انتخاب مجموعه مناسب حركات زمين براي تحليل تاريخچه زماني با استفاده از طيف خطر يكنواخت

Selection of an appropriate ground motion records set for time history analysis using uniform hazard spectrum

تخمين پاسخ لرزه‌اي سازه‌ها در روش تحليل تاريخچه‌ي زماني تحت تأثير ركوردهاي حركت زمين قرار دارد. با توجه به اينكه پيش‌بيني دقيق مشخصات زلزله‌هاي آينده امكان پذير نيست، نحوه‌ي انتخاب ركوردهاي حركت زمين همواره به عنوان يك چالش در مهندسي زلزله مطرح بوده است. در اين مطالعه، يك روش براي انتخاب مجموعه‌ي مناسب از حركات شديد زمين با توجه به ويژگي‌هاي زمين شناسي و ژئوتكنيكي يك ساختگاه خاص معرفي و مورد بررسي قرار مي‌گيرد. از مجموعه ركوردهايي كه در اين مطالعه پيشنهاد مي-شود، مي‌توان براي تحليل انواع سازه‌ها بدون توجه به پريود ارتعاشي آن‌ها، حتي در ساختگاه‌هايي كه در معرض حركات پالس-گونه‌ي حوزه‌ي نزديك قرار دارند، استفاده كرد. ركورد‌هاي حركت زمين به نحوي انتخاب مي‌شود كه ميانگين و انحراف معيار طيف‌هاي پاسخ آن‌ها با طيف طراحي هدف مطابقت داشته باشد. بدين منظور از طيف‌هاي پاسخي كه بر مبناي مشخصات آماري طيف طراحي هدف شبيه‌سازي مي‌شوند، استفاده مي‌شود. در نظر گرفتن انحراف معيار طيف طراحي در انتخاب ركوردها، به طور مناسب عدم قطعيت ذاتي در ركوردهاي زلزله را در نظر مي‌گيرد. از بين حدود 300 ركورد، يك مجموعه‌ي30 تايي و يك مجموعه‌ي 7 تايي از شتاب‌نگاشت‌هاي زلزله كه داراي بيشترين مطابقت با پارامترهاي آماري طيف هدف مي‌باشند، براي خاك‌هاي I، II و III پيشنهاد مي‌‌شود. در اين مطالعه، همچنين يك روش مناسب با عنوان حداقل مجموع مربعات خطاها براي تعيين ضرايب مقياس ركوردها، مطابق ضوابط استاندارد 2800 ايران پيشنهاد مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از روش‌هاي مختلف براي مقياس كردن ركوردها، عليرغم رعايت ضوابط آيين‌نامه مي‌تواند منجر به ضرايب مقياس مختلف براي ركوردهاي مختلف و در نتيجه برآورد متفاوت از پاسخ سازه‌ها در تحليل تاريخچه‌ي زماني شود.

In time history analysis of structures, it is essential to select an appropriate set of earthquake ground motions using the meaningful statistical methods. This matter is a challenge in earthquake engineering because the characteristics of future earthquakes are unpredictable. In this paper, earthquake ground motion records were selected based on the geological and geotechnical characteristics of the desired site. The record sets proposed here can be used for analyzing any structure with a desired fundamental period, even for sites that have potential to experience near-fault pulse-like events. The records were selected based on the response spectra simulated according to the statistical characteristics of the target Uniform Hazard Spectrum (UHS). The objective is that the response spectra of the selected records have the mean and standard deviation that are consistent with the corresponding values of the target UHS. In addition to the mean, the standard deviation was also considered in the records selection procedure to capture the ground motion aleatory uncertainty. Two appropriate sets of 7 and 30 records, selected from about 300 earthquake ground motion records, were suggested for each soil types of I, II, and III. Additionally, an efficient method referred to as the least sum of squared errors was developed for scaling the records with respect to the standard No. 2800 of Iran. Results demonstrate that using the different methods for scaling the records leads to various scaling factors for records, and as a consequence different structural responses using the method of time history analysis.