شناسایی سختی طبقات در ساختمان‌های برشی با استفاده از آزمایش ارتعاش محیطی با نوفه بالا

شناسایی سیستم بر پایه داده‌برداری ارتعاش سازه به عنوان ابزاری قدرتمند برای رسیدن به یک مدل ریاضی از رفتار دینامیکی سازه در سال‌های اخیر مورد توجه مهندسان سازه قرار گرفته است. از میان رویکردهای توسعه یافته، رویکردهای مبتنی بر استفاده از داده‌های آزمایش ارتعاش محیطی که بدون نیاز به ابزارهای تحریک پیچیده و بدون محدودیت توقف در سرویس‌دهی سازه، به شناسایی سیستم می‌پردازند، از محبوبیت بیشتری برخوردارند. با توجه به تعداد بالای درجات آزادی در برخی سازه‌ها و عدم امکان داده‌برداری در تمام درجات آزادی، در مواقعی لازم است تا داده‌برداری در درجات آزادی محدودی انجام گرفته و علاوه بر تعیین پارامترهای مدی، مشخصه‌های فیزیکی نیز شناسایی گردند. از میان مشخصه‌های فیزیکی سازه، مشخصه‌ی سختی در مسائل تشخیص خرابی دارای اهمیت بیشتری است. هدف این مقاله ارائه‌ی روشی جهت شناسایی سختی طبقات در ساختمان‌های برشی با استفاده از داده‌های پاسخ ناکامل خروجی است. بر اساس روش پیشنهادی که بر پایه تئوری‌های دینامیک سازه‌ها و روش شناسایی زیرفضای تصادفی استوار است، نخست زیرماتریس سختی شناسایی شده و سپس با معادلات ساده ریاضی سختی طبقات تعیین می‌گردند. از آنجایی که در آزمایش ارتعاش محیطی، وجود نوفه دور از انتظار نمی‌باشد، در این مقاله اثرات نوفه نیز مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی روش پیشنهادی از مدل تحلیلی سازه‌ی پنج طبقه و بیست طبقه‌ی برشی استفاده شده است. تحلیل‌های گسترده توانمندی و دقت روش پیشنهادی را در شناسایی صحیح سختی طبقات در داده‌برداری‌های ناکامل حتی در حضور نوفه را تایید می‌کنند.

Identification of Story Stiffness of Shear Buildings under Ambient Vibration Tests with Highly Noise polluted Data

In recent years, Vibration Based System Identification (VBSI) as a powerful tool to disclosure a mathematical expression of dynamic behaviors of structures, is taken into consideration for structure engineers. Among developed strategies for VBSI, the strategies identifying under ambient vibration tests without using input data, with no limitation in serviceability and no need to complex excitation tools, have been more desirable. In some cases, regarding to high numbers of Degrees Of Freedom (DOFs) and impossibility of recording in whole DOFs, it is necessary to identify physical characteristics beside modal parameters with recording in limited numbers of DOFs. Among those physical characteristics, stiffness parameter is more important. The main goal of this paper is to present a method for identification of story stiffness in shear type buildings using incomplete structural responses. At the first, the sub matrix of structural stiffness matrix is identified by the proposed method based on the structural dynamics theory and the realization theorybased Stochastic Subspace Identification (SSI) method and then story stiffness will be available. Since the presence of noise is imaginable in ambient vibration tests, effects of noise also been investigated. To evaluate the proposed method, a fivestory twelvestory analytical shear buildings are studied. Extensive analysis show the high ability and accuracy of proposed method in correct identification of story stiffness from incomplete output records even in presence of noise.