Uticaj parametara veštačkih akcelerograma na seizmički odziv konstrukcija

Link za više informacija:

Cosic M., Folic R., Folic B.: Seismic Performances of the Structures at Variation of Artificial Accelerograms, Journal of the Croatian Association of Civil Engineers, Vol. 66, No. 9, 2014, pp. 787-800.

Generisanje veštačkih akcelerograma

Za potrebe istraživanja korišćen je projektni elastični spektar odgovora prema EN 1998-1 (EC 8) tip 1 i tip tla B, pri čemu je projektno ubrzanje tla a_g=0.3g, koeficijent tla S=1.2, koeficijent prigušenje ξ=5% i odgovarajući periodi vibracija T_B=0.15s, T_C=0.5s i T_D=2s. Projektni elastični spektar odgovora i spektri odgovora generisanih veštačkih akcelerograma su razvijeni do perioda vibracija T_max=4s. Primenom ovako definisanog projektnog elastičnog spektra odgovora prema EC 8 mogu se generisati veštački akcelerogrami površinske magnitude M_s>5.5. Interval perioda vibracija koji treba razmatrati pri generisanju veštačkih akcelerograma je od 0.2T₁ do 2T₁, pri čemu je T₁ period vibracija prvog svojstvenog oblika konstrukcije. Za potrebe ovog istraživanja razmatran je kompletan domen perioda vibracija. U cilju kvalitetnije simulacije i prezentacije veštačkih akcelerograma, korišćena je trapezna anvelopa sa vremenom iniciranja i finalizacije stacionarnog domena t_s,i=2s i t_s,f=12s, respektivno. Parametarska analiza je izvršena za ukupno vreme trajanja akcelerograma t_acc i broj ciklusa (iteracija) kojim se poboljšava fitovanje spektra odgovora generisanog akcelerograma N_it. Ukupno vreme trajanja akcelerograma je razmatrano kao t_acc=20s, t_acc=40s i t_acc=60s, dok je broj ciklusa kojim se poboljšava fitovanje spektra odgovora generisanog akcelerograma razmatran kao N_it=1 i N_it=20.

Na levoj strani slike 1 su prikazani spektri odgovora generisanih veštačkih akcelerograma za N_it=1, projektni elastični spektar odgovora prema EC 8 i redukovan projektni elastični spektar odgovora prema EC 8 za t_acc=20s, t_acc=40s i t_acc=60s. Redukovan projektni elastični spektar odgovora prema EC 8 je određen multiplicirajući spektralne akceleracije sa 0.9 (90%S_a). Na desnoj strani slike 1 su prikazane standardne devijacije σ spektara odgovora.

Slika 1. Spektri odgovora generisanih veštačkih akcelerograma za N_it=1, projektni elastični spektar odgovora prema EC 8, redukovan projektni elastični spektar odgovora prema EC 8, odgovarajuća standardna devijacija σ i varijansa var: a) t_acc=20s, b) t_acc=40s, c) t_acc=60s

Na levoj strani slike 2 su prikazani spektri odgovora generisanih veštačkih akcelerograma za N_it=20, projektni elastični spektar odgovora prema EC 8 i redukovan projektni elastični spektar odgovora prema EC 8 za t_acc=20s, t_acc=40s i t_acc=60s, dok su na desnoj strani slike 2 prikazane standardne devijacije σ i varijanse var. S obzirom da je pri generisanju veštačkih akcelerograma korišćeno N_it=20 iteracija, to je znatno bolje fitovanje projektnog elastičnog spektra odgovora prema EC 8 elastičnim spektrima odgovora generisanih veštačkih akcelerograma.

Slika 2. Spektri odgovora generisanih veštačkih akcelerograma za N_it=20, projektni elastični spektar odgovora prema EC 8, redukovan projektni elastični spektar odgovora prema EC 8, odgovarajuća standardna devijacija σ i varijansa var: a) t_acc=20s, b) t_acc=40s, c) t_acc=60s

Analiza seizmičkih karakteristika

IDA algoritam je sproveden sukcesivnim skaliranjem akcelerograma po maksimalnom ubrzanju tla (PGA), a pri tom je praćen nelinearan odgovor konstrukcije. Prethodno su akcelerogrami reskalirani na početno PGA₀ i određen je inkrement faktora skaliranja ΔF_s, tako da se sistem pri IDA analizi može dovesti u kolapsno stanje. Za svaku pojedinačnu IDA analizu je procesirano po 30 nelinearnih dinamičkih analiza (NDA). S obzirom da je razmatrano po dve grupe veštačkih akcelerograma (N_it=1 i N_it=20) sa po tri različita trajanja akcelerograma (t_acc=20s, t_acc=40s i t_acc=60s), po dve različite krutosti u nelinearnom domenu (K_n>0 i K_n<0) i za svaku grupu po deset veštačkih akcelerograma, to je ukupan broj procesiranih NDA analiza 3600.

Na slici 3 su prikazane S_a/S_a,y(μ) krive određene IDA analizom sistema sa krutošću K_n>0 (K_n/K_e=5%) za N_it=1, N_it=20 i to za t_acc=20s, t_acc=40s, t_acc=60s, dok su na slici 4 prikazane ove krive određene IDA analizom sistema sa krutošću K_n<0 (K_n/K_e=5%) za N_it=1, N_it=20 i to za t_acc=20s, t_acc=40s, t_acc=60s. Takođe, prikazane su i krive statistički određene za srednju vrednost S_a/S_a,y(μ)_m, srednju vrednost +/- standardna devijacija σ. Analizom kriva S_a/S_a,y(μ), koje su prezentovane sa ovako normalizovanim EDP-IM parametrima, mogu se definisati tri bitno različita domena:

• linearno-elastičan domen 0<μ≤1 i 0<S_a(T,5%)/S_a,y(T,5%)≤1,
• nelinearan domen 1<μ≤6 i S_a(T,5%)/S_a,y(T,5%)>1,
• kolapsni domen μ>6 i S_a(T,5%)/S_a,y(T,5%)>1.

Slika 3. S_a/S_a,y(μ) krive određene IDA analizom sistema sa krutošću K_n>0 (K_n/K_e=5%) za N_it=1 i N_it=20: a) t_acc=20s, b) t_acc=40s, c) t_acc=60s

Slika 4. S_a/S_a,y(μ) krive određene IDA analizom sistema sa krutošću K_n<0 (K_n/K_e=-5%) za N_it=1 i N_it=20: a) t_acc=20s, b) t_acc=40s, c) t_acc=60s

Link za više informacija:

Cosic M., Folic R., Folic B.: Seismic Performances of the Structures at Variation of Artificial Accelerograms, Journal of the Croatian Association of Civil Engineers, Vol. 66, No. 9, 2014, pp. 787-800.