equivalent linearization method
در نشریات گروه عمران-
در مطالعه ی حاضر، پاسخ غیرخطی سیستم های هیسترزیس دوخطی تحت اثر زمین لرزه های سازگار با طیف طرح هدف با به کارگیری روش های خطی سازی آماری معادل مرتبه های دوم و سوم محاسبه شده است. طیف طرح هدف براساس طیف آیین نامه ی لرزه یی ایران در منطقه با لرزه خیزی خیلی زیاد، خاک نوع II و در دو حالت با و بدون آثار حوزه ی نزدیک به گسل در نظر گرفته شده است. طیف پاسخ سیستم های خطی معادل به دست آمده از رویکردهای تیوری ارتعاش های تصادفی و تحلیل تاریخچه ی زمانی در محدوده ی رفتار کشسان با متوسط طیف پاسخ حاصل از تحلیل های تاریخچه ی زمانی غیرخطی مربوط به 250 رکورد مصنوعی سازگار شده با طیف هدف در مقادیر مختلف جابه جایی تسلیم و نسبت صلبیت سیستم مقایسه شده اند. براساس نتایج به دست آمده، انطباق مطلوب نتایج خطی سازی مرتبه ی سوم با نتایج تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی، بیانگر کارآمد بودن و دقت مناسب روش در تخمین پاسخ سیستم های غیرخطی تحت تحریک های شدید است.کلید واژگان: ارتعاش های تصادفی، حوزه ی نزدیک گسل، روش خطی سازی، طیف توان، هیسترزیس دوخطیOne 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” in different seismicity regions. In this study, the site is located in a 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 methods 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 was 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 were 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 were 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 were used to provide reasonable estimates of the peak response of the bilinear hysteretic systems. Artificial records were 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 between the third-order linearization results and the results of NTHA indicates the high efficiency of this method in estimating the response of nonlinear systems under the near field excitation.Keywords: random vibration, near-field effect, equivalent linearization method, power spectrum, bilinear hysteretic
-
سیستم های مرکزگرا با برکنش کنترل شده، توانایی کاهش آسیب های سازه یی ماندگار را در زمان وقوع زلزله های شدید دارند. هدف نوشتار حاضر، تخمین بیشینه ی جابه جایی غیرکشسان سیستم های مرکزگرا با روش خطی سازی معادل است. بدین منظور، پاسخ دقیق و تخمینی تغییرمکان غیرخطی سیستم های یک درجه آزادی مرکزگرا به ترتیب با روش های تحلیل تاریخچه ی زمانی و خطی سازی معادل محاسبه شده است. از آنجا که دقت روش خطی سازی معادل به نحوه ی تعریف پارامترهای مدل سازی، شامل: نسبت میرایی معادل و سختی موثر سیستم معادل وابسته است، ابتدا سیستم های معادل با سختی سکانت و میرایی فرضی جاکوبسن تحلیل می شوند. نتایج تحلیل آماری حاکی از آن است که میرایی جاکوبسن، پارامتری مناسب برای خطی سازی سیستم مرکزگرا نیست و منجر به تخمین دست پایین بیشینه ی جابه جایی می شود. از این رو، برای افزایش دقت مدل پیشنهادی، میرایی بهینه با کمینه سازی خطای بین تقاضاهای جابه جایی دقیق و تقریبی محاسبه و سپس رابطه یی جدید برای نسبت میرایی سیستم های مرکزگرا با روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شده است. ارزیابی روال خطی سازی پیشنهادی نشان می دهد که مدل مذکور، کارایی مناسبی در تخمین جابه جایی غیرکشسان سیستم های مرکزگرا دارد.
کلید واژگان: قاب مرکزگرا با برکنش کنترل شده، روش خطی سازی معادل، میرایی جاکوبسن، سختی سکانتModern rocking self-centering frame is known as one of the most efficient seismic lateral resisting systems. Previous studies indicate that the analysis of this modern system is possible through nonlinear time history analysis (NTHA); however, its modeling and analysis are costly and time-consuming. To overcome this disadvantage, approximate analysis methods, including linearization analysis (ELA) method, are developed. For EAL method, the maximum inelastic displacement demand of a system is determined using elastic analysis of the equivalent single degree of freedom (SDOF) model. The method accuracy in estimating seismic demands depends on predefined parameters of equivalent damping ratio and secant stiffness for the equivalent system. This paper presents a new model for equivalent linear analysis of rocking self-centering systems under far-field ground motions. To this end, a set of rocking self-centering models with flag-shaped hysteretic behavior is simulated by OpenSees software. Exact and approximate estimations of inelastic displacement of the models are obtained using NTHA and ELA, respectively. Equivalent SDOF systems are first modeled with secant stiffness parameter and Jacobson's damping models. By using statistical analysis, the effect of the earthquake and modeling parameters on the analysis results is discussed based on various aspects. Findings indicated that the modeling parameters had the considerable effect on the equivalent linear model, while the seismic parameters had no significant effect. Moreover, it is shown that the Jacobson's damping parameter is not appropriate for ELA of rocking self-centering systems and leads to underestimating the maximum nonlinear displacement. In order to increase the accuracy of the proposed model, a new formula is proposed for optimal damping ratio by minimizing the error between the exact and approximate displacement demands obtained by NTHA and ELA, respectively. The assessment of efficiency for the proposed model showed that suggested formula could be used to estimate inelastic displacement of rocking self-centering systems.
Keywords: Rocking Self-Centering Frame, Equivalent Linearization Method, Jacobsen's Damping, Secant Stiffness
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.