شناسایی خرابی در سازه‌ها با استفاده از روش‌های مبتنی بر تحلیل حساسیت تحت زلزله‌های مصنوعی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسنده

استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

امروزه عیبیابی سازهها یکی از فعال‌ترین زمینه‌های تحقیقاتی می‌باشد. پاسخ‌های سازه‌ای متعددی برای تعیین موقعیت و شدت خرابی در سازه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. یکی از پاسخ‌هایی که می‌تواند جهت شناسایی خرابی مورداستفاده قرار گیرد تغییرشکل‌هایی هستند که در تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی به‌راحتی قابل‌اندازه‌گیری می‌باشند. ازجمله شتاب‌نگاشت‌هایی که در تحلیل تاریخچه زمانی بکار گرفته می‌شود شتاب‌نگاشت مصنوعی می‌باشد. در این تحقیق جهت تولید شتاب‌نگاشت مصنوعی، شتاب‌نگاشت‌های مصنوعی منطبق بر خواص لرزه‌خیزی منطقه تولیدشده‌اند و برای این کار توابع موجکی مورداستفاده قرارگرفته است. روشی که جهت شناسایی خرابی مورداستفاده قرار گرفت روش عیب‌یابی مبتنی بر تحلیل حساسیت بود و تغییر‌های گره‌ای ناشی از اثر شتاب‌نگاشت‌های مصنوعی بر سازه، به‌عنوان پارامترهای ورودی در این مسئله عیب‌یابی بودند. در این تحقیق برای نشان دادن قابلیت شتاب‌نگاشت مصنوعی جهت شناسایی خرابی، دو مثال عددی شامل یک خرپا و یک قاب سه‌بعدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شتاب‌نگاشت مصنوعی نه‌تنها برای تشخیص خرابی سازه‌ای مؤثر می‌باشد بلکه نتایج دقیق‌تری نیز، نسبت به شتاب‌نگاشت طبیعی ارائه داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sensitivity Based Analyses by Artificial Earthquake by Measuring Structural Accelerations for Damage Assessment

نویسنده [English]

  • GholamReza Havaei
Assistant Professor, Department of Civil Engineering , Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

In the recent years, damage detection of structures has been one of the active research areas in sensitivity analyses. There are various responses to determine the location and extent of damages in structures which one of them is deformations caused by dynamic stimulation of time history. In this research, artificial acceleration mapping, which is used in time history analyses, produced in agreement with earthquake properties by using wavelet functions. The approach which was used for damage detection was sensitivity based damage detection. Joint deformations caused by artificial acceleration mapping in structures were inputs of damage detection problem. In this research to show the capabilities of artificial acceleration mapping, two numerical cases were studied. Results indicated that artificial acceleration mapping not only was efficient in damage detection, it was more accurate than natural acceleration mapping.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damage detection
  • time history analysis
  • artificial accelerate
  • Sensitivity analysis
[1] Doebling, S.W. and Farrar, C.R. and Prime, M.B. and Shevitz, S.W.; “Damage identification and health monitoring of structural and mechanical systems from changes in their vibration characteristics”; Los Alamos National Laboratory Report LA 5, 13070, 1996.

[2] Weber, B. and Paultre, P. and Proulx, J.; “Consistent regularization of nonlinear model updating for damage identification”; Mechanical Systems and Signal Processing 23, 1965– 1985, 2009.

[3] Naseralavi, S.S. and Salajegheh, J. and Salajegheh, E. and Fadaee, M.J.; “An improved genetic algorithm using sensitivity analysis and micro  search for damage detection”; Asian journal of civil engineering (building and housing) 6, 717-240, 2010.

[4] Wang, X. and Hu, N.; “Structural damage identification using static test data and changes in frequencies”; Journal of Structural Engineering, 199, 23-718, 2007.

[5] Yam, L.H. and Li, Y.Y. and Li, X.Y. and Law, S.S.; “Adaptive Tikhonov regularization for damage detectionbased on nonlinear model updating”; Mechanical Systems and Signal Processing24, 1646–1664, 2010.

[6] آیین‌نامه طرح ساختمان­ها در برابر زلزله (1384-2800)، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ویرایش سوم

[7] Naeim, F. and Lew, M.; “On the use of design spectrum compatible time histories”; Earthquake Spectra 11, 111–127, 1995.

[8] Suàrez, L.E. and  Montejo, L.A.; “Generation of artificial earthquakes via the wavelet transform”; International Journal of Solids and Structures 42, 5905-5919, 2005.

[9] حیدری، ع.؛ «بهینه‌سازی سازه­ها با استفاده از روش­های پیشرفته»؛ رساله­ی دکتری تخصصی مهندسی عمران سازه، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهیدباهنر کرمان، 1385.

[10] PEER strong motion database, http://peer.berkeley.edu/smcat.

[11] Wittrick, W.H.; “Rates of change of eigenvalues, with reference to buckling and vibration problems”; Journal of the Royal Aeronautical Society 66, 590-1, 1962.