تخمین ماکزیمم پاسخ سیستم‌های غیرخطی تحت اثر طیف طرح حوزه نزدیک گسل با بکارگیری روش‌های خطی‌سازی معادل

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان

چکیده

در این مطالعه پاسخ غیرخطی سیستم‌های هیسترزیس دوخطی تحت اثر زمین‌لرزه‌های سازگار با طیف طرح هدف با بکارگیری روش‌های خطی‌سازی آماری معادل مرتبه دوم و سوم محاسبه می‌گردد. طیف طرح هدف بر اساس طیف آیین‌نامه لرزه‌ای ایران در منطقه با لرزه‌خیزی خیلی زیاد، خاک نوع دو و در دو حالت با و بدون اثرات حوزه نزدیک به گسل درنظرگرفته شده است. طیف پاسخ سیستم‌های خطی معادل بدست آمده از رویکردهای تئوری ارتعاشات تصادفی و تحلیل تاریخچه زمانی در محدوده رفتار الاستیک با متوسط طیف پاسخ حاصل از تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی مربوط به 250 رکورد مصنوعی سازگار شده با طیف هدف در مقادیر مختلف جابجایی تسلیم و صلبیت سیستم، مورد مقایسه قرار می‌گیرند. بر اساس نتایج بدست آمده، انطباق مطلوب نتایج خطی‌سازی مرتبه سوم با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی بیانگر کارآمد بودن و دقت مناسب این روش در تخمین پاسخ سیستم‌های غیرخطی تحت تحریکات شدید می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of the peak response of nonlinear systems under the effect of near-field design spectrum using equivalent linearization methods

نویسندگان [English]

  • Mohammad-Rashid Salimi 1
  • Mehran Baizidi 1
  • Kamran Nobakht Vakili 1
  • Azad Yazdani 2
1 Department of Civil Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 Department of Civil Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

One of the important issues in performance-based earthquake engineering is the accurate estimation of the response statistics of nonlinear systems under seismic excitation. In this study, the near-field effects contained in the building design regulations against earthquakes (Standard No. 2800, fourth edition) are investigated on the nonlinear response of single degree of freedom systems with bilinear hysteretic restoring force characteristics. Near-field effects are presented in the Standard No. 2800 as spectral correction factor “N” for different seismicity regions. In this study, the site is located in very high seismicity zone and the ground type is considered as type II. Second and third-order linearization methods are used to estimate the response of nonlinear systems. These method are applied to derive equivalent linear properties. To achieve research goals, it is necessary to represent the input excitation as a quasi-stationary stochastic process compatible with target elastic design spectrum. In this regard, an effective numerical method in the field of random vibrations has been used to determine the response spectrum compatible power spectra. After calculating the equivalent parameters related to linearization methods, random vibration theory and time history analysis approaches within the linear range have been used to calculate the response of equivalent linear systems. In order to validate the results, the response values obtained from equivalent linearization methods for both approaches are compared with the results of nonlinear time history analysis (NTHA). For this purpose, 250 artificial non-stationary records compatible with two modes of the target spectrum are used to provide reasonable estimates of the peak response of the bilinear hysteretic systems. Artificial records have been generated using simulation methods in the field of random vibrations by considering specified envelope functions and power spectral density. According to the results of this study, the second-order linearization method has insufficient accuracy in estimating the response of nonlinear systems under severe excitation. As the natural period of the systems increases, the discrepancy between the results of the equivalent linear system and the results of NTHA increases. Moreover, the good agreement of the third-order linearization results with the results of NTHA indicates the high efficiency of this method in estimating the response of nonlinear systems under the near field excitation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • random vibration
  • near-field effect
  • equivalent linearization method
  • power spectrum
  • bilinear hysteretic