توسعه تابع ارتباط روی ساختگاه برای تولید شتاب های غیر یکنواخت تکیه گاهی با استفاده از روش ارتعاش تصافی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز

2 دانشکده مهندسی عمران

3 گروه زمین شناسی

10.22065/jsce.2019.152507.1686

چکیده

یکی از روش های تولید شتابهای غیر یکنواخت روی ساختگاه استفاده از روش ارتعاش تصادفی می باشد. در این روش از ماتریس چگالی طیف توان متقاطع برای تولید شتابهای غیر یکنواخت استفاده می شود. به منظور برقراری ارتباط بین چگالی طیف توان متقاطع و خود ارتباطی، بین زوج نقاط روی یک توپوگرافی از تابع ارتباط استفاده می شود. تا کنون مدلهای مختلف تابع ارتباط برای این منظور ارائه شده است. بیشتر توابع ارتباط ارائه شده، به دلیل اینکه با استفاده از تحلیل های آماری روی رکوردهای زلزله ثبت شده بر روی سطوح مسطح حاصل شده اند، چندان برای سطوح دارای نامنظمی همچون دره مناسب نمی باشند. بنابراین در پژوهش حاضر ابتدا با استفاده از روش المان مرزی در حوزه زمان، مدلهای دو بعدی از ساختگاه تهیه و تحت امواج ریکر در فرکانسهای غالب مختلف، سرعتهای موج برشی مختلف ، نسبت شکلهای مختلف بررسی و خروجی های نقاط در ترازهای مختلف به دست آمد. سپس بین زوج نقاط مختلف روی ساختگاه طیف ارتباط محاسبه شد. در ادامه با استفاده از نرم افزارهای آماری قدرتمند ، روابط آماری برای طیف ارتباط روی سطوح دارای نامنظمی به شکل دره ارائه شد. با استفاده از این توابع آماری در روش ارتعاش تصادفی، شتابهای غیر یکنواخت روی ساختگاه سد پاکویما تولید شد. علاوه براین، برای تولید شتابهای غیر یکنواخت، از توابع انتقال به منظور اعمال اثرات بزرگنمایی به عنوان یکی از پارامترهای مهم در تغییر مکانی زمین لرزه در روش ارتعاش تصادفی استفاده شد. نتایج حاصل شده نشان دهنده انطباق مناسب طیف ارتباط حاصل شده از روابط ریاضی ارائه شده در این پژوهش با طیف ارتباط حاصل شده از روی رکوردهای واقعی ثبت شده روی ساختگاه سد پاکویما می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Extended Coherence Function on The Topography for Generated Non-Uniform Record By Using Stochastic Method

نویسندگان [English]

  • mohsen isari 1
  • Reza Tarinejad 2
  • Abdullah Sohrabi-Bidar 3
1 University of tabriz
2 Faculty of Civil engineering
3 Department of Geology
چکیده [English]

This study focuses on modeling spatial variation of earthquake ground motion using numerical methods. wave passage effect, incoherence effect and local site conditions effect are the effective parameters on this phenomenon which its investigated in simple 2D topography and 3D models near to real topography. Among the numerical methods, the BEM is a very effective tool for dynamic analysis of linear elastic bounded and unbounded media. The method is very attractive for wave propagation problems, because the discretization is done only on the boundary, requiring smaller meshes and systems of equations. Seismic behavior of the site under the S wave at different frequencies are presented. For the different points on this topography, the pattern of displacement in time domain, pattern of amplification is presented. The effective parameters on topographic amplification are time lag and amplification. To determine the coherence function after too much analysis, statistical relationships for wave frequency content and site geometry are presented. Comparing results of this relationships with real recorded samples shows good accuracy and efficiency for calculating coherence support recorded data at canyon bed and the points above that. Using this statistical relationships and amplification functions due to existing records, the possibility of generating non-uniform accelerations using one record in canyon bed is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Non-uniform excitation
  • Site Effect
  • Coherence function
  • Stochastic method
  • Boundary element
[1] Tarinejad, R., NouriNavroud, H., Sobhkhiz, R., Isari, M., Mahjoub, H. (2018). 'Evaluation of seismic responses of an arch dam under non-uniform ground motion using random vibration', Journal of Structural and Construction Engineering, (), pp. -. doi: 10.22065/jsce.2018.114662.1435.
 
[2] Tarinejad, R., Isari, M., TaghaviGhalesari, A. (In press-2017) A new boundary element solution to evaluate the geometric effects of the canyon site on the displacement response spectrum. Earthquake Engineering and Engineering Vibration.
 
[3] Friedman M.B. and Shaw R.P. (1962) Diffraction of pulses by cylindrical obstacles of arbitrary cross section, Journal of Applied Mechanics, 29, 40-46.
 
[4] Niwa Y., Fukui T., Kato S., Fujiki K. (1980) An application of the integral equation method to two-dimensional electrodynamics, Theory of Applied Mechanics; 28,281-290.
 
[5] Mansur W.J. (1983) A time-stepping technique to solve wave propagation problems using the boundary element method, PhD dissertation, Southampton University.
 
[6] Antes H. (1985) A boundary element procedure for transient wave propagation in two-dimensional isotropic elastic media. Finite Elements in Analysis and Design., 1,313-322.
 
[7] Mansur W.J. and Brebbia C.A. (1985) Transient electrodynamics. Topics in Boundary Element Research. CA Brebbia, ed., Vol. 2: Time-dependent and Vibration Problems, chap 5, pp. 124-155.
 
[8] Manolis G.D., Ahmad S., Banerjee P.K. (1985) Boundary element method implementation for three-dimensional elasto-dynamics. Elsevier Applied Science Publishers: London,29-63.
 
[9] Karabalis D.L. and Beskos D.E. (1984) Dynamic response of 3-D rigid surface foundations by time domain boundary element method, Earth. Eng. and Struc. Dyn., 12: 73-93.
 
[10] Karabalis D.L. and Beskos D.E. (1986) Dynamic response of 3-D embedded foundations by the boundary element method. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 56(1), 91-119.
 
 [11] Karabalis D.L. and Beskos D.E. (1987) Three-dimensional soil-structure interaction by boundary element method. Topics in Boundary Element Research. CA Brebbia, ed., Vol. 4: Application in Geomechanics, chap 1, pp. 1-26.
 
[12] Banerjee P.K., Ahmad S., Manolis G.D.  (1986) Transient elastodynamic analysis of 3-Dproblems by boundary element method, Earth. Eng. and Struc. Dyn., 14: 933.
 
[13] Ahmad S. and Banerjee P.K. (1987) Time-domain transient electrodynamic analysis of 3-D solids by BEM, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 26(8), 1709- 1728.
 
[14] Coda H.B. and Venturini W.S. (1995) Three-dimensional transient BEM analysis. Computational Structures, 56: 751-
 
[15] Rizos D.C. and Karabalis D.L.  (1998) A time domain BEM for 3-D electrodynamic analysis using the B-spline fundamental solutions, Computational Mechanics, 22(1):108 - 115.
 
[16] Marrero M. and Domınguez J. (2003) Numerical behavior of time domain BEM for three-dimensional transient electrodynamic problems. Engineering Analysis with Boundary Elements, 27, 39-48.
 
[17] Marrero M. and Domínguez J. (2004) Time-domain BEM for three-dimensional fracture mechanics, Engineering Fracture Mechanics, 71(11), 1557-1575.
 
 [18] Kamalian M., Jafari M.K., Sohrabi-bidar A. (2006) Transient Site Response Analysis of Nonhomogeneous Two-Dimensional Topographic Features by BEM, Esteghlal Journal of Engineering, 24(2), 51-68, [In Persian].
 
[19] Kamalian M., Jafari M.K., Sohrabi-Bidar A., Razmkhah A., Gatmiri B. (2006) Time- Domain Two-Dimensional Site Response Analysis of Non-Homogeneous Topographic Structures by a Hybrid FE / BE Method, Soil Dyn.Earthq.
 
[20] Sohrabi-Bidar, A., Isari, M., Tarinejad, R., (In press-2017) Evaluation Topography Effect on the Pacoima Dam Site Using Boundary Element Method. Bulletin of Earthquake Science and Engineering. (In Persian).
 
[21] Tarinejad, R., Isari, M., A‌l‌a‌v‌i, S. (2017). 'The ef‌f‌e‌c‌ts‌ of the W‌i‌d‌e‌n‌i‌n‌g R‌a‌t‌i‌o o‌f a C‌a‌n‌y‌o‌n o‌n t‌h‌e S‌c‌a‌t‌t‌e‌r‌i‌n‌g of S‌e‌i‌s‌m‌i‌c W‌a‌v‌e‌s', Sharif Journal of Civil Engineering, 33.2(2.1), pp. 93-105. doi: 10.24200/j30.2017.4547.
 
 [22] Tarinejad, R., Isari, M., Sohrabi-Bidar, A. (In press-2018) A New Solution to Estimate the Time Delay on the Topographic Site Using Time Domain 3D Boundary Element Method. Earthquake Engineering and Engineering Vibration.
 
[23] Isari, M., Tarinejad, R., Sohrabi-Bidar, A., Alavi, S. (2018). 'Generation of Non-uniform support accelerations of topographic site using one recorded accelerogram', Journal of Structural and Construction Engineering, (), pp. -. doi: 10.22065/jsce.2018.121279.1487. (In Persian).
 
[24] Isari, M., Tarinejad, R., Sohrabi-Bidar, A. (In press-2018). ' Extension of Algorithm for Support Non-Uniform Record Using Time Domain 3D Boundary Elements Method', Journal of Civil and Environmental Engineering, (In Persian).
 
[25] K. Sobczyk. (1991) “Stochastic Wave Propagation, Kluwer Academic Publishers, Netherlands.
 
 [26] Bi, K. and Hao, H. (2011) “Influence of irregular topography and random soil properties on coherency loss of spatial seismic ground motions”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics 40,1045–1061.