ارزیابی احتمالاتی سطح فروریزش سازه‌های فولادی بر اساس شبیه‌سازی مکانیزم‌های شکست با استفاده از شبکه احتمالاتی بیزین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

امروزه در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد، به دلیل پیچیدگی پدیده­ی فروریزش در سازه­ها، درکنار اهمیت بالای سطح فروریزش بر عملکرد احتمالاتی کل سازه، ارزیابی این سطح مورد توجه قرار گرفته است. وجود متغیرهای تصادفی حساس بر رفتار لرزه­ای سازه نیز بر پیچیدگی آن افزوده است. در این مقاله با ارائه­ی روش جدید احتمالاتی مبنی بر شبیه­سازی مکانیزم­های شکست در چارچوب تحلیل IDA با استفاده از شبکه­ی احتمالاتی بیزین، ارزیابی احتمالاتی بر سطح فروریزش انجام می­شود. در این راستا ابتدا مدهای شکست محتمل با استفاده از تحلیل پوش­اور شناسایی و سپس به همراه متغیرهای حساس بر رفتار سازه در سطح فروریزش، در شبکه­ی بیزین وارد می­شوند. احتمالات شرطی این مدها نسبت به متغیرهای حساس، از راه تحلیل IDA بادرنظر گرفتن عدم­قطعیت­های تحریک لرزه­ای محاسبه می­شوند.
از نتایج این تحقیق می­توان به مقایسه­ی میانگین سالیانه­ی نرخ فروریزش برای یک قاب فولادی بر اساس روش پیشنهادی با معیارهای مطرح شده در روش IDA، شناخت رفتارهای سازه در قالب احتمالاتی و نیز بررسی قابلیت به­روزرسانی شبکه­ی بیزین اشاره نمود. در مجموع می­توان گفت با استفاده از روش جدید ارائه شده نه تنها شاخــص ایمنی سازه­ها به طور موثری بدست می­آید بلکه بررسی رفتار سازه­ها را نیز در چارچوب احتمالاتی امکان­پذیر می­سازد.   

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Probabilistic Assessment of Collapse Limit- State in Steel Frames by Simulating Failure Modes Using Bayesian Probability Network

نویسندگان [English]

  • Mehdi Banazadeh 1
  • Seyed ehsan Fereshtehnejad 2
1 Assistant Professor, Departement of Civil & Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 M.Sc Student, Departement of Civil & Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Due to complex nature of the collapse phenomena, along with its important role in structural performance, collapse assessment has recently gained a great attention in performance based earthquake engineering. Furthermore, uncertain sensitive parameters on seismic collapse performance have intensified the complexity. In this paper, a novel probabilistic approach based on simulating failure modes within IDA framework with application of Bayesian Probability Network (BPN) is proposed to evaluate collapse of structures. Applying pushover analysis, likely Failure Modes (FMs) are recognized first, and then along with sensitive Random Variables (RVs), these FMs are incorporated in BPN. Conditional probability of these FMs related to the incorporated RVs, are calculated within IDA agendum, which directly considers record-to-record uncertainty.
Some of the results investigated in this research are: Comparing mean annual rate of collapse derived from the proposed method with the conventional limit-states considered in IDA approach, detection of structural response in a probabilistic framework and updating through BPN. Totally, it can be claimed that via the newly proposed methodology not only the safety index of structures are calculated in an effective way, but also structural response in the collapse limit state is detected probabilistically.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Failure Mechanisms
  • Bayesian Probability Network
  • IDA
  • Random Variables
  • Collapse Assessment
  • Mean Annual Rate of Collapse
  • Updating

مراجع

[1]مهدوی عادلی  مهدی؛ بنازاده. مهدی ،”استفاده از آمار بیزین در تحلیل احتمالاتی تقاضای لرزهای برای قابهای خمشی فولادی “ ، ششمین کنگرهی مهندسی عمران،. دانشگاه سمنان، سمنان، ایران. اردیبهشت 1390
[2]مهدوی عادلی  مهدی ، ” تعیین طیف خطر یکنواخت و طیف طراحی ساختگاه. تهران “ ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، .1383
[3]H. Krawinkler, et al ,“Decision support for conceptual performance-based design”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, October, 2005.
[4]Ibarra L.F. and Krawinkler H. ,“Global collapse of frame structures under seismic excitation”, Department of Civil and Environmental Engineering of the Stanford University, Report No.152, August, 2005.
[5]D. Vamvatsikos, and C.A. Cornell , “Incremental dynamic analysis”, Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2002.
[6]Federal Emergency Management Agency, “Quantification of Building Seismic Performance Factors”, FEMA P695, June,2009.
[7]S. Mahadevan, R.Zhang, and N. Smith, “Bayesian networks for system reliability reassessment”, Journal of Structural Safety, September, 2001.
[8]American Institute Of Steel Construction, INC ,“Specification for Structural Steel Buildings”, AISC, March, 2005.
[9]American Society of Civil Engineers, “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”, ASCE7, 2005.
[10]McKenna, F., Fenves, G., Jeremic, B. and Scott, M. ,“Open system for earthquake engineering simulation”, Available from http://opensees.berkeley.edu, 2000.
[11]Gupta, A. and Krawinkler, H. ,“Seismic demands for performance evaluation of steel moment resisting frame structures”, Department of Civil and Environmental Engineering of the Stanford University, 1999.
[12]Lignos D.G. ,“Sideway collapse of deteriorating structural systems under seismic excitations”, PhD. Dissertation, Department of Civil and Environmental Engineering and the Committee on the Graduate Studies of the Stanford University, 2008.
[13]D.G. Lignos, H. Krawinkler ,“A Database in Support of Modeling of Component Deterioration for Collapse Prediction of Steel Frame Structures”, Proceedings of ASCE Structures Congress, SEI institute, Long Beach CA, 2007.
[14]Zareian F. ,“Simplified performance-based earthquake engineering, PhD. Dissertation”, Department of Civil and Environmental Engineering and the Committee on the Graduate Studies of the Stanford University, 2006.
[15]F. Zareian, and R.A. Medina,“A practical method for proper modeling of structural damping in inelastic plane structural systems”, Journal of Computers and Structures, 2010.
[16]H. Krawinkler, and F. Zareian ,“Prediction of collapse-How realistic is it, And what can we learn from it?”, Journal of The Structural Design Of Tall And Special Buildings, December , 2007.
[17]D. Vamvatsikos and M. Fragiadakis, “Incremental dynamic analysis for estimating seismic performance sensitivity and uncertainty”, Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2009.
[18]Bozorgnia, Y. and Bertero, V.V., “Earthquake engineering: from Engineering Seismology to Performance-based Engineering”, CRC Press, New York, 2004.
[19]Faber, M.H. ,“Risk and safety in civil engineering, Lecture notes”, Swiss Federal Institute of Technology, 2007.
[20]Decision system laboratory of the University of Pittsburgh; GeNIe, Available from http://dsl.sis.pitt.edu.
[21]A. Der Kiureghian, and O. Ditlevsen, “Aleatory or epistemic? Does it matter?”, Journal of Structural Safety, August, 2008.
[22]D. G. Lignos, H. Krawinkler ,“A steel component database for deterioration modeling of steel beams with RBS under cyclic loading”, Proceedings of ASCE Structures Congress, Orlando Florida, May 12-15, 2010.
[23]YJ. Park, AHS. Ang, and YK. Wen, “Damage-limiting aseismic design of buildings”, Journal of Earthquake Spectra, 1987.
[24]L. F. Ibarra, A. Medina R. and H. Krawinkler ,“Hysteretic models that incorporate strength and stiffness deterioration”, Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2005.
[25]A. Benavent-Climent ,“An energy-based damage model for seismic response of steel structures”, Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2007.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار