شبیه ‌سازی شتاب ‌نگاشت مصنوعی زلزله سازگار با طیف ساختگاه با استفاده از تحلیل سری ‌های زمانی

در طراحی سازه‌های مهم و حیاتی مانند سدها، نیروگاه‌ها و پل‌ها، لزوم انجام تحلیل تاریخچه زمانی لرزه‌ای یکی از مهم‌ترین نیازهای مهندسی می‌باشد. با توجه به اینکه شتاب‌نگاشت های واقعی مربوط به ساختگاه این سازه‌ها در بسیاری از موارد وجود ندارد و یا به تعداد کافی در دسترس نیست، لذا تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی یکی از موضوعات مهم پژوهشی و کاربردی در این زمینه می‌باشد. این مقاله به ارائه روشی نوین برای تولید شتابنگاشت‌های مصنوعی منطبق با طیف ساختگاه سازه با استفاده از تحلیل سری‌های زمانی، شبکه­های عصبی مصنوعی، تبدیل موجک و الگوریتم ژنتیک می‌پردازد. در روش پیشنهادی ابتدا تعدادی شتاب‌نگاشت ثبت شده در ایستگاه‌های شتاب‌نگاری و بر اساس نوع خاک انتخاب می‌شوند. این خاک‌ها با توجه به سرعت موج برشی ایستگاه‌های ثبت کننده به دو گروه خاک و سنگ تقسیم می‌شوند و سپس با استفاده از تبدیل موجک به تحلیل  و پردازش  آنها پرداخته می‌شود. در قدم بعدی از توانایی یادگیری شبکه های عصبی برای نگاشت معکوس از طیف پاسخ این شتابنگاشت‌ها به ضرایب تبدیل ویولتی استفاده می‌گردد. به موازات استفاده از الگوریتم های آموزشی موجود برای شبکه­های عصبی، از توانایی الگوریتم ژنتیک برای جستجو در یک فضای گسترده کمک گرفته می‌شود تا ماتریس‌های وزن و بایاس شبکه ها بهینه گردند و از محبوس شدن شبکه ها در نقاط بهینه محلی جلوگیری به عمل آید. در نهایت شتاب نگاشت‌های سازگار با طیف ساختگاه تولید می‌شود. در این مقاله با ارائه مثال‌هایی از شتاب نگاشت های ثبت شده در ایران، به آزمایش الگوریتم پیشنهادی پرداخته شده و کارایی موثر آن نشان داده می شود. استفاده ترکیبی از شبکه عصبی مصنوعی، تبدیل موجک، الگوریتم ژنتیک و تحلیل سری‌های زمانی موجب ارتقاء توانایی روش از نظر سرعت و دقت در تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی سازگار با طیف برای شرایط ساختگاهی مختلف می‌شود