose, a ground motion prediction model was proposed for this intensity measure. In developing the attenuation relationship, more than five hundred and fifty pairs of accelerograms were used, which were recorded in 284 earthquakes with a magnitude of 4 to 7.6 and at distances of less than 100 km in different regions of Iran. The proposed model has been investigated by examining the residual values against magnitude and distance as well as its application in comparison with other attenuation relationships.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic hazard
  • Intensity measure
  • Attenuation relationship
  • Strong Ground Motions
  • Optimal combination of spectral displacements

مراجع

]1[ علی اکبر یحیی آبادی و سید قاسم رستمی، "مدلسازی فرکانسی وقوع زلزله ها با استفاده از تابع تبدیل فوریه"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 19، شماره 64، بهار 1400، صفحه 1-14.
[2] F. Sinaiean, "Study on Iran strong motion records", 6th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering, Tehran, Iran, 2006.
]3[ حسین بخشی، مهراله رخشانی مهر و  مسعود نوروزی ، "تحلیل خطر لرزه ای و تهیه نقشه های هم شتاب شهرستان نیشابور"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 54، پاییز 1396، صفحه 211-223.
[4] M. Mousavi, A. Ansari, H. Zafarani, and A. Azarbakht, "Selection of ground motion prediction models for seismic hazard analysis in the Zagros region, Iran", Journal of Earthquake Engineering, Vol. 16, NO. 8, 2012, pp. 1184-1207.
[5] J. Shoja-Taheri, S. Naserieh, and G. Hadi, "A test of the applicability of NGA models to the strong ground-motion data in the Iranian plateau", Journal of Earthquake Engineering,  Vol. 14, NO. 2, 2010, pp. 278-292.
[6] H. Ramazi, and V. Schenk, "Preliminary results obtained from strong ground motion analyses of Iranian earthquakes", XXIV General Assembly of the ESC, Athens, Greece, 1994.
[7] M. Khademi, "Attenuation of peak and spectral accelerations in the Persian plateau", 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, UK, 2002.
[8] K.W. Campbell, "Near-source attenuation of peak horizontal acceleration. Bulletin of the Seismological Society of America", Vol. 71, NO. 6, 1981, pp. 2039-2070.
[9] A. Norouzi, "Attenuation relations for peak horizontal and vertical accelerations of earthquake ground motion in Iran: a preliminary analysis", Journal of Seismology and Earthquake Engineering, Vol. 7, NO. 2, 2005, pp. 109-128.
[10] K.W. Campbell, and Y. Bozorgnia, "NGA ground motion model for the geometric mean horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5% damped linear elastic response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 s", Earthquake spectra, Vol. 24, NO. 1, 2008, pp. 139-171.
[11] H. Ghasemi, and M. Zare, "An empirical spectral ground-motion model for Iran", Journal of Seismology, Vol. 13, NO. 4, 2009, pp. 499-515.
[12] S. Akkar, and J.J. Bommer, "Empirical equations for the prediction of PGA, PGV, and spectral accelerations in Europe, the Mediterranean region, and the Middle East", Seismological Research Letters, Vol. 81, NO. 2, 2010, pp. 195-206.
[13] M. Soghrat,  and M. Ziyaeifar, "Ground motion prediction equations for horizontal and vertical components of acceleration in northern Iran", Journal of Seismology, Vol. 21, NO. 1, 2017, pp. 99-125.
]14[ غلامرضا قدرتی امیری، سید علی رضویان امرئی و  سید امین رضویان امرئی، "تهیه رابطه کاهندگی شتاب برای فلات ایران. مدلسازی در مهندسی"،. نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 54، پاییز 1397، صفحه 167-175.
[15] H. Zafarani, M. R. Soghrata, R. Jabbarkhanib, and Z. Nasrollahifarb, "Selection and Modification of Ground Motion Prediction Equations in Different Tectonic Regions of Iran considering declustered and Non-declustered Earthquake Catalogs", Journal of Earthquake Engineering, 2022, DOI: 10.1080/13632469.2022.2033361.
[16] A. Khansefid, "Pulse-like ground motions: Statistical characteristics, and GMPE development for the Iranian Plateau", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 134, 2020, pp. 106-164.
[17] C.A. Goulet, Y. Bozorgnia, N. Kuehn, L.A. Atik, R.R. Youngs, and R.W. Graves, "NGA-East ground-motion characterization model Part I: Summary of products and model development", Earthquake Spectra, Vol. 37, NO. 1_suppl, 2021, p. 1231-1282.
[18] P. Tothong, and N. Luco, "Probabilistic seismic demand analysis using advanced ground motion intensity measures", Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Vol. 36, NO. 13, 2007, pp. 1837-1860.
[19] A. Yahyaabadi, and M. Tehranizadeh, "Development of an improved intensity measure in oreder to reduce the variability in seismic demands under near-fault ground motions" Journal of Earthquake and Tsunami, Vol. 02, NO. 06, 2012, pp. 1250012.
[20] A. Yahyaabadi, and M. Tehranizadeh, "New scalar intensity measure for near-fault ground motions based on the optimal combination of spectral responses", Scientia Iranica, Vol. 81, NO. 6, 2011, pp.1149-1158.
[21] M. Onvani, and A. Yahyaabadi, "Probabilistic seismic demand analysis of steel moment frames by utilising Bayesian statistics", European Journal of Environmental and Civil Engineering, Vol. 24, NO. 4, 2021, pp. 618-634.
[22] L. Lin, N. Naumoski , M. Saatcioglu , and S. Foo, "Improved intensity measures for probabilistic seismic demand analysis. Part 1: development of improved intensity measures", Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 38, NO. 1, 2011, pp. 79-88.
[23] J.W. Baker, and C. Allin Cornell, "A vector‐valued ground motion intensity measure consisting of spectral acceleration and epsilon", Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Vol. 34, NO. 10, 2005, pp. 1193-1217.
[24] P. Tothong, and C. Allin Cornell, "An empirical ground-motion attenuation relation for inelastic spectral displacement", Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 96, NO. 6, 2006, pp. 2146-2164.
[25] P. Heresi, H. Dávalos, and E. Miranda, "Ground motion prediction model for the peak inelastic displacement of single-degree-of-freedom bilinear systems", Earthquake Spectra, Vol. 34, NO. 3, 2018, 1177-1199.
[26] N. Luco, P.M. Mai, C.A. Cornell, and G.C. Beroza, "Probabilistic seismic demand analysis at a near-fault site using ground motion simulations based on a stochastic-kinematic earthquake source model",  7th US National Conference on Earthquake Engineering, Boston, Massachusetts, 2002.
[27] K. Kostinakis, and A. Athanatopoulou, "Incremental dynamic analysis applied to assessment of structure-specific earthquake IMs in 3D R/C buildings", Engineering Structures, Vol. 125, 2016, pp. 300-312.
[28] N. Luco, and P. Bazzurro, "Effects of earthquake record scaling on nonlinear structural response", Rep. on PEER-LL Program Task 1G00, Addendum (Sub-Task 1 of 3), 2004.
[29] Iran Strong Motion Network Data Bank, 2020.
[30] PEER Ground Motion Database, 2021.
مدل سازی در مهندسی
دوره 20، شماره 70
مهر 1401
صفحه 179-193

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 آبان 1400
  • تاریخ بازنگری: 13 خرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار