توسعه‌ منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای سازه‌های بلندمرتبه و ارائه‌ی روش گزینش بهینه‌ترین تابع توزیع احتمال در سطوح عملکردی متفاوت

منحنی‌های شکنندگی ابزاری قدرتمند برای ارزیابی و کنترل خسارت‌های احتمالی سازه‌های موجود و برآورد احتمال فراگذشت از رفتار لرزه‌ای سازه‌ها تحت تاثیر سطوح مختلف زلزله هستند. این منحنی‌ها احتمال خسارت را به‌ صورت تابعی از مشخصه‌ حرکت زمین عرضه می‌کنند. هدف اصلی این مقاله، بررسی روش‌های موجود و ارائه‌ روش مناسب برای تولید منحنی‌های شکنندگی لرزه‌ای تحلیلی و پیشنهاد روابط مناسب احتمال فراگذشت از سطوح عملکردی متفاوت است. برای این منظور، سه ساختمان بلند مرتبه 20، 25 و 30 طبقه با نسبت لاغری بزرگ‌تر از عدد π ، بر اساس استاندارد 2800 و مبحث ششم و دهم مقررات ملی ساختمان ایران طراحی شدند. سپس بعد از استخراج قاب پیرامونی، با استفاده از نرم‌افزار3d  perform مدل تحلیلی آن‌ها تعریف و درستی‌آزمایی شد. برای ارزیابی تقاضای پاسخ لرزه‌ای قاب‌ها، تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی فزاینده (ida) انجام شد. برای تحلیل‌های ida، از 22 رکورد توصیه ‌شده در دستورالعمل femap695 و دو زلزله‌ ایران استفاده شد. برای پیدا کردن تابع مناسب احتمال فراگذشت از حالات حدی و استفاده از آن‌ها در تولید منحنی‌های شکنندگی، از نتایج تحلیل‌های ida و نوزده تابع احتمال مختلف با بهره‌گیری از برنامه‎‌ی مناسب، استفاده شد. نتایج حاصل‌شده از آزمون‌های نکویی برازش نشان می‌دهد که رتبه‌ توزیع احتمال مورد استفاده‌ پژوهشگران (لوگ نرمال) در رتبه‌بندی بهترین توزیع احتمال برازش شده، در مقابل سایر توابع توزیع احتمال متغیر است و انتخاب توزیع احتمال مناسب در نتیجه‌گیری‌ها و مشخص کردن احتمال فراگذشت سازه از حالت‌‌های حدی مورد نظر تاثیرگذار است. بنابراین در راستای کاهش عدم‌قطعیت مربوط به مدل ریاضی (عدم‌قطعیت شناختی) در قالب یک دیدگاه جامع و بنا بر دقت و هدف لرزه‌ای مورد نیاز، یک روش مناسب برای تولید منحنی‌های شکنندگی با ‌‌‌‌‌‌نام منحنی شکنندگی لرزه‌ای هوشمند (isfc] ارائه‌ می‌شود. به صورتی که اگر از میان نوزده تابع احتمال مورد بررسی در این مقاله، تنها استفاده از یک توزیع و با هدف مقایسه بین چند گزینه از جمله تصمیم گرفتن درباره‌ی چگونگی‌ مقاوم‌سازی یا مقایسه‌ی عملکرد لرزه‌ای چند سازه با سیستم دوگانه‌ی قاب خمشی ویژه با مهاربند واگرا برای رسم منحنی شکنندگی مدنظر است، به پژوهشگران پیشنهاد می‌شود از توزیع احتمال پیشرفته generalized extreme value به علت قابلیت برازش هرچه بهتر نسبت به توزیع لوگ نرمال استفاده کنند اما برای سازه‌هایی با کاربری حساس‌تر مانند تصمیم‌گیری برای نیروگاه‌های هسته‌ای و بیمارستان‌ها که از اهمیت بالایی برخوردارند یا با هدف رسیدن به دقیق ترین برازش ممکن برای تصمیم‌گیری در تخمین آسیب پذیری انواع سیستم های سازه‌ای با ارتفاع‌های مختلف، آنگاه توصیه می‌شود برای برآورد احتمال فراگذشت از سطوح عملکردی، قبل از تحلیل شکنندگی با ارزیابی احتمالاتی و بهره بردن از آزمون‌های نکویی برازش روی توابع احتمال مناسب، ابتدا در تمام سطوح عملکردی بهترین توزیع احتمال برازش شده انتخاب شود و سپس آسیب پذیری سازه‌ها توسط منحنی‌های شکنندگی تخمین زده شود.                                                                                                               

probabilistic evaluation and development of seismic fragility curves of high-rise structures by presenting a suitable method for selecting the most optimum probability distribution for all performance levels

fragility curves are powerful tools to assess and control of possible damages to the existing structures and estimate the exceedance probability from the seismic behavior of the structures under the influence of different earthquake levels. these curves present the probability of damage as a function of the ground motion characteristics. the main goal of the current study is to examine the existing methods and the presentation of a suitable method for the production of analytical seismic fragility curves and the proposal of appropriate relationships for the exceedance probability from different performance levels. for this purpose, three high-rise building frames with 20, 25, and 30 stories with a slimming ratio greater than π, according to the standard 2800 and the sixth issues and tenth issues of the national building regulations of iran, were designed. then, by using perform 3d program, their analytical model was defined and validated. to evaluate the seismic response demand of frames, incremental nonlinear dynamic analysis (ida) was performed. for ida analysis, the 22 recommended records in the femap695 guideline and two earthquakes in iran were used. spectral acceleration of the first mode of the structure with damping of 5 percentage (sa (t1.5%)) was used to introduce the intensity of the earthquake (im) and the inter story drift ratio was used to introduce the engineering demand parameter (edp) or damage measure (dm). to find the appropriate function of the exceedance probability from limit states and use them in the production of fragility curves, the results of ida analysis and nineteen different probability functions using the suitable program were used. in order that the used distribution describes the sample data in the best manner, the goodness of fit tests was used. the results obtained from the goodness of fit tests show that the probability distribution rank used by researchers (log normal) versus other probability distribution functions varies in ranking the best fitted probability distribution. and selecting the appropriate probability distribution is effective in the conclusions and determining the probability exceedance of the structure from the desired limit states. therefore, in order to reduce the uncertainty related to the mathematical model (epistemic uncertainty) in the template of a comprehensive view and according to accuracy and the required seismic target, a suitable method for developing fragility curves for types of steel structural systems with different heights with the name of intelligent seismic fragility curve (isfc) is introduced and presented. such that if only one distribution is desired to compare several options, including deciding how to reinforce or comparing the seismic performance of several structures to plot the fragility curve, it is recommended: to use the probability distribution generalized extreme value, due to having more parameters and the ability to fit better than the distribution log normal, but for more sensitive structures, such as nuclear power plants and hospitals that are of great importance and require high precision or in order to achieve the most accurate fitted possible to decide on about  the vulnerability estimation of any structural system, it is then recommended: to estimate the exceedance probability from performance levels at the structure, before fragility analysis, by probabilistic evaluation and using the goodness of fit tests on suitable probability functions, at first, a best fitted probability distribution should be selected at all performance levels and then the vulnerability of structures is estimated by fragility curves.