برگزاری دفاعیه دکتری مهندس محمد صالحی

رساله حاضر در دو فاز پژوهشی به دو جنبه مرتبط با یکدیگر در مهندسی زلزله مبتنی بر عملکرد می‌پردازند: توسعه و ارزیابی منحنی شکنندگی لرزه‌ای و خسارت لرزه‌ای سازه ها. منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای معمولاً با استفاده از سه روش اصلی دینامیکی غیرخطی تولید می‌شوند: Multiple-Stripe Analysis ‎‎(MSA)، Incremental Dynamic Analysis (IDA)، Cloud analysis. تحلیل های MSA و IDA اطلاعات دقیقی در مورد ظرفیت سازه ارائه می‌دهند اما به تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی (NTH) متعددی نیاز دارند. تحلیل کلاسیک ابری به دلیل استفاده از رکوردهای حرکت زمین بدون مقیاس، به طور قابل توجهی تلاش محاسباتی کمتری مورد نیاز است. با این حال، نتایج آن به محدوده و توزیع رکوردهای انتخاب شده حساس است. کاربردپذیری آن به طور مرسوم با این امر قضاوت می‌شود که آیا داده‌های ابری یا رگرسیون برازش شده به مرز (نسبت تقاضا به ظرفیت) DCR≈1 نزدیک می‌شوند یا خیر. در نتیجه، تحلیل ابری اغلب در سطوح عملکرد شدید مانند جلوگیری از فروریزش (CP)، که در آن رکوردهای بدون مقیاس ممکن است پاسخ غیرخطی کافی ایجاد نکنند، مورد تردید یا غیرقابل اجرا در نظر گرفته می‌شود. با این وجود، شرط دسترسی رگرسیون به طور مستقیم دقت پارامترهای شکنندگی حاصل را تأیید نمی‌کند. در برخی موارد، مجموعه داده‌های ابری به DCR≈1 نمی‌رسد، با این حال میانه و پراکندگی تخمین زده شده نزدیک به منحنی شکنندگی معیار MSA باقی می‌مانند؛ در موارد دیگر، شرط دسترسی برآورده می‌شود در حالی که تخمین‌های شکنندگی حاصل نادرست هستند. بنابراین، تحلیل کلاسیک ابر با سه چالش اصلی روبرو است: رکوردهای مقیاس نشده ممکن است به حالت حدی هدف نرسند، رگرسیون سراسری ممکن است از داده‌های عمدتاً پیش از حالت حدی برون‌یابی شود، و شرط دسترسی رگرسیون گستردگی داده ها را نشان می دهد و تضمینی برای دقت منحنی شکنندگی نیست. در فاز اول، شش روش برای توسعه منحنی شکنندگی را معرفی می‌کند: Plus-Cloud, Cloud with Limited SSA (CLS), the ‎Percentile-Consistency criterion, Update-Cloud, Three-Stripe Probit (3SP), and PlusCloud-To-‎IDA.  این شش روش از جنبه های مختلف به چالش های موجود در توسعه منحنی شکنندگی پاسخ می دهد. روش های Plus-Cloud و CLS چالش محدودیت تحلیل Cloud در رسیدن رگرسیون داده ها به نقض سطح عملکرد (DCR=1) پوشش می دهد. معیار سازگاری صدکی (Percentile-Consistency) معیاری در جهت برآورد درست منحنی شکنندگی از روش های مختلف است. در واقع معیاری است که روش های مختلف چه میزان منحنی شکنندگی را درست تخمین زده اند. سپس در روش Update-Cloud آن منحنی شکنندگی که آن معیار را ارضا نموده است، بروزرسانی می شود. روش‌های 3SP و PlusCloud-To-IDA برآورد کم هزینه با دقت بالا از تخمین منحنی شکنندگی ارائه می دهد که قابل رقابت با تحلیل های نظیر IDA است. روش‌های پیشنهادی مستقل از یکدیگر هستند و می‌توان هر یک را به‌صورت جداگانه پیاده‌سازی کرد. این دستاوردها محدودیت‌های متفاوتی را برطرف می‌کنند که با هزینه محاسباتی تحلیل MSA و IDA، و نیز محدودیت‌های مربوط به پوشش پاسخ و رگرسیون در تحلیل متداول Cloud، را کاهش می دهد. این روش‌ها با استفاده از ۱۷ مدل سازه‌ای فولادی متمایز که با الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی شده‌اند، توسعه یافته و مورد بررسی قرار گرفته است. این مدل‌ها شامل قاب‌های خمشی و مهاربندی‌شده EBF و CBF و BRB و همچنین سیستم‌های جداسازی‌شده از پایه هستند. این سازه‌های فولادی بهینه‌شده، بسترهای آزمایش عددی متنوعی را فراهم می‌کنند و کاربرد روش‌‌های پیشنهادی را به سیستم‌های فولادی محدود نمی‌سازند.

فاز دوم از احتمال تجاوز از حالت حدی فراتر می‌رود و به تفسیر فیزیکی خسارت لرزه‌ای می‌پردازد. در این فاز، بیان می کند که شاخص خسارت یک عددی بین صفر و یک است. شاخص‌های آسیب تک عددی می‌توانند اثرات متمایز تقاضاهای مرتبط با رانش و شتاب را در پاسخ لرزه‌ای غیرخطی بپوشانند. بنابراین این مطالعه به جای یک عدد بین صفر و یک، از یک چارچوب تحلیلی-گرافیکی به نام نمودار خسارت شتاب-رانش (ADD) معرفی می کند. این روش از تحلیل تاریخچه زمانی و منحنی پوش آور استفاده می کند. به این ترتیب، ‏ADD‏ از کالیبراسیون تجربی، برازش شکنندگی مختص رکورد و محاسبات صریح انتگرال انرژی اجتناب می‌کند، در ‏حالی که اثرات پاسخ چرخه‌ای و تغییرپذیری رکورد به رکورد را تا حدی که توسط مدل تاریخچه زمانی غیرخطی ثبت می‌شوند، ‏منعکس می‌کند. در واقع در روش ADD، بر روی یک نمودار می توان آسیب پذیری ناشی از جابه جایی نسبی و شتاب را برای هر طبقه همزمان مشاهده نمود. چارچوب پیشنهادی با استفاده از چهار سازه سه و هشت و پانزده و بیست طبقه بهینه یابی شده در مقابل ارزیابی خسارت Fema-p58 و شاخص پاسخ (RI) مقایسه شده است. ADD‏ روندهای شدت کلی ثبت شده توسط ‏Fema-p58‏ را بازتولید می‌کند و در عین حال مکانیسم کنترل (جابجایی در مقابل ‏شتاب) و توزیع ارتفاعی آن را که تا حد زیادی در شاخص‌های اسکالر مانند ‏RI‏ پنهان هستند، آشکار می‌سازد. نتایج نشان می‌دهد ‏که ‏ADD‏ یک ابزار تشخیصی مکمل از نظر محاسباتی کارآمد و از نظر فیزیکی شفاف برای ارزیابی آسیب لرزه‌ای و مقایسه آگاهانه ‏از مکانیسم گزینه‌های طراحی ارائه می‌دهد.‏
 

KEY WORDS: Incremental Dynamic Analysis, Cloud Analysis, Multiple Stripe Analysis, Single Stripe Analyses, Plus-Cloud, Cloud with Limited SSA, percentile
consistency check, Update-Cloud, Three-Stripe Probit (3SP), PlusCloud-To-IDA, Damage index, Fema-p58, ​ADD, ‎Fragility Curve

آدرس ایمیل: ​salehi_mohammadcivileng.iust.ac.ir