Developing a Probabilistic SDOF Model for Seismic Risk Assessment of Steel Structures

Gahremani Kalkhorani, Morteza and Shakeri, Kazem and Mohebbi, Mohtasham (2016) Developing a Probabilistic SDOF Model for Seismic Risk Assessment of Steel Structures. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Morteza Gahremani Kalkhorani.pdf

Download (373kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Seismic risk assessment of building structures is one of the top subjects in performance based earthquake engineering society. Because of time consuming nature of common risk assessment methods and in the same time daily increasing need of decision making organizations and insurance organizations to seimic risk assessment results, new risk assessment methods are required that could enable fast seismic risk assessment procedure in spite of being able to consider the effect of different uncertainty sources and being applicable to all structural systems with different Importance ratios. Recently a few risk assessment methods have been developed thad include pushover analysis of entire structure and uncertainty analysis at the level of SDOF model including the method represented by mirko kosic ,et al (2014). The singular characteristic of this method is the “probabilistic SDOF model” that enable seismic risk assessment and also uncertainty analysis process at the level of single degree of freedom model. Development of this model for a specific structural system requires an extensive parametric study using a portfolio of the structures with studied structural system type. Considering the high use of steel intermediate moment resisting frames in iran and specially in ardabil, it was decided to develop a appropriate probabilistic SDOF model for structures with this type of seismic load resisting system, that can be used in previousely mentioned seismic risk assessment method. In this study in order to develop a probabilistic SDOF model for structures with intermediate moment resisting systems, a group of steel structures with above mentioned load resisting system are selected, and after assuming some appropriate modelling uncertainty sources (such as story masses, yield rotation of structural elements and yield strength of steel) for the selected portfolio, utilizing the monte carlo simulations with LHS a set of sample structural models were developed for each studied structure. Finally an extensive parametric analysis (including push over analysis of all structural models, calculating the characteristic parameters of the equal SDOF models and performing uncertainty analysis to obain statistical characteristics of global system parameters of the proposed probabilistic SDOF model) has been performed within the scope of this study in order to develop a probabilistic SDOF model, which could be used for the seismic risk assessment of all steel buiding with intermediate moment resisting frame in ardabil city. The developed probabilistic SDOF model could be used to consider the effect of modeling uncertainies effect in the seismic risk assessment procedure of steel moment frames. Having this model, seismic risk of any steel moment resisting fram could be evaluated by using the proposed method.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: توسعه¬ی مدل احتمالاتی یک درجه¬ی ازادی جهت ارزیابی خطر لرزه ای سازه¬های فولادی
Persian Abstract: : مسئله¬ی تحلیل ریسک از جمله مسائلی است که امروزه جامعه¬ی مهندسی زلزله¬ی عملکرد محور را درگیر نموده است. به علت زمانبر بودن فرایند تحلیل ریسک لرزه ای با استفاده از روش های مرسوم و در عین حال نیاز روز افزون به نتایج حاصل از تحلیل ریسک در سطح گسترده، برای استفاده ی ارگان¬های تصمیم گیرنده و سازمان های بیمه نیاز به روش های جدیدی برای انجام فرایند لرزه ای احساس می¬شود که در عین دارا بودن قابلیت اعمال تاثیر منابع عدم قطعیت مختلف (مدل سازی و...) در نتایج تحلیل ریسک بتواند این فرایند را در زمان اندک تر و با هزینه-ی کمتری انجام دهد و برای تمامی گروه های سازه ای با اهمیت های مختلف قابل استفاده باشد. طی سال های اخیر چندین روش جدید برای تحلیل ریسک سریع توسعه یافته است که برخی از ان ها با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش آور) در سطح کل سازه و سپس انجام مطالعات عدم قطعیت در سطح سازه¬ی یک درجه¬ی ازادی انجام می گیرد، که از جمله ی این روش ها می¬توان به روش پیشنهادی توسط میرکو کوزیچ و همکاران (2014) اشاره نمود. مشخصه ی منحصر به فرد این روش مدل یک درجه ازادی احتمالاتی (Probabilistic SDOF Model) می¬باشد که انجام فرایند مطالعه¬ی عدم قطعیت و تحلیل ریسک را در سطح سازه ی یک درجه معادل ممکن می سازد، که حصول این مدل نیازمند یک سری مطالعات پارامتریک گسترده برروی مجوعه¬ای از سازه های ساختمانی با سیستم سازه ای مدنظر می¬باشد. به علت کاربرد بالای سازه های فولادی با سیستم قاب خمشی در سطح کشور و عدم وجود مدل مناسب برای استفاده در فرایند تحلیل ریسک ارائه شده برای این گروه از سازه ها، یک سری مطالعات پارامتریک در این پژوهش بر روی مجموعه ای از سازه های فولادی با سیستم قاب خمشی متوسط انجام می¬شود و نهایتا مدل یک درجه¬ی ازادی احتمالاتی برای استفاده در فرایند تحلیل ریسک سریع این گروه سازه ها حاصل می¬شود. فرایند کلی انجام پژوهش به این شکل می باشد که برای تولید مدل احتمالاتی یک درجه¬ی ازادی قابل استفاده برای تحلیل ریسک سازه های ساختمانی، با انتخاب مجموعه ای از سازه های دارای قاب های خمشی متوسط و با در نظر گرفتن تعدادی منبع عدم قطعیت مدل سازی(از قبیل جرم طبقات، دوران تسلیم المان های سازه و تنش تسلیم فولاد به کار رفته در المان های تیر و ستون) برای سازه های مورد مطالعه، با استفاده از روش LHS، برای تک تک این سازه ها تعدادی مدل سازه ای احتمالاتی تولید خواهد شد و با انجام یک سری مطالعات پارامتریک گسترده شامل انجام تحلیل پوش اور بر روی تمامی مدل¬ها، استخراج مشخصات سازه های یک¬درجه¬ی ازادی و نهایتا انجام مطالعات عدم قطعیت و ... بر روی این مدل ها، مشخصات اماری مربوط به پارامترهای سیستم کلی مدل احتمالاتی یک درجه آزادی (از قبیل ضرایب پیش مقدار، ضرایب تغییرات و ماتریس های همبستگی) تولید خواهد شد که نماینده¬ی تاثیر منابع عدم قطعیت مدل سازی برای تمامی سازه های دارای سیستم قاب خمشی متوسط فولادی باشد. مدل تولید شده مطالعات عدم قطعیت مربوط به فرایند تحلیل ریسک لرزه ای را در سطح سازه های یک درجه ی ازادی ممکن می¬سازد و با استفاده از این مدل میتوان برای هر سازه ی دارای سیستم قاب خمشی فولادی با انجام یک تحلیل پوش آور در سطح کل سازه و انجام مطالعات عدم قطعیت (شامل انالیز دینامیکی افزاینده و به دست اوردن توابع شکنندگی) در سطح سازه های یک درجه ازادی تولید شده با استفاده از مدل احتمالاتی تولید شده، به تحلیل ریسک سازه ی مد نظر پرداخت.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Shakeri, KazemUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Mohebbi, MohtashamUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 17 Nov 2018 19:17
Last Modified: 17 Nov 2018 19:17
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2001

Actions (login required)

View Item View Item