مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی ایمنی لرزه‌ای قاب‌های بتن‌آرمه تحت زلزله‌های متوالی با اعمال شتابنگاشت‌های مصنوعی و توسعه مدل پیش‌بینی مبتنی بر شبکه عصبی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
3 استادیار، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
10.22065/jsce.2026.579302.3953
چکیده
این مطالعه به ارزیابی ایمنی لرزه‌ای قاب‌های خمشی متوسط بتن‌آرمه تحت زلزله‌های منفرد و متوالی با تأکید بر کاربرد شتابنگاشت‌های واقعی، مصنوعی و توسعه مدل پیش‌بینی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی می‌پردازد. در گام نخست، ۶۴ ساختمان با ETABS طراحی و مدل‌سازی شدند. مدل ANN آموزش‌دیده، پارامترهای طراحی اولیه را با دقت مناسبی پیش‌بینی کرد و نتایج با رگرسیون خطی نیز عملکرد قابل قبولی نشان داد. در گام دوم، سه قاب ۳، ۶ و ۱۱ طبقه تحت ۱۰ شتابنگاشت با تحلیل‌های IDA و پوش‌آور بررسی شدند. شتابنگاشت‌های مصنوعی سازگار با طیف طرح استاندارد تولید و با رکوردهای واقعی مقایسه گردید. نتایج نشان داد رکوردهای مصنوعی به دلیل سازگاری طیفی، پراکندگی پاسخ کمتر و رفتار میانگین پایدارتری دارند، در حالی که رکوردهای واقعی به دلیل محتوای فرکانسی خاص، میانه ظرفیت فروریزش را ۱۵-۲۰٪ کاهش می‌دهند. شاخص‌هایی چون ظرفیت فروریزش، منحنی‌های شکنندگی و ضریب رفتار محاسبه شدند. ظرفیت فروریزش قاب‌ها به دلیل خرابی ناشی از لرزه نخست کاهش یافته و میانگین ضریب رفتار در سناریوهای متوالی ۱۲٪ افت نشان داد. مدل پیش‌بینی ANN با دو لایه مخفی (۹ و ۱۰ گره) طراحی و آموزش داده شد که ضریب رفتار را تحت بحرانی‌ترین سناریوهای متوالی با خطای کمتر از ۶٪ پیش‌بینی می‌کند. به طور کلی این پژوهش نقش شبکه‌های عصبی را به عنوان یک نقش تعیین‌کننده در ارزیابی ایمنی لرزه‌ای آشکار ساخته و بر ضرورت اثر توالی لرزه‌ای در مناطق زلزله‌خیز نظیر ایران تأکید دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Seismic Safety Assessment of Reinforced Concrete Moment Frames under Sequential Earthquakes Using Artificial Ground Motions and Development of a Neural Network–Based Predictive Model

نویسندگان English

ali Biglari 1
Saiid Tariverdilou 2
Changiz Gheytanmand 3
1 Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
2 Professor, Civil Engineering Department, Urmia University, Urmia, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده English

This study evaluates the seismic safety of intermediate reinforced concrete moment frames subjected to single and sequential earthquakes, with emphasis on the application of both real and synthetic ground motions, as well as the development of a predictive model based on artificial neural networks (ANN). In the first step, 64 buildings were designed and modeled using ETABS. The trained ANN model predicted preliminary design parameters with reasonable accuracy, and comparative results using linear regression also demonstrated acceptable performance. In the second step, three frames of 3, 6, and 11 stories were subjected to 10 ground motion records and analyzed using incremental dynamic analysis (IDA) and nonlinear static pushover analysis. Synthetic ground motions compatible with the design spectrum were generated and compared with real records. The results indicated that synthetic records, due to their spectral compatibility, yield lower response dispersion and more stable mean behavior, whereas real records, owing to their specific frequency content and near-fault pulses, reduce the median collapse capacity by 15–20%. Seismic performance indices including collapse capacity, fragility curves, and behavior factor were calculated. The collapse capacity of the frames decreased due to damage accumulation from the first shock, and the mean behavior factor in sequential scenarios showed a 12% reduction. An optimal ANN model with two hidden layers comprising 9 and 10 neurons was designed and trained, capable of predicting the behavior factor under the most critical sequential earthquake scenarios with an average error of less than 6%. Overall, this study highlights the pivotal role of neural networks in seismic safety assessment and underscores the necessity of incorporating sequential earthquake effects in seismically active regions such as Iran.

کلیدواژه‌ها English

Artificial Neural Network (ANN)
Synthetic Ground Motion
Seismic Safety of Concrete Structures
Incremental Dynamic Analysis (IDA)
Sequential Earthquakes
Behavior Factor

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 13 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 07 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 13 خرداد 1405